Курсовой проект (RPZ_k_KPSM)

Посмотреть архив целиком

Содержание

Содержание 1

Задание на курсовой проект 2

Введение 3

1.Выбор схемы трансмиссии и типа движителя 4

2.Конструкторская часть 5

2.1.Тяговый расчет 5

2.1.1.Расчет и выбор энергетических установок 6

2.1.2.Расчет мощности силовой установки 9

2.1.3.Расчет емкости аккумуляторных батарей 11

2.2.Расчет планетарного редуктора 13

2.2.1.Исходные данные для проектирования редуктора 13

2.3.Расчет системы подрессоривания 14

2.3.1.Исходные данные для расчетов: 15

3.Список литературы 165







Задание на курсовой проект

Требуется разработать боевой разведывательный робот для боевых и разведывательных целей и транспортировки навешиваемого оборудования в автоматическом или дистанционно-управляемом режиме по пересеченной местности.

Возможное применение – транспортировка боеприпасов и оружия в определенную точку или непосредственное следование за подразделением, разведывательной операции.

Технические требования:

  1. Масса снаряженного ТС, кг 2500

  2. Разрешенная максимальная масса, кг 3500

  3. Ориентировочные габаритные размеры, мм:

    1. Длинна 3010

    2. Ширина 2367

    3. Высота 1200

  4. Максимальная скорость, км/ч 46

  5. Время автономной работы, час 10










Введение

Боевые действия в современной войне отличаются решительностью, напряженностью, связаны с большими потерями. Для них характерно стремительное сближение сторон при обоюдном интенсивном огневом воздействии, нанесение упреждающих ударов, ожесточенное противоборство различных боевых систем.

Особое место в современном бою отводится небольшим мобильным подразделениям, вступающим в огневой контакт, как правило, на небольшом удалении от противника. Это обусловлено изменившимся характером боевых действий, в которых противоборствующие стороны во избежание больших потерь используют для продвижения местность, труднодоступного для применения мощных средств поражения.

В этой связи возникает необходимость в специальной технике, обеспечивающей как огневую поддержку пехоты, так и транспортировку или эвакуацию людей и грузов. Работы по созданию машин огневой поддержки ведутся в двух направлениях: во-первых – создание мобильных роботов, позволяющих функционально заменить человека; во-вторых – модернизация существующих образцов техники. Так, например, в США был испытан мобильный телеуправляемый робот на гусеничном шасси, с установленным на него пулеметом. В России был модернизирован армейский автомобиль УАЗ. В процессе модернизации он был оснащен противопульной броней, автоматическим гранатометом и крупнокалиберным пулеметом.

На сегодняшний момент во всем многообразии парка ТС существует ниша разведывательных машин. Такого рода машины могут применяться как для непосредственно разведки, так и для поддержки огнем пехотных подраздилений.

1.Выбор схемы трансмиссии и типа движителя.

1.1.Анализ и выбор схемы трансмиссии и типа движителя

Ведение боевых действий в локальных конфликтах помимо тактических особенностей, специальной техники, используемой при проведении операции, отличается еще и высоким уровнем потерь личного состава. Это касается как нападающей стороны, вынужденной пренебрегать многими способами укрытия войск, маскировки и противодействия, так и обороняющихся, т.к. их позиции подвергаются усиленному артиллерийскому и другим видам огня.

Движитель проектируемого автоматического транспорта снабжения должен обладать:

  • Возможностью уверенно двигаться в любое время суток и в сложных погодных условиях по всем видам грунтов и снежной целине

  • Способностью преодолевать весь комплекс естественных и искусственных препятствий, характерных для условий боевого применения

  • Высокой маневренностью

Эти требования определяют критерии по опорной проходимости для продвижения в условиях снежного покрова и по болотистой местности, такие как средние удельные давления на грунт, максимально возможный клиренс, движитель с развитой архитектурой грунтозацепов, рациональное распределение эпюры давлений и ряд других факторов, определяющих несущую способность системы «движитель-среда».

Анализ отечественного и зарубежного опыта в области создания и применения новых типов движителей для многосредных (наземных, подводных и амфибийных) мобильных робототехнических комплексов показал, что для проектируемого автоматического разведывательного транспорта применение представленных выше нестандартных типов движителей затруднено ввиду большой его массы, а также высоких требований по проходимости, быстроходности и подвижности.

Учитывая данные факты, а также проведенный анализ в проектируемом разведывательном роботе будем использовать колесный движитель с индивидуальным электрическим приводом на каждое колесо. Для разрабатываемого робота используем колесную схему 6х6.



2.Основные расчеты.

2.1.Тяговый расчет

1.Определяется сила тяги по двигателю .

,

где -сила сопротивления воздуха, не учитывается при скорости менее 30 км/ч.

2. Определяется момент необходимый для движения с и .

=

Таким образом электро-мотор будем подбирать, по максимальному моменту на колесе . Особое внимание при выборе уделяется массово-габаритным показателям электромоторов.



2.1.1.Расчет и выбор энергетических установок

По данным тягового расчета был выбран электродвигатель Perm-Motor PMG132 для мотор-колеса. Ниже приведены графики и расчеты, доказывающие достаточность этого двигателя для обеспечения заданных тягово-динамических характеристик.

Тяговый электродвигатель Perm-Motor обеспечивает постоянную моментную характеристику от нулевого значения и до Mmax=38Нм в то время как обороты регулируются подаваемым напряжением от 24 до Umax=72В. Подробные характеристики представлены в таблице №2.1.





Таблица 2.1 Зависимость оборотов двигателя от подаваемого напряжения.


U=24В

U=36В

U=48В

U=60В

U=72В

М=38 Нм

n=910

n=1510

n=2084

n=2664

n=3249

М=35 Нм

n=931

n=1528

n=2104

n=2686

n=3271

М=30 Нм

n=965

n=1558

n=2137

n=2722

n=3308

М=25 Нм

n=1000

n=1588

n=2170

n=2758

n=3346

М=20 Нм

n=1034

n=1619

n=2203

n=2794

n=3383

М=15 Нм

n=1069

n=1649

n=2236

n=2830

n=3420

М=10 Нм

n=1103

n=1679

n=2269

n=2865

n=3458

М=5 Нм

n=1138

n=1709

n=2302

n=2901

n=3495

М=0 Нм

n=1172

n=1739

n=2335

n=2937

n=3532



По этим данным был построен график зависимости момента на валу двигателя от его оборотов, представленный на рисунке 2.1

Рис.2.1. Зависимость на валу двигателя от его оборотов.

Так как момент на валу двигателя недостаточен для преодоления дорожно-грунтовых условий различной сложности, а также число оборотов двигателя слишком велико для движения колесного мобильного робота по предполагаемым трассам принимается решение использования электродвигателя вместе с редуктором с ориентировочным передаточным отношением равным 10, которое будет уточнено во время синтеза планетарного редуктора.

Принимая iред=10 получим момент на колесе Мкол= iред *М, а обороты колеса вычисляются по формуле nкол= n / iред для различных подаваемых напряжений. Число оборотов колеса определяется из соотношения V(n)=3,6*2*3,14*Rкол*n/60 , а сила тяги на колесе вычисляется как

Ртяги =М* iред/ Rкол

Данный расчет проведен в программном комплексе MathCAD 14.0 и промежуточные результаты опущены ввиду их громоздкости. Результаты расчетов представлены в таблице № 2.2

Таблица №2.2.


U=24В

U=36В

U=48В

U=60В

U=72В

Ртяги=1183Нм

V=11,1км/ч

V= 18.3км/ч

V= 25.2км/ч

V= 32.2км/ч

V= 39.3км/ч

Ртяги=1090Нм

V=11,3км/ч

V= 18.5км/ч

V= 25.5км/ч

V= 32.5км/ч

V= 39.6км/ч

Ртяги=934Нм

V=11,7км/ч

V= 18.9км/ч

V= 25.9км/ч

V= 33км/ч

V= 40км/ч

Ртяги=778Нм

V=12,1км/ч

V= 19.2км/ч

V= 26.3км/ч

V= 33.4км/ч

V= 40.5км/ч

Ртяги=622Нм

V=12,5км/ч

V= 19.6км/ч

V= 26.7км/ч

V= 33.8км/ч

V= 41км/ч

Ртяги=467Нм

V=12,9км/ч

V= 20км/ч

V= 27.1км/ч

V= 34.3км/ч

V= 41.4км/ч

Ртяги=311Нм

V=13,4км/ч

V= 20.3км/ч

V= 27.5км/ч

V= 34.7км/ч

V= 41.9км/ч

Ртяги=155Нм

V=13,8км/ч

V= 20.7км/ч

V= 27.9км/ч

V= 35.1км/ч

V= 42.3км/ч

Ртяги=0 Нм

V=14,2км/ч

V= 21.1км/ч

V= 28.3км/ч

V= 35.6км/ч

V= 42.8км/ч



Рис.2.2.

2.1.2.Расчет мощности силовой установки

Для повышения мобильности данного робота боевого обеспечения требуется установка на него совместно и дизель-генераторной установки и аккумуляторных батарей.

и .

где -общий КПД трансмиссии.

Эффективную мощность, не учитывающую потери на различные агрегаты, определим как:

N=/0.7=25/0.7=35 л.с.

Исходя из потребностей установленного оборудования и электродвигателей выбирается дизель-генераторная установка мощностью 30кВт. После обзора рынка дизель-генераторов, устанавливаемых на транспортные средства с электрической трансмиссией, а также иных автономных дизель-генераторный установок выяснилось, что на мобильный робот возможна установка двух различных вариантов энергетических установок:

  1. Дизель-генератор C38 D5 – производство фирмы Commins Power Generation

Мощность

28кВт (35кВА)

Номинальное напряжение

440/380 В

Расход топлива

8,4 л/ч

Емкость бака

144л

Масса (с топливом)

827кг



  1. Два Дизель-генератора GML22R – совместное производство итальянских фирм Lombardini и LINZ Electric

Мощность

16,8кВт (21кВА)

Номинальное напряжение

400/230 В

Расход топлива

4,6 л/ч

Емкость бака

52л

Масса (с топливом)

270кг



Второй вариант является более компактным и легким, а также позволяет реализовать как одновременную работу двух дизель-генераторов, так и попеременно то одного, то другого, что в свою очередь уменьшает расход топлива и шум энергетической установки.



2.1.3.Расчет ёмкости аккумуляторных батарей

Для обеспечения непрерывной бесперебойной работы оборудования, а также дополнительной мощности при движении мобильного робота в сложных условиях необходима установка аккумуляторных батарей.

На колесный мобильный робот разведывательного назначения предлагается установить тяговую аккумуляторную батарею болгарской фирмы ELHIM-ISKRA. Из каталога официального дистрибьютора ОСК «Альянс» была выбрана батарея 48V6PzS600Ah, которая позволяет:

  1. Обеспечить недостаточную от дизель-генераторной установки мощность для движения колесного мобильного робота с большой скоростью или в тяжелых условиях.

  2. Обеспечить движение колесного мобильного робота без использования дизель-генераторной установки в течение 20-30 минут по грунтам с f0=0.2

Технические характеристики ELHIM-ISKRA:

Напряжение 48В (или 2х24В)

Емкость 600А/ч

Масса 729кг

Габариты 830х738х627

Проведем поверочный расчет емкости аккумуляторной батареи для случая когда колесный мобильный робот двигается без использования дизель-генераторной установки в течение 20-30 минут.

В качестве потребителей примем 6 электродвигателей мотор-колес потребление каждого из которых 4,74кВт (средний режим движения).

Время нагрузки 0.4 часа.

Общая потребность в электричестве 6*4,74*0,4=15,168 кВт/ч

Так как напряжение тока 48В, то потребляемое количество электроэнергии 15168/48=316А/ч

Емкость аккумуляторной батареи выбирается из стандартного ряда емкостей аккумуляторов с округлением в большую сторону от расчетной. Количество аккумуляторов, соединяемых последовательно, определяется делением номинального напряжения системы (12, 24, 48, 120V) на номинальное напряжение одного аккумулятора. (Следует заметить, что параллельное подключение аккумуляторов не рекомендуется).

Примем глубину разряда АКБ 70%, тогда с учетом коэффициента температурного режима работы и потерь на заряд-разряд получим необходимую емкость АКБ = 316/0.7/0.77=587 А/ч что меньше, чем у выбранной батареи.



2.2.Расчет планетарного редуктора.

2.2.1.Исходные данные для проектирования редуктора

Рис. 2.4 Кинематическая схема редуктора



Таблица 2.3 Планетарные ряды.

Планетарный ряд

120

230

Внутреннее передаточное отношение

-2,724

-1,927

Таблица 2.4 Исходные данные для расчетов.

Mдвmax,Нм

nдвmax,об/мин

Пробег, км

Коэффициент использования ДВС

Средняя скорость в течение всего срока эксплуатации, км/ч

20

3500

50 000

0,65

15,0



Расчет планетарного редуктора в рамках данного курсового проекта не производился (был выбран из каталога производителя), уточненный расчет геометрии и прочностной расчет вынесены в рамки дипломного проектирования.



2.3.Расчет системы подрессоривания

Использование пневмо-гидравлической системы подрессоривания обусловлено несколькими требованиями применяемыми к разведывательным машинам:

  • Плавность хода;

  • Невысокие ускорения тряски, обеспечивающие корректную работу видеооборудования и различных датчиков;

  • Возможность изменения клиренса;

  • Возможность автоматизации подвески (изменение демпфирования).

В рамках настоящего проекта разрабатывается индивидуальная пневмогидравлическая подвеска для колесной машины. Такая подвеска включает в себя 6 пневмогидравлических рессор, по 3 на борт. На всех узлах подвески рессоры выполнены с клапаном, обеспечивающим требуемую по плавности хода характеристику амортизатора. Сами рессоры соединены с коромыслом, которое в свою очередь соединено с тягой и передает усилие с нижнего рычага подвески. Такое соединение обеспечивает прогрессивную упругую характеристику подвески, что позволяет избежать характерного «пробоя» подвески при движении машины по неровностям, а также увеличивает потенциальную энергию подвески.

В рамках данного курсового проекта расчет произведен формально, уточненный расчет выносится на дипломное проектирование.



2.3.1.Исходные данные для расчетов:

Вес машины

Число катков одного борта

Заправочная температура

Рабочая температура

Клиренс машины

Расстояние от пола

Высота ступицы

Длина рычага

Радиус колеса ;

Длина до точки крепления тяги подвески к рычагу

Длина тяги подвески ;

Длина коромысла со стороны ПГР

Угол коромысла со стороны ПГР

Длина коромысла со стороны тяги

Расстояние по горизонтали от оси крепления нижнего рычага до оси крепления ПГР внутри корпуса

Расстояние по вертикали от оси крепления нижнего рычага до оси крепления коромысла к корпусу

Расстояние между креплениями нижнего и верхнего рычага на корпусе

Плотность жидкости ;

Показатель политропы рабочих процессов в пневмокамерах .

Диаметр внешнего цилиндра D

Диаметр внутреннего цилиндра d









3.Список литературы

  1. Проектирование полноприводных колесных машин. Под ред. А. А. Полунгяна.

  2. Н. А. Забавников. Основы теории гусеничных машин.

  3. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости. Под ред. Н. Ф. Бочарова.



10



Случайные файлы

Файл
103072.rtf
37631.doc
76597-1.rtf
169632.rtf
117391.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.