Automobile cu Sisteme de Propulsie Alternative

Proiect la disciplina :

Automobile cu sisteme de propulsie alternative

Facultate : Inginerie Mecanică

Specializare : Autovehiculul și tehnologiile viitorului

Grupa : 1941

Nume si prenume : SALAMON SALAMON

Tractor articulat forestier

Prezentarea utilajului

Tactor articulat forestier 540H/548H (John deere)

Noua serie H de tractoare articulate forestiere John Deere este disponibilă în două versiuni: cu graifăr și troliu simplu sau troliu simplu.

Versiunea cu graifăr și troliu simplu 548H

Versiunea cu troliu simplu 540H

Sistemul de propulsie.

Motor Diesel, model John Dere

PowerTech PlusTM 6068 H, turbo, cilindree 6,8 L

Putere max. a motorului 118 kW

Capacitate rezervor 155 l / 189 l

Transmisie

Cutie automată

Viteza de deplasare înainte 2,4 – 19,4 km/h

Viteza de deplasare înapoi 2,4 – 14,6 km/h

Diferențiale

Planetare la interior

Oscilație 30 grade

Hidraulică

Capacitate rezervor ulei hidraulic 63 l

Tip pompă axială cu debit variabil

Debit max. 110 l/min

Presiune max. 210 bar

Masă proprie utilaj

Tractor cu troliu (540H) 11760 kg

Tractor cu graifăr și troliu (548H) 12720 kg

Avantaje :

Motorul respectă reglementările privind emisiile poluante

Cea mai bună economie de combustibil din clasa sa dar și o productivitate ridicată.

Asigură o productivitate ridicată datorită gradului de confort, are scaun rotabil și aerocondiționat

Opțional aceste utilaje pot fi prevăzute cu un sistem dual de direcție care permite operatorului o schimbare rapidă a sensului de deplasare

Troliul are o construcție foarte robustă și poate fi controlat cu o singură manetă de comandă.

Datorită funcției „PowerShift” vitezele se schimbă automat și dezvoltă o putere maximă fără nicio întrerupere în axe.

Pentru a asigura cea mai bună stabilitate s-a creat un ampatament mare și un raport optim de greutate.

Zonele de service (motorul, hidraulica, angrenajele) sunt ușor accesibile

Motorul are un ciclu de service până la 500 de ore.

Schema sistemului de acționare al graiferului.

Schema am făcut-o după un studiu de sisteme hidraulice, și am desenat în programul Autocad 2013.

Schema conține principalele elemente ale sistemului de acționare al graiferului.

Elementele principale sunt :

Rezervor de ulei

Pompă hidraulică (axială cu debit variabil)

Filtre

Supapă de refulare

Supape de siguranțe

Condecte de tur respectiv retur

Distribuitoare

Cilindrii hidraulice

Motor hidraulic

Principiul de funcționare

Motorul termic ( în cazul meu un motor cu aprindere prin comprimare ) antrenează pompa hidraulică axială cu debit variabil , care crează o presiune superioră ce alimentează distribuitoarele . Prin intermediul distribuitoarelor putem folosi și manevra cele două cilindri hidraulice și motorul hidraulic.

Este foarte important să introducem între pompa hidraulică și distrribuitoare căte o supapă de siguranță, ca să nu se întămple întreruperi in timpul antrenării cilindriilor sau motorului hidraulic. Dacă nu introducem supape de siguranțe, și avem nevoie de cel puțin două operații în aceași timp ( ridicare +rotirea graiferului) , presiunea nu o să fie constantă în cilindrii respective și nu o să avem posibilitate menținerea graiferului într-o poziție fixă.

Pentru fiecare cilindru sau motor hidraulic, se leagă căte un distribuitor. Noi ca operatori, avem 3 manete , și prin modificarea poziției manetelor, putem să facem diferite operații. ( închidere și deschiderea graiferului, ridicarea și coborârea brațului , rotirea graiferului și în dreaptă și în stânga)

Calculul organului activ al graiferului.

Se face un calcul de rezisteță

Prin această chemă am simplificat graiferul, știind că brațele graiferului sunt simetrice nu este necesar să desenez și partea cealaltă.

F’ = forța cilindrului hidraulic

R= raza brațului

F= forța exprimată de graifer

1,2,3,4 = punctele specifice la calculul de rezistență

Calculul diagramei N (Forța normală)

Pe tronsonul ( 1-2 ) forța normală este egală cu 0 , deoarece nu există forțe exterioare axiale. => N=0

Pe tronsonul (2 -3) efortul axial N are expresia următoare :

N = -F * cos Φ => variație cosinusoidale

N2 = – F * cos 0

N3= -F * cos π/2

N4= -F * cos π

Calculul diagramei T ( Forța tăietoare)

T=F => effort axial constant de valoare F, iar în secțiunea 1 apare un salt de valoare F.

Efortul tăietor T , are expresia următoare :

T= F*sin Φ variație sinusoidale

Valorile lui T pe intervalele considerate sunt :

T2 = F*sin0 = 0 => diagram T se închide fără salt în secțiunea 2

T3 = F*sin π/2

T4 = F * sin π

Calculul diagramei Mî ( moment încovoietor)

Pe intervalul (1-2 ):

Mî = F *R variație liniară

Mî1 = F*0 nu apare salt în secțiunea 1

Mî2= F*2R

Pe intervalul (4-2 ) valorile lui Mî sunt :

Mî4 = -F *sin0 = 0

Mî3 = -FR ( sinπ/2) = -FR

Mî2 = -F*2R* (sin π ) = -2FR

Dimensionarea graiferului se face dupa o anumită valoare a lui F ( forța exprimată de cilindrul hidraulic) și a lui R ( lungimile brațelor graiferului ) respectiv profilul brațului și materialul din care este confecționat.

Cel mai mare solicitare este dată de momentele încovoietoare , punctul cel mai solicitat este punctul 2.

Proiectarea unui brat al graiferului in Catia V5 pentru analiza cu elemente finite

Model de inspiratie .

Modelul simplificat a unui brat al graiferului ( Catia V5 )

Dimensiuni principale.

Secțiune A-A

Analiza statică cu elemente finite

Modelul pentru analiză cu elemente finite.

Proprietățile materialului . ( Material utilizat C55)

Discretizarea modelului .

Constrângeri .

Deformatia totală.

Tensiunea echivalentă

Concluzii

În urma analizei am constat că brațul graiferului trebuie optimizat , deoarece deformația în zona de contact (metal-lemn ) este 0,8 mm ceea ce nu este o valoare mare dar dacă ne uitam la forța de strângere care în momentul de față este 10 000 N nu este forța nominală ci o forță mică .

Tensiunea echivalentă este de 54,9 Mpa ceea ce nu înseamnă pericol pentru piesa mea .

Din literatura de specialitate am aflat că unele graifere pot dezvolta o forță de strângere de 9.5 tone, adică aprox 95 000 N .

Dacă aplic forța de strângere maximă ,, modelul meu nu mai rezistă , apar deformări de 7,81 mm și tensiuni mari .

Deformația totală când forța de strângere este 9.5 t .

Tensiunea echivalentă când forța de strângere este 9.5 t .

Modelul se poate utiliza prin :

Alegerea unui material mai rezistent

Îngroșarea materialului în zonele periculoase

Adăugarea unei ripe de întărire