Раздел_4. 4. тяговодинамические характеристики лесных машин тяговая характеристика автомобиля
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
4. ТЯГОВО-ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕСНЫХ МАШИН 4.1. Тяговая характеристика автомобиля Тяговой характеристикой называется зависимость свободной силы на ободе колеса  от скорости движения машины  : . (4.1)Свободная сила тяги определяется как , (4.2)где  – касательная сила тяги; – сила сопротивления воздушной среды.Сила тяги зависит от передаточного числа трансмиссии (передаточного числа коробки передач, раздаточной коробки и ведущего моста). Поэтому на тяговой характеристике наносится ряд кривых, соответствующих передаточному числу трансмиссии на каждой из передач. Общий вид графика тяговой характеристики приведен на рис. 4. Из внешней скоростной характеристики определяется значение крутящего момента для каждого значения частоты вращения коленчатого вала. Момент, подводимый к ведущим колесам, определится из выражения  . (4.3)Касательная сила тяги на ведущих органах колесных машин составит  . (4.4)Сила сопротивления воздушной среды  определится из уравнения (при скорости в км/ч) , (4.5)а свободная сила тяги . (4.6)При определении значения касательной силы тяги в таблицу результатов расчетов заносятся значения  , , ,  и  . 0 Va, м/с Vmax Pψ Pa, Н Pψ Pψ + w Pw I II III IV Рис. 4. Тяговая характеристика Параметры тяговой характеристики
* Параметры тяговой характеристики определяются на всех передачах коробки передач. График тяговой характеристики, дополненный силами внешнего сопротивления, называется графиком тягового баланса. 4.2. Динамическая характеристика автомобиля Использование графика тяговой характеристики в практических целях при сравнении машин с разными весовыми параметрами не всегда удобно, т. к. силы сопротивления движению в одинаковых условиях различны. Сравнение тяговых свойств автомобилей удобнее проводить, используя динамическую характеристику, предложенную академиком Е. А. Чудаковым и представляющую собой графическую зависимость динамического фактора  от скорости движения : , (4.7)где D – динамический фактор, определяемый свободной силой тяги , отнесенной к полной массе транспортной системы  .Таким образом, динамический фактор представляет собой свободную силу тяги, приходящуюся на единицу полного веса транспортной системы. Особенно удобно пользоваться динамической характеристикой машины в случае установившегося движения, т. е. при  .Тогда  ψ, (4.8)где ψ – коэффициент суммарного дорожного сопротивления. Примерный график динамической характеристики представлен на рис. 5.   Рис. 5. Примерный график динамической характеристики автомобиля На практике часто выполняют совмещенную тягово-динамическую характеристику машины с различными масштабами значений и по оси координат.Значение динамического фактора так же, как и свободной силы , больше на низших передачах вследствие увеличения касательной силы  и уменьшения силы сопротивления воздуха .Средние значения динамического фактора для различных типов автомобилей приведены в табл. 7.Таблица 7. Значения динамического фактора для различных типов автомобилей
4.3. Динамическая характеристика с номограммой загрузок Динамическая характеристика строится для 100 % загрузки автопоезда (автомобиля). На практике загрузка может меняться от нулевой (холостой пробег) до 100 %. Для определения динамических качеств машины при частичных загрузках график динамической характеристики дополняется номограммой загрузок. При уменьшении весовой загрузки автопоезда до  от полной величины  динамический фактор изменится и станет равным , (4.9)где D – динамический фактор при полной загрузке автопоезда (автомобиля). Построение начинается с расчета и выполнения графика динамической характеристики. Далее от начала координат влево по оси абсцисс откладывается в произвольном масштабе отрезок, начало которого принимается за 0 % загрузки и на который наносят шкалу, соответствующую загрузке автопоезда (автомобиля) в процентах – 10, 20 % и т. д. Начало координат динамической характеристики соответствует 100%-й загрузке (рис. 6).   Vmax Рис. 6. Примерный график динамической характеристики с номограммой загрузки Через точку, соответствующую нулевой загрузке, проводят линию, параллельную оси ординат, и на ней наносят шкалу динамического фактора автопоезда (автомобиля) без груза –  . Масштаб этой шкалы  находится из следующего соотношения: , (4.10)где а – масштаб шкалы для 100%-й загрузки автопоезда;  – вес незагруженного автопоезда (автомобиля).Пример. Масштаб шкалы  = 10 мм соответствует 0,05 D.Полный вес автомобиля с грузом – G = 153,05 кН. Вес в снаряженном состоянии – = 70,80 кН.Тогда по формуле (4.10)  ,т. е. 4,62 мм шкалы равно 0,05.«Круглые» значения (кратные пяти) и D соединяем прямыми сплошными линиями. Промежуточные значения D определяем интерполированием.4.4. Динамический паспорт автомобиля Динамическая характеристика с номограммой загрузок позволяет определить возможность движения автомобиля (автопоезда), исходя из условия влияния сопротивления (ψ), конструкции машины ( ) и загрузочного режима.Для полного исследования возможностей движения необходимо учитывать условия сцепления ведущих колес с грунтом. Как известно, условием движения без буксования является состояние  . (4.11)Для случая равномерного движения при D = ψ можно записать  , (4.12)где  – динамический фактор по сцеплению. , (4.13)где  – сила веса автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса (сцепной вес).Для полноприводной машины  и  .Для случая 100%-й загрузки автомобиля (автопоезда) на динамической характеристике наносят значения при различных φ и исследуется возможность движения без буксования, т. е. соблюдения условия.При произвольном значении загрузки от 0 до 100 % строится график контроля буксования, совмещенный с номограммой загрузок. Порядок построения графика контроля буксования следующий. Определяется значение для 100%-й загрузки при нескольких коэффициентах сцепления, начиная с 0,1 (или 0,05), и откладывается на оси ординат по шкале D в масштабе а.Значения  для незагруженного автомобиля определяются по формуле , (4.14)где  – вес, приходящийся на ведущую ось порожней машины; – снаряженный вес автомобиля (автопоезда).Значения откладываются по шкале для разных φ, начиная также с φ = 0,1 (или 0,05) в масштабе .Однозначные динамические факторы на шкалах  и соединяют пунктирными линиями с указанием их фактических величин(φ = 0,1, φ = 0,2 и т. д.). Динамическая характеристика с номограммой загрузок и графиком контроля буксования называется динамическим паспортом автомобиля (рис. 7).   Vmax Рис. 7. Общий вид динамического паспорта автомобиля 4.5. Мощностной баланс Мощностной баланс машины представляет собой распределение эффективной мощности двигателя, потребной для преодоления всех сопротивлений при движении  , (4.15)где  – мощности, затрачиваемые на потери в трансмиссии, преодоление сопротивления качению, подъему, воздушной среды, инерции, крюковой нагрузки.Мощность на ведущих органах автомобиля  . (4.16)Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления движению:  . (4.17)Мощность, затрачиваемая на преодоление подъема:  . (4.18)Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды:  . (4.19)Мощность, затрачиваемая на крюке:  . (4.20)Мощность, затрачиваемая на преодоление инерции:  . (4.21)Для гусеничных машин следует еще учесть потери в ведущем участке гусеничной цепи  . (4.22)Общий вид графика мощностного баланса автомобиля с четырехступенчатой коробкой передач приведен на рис. 8. Из графика видно, что автомобиль может двигаться устойчиво со скоростью  только на IV передаче.Пересечение линий  и  в точке С означает, что мощность суммарного сопротивления дороги  при коэффициенте сопротивления качению машины f2, тангенсе угла подъема i2 и скорости соответствует развиваемой двигателем мощности  за вычетом мощности, затрачиваемой на трение в трансмиссии (отрезок ординаты АВ) и на преодоление сопротивления воздуха (отрезок ВС).При значениях f = f1 и i = i1 кривая  проходит ниже и налицо запас мощности (отрезок CD), который может быть использован для разгона машины. Рис. 8. Общий вид графика мощностного баланса автомобиля Значение  берется из внешней скоростной характеристики, а скорость движения на различных передачах определяется по уравнению: , (4.23)где  – радиус качения колеса или радиус начальной окружности ведущей звездочки трактора, м; – передаточное число трансмиссии на i-й передаче; – номинальная частота вращения коленчатого вала по внешней скоростной характеристике.При изменении меняются скорость и сила тяги машины, а мощности и  (без учета изменения к.п.д. на разных передачах) остаются неизменными. Поэтому определенным значениям частоты вращения коленчатого вала соответствуют одни и те же значения и , а значения скорости движения  будут различны. Для I передачи получим . (4.24)Для последующих передач получим  ;  и т. д.,где  ,  ,  – передаточные числа коробки передач на I, II, III и последующих передачах.В нижней части графика наносится зависимость  .До скорости 16 м/с зависимость  прямолинейная, т. к. f = const и определяется для 3–4 произвольных скоростей.При скоростях движения свыше 16 м/с используют эмпирическую зависимость  , (4.25)где  – коэффициент качения при скоростях меньше 16 м/с.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
*
*