Тяговый расчет гусеничной машины при прямолинейном движении

1.

Тяговый расчет
гусеничной машины при
прямолинейном движении

2.

Мощность двигателя определяют из условия
прямолинейного движения машины с максимальной
скоростью по хорошей дороге с незначительными
уклонами (α = 1…1,5°).
Максимальная свободная мощность двигателя
(без внутренних потерь):
Pдв vmax
N св
η0
vmax – максимальная скорость ГМ, м/с;
η0 – общий КПД машины.

3.

Потребная сила тяги:
Pдв f 0 G Pв
G – вес ГМ, Н;
f0 – суммарный коэф. сопротивления движению;
Pв – сила воздушного сопротивления, Н.

4.

Суммарный (обобщенный) коэффициент
сопротивления движению:
f 0 f min cosα min sin α min
fmin – коэф. сопротивления движению (для дороги
с покрытием f = 0,015…0,025);
αmin – продольный уклон дороги (αmin = 1…1,5°).

5.

Общий КПД машины:
η0 ηтр ηгд
ηтр – КПД трансмиссии (для современных ГМ с
механической трансмиссией ηтр = 0,85…0,9);
ηгд – КПД гусеничного движителя.

6.

КПД трансмиссии ГМ, включающей в себя на
любой передаче одну пару конических зубчатых колес,
две пары цилиндрических зубчатых колес и одну
планетарную одноступенчатую передачу, определяется
по формуле:
ηтр ηк η ηп
2
ц
где ηк – КПД конической передачи (0,96);
ηц – КПД цилиндрической передачи (0,97);
ηп – КПД планетарной одноступенчатой передачи (0,96).

7.

При выполнении приближенного тягового расчета
ηгд определяется по эмпирической зависимости (для
резинометаллического шарнира):
ηгд 0,919 0,01386 vгм
vгм – скорость машины, м/с.
Для открытого шарнира:
ηгд 0,977 0,019368 vгм

8.

Сила воздушного сопротивления Pв
1
2
Pв cx Fлоб w vгм
2
cx –коэффициент полной аэродинамической силы;
Fлоб – площадь миделева сечения (лобовая), м2;
ρw – плотность воздуха, кг/м3 (в расчетах принять
равной 1,225).
Значения cx для ГМ ближе всего
соответствуют грузовым автомобилям (0,8 – 1,0).

9.

Площадь
поперечного
сечения
приближенно по формуле:
Fлоб ≈ (H – h)∙B
H – габаритная высота ГМ, м;
B – колея ГМ, м;
h – клиренс, м.
определяется

10.

Эффективную номинальную мощность двигателя
вычисляют по следующей формуле:
N e max N св N п
Nп – суммарные потери мощности в энергетической
установке:
N п N в N вых N во
Nв – потери на привод вентилятора (0,06…0,15 от Ne max);
Nвых – потери на выхлопную систему (0,02…0,03 от Ne max);
Nво – потери на воздухоочиститель (0,02…0,04 от Ne max).

11.

Основные потери мощности в энергетической
установке расходуются на привод вентилятора, поэтому
суммарные потери можно рассчитывать по зависимости:
N п N пN ni nmax
3
NпN – общие потери мощности в режиме максимальной
мощности (0,1…0,2 от Ne max).
Для систем охлаждения эжекционного типа потери
рассчитывают следующим образом:
N п N пN ni nmax
При этом NпN ≤ 0,1·Ne max).
2

12.

Пример внешней скоростной характеристики (ВСХ)
двигателя

13.

Примеры характеристик реальных двигателей

14.

Текущие значения Nei и Mei определяют по
экспериментальной ВСХ двигателя или приближенно
с помощью эмпирических зависимостей по базовым
точкам:
2
60 N e max
ni
ni
M ei
a b
c
2 π nN
nN
n
N
2
3
n
n
n
i
i
i
N ei N e max a
b c
n
n
nN
N
N

15.

2
60 N e max
ni
n
i
M ei
a b c
2 π nN
nN
nN
2
3
n
n
n
i
i
i
N ei N e max a b c
nN
nN
nN

16.

Определение минимальной скорости ГМ
Минимальную скорость определяют из условий
равномерного движения ГМ на максимальном
подъеме при выбранном двигателе.
N св η 0
vmin
Pmax
Pmax f 0max G G f max cos max sin max
η 0 ηтр η гд
η гд 0,919

17.

Определение минимальной скорости ГМ
Желательно,
чтобы
наибольшая
скорость
на
первой передаче не превышала 5…6 км/ч.
Максимальная потребная сила тяги Pmax не должна
превышать максимальную силу тяги по сцеплению:
Pmax P max
P max G cos max

18.

Определение кинематического диапазона трансмиссии
Отношение максимальной скорости движения vmax
к минимальной vmin при одинаковой частоте вращения
двигателя
называют
кинематическим
диапазоном
трансмиссии ГМ:
vmax
d
vmin
Для ГМ с максимальной скоростью движения 50…55 км/ч
обычно кинематический диапазон d = 8…10.

19.

Распределение передаточных чисел в ступенчатой
трансмиссии
ui
1 – арифметический закон
2 – геометрический закон
3 – гармонический закон

20.

Выбор передаточных чисел КП
1. Закон арифметической прогрессии:
uI - uII = … = u(k-1) - uk = qариф = const
Разность арифметической прогрессии
qариф = (uI - uk)/(k - 1)
k – число передач в ступенчатой трансмиссии

21.

Выбор и разбивка промежуточных передач ступенчатой
трансмиссии
При разбивке передаточных чисел по закону
арифметической
прогрессии
минимальное
число
передач определяют по формуле:
d 1
kmin
1
nN
1
nM
Итоговое число передач k определяется округлением в
большую сторону kmin до ближайшего целого числа

22.

Выбор передаточных чисел КП
2. Закон геометрической прогрессии:
u(i+1) / u i = qгеом = const
Знаменатель геометрической прогрессии
qгеом
k 1
d
k – число передач в ступенчатой трансмиссии

23.

Выбор и разбивка промежуточных передач ступенчатой
трансмиссии
При разбивке передаточных чисел по закону
геометрической
прогрессии
минимальное
число
передач определяют по формуле:
lg d
kmin
1
lg nN lg nM
Итоговое число передач k определяется округлением в
большую сторону kmin до ближайшего целого числа

24.

Динамическая характеристика
Для
сравнения
разных
ГМ
безразмерными характеристиками.
пользуются
Вводится понятие динамического фактора:
Pдв Pв
D
G
где Pдв – сила тяги по двигателю:
Pдв
M св uтр η0
rвк
где rвк – радиус ведущего колеса

25.

Динамическая характеристика

26.

Ускорения ГМ
Линейное ускорение машины можно определить
по уравнению:
D f0 g
a
гм
δвр
где δвр – коэффициента учета вращающихся масс:
δвр 1,2 0,002 u
2
тр

27.

Характеристика ускорений ГМ

28.

Время и путь разгона ГМ
Характеристику
ускорений
разбивают
элементарные участки с интервалом
vгм vгм i 1 vгмi
на которых определяют средние значения ускорения
aгм 0,5 aгмi aгм i 1
и средние значения скорости
vгм 0,5 vгмi vгм i 1
на

29.

Время и путь разгона ГМ

30.

Время и путь разгона ГМ
Затем находят элементарные время и путь разгона:
vгм
tразг
aгм
Sразг vгм tразг
и полные время и путь разгона:
p
tразг tразг
i 1
p
Sразг Sразг
i 1
где p – число рассматриваемых элементарных участков

31.

Время и путь разгона ГМ
Замедление при переключении передач:
Pс выб
aгм
mгм δвр
Сила сопротивления выбегу:
Pс выб G f 0 Pв
Сопротивление воздуха рассчитывается для скорости
переключения vпер

32.

Время и путь разгона ГМ
Падение скорости за время переключения:
vпер
Pс выб tпер
mгм δвр
Путь, проходимый ГМ за время переключения
0,5 vпер tпер
Sпер vпер
Время переключения передач tпер = 1…2 с.

33.

Время разгона ГМ

34.

Путь разгона ГМ