2.5Тяговий розрахунок та визначення потужності двигуна котка
2.5.1Тяговий розрахунок
При роботі котка виникають наступні опори руху: опір коченню Ff, підйому Fi та подоланню сил інерції Fj.
Аналіз результатів тягових випробувань пневмоколісних котків дозволив зробити висновок про необхідність врахування додаткового опору Fпр, що виникає при зустрічі коліс котка з перепоною, особливо при роботі на ущільненні рихлих, грудкуватих ґрунтів, лінійні розміри грудок яких досягають 0,2 м. Ці нерівності ущільнювального шару викликають поштовхи, підвищуючи цим загальний опір котка.
З врахуванням вищесказаного рівняння тягового (силового) балансу котка має вигляд:
F0 = ∑ F = Ff ± Fj + Fпр.
Сила опору коченню визначається по загальновідомій формулі:
Ff = Gк · fcosα0,
тоді
Ff = 147·103·0,12·cos10° = 17,3 кН,
де Gк – вага (сила тяжіння) котка, Gк = G·g = 15,3·103·9,81 = 147·103 Н;
f – коефіцієнт опору коченню коліс котка;
α0 – кут підйому дороги.
При русі котка на підйом додається опір підйому:
Fi = Gк · sinα0,
отже
Fi = 147·103 · sin10° = 25,5 кН.
При розгоні та гальмуванні котка виникає опір сил інерції:
де j – прискорення.
Якщо вважати рух рівноприскореним
тоді отримаємо
кн..
Для визначення додаткового опору Fпр пропонується наступна формула:
,
за якою
кН,
де hпр – висота перепони;
rк – радіус кочення колеса.
Слід відмітити, що сила Fпр, необхідна для подолання перепон (нерівностей) може значно збільшити загальний опір руху котка. Так, якщо нерівність має висоту hпр = 10 мм, а радіус колеса rк = 500 мм, то Fпр = 0,2 Q; при hпр = 100 мм - Fпр = 0,75 Q.
У випадку подолання перепони всіма колесами, встановленими на даній осі, навантаження Q повинно бути помножене на Z0.
З формули опору подолання перешкоди слідує, що Fпр→∞ при hпр = rк, тобто при наїзді ведених коліс на перепону висотою hпр = rк коток не може її подолати, яке б не було велике тягове зусилля F0 на ведучих колесах. Сила Fпр обмежена з одного боку потужністю двигуна, а з другого – умовами зчеплення шин з опорною поверхнею. Практично максимальна висота порогу, що долається веденими колесами складає (0,35...0,65) rк.
Порівняння експериментальних даних з розрахунковими показало, що при максимальних швидкостях котка (v ≥3,0 км/год) сила Fпр може бути визначена з достатньою точністю за попередньою формулою.
При подоланні перешкоди всіма колесами сила опору буде:
кн,
тоді
∑F = 17,3+25,5+9,0+4,9 = 56,7 кН.
Щоб рух котка став можливим, повинна дотримуватись умова Т0 ≥ ∑F, де ∑F – сума всіх виникаючих опорів. Дотримання цієї умови необхідне, але недостатнє. Сила тяги Т0 може бути реалізована тільки тоді, коли між ведучими колесами та опорною поверхнею буде достатнє зчеплення. Сила зчеплення Тφ пропорційна навантаженню на ведучі колеса Gb і виражається формулою:
Тφ = Gb · φ′,
за якою
Тφ = 68 · 0,9 = 61,2 кН,
де φ′ - коефіцієнт зчеплення;
Gb – навантаження на контактну поверхню ведучих коліс (зчеплю вальна вага котка).
Gb = Q · Zb,
звідки
Gb = 17·103 · 4 = 68 кН,
де Zb – кількість ведучих коліс.
Умовою, що забезпечує можливість руху самохідного пневмоколісного котка буде:
Тφ ≥ ∑F,
61,2 кН ≥ 56,7 кН.
Умова руху виконується.