3. Характеристики экономичности землеройно-транспортной машины

1. Построение топливной экономичности машины

Топливную экономичность землеройно-транспортной машины оценивают кривыми удельного расхода топлива.

Удельный расход топлива на выполнение землеройной работы определяется по формуле

, (3.1)

где g_e – эффективный удельный расход топлива (берется из технических характеристик двигателя, для дизельных двигателей g_e =210…225 г/(кВт∙ч)); − тяговый КПД гусеничного движителя

Удельный расход топлива рассчитывается для каждой передачи трактора.

По результатам расчета строится характеристика топливной экономичности трактора g_КР = f (F_КР). Производится определение диапазона регулирования трансмиссии по формуле

D_тр = u_трmax / u_трmin.

Если землеройная машина имеет гидротрансформатор, то на режимах, где его КПД составляет 80% и выше, исходят из соответствующего КПД и определяют диапазон работы гидротрансформатора P_so. Затем находим диапазон регулирования механической коробки передач по формуле

D_м = D_тр / Р_so.

После чего определяется число ступеней коробки передач по формуле

= [ D_н^(n-k) ]^1/n-1. (3.2)

Расчет силы тяги на колесах F_k на заданном режиме работы и соответствующая этому режиму скорость движения машины V_a рассчитываются по формуле

F_k = ( М_кр u_k u_{o тр} ) / ; (3.3)

V_a = ( _т ) / ( u_k u_o ), (3.4)

где − передаточное число коробки передач; u_o − передаточное число главной передачи (бортовой).

Результаты расчетов заносятся в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Значения силы тяги на колесах и скорости машины на различных

режимах работы гидротрансформатора и коробки передач

Uk1		Uk2		uk3		uk4
Fk, кH	Va, м/с	Fk, кН	Va,м/с	Fk, кH	Va, м/с		Fk, кH

3.2. Расчет сопротивлений движению машины

В режиме копания тяговым усилием преодолеваются определенные сопротивления. Сопротивление копанию в общем случае складывается из следующих сопротивлений: резанию грунта , перемещению грунта вверх по отвалу , перемещению призмы волочения перед отвалом, трения ножа отвала о грунт , сопротивления самопередвижению машины , сопротивления повороту , сопротивления перемещению отвала и сопротивления преодолению сил инерции . Выделить и определить отдельно эти составляющие, так же как установить и точку приложения на отвале их результирующей, очень сложно и можно сделать лишь с большим приближением. Поэтому для практических расчетов сопротивления капанию за основу берем только основные

+ + . (3.5)

Сила сопротивления резанию определяют по формуле

, (3.6)

где удельное сопротивление резанию, кПа; ширина ножа и глубина резания вычисляется соответственно.

Сила сопротивления резанию увеличивается с увеличением угла резания , повышается износ ножей. Поэтому на практике обычно принимают для бульдозерных отвалов =50…55 , для отвалов автогрейдеров =30…50 , для ковшей скреперов =30…35 . Сопротивления, возникающие при работе бульдозера и геометрические параметры отвала бульдозера приведены на рис. 3.35.

Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу

,

где фактический объем грунта, перемещаемый бульдозером; объемный вес разрыхленного грунта; = 0,5…0,7 − коэффициент трения грунта о сталь.

а б

Рис.3.35 Схема сил: а – возникающих при работе бульдозера, б – геометрия отвала

Сопротивление перемещению призмы волочения

, (3.7)

где объем призмы волочения; ускорение свободного падения; плотность разрыхленного грунта в призме волочения ( кг/м ); − ускорение свободного падения; коэффициент трения грунта в призме волочения по ненарушенному грунту ( 0,8…1,0); уклон пути передвижения, равный тангенсу угла его

наклона. Сопротивления перемещению призмы волочения зависят от геометрических параметров отвала, которые приведены на рис. 3.1.

Сопротивление самопередвижению машины рассчитывается по формуле

W_f = m_a g (f cos sin), (3.8)

где m_a − полная масса землеройной машины перед отвалом (перемещению призмы волочения) , а также сопротивление перекатыванию.

Сопротивление повороту принимаем .

Сопротивление перемещению отвала , где сила тяжести бульдозерного оборудования.

Сопротивление преодолению сил инерции

,

где коэффициент учета вращающихся масс; поступательное ускорение землеройно-транспортной машины.

Коэффициент, учитывающий вращающиеся массы рассчитывается по формуле

=1+ [ J_a U_тр² _тр + J_k ] / [ m_{a k} ], (3.9)

где J_a − момент инерции бульдозера, приведенный к валу двигателя, кг·м ;

U_тр − передаточное число трансмиссии; _тр − КПД трансмиссии; J_k − суммарный момент инерции движителя, кг м ; масса машины; _k и − соответственно радиус качения и динамический радиус колеса.

Тяговое усилие машины численно равно суммарной касательной реакции поверхности качения на ее ведущих колесах (движителях). Для одиночного ведущего колеса суммарное касательное усилие

или с учетом массы вращающихся частей привода

.

При соблюдении равенства получим, что фактический объем грунта, перемещаемый бульдозером в конце наполнения и при перемещении

, (3.10)

где м − глубина резания при перемещении грунта (для пополнения потерь в боковые валики); коэффициент трения грунта о грунт.

Тогда условие движению должно быть . При этом следует произвести проверку сил: 1. Если наступает условие < < , то бульдозер не может двигаться; 2. Если возникает, что > < , то бульдозер не будет двигаться вследствие недостаточности тягового усилия. При получении таких условий следует изменить марку бульдозера. Результаты расчетов сводятся в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Значение сил сопротивления качению в зависимости

от скорости движения

Va, м/с		W	Wп	Wf	W
0,5
0,6
и т. д

По значениям сопротивлений уточняем максимальное передаточное число землеройно-транспортной машины

, (3.11)

где − максимальный крутящий момент двигателя.