3.Построение тяговой характеристики

Последовательность построения тяговой характеристики следующая:

1. Во втором квадранте строим выходную характеристику системы ДВС-ГДТ, перестроенную в функции крутящего момента вала турбинного колеса . Для этого по оси ординат откладываем значение частоты вращения , , мощности и часового расхода топлива .

2. В первом квадранте рис. 5 строим кривую коэффициента буксования колесного движителя в функции силы тяги , используя выражение [1]

(6)

где - коэффициенты, зависящие от конструкции шин, внутреннего

давления воздуха в шинах, вида и состояния грунта (табл.3).

За начало координат силы тяги принимаем точку .

3. Определяем силу сопротивления качению колес землеройно-транспортной машины:

, (7)

где - коэффициент сопротивления качению колес землеройно-транспортной машины (табл. 6);

- реакция грунта на ведомые колеса;

-реакции грунта на ведущие колеса;

- коэффициент, учитывающий увеличение при движении колеса в ведущем режиме (табл.5).

Откладываем найденное значение влево от точки . Полученная точка будет началом координат окружной силы колесного движителя ЗТМ.

4. В первом квадранте для соответствующей передачи строится график, устанавливающий зависимость крутящего момента на валу турбинного колеса от окружной силы колесного движителя , используя выражение

(8)

где - силовой радиус колесного движителя;

- общее передаточное число механической части трансмиссии;

- КПД механической части трансмиссии.

Рис. 4.

Построение выходной характеристики системы "двигатель внутреннего сгорания - гидродинамический трансформатор" при непосредственной схеме соединения ДВС-ГДТ

Рис. 5.

Построение тяговой характеристики землеройно-транспортной машины с гидродинамической трансмиссией

Таблица 3

Состояние грунта	Относительная влажность грунта		Давление воздуха в пневматических шинах, МПа
			0,1			0,2			0,3			0,4			0,5
			А	В	n	A	B	n	A	B	n	A	B	n	A	B	N
Рыхлый (насыпной)	0,4 0,6 0,7 0,8	0,67 1,00 1,17 1,33	0,11 0,12 0,13 0,14	2,79 2,97 2,73 2,53	6 6 5 4	0,11 0,12 0,13 0,14	5,15 6,58 6,29 6,68	6 6 5 4	0,11 0,12 0,13 0,14	7,82 11,13 10,06 11,72	6 6 5 4	0,11 0,12 0,13 0,14	10,24 14,74 14,15 19,14	6 6 5 4	0,11 0,12 0,13 0,14	12,31 18,10 18,88 24,96	6 6 5 4
Плотный (свеже- срезанный)	0,4 0,6 0,7 0,8	0,67 1,00 1,17 1,33	0,09 0,10 0,12 0,15	1,50 2,31 2,56 2,81	8 8 6 4	0,09 0,10 0,12 0,15	2,34 5,48 7,76 10,03	8 8 6 4	0,09 0,10 0,12 0,15	2,81 9,25 14,79 27,35	8 8 6 4	0,09 0,10 0,12 0,15	3,38 14,40 24,47 70,82	8 8 6 4	0,09 0,10 0,12 0,15	3,73 18,10 42,18 210,28	8 8 6 4

Таблица 4

Значения коэффициентов сопротивления качению f и сцепления φ

гусеничного движителя

Дорожные и грунтовые условия	f	φ
Асфальтобетон, цементобетон	0,050,06	0,500,60
Сухая грунтовая дорога	0,060,08	0,801,00
Размокшая грунтовая дорога	0,120,15	0,400,60
Грунт рыхлый насыпной	0,080,10	0,600,70
Песок влажный	0,060,10	0,400,50
Песок сухой	0,150,20	0,300,40
Заболоченная местность	0,200,30	0,250,35
Снежная целина	0,150,25	0,400,60
Снег укатанный	0,040,05	0,050,06
Грунт связный, плотный (свежесрезанный),	0,080,09	0,901,00

Таблица 5

Значения параметра, учитывающего увеличение коэффициента

сопротивления качению колесного движителя при работе

на режиме "ведущего колеса"

Грунтовые условия
Суглинистый грунт	1,361,54
Супесчаный грунт	1,541,71
Недеформируемые опорные Поверхности	1,00

* Для гусеничного движителя и всех грунтовых условий следует принимать

К_f =1,00

Таблица 6

Значения коэффициентов сопротивления качению и сцепления

пневматических шин колесного движителя

Относительная влажность грунта		Давление воздуха в пневматической шине, Мпа
		0,1		0,2		0,3		0,4		0,5
		f		f		f		f		f	
Грунт связный рыхлый (насыпной)
0,4	0,67	0,10	0,83	0,14	0,75	0,17	0,70	0,18	0,67	0,19	0,65
0,6	1,00	0,11	0,82	0,15	0,72	0,18	0,66	0,19	0,63	0,20	0,61
0,7	1,17	0,12	0,80	0,16	0,68	0,19	0,62	0,21	0,58	0,22	0,55
0,8	1,33	0,12	0,77	0,18	0,61	0,21	0,53	0,23	0,47	0,24	0,44
Грунт связный плотный (свежесрезанный)
0,4	0,67	0,05	0,89	0,04	0,87	0,04	0,04	0,04	0,85	0,05	0,84
0,6	1,00	0,05	0,89	0,05	0,80	0,06	0,75	0,06	0,71	0,07	0,69
0,7	1,17	0,06	0,84	0,06	0,70	0,07	0,63	0,08	0,58	0,09	0,53
0,8	1,33	0,07	0,75	0,08	0,55	0,09	0,43	0,10	0,34	0,11	0,26
Грунт несвязный плотный (свежесрезанный)
0,5	0,83	0,06	0,78	0,06	0,70	0,07	0,65	0,08	0,62	0,09	0,60
Асфальтобетонное покрытие (сухое)
-	-	0,03	0,90	0,02	0,82	0,02	0,76	0,02	0,72	0,02	0,70

Силовой радиус колесного движителя:

для плотного грунта

для рыхлого грунта

где - радиус недеформированного профиля пневматической шины (табл. 7);

- ширина профиля шины (табл. 7), [2].

5. Строим зависимость действительной скорости ЗТМ в функции силы тяги , применяя формулу [1]

(9)

Определение и , необходимое для расчета , осуществляется следующим образом.

Для этой цели задаемся значением силы тяги , откладываем его на оси координат (отрезок ), восстанавливаем перпендикуляр из точки до пересечения с лучом . Через полученную точку проводим горизонталь до пересечения с кривыми выходной характеристики системы ДВС-ГДТ (точки ). Проектируя точку на ось абcцисс по шкале , находим частоту вращения вала турбинного колеса, соответствующую принятому значению силы тяги . Определив значение коэффициента буксования (отрезок ), соответствующее заданной силе тяги, рассчитываем величину по проведенной выше формуле (точка ).

Крайнее значение определяются при .

Максимальное значение рассчитывается при движении ЗТМ на транспортном режиме, когда и :

(10)

Для нахождения значения через точку пересечения луча с осью ординат проводим горизонталь до пересечения с зависимостью (точка ), проектируя которую на шкалу (точку ), определяем частоту вращения турбинного колеса при движении ЗТМ на транспортном режиме. Величину откладываем на оси ординат (отрезок ). Для определения минимального значения необходимо выявить соотношение между максимальной силой тяги по сцеплению движителя с грунтом и максимальной силой тяги , которая может быть получена на данной передаче при работе системы ДВС-ГДТ на режиме максимального крутящего момента . Через точку , определяющую значение максимального крутящего момента двигателя , проводим горизонталь до пересечения с лучом (точка ) и кривыми выходной характеристики системы ДВС-ГДТ. Далее через точку проводим вертикаль до пересечения с осью абсцисс первого квадранта (точка ). По величине отрезка Ов₃ определяем силу тяги . В случае, когда > , остановка землеройно-транспортной машины при перегрузке происходит вследствие полного буксования движителя, и поэтому при силе, обусловливаемой сцеплением движителя с грунтом; если < , то минимальная действительная скорость движения ЗТМ определяется по приведенной выше формуле (9), путем подставки в нее соответствующих значений вращения и коэффициента буксования движителя .

6. Строим основную зависимость тяговой характеристики землеройно-транспортной машины - кривую часового расхода топлива двигателем в функции силы тяги .

Построение зависимости определяется типом гидродинамического трансформатора. Если применяется непрозрачный ГДТ, то независимо от степени загрузки рабочего органа ЗТМ часовой расход топлива на тяговой характеристике представляется прямой, параллельной оси абсцисс. Если данная зависимость представлена на выходной характеристике системы ДВС-ГДТ, как это сделано на рис.5, то при условии равенства масштабов и начала отсчета достаточно отложить отрезок и, получив необходимое количество точек, построить зависимость .

7. Построение производной зависимости тяговой характеристики землеройно-транспортной машины, кривой тяговой мощности в функции силы тяги . Задаемся значением силы тяги и определяем по графику соответствующую этому значению действительную скорость движения землеройной машины. Так, при силе тяги значение будет определять­ся отрезком _. Располагая этими данными, подсчитываем значение

. (11)

Найденное значение тяговой мощности представлено в первом квадранте рис.5 отрезком .

Выполнив такие расчеты при различных значениях силы тяги, по точкам строим кривую .

8. Строим производную зависимость тяговой характеристики - кривую удельного расхода топлива в функции силы тяги

Таблица 7

Обозначение шины	Норма слойности	Размер шины, мм			Нормы эксплуатационных режимов шины
		Наружный диаметр мм	Ширина профиля мм	Статический радиус rc, мм	Максимально допускаемая нагрузка на шину при скорости 50 км/ч, кН	Давление в шине Рw , соответствующее максимальной нагрузке, МПа
Шины обычного профиля для большегрузных автомобилей, строительных, дорожных, подъемно-транспортных машин, прицепов и полуприцепов
14,00-20 (370-508)	16 18 20 22	123018 123018 123018 123018	375 375 375 375	562 562 562 562	38,8 42,6 43,9 47,4	0,425 0,500 0,525 0,600
14,00-24 (370-610)	16 20 24 28	136020 136020 136020 136020	375 375 375 375	630 630 630 630	42,8 48,4 53,6 57,4	0,425 0,525 0,625 0,700
16,00-24 (430-610, 635)	16 24 28	149022 149022 149022	435 435 435	683 683 683	47,9 61,5 65,0	0,325 0,500 0,550
18,00-25 (500-635)	12 16 20 24 28 32	160524 160524 160524 160524 160524 160524	500 500 500 500 500 500	745 745 745 745 745 745	50,0 56,4 64,9 72,7 80,0 85,0	0,225 0,275 0,350 0,425 0,500 0,560
18,00-25 (500-635) Р	32	160524	510	725	85,0	0,600
21,00-25 (570-635)	24 28	174526 174526	575 575	780 780	83,2 93,2	0,325 0,425

Продолжение табл. 7

Обозначение шины	Норма слойности	Размер шины, мм			Нормы эксплуатационных режимов шины
		Наружный диаметр мм	Ширина профиля мм	Статический радиус rc, мм	Максимально допускаемая нагрузка на шину при скорости 50 км/ч, кН	Давление в шине Рw , соответствующее максимальной нагрузке, МПа
21,00-33 (570-838)	32	194029	575	905	118,0	0,560
21,00-33 (570-838) Р	32	194029	575	890	118,0	0,600
21,00-35 (570-889)	32 36 40 44	200030 200030 200030 200030	575 575 575 575	920 920 920 920	121,5 128,4 138,5 148,1	0,500 0,550 0,625 0,700
24,00-25 (640-635)	24 32	182528 182528	650 650	850 850	103,0 111,7	0,325 0,375
24,00-35 (640-889)	42 48 54	213032 213032 213032	650 650 650	985 985 985	160,0 172,9 185,4	0,525 0,600 0,675
24,00-49 (640-1245)	36 42 48	248537 248537 248537	650 650 650	1150 1150 1150	175,0 192,4 207,0	0,450 0,525 0,600
27,00-49 (760-1245)	36 42 48	265040 265040 265040	740 740 740	1218 1218 1218	206,9 227,2 240,2	0,425 0,500 0,550
21,00-28 (570-711)	24	179027	570	810	88,5	0,350
27,00-33 (760-838)	30 36	223033 223033	760 760	1015 1015	155,0 172,0	0,350 0,425
30,00-51 (840-1295)	40 46 52	284046 284046 284046	825 825 825	1296 1296 1296	257,1 282,3 298,5	0,425 0,500 0,550

Продолжение табл. 7

Обозначение шины	Норма слойности	Размер шины, мм			Нормы эксплуатационных режимов шины
		Наружный диаметр мм	Ширина профиля мм	Статический радиус rc, мм	Максимально допускаемая нагрузка на шину при скорости 50 км/ч, кН	Давление в шине Рw , соответствующее максимальной нагрузке, МПа
30,00-51 (910-1295)	42 50 58	300045 300045 300045	915 915 915	1375 1375 1375	294,2 325,0 344,0	0,425 0,500 0,550
36,00-51 (1000-1295)	42 50 58	318048 318048 318048	990 990 990	1455 1455 1455	334,2 372,2 407,5	0,375 0,450 0,525
40,00-57 (1100-1450)	60 68	355053 355053	1100 1100	1620 1620	504,0 545,9	0,500 0,560
Широкопрофильные пневматические шины для строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин
15,5-25 (1280395-635)	10 12	128019 128019	395 395	577 577	27,7 31,6	0,200 0,250
17,5-25 (1350445-635)	12	135020	445	610	37,8	0,250
20,5-25 (1510520-635)	12 16 20 24	149022 149022 149022 149022	525 525 525 525	677 677 677 677	45,4 51,1 58,8 65,8	0,225 0,275 0,350 0,425
23,5-25 (1630600-635)	16 20 24 28	162024 162024 162024 162024	600 600 600 600	730 730 730 730	62,3 65,8 75,8 84,9	0,250 0,275 0,350 0,425
26,5-25 (1770670-635)	20 24 28	175026 175026 175026	680 680 680	790 790 790	78,9 92,0 104,0	0,250 0,325 0,400

Окончание табл. 7

Обозначение шины	Норма слойности	Размер шины, мм			Нормы эксплуатационных режимов шины
		Наружный диаметр мм	Ширина профиля мм	Статический радиус rc, мм	Максимально допускаемая нагрузка на шину при скорости 50 км/ч, кН	Давление в шине Рw , соответствующее максимальной нагрузке, МПа
29,5-25 (1890750-635)	16 22 28	187528 187528 187528	755 755 755	838 838 838	80,9 99,7 116,2	0,175 0,250 0,325
29,5-29 (1980750-737)	22 28 34	197530 197530 197530	755 755 755	878 878 878	106,2 123,8 139,8	0,250 0,325 0,400
33,5-33 (2250850-838)	26 32 38	224034 224034 224034	855 855 855	1045 1045 1045	140,8 164,1 185,5	0,250 0,325 0,400
33,5-39 (2400850-990)	26 32 38	239536 239536 239536	855 855 855	1075 1075 1075	152,1 177,2 200,1	0,250 0,325 0,400
37,5-33 (2400950-838)	30 36 42	239036 239036 239036	955 955 955	1065 1065 1065	181,5 200,2 226,7	0,275 0,325 0,400
37,5-39 (2550950-990)	36 44	255038 255038	955 955	1140 1140	214,8 242,8	0,325 0,400
37,5-51 (2840950-1295)	36 44	285043 285043	955 955	1290 1290	242,8 274,5	0,325 0,400
44,5-45 (30001130-1143)	50	300045	1130	1290	373,0	0,400

Построение осуществляем, применяя формулу [1]

. (12)

Значение следует подставлять в кг/ч, а - в кВт. Следовательно, для построения кривой необходимо получить ряд точек, которые можно выявить из соотношения ординат кривых и , расположенных в первом квадранте при выбранной силе тяги . Точка показывает значение при силе тяги .

9. Строим производную зависимость тяговой характеристики - кривую тягового КПД в функции силы тяги . Построение данной зависимости осуществляется с использованием формулы

. (13)

Необходимо указать, что если в трансмиссии применяется непрозрачный гидродинамический трансформатор, то кривая в определенном масштабе выражается зависимостью . Это объясняется особенностями внешней характеристики непрозрачного ГДТ, позволяющего работать двигателю на режиме постоянной мощности.

Выше было рассмотрено построение тяговой характеристики землеройной машины только на одной передаче. Метод построения остается справедливым для любой передачи землеройной машины.

В заключение необходимо с помощью тяговой характеристики выполнить анализ технико-экономических качеств землеройной машины, воспользовавшись следующими оценочными показателями: максимальная тяговая мощность , максимальный тяговый КПД , коэффициент буксования , действительная скорость движения , часовой и минимальный удельный расход топлива, максимальная сила тяги, определяемая условиями сцепления движителя с опорной поверхностью , сила тяги при максимальном крутящем моменте , сила тяги при максимальной тяговой мощности , номинальная сила тяги при коэффициенте буксования колесного движителя , сила тяги, соответствующая максимальному значению тягового КПД , максимальная динамическая сила тяги, соответствующая коэффициенту буксования