книги из ГПНТБ / Васильев М.В. Автомобильный транспорт карьеров

Г л а в а VIII

ОСНОВНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РЕЖИМЫ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ НА КАРЬЕРАХ

§ 1. Сопротивление движению большегрузных автомобилей на карьерных автодорогах

В последние годы в научно-технической литературе опубликован ряд систематизированных работ, освещающих вопросы сопротивления движению автомобилей. В них большое внимание уделено сопро­ тивлению качению автомобилей и его влиянию на технико-экономи­ ческие показатели автомобильного транспорта [26, 28].

Крутящий момент, подводимый к ведущим колесам больше­ грузного автомобиля, расходуется на преодоление сопротивления качению, обеспечение необходимой для транспортирования силы тяги, преодоление сопротивления воздушной среды, сил инерции, подъема автодороги и на компенсацию потерь, возникающих в под­ веске при колебании кузова.

Вобщем виде суммарное сопротивление движению автомобиля

вкарьере выражается зависимостью

где w0 — сопротивление качению автомобиля на карьерной авто­ дороге; wB — сопротивление воздушной среды; wn — сопротивление, вызываемое инерцией вращающихся частей автомобиля; щ — со­ противление подъема автодороги; wK — сопротивление, возникающее при прохождении кривых участков трассы.

Преобладающее значение в суммарном сопротивлении движению автомобиля по горизонтальным участкам автодороги имеет сопро­ тивление качению. В общем виде сила сопротивления качению составляет

Где j Q— начальный коэффициент сопротивления качению при малой

автодороги.

При движении по горизонтальной автодороге влияние уклона исключается, и тогда сила сопротивления качению зависит от полного

160

веса автомобиля и величины коэффициента сопротивления качению, который в этом случае равен / 0 + А,пі?пг’2-10“8. Поскольку скорость движения автомобиля грузоподъемностью 27—75 т на забойных участках автодорог не превышает 10—16 км/ч, то наибольшее влияние на коэффициент сопротивления качению оказывает величина S n. Экспериментальным путем доказано, что величина этого коэф­ фициента на временных автодорогах в средних условиях в 3—5 раз выше, чем на магистральных трассах.

Однако нужно считать неправомерным указание конкретной величины коэффициента сопротивления качению без ссылки на скоростной режим работы автомо­ биля, так как в условиях, когда скорость движения возрастает, она начинает оказывать существенное влияние на величину данного коэффициента (рис. 61).

Приближенно сила сопротив­ ления качению может быть рас­ считана по формуле

верхности современных карьерных автосамосвалов составляет: БелАЗ-540 - 10,1 м2; БелАЗ-548 - 11,6 м2; БелАЗ-549 - 17,2 м2.

Сопро тивление, вызываемое инерцией вращающихся частей авто­

dv

g — ускорение силы тяжести; dt — ускорение автомобиля; бм —

коэффициент учета вращающихся масс, зависящий от типа транс­ миссии и включаемой передачи. Величина этого коэффициента для автомобилей с гидромеханической трансмиссией может быть опре­ делена по формуле

радиус качения передних колес; / с — суммарный крутящий момент1

двигателя и гидротрансформатора; R Kn — динамический радиус качения ведущих колес; ікп — передаточные числа коробки передач, которые для автосамосвалов БелАЗ-540 при I, II, III передачах и скорости заднего хода соответственно равны 2,46; 1,43; 0,7 и 1,6; і0 — передаточные числа главной передачи, равные для I и II сту­ пеней соответственно 3,166 и 5,1; рт — к. п. д. трансмиссии без учета гидротрансформатора, равный 0,85—0,9; ц1Ш— к. п. д. веду­ щего колеса, равный 0,7—0,9.

Для карьерных автосамосвалов БелАЗ-549 с электрической трансмиссией и обмоторенными колесами при расчетах тяги коэф­ фициент бм принимается равным 1,1—1,15.

В процессе движения автосамосвала на подъем в выездных тран­ шеях действует сила сопротивления, пропорциональная величине преодолеваемого подъема,.

где ат — угол подъема трассы автодороги.

Учитывая малые углы подъема карьерных автодорог, при которых

где і — величина уклона, представленная в виде десятичной дроби. На крутых уклонах постоянных автодорог сила сопротивления подъема может превышать 50% суммарного сопротивления движению

автосамосвала.

Сопротивление движению автомобиля, возникающее иа криво­ линейных участках дорог, незначительно. Его целесообразно учи­ тывать при работе автомобиля как средства внутрикарьерного сборочного транспорта в условиях сложных трасс и коротких рас­ стояний транспортирования.

где R K — радиус кривой, м.

При достаточных радиусах поворота сила сопротивления дви­ жению автомобиля при прохождении кривых определяется соотно­

Поскольку эксплуатация большегрузных автомобилей в карьере связана с преодолением крутых подъемов и спусков, при инженерных расчетах суммарное сопротивление их движению определяется по упрощенной формуле

где / — коэффициент сопротивления качению.

162

Суммарное сопротивление движению автосамосвала в карьере определяется экспериментальным путем при свободном выбеге н ска­ тывании. Скатывание представляет собой разновидность свободного выбега, при котором выбег автомобиля осуществляется под уклон с выдержанным продольным профилем. Изменение параметров работы автомобиля в режиме свободного выбега показано па рис. 62. Средние удельные сопротивления движению в условиях Сарбайского карьера, определенные расчетами, основанными на эксперименталь­

которая пропорциональна квадрату скорости движения автосамо­ свала.

G созданием карьерных автотранспортных средств особо большой грузоподъемности п увеличением нагрузок появилась тенденция к увеличению давления воздуха в шинах с 5 до 5,5—6 кгс/см2. Давление воздуха в шинах автомобиля обратно пропорционально величине коэффициента сопротивления качению. G другой стороны, с возрастанием осевых нагрузок коэффициент сопротивления каче­ нию увеличивается. Комплексное влияние этих двух факторов мало

изучено и требует проведения детальных исследований. Средние значения коэффициента сопротивления качению шин автосамо­ свала БелАЗ-549 грузоподъемностью 75 т и автопоезда БелАЗ-549В- 5275 грузоподъемностью 120 т с электротрансмиссией и обмоторенными колесами приведены в табл. 65.

Т а б л и ц а 65

Значения коэффициента сопротивления качению автомобилей особо большой грузоподъемности

164

Последующий разгон автосамосвала подготовляется в течение

происходит более равномерно. Скорость движения равномерно нарастает пропорционально скорости вращения вала двигателя и через 12 сек достигает 14 км/ч, когда становится целесообразным переключение на II передачу (рис. 68). По мере разгона величина

£

М кр стабилизируется, его колебания становятся затухающими через 30 сек, режим движения становится близок к установившемуся, характерному для работы автосамосвала БелАЗ-540 на подъемах магистральных автодорог. Величина М ѵ р при достижении авто­ самосвалом скорости 17,5 км/ч равна 120 кгс-м.

В процессе разгона автосамосвала БелАЗ-540 можно выделить

увеличивается крутящий момент двигателя. В большинстве экспе­ риментальных замеров он возрастал до наибольших значений. Режим работы двигателя становится напряженным: скорость вращения возрастает до 850—1100 об/мин с пропорциональным увеличением расхода топлива. За короткий промежуток времени (1—4 сек) автосамосвал развивает скорость до 3—4 км/ч. Кратковременность и динамичность трогания автосамосвала с места обусловливают наибольшие динамические нагрузки в гидромеханической транс­ миссии и несущей конструкции автосамосвала.

167

до 12—14 км/ч. Величина крутящего момента уменьшается, ее колебания определяют неустановившийся режим работы двигателя н находятся в пределах 17—38% от средней. Переключение передач с I на II осуществляется при неустановившемся движении авто­ самосвала, п только при достижении скоростп 14—15 км/ч режим работы БелАЗ-540 стабилизируется. В это время скорость вращения вала двигателя увеличивается до 1200—1350 об/мин при уменьшении величины М кр до 118—140 кгс • м.

Рис. 69. Регрессионная зависимость крутящего момента от скоростп движе­ ния автомобиля п уклона автодороги

3. У с т а н о в и в ш е е с я д в и ж е н и е . Продолжительность разгона автосамосвала в груженом состоянии, как правило, не пре­ вышает 29—35 сек. Затем наступает стадия установившегося дви­ жения. На магистральных подъемах автосамосвал движется в уста­ новившемся режиме. Величина мощности двигателя определяется фактическим значением М к р и зависит от продольного уклона дороги (рис. 69). Характер эмпирической линии регрессии отражает за­ траты мощности на преодоление подъемов различной крутизны. Движение автосамосвала БелАЗ-540 с рациональной технологической скоростью на подъемах в 2—4% обеспечивается при величине М к Р в пределах 125—137 кгс-м. При увеличении крутизны подъема до 4—7% М кр возрастает до 152 кгс-м. Дальнейшее возрастание величины подъема дороги до 8—9% вызывает увеличение М к р до 160 кгс-м и более.

168

Величина М к Р при движении порожнего автосамосвала БелАЗ-540 по дорогам с усовершенствованным покрытием ие является опре­ деляющей при расчете мощности двигателя. В этих условиях мощ­

Другим методом оценки динамичности автомобилей является метод аналитического описания и математического моделирования движения автомобиля при помощи ЭВМ.

Аналптіріеский метод оценки динамических качеств. Этот метод основаи на непосредственном интегрировании дифференциального уравнения движения автомобиля, получаемого после подстановки развернутых значений сил в уравнение тягового баланса,

коэффициент, учитывающий неустановившийся режим работы дви­ гателя в период разгона автомобиля; 2 / к — сумма моментов инерции

169