Скорость движения машины

При движении по дороге с разными уклонами скорость автопоезда на каждом элементе профиля изменяется вследствие изменения величины сопротивления.

Средней технической (рабочей) скоростью называется отношение длины пройденного пути ко времени чистого движения, за вычетом остановок. Для практических расчетов при определении средней технической скорости на вывозке леса временем разгона машины можно пренебречь. Приближенное определение скорости производится при ускорении равном нулю, так называемым способом равномерных (равновесных) скоростей. Скорость хода машины связана с частотой вращения коленчатого вала двигателя и передачей и может для одной и той же передачи изменяться в пределах устойчивой частоты вращения коленчатого вала. При изменении же частоты вращения мощность двигателя также изменяется. Зависимость между скоростью автомобиля и частотой вращения двигателя на той же или иной передаче выражается формулой:

υ_раб=2π∙n_e∙r_к / i_тр (18)

Для приближенного определения скорости пользуются известным уравнением, связывающим силу тяги P_к с мощностью двигателя N_e и скоростью υ:

P_к=1000∙N_e∙η_тр / υ_раб (19)

Откуда скорость

υ_раб=1000∙N_e∙η_тр / P_к (20)

Зная силу тяги, которую машина при заданном весе автопоезда должна развивать в действительности на каждом элементе профиля дороги, можно составить таблицу равномерных скоростей для каждого элемента пути заданного участка.

Силы сопротивления движению машины

Одним из важнейших факторов, определяющих режим движения тяговых машин, является сопротивление движению. При движении машины общее сопротивление состоит из следующих слагаемых - рисунок 2:

1. Суммарной силы сопротивления качению - P_ƒ ;

2. Силы сопротивления подъему – P_i ;

3. Силы сопротивления воздушной среды – P_{w ;}

4.Силы сопротивления, создаваемой прицепами - P_кр ;

4. Силы инерции – P_j.

Рассмотрим подробнее каждую из них.

Сила сопротивления качению

Сопротивление качению шины по дороге является следствием затрат энергии на внутренние потери в шине (нагрев) и на образование колеи. Часть энергии теряется в результате трения шин о дорогу, часть на сопротивление в подшипниках колес и часть на преодоление сопротивления воздуха.

Ввиду сложности учета всех факторов в отдельности, сопротивление качению оценивается по суммарным затратам энергии, считая силу сопротивления качению внешней по отношению к автомобилю. Такое допущение упрощает выводы, не оказывая влияния на результаты расчетов. Сила сопротивления качению всех колес автомобиля (одиночного) определяется :

P_ƒ=ƒ(Z₁+Z₂)=ƒ∙G_к =P_к (21)

Мощность, необходимая для определения сопротивления качению при движении автомобиля со скоростью υ определится:

N_ƒ=P_ƒ∙υ/1000 (22)

При относительно малой скорости (до 50 – 60 км/ч) коэффициент сопротивления качению можно считать величиной постоянной. В случае движения с большей скоростью коэффициент ƒ заметно увеличивается, т.к. шина не успевает полностью распрямиться в области контакта, вследствие чего часть энергии, затраченная на деформацию шины, не возвращается и переходит в тепло.

Кроме того, при увеличении скорости деформации возрастает внутреннее трение в покрышке, также вызывающее увеличение коэффициента ƒ. Для определения его величины в зависимости от скорости пользуются эмпирической формулой:

ƒ=ƒ_о(1+υ² / 1500) , (23)

где ƒ_о – коэффициент сопротивления качению при движении с малой скоростью (до 60 км/ч);

υ - скорость движения, м/с (при скорости 60 км/ч).

На твердых покрытиях коэффициент ƒ увеличивается с уменьшением внутреннего давления воздуха в шине. При передаче крутящего момента коэффициент ƒ немного увеличивается, т.к. шина при этом деформируется не только в вертикальном направлении, но и по окружности.

При большой величине передаваемого момента элементы протектора проскальзывают по дороге, и на трение в области контакта также затрачивается некоторая мощность. При качении колеса по мягкому грунту на коэффициент ƒ влияют глубина колеи, тип и состояние грунта, диаметр колеса и воспринимаемая им вертикальная нагрузка.

Уменьшение давления воздуха в шине приводит к уменьшению глубины колеи, однако, при этом увеличиваются внутренние потери в шине. Для некоторых грунтовых условий значения коэффициента ƒ равны (при скорости до 60 км/ч):

_{Бетон 0, .010.. 0.015}

• Асфальтовое шоссе в хорошем состоянии – 0.015..0.018

• То же, в удовлетворительном состоянии – 0.018..0.020

• Гравийное шоссе – 0.020..0.025

• Каменная мостовая – 0.023..0.030

• Грунтовая дорога, сухая, укатанная – 0.025..0.035

• Грунтовая дорога после дождя – 0.050..0.150

• Песок – 0.100..0.300

Плотный укатанный волок лето …………... - 0.080- 0.230

зима……………...- 0.100- 0.130

Не укатанный волок ……- лето…………….. - 0.150- 0.180

- зима…………….. -0.130- 0.150

Грязный волок…………….- лето………….…. -0.200- 0.260

…………….- зима…………….. -0.200- 0.260

Заболоченный грунт……..- лето ……………- 0.350- 0.500

…….- зима ..…………. - 0.400- 0.600

• Глубокий снег …….……...……….… -0.400- 0.600