2. Выбор и расчет двигателя

2.1. Определение мощности двигателя

Мощность двигателя лесотранспортной машины определяется по следующей формуле:

, (2.1)

где – касательная сила тяги на ведущих органах тягача, необходимая для преодоления сил сопротивления движению машины, Н;

–скорость движения машины, м/с;

–КПД трансмиссии;

–коэффициент, учитывающий потери на ведущем участке гусеницы.

Касательную силу определяем из уравнения тягового баланса:

, (2.2)

где – сумма сил сопротивлений движению;

–сила суммарного сопротивления дороги, , Н;

–сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, Н;

–сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъему, Н;

–сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды, Н;

–сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления инерции, Н;

–крюковая сила тяги, Н.

В курсовом проекте будем рассматривать установившееся движение, поэтому (= 0).

Тогда уравнение тягового баланса примет вид:

. (2.3)

При вывозке древесины слагаемые уравнения определяем следующим образом из табл. 1.

Таблица 1. Слагаемые уравнения тягового баланса	Pw	KwFVa2 KwFVa2 KwFVa2
	Pкр	(G+Q2) (f2сos+sin) Q2(f2Cos+sin) f2sinβ+cosβ
	Pψ	(Ga+Q1)(f1 cos + sin) (Ga+Q1)(f1 cos + sin) (Ga+Q)(f1 cos + sin)
	Способ транспортировки	Вывозка Трелевка Транспортировка в полностью погруженном положении

G – вес тягача, Н;

Q – вес пакета, Н;

Q– вес части пакета, размещенной на тягаче, Н;

Q– вес части пакета, размещенной на полуприцепе (роспуске) или волочащийся по земле, Н;

–угол между линией действия Ри поверхностью движения машины;

G– вес полуприцепа (роспуска), Н;

f– коэффициент сопротивления качению тягача при движении машины со скоростью менее 60 км/ч. При движении со скоростью 60 км/ч и более необходимо внести поправку

, (2.4)

где – скорость движения машины, м/с;

f– коэффициент сопротивления качению полуприцепа (роспуска) или скольжению волочащейся части пакета;

–угол наклона дороги (волока);

K_w– коэффициент обтекаемости (для грузовиковK_w= 0,6 … 0,7; для автопоездов К_w= 0,85 … 0,95 Н с/м);

F – площадь проекции лобовой поверхности машины на плоскость, перпендикулярную продольной оси автомобиля, м.

Площадь проекции лобовой поверхности определяется, исходя из параметров выбранного прототипа.

Для грузовых автомобилей:

.

Для легковых автомобилей: F = 0,78 BH,

где В – ширина колеи автомобиля, м;

В– ширина автомобиля (кузова), м;

Н – максимальная высота автомобиля, м.

При движении на уклонах, наиболее характерных для лесного транспорта, когда α < рад,

cos 1, а sin tg ,

где i – угол уклона, исчисляемый в радианах.

Сила тяги, затраченная на преодоление сопротивления воздуха при Va < 7 м/с, сравнительно невелика, и ее можно не учитывать.

Сопротивления движению тягача и прицепа (при условии одинакового типа движителей) принимаем равными. Так, например, для колесных тягача и прицепа считаем, что сопротивление качению одинаковы, т. е. f= f(аналогично для гусеничного тягача и гусеничного прицепа). Значения коэффициента f приведены в табл. 3 Приложений.

Тогда при вывозке груза (древесины) с прицепом (полуприцепом-роспуском) (колесный тягач – колесный прицеп или гусеничный тягач – гусеничный прицеп) определится:

Р_к = (G + Q + G_np) (f cos + sin) + K_w F V_a. (2.5)

При трелевке в полупогруженном положении имеем:

Р_к = (G + Q)(f cos + sin) + Q( fcos + sin)/(f sin +cos) + K_w F V_a. (2.6)

При транспортировке (трелевке) в полностью погруженном положении:

Р_к = (G + Q ) (f cos + sin ) + K_w F V_a. (2.7)

При вывозке древесины автопоездами (тракторопоездами) вес древесины (груза), как правило, распределяется на тягаче и прицепе следующим образом:

Q – нагрузка на автопоезд (тракторопоезд);

Q– нагрузка на тягач (трактор), равная грузоподъемности тягача (трактора);

(Q - Q) – нагрузка, приходящаяся на прицеп-роспуск;

Q= Q – нагрузка на тягач, при транспортировке груза в полностью погруженном положении.

При определении мощности двигателя следует предварительно принимать КПД трансмиссии в следующих пределах:

у гусеничных лесных машин – 0,8 … 0,85,

у автомобилей 4х2, 6х2 – 0,85 … 0,9,

у автомобилей 4х4, 6х4, 6х6 – 0,8 … 0,85.

Условимся критерием оценки КПД трансмиссии считать вес машины – чем тяжелее машина, тем меньше КПД ее трансмиссии (т. е. чем массивнее ее детали и узлы, тем больше потери в трансмиссии).

В последующем после обоснования и выбора механизмов трансмиссии _трнужно уточнить в соответствии с конкретной конструкцией машины.

Коэффициент _г, учитывающий потери на трение в шарнирах и зацеплениях на ведущем участке гусеницы, принимают равным 0,95 … 0,96.

В связи с небольшим диапазоном изменения_трмощность двигателя будет предопределяться величинами Р_ки V_а.

Эксплуатация лесотранспортных машин проходит в условиях, когда значения Р_ки V_аизменяются в широких пределах. В связи с этим мощность двигателя определяется по 3 вариантам условий движения, указанным в табл. 2.

Таблица 2. Варианты условий движения

Вариант	fи f	α	V
1 2 3	Максимальные значения Средние значения Минимальные значения	αmax 0,2αmax 0	Минимальная в грузовом режиме Рабочая в грузовом режиме Максимальная в незагруженном режиме

Окончательный выбор мощности двигателя определяется наибольшей полученной величиной N_e.