Тяговый расчет ГМ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ “МАМИ”

Одобрено методической комиссией факультета АТ

А. П. Парфенов Ю. С. Щетинин

ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ГУСЕНИЧНОЙ ТРАНСПОРТНО-ТЯГОВОЙ МАШИНЫ

Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине “Теория колесных и гусеничных транспортно-тяговых машин”

для студентов специальности 150100 “Автомобиле- и тракторостроение”

МОСКВА 2002

2

УДК 629.114.2.001.2 (075)

Парфенов А.П., Щетинин Ю.С. Тяговый расчет гусеничной транспортнотяговой машины. Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине “Теория колесных и гусеничных транспортно-тяговых машин” для студентов специальности 150100 “Автомобиле- и тракторострое-

ние”. - М.: МГТУ “МАМИ”, 2002. – 75c.

В методических указаниях излагается методика выполнения тягового расчета прямолинейного движения гусеничной транспортно-тяговой машины, оборудованной ступенчатой или бесступенчатой полнопоточной гидромеханической трансмиссией. Приведены примеры выполнения расчета.

Указания предназначены для студентов специальности 150100 “Автомобиле- и тракторостроение”, выполняющих курсовую работу по дисциплине “Теория колесных и гусеничных транспортно-тяговых машин ”.

С Московский государственный технический университет “МАМИ”, 2002 г.

3

СОДЕРЖАНИЕ

1.Общие положения…………….……………………………………. 4

2.Применяемые обозначения………………………………………... 6

3.Порядок выполнения тягового расчета машины со ступенчатой механической трансмиссией………………………………………. 8

4.Особенности тягового расчета машины, оборудованной гидродинамической передачей…………………………………………... 22

5.Пример выполнения проектировочного тягового расчета гусеничной машины со ступенчатой механической трансмисси-

ей……………………………………………………………………. 32

6.Пример выполнения проектировочного тягового расчета гусеничной машины, оборудованной гидродинамической переда-

чей…………………………………………………………………... 50 Литература………………………………………………………………. 71 Приложение……………………………………………………………… 72

5

данных, либо для существующей машины, у которой по каким-либо причинам соответствующие сведения отсутствуют.

Задачами поверочного тягового расчета являются:

-определение максимальной скорости движения в заданных дорожных условиях;

-определение сопротивления движению и углов подъема, которые может преодолеть машина на данной передаче и скорости;

-определение времени и пути разгона до достижения заданной скорости на горизонтальной дороге с твердым покрытием;

-оценка правильности выбора количества передач и способа их разбивки (при ступенчатых трансмиссиях) для получения наибольшей средней скорости движения машины;

-определение свободной силы тяги на крюке тягача при заданных условиях равномерного движения;

-определение топливной характеристики машины.

При выполнении поверочного расчета используются те же методы и зависимости, что и при проектировочном расчете.

Вопросы топливной экономичности в данном пособии не рассматриваются.

6

2. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Мн - крутящий момент на насосном колесе гидротрансформатора; Мн/ - приведенный к валу двигателя крутящий момент на насосном колесе;

Мр - крутящий момент на реакторе гидротрансформатора; Мсв - свободный крутящий момент двигателя;

Мт - крутящий момент на турбинном колесе гидротрансформатора; П - коэффициентом прозрачности гидротрансформатора;

B - колея машины;

D - динамический фактор;

Dа - активный диаметр гидротрансформатора;

F- площадь поперечного сечения машины;

G- вес машины с грузом;

Vmax - максимальная скорость движения на высшей передаче;

Vmin - скорость движения на низшей передаче при номинальной частоте вращения вала двигателя;

кгр - коэффициент грузоподъемности; кпр - коэффициент прицепной нагрузки;

кт - коэффициент трансформации гидропередачи; dР - силовой диапазон трансмиссии;

dV - скоростной диапазон трансмиссии;

f- коэффициент сопротивления качению;

g- ускорение свободного падения;

ge - удельный расход топлива;

h- дорожный просвет машины;

i- относительный подъем дороги;

j- ускорение машины;

k- число передач в КП;

kдв - коэффициент приспособляемости двигателя по моменту; kw - коэффициент обтекаемости;

l – номер передачи;

7

m0 - масса машины в снаряженном состоянии; mгр - масса транспортируемого груза;

mпр - масса буксируемого прицепа с грузом; nд - частота вращения вала двигателя;

nдN - номинальная частота вращения вала двигателя; nдхх - частота вращения вала двигателя на холостом ходу;

nдМ - частота вращения вала двигателя при максимальном моменте; nн - частота вращения насосного колеса гидротрансформатора; nт - частота вращения турбинного колеса гидротрансформатора; rк - радиус ведущего колеса;

s – путь разгона машины;

s0 - путь, пройденный машиной за время разгона до минимальной скорости на первой передаче;

sп – путь, пройденный машиной за время переключения передачи; sразг - общий путь разгона машины;

t - время разгона машины;

t0 - продолжительность разгона машины до минимальной скорости на первой передаче;

tп – время переключения передачи; tразг - общее время разгона машины;

u - передаточное число агрегата трансмиссии; u0 - общее передаточное число трансмиссии;

uр - передаточное число согласующего редуктора; uг/ - передаточное отношение гидротрансформатора;

αmax - максимальный подъем дороги;

β - коэффициент приспособляемости двигателя по частоте;

γ- удельный вес рабочей жидкости;

δ- коэффициент условного приращения массы машины со ступенчатой трансмиссией;

δп - коэффициент условного приращения массы машины с гидромеханической трансмиссией;

η0 - общий КПД машины; ηгтр - КПД гидротрансформатора; ηгус - КПД гусеницы;

φ - коэффициент сцепления гусениц с дорогой; ωд - угловая скорость вала двигателя;

ψ - общий коэффициент сопротивления дороги прямолинейному движению машины.

8

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ТЯГОВОГО РАСЧЕТА МАШИНЫ СО СТУПЕНЧАТОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ

3.1. Определение массы машины в снаряженном состоянии

Если масса машины в снаряженном состоянии m0 не задана ТЗ, на начальной стадии проектирования она определяется ориентировочно на основе анализа данных по машинам-аналогам с учетом перспективы совершенствования и развития конструкции.

Ориентиром может служить коэффициент грузоподъемности

кгр= mгр /m0

или коэффициент прицепной нагрузки

кпр= mпр /(m0+ mпр) ,

где mпр - масса буксируемого прицепа с грузом; mгр - масса транспортируемого груза.

Можно принимать:

-для гусеничных тягачей кгр =0,22…0,32; кпр =0,72…1,0;

-для гусеничных транспортеров-снегоболотоходов кгр =0,24…0,27;

кпр =0,39…0,43;

-для транспортеров-тягачей кгр =0,25…0,5; кпр =0,2…0,68.

3.2. Определение мощности и выбор двигателя

Потребная максимальная свободная мощность двигателя NсвN определяется из условий равномерного прямолинейного движения машины с грузом без прицепа с максимальной скоростью по сухой горизонтальной дороге с твердым покрытием:

NсвN = Pк min V max .

η0

Здесь Pк min – сила тяги машины в этих условиях движения; Vmax - максимальная скорость [м/с]; η0 - общий КПД машины.

Pк min = Pf + Pw max,

где

Pf =( m0 + mгр) ·g·ψ – сила сопротивления движению со стороны дороги; Pw max = kw·F·V 2max - сила сопротивления воздуха при максимальной

скорости движения.

Здесь g – ускорение свободного падения; ψ = f + i - общий коэффициент сопротивления дороги прямолинейному движению машины; kw – коэффициент обтекаемости; F – площадь поперечного сечения машины (лобовая площадь).

9

Для горизонтальной дороги с твердым покрытием принимают коэффициент сопротивления f =0,03…0,04, а относительный подъем i =0,02…0,03 [2].

В расчетах можно принимать [2] : kw = 0,06…0,07 Н·с2/м4, F=(H-h) ·B. Здесь H, h и B – соответственно габаритная высота, дорожный просвет и

колея машины (при отсутствии данных следует ориентироваться на машинуаналог).

η0 = ηм· ηгус ,

где ηм – механический КПД трансмиссии, ηгус - КПД гусеницы.

В предварительных расчетах при наличии кинематической схемы трансмиссии принимают КПД цилиндрической пары шестерен и эпициклического планетарного ряда 0,98, конической пары шестерен 0,95…0,97.

При отсутствии кинематической схемы можно принимать ηм = 0,87…0,9 Для оценки КПД гусеницы используются экспериментальные данные.

При их отсутствии можно воспользоваться эмпирической зависимостью [2]

ηгус =0,95- 0,005·Vmax , (если Vmax в км/ч), или

ηгус = 0,95 – 0,018·Vmax, (если Vmax в м/с).

После определения потребной максимальной свободной мощности NсвN выбирается двигатель со свободной мощностью большей или равной NсвN , и в дальнейших расчетах используются его характеристики.

Однако, в большинстве случаев в данных на двигатель фигурирует не свободная мощность, а эффективная мощность Nе, определенная в процессе испытаний двигателя на стенде. В этом случае необходимо учитывать, что часть мощности Nпот будет затрачиваться на работу вентилятора, воздухоочистителя, глушителя выхлопа, гидропривода управления и т.д.

Потребная номинальная эффективная мощность двигателя

NеN = NсвN +NпотN.

Ориентировочно NпотN =(0,10…0,17) NсвN,

По каталогу выбирается двигатель с номинальной эффективной мощностью большей или равной NеN, и строится его внешняя скоростная характеристика (зависимости эффективной мощности Nе, свободной мощности Nсв, свободного крутящего момента Мсв , удельного расхода топлива ge и часового расхода топлива GТ от частоты вращения вала двигателя nд.

Если в каталоге отсутствует внешняя скоростная характеристика двигателя, а имеются только данные о номинальной эффективной мощности и расходе топлива при номинальной частоте вращения вала двигателя nдN, то при проведении тягового расчета в учебных целях при использовании дизельного двигателя можно использовать следующие зависимости для построения этой характеристики:

-частоты вращения вала двигателя на холостом ходу nдхх = 1,1· nдN;

-частоты вращения вала двигателя при максимальном моменте

10

nдМ = nдN /1,43;

- для безрегуляторной ветви

GТ =0,001·ge·Ne.

- для участка регуляторной ветви

Ne = NeN nдхх−− nд ;

nдхх nдN

Nсв = NсвN nдхх−− nд ; nдхх nдN

Мсв = МсвN nдхх−− nд ; nдхх nдN

GТN = 0,001·geN··NeN; GТхх = 0,23·GТN ;

GT = GTхх + (GTN −GTхх ) nдхх−− nд ; nдхх nдN

ge = 1000· GТ/Ne.

3.3. Определение минимальной скорости движения

Под минимальной скоростью движения здесь и далее будем понимать скорость движения на низшей передаче основного ряда при номинальной частоте вращения вала двигателя.

Минимальную скорость движения Vmin определяют из условия равномерного движения машины на максимальном подъеме αmax:

где Pк max – максимальная сила тяги.

Pк max = ( m0 + mгр) ·g· (sin αmax + f ·cos αmax) .