Тяговый расчет ГМ

31

Дальнейшие расчеты выполняются по методике, разработанной для сту-

пенчатой трансмиссии с учетом следующих замечаний и дополнений:

-вместо внешней характеристики двигателя следует использовать выходную характеристику гидропередачи (внешнюю скоростную характеристику блока ДВС-ГТР);

-в расчетных формулах вместо значений Nсв, Мсв, nд, nдМ, nдN следует использовать значения Nт, Мт, nт, nтη, nтN ;

-на графиках тягового баланса и динамической характеристики машины следует выделить участки работы, где КПД гидротрансформа-

тора ниже минимального допустимого ηгтр min ;

пользовании аналитического метода зависимость nн=f(nт), представленную массивами точек, аппроксимируют кубическим полино-

мом

nн = а0 + а1· nт+ а2· nт2+ а3· nт3.

Для вычисления коэффициентов полинома можно использовать про-

грамму для ЭВМ, текст которой представлен в Приложении 1.

Тогда

d nн = a1+2a2· nт+3 a3· nт2 . d nт

- для машины, оборудованной ГМТ, часто максимальные расчетные ускорения на низших передачах превышают значение предельного

ускорения по сцеплению. В этом случае разгон целесообразно начи-

нать с передачи, обеспечивающей реализацию предельного ускоре-

ния с минимальным запасом;

-в формулах для вычисления общего времени и общего пути разгона

отсутствуют члены t0 и s0 ;

-при правильном выборе активного диаметра ГТР частота вращения вала двигателя при работе на внешней характеристике не может быть ниже nдм, поэтому нет необходимости в определении nд0.

32

5. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТИРОВОЧНОГО ТЯГОВОГО РАСЧЕТА ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ СО СТУПЕНЧАТОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ

1. Исходные данные для выполнения расчета 1.1.Исходные данные из ТЗ:

-назначение машины: легкий транспортер-тягач, предназначенный для монтажа различных объектов техники и их транспортировки;

-масса машины в рабочем состоянии m0=11300 кг;

-масса груза mгр=4000 кг;

-максимальная скорость движения по дороге с твердым покрытием

Vmax=60 км/ч (16,7 м/с);

-максимальный угол подъема αmax=35º. 1.2. Дополнительные исходные данные Принимаем:

-коэффициент сопротивления прямолинейному движению при макси-

мальной скорости f=0,03;

-величина относительного подъема при этом i=0,03;

-коэффициент сопротивления прямолинейному движению при мини-

мальной скорости f=0,08;

-коэффициент обтекаемости kw=0,65 Н·с2/м2;

-колея машины В=2,5м, габаритная высота Н=1,9 м, дорожный про-

свет h=0,4 м (аналогично подобной машине МТ-ЛБ);

-КПД трансмиссии ηм = 0,88;

-машина оборудована гусеницами с открытым металлическим шарниром.

2. Определение мощности и выбор двигателя Потребную максимальную свободную мощность двигателя определяем

из условий движения машины с максимальной скоростью Vmax по сухой гори-

зонтальной дороге с твердым покрытием:

NсвN = Pк min V max ,

η0

Pк min = Pf + Pw max;

Pf =( m0 + mгр) ·g·ψ;

m0 + mгр = 11300 + 4000 = 15300 кг; ψ = f + i = 0,03 + 0,03 = 0,06;

Pf = 15300·9,81·0,06 = 9006 H;

Pw max = kw·(H – h) ·B·V 2max = 0,65·(1,9 – 0,4)·2,5·16,72 = 680 H;

Pк min = 9006 + 680 = 9686 H =9,69 кН;

ηгус = 0,95 - 0,018· Vmax = 0,95 - 0,018·16,7 = 0,65; η0 = ηм· ηгус = 0,88·0,65 = 0,572;

33

NсвN = 9,69·16,7/0,572 = 283 кВт.

Затраты мощности, связанные с работой обслуживающих двигатель аг-

регатов моторной установки при вентиляторной системе охлаждения

NпотN = 0,15·NсвN = 0,15·283 = 42,45 кВт.

Потребная номинальная эффективная мощность двигателя

NеN = NсвN+ NпотN = 283 + 42,45 = 325,45 кВт.

Из каталога выбираем дизельный двигатель водяного охлаждения марки 2В-06-2С, используемый на многоцелевых гусеничных шасси легкой категории.

NеN = 375 кВт, nдN = 2000 мин -1; gеN = 224 г/кВт,ч.

Принимаем

nдхх = 1,1· nдN = 1,1· 2000 = 2200 мин –1, nдМ = nдN /1,43 = 2000/1,43 = 1400 мин–1.

3. Построение характеристики двигателя а).Для построения внешней скоростной характеристики двигателя на

безрегуляторной ветви (1400…2000 мин-1) воспользуемся эмпирическими зависимостями:

Рассчитываем рабочие характеристики двигателя с учетом зависимо-

стей:

Nсв = Ne –N пот = 0,163125 nд + 0,000106 nд2 − 0,0000000539 nд3 ; NсвN = 319,1 кВт;

34

ωд = π30nд ;

MсвN = 1,524 кН·м;

GТ =0,001·ge·Ne.

б). Для участка регуляторной ветви (2000…2200 мин-1) принимаем линейный характер изменения мощности, крутящего момента и часового расхода:

=730,8 – 0,3234 · nд ; ge = 1000· GТ/Ne.

Результаты расчета сводим в таблицу.

5.1. Характеристика выбранного двигателя

35

4. Определение минимальной скорости движения

Vmin = NсвN η0 . Pк max

Примем для минимальной скорости ηгус = 0,9. Тогда

η0 = ηм· ηгус = 0,88·0,9 = 0,79;

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

= 15300·9,81(sin35˚ + 0,08·cos35˚) = 95400 Н = 95,4 кН,

V min = NсвN ηo = 319,1 0,79 = 2,64м/с =9,51км/ч. Pкmax 95,4

5. Определение скоростного и силового диапазонов Скоростной диапазон

6. Определение передаточных чисел трансмиссии При разбивке передаточных чисел КП используем закон геометрической

прогрессии. Теоретически минимальное число передач:

Принимаем k=7, тогда q = k −1 dV = 6 6,3 =1,36.

Теоретические значения скоростей по передачам:

V l =V1 ql−1.

VI = Vmin = 9,51 км/ч;

VII = 9,5·1,36 = 12,91;

VIII = 9,5·1,362 = 17,62;

VIY = 9,5·1,363 = 23,92;

VY = 9,5·1,364 = 32,52;

VYI = 9,5·1,365 = 44,25;

VYII = 9,5·1,366 = 60,24.

Принимаем радиус ведущего колеса (по аналогии с МТ-ЛБу) равным rк = 0,265 м. Тогда передаточные числа трансмиссии:

36

u0I = 199,8 / 9,51 = 21,03; u0II = 199,8 / 12,91 = 15,49; u0III = 199,8 / 17,62 = 11,35; u0IY = 199,8 / 23,92 = 8,36; u0Y = 199,8 / 32,52 = 6,15; u0YI = 199,8 / 44,25 = 4,52;

u0YII = 199,8 / 60,24 = 3,32.

Полагаем, что в преобразовании крутящего момента в трансмиссии будут участвовать коробка передач (КП), центральная передача (ЦП) и бортовая передача (БП). Ориентируясь на планетарную КП, одну из передач назначаем прямой. Для наиболее распространенной для ГМ скорости 30…35 км/ч прямой передачей в данном случае оказывается пятая. Тогда

u0Y= uЦП · uБП =6,15.

Принимаем uБП = 4, uЦП = 6,15 / 4 = 1,54.

Передаточные числа КП :

uКП1 = 3,42; uКПII = 2,52; uКПIII= 1,85; uКПIY = 1,36; uКПY = 1; uКПYI = 0,73; uКПYII = 0,54.

Теоретические скорости движения машины, соответствующие частоте

Vхх1= 10,45 км/ч; VххII= 14,19 км/ч; VххIII= 19,36 км/ч; VххIY= 26,29 км/ч; VххY= 35,74 км/ч; VххYI= 48,63 км/ч; VххYII= 66,2 км/ч.

7. Тяговый баланс машины

Pw = kw·(H – h) ·B·V2= 0,65·(1,9 – 0,4)·2,5·V2=2,44·V2, (V, [м/с] );

Pw = 0,188·V2, (V, [км/ч] ); Pf = 9006 H;

Сила сопротивления движению со стороны дороги:

Pf =( m0 + mгр) ·g·ψ = (11300+4000) ·9,81· ψ =150093· ψ [Н] =150·ψ [кН].

Сила тяги машины по сцеплению с дорогой:

37

Pφ =( m0 + mгр) ·g·φ = 150·φ [кН]. Для φ = 0,8 Pφ = 120 кH.

Для φ = 0,6 Pφ = 90 кH.

Для φ = 0,4 Pφ = 60 кH.

Для φ = 0,25 Pφ = 37,5 кH.

Полезная масса прицепа с грузом, который может буксировать гусеничная машина по сухой грунтовой дороге при максимальном значении силы тяги на высшей передаче:

38

αmaxφ = arctg(φ-f) = arctg(0,8-0,08) = 38˚.

Максимальный угол подъема на I передаче лимитируется сцепными качествами: αmaxI = αmaxφ = 38˚.

9. Характеристика ускорений машины

j=(D −ψ) δg ;;

δ=1,2 + 0,002 u02 .

ψ = 0,06;

VmaxYII ≈0,9 Vmax ≈54км/ч.

Результаты расчетов сводим в таблицу.

39

Для коробки с переключением передач фрикционными муфтами tп = 1 с.а). Приближенный расчет

40

t =V2 −V1 , 3,6 jср

Аналогичные расчеты выполняем для остальных передач. Результаты помещаем в таблицу.

5.5. Результаты приближенного расчета времени разгона машины

б). Точный расчет

Зависимости 1/j = f(V), представленные в табл. 5.4 массивами точек аппроксимируем полиномами третьей степени

1/ j = a0 + a1 V + a2 V 2 + a3 V 3.

Для вычисления коэффициентов воспользуемся программой для ЭВМ, текст которой представлен в Приложении. Значения скорости для размер-

ности [ м/с].

Результаты расчетов:

5.6. Коэффициенты полиномов для вычисления 1/j = f(V)