Тяговый расчет автотранспорта с подбором тягача

Необходимо, чтобы тяговая сила автопоезда превышала силы сопротивления движению, т. е. чтобы было соблюдено неравенство

F_K>W, (1)

где F_K — касательная сила тяги, или так называемая сила тяги на ободе колеса;

W — полное сопротивление движению автопоезда.

Мощность автопоезда всегда имеется в паспортных данных автотягача или автомашины, и поэтому тяговое усилие (в кГ) может быть определено по формуле

F_k = (2)

где N — мощность двигателя: в л. с.;

v — скорость движения в км/ч,

— коэффициент полезного действия.

Для современных автомашин и автотягачей в тяговых расче­тах можно применять = 0,85/0,95.

Величина суммарного сопротивления движению автопоезда складывается из основного W₀ — на прямом участке пути и до­полнительного W_д — на подъеме. Таким образом, сопротивление движению автопоезда можно записать

W = W₀ +W_д. (3)

Другие виды сопротивления движению автопоездов в тяговых расчетах можно не учитывать в виду их незначительности по ве­личине. Например, сопротивление ускорению или замедлению движения при торможении, сопротивление воздушной среды, сопротивление движению по криволинейным участкам и т. д.

Сопротивление движению транспортных средств определяется по удельному сопротивлению, выраженному в кГ на т веса транс­портного средства с грузом, т. е. если Р—вес автомашины, a Q — вес прицепа в т, то

W = (P + Q) (ω_o + ω_д),

где ω₀—основное удельное сопротивление движению автопоезда на прямом горизонтальном участке пути в кГ/т, значе­ние которого может быть определено для приблизительных расчетов из табл. 9;

ω_д — дополнительное удельное сопротивление на подъемах в кГ/т.

Значения основного удельного сопротивления ω₀ тягача и прицепа могут оказаться различными, например, вследствие оборудования прицепа колесами с литым резиновым ободом или металлическим. Тогда формула приобретает вид

W = P (ω_o’+ ω_д’) + (ω_o”+ ω_д”).

Из рис. 9 видно, что дополнительное сопротивление движению автопоезда с прицепом равно

W_д = (P+Q) 1000 ,

где α — угол подъема.

При малых значениях угла подъема а, что чаще всего встре­чается в условиях строительства, с достаточной степенью точ­ности можно принять

tg α =

где i — уклон пути в промилле (°/₀₀). Тогда: W_д = (P+Q) 1000 i,

следовательно, дополнительное удельное сопротивление движе­нию автопоезда может быть вы­ражено формулой

ω_Д =

рис 9 Схема движения транспорта на подъеме

При определении общего удельного сопротивления при подъеме ω_д принимается со знаком ( + ), а при спуске со знаком (-), что соответственно увеличивает или уменьшает общее удельное сопротивление. На основе формул (1) и (3) можно записать, что тяговая сила равна

F_K W = W₀ +W_д = (Р+ Q) (ω₀ + ω_д) = Р (ω_о’+ ω_д’) + Q (ω_o”+ ω_д”),

следовательно,

откуда можно вычислить необходимую мощность двигателя (в л.с.)

N

Таким образом подбираем автотягач для проектируемого специализированного автопоезда.

Для определения максимальной грузоподъемности (в кГ ) проектируемого прицепа можно воспользоваться формулой

Q_max =

Для автомашин без прицепов максимальную допустимую грузоподъемность (в кГ) находят по формуле

q_max=

которая не учитывает возможного пробуксовывания колес, т. е. сцепления их с грунтом.

Максимальную силу тяги двигателя автомашина развивает при минимальной скорости, т. е. при первой скорости коробки передач. Тяговая сила берется из паспортных данных или определяется из того условия, что она не должна превышать величины силы сцепления колеса с дорожным покрытием во избежание пробуксовывания колес. Следовательно, можно записать следующее неравенство: F_k P_сц ,

где P_сц – сцепной вес тягача, т.е. часть веса, приходящаяся на приводные колеса;

– коэффициент сцепления определяется по табл. 10.

Так как F_k выражается в кГ, а P_сц в т, то формула приобретает вид

F_k P_сц.

Таблица 10

Значение коэффициента сцепления для автомобилей

Тип дорог	Поверхность дороги	Коэффициент сцепления
Г рунтовая	Сухая	0,6
	Мокрая	0,3
Усовершенствованная	Сухая	0,6
	Мокрая	0,4
Снежная	Обледеневшая	0,18
	Замерзшая	0,21
	Мокрая	0,15

Для приближенных тяговых расчетов автотранспорта можно принимать для грузовых машин Р_сц =0,60 / 0,75 (с учетом веса груза).

Приведенные выше формулы позволяют определить не только марку тягача и максимальную грузоподъемность, но и проверить тяговое усилие из условий возможного пробуксовывания колес.

Кроме проверки возможностей тягачей и автомашин по мощности и тяговым способностям, при проектировании специализированного подвижного состава для строительства общей задачей является проверка устойчивости автопоезда в продольном и поперечном положении на проезжей части дороги.

Параметры устойчивости автопоезда на полотне дороги могут определяться приблизительными расчетами. Следует помнить, что автопоезд на полотне дороги будет устойчив при заданной скорости движения, если момент, создаваемый полным его весом, больше момента, создаваемого силами инерции при прохождении автопоездом поворотов с минимально допустимыми радиусами.

Для упрощения расчета можно принять условно, что поперечный уклон дороги равен нулю. Следовательно, можно написать неравенство

Q

где Q — вес автопоезда с грузом в кг;

S_y — сила инерции, перпендикулярная к оси автопоезда;

Y_д —координаты центра тяжести относительно оси х — х, проходящей по полотну дороги, в м;

В — колея полуприцепа или автопоезда в м.

Координата Y_у относительно полотна дороги (учитывая, что известно расстояние от полотна дороги до оси колеса) опреде­ляется как сумма координат, вычисленных для автопоезда, отно­сительно оси колес и этого расстояния. Координата Y_х в вертикальной плоскости для приближенных расчетов вычисляется формулой

Y_x = .

Тогда суммарная координата относительно оси, проходящей в плоскости дороги, выразится формулой

Y_y = Y_x + Y_k = +Y_k,

где q_n — вес каждого отдельного укрупненного элемента автопоезда, включая транспортируемый груз, в кг;

y_п — координата до центра тяжести каждого отдельного элемента автопоезда относительно оси, проходящей через ось колеса;

Yк — координата от оси х, проходящей через ось колес до полотна дороги.

Проверка устойчивости автопоезда при прохождении поворотов дороги должна определяться а двух направлениях. Во-первых, необходимо вычислить устойчивость, исходя из выбранных конструктивных параметров его и условно принятой скорость ю транспортировки данного груза. Во-вторых, следует определить максимально допустимую скорость при проезде поворотов дороги с минимально допустимыми радиусами при предварительно обсчитанных параметрах. Так как при поперечном уклоне дороги β условно равно 0, то силу инерции определим по формуле

S_y = , (4)

где q — ускорение силы тяжести в м/сек²-,

R — радиус поворота центра оси автопоезда в м;

ω — угловая скорость автомобиля в 1 /сек².

Угловая скорость вычисляется по формуле

ω = ,

где v — скорость автопоезда в м/сек.

Следовательно, формулу (4), подставив скорости, можно переписать в виде

Значения угловой скорости, можно переписать в виде

S_{y =} ,

а уравнение устойчивости автопоезда на поворотах дороги в таком случае будет

Q _y .

Отсюда можно найти предельно допустимую скорость проезда автопоездом поворотов дороги при отсутствии поперечного уклона

.

Принимаем минимально допустимый радиус поворота проезжей части дороги и определяем скорость движения данного автопоезда в конкретных эксплуатационных условиях.

Чтобы иметь какое-то представление об устойчивости автопоезда при движении по дорогам с поперечным уклоном, можно при проектировании ограничиться приближенным расчетом, приняв условно статическую устойчивость на дороге. Это значительно упрощает расчет.

Исходя из принятых поправок, уравнение статического равновесия, т.е. устойчивости автопоезда на поворотах дороги, можно записать

Q _y ,

Предельный угол, допустимый для проезжей части, при остановке автопоезда будет

tgβ = ,

а допустимый угол поперечного уклона проезжей части для движения автопоездов проектируемого вида (при сохранении устойчивости их на дороге) равен ,

где т = 6 — коэффициент, определенный экспериментальными

работами ОКБ треста Ленинградоргстрой.

Вышеизложенные расчеты следует выполнять при проектировании автопоездов различных видов, так как они дают некоторую гарантию в правильности выбора автотягача и в обеспечении ус­тойчивости автопоезда при соблюдении определенных расчетных скоростей. Из опыта Главленинградстроя по проектированию и эксплуатации автопоездов можно отметить следующие особенно­сти, которые должны учитываться при проектировании специализированного подвижного состава для строительства.

1. Автопоезда-панелевозы отличаются тем, что их конструкция должна допускать транспортировку данных изделий в вертикальном положении или с углом наклона не более 30° от вертикальной плоскости. Эти условия являются основными для перевозок изделий в положении, близком к их рабочему положению в здании. Кроме того, размеры кассет для транспортировки изделий должны быть такими, чтобы можно было перевозить изделия толщиной от 50 до 500 мм, высотой от 2500 до 3200 мм и длиной от 3000 до 6700 мм. Необходимо также, чтобы автопоезда-панелевозы имели дорожный просвет под осью прицепа или полуприцепа не менее 250 мм и обеспечивали минимально возможную погрузоч­ную высоту, что улучшает условия эксплуатации машин.

2. Проектирование настиловозов и плитовозов, как показал опыт их эксплуатации в отдельных строительных организациях, обычно сводится к проектированию полуприцепов грузоподъемностью 12—16 т с несколько пониженной высотой погрузки, весьма схожими с полуприцепами, поставляемыми промышленностью для транспортировки негабаритных грузов. Строительные организации должны не создавать новые конструкции настиловозов, а использовать универсальные панелевозы, машины для транспортировки негабаритных грузов, самосвальные площадки-лесовозы и др.

3. Проектирование растворовозов, бетоновозов и специальных машин для сыпучих грузов несложно. Их изготавливают обычно нa базе существующих самосвальных автомашин. Особые требо­вания: нагрев транспортируемого груза до 50—60° С с обеспече­нием полной разгрузки автомашин.

4. При составлении автопоездов особо важно учитывать их вписываемость в ширину дорог. В городских условиях особенно затруднена перевозка длинномерных конструкций, требующих ис­пользования длиннобазовых автопоездов.

Приближенная проверка минимального радиуса поворота и необходимой ширины проезжей части для разворота автопоезда может быть проведена по схемам (рис. 10 и 11), предложенным инженерами С. Я. Марголисом и В. В. Синицыным. Из этих схем видно, что наибольший внешний радиус для автопоезда с полу­прицепом, имеющим поворотные колеса, при отсутствии свеса груза или кассеты описывает точка F крыла переднего колеса тя­гача. Для автопоезда со свесом груза расчетный внешний радиус определяется крайней задней выступающей точкой N' груза или конструкции полуприцепа. Наименьший внутренний радиус R_в.т. для обоих случаев будет

R_B.T = ,

где L₂ — база полуприцепа в мм;

Ш — габаритная ширина полуприцепа в мм;

α — угол поворота тягача относительно полуприцепа в град.

При отсутствии свеса груза расчетный наружный радиус R_н.т поворота определяется по формуле

R_н.т = ,

где L₁ — база тягача в мм;

R — радиальный свес наиболее удаленной точки переднего крыла или бампера тягача от центра переднего моста тягача (для расчетов можно его принимать равным габаритной ширины тягача в мм;

β – приведенный угол поворота управляемых колес, вычисляемый в зависимости от конструкции тягача по формуле

β = arcctg

здесь β_лев и — максимальные углы поворота внешнего и внутреннего передних колес тягача).

Для полуприцепа со свесом груза расчетный наружный ради­ус поворота будет

+ R’ ,

где L₃ - длина заднего свеса груза или кассеты полуприцепа;

R'- радиальным свес, принимаемый для расчетов равны половине ширины груза или кассеты.

Минимальная необходимая ширина проезда автопоезда определяется

Р_к = R_н.т - R_{в.т .}

При одинаковой длине груза или кассеты полуприцепа наличие свеса позволяет снизить радиусы поворота. Однако при этом требуется большая ширина проезда. Если полуприцеп не имеет поворотных колес, радиусы поворотов и потребная ширина проeзда увеличиваются, причем тем больше, чем длиннее полуприцеп.