Расчеты автомобильного транспорта

Расчеты предусматривают определение силы тяги автомобиля для конкретных условий карьера, сил сопротивления его движению по различным участкам трассы, тормозного пути и скорости движения, времени рейса (оборота) и производительности автомобиля, необходимого количества автомобилей, расхода горючесмазочных материалов, пропускной и провозной способности автомобильных дорог.

Сила тяги создается двигателем автомобиля при взаимодейст­вии его колес с поверхностью дороги. Она' прилагается к движу­щим колесам (касательная сила) в направлении движения автомо­биля и ограничивается по сцеплению ведущих колес с поверхностью дороги, мощности дизеля, а для электрической передачи — и по условиям нагревания тяговых двигателей.

Наибольшая касательная сила тяги F _mах (Н) по условиям сцепления ведущих (движущих) колес автомобиля с поверхностью дороги

((2.1)

где m _сц—сцепная масса автомобиля, т; g — ускорение свободного падения, м/с²; ψ— коэффициент сцепления.

Сцепная масса, т. е. масса, которая приходится на движущие колеса, зависит в основном от массы машины т_А и колесной формулы. Так, для автосамосвалов с колесными формулами 4x4; 4x2 и 6x4 значение. m _сц равно соответственно т_А, 0,65т_А и 0,75т_А; для полуприцепа с колесной формулой 6x2 m _сц = 0,4т_А и с формулой 6x4 m _сц == 0.6 т_А.

На покрытых снегом дорогах величина ψ снижается до 0,2...0,3, а на обледенелых — до 0,15.. 0,2.

Касательная сила тяги F_к (Н) в зависимости от мощности дизеля

(2.2)

Здесь N _э — эффективная мощность' дизеля, кВт; v — скорость движения автомобиля, км/ч;

ŋ_э = 0,85...0,88 — к. п. д., учитывающий отбор мощности на вспомогательные нужды (привод насоса гидро­усилителя и т. д.); ŋ_п —к. п. д. передачи от вала двигателя до дви­жущих колес (для механической трансмиссии он равен; 0,85...0,93, гидромеханической — ОД..0,85, электромеханической — 0,8...0,9); ŋ_к = 0,7...0,9 — к. п. д. движущего колеса.

Силы сопротивления движению — основное и дополнительные — направлены против движения автомобиля. Основное W ₀ (Н) рав­но сопротивлению при движении автомобиля по горизонтальному прямолинейному участку. Сла­гается оно из сопротивлений, возникающих от трения в под­шипниках автомобиля, дефор­мации шин и дорожного по­лотна в процессе качения ко­лес и рассчитывается по фор­муле

(2.3)

где w₀ — основное удельное со­противление, Н/т.

К дополнительным относят сопротивления от уклона Wi (Н) и кри­визны WR (Н) дороги, от воздушной среды WB (Н):

(2.4)

(2.5)

(2.6)

(

Здесь i - уклон дороги (знак «+» применяется при движении по подъему, «-» - по спуску); R – радиус кривой, м; КВ = 0,5 … 0,7 – коэффициент обтекаемости автомобиля, (Н • с²)/м⁴, S — лобовая площадь автомобиля, м²; v _р = (v ² + v_в ² vv_в соsβ)^-2 —относительная скорость воздушного потока (v_в — скорость ветра, м/с; β — угол между направлением движения авто­мобиля и ветра, град).

Лобовая площадь автомобиля 5 равна произведению его ши­рины на габаритную высоту. Для автосамосвалов БелАЗ-540А, БелАЗ-548А, БелАЗ-549, БелАЗ-7519, БелАЗ-7521 она составляет соответственно 10,1; 11,6; 17,2; 25,3 и 31,4 м².

Полное сопротивление движению автомобиля представляет со­бой сумму всех сопротивлений:

(2.7)

Тормозная сила создается искусственно за счет действия тор­мозов. Она направлена против движения, реализуется при вза­имодействии колес с поверхностью дорогиограничивается силой сцепления колес с дорогой:

(2.8)

Правилами дорожного движения установлено, что для гру­зовых автомобилей с полной массой более 8 т тормозной путь дол­жен быть не более 11 м, при движении автомобиля без нагрузки со скоростью 30 км/ч по сухой дороге с твердым покрытием, имеющим коэффициент сцепления не менее 0,6, максимальное за­медление должно быть не менее 4,2 м/с². Согласно технической характеристике тормозной путь автомобиля полной массы на сухой дороге с твердым покрытием при движении со скоростью 40 км/ч для БелАЗ-540А и БелАЗ-548А не должен превышать 22 м, БелАЗ-549 —26 м, БелАЗ-7519 — 27,8 м, для МоАЗ-522А — 25 м.

Полный тормозной (остановочный) путь (м)

(2.9)

где v _н — скорость движения автомобиля, км/ч; t _р._в — время реакции водителя на препятствие, с;

t_pt — время приведения тормозов в действие, с; S _Д — действительный путь торможения, м.

Время реакции водителя изменяется от 0,2 до 1,5 с (в среднем 0,8 с) в зависимости, от его индивидуальных качеств и квалифи­кации. Время приведения тормозов в действие для гидравличес­кого привода составляет 0,5 с, для пневматического — 0,9 с.

При торможении до остановки v _к = 0 действительный тормозной путь (м)

(2.10)

Замедление автомобиля при торможении а ₃ (м/с²) можно опреде­лить по формуле, полученной аналогично уравнению (3.18) для условий торможения и F_к = 0:

(2.11)

В расчетах обычно используют техническую скорость движе­ния, которая показывает отношение длины данного участка доро­ги ко времени прохождения его автомобилем. Кроме того, разли­чают конструкционную и эксплуатационную скорости. Конструк­ционная — это наибольшая скорость, развиваемая автомобилем с полной нагрузкой на горизонтальном участке пути. Эксплуата­ционная скорость показывает отношение длины пройденного пути к общему времени работы автомобиля, включая время движения, остановок для погрузки, разгрузки и т. д.

Значения технической скорости на различных участках ограни­чиваются 'величиной развиваемого тягового усилия (подъем, гори­зонтальные участки) или условиями торможения (спуск, горизон­тальные участки). В зависимости от развиваемого тягового усилия значение технической скорости определяется по динами­ческой характеристике автомобиля. При этом используют метод установившихся скоростей, который основан на предположении о равномерной скорости движения автомобиля по отдельным участкам дороги и мгновенном ее изменении при переходе с од­ного участка на другой. Всю дорогу разбивают на отдельные участки по дорожным условиям. Для каждого участка устанавливается сопротивление движению, которое численно приравнивают значению динамического фактора на динамической характеристике автомобиля при установившемся движении. По характеристике рассчитывают величину скорости на каждом участке.

Полученные таким образом значения скорости корректируются в зависимости от местных условий, состояния автомобильных дорог, времени суток и других факторов. Например, при движении по кривым участкам дороги скорость движения автомашины с учетом предотвращения возможного бокового скольжения не дол­жна превышать

(2.12)

Здесь R_с — радиус поворота, м; ψ_п— коэффициент сцепления колес автомобиля,в направлении, перпендикулярном оси дороги; i _в — поперечный.уклон дороги.

Скорость движения по условиям торможения вычисляют исходя из остановки автомобиля на заданном остановочном пути:

(2.13)

где S _В = 40...80 —расстояние видимости, м; S _а — запас длины остановочного пути, который принимается равным длине автомобиля или 10 м.

Допустимая скорость движения автомобиля по условиям тор­можения

((2.14)

В данном случае а ₃ — замедление автомобиля при торможении, м/с²; (_м — время приведения тормозов в действие, с.

Время движения автомашины t (мин) по каждому участку до­роги длиной S (км) при скорости движения V (км/ч)

(2.15)

Время рейса (оборота) автомобиля (мин)

(2.16)

Здесь t _пог, t _раз — время погрузки и разгрузки автомобиля, мин; t _гр, t пор — время движения груженого и порожнего автомобиля, мин; t _доп — время на маневры и ожидание при погрузке, мин.

При погрузке горной массы одноковшовым экскаватором

(2.17)

или

(2.18)

Общее время движения автомобиля в грузовом направлении

(2.19)

Здесь S_гр — длина отдельных участков дороги в грузовом направ­лении, км; Кс — 0,75...0,9 — коэффициент снижения технической скорости по различным причинам; v_гр — техническая скорость движения автомобиля по отдельным участкам дороги в грузовом направлении, км/ч.

По данным ИГД МЧМ СССР время разгрузки автосамосвалов БелАЗ-540А, БелАЗ-548А и БелАЗ-549 равно 1,3...1,7 мин.

Общее время движения автомобиля в порожняковом направлении

(2.20)

В этой формуле S _пор —длина отдельных участков дороги в порожняковом направлении, км;

v_пор — техническая скорость дви­жения автомобиля по отдельным участкам дороги в порожняковом направлении, км/ч.

Время на маневры при погрузке для сквозной схемы подъезда принимают равным 0...10 с, петлевой 20...25 с, для тупиковой 50...60 с. Время ожидания погрузки составляет 1...2 мин.

Техническая производительность одного автосамосвала (т/смену)

(2.21)

где К_q — коэффициент использования грузоподъемности; q_а — грузо­подъемность автомобиля, т; Т_cм — продолжительность смены, ч.

Коэффициент К_q показывает отношение фактически перевозимого груза q _Ф (т) к грузоподъемности автомобиля q_a (т):

(2.22)

Эксплуатационная производительность автосамoсвала (т/смену)

(2.23)

Здесь K _вр= 0,7...0,8 — коэффициент использования сменного вре­мени..

Значение K _вр определяется по формуле

(2.24)

В данном случае Т_пр — продолжительность простоев, ч.

Рабочий парк автомобилей для выполнения заданного объема перевозок

(2.25)

где К_H — коэффициент, учитывающий неравномерную работу карьера (в зависимости от объема перевозок он принимается равным, 1,05... 1,15); Q с_УТ — суточный грузооборот карьера, т; Z — число рабочих смен автомобилей в сутки.

Инвентарный парк автомобилей

(2.26)

Коэффициент технической готовности K_тг показывает отноше­ние количества исправных автомобилей к их списочному числу и принимается равным 0,7...0,8.

Количество автомобилей можно установить исходя из усло­вия обеспечения требуемого грузооборота карьера при непрерыв­ной работе экскаваторов и подаче порожних автомобилей в забои.

На обслуживание одного экскаватора необходимо следующее ко­личество автомобилей:

(2.27)

Эксплуатационные показатели автомобильного транспорта на карьере определяют также коэффициентами использования авто­парка o и пробега β_п:

(2.28)

Здесь п_р — количество машино-дней работы парка за некоторый период (месяц, квартал, год);

п_х — количество машино-дней на­хождения машин в автохозяйстве за тот же период.

Коэффициент о при соблюдении основных правил технической эксплуатации принимается равным 0,6...0,85 и может снижаться до 0,4...0,5, а коэффициент использования пробега

(2.29)

где S _гр, S _пор — длина автодороги в грузовом и порожняковом направлениях, км.

Расход топлива на транспортирование за один рейс автомобиля (кг)

(2.30)

В данном случае q_е — удельный расход топлива, кг/(кВт • ч); N_е — эффективная мощность двигателя при движении автомобиля по каждому участку дороги, кВт; t — время движения автомобиля на каждом участке, мин. Значение N _е определяется по формуле

(2.31)

Здесь W _К— полное сопротивление движению по участку, Н; ŋ_Т — к.п.д. трансмиссии.

Часовой расход топлива (кг/ч)

(2.32)

на 100 км пробега (кг/100 км)

(2.33)

общий за сутки (кг)

(2.34)

где Км = 1,05...1,1, К_гр = 1,05...1,07, /С₃._в = Ы- - -1,15 — коэффициенты, учитывающие расход топлива на маневры, гаражные нужды и в зимнее время.

Расход смазочных материалов составляет 5...10°/о от расхо­да топлива.

Карьерные автомобильные дороги должны соответствовать требуемым производительности транспорта и грузонапряженности (интенсивность движения автомобилей), которая характеризует­ся пропускной и провозной способностью.

Пропускная способность полосы автодороги при движении в одном направлении (автомашин/ч)

(2.35)

Здесь K _н = 0,5... 0,8 — коэффициент неравномерности движения; l _и,—интервал времени между машинами, мин; l _и — интервал сле­дования машин, равный полному тормозному пути и допустимому рас­стоянию между машинами при их остановке, м.

Провозная способность одной полосы дороги (т/ч)

(2.36)

Если подсчитанная по формуле (3.63) провозная способность меньше заданной производительности, провозную способность можно увеличить повышения скорости, применения автомобилей большой производительности, строительства дополнительных полос и рассредоточения грузопотоков.

Дата добавления: 2015-09-06