Методы построения тяговой характеристики ЗТМ

Графо-аналитический способ построения тяговой характеристики

Тяговые качества землеройно-транспортных машин (ЗТМ) оцениваются тяговыми характеристиками, которые представляют собой графическое выражение выходных тяговых параметров ЗТМ, определяемых результатом совместной работы движителя (колесного или гусеничного), трансмиссии и двигателя. При работе на тяговом режиме тяговая характеристика в графической форме выражает зависимость коэффициента буксования δ, действительной скорости машины V_д, часового расхода топлива G_Т, тяговой мощности N_Т, тягового КПД η_Т и удельного расхода топлива g_Т от силы тяги T при её изменении от нулевого значения (холостой ход) до максимальной величины, определяемой условиями сцепления колесного движителя с поверхностью движения или мощностью двигателя ЗТМ при равномерном движении по горизонтальной поверхности на разных передачах.

Разработка грунта требует максимальных тяговых усилий и осуществляется ЗТМ на первой передаче, поэтому в дальнейшем рассматривается только режим работы ЗТМ на первой передаче. Тяговые характеристики являются основными техническими характеристиками всех тяговых машин (в том числе и ЗТМ) и широко используются при конструировании ЗТМ и выполнении эксплуатационных расчетов.

На рис.1 приведена тяговая характеристика ЗТМ. Её построение осуществляется в следующей последовательности:

1. В первом квадранте (рис. 1.1) строят кривую буксования движителя δ в функции силы тяги Т по зависимости (за начало координат силы тяги принимают точку О):

%, (1)

где А, В, n - коэффициенты, зависящие от типа шин, рисунка протектора, давления воздуха, вида, состояния и влажности грунта, а также от типа движителя ЗТМ.

	2. Подсчитывают силу сопротивления качению колес ЗТМ Pf по формулам:   (2) где f – коэффициент сопротивления качению движителя ЗТМ, β – параметр, учитывающий увеличение коэффициента сопротивления качению колесного движителя при работе на режиме «ведущего колеса» (на суглинистом грунте β = 1,36…1,54, на супесчаном β= 1,54…1,71),
Рис. 1 Построение тяговой характеристики ЗТМ графо-аналитическим способом

- нормальная реакция грунта на все колеса ЗТМ,

R – нормальная реакция грунта на ведущие колеса ЗТМ.

Откладывают найденное значение P_f влево от точки О, которая будет началом координат окружной силы P_к.

3. Во втором квадранте размещают регуляторную характеристику двигателя, перестроенную в функции крутящего момента М_е­.

4. В первом квадранте строим график, устанавливающий зависимость крутящего момента двигателя М_е­ от окружной силы колесного движителя P_к (луч P_к).

5. Строят основную зависимость тяговой характеристики ЗТМ - кривую действительной скорости движения V_д в функции силы тяги Т. Для этого задаются текущим значением силы тяги Т_i, откладывают его на графике (отрезок Оа₁) и восстанавливают перпендикуляр из точки а₁ до пересечения с лучом P_к. Через полученную точку а₃ проводят горизонталь до пересечения с кривыми регуляторной характеристики двигателя (точки а₄, а₅, а₆). Проецируя точку а₆ на ось абсцисс, по шкале n_e находят число оборотов коленчатого вала двигателя, соответствующее принятому значению силы тяги.

Определив значение коэффициента буксования (отрезок а₁, а₂), которое соответствует той же силе тяги, по формуле:

, км/ч, (3)

Подсчитывают значение искомой действительной скорости движения ЗТМ. Это значение V_д обозначено на графике тяговой характеристики точкой а₇. Выполнив указанные построения и расчеты и получив достаточное количество точек, строят кривую V_д = V_д (Т).

Для определения минимального значения V_д прежде всего не­обходимо установить величину максимальной силы тяги по сцеплению колесного движителя с грунтом Т_φ, а затем выявить значение максимальной силы тяги Т_{м max}, которая может быть получена на данной передаче при работе двигателя на режиме максимального крутящего момента М_{е mах}.

Проецируя точку е₁, расположенную на кривой коэффици­ента буксования и соответствующую φ = 100%, по величине отрезка Ое₂ находим значение Т_φ.

Через конец отрезка Ов₁ (точку в₁), определяющего значе­ние максимального крутящего момента двигателя М_{е мах}, про­водим горизонталь до пересечения с лучом Р_к (точка в₂)и кри­выми регуляторной характеристики двигателя. После этого через точку в₂ проводим вертикаль до пересечения с осью абс­цисс первого квадранта (точка в₃) и с кривой δ (точка в₄).

Тогда по величине отрезка Ов₃ определяем силу тяги ЗТМ Т_{м max}, соответствующую работе двигателя на режиме максимального крутящего момента, а по величине отрезка в₃ в₄ — степень буксования колесного движителя при том же режиме работы двигателя.

В данном случае Т_{м max}< Т_φ, поэтому минимальная действи­тельная скорость движения землеройно-транспортной машины может быть вновь подсчитана по приведенной выше формуле, если в неё подставить минимальное число оборотов коленчатого вала двигателя п_ем и значение коэффициента буксования колес­ного движителя δ, определяемого отрезком в₃ в₄.

Как уже отмечалось, когда имеет место неравенство Т_{Ме max} > T_φ, то остановка ЗТМ при перегрузке происходит вследствие полного буксования колесного движителя. Напомним, что в данном случае кривая V_д будет пересекать ось абсцисс в точке е₂ и поэтому V_{д min} = 0 при силе тяги, обусловливаемой сцеплением колесного движи­теля с грунтом.

6. Строим основную зависимость тяговой характеристики – кривую часового расхода топлива G_Т в функции силы тяги Т.

Часовой расход топлива при силе тяги Т_i, может быть най­ден, если точку а₄ спроецировать на ось абсцисс второго квад­ранта, а затем найденное значение G_е отложить в первом квадранте (отрезок а₁ а₈). При этом считаем, что масштабы шкал G_е и G_T одинаковы, а их началом является точка О. По­путно заметим, что при построения данной и прочих зависимо­стей тяговой характеристики ЗТМ точка О будет служить началом отсчета всех шкал. Определе­ние крайних и промежуточных значений G_T производится ана­логично. Кривую G_T = G_T (Т) строим по точкам.

7. Построение производных зависимостей тяговой характе­ристики N_Т, g_Т и η_Т производится аналогично рассмотренному выше методу. Так, кривая тяговой мощности строится по точ­кам, которые определяются расчетом по формуле

л.с. (4)

путем последовательной подстановки различных значений Т и соответствующих им величин V_д.

При силе тяги Т_i значение N_Тi определяется отрезком а₁а₉. Кривая зависимости удельного расхода топлива g_Т от силы тя­ги ЗТМ строится с помощью формулы

г/ л.с ч. (5)

Например, для режима работы Т_i значение G_Тi определяется отрезком а₁а₈, а величина N_Тi — отрезком а₁а₉. Их отношение, представленное отрезком а₁а₁₀ в соответствующем масштабе, выражает удельный расход топлива при работе ЗТМ на режиме Т_i. Кривую зависимости тя­гового КПД от силы тяги ЗТМ строим, применяя формулу

, (6)

при этом тяговую мощность ЗТМ при работе на режиме Т_i находим по величине отрезка а₁а₉ с учетом масштаба шкалы N_Т, а соответствующую мощность двигателя — по шкале N_е второго квадранта путем проециро­вания на нее точки а₅. Значение η_Т для рассматриваемого режи­ма работы ЗТМ обозначено отрез­ком а₁ а₁₁.

2. Аналитический способ по­строения тяговой характеристики

Для возможно­сти построения тяговой ха­рактеристики ЗТМ ана­литическим методом наряду с ранее перечисленными исходными данными необходи­мо располагать уравнениями кривых п_е = п_е(М_е) и G_е = G_е(М_е).

Дата добавления: 2015-09-05