Плютов Ю.А. Транспортные машины

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 23. Силы сопротивления движению автомобиля



Транспортные машины. Конспект лекций -121-

Сила сопротивления на криволинейных участках автодороги с радиу-

сом R ≤ 70 м рассчитывается по формуле

200

300 ,

200

R

W

М

−

= Н, (23.8)

при больших радиусах поворота – по формуле

(0,05 0,08) ,

Ri

WW

=

− Н. (23.9)

Тормозное усилие (рабочих колодочных тормозов) определяется как

сумма нажатий тормозных колодок K, кН, на расчетный коэффициент трения

φ

к

колодки о колесо:

В = 1000∑Kφ

к

= 1000φ

к

∑K. (23.10)

При этом тормозная сила должна ограничиваться сцеплением тормоз-

ных колес с дорогой во избежание «юза»:

B ≤ 1000M

a

gф

т

, (23.11)

где ф

т

– коэффициент сцепления, реализуемый при торможении, ф

т

≈

≈ (0,7-0,8)ф.

Тормозное усилие регулируется силой нажатия тормозной колодки на

колесо.

Контрольные вопросы

1. Какие силы сопротивления движению автомобиля вы знаете?

1. В чем заключается принципиальное отличие основного сопротив-

ления движению автомобиля и поезда?

Л

е

к

ц

и

я

2

4

.

О

с

н

о

в

н

о

е

у

р

а

в

н

е

н

и

е

д

в

и

ж

е

н

и

я

а

в

т

о

м

о

б

и

л

я

План лекции

1. Вывод основного уравнения.

2.

Анализ режимов движения автомобиля.

Основное уравнение движения автомобиля выводится из условия, при

котором сила тяги полностью расходуется на преодоление силы сопротивле-

ния движению.

Основным уравнением движения транспортной машины является

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 24. Основное уравнение движения автомобиля



Транспортные машины. Конспект лекций -122-

F

K

– W = M

пр

dυ/dt, (24.1)

где М

пр

– приведенная масса автосамосвала; dυ/dt – ускорение или замед-

ление автосамосвала, м/с

2

.

Так как М

пр

= δМ

а

, то предыдущее выражение примет следующий вид:

F

K

– W = 1000δ M

а

dυ/dt, (24.2)

где δ – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс автосамо-

свала.

Коэффициент инерции вращающихся масс автосамосвала зависит от

типа автосамосвала и режима работы. Для автосамосвалов с гидромеханиче-

ской передачей при движении с грузом δ

гр

= 1,03–1,01, порожняком δ

пop

=

1,085–1,07, с электромеханической передачей, соответственно, δ

гр

= 1,1 и δ

пор

=

1,18. Величина 1000δM

a

dυ/dt представляет собой сопротивление сил инерции

W

j

, т.е. F

K

– W = W

j

, или

F

К

= W

о

± W

i

+ W

R

+ W

В

+ W

j

, (24.3)

где W

о

– основное сопротивление движению, Н; W

i

– сопротивление от укло-

на дороги (знак «+» при движении на подъем, а «–» – на спуск), Н; W

R

– со-

противление на криволинейных участках пути, Н; W

В

– сопротивление воз-

душной среды (учитывается при v > 15 км/ч), Н; W

j

– сопротивление сил

инерции, Н. После преобразований

(F

K

– W

В

)/(M

а

g) = w

о

± i + w

R

+ 1000δа/g. (24.4)

Выражение F – W

В

называют избыточной силой тяги, a F

K

– W

В

/(M

а

g) –

динамическим фактором D. Величину 1000δа/g называют относительным ус-

корением (т.е. ускорением с учетом инерции вращающихся масс, отнесенным

к ускорению свободного падения) и обозначают j.

Таким образом, динамический фактор

D = w

о

± i + w

R

+ j. (24.5)

При равномерном движении

D = w

о

± i + w

R

. (24.6)

При движении под уклон с работающим двигателем

D = w

о

– i + w

R

, (24.7)

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 24. Основное уравнение движения автомобиля



Транспортные машины. Конспект лекций -123-

с выключенным двигателем (свободный выбег) – W

В

/M

а

g = w

о

– i + j (относи-

тельное ускорение при этому j = i – w

о

– W

В

/M

а

может быть и положитель-

ным, и отрицательным, в зависимости от уклона наклона трассы).

При движении торможением

–B – W

В

/(M

а

g) = w

о

± i + w

R

+ j.

Пренебрегая сопротивлением воздушной среды при торможении, имеем

– j = 1000ф

т

± i + w

о

.

Динамический фактор ограничивается условием сцепления колес авто-

самосвала с дорогой:

D

max

≤ (F

max

– W

В

)/M

a

или, пренебрегая сопротивлением воздушной среды, получаем

D

max

≤ 1000k

c

ф.

Таким образом, в зависимости от режима движения возможны сле-

дующие различные частные случаи:

равномерное движение на прямолинейном участке дороги;

движение под уклон на прямолинейном участке с выключенным двига-

телем (выбег);

движение при механическом или электродинамическом торможении.

Контрольные вопросы

1. Выведите основное уравнение движения автомобиля. Из какого ус-

ловия оно выводится?

2. Какие режимы движения автосамосвала описываются данным урав-

нением?

Л

е

к

ц

и

я

2

5

.

Т

я

г

о

в

ы

й

р

а

с

ч

е

т

а

в

т

о

т

р

а

н

с

п

о

р

т

а

План лекции

1. Цель расчета.

2.

Порядок расчета.

При тяговых расчетах автотранспорта обосновывается тип автосамо-

свала, режимы его движения по различным участкам трассы и время движе-

ния, а при эксплуатационных расчетах устанавливается полное время цикла

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 25. Тяговый расчет автотранспорта



Транспортные машины. Конспект лекций -124-

(рейса) самосвала, его производительность, расход энергии, а также необхо-

димый для обеспечения заданного грузооборота парк машин.

При выборе автосамосвала руководствуются следующими соображе-

ниями.

При мощности карьера по горной массе менее 5 млн т/г рациональное

значение грузоподъемности автосамосвала составляет 10–30 т, соответст-

венно, при 5–10 млн т/г – 30–65 т, при 10–20 млн т/г – 65–100 т, а при мощ-

ности более 20 млн т/г – более 100 т. Причем при больших глубинах, рас-

стояниях транспортирования и повышенных уклонах предпочтительно выби-

рать машины с большей удельной мощностью и грузоподъемностью.

Вместе с тем необходимо учитывать, что как по прочности, так и по ор-

ганизационным соображениям в кузове автосамосвала должно поместиться

не менее 4–6 ковшей экскаватора или погрузчика. Таким образом, параметры

выбираемого автосамосвала должны соответствовать следующим условиям:

q ≥ μK'

Н

V

Э

γ

р

, (25.1)

V

Г

≥ μK'

Н

V

Э

/K"

H

, (25.2)

где μ – минимальное число ковшей, которое должно уместиться в кузове ав-

тосамосвала; K'

Н

– коэффициент наполнения ковша экскаватора (погрузчика);

K"

Н

– коэффициент наполнения кузова автосамосвала, K"

Н

< 1,25–1,3.

По требующейся грузоподъемности и вместимости автосамосвала вы-

бирают конкретный типоразмер машины.

Для суровых климатических условий следует ориентироваться на соот-

ветствующие модификации машин в северном исполнении. В том случае, ко-

гда примерно равноценными оказываются несколько (2-3) типов автосамо-

свалов, уточнение последнего производится или по минимуму уровня затрат

или с учетом особенностей конкретного карьера, отрасли или страны.

Коэффициент использования грузоподъемности выбранного автоса-

мосвала не должен превышать 1,05. Рассчитывается он по формуле

K

q

= K"

Н

γ

p

V

Г

/q. (25.3)

Величина технической скорости движения автосамосвалов по раз-

личным участкам трассы определяется несколькими факторами: тяговой спо-

собностью автосамосвала (обычно на стационарных дорогах в направлении

подъема), условиями безопасности при торможении (главным образом на

стационарных горизонтальных дорогах и в направлении спуска) и заносом

машин (на криволинейных участках).

Кроме того, правилами технической эксплуатации автосамосвалов на

открытых разработках скорость движения самосвалов в соответствии

с категориями дорог ограничивается: на временных дорогах она равна

15–25 км/ч, а на стационарных – 40–50 км/ч.

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 25. Тяговый расчет автотранспорта



Транспортные машины. Конспект лекций -125-

Скорость по тяговой способности привода υ

in

на каждом i-м участке

трассы определяется по динамическим или тяговым характеристикам соот-

ветствующего автосамосвала. Значения динамического фактора D или силы

тяги F

K

рассчитывают при равномерном движении (правило установившихся

скоростей).

Скорость по безопасности при торможении υ

im

должна обеспечить ос-

тановку автомобиля на длине пути, не превышающем расстояние видимости

L

В

, м, для данных условий эксплуатации.

Экстренное (аварийное) торможение производится фрикционными

тормозами. В этот момент движущей силой является сила инерции. При тор-

можении с отключенным от трансмиссии двигателем автомобиль обладает

кинетической энергией, которую нужно поглотить на пути торможения рабо-

той сил сопротивления и тормозным усилием В, Н, т.е.

1000 M

a

δυ

2

im

/ (2·3,6

2

) = (W

о

± W

i

+ B) L

д.т

, (25.4)

где L

д.т

– путь действительного торможения, на котором происходит погло-

щение живой силы поезда. После преобразований имеем

L

д.т

= 3,98υ

2

im

(w

о

± i + 1000ф

т

). (25.5)

Полный путь торможения

L

т

= L

p.в

+ L

д.т

, (25.6)

где L

р.в

– путь, м, проходимый автомобилем за время реакции водителя t

p

, со-

ставляющее 0,6-0,7 с, L

р.в

= 0,278v

im

t

p

. Полный тормозной путь для автосамо-

свалов, как правило, не лимитируется, но он должен быть меньше рас-

стояния видимости L

в

в данной местности не менее чем на длину машины l

м

,

м, т.е.

L

в

≤ L

т

+ l

м

. (25.7)

Из условия (25.7) определяют скорость автосамосвала, допустимую по

условию безопасности по торможению.

Расстояние видимости принимают в пределах 30–60 м в зависимости от

климатических и горно-геологических условий. При L

в

< 20 м движение за-

прещается (метели, бураны, туманы).

Как известно, кроме механической системы торможения автосамосва-

ла, используемой для служебного и экстренного торможения, имеется еще и

вспомогательное (служебное) торможение, применяемое для поддержания

равномерной скорости на спусках.

При расчете параметров вспомогательной тормозной системы стремятся

обеспечить при экстренном торможении минимальный тормозной путь.

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 25. Тяговый расчет автотранспорта



Транспортные машины. Конспект лекций -126-

Для определения скоростей движения, обеспечиваемых тормозами-

замедлителями, пользуются тормозными характеристиками автосамосвалов

(рис. 25.1). Отложив на верхней горизонтальной оси массу перевозимого гру-

за (точка А), проводим вертикальную прямую до луча, соответствующего об-

щему удельному сопротивлению (точка В). Далее через точку В проводим го-

ризонтальную прямую до пересечения с тормозными характеристиками (точ-

ки С

1

и С

2

). Соответствующие этим точкам скорости D

1

и D

2

обусловливают

диапазон безопасных скоростей, с которым должно быть согласовано значе-

ние скорости, полученное по условию (25.7). Для машин с гидромеханиче-

ской трансмиссией (рис. 25.1) имеем одно значение скорости (точка D), кото-

рая должна быть меньше максимального значения, полученного по условию

(25.7).

а б

Рис. 25.1. Тяговая (а) и тормозная (б) характеристики

автосамосвала БелАЗ-7513

Далее принятую скорость проверяют на возможность заноса автома-

шины на поворотах υ

i3

по формуле

(

)

3ñêâ

3,9

i

R

gf i

υ

=±, (25.8)

где f

ск

– коэффициент бокового скольжения, f

ск

= 0,3–0,45; i

в

– поперечный

уклон виража, i

в

= 0,02-0,06.

Фактические скорости движения автосамосвалов всегда несколько

меньше расчетных, поэтому их необходимо скорректировать расчетным ко-

эффициентом K

ск

:

υ

iф

= K

ск

υ

i

. (25.9)

Зависимость величины K

ск

от динамического фактора выглядит так:

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 25. Тяговый расчет автотранспорта



Транспортные машины. Конспект лекций -127-

D...................... 40 60–80 100–120 140–160

K

ск

……………0,77 0,85 0,89 0,9

Расход топлива автосамосвалом за 1 рейс определяется с учетом со-

стояния дорожного покрытия, расстояния транспортирования и высоты

подъема груза, теплотворной способности дизельного топлива.

Контрольные вопросы

1. Что такое динамический фактор автомобиля?

2. Что такое динамическая характеристика автомобиля? Как ею пользо-

ваться?

3. От чего зависит коэффициент сцепления колеса с дорогой?

4. Как определить тормозной путь автомобиля?

5. От чего зависит расход топлива автосамосвала?

Л

е

к

ц

и

я

2

6

.

О

с

н

о

в

ы

э

к

с

п

л

у

а

т

а

ц

и

а

в

т

о

т

р

а

н

с

п

о

р

т

н

ы

х

с

р

е

д

с

т

в

План лекции

1. Открытый и замкнутый циклы работы автотранспорта.

2.

Эксплуатационный расчет автотранспорта: цель, порядок.

На горных предприятиях работа автотранспорта организуется по от-

крытому и замкнутому циклам.

При открытом цикле (рис. 26.1

) автосамосвал направляется к свобод-

ному в данный момент экскаватору. Наиболее известна в нашей стране авто-

матизированная система управления «Карьер», основу которой составляют

средства GPS.

При замкнутом цикле автосамосвал направляется к одному и тому же

экскаватору в течение всей смены. Эти системы применяются на предпри-

ятиях, имеющих невысокую производительность.

Эксплуатационный расчет производится в следующем порядке.

Время рейса (оборота) автосамосвала вычисляется по формуле

T

р

= t

п

+ t

дв

+ t

р

+ t

доп

, (26.1)

где t

п

– время погрузки; t

дв

– время движения; t

р

– время разгрузки; t

доп

–

дополнительное время на маневры, мин.

Время погрузки автосамосвала t

п

' рассчитывается так:

t

п

= qt

ц

/(V

Э

K'

Н

γ

p

60) при γ

p

≥ q/V

Г

,

t

п

= K"

H

V

Г

t

ц

/(V

Э

K'

Н

60) при γ

p

≥ q/V

Г

.

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 26. Основы эксплуатации автотранспортных средств



Транспортные машины. Конспект лекций -128-

Рис. 26.1. Система управления работой автотранспорта

при открытом цикле

Время движения автосамосвала в грузовом и порожнем направлениях

вычисляется по формуле

äâ

1

60 / .

i

ii

i

tl

=

⎛⎞

=

υ

⎜⎟

⎝⎠

∑

(26.2)

Время разгрузки самосвала t

р

представляет собой сумму времени, за-

трачиваемого на операции подъема и опускания кузова, каждая из которых

составляет 18–23 с в зависимости от типа автосамосвала. На практике время

разгрузки автосамосвалов грузоподъемностью менее 42 т составляет около 1

мин, большей грузоподъемностью – 1,2 мин.

Дополнительное время на маневровые операции t

доп

складывается, как

правило, из времени маневров при подъезде и установке на погрузку и раз-

грузку.

Время на маневры при различных схемах подъезда (рис. 26.2) составляет:

при загрузке сквозной – 10 с, петлевой – 20–25 с, тупиковой 50–60 с, при раз-

грузке 80–100 с. Обычно t

доп

не превышает 5–10 % времени рейса.

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 26. Основы эксплуатации автотранспортных средств



Транспортные машины. Конспект лекций -129-

а б в

г д е

Рис. 26.2. Схемы подъезда автосамосвалов к экскаватору (а–е)

Эксплуатационная (сменная) производительность автосамосвала,

т/см,

Q

а.см

= 60T

см

qK

q

K

в

/T

p

, (26.3)

где Т

см

– продолжительность смены, ч; K

в

– коэффициент использования

сменного времени, K

в

= 0,8; K

q

– коэффициент использования грузоподъем-

ности.

Рабочий парк автосамосвалов

N

а.р

= fQ

см

/Q

а.см

, (26.4)

где Q

см

– сменная производительность карьера, т/см; f – коэффициент нерав-

номерности сменного грузопотока, f = 1,15–1,20.

Инвентарный парк автосамосвалов N

а.инв

рассчитывается с учетом

режима эксплуатации автосамосвалов. При совпадении режима работы карь-

ера и режима эксплуатации автосамосвала

N

а.инв

= N

а.р

/σ

т

, (26.5)

где σ

т

– коэффициент технической готовности автопарка, σ

т

= 0,7-0,8.

Если режим эксплуатации автосамосвала двухсменный, а режим работы

карьера трехсменный, то инвентарный парк увеличивается на треть.

Расход топлива А, Дж, при перемещении груза из глубинного карьера

равен

()

То Т То

11

ii

А

qqgw l H qg l l w

==

⎛⎞⎛⎞

=+ + + −

⎜⎟⎜⎟

⎝⎠⎝⎠

∑∑

, (26.6)

ТЕМА 3. АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ И САМОХОДНЫЕ МАШИНЫ

Лекция 26. Основы эксплуатации автотранспортных средств



Транспортные машины. Конспект лекций -130-

а с нагорного карьера –

()

То Т То

11

ii

А

qg w l H q q g l l w

==

⎛⎞ ⎛⎞

=+++−

⎜⎟ ⎜⎟

⎝⎠ ⎝⎠

∑∑

, (26.7)

где Н – высота подъема (спуска) груза, м; l

т

– длина участков, на которых

производится торможение автомобилей, км.

Тогда расчетный расход А

р

, л, топлива с учетом того, что 1 ккал =

= 4,1868 Дж, определяется так:

А

р

= A/4,2q

т.с

η

дв

, (26.8)

где q

т.с

– удельная теплота сгорания дизельного топлива, ккал/л, q

т.с

=

= 10 000 ккал/л; η

дв

– КПД двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии.

Фактический расход топлива, л, равен

А

ф

= А

р

K

з

K

н

K

м

, (26.9)

где K

з

, K

н

, K

м

– коэффициенты, учитывающие повышение расхода топлива

соответственно, в зимнее время, на внутригаражные нужды (обкатку, регули-

ровку), на маневры (K

з

= 1,1; K

н

= 1,06; K

м

= 1,05-1,1).

Фактический расход дизельного топлива колеблется для машин грузо-

подъемностью 30 т от 100–240 л/100 км, грузоподъемностью 42 т – от 170 до

310 л/100 км, грузоподъемностью 80 т – от 320 до 710 л/100 км, грузоподъ-

емностью 120 т – от 560 до 980 л/100 км, а грузоподъемностью 180 т – от

1200 до 1600 л/100 км. Значительная разница в данных объясняется разницей

технического состояния машин и горнотехнических условий эксплуатации.

Расход смазочных материалов составляет 5–8 % расходуемого топлива.

Контрольные вопросы

1. Как определяются рабочий и инвентарный парки автомобилей?

2. Что такое открытый цикл работы автосамосвала?

3. Какие виды ремонта автосамосвалов производятся на горном пред-

приятии?

4. От чего зависят пропускная и провозная способности карьерных ав-

тодорог?

Плютов Ю.А. Транспортные машины

Подождите немного. Документ загружается.