Лесотранспортные машины

Выбираем рулевой механизм типа «винт-гайка».

 

3.11. Тормоза

 

Различают следующие виды тормозных систем: рабочую, необходимую для регулирования скорости движения машины и ее плавной остановки; стояночную, которая служит для удержания машины на уклоне.

Тормозной механизм служит для создания искусственного сопротивления движению трактора и автомобиля. Наибольшее распространение получили фрикционные тормоза, принцип действия которых основан на использовании сил трения между неподвижными и вращающимися деталями. Фрикционные тормоза могут быть барабанными, ленточными и дисковыми. В барабанном тормозе силы трения создаются на внутренней цилиндрической поверхности вращения, в ленточном – на наружной, а в дисковом – на боковых поверхностях вращающегося диска.

По месту  установки различают тормоза  колесные и центральные (трансмиссионные). Первые действуют на ступицу колеса, а вторые – на один из валов трансмиссии. Колесные тормоза используют в рабочей тормозной системе, центральные – в стояночной.

Привод тормозов предназначен для управления тормозными механизмами при торможении. По принципу действия тормозные приводы разделяют на механические, пневматические и гидравлические.

На автомобилях с  дизельным двигателями получили распространение моторный тормоз (горный) компрессионного типа.

В нашем случае используем фрикционные дисковые тормоза и  гидравлический тормозной привод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Тяговая и  динамическая характеристики лесовозного 

автопоезда  и их анализ

 

 

4.1. Построение характеристик

Тяговая характеристика представляет собой графическую зависимость P_a = f(V_a) на различных передачах и является основным документом, характеризующим тягово-динамические качества машины.

Расчет тяговой характеристики производится в следующем порядке.

В табл. 4.1 вносятся значения крутящего момента  и частоты вращения вала двигателя n, найденные при построении внешней характеристики двигателя.

Для построения кривых P_a = f(V_a) необходимо определить на каждой передаче скорость движения и свободную силу тяги при соответствующей частоте вращения вала двигателя.

 

Параметры тяговой характеристики

Скорость движения V_а (км/ч) машины определяется по формуле:

                                    

где R – динамический радиус колеса, м;

k_i – общее передаточное число трансмиссии на i-й передаче.

Свободная сила тяги (Н) равна:

                                               

где Р_к – касательная сила тяги, Н, определяемая по зависимости

,                                                

  – сопротивление воздушной среды,  Н (учитывается при  км/ч), определяется по формуле

.

 

 

 

 

 

 

 

При анализе тяговых  свойств автопоезда удобнее пользоваться динамической характеристикой, выражающей зависимость динамического фактора от скорости движения D = f(V_a). Динамический фактор характеризует удельную, отнесенную к общему весу транспортной системы, свободную силу тяги, которую может развить машина на различных передачах:

                                                   

где – общий вес транспортной системы, Н.

Таким образом, динамическая характеристика представляет собой тяговую характеристику, у которой по оси ординат в соответствующем масштабе отложен динамический фактор D.

Динамический фактор удельных сопротивлений движению:

 

 

Применение динамической характеристики значительно упрощает решение эксплуатационных задач, так как возможности машины по реализации различных видов и величин сопротивлений на каждой передаче могут быть определены без дополнительных расчетов. Кроме того, динамическая характеристика позволяет проводить сравнительный анализ тяговых свойств различных машин.

В курсовом проекте для лесовозного автопоезда вычерчивается тягово-динамическая характеристика транспортной системы с нанесением масштабов Р_а.

                                                                                                                                             

                                                                                                                                              Таблица 4.1

n, об/мин	Me, Нм	Передачи КПП
		k1=40,2				k2=30,6
		Va, км/ч	Pk, Н *103	Pw, Н *103	Pa, Н *103	Va, км/ч	Pk, Н *103	Pw, Н *103	Pa, Н *103
1000	1011	4,78	66,1	-	66,1	6,28	50,3	-	50,3
1167	1019	5,58	66,7	-	66,7	7,33	50,7	-	50,7
1337	1001	6,39	64,5	-	64,5	8,40	49,8	-	49,8
1501	977	7,18	63,9	-	63,9	9,43	48,6	-	48,6
1667	943	7,97	62,0	-	62,0	10,47	47,0	-	47,0
1833	897	8,77	58,7	-	58,7	11,52	44,7	-	44,7
2000	838	9,57	54,8	-	54,8	12,57	41,7	-	41,7

 

 

 

k3=23,3				k4=17,7				k5=13,7
Va, км/ч	Pk, Н *103	Pw, Н *103	Pa, Н *103	Va, км/ч	Pk, Н *103	Pw, Н *103	Pa, Н *103	Va, км/ч	Pk, Н *103	Pw, Н *103	Pa, Н *103
8,25	38,3	-	38,3	10,86	29,1	-	29,1	14,03	22,5	-	22,5
9,63	38,6	-	38,6	12,68	29,3	-	29,3	16,38	22,7	-	22,7
11,03	37,9	-	37,9	14,52	28,8	-	28,8	18,76	22,3	-	22,3
12,39	37,0	-	37,0	16,30	28,1	-	28,1	21,07	21,8	-	21,8
13,76	35,8	-	35,8	18,11	27,2	-	27,2	23,40	21,0	-	21,0
15,13	34,0	-	34,0	19,91	25,8	-	25,8	25,72	20,0	0,326	19,7
16,50	31,8	-	31,8	21,73	24,1	-	24,1	28,07	18,7	0,388	18,3
K6=10,5				K7=8,04				K8=6,4
Va, км/ч	Pk, Н *103	Pw, Н *103	Pa, Н *103	Va, км/ч	Pk, Н *103	Pw, Н *103	Pa, Н *103	Va, км/ч	Pk, Н *103	Pw, Н *103	Pa, Н *103
18,3	17,3	-	17,3	23,91	13,2	-	13,2	30,04	10,5	0,444	10,1
21,4	17,4	-	17,4	27,91	13,3	0,383	13,0	35,06	10,6	0,605	10,2
24,5	17,1	-	17,1	31,97	13,1	0,503	12,6	40,17	10,4	0,794	9,6
27,5	16,7	0,372	16,3	35,90	12,8	0,634	12,1	45,09	10,2	1,001	9,2
30,5	16,1	0,459	15,7	39,86	12,3	0,782	11,6	50,08	9,8	1,235	8,6
33,6	15,3	0,555	14,8	43,83	11,7	0,946	10,8	55,07	9,3	1,493	7,8
36,6	14,3	0,66	13,7	47,83	11,0	1,126	9,8	60,08	8,7	1,777	7,0

 

 

k_n=i₁^кпi_р2i_0.

 

k₁=5,0∙1,2∙6,7=40,2,

k₂=3,8∙1,2∙6,7=30,6,

k₃=2,9∙1,2∙6,7=23,3,

k₄=2,2∙1,2∙6,7=17,7,

k₅=1,7∙1,2∙6,7=13,7,

k₆=1,3∙1,2∙6,7=10,5,

k₇=1,0∙1,2∙6,7=8,04,

k₈=0,8∙1,2∙6,7=6,4,

Все найденные значения по данным формулам вносятся в табл. 4.1, и на ее основе строится тяговая и динамическая характеристика лесовозного автопоезда.

4.2. Анализ тяговых свойств машины.

 

Возможность движения транспортной системы на той или иной передаче в заданных условиях эксплуатации ограничивается мощностью двигателя и силами сцепления ведущих колес с опорной поверхностью. Следовательно, машина должна развивать на данной передаче силу тяги, равную действующей суммарной силе сопротивления движению или большую, и обеспечить возможность реализации этой силы тяги на ведущих органах без буксования. Эти условия выражаются следующей зависимостью:

 

Р_φ≥Р_а≥ΣР_сопр

 

где ΣР_сопр - суммарная сила сопротивления движению, Н.

Очевидно, что при любом режиме движения машины Р_а=ΣР_сопр. Сила тяги по сцеплению зависит от состояния дорожного покрытия и типа движителя, определяющих величину коэффициента сцепления φ, а также от нагрузки, приходящейся на ведущие органы машины, сцепного веса G_сц:

 

Р_φ=G_сцφ.

 

Анализ показывает, что  движение транспортной системы на данной передаче возможно при следующих условиях:

- сумма сил сопротивления  ΣР_сопр не превосходит по своей величине значения свободной силы тяги Р_а, которую машина способна развить на этой передаче;

- сила тяги Р_а, подводимая к ведущим органам, не превышает силы тяги P_φ, ограничиваемой по сцеплению;

- при Р_а>ΣР_сопр и отсутствии ограничений по сцеплению (Р_а>Р_φ) обеспечивается ускоренное движение;

- для движения с  равномерной скоростью при переменной величине ΣР_сопр необходимо автоматически или действиями водителя изменять крутящий момент на коленчатом валу двигателя путем изменения подачи топлива в соответствии с изменением ΣР_сопр так, чтобы Р_а=ΣР_сопр.

Тяговая характеристика показывает способность машины развивать на различных передачах при полной подаче топлива предельные значения силы тяги или динамического фактора при соответствующей скорости движения.

Однако в условиях эксплуатации использование полной силы тяги и наибольшей скорости на данной передаче не всегда целесообразно и возможно. Поэтому на машинах с дизельными двигателями водитель, воздействуя на всережимный регулятор, устанавливает желаемую частоту вращения коленчатого вала двигателя, обычно непредельную. Регулятор в соответствии с изменением сил сопротивления изменяет подачу топлива, сохраняя V_а=const.

Таким образом, в реальной эксплуатации дизельные двигатели  машин работают обычно на регуляторных ветвях характеристик. Работа двигателя  по внешней характеристике происходит лишь на режимах разгона или перегрузки, при значительном возрастании сил сопротивления.

Тяговая и динамическая характеристики широко используются в  практике для решения различных  тягово-эксплуатационных задач.

Определяемыми показателями могут быть:

- вес поезда и нагрузка на машину;

- ускорение при трогании  с места и разгоне на различных  передачах;

- величины допустимых  сопротивлений движению;

- предельные значения  подъемов на различных типах  дорог;

- скорость и время  движения с грузом и без.

 

Условия движения порожнего автопоезда по гравийной дороге при φ=0,4, f₁=0,017, i=0:

 

ΣР_сопр=(G+G_пр)f₁=(80+39,57) ∙0,017=2,04кН;

Р_φ=G_сцφ=80∙0,4=32 кН.

Движение порожнего  автопоезда возможно на всех передачах.

Условия движения груженого автопоезда по гравийной дороге при φ=0,4, f₂=0,027, i=0,12:

ΣР_сопр=G_а(f₂+i_р)=271,57(0,027+0,12) =39,92кН;

Р_φ=G_сцφ=156∙0,4=62,4 кН.

Движение на 3-й и  последующих передачах невозможно,  и трогание с места груженого  автопоезда должно происходить  на 1-й передаче так, чтобы Р_а1   <= Р_φ

В средних условиях движения груженого автопоезда по гравийной дороге при φ=0,4, f₃=0,022, i=0,024:

ΣР_сопр=G_а(f₃+i)=271,57(0,022+0,024) =12,5 кН;

Движение возможно на 1,2,3,4,5,6 и частично на 7-й передачах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Определение производительности проектируемой машины.

 

 

5.1.  Общие указания.

 

Под производительностью  лесотранспортных машин понимается количество кубических метров вывезенной древесины за смену или за год. В соответствии с этим производительность различают сменную или годовую.

 Сменная производительность (П_см, м³) на вывозке в общем виде определяется по формуле:

 

,

 

где Т - продолжительность смены (420 мин); Т_пз - время на подготовительно-заключительную работу, мин; Т_ц - время цикла, мин (рассчитывается дифференцированно для трелевки и вывозки); Q - рейсовая нагрузка, м³ (указывается в задании).