Определение мощности двигателя

Мощность двигателя лесотранспортной машины определяется по следующей формуле:

, (2.1)

где – касательная сила тяги на ведущих органах тягача, необходимая для преодоления сил сопротивления движению машины, Н;

– скорость движения машины, м/с;

– КПД трансмиссии;

– коэффициент, учитывающий потери на ведущем участке гусеницы.

Касательную силу определяем из уравнения тягового баланса:

, (2.2)

где – сумма сил сопротивлений движению;

– сила суммарного сопротивления дороги, , Н;

– сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления качению, Н;

– сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления подъему, Н;

– сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды, Н;

– сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления инерции, Н;

– крюковая сила тяги, Н.

В курсовом проекте будем рассматривать установившееся движение, поэтому ( = 0).

Тогда уравнение тягового баланса примет вид:

. (2.3)

При вывозке древесины слагаемые уравнения определяем следующим образом из табл. 1.

Таблица 1. Слагаемые уравнения тягового баланса	Pw	Kw F Va2     Kw F Va2   Kw F Va2
Pкр	(G+Q2) (f2 сosa + sina)   Q2 (f2 Cosa + sina) f 2sin β+cosβ
Pψ	(Ga+Q1)(f1 cosa + sina)   (Ga+Q1)(f1 cosa + sina)     (Ga+Q)(f1 cosa + sina)
Способ транспортировки	Вывозка   Трелевка   Транспортировка в полностью погруженном положении

G – вес тягача, Н;

Q – вес пакета, Н;

Q – вес части пакета, размещенной на тягаче, Н;

Q – вес части пакета, размещенной на полуприцепе (роспуске) или волочащийся по земле, Н;

– угол между линией действия Р и поверхностью движения машины;

G – вес полуприцепа (роспуска), Н;

f – коэффициент сопротивления качению тягача при движении машины со скоростью менее 60 км/ч. При движении со скоростью 60 км/ч и более необходимо внести поправку

, (2.4)

где – скорость движения машины, м/с;

f – коэффициент сопротивления качению полуприцепа (роспуска) или скольжению волочащейся части пакета;

– угол наклона дороги (волока);

K_w – коэффициент обтекаемости (для грузовиков K_w = 0,6 … 0,7; для автопоездов К_w = 0,85 … 0,95 Н с /м );

F – площадь проекции лобовой поверхности машины на плоскость, перпендикулярную продольной оси автомобиля, м .

Площадь проекции лобовой поверхности определяется, исходя из параметров выбранного прототипа.

Для грузовых автомобилей:

.

Для легковых автомобилей: F = 0,78 B H,

где В – ширина колеи автомобиля, м;

В – ширина автомобиля (кузова), м;

Н – максимальная высота автомобиля, м.

При движении на уклонах, наиболее характерных для лесного транспорта, когда α < рад,

cosa 1, а sina tg ,

где i – угол уклона, исчисляемый в радианах.

Сила тяги, затраченная на преодоление сопротивления воздуха при Va < 7 м/с, сравнительно невелика, и ее можно не учитывать.

Сопротивления движению тягача и прицепа (при условии одинакового типа движителей) принимаем равными. Так, например, для колесных тягача и прицепа считаем, что сопротивление качению одинаковы, т. е. f = f (аналогично для гусеничного тягача и гусеничного прицепа). Значения коэффициента f приведены в табл. 3 Приложений.

Тогда при вывозке груза (древесины) с прицепом (полуприцепом-роспуском) (колесный тягач – колесный прицеп или гусеничный тягач – гусеничный прицеп) определится:

Р_к = (G + Q + G_np) (f cos + sin ) + K_w F V_a . (2.5)

При трелевке в полупогруженном положении имеем:

Р_к = (G + Q )(f cos + sin ) + Q (f cosa + sina)/(f sin +cos ) + K_w F V_a . (2.6)

При транспортировке (трелевке) в полностью погруженном положении:

Р_к = (G + Q) (f cos + sin ) + K_w F V_a . (2.7)

При вывозке древесины автопоездами (тракторопоездами) вес древесины (груза), как правило, распределяется на тягаче и прицепе следующим образом:

Q – нагрузка на автопоезд (тракторопоезд);

Q – нагрузка на тягач (трактор), равная грузоподъемности тягача (трактора);

(Q - Q ) – нагрузка, приходящаяся на прицеп-роспуск;

Q = Q – нагрузка на тягач, при транспортировке груза в полностью погруженном положении.

При определении мощности двигателя следует предварительно принимать КПД трансмиссии в следующих пределах:

у гусеничных лесных машин – 0,8 … 0,85,

у автомобилей 4х2, 6х2 – 0,85 … 0,9,

у автомобилей 4х4, 6х4, 6х6 – 0,8 … 0,85.

Условимся критерием оценки КПД трансмиссии считать вес машины – чем тяжелее машина, тем меньше КПД ее трансмиссии (т. е. чем массивнее ее детали и узлы, тем больше потери в трансмиссии).

В последующем после обоснования и выбора механизмов трансмиссии _тр нужно уточнить в соответствии с конкретной конструкцией машины.

Коэффициент _г, учитывающий потери на трение в шарнирах и зацеплениях на ведущем участке гусеницы, принимают равным 0,95 … 0,96.

В связи с небольшим диапазоном изменения _тр мощность двигателя будет предопределяться величинами Р_к и V_а.

Эксплуатация лесотранспортных машин проходит в условиях, когда значения Р_к и V_а изменяются в широких пределах. В связи с этим мощность двигателя определяется по 3 вариантам условий движения, указанным в табл. 2.

Таблица 2. Варианты условий движения

Вариант	f и f	α	V
	Максимальные значения   Средние значения     Минимальные значения	αmax     0,2αmax	Минимальная в грузовом режиме   Рабочая в грузовом режиме   Максимальная в незагруженном режиме

Окончательный выбор мощности двигателя определяется наибольшей полученной величиной N_e.