CC BY
57
Автомобильный транспорт
57
УДК : 622.684:650,13,004,18
А.С. Фурман, В. Е. Ашихмин
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОПЛИВНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ АВТОМОБИЛЯ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ
Проблема снижения топливно-энергетических затрат, составляющих до 35-40% общих затрат на эксплуатацию карьерного транспорта, обостряется. Встречающиеся в практике способы нормирования расхода топлива делятся, в основном, на расчетно-аналитический и статистический.
Выявить физический смысл причин, влияющих на расход топлива, можно аналитическим методом определения топливноэкономической характеристики.
Для определения расхода топлива при установившемся движении используют уравнение:
6 “ 3вГт¥а §е, (1)
где Q - расход топлива, л/100км; N - мощность двигателя, кВт; уг - плотность топлива, кг/л; Уа - скорость автомобиля, м/с; ge - удельный расход топлива двигателя, г/кВтч, или приведенное уравнение к виду:
(Рд + Рв )
Q = -
■ge
(2)
36000/тПтр
где Птр - КПД трансмиссии; Рд ,
Рв -силы, соответственно, общего дорожного сопротивления и сопротивления воздуха, Н.
Приведенное уравнение показывает, как изменяется расход топлива в зависимости от изменения условий движения и удельного расхода топлива. В то же время на расчет расхода топлива значительное влияние оказывает многообразие факторов и значительный диапазон их изменения, поэтому точность расчетов будет во многом зависеть от полноты учета особенностей процесса движения.
Нормы, основанные на данных статистического анализа, не учитывают предстоящего совершенствования транспортных средств и изменения усло-
вий эксплуатации, так как отражают прошедший этап и не позволяют эффективно использовать топливо.
Экспериментальные исследования позволяют достаточно точно определить расход топлива в конкретных эксплуатационных условиях, но при этом не всегда возможно охватить все условия работы автомобиля.
Таким образом, можно аналитически рассчитать пределы изменения расхода топлива и учесть экспериментально в нормах тенденции его изменения по основным направлениям. Для выполнения указанного требования метод нормирования должен обеспечить нормы, соответствующие минимально необходимому расходу топлива в данных конкретных условиях эксплуатации и степени использования автомобиля, с учетом прогрессивных методов работы.
Более точно расход топлива можно определить, если рассчитывать его по отдельным характерным участкам трассы (забойная дорога, дорога на отвал, спиральный съезд и т. д.). Для сопоставления расхода топлива различными автомобилями в зависимости от условий транспортирования целесообразно эти расчеты проводить применительно к перемещению одной тонны горной массы (г/ткм). И для полного учета горнотехнических факторов,
необходимо дифференцировано учитывать условия эксплуатации. При нормировании расхода топлива для карьерных автомобилей рекомендуется использовать комплексный экспериментально - аналитический метод.
В течение смены автомобиль расходует топливо:
&м = ^ ^ , (3)
где Qд - расход топлива на перемещение горной массы, л; Qк
- расход топлива за время выполнения концевых операций,
л; Ыр - количество рейсов в смену; Qо - расход топлива за нулевой пробег, л.
Автомобиль расходует топливо при движении по характерным участкам маршрута (забойная дорога, дорога на отвал, спиральный съезд и т. д.). За цикл он дважды движется по этим участкам с грузом и порожняком. Автомобиль также расходует топливо на гаражные нужды, подготовительно-заключительные операции и во время подчистки забоя бульдозером. Тогда (3) запишется как Ыр Ыр
Qcm =£ Q? +Е Qi
пор
+
i=1
і=1
(4)
+ X ^ + Qг + ^ + Q Б 1 = 1
где Q1гр - расход топлива по участкам трассы при движении с грузом, л; Q"oр - расход топлива по участкам трассы при движении порожняком, л; QiK -расход топлива за время концевых операций, л; Qг, Qnз, Qб -расход топлива, соответственно, на гаражные нужды, подготовительно - заключительные операции и за время подчистки забоя бульдозером, л.
Согласно действующей в настоящее время системе нормирования расхода топлива, в качестве базы нормирования применяют единые нормы расхода топлива на пробег в 100 км.
Для автомобилей - самосвалов норма расхода, л/100 км: дос = Qб + (1 00Qпрвп)/L, (5) где Qб - базовая норма для
данной модели автомобиля, л/100 км; Qпр - расход топлива за время погрузочно - разгрузочных работ, л; вп - коэффициент использования пробега; Ь -расстояние транспортирования за цикл, км.
Для карьерного автомобиля
58
А. С. Фурман, В. Е. Ашихмин
норма расхода топлива в базовых условиях (Ь= 2 км, Н=0) на 100 км пробега, принятая для оценки топливной экономичности, без учета нулевого пробега для различных вариантов транспортной схемы
Q0 = 100 • (X Qi
гр
+
Ир
i=1
Ир
(6)
+ X Qr +1 QK)/ L,
i=1
i=1
где QHo - норма расхода топлива, л/100 км.
Для учета различных режимов работы карьерных автомобилей в конкретных условиях необходимо корректировать исходные базовые нормы.
Расчет расхода топлива в фазе установившегося движения можно провести по формуле (2). В фазах неустановившегося режима движения расход топлива двигателем во многом зависит от степени использования мощности и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Он оценивается по расходу топлива при работе на частичных характеристиках двигателя. Если нет экспериментальных данных, на неустановившихся режимах удельный расход может ориентировочно найти из выражения gн = gN ^ К„, (7)
где gN - удельный расход топлива двигателем на режиме максимальной мощности, г/кВт ч; ^ - коэффициент учета изменения расхода топлива в зависимости от степени использования мощности двигателя; К - коэффициент учета изменения расхода топлива в зави-
симости от частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Расход топлива при движении без груза определяется режимами работы: тяговым, тормозным и движением накатом.
На автомобилях большой грузоподъемности с дизель -электрической трансмиссией торможение на спуске производится системой электродинамического тормоза. При этом тормозное усилие не влияет на режим работы двигателя, работающего на холостых оборотах. Следовательно, расход топлива при движении накатом и в тормозном режиме зависит от времени работы на этих режимах.
Во время маневрирования и разгрузки двигатель работает на частичных нагрузках, им соответствует удельный расход топлива на этих режимах. Расход топлива, соответственно, за время ожидания погрузки и погрузку, за время движения накатом и торможении, за время маневрирования и разгрузки, л:
Qож п §хх (Тож п + Тп); (8)
Qн т = Ехх (Тн + Тт); (9)
Qм р = ЕмТм + &Тр, (10) где Ехх, Ем, Ер - удельный расход топлива, соответственно, на частоте вращения холостого хода и частичных нагрузках маневрирования и разгрузке, л/ч; Тож п ,Тп ,Тн ,Тм,Тр - соответствующее время, ч.
Таким образом, уравнение (4) с учетом (2, 8-10) для расхода топлива за смену при работе на одном варианте транспортной схемы составит
Qсм = ^ Ы р х
[g Н VcW + кРУг
Уг
2
гр р^гр
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
пор у^пор -
(36000цтр/Т ) +
+ g хх (т ожп + Т п ) + gхх (н + Тт ) + gмТм + gрТр ,
(11)
где Оа,Оо - вес, соответственно, груженного и порожнего автомобиля, Н; цт- коэффициент общего дорожного сопротивления; № - фактор обтекаемости,
Нс2/м2; Угр, Упор - скорость автомобиля в груженном и порожнем состоянии, м/с; Ьгр, Ьпор
- расстояние движения, соответственно, с грузом и порожняком, км.
Изменение расхода топлива в л/100 км не позволяет определить эффективность использования топлива карьерными автомобилями при разных вариантах транспортной схемы и высоте подъема горной массы. Поэтому на карьерных автопредприятиях расчёт топлива ведут в граммах на единицу совершенной й работы:
g = QнУ т ЧаРУ г Ь
где Ча - грузоподъемность автомобиля, т; в - коэффициент использования пробега, уг - коэффициент использования грузоподъемности автомобиля.
Приведенные формулы позволяют, при известных конструктивных параметрах, горнотехнических и дорожных условиях эксплуатации, теоретически определить весь диапазон изменения расхода топлива на перспективу.
(12)
1. Говорушенко Н.И. Основы теории эксплуатации автомобилей. - Киев: Выща школа, 1971. - 232 с.
2. Дифференцированные нормы расхода горючесмазочных материалов для большегрузных автосамосвалов. Утв. 23.07.76. Свердловск: ИГД МЧМ СССР, 1976. - 72 с.
3. Шейнин А.М., Борисов М.И. Нормы расхода жидкого топлива для автомобилей. - М.: Транспорт. 1964. - 206 с.
□ Авторы статьи:
Фурман Ашихмин.
Андрей Сергеевич Виталий Е.вгеньевич
- ст. преп. каф. эксплуатации авто- - ассистент каф. эксплуатации автомобилей мобилей
