CC BY
75
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
3. В расчетах конструкций на прочность и морозоустойчивость учтен эффект армирования, характеризующий работу георешеток Геоком Б-450 в конструкциях дорожных одежд. Требуемая рабочая отметка продольного профиля автомобильной дороги достигается увеличением толщины слоя щебня (1).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ СКОРОСТЕЙ ДВИЖЕНИЯ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОПОЕЗДОВ ИЗ УСЛОВИЯ МИНИМИЗАЦИИ
РАСХОДА Топлива
О.Н. БУРМИСТРОВА, доц. каф. технологии и машин лесозаготовок и прикладной геодезии Ухтинского ГТУ, д-р техн. наук,
С.А. КОРОЛь, ст. преподаватель каф. технологии и машин лесозаготовок и прикладной геодезии УГТУ
является дифференциальным уравнением движения автопоезда. При этом для общего случая движения сумма сил сопротивления движению определяется по зависимости
YP = P + P + P+ P , (3)
где Pf - сила сопротивления качению автопоезда, Н;
P. - сила сопротивления подъему, Н;
P - сила сопротивления воздуха, Н;
Pu - сила сопротивления инерции (разгону), Н.
Тогда дифференциальное выражение движения автопоезда принимает следующий вид
fe.s„,=рт-рг-р,-р.-р, (4)
Движение автопоезда на максимальной скорости будет описываться выражением [4] PT - Pf- P - P - P = 0. (5)
Данная часть дифференциального уравнения представляет собой разность сил, движущих систему (лесовозный автопоезд) и сопротивляющихся этому движению. Такое выражение называется уравнением силового баланса, и оно отображает состояние системы, при котором возможно движение автопоезда в заданных условиях эксплуатации [1]
PT = P+ P + P+ P . (6)
Способ определения максимальной скорости движения по методу расчета дина-
Для определения скорости лесовозного автопоезда составим дифференциальное уравнение его движения. Уравнения движения лесовозного автопоезда получим с помощью уравнения Лагранжа второго рода, поскольку его целесообразно применять при исследовании сложных систем со многими степенями свободы. Учитывая данное обстоятельство, в качестве исходного примем дифференциальное уравнение Лагранжа 2-го рода
d_ ГдГ _ 0
dt I Ш J Ш _ .
(1)
Обобщенной координатой при этом является угол поворота вала двигателя 9 = фд, а обобщенной силой - момент на валу двигателя.
Как указывается в исследованиях Г.А. Смирнова [1] и Я.Е. Фаробина [2, 3], после преобразования дифференциальное уравнение (1) примет вид
f g.s, =рг ~-£р„
conpi
(2)
где G - полная масса автопоезда, Н;
5вр - коэффициент учета вращающихся
масс автопоезда;
PT - сила тяги на ведущих колесах тягача,
T Н;
YPconp - сумма сил сопротивления движению, Н.
Выражение (2), как отмечается в работе А.С. Литвинова и Я.Е. Фаробина [2, 3],
Библиографический список
1. ОДН 218.04 6-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд».
2. ВСН 84-8 9 «Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты».
3. СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги».
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
25
НАУКА И ОБРАЗОВАНИЕ. ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС
Таблица 1
Фактические данные расхода топлива автопоезда МАЗ-630 3А8-326+МАЗ-83781-020 на участках лесной автомобильной дороги Сыктывкар - Троицко-Печорск
Условия движения Участок № 1 Участок № 2 Участок № 3
расход топлива, л/100 км
Без груза 21,87 23,04 23,6
С грузом 48,54 51,37 52,84
Таблица 2
Средний расход топлива автопоезда в зависимости от удельного сопротивления качению
№ участка Удельное сопротивление качению, Н/т. Средний расход топлива, л/100 км
аналитический метод фактические замеры расхождение, %
1 120 22,15/49,4 21,87/48,54 1,28/1,77
2 125 22,83/51,27 23,04/51,37 0,91/0,15
3 130 23,50/53,15 23,6/52,84 0,42/0,59
Примечание: в числителе указаны величины в порожнем направлении, в знаменателе - в грузовом.
мической характеристики автопоезда был предложен основоположником теории автомобиля Е. А. Чудаковым [4, 5].
Использование подобного метода для нахождения максимальной скорости движения лесовозного автопоезда позволит с наибольшей точностью рассчитать комплексный коэффициент эффективности его работы.
Скорость движения (км/ч) автопоезда определяется по формуле
^ = 0,377Wkmp> (7)
где Яд - динамический радиус колеса или звездочки, м;
ктр - общее передаточное число трансмиссии на соответствующей передаче
k = i,'i0, (8)
mp 10’ К '
где i - передаточное число соответствующей передачи;
i0 - передаточное число главной передачи:
i0 = k И , (9)
0 выс выс 4 '
квыс - передаточное число трансмиссии на высшей передаче
к = 0,377tf n /v . (10)
Кроме нахождения скорости движения лесовозного автопоезда немаловажным является также определение общего расхода топлива автопоездом QS (л). Величина данного показателя зависит от значения среднего расхода топлива [QS ] (л/100 км). Аналити-
чески удельный расход топлива автопоездом рассчитывают по формуле [2, 4]
Q* =
Чв [Ga ■ (W f + ^ ) + 0,077 • k • F ■Va ]
36000 •Птр -Pr
л/100 км, (11)
где qe - удельный расход топлива, г/(кВт-ч); Ga - расчетная масса автопоезда, т; wf и q. - удельные сопротивления соответственно качению и от уклона, Н/т; к - коэффициент сопротивления воздушной среды;
F - лобовая площадь автомобиля, м2; рт - плотность топлива, кг/л;
Птр - КПД трансмиссии.
При полной загрузке двигателя (pN = 1) показатель qe может быть определен по эмпирической формуле С.Р Лейдермана [4]
(12)
Че = Ч.
Г А - B П + C —Л
А0 B0 + C0 2
V
n
n
*N N У
где N - номинальная мощность двигателя; qe - удельный расход топлива двигателя; А0, B0, C0 - постоянные коэффициенты; qeN - удельный расход топлива при максимальной мощности двигателя, г/кВт ч; n - частота вращения коленчатого вала, об/мин;
nN - частота вращения, соответствующая максимальной мощности, об./мин.
Методом хронометражных наблюдений были получены следующие пока-
26
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
К 90-ЛЕТИЮ СПЕЦИАЛЬНОСТИ «ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО»
Рис. 1. График определения среднего расхода топлива автопоезда без груза на участке № 1
/' / / ' У
е У
1 / „.-и'
' JUL - •
С *
3 3 ‘ 8
EI т'Мевмо №1Вй>м|
Рис. 3. График определения среднего расхода топлива автопоезда без груза на участке № 3
■ /
ivm ,У
,.v ..S'.
с — — .. ------
J ! 1 - '
Рис. 5. График определения среднего расхода топлива автопоезда с грузом на участке № 2
Рис. 2. График определения среднего расхода топлива автопоезда без груза на участке № 2
i Х.Ш £
/
— /
у У
.у'...- ■
- - - - - - — — ——
-
,■ ■ — ' '
Рис. 4. График определения среднего расхода топлива автопоезда с грузом на участке № 1
Рис. 6. График определения среднего расхода топлива автопоезда с грузом на участке № 3
затели работы лесовозного автопоезда (табл. 1).
Наблюдаема лесная автомобильная дорога Сыктывкар - Троицко-Печорск разделена на три участка различной протяженности и ровности покрытия: участок № 1 - участок с показателем ровности менее 660 см/км, участок № 2 - участок с показателем ровности 660-860 см/км, участок № 3 - участок с показателем ровности более 860 см/км.
Для определения удельного сопротивления качению составляющей формулы 11 была смоделирована работа автомобиля МАЗ 5336026 на данных участках, при которой показате-
ли расхода топлива и скоростей движения были максимально приближены к фактическим, таким образом были получены значения удельного сопротивления качению для трех участков: № 1 - 120 Н/т, № 2 - 125 Н/т, № 3 - 130 Н/т.
Получив значения удельного сопротивления качению, определяем средний расход топлива на каждом из участков для наблюдаемого сортиментовоза МАЗ-630 3А8-326+МАЗ-83781-020 (рис. 1-6).
Как видно из табл. 2, расхождения между аналитическим методом и фактическими данными не превышают 2 %, поэтому можно утверждать, что полученные аналитическим
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2013
27
