Потапов M.Г. Карьерный транспорт‚. Трасса, план и профиль пути. 7 План пути
 Скачать 6.98 Mb.
|
|
§ 3. Полуприцепы Наряду с созданием самосвалов развитие отечественного и зарубежного автотранспорта происходит по пути создания тягачей с полуприцепами. В качестве тягача используется одна из базовых моделей самосвала соответствующей мощности. В связи с увеличением грузоподъемности полуприцепа сравнительно с вариантом самосвала значения его удельной мощности несколько снижаются. Это обычно ограничивает применение полуприцепов относительно легкими условиями работы. 113 По конструктивному исполнению полуприцепы разделяются натри типа с разгрузкой назад, через дно и с опрокидыванием кузова набок. В отечественной практике получили распространение полуприцепы двух первых типов. Полуприцепы с задней разгрузкой разработаны Белорусским автозаводом на базе 27-, 40- и тонных самосвалов (табл. 15). В виде полуприцепа с задней разгрузкой на Белорусском заводе были созданы образцы троллейвоза БелАЗ-524-792 грузоподъемностью 65 т (рис. 66), состоящего из седельного тягача с электрической трансмиссией и полуприцепа с моторизованными колесами. Машина может работать как от контактной сети через штанговые токоприемники, таки от собственной дизель- генераторной установки. На подъеме 120 ‰ троллейвоз развивает скорость 19 км/ч. Испытания показали, что управление машиной простое. Весьма эффективным оказалось электродинамическое торможение. При его применении колесными тормозами приходится пользоваться в немногих случаях. Таблица Характеристика полуприцепов Белорусского автозавода Тягач БелАЗ-548В Тягач БелАЗ-549В Технические данные Полуприцеп с задней разгрузкой Полуприцеп с донной разгрузкой Полуприцеп с задней разгрузкой Полуприцеп с донной разгрузкой Грузоподъемность, т 65 65 120 120 Колесная формула 6×2 6×2 6×2 6×4 Масса, т 39,8 42,8 116 85 Коэффициент тары 0,6 0,65 0,97 0,7 База тягача, мм 4200 4200 4200 4200 База полуприцепа, мм 5670 8900 540 10500 Колея передних колес тягача, мм 2600 2800 2490 2490 Колея прицепа, мм 2510 2510 2490 2490 Габариты, мм длина ширина высота 12540 4000 3950 12465 3770 4400 13950 5230 3800 18750 5300 4700 Мощность двигателя, л. с. 500 950 1300 Максимальная скорость, км/ч 50 55 Геометрический объем кузовам Наименьший радиус поворотам Размер шин 21.00–33 27.00–49 При транспортировании угля относительно малый объемный вес полезного ископаемого предопределяет большой объем кузова транспортных средств. Увеличение же объема кузова самосвалов обычных конструкций с задней разгрузкой приводит, к значительному снижению устойчивости автомобиля. С созданием углевозов в виде полуприцепа становится рациональной донная разгрузка кузова. 114 Рис. 66. Троллейвоз БелАЗ-524-792 Такое направление получает развитие при создании углевозов большой грузоподъемности. На базе автосамосвала БелАЗ-548 создан автопоезд-углевоз БелАЗ-7425-9490 грузоподъемностью 65 т с колесной формулой 6×2. Опыт эксплуатации углевоза подтвердил его хорошие эксплуатационные качества и высокие технико-экономические показатели при работе в относительно легких условиях при уклонах автодорог до 50— 60 ‰. На базе тонного самосвала создан автопоезд-углевоз грузоподъемностью 120 т (рис. 67). Его особенностью является колесная формула — 6×4. С применением электромеханической трансмиссии стало возможным сделать ведущими, четыре колеса (задние колеса тягача и колеса полуприцепа) и, следовательно, повысить тягово-эксплуатационные качества автомобиля, который в силу этого способен двигаться по уклонам 70—80 ‰. Рис. 67. Автопоезд-углевоз грузоподъемностью 120 т 115 ГЛАВА 9. ТЯГОВЫЕ РАСЧЕТЫ ПРИ АВТОТРАНСПОРТЕ В основу тяговых расчетов автотранспорта, как и при рельсовом транспорте, положено определение всех сил, действующих на подвижной состав при его движении. § 1. Сила тяги У автомобиля различают значения индикаторной, касательной и полезной сил тяги. Индикаторной называют силу тяги, развиваемую в цилиндрах двигателя и определяемую диаметром цилиндров, ходом поршня, степенью сжатия горючей смеси и т. п. Касательной называют силу тяги на движущих колесах. Касательная сила равна индикаторной за вычетом потерь в движущем и передаточном механизмах. Полезной называют силу тяги на крюке автомашины. Полезная сила тяги равна касательной за вычетом сил сопротивления движению самого автомобиля. В тяговых расчетах для практических целей пользуются значением касательной силы тяги. Касательная сила тяги F К (H), регулируемая изменением подачи топлива в цилиндры и изменением передаточного числа коробки передач, при известной мощности может быть определена из выражения к п к v N F η η 3600 = где. N — мощность двигателя, кВт п — кпд. передачи отвала двигателя к движущим колесам (при механической передаче п = 0,85÷0,93; при гидромеханической передаче пи электромеханической трансмиссии п = 0,8÷0,9); к — кпд. ведущего колеса, равный 0,7—0,85. Наибольшее значение тягового усилия F max (Н) ограничивается условиями сцепления движущих колес с дорожным полотном F max ≤ 1000Р сц ψ, где Р сц — сцепной вес автомашины, те. вес, приходящийся на движущие колеса, кН. Приближенно для автосамосвалов с колесной формулой 4×2 Р сц = 0,7 Р, для полуприцепов с колесной формулой 6×2 = Р сц = 0,4 Р, для полуприцепов с колесной формулой 6×4 Р сц = 0,6 Р Р — полный вес машины, кН); ψ — коэффициент сцепления. Сцепной вес самосвалов (кН) КрАЗ-256 MA3-525 БелАЗ-540 БелАЗ-548 БелАЗ-549 Самосвал порожний 76 125 108.6 148 293 груженый 169 314 324 454 880 Величина коэффициента сцепления зависит главным образом от типа дорожного покрытия и его состояния (табл. 16). На дорогах, покрытых снегом, коэффициент сцепления снижается до 0,2—0,3, а при гололеде — до 0,18—0,24. Таблица Значение коэффициента сцепления Коэффициент сцепления ψ придорожном покрытии Тип дороги сухом мокром загрязненном Главные откаточные дороги Щебеночное шоссе с поверхностной обработкой Булыжная мостовая Брусчатая мостовая Асфальтовое шоссе Асфальтобетонное и бетонное шоссе Забойные и отвальные дороги Забойные укатанные проезды Отвальные укатанные проезды 0,75 0,7 0,65 0,7 0,7 0,6 0,4—0,5 0,5 0,4 0,4 0,4 0,45 0,4—0,5 0,2—0,3 0,4 0,35 0,3 0,25 0,3 — — 116 § 2. Силы сопротивления движению Сила суммарного сопротивления движению автомобиля W = W o + W i + в + W j + к где о основное сопротивление движению на прямом горизонтальном участке, вызываемое трением в подшипниках и деформацией шин и дорожного полотна в процессе качения колес, Но о о коэффициент сопротивления качению, Н/кН, табл. 17); W i — сопротивление от уклона (Н, определяемое по формуле W i = ω i P (ω i — удельное сопротивление от уклона, численно равное числу тысячных уклона, Н/кН); Таблица Значение основного сопротивления движению о * Дороги Покрытие о. Н/кН Главные откаточные Бетонное, асфальтобетонное, гудронированное шоссе, брусчатка 15—20 Гравийное 25—30 Щебеночное 25—40 Забойные дорожные проезды Наскальных породах 40—60 На рыхлых породах 60—100 Отвальные дорожные проезды Наскальных породах 90—150 На рыхлых породах 120—200 * Приведенные значения о относятся к груженым самосвалам, для порожних машин эти значения увеличиваются на 20—25 %. в сила сопротивления воздушной среды, Н (учитывается в расчетах при скорости движения более 15 км/ч), находится из выражения в = λ n Fv 2 (λ n — коэффициент, учитывающий обтекаемость автомобиля, для карьерных автосамосвалов λ n = 5,5÷7,0; F— лобовая поверхность автомобиля для БелАЗ-540 — 10,2 м, БелАЗ- 548 — 11,6 м, БелАЗ-549 — 17,2 м, приближенно определяется как произведение колеи автомобиля на его высоту v — скорость движения, км/ч); W j — сила сопротивления, вызываемого инерцией вращающихся масс автомобиля, находится по формуле ( ) dt dv g P W j γ + = 1 (γ зависит от типа трансмиссии. Для автомобилей с гидромеханической передачей в режиме движения с грузом γ = 0,03÷0,01, в порожняковом γ = 0,085÷0,07. Для самосвалов БелАЗ-549 с электромеханической трансмиссией γ = 0,1÷0,15); к сопротивление на кривой, Н, определяется по формуле , 200 200 03 , 0 R R W к − = где R — радиус кривой, м. При достаточно больших радиусах поворота к 05 , 0 ÷ = § 3. Уравнение движения при автотранспорте Уравнение, движения служит для решения задач, связанных с установлением скорости движения и времени хода на отдельных участках, пути, условиями и результатами торможения машин, весом прицепов и т. п. Исходными данными для составления уравнения движения в этом случае являются те же, что и при рельсовом транспорте. Движение автомашины происходит за счет энергии двигателя, которая расходуется на преодоление сил сопротивления и на повышение скорости движения. Характер движения автомобиля определяется величиной и направлением равнодействующей силы. Взаимодействие сил изображено на тяговой диаграмме автомобиля (рис. 68), где совмещены зависимости силы тяги и сил сопротивления от скорости движения. Рис. 68. Тяговая диаграмма автомобиля В каждый момент движения соотношение действующих сил можно представить в виде к j в i o к W W W W W F + ± + ± = Точка а пересечения линии силы тяги с линией суммарного сопротивления движению определяет равномерную скорость движения v p машины на данном участке пути. При всех скоростях меньших v p , машина движется с ускорением, а при скоростях, больших v p , равнодействующая сила отрицательна и автомобиль движется с замедлением. Перегруппировав величины, входящие в формулу" баланса действующих сил, получим к j i o в к W W W W W F + ± ± = − где W j — часть тягового усилия, расходуемого на ускорение движения машины. Таким образом, разность к W в представляет собой тяговое усилие, которое может быть использовано для преодоления суммарного сопротивления в данных дорожных условиях. Поэтому уравнение движения при автотранспорте принимает вид , 0 j i P W F в к ± ± = − ω где Р — полный вес машины (для полуприцепов и прицепов, включая вес прицепной части, кН; j — относительное ускорение (замедление, те. ускорение (замедление) автомобиля, отнесенное к ускорению свободного падения с учетом коэффициента инерции вращающихся масс, ( ) ( ) , 1 102 1000 где а — ускорение (замедление) автомобилям с2Избыточную силу тяги (левая часть уравнения движения, отнесенную к единице веса подвижного состава, называют динамическим фактором ; 0 j i D D P W F в к ± ± = = − ω В зависимости от режима движения возможны следующие частные случаи 1) при равномерном движении, когда j = 0, ; i D o ± = ω 2) при движении под уклон с работающим двигателем относительное ускорение j = D — ω o + i; 3) движение по инерции с включенным двигателем (выбег в этом случае к = 0, тогда ; j i Р W o в ± − = − ω относительное ускорение Р W i j в o − − = ω может быть при этом положительными отрицательным в зависимости от уклона автодороги) движение при торможении в этом случае уравнение движения ; j i Р W B o в + − = − − ω (В — тормозная сила автомобиля, кН) и относительное ускорение становится отрицательным, те. ; o в i Р W B j ω + − + = − Величина тормозной силы В ограничивается условиями сцепления колес с полотном дороги, те. пределом, выше которого начинается движение юзом. Во избежание этого должно быть соблюдено условие B ≤ P сц ψ, где Р — тормозной вес автомобиля, или вес, приходящийся на тормозные колеса самосвала (полуприцепа, прицепа. Тогда, пренебрегая сопротивлением воздушной среды, имеем Величина динамического фактора ограничивается условием сцепления колес с полотном дороги Р W F D в − ≤ max max или Р W Р Р D в сц − ≤ ψ max С изменением загрузки машины (груженый или порожний режим движения) меняется величина динамического фактора. Если привесе Р гр динамический фактор равен гр, то привесе Р пор динамический фактор , гр пор гр пор Р Р b где b D D = = Зависимость динамического фактора D от скорости движения автомобиля графически выражается тяговой, или (как принято для автотранспорта) динамической, характеристикой (рис. 69). Выражая зависимость избыточного тягового усилия от скорости и пользуясь динамической характеристикой, можно решать все практические задачи, связанные сдвижением автомобилей, в том числе определение наибольшей равномерной скорости движения по известному динамическому фактору (откладывая его на оси ординат установление наибольшего сопротивления, которое автомобиль может преодолеть на данной передаче определение наибольшего подъема пути по величине динамического фактора max Рис. 69. Динамическая характеристика самосвалов а – БелАЗ-540; б – БелАЗ-548; в – БелАЗ-549; I, II, III – передачи Величина предельного подъема автодорог ограничивается обычно скоростью движения и условиями сцепления с дорогой в неблагоприятных климатических условиях. Скорость движения 119 важна при этом потому, что с увеличением подъема сильно уменьшается ее значение и сокращается производительность автотранспорта. Поэтому обычно, как предельную рекомендуют величину уклона, гарантирующего безопасную работу автотранспорта. По этим условиям подъемы в грузовом направлении не превышают, как правило, 70—80 ‰ и лишь в исключительных случаях (временно) достигают 120 ‰. Уклоны в порожняковом направлении обычно принимаются 120—150 ‰. § 4. Тяговые расчеты 1. Веса в то поезда. При движении одиночной машины (например, самосвала или полуприцепа) ее вес определяется грузоподъемностью и весом тары. При работе прицепов полный вес прицепной части Q n (H) определяется по формуле ( ) i i Р F Q о о к п ± ± − = ω ω Здесь удельные основные сопротивления движению тягача и прицепных единиц приняты равными из условия одинакового устройства ходовых частей. 2. Расчет тормозного пути. При возникновении тормозной силы в результате прижатия колодок к тормозным барабанам автомобиля кинетическая энергия движущейся машины поглощается работой сил сопротивления ( ) ( ) 6 , 3 2 2 2 2 т i o к н L W W В g v v Р ± + = ⋅ − Это уравнение составлено без учета сопротивления воздушной среды и при допущении, что тормозная сила остается постоянной и равной среднему значению в интервале скорости от v н до к Учитывая, что величина тормозной силы ограничивается условиями сцепления (см. § 3), и переходя кудельным величинам действующих сил, определяем путь торможения (м ( ) ( ) ( ) ( ) 254 1 6 , 3 2 1 2 2 2 i v i g v L o o т ± + + = ± + ⋅ + = ω ψ γ ω ψ γ Учитывая неодинаковую точность регулирования тормозов, величину расчетного коэффициента сцепления здесь следует уменьшать на 5 %. Для определения полного тормозного пути необходимо учесть путь, проходимый за время реакции водителя (0,4—0,7 с. 3. Скорость ив ре мя движения автомашин. Скорость движения является одним из важнейших эксплуатационных показателей, так как определяет время движения по отдельным участкам пути и время полного оборота самосвала или полуприцепа. Применительно к автотранспорту различают конструктивную, техническую и эксплуатационную скорость движения. Конструктивная скорость — наибольшая допустимая скорость, которую автомобиль способен развивать с полной - нагрузкой на горизонтальном участке дороги. Техническая скорость — отношение длины данного участка дороги ко времени его прохождения автомобилем. Пользуются также понятием технической скорости за время движения отдельно в грузовом или порожняковом направлении либо в обоих направлениях вместе. Эксплуатационная скорость — отношение длины пройденного пути к общему времени, затраченному на движение и остановки для погрузки, разгрузки и т. п. При тяговых расчетах автотранспорта пользуются значениями технической скорости движения. При отсутствии динамических характеристик можно пользоваться средними значениями технических скоростей движения по различным участкам дороги (рис. 70). Фактические значения технической скорости для самосвалов БелАЗ-540, БелАЗ-548 и БелАЗ-549 приведены в табл. 18. 120 Таблица Техническая скорость самосвалов БелАЗ-540 БелАЗ-548 БелАЗ-549 Характер участка движения груженный порожний груженный порожний груженный порожний Магистральная дорога на поверхности щебеночная 32 42 32 38 30 42 бетонная 45 48 38 47 34 48 Магистральный выезд из карьера с бетонным покрытием при i = 20‰ 30 50 25 49 24 48 i = 80‰ 18 35 16 34 16 32 Магистральный выезд из карьера со щебеночным покрытием при i = 20‰ 20 50 20 48 18 48 i = 80‰ 14 30 14 30 14 30 Временные дороги в забое 13 14 11 14 12 14 на отвале 17 19 16 18 14 16 Рис. 70. Схема к определению скорости движения автомашин При движении по кривым участкам дороги следует учитывать необходимость снижения скорости до значения, безопасного по условию заноса автомашины, ( ) , 6 , 3 в ск без i f gR v ± = где R — радиус поворотам f ск — коэффициент бокового скольжения, равный 0,30—0,45; в поперечный уклон виража, принимаемый равным 0,02—0,06. По известным значениям скорости движения на отдельных участках определяется время движения автомашины в течение рейса , 60 + = + = ∑ ∑ ∑ ∑ пор пор гр гр пор тр дв v l v l t t t где гр и пор — суммарное время движения автомобиля соответственно в грузовом и порожняковом направлении. Расчет ведется последовательно для всех участков откаточного пути. При укрупненных расчетах пользуются значениями приведенной технической (среднетех- нической) скорости v т.пр , определяемой из выражения ( ) , 2 пор гр гр пор гр дв пор гр пр т v v v v v t l l v + + = + = β где β — коэффициент использования пробега 121 пор гр гр l l l + = β Приведенные технические скорости значительно различаются в отдельные периоды года ввиду изменения состояния карьерных автодорог. При этом разница между значениями скорости в летний и зимний периоды невелика. Разница существенна для переходных — осеннего и весеннего периодов, когда скорость движения снижается на 23—28 % • Скорость движения автомашин снижается ив ночное время. Измерение фактических скоростей движения, выполненное в Институте горного дела Минчермета СССР, показало, что скорость груженых машин ночью уменьшается в среднем на 10 %, порожних — на 15%. 4. Расход топлива может быть установлен по фактической работе, затрачиваемой автомобилем на транспортирование груза. Транспортная работа, а следовательно, и расход горючего, зависят в первую очередь от длины откатки, глубины, с которой поднимается грузи веса машины. Кроме того, расход топлива зависит от качества дорог, крутизны уклонов, климатических условий, технического состояния автомашин, режима движения и т. д. По паспортным заводским данным расход топлива на 100 км пробега для самосвала БелАЗ- 540 составляет 125 л. Однако часто фактический расход топлива превышает паспортный на 15—25 %. Объясняется это главным образом большой протяженностью забойных и отвальных путей, где расход топлива намного (15—20%) повышается по сравнению с расходом топлива на постоянных дорогах. На 30—40 % возрастает расход топлива при движении подорожным проездам без покрытия в осенний и весенний периоды. Расчетный расход топлива (кг) на транспортирование за один рейс автомашины ( ) ( ) , 1000 1 1000 2 1 78 , 0 q k H L k q т o т p + + + = ω где т коэффициент тары автомашины L — расстояние транспортирования, км о удельное сопротивление движению, Н/кН; Н — глубина подъема горной массы, м q — грузоподъемность машины, кг. Фактический расход топлива (кг) м н з p ф k k k q q = где k 3 — коэффициент, учитывающий повышение расхода топлива в зимнее время на 10 %; н расход горючего на внутригаражные нужды (регулировка, обкатка и т. п, составляет около 6 % расхода топлива на 100 км пробегам коэффициент, учитывающий расход топлива на маневры м = 1,05÷1,1). Расход смазочных материалов составляет 5—8 % от расходуемого топлива. |