Тяговый расчет

Результатом тягового расчета является определение скоростей и времени движения машины на различных участках трассы при известном уклоне или выбор уклона соответствующего участка; определение тормозного пути, пропускной способности выработки [5].

Суммарное сопротивление движению

где g – ускорение свободного падения, м/с; Р – фактическая грузоподъемность транспортной машины, т; Р ₀ – масса машины; w ₀ –удельное сопротивление движению, Н/кН; w _к – удельное дополнительное сопротивление движению от кривизны трассы, w _к = = (0,05-0,08) w ₀; i – уклон дороги, ‰; d – коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся масс машин (для машин с двигателем внутреннего сгорания d = 1,10, для машин с электроприводом d = 2¸2,25); а – ускорение движения, м/с²; W _в – сопротивление воздуха, Н.

В подземных условиях по сравнению с условиями работы машины на поверхности сопротивление воздуха увеличивается в 1,5 раза:

где r – аэродинамический коэффициент обтекания, r = 0,08¸0,10; W – площадь лобовой поверхности машины, м²; v – скорость движения, км/ч.

Скорость движения принимается по динамической характеристике машины, но не более 20 км/ч. На прямолинейных участках горизонтальной выработки длиной более 500 м допускается увеличение скорости до 40 км/ч. Для самоходных вагонов с электроприводом максимальная скорость с грузом 7 км/ч, порожняком 8 км/ч [7].

В зависимости от типа дорожного покрытия (щебеночное, песчаное влажное, грунтовое укатанное, рудная залежь, бокситовая руда, бетонное, асфальтовое, бетонное или асфальтовое с загрязнением) удельное сопротивление движению (w ₀) меняется от 10-15 до 90-210 Н/кН, а коэффициент сцепления колес с покрытием (j) колеблется от 0,6 до 0,7 (сухое покрытие) и от 0,25 до 0,6 (влажное покрытие).

Сила тяги, развиваемая машиной на ободе колеса,

где N _дв – суммарная мощность ходовых двигателей, кВт; h_п – КПД передачи от вала двигателя до ведущих колес, h_п = 0,80¸0,93; h_к – КПД ведущего колеса, h_п = 0,7¸0,9; h_о.м – коэффициент отбора мощности для бортовых систем.

Сила тяги, развиваемая машиной по условиям сцепления ведущих колес с почвой выработки (в ньютонах),

F _сц = 1000 Р _сцj,

где Р _сц – сцепной вес машины, кН.

Для подземных автосамосвалов и вагонов с телескопическим кузовом

Р _сц = 0,7(Р + P ₀) g.

Для электрических самоходных вагонов со всеми ведущими колесами

Р _сц = (Р + P ₀) g.

Для двухосных электрических самоходных вагонов с одной ведущей осью

Для обеспечения движения машины в режиме тяги должно быть соблюдено условие, при котором .

Уклоны дороги при выбранных скоростях движения определяются с использованием так называемого динамического фактора (силы тяги, отнесенной к общему весу машины). Динамический фактор

D = w ₀ + w _к ± i ± j,

где j – относительное ускорение, j = 1000d(a / g).

D 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05

3 6 9 12 15 18 21 24 v, км/ч

Рис.59. Динамическая характеристика

автомобиля-самосвала МоАЗ-6401-9585

1-4 – номера передач

Зависимость динамического фактора от скорости движения называется динамической характеристикой (рис.59). Для определения скорости движения строят расчетный профиль, на котором указывают длину и уклон каждого элемента пути. Затем определяют соответствующее каждому элементу значение динамического фактора D = w ₀ ± i. Если w ₀ = 40 Н/кН, уклон i = 150 ‰ или i = 0,15 (в относительных единицах), то удельное сопротивление от уклона 150 Н/кН.

По известному значению D для каждого элемента профиля пути определяется скорость движения автосамосвала на этом элементе. Для этого откладывают значение D по оси ординат (рис.59), проводят горизонтальную линию до пересечения с кривой и проецируют точку пересечения на ось абсцисс.

М, Н×м

2 р = 12

2 р = 4

2 р = 6

0 250 500 750 1000 1250 п, об/мин

Рис.60. Механические характеристики

ходовых электродвигателей АВТ-15-4/6/12, установленных на вагонах 5ВС15 (р – число пар полюсов)

Для самоходных вагонов с электроприводом обычно задают механическую характеристику ходового электродвигателя как зависимость крутящего момента на валу электродвигателя до частоты его вращения (рис.60).

Скорость движения вагона

где n – частота вращения ходовых электродвигателей, об/мин; i _p– передаточное отношение редукторов; r _к – кинематический радиус колеса, м.

Соответствующий скорости динамический фактор при движении по прямой

где а – число ходовых электродвигателей; М – крутящий момент одного электродвигателя, Н·м; r _д – динамический радиус колеса, м; h_п – КПД передачи от вала электродвигателя к оси колеса.

При произвольной загрузке машины (Р) фактическое значение динамического фактора приводится к значению динамического фактора, указанного в динамических характеристиках,

где Р _ном – номинальная загрузка машины, т.

При равномерном движении

Если задан тип дорожного покрытия (w ₀) и уклон дороги, то вычисляют динамический фактор и определяют скорость движения по динамической характеристике. При известной скорости движения и типе дорожного покрытия вначале находят по характеристике динамический фактор, затем вычисляют уклон дороги:

Кроме того, в подземных условиях максимальный уклон i _mах принимается равным 100 ‰ (6°).

Безопасная скорость на повороте

где R – радиус поворота, м; f _сц – коэффициент бокового скольжения, f _сц = (0,3¸0,4)j; i _в – поперечный уклон виража, i _в = 0,02¸0,03.

По характеристике продольного профиля трассы и скорости движения машины на каждом элементе профиля определяется продолжительность движения машины в грузовом и порожнем направлениях:

где l_i – длина i -го участка трассы, км; и – скорость движения машины соответственно в грузовом и холостом направлениях на i -м участке, км/ч; k _р.з – коэффициент, учитывающий разгон и замедление машины на трассе, k _р.з = 1,1¸1,2.

В этом случае общее время движения

t _дв = t _дв.гр+ t _дв.х.

Тормозной путь машины

где L _р – путь, проходимый за время реакции водителя, м, L _р = 0,28 v ₀ t ₀; v ₀ – скорость в начале торможения, км/ч; t ₀ – время реакции водителя, t ₀ = 0,7¸1,0 с; L _д – путь, проходимый машиной за время действия тормозов, м.