Двигатель на колесах пожарного автомобиля

Тягово-скоростные свойства ПА определяются способностью его
к движению под действием продольных (тяговых) сил ведущих колес.

Эта группа свойств состоит из тяговых свойств, позволяющих ПА преодолевать подъемы, буксировать прицепы, и скоростных свойств, позволяющих ему двигаться с высокими скоростями, совершать разгон (приемистость) и двигаться по инерции (выбег).

Специфика эксплуатации и движения позволяет выделить для оценки тягово-скоростных свойств ПА четыре основных показателя:

– максимальную скорость v _max;

– максимальный подъем, преодолеваемый на первой передаче с постоянной скоростью (угол α_max);

– время разгона до заданной скорости t_ν;

– минимальную устойчивую скорость ν _min.

Перечисленные показатели определяются аналитически или экспериментально. Для аналитического определения этих показателей необходимо решить дифференциальное уравнение движения ПА, справедливое для частного случая – прямолинейного движения в профиле и в плане
дороги (рис. 6.14). В системе отсчета 0 _xyz оно имеет вид

(6.17)

где G – масса ПА, кг; δ > 1 – коэффициент учета вращающихся масс
(колес, деталей трансмиссии); Р _к– суммарная тяговая сила на ведущих колесах ПА, Н; Ρ _Σ – суммарная сила сопротивления движению, Н.

На рис. 6.13 показатели чисел 12 и 34 обозначают действующие силы опорных реакций R,указывающие, что они относятся к левому и правому колесам передней и задней осей, соответственно.

Р в

hi

Рис. 6.13. Силы, действующие на ПА

Суммарная сила сопротивления движению Ρ _Σ, Н, определяется как сумма всех сопротивлений, действующих на ПА:

Ρ _Σ = P_f + P_i + P _в + Р_ј, (6.18)

Р_f – сила сопротивления качению колес, Н; Р_i – сила сопротивления подъему, Н; Р _в–сила сопротивления воздуха, Н; Р_ј – сила инерции, Н.

Суммарная тяговая сила Р _к, Н, которую обеспечивает двигатель
на ведущих колесах, определяется по формуле

(6.19)

где М _к – крутящий момент, подводимый к колесам ПА, Н·м; М _д – крутящий момент, развиваемый двигателем, Н·м; u – передаточное число трансмиссии; η – коэффициент полезного действия трансмиссии; r_D – динамический радиус колеса, м.

Коэффициент полезного действия трансмиссии η является произведением КПД ее агрегатов. Для расчетов можно принимать: η = 0,9 – для грузовых двухосных автомобилей с одинарной главной передачей (4´2);
η = 0,88 – для грузовых двухосных автомобилей с двойной главной передачей (4´2); η = 0,86 – для автомобилей повышенной проходимости (4´4);
η = 0,84 – для грузовых трехосных автомобилей (6´4); η = 0,82 – для грузовых трехосных автомобилей повышенной проходимости (6´6).

Значения r_D приводятся в нормативных документах на пневматические шины (ГОСТы) или вычисляются по формуле

, (6.20)

где d – диаметр обода, м; λ – 0,89-0,9 – радиальная деформация профиля; b _ш – ширина профиля, м.

Для движения ПА необходимо, чтобы тяговая сила на колесах Р _к была больше суммарной силы сопротивления движению ПА Ρ _Σ, т. е. необходимо выполнение условия

Р _к > Ρ _Σ. (6.21)

Реализация тяговой силы Р _к для движения ПА зависит от способности автомобильного колеса, находящегося под воздействием нормальной нагрузки Gg, воспринимать или передавать касательные силы при воздействии с дорогой. Ее оценивают силой сцепления шины с дорогой Р _φ или коэффициентом сцепления φ.

Определяют φ экспериментально методом блокировки автомобиля
с заблокированными колесами. При этом регистрируют силу тяги на крюке буксира и нормальную реакцию на заблокированных колесах.

Коэффициент φ зависит от типа покрытия и состояния дороги, конструкции и материала шины, давления воздуха в ней, нагрузки на колеса, температурных условий. Однако основными факторами, влияющими на его величину, являются тип и состояние дорожного покрытия, а также давление в шинах (табл. 6.6).

Максимальная сила тяги Р _φ полноприводных ПА определяется
по формуле

Р _φ = φ Gg, (6.22)

где G – масса ПА, кг.

g=9,8 м/с²-ускорение свободного падения

В случае неполноприводных ПА максимальную силу тяги определяют по формуле

Р _φ = φ ∑ R ₃₄, (6.23)

где R ₃₄ – нормальная реакция ведущих колес, Н.

Таблица 6.6

Дорожное покрытие	Состояние покрытия	Давление в шине
высокое	низкое	регулируемое
Асфальт, бетон	Сухое Мокрое	0,5–0,7 0,35–0,45	0,7–0,8 0,45–0,55	0,7–0,8 0,5–0,6
Щебеночное	Сухое Мокрое	0,5–0,6 0,3–0,4	0,6–0,7 0,4–0,5	0,6–0,7 0,4–0,55
Грунтовое (кроме суглинка)	Сухое Увлажненное Мокрое	0,4–0,5 0,2–0,4 0,15–0,25	0,5–0,6 0,3–0,45 0,25–0,35	0,5–0,6 0,35–0,5 0,2–0,3
Песок	Сухое Влажное	0,2–0,3 0,35–0,4	0,22–0,4 0,4–0,5	0,2–0,3 0,4–0,5
Суглинок	Сухое В пластическом состоянии	0,4–0,5 0,2–0,4	0,4–0,55 0,25–0,4	0,4–0,5 0,3–0,45
Снег	Рыхлое Укатанное	0,2–0,3 0,15–0,2	0,2–0,4 0,2–0,25	0,2–0,4 0,3–0,45
Любое	Обледенелое	0,08–0,15	0,1–0,2	0,05–0,1

Реализация суммарной тяговой силы, которую обеспечивает двигатель на колесах автомобиля, ограничивается сцеплением колес с дорожным покрытием. Движение ПА без буксования ведущих колес возможно только при условии

. (6.24)

С учетом формулы (6.21) можно записать общее условие для движения ПА

Ρ _Σ < . (6.25)

Из анализа уравнения (6.25) следует, что для движения ПА сила тяги на ведущих колесах должна быть больше суммарной силы сопротивления движению ПА. Еще необходимо, чтобы сила тяги по сцеплению колес
с дорогой (6.22) была больше силы тяги Р _к, подводимой к колесам от двигателя (6.19).