Забавников Н.А. - Основы теории транспортных гусеничных машин (1066287), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Предположим вначале, что для до- ~ею стижения наиболее высокой средней Ряс, 77 скорости движения двигателю прихо- дится постоянно работать на внешней характеристике, но с различнымн частотамн вращения прн изме- пении скорости движения.
На рис. 77 показана тяговая характеристика машины с бесступенчатой и ступенчатой коробками передач. Если принять динамический фактор на каждой передаче ступенчатой коробки неизменным и равным минимальному, то прпближенно можно считать, что степень загрузки двигателя определяется отношением суммы площадей прямоугольников ~ Р, к пло- 1 щади г' под характеристикой бесступенчатой коробки, измеренной в том же диапазоне язменения скоростей. Зто отношение достаточно близко к коэффициенту использования мощности двигателя при работе на внешней характеристике„который прн суммировании площадей учитывает также заштрихованные на рис.
77 области. По данным Л. В. Сергеева, в случае одинакового числа передач в ступенчатой коробке отношение ~ Р';~Р будет наивысшим для раз- 1 бивки промежуточных передач по закону геометрической прогрессия. Прн диапазоне коробки, равном 10, это отношение растет весьма значительно при .увеличении числа передач до пяти 10,76), в меньшей степени — при увеличении числа передач от пяти-до восьми (0,85) и незначительно — после.
Следовательно, можно считать, что для диапазона 10 рациональное число передач коробки й находится в пределах б — 8. Зто соответствует минимальному числу передач, опре- 136 деленному по формуле (171) для арифметической прогрессии. Поэтому в дальнейшем будем считать известным число передач ступенчатой коробки й, Наиболее полное использование номинальной мощности двигателя„очевидно, возможно толью при очень стабильных условиях двнженкя. Представим теоретически идеальный случай, когда все возможные условия движения машины укладываются в и значений коэффициента сопротивления 1, прн п меньше А.
Тогда для яаиболее полного использования мощности двигателя достаточно определить соответствующие нм расчетные движения скорости о, (включая и„.„„ и и,„) прн номинальном режиме работы двигателя. По этим скоростям движения следует назначить передаточные числа ступенчатой коробки (л передач). Дополнительные й — и передач в коробке нужны только для разгона машины и носят вспомогательный характер, Однако условия движения гусеничной машины столь разнообразны, что сведение нх к достаточно достоверным типовым коэффициентам сопротивления весьма затруднительно.
Только после накопления большого количества статистических данных прн испытаниях машин по различным маршрутам большой протяженности на основе их анализа н обработки можно получить вероятные типовые коэффициенты сопротивленяя„использование которых в расчетах повысит степень загрузки двигателя. В настоящее время наиболее действенным средством увеличения загрузки двигателя следует считать увеличение числа передач или применение бесступенчатой передачи. Выводы, сделанные на основе соотношений площадей из рис.
77, предполагают работу двигателя на внешней характеристике, В действительности на этом режиме двигатель транспортной машины, как правило, работает мало. Следовательно, этн выводы не учитывают изменение нагрузки двигателя при работе на частичных характеристиках. Некоторое представление об изменении нагрузки двигателя при работе на частичных характеристиках и учете этого изменения дает метод разбивки промежуточных передач ступенчатой коробки гю коэффициентам использования мощности двигателя, предложенный Е, И. Магидовпчем.
Приведенный ниже этот метод относится только к оценке нагрузки двигателя прн постоянной частоте вращения н, следовательно, при соответствующем изменении подачи топлива все- режнмным регулятором или педалью управления. Для получения наивысшей средней скорости движения это спра- ведливо„ если частоты вращения двигателя приняты номинальными. Но в действительности водитель использует и другке частоты вращеняя, отличные от номинальных. Так как затрата мощности на обслуживание двигателя, установлен- ного на машине, зависит от его частоты вращения, то оценку нагрузки его будем производить по использованию свободной номинальной мощности У„ Коэфф1щиент использования мощности двигателя прн постоянной . частоте вращения (173) где У вЂ” мощность двигателя, фактически используемая для движения.
Обозначим Расчетную скорость движения на 1-й передаче э;, а общий к. п, д. машины Ъ,. Тогда суммарный коэффициент сопротивления движению)„прн котором машина со скоростью о, движется равномерно, используя мощность Ф, будет: (174) При изменении мощности по теоретической регуляторной.характеристике (и„= сонэ()(, изменяется от нуля до Г = В,, где Х),— минимальный динамический фактор иа данной передаче при расчетной скорости движения о,и частоте вращения двигателя ач (сопротивление воздуха Й, =. О), (175) Совместное решение уравнений (174) н (175) дает 1о (175) Таким образом, общий коэффициент сопротивления движению линейно зависит от коэффициента использования мощности двигателя при постоянной частоте вращения последнего. Но эта зависимость различна для различных передач (рис. 76).
При Х = 1 имеем )', =.О,. — — — р, Разбивка промежуточных передач коробки сводится к определению рациональных значений В; и соответд' ,стВующих им Расчетных скоростей 6,, исключая В, (и и) и Зэ(о„), которые уже известны иэ предыдущих ээ л„~„~„~„~э Расчетов.
Известен также скоростной Щ и силовой Щ диапазон коробки передач. Из подобия треугольников на рнс, 78 следует В, где Մ— коэффициент использования мощности двигателя в момент перехода с первой передачи на вторую. Использование формулы (175) для первой и второй передач нриводит к уравнению В ~1 Чю — — — и пх эа чод Аналогично для 1-й передачи (177) ' чу+1 я для предноследией (й — 1)-й передачи ~~-1 "з-~ = "еь„, пм Перемножив правые н левые части всех й — 1 уравнений, после сокращений получим А 1Хм ° - ° Хм ° ° ° Х 1 Чод, 1 ьт Ф ч и (! 78) Уравнение (178) дает возможность подобрать коэффициенты Х„,. При расчете их значения увеличивают для рабочих передач н умень- шают для нерабочих.
Если.гусеничная машина предназначена для работы„без прицепа, то рабочими передачами следует считать выс- шие, а если с прицепом, то рабочие передачи будут средними. При расчетах желательно получить Хм рабочих передач около 0,8.
Йа первой передаче принимают Х„= 0,4 . 0,5. Естественно, что увеличение числа передач и сближение лучей соседних йередач на рис. 78 приводит к росту Хм, При известных Хм формула (177) дает возможность определить все промежуточные расчетные скорости и, К. п.
д. и„. при атом оце. пинается приблкжеиио, но в результате первого расчета может быть уточнен, После этого строит лучи скоростей машины на разных передачах в функцик частоты вращения двигателя (для проверки возможности разгона машины) и определяют передаточные числа трансмиссии и коробки передач. Качественно сближение расчетных значений 17, на рис. 78 приводит к сближению лучей скоростей дан- ных передач. Заметим, что если принять Хм = Х, = сопз1 и общий к, п. д. ма- шины одинаковым иа всех передачах, то на основании формулы (177) можно прийти к заключению о расположении расчетных ско- ростей передач коробки по закону геометрической прогрессии.
Существуют и другие методы определения передаточных чисел ступенчатой коробки, которые основываются на нных критериях оценки разбивкп передач, В частности, можно указать на распреде- ление передаточных чисел по закону динамического ряда, предложен- ное Н. К. Куликовым (22). Применение етого закона должно обес- печивать наименьшее время разгона машины до максимальной ско- рости. 4. Корректнроваиие закона распределения промежуточных передач Вопросы, рассмотренные в предыдущих разделах, делают очевш~- ным тот факт, что увеличение числа передач ступенчатой коробки, кроме увеличения средней скорости движения машины, способствует росту загрузки двигателя при весьма разнообразных условиях дви- жения, При полной подаче топлива в двигатель всегда может быть 139 выбрана такая передача в коробке, при которой будет обеспечена работа двигателя на номинальном или близком к нему режиме.
В случае большого числа передач законы распределения промежуточных передач также могут быть различными. Однако очевидно, что с ростом чксла передач разница в свойствах того нли иного закона будет практически стираться. Сравнение различных законов построения гаммы промежуточных передач возможно только при строгом соблюдении момента перехода с одной передачи на другую. Зтот момент характеризуется на рис. 74 н 76 частотой вращения двигателя пм. При большом числе передач разность или запас частот вращения двигателя пм — а„ возрастает, а работа его в этом интервале частот вращения остается устойчивой.
Водитель не может чувствовать момент необходимого переключения передачи так, как он ощущает его по работе двигателя при минимально возможном числе передач, определенном по формуле (168). Поэтому преимущества ступенчатой коробки с большим числом передач могут быть получены только при наличии автоматического переключения. Вез этого потребуется очень высокая квалификацяя водителя и очень больпюе внимание к своевременному переключению передач, что практически весьма трудно осуществить. Последнее обстоятельство вместе с требованием упрощения конструкции приводит к тому, что на .транспортных гусеничных машинах довольно редко встречаются коробки с большим числом передач без автоматики илн, по крайней мере, без устройств, облегчающих переключение их.
В большинстве случаев число передач не превышает пяти. Основной недостаток закона распределения промежуточных передач по геометрической прогрессии с миипмальным числом ступеней— большой разрын скоростей на высших передачах — можно исправить только увеличением числа передач. Увеличенный разрыв расчетных скоростей на низших передачах у арифметической прогрессии в принципе исправим без увеличения числа передач, ио с явным нарушением принятого закона распределения. Этим и следует объяснить отсутствие выполненных коробок передач по величинам расчетных скоростей„ определяемых законом арифметической прогрессии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
