第三章 东胜牵引计算

河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 20 设计项目 计算与说明 结果 牵引计算 第 3 章 牵引计算 为了检测总体设计所确定装载机的牵引性能，并审核其技术经济性指标，我们需要做牵引计算。 油机与变矩器联合工作的输入与输出特性曲线 研究变矩器与内燃机联合工作的目的在与检查此变矩器结构形式及有效直径的选择是否合适；如何配合才能使整机获得良好的性能。 在作柴油机与变矩器联合工作的输入输出特性曲线时，首先应对变矩器有所了解。 变矩器与发动机联合工作的性能与二者之间的连接方式有关，此种连接方式从原则可以分为单流式和双流差速液力机械式两种。当发动机传给驱动轮的功率全部通过液力变矩器时，称为单流式；当发动机传给驱动轮的功率分别有机械和液力两条并联的路线传递时，称之为双流差速液力机械式，按传动系的形式来分类，则可称其为液力 机械的并联复合传动。 本 机选用双流差速液力机械传动，即液力 机械的并联复合传动。发动机分出的部分功率来驱动机械的辅助装置和输出轴，因此，当发动机的调速持续性转换到泵轮轴上，需以发动机的扭矩和功率扣除辅助装置和工作油泵消耗的那部分。 同一类型几何相似的液力变矩器在尺寸不同的情况下有相同的 们能够最本质的反应某系列的变矩器性能，一般称它为液力变矩器的原始特性，由它可以派生出两个表示变矩器性能的重要无因此特性，即变矩器系数k=效率 =所谓无因次特性系数表示再循环圆内具有完全相似的稳定流动现象的若干变矩器共同特性的函数曲线。 常用的方法是给出该种液力变矩器的“无因次”特性。 B= r= r) 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 21 设计项目 计算与说明 结果 柴油机与变矩器联合工作的输入特性 k= =前两式是原始的，后两式是派生的。实际上只应用了B， k， 这三条曲线。第一条曲线表示变矩器的透穿性，第二条曲线表示变矩器的变矩性，第三条曲线表示的是液力变矩器的经济性。有了无因次特性后，就可以获得同类型的任何尺寸的相似液力变矩器的外特性。 油机与变矩器联合工作的输入特性 联合工作的输出特性曲线包括： Me=f( MB=f( C= 某一传动比下， ， D， 为常数，则 入特性曲线指动力输入轴（泵轮轴）的扭矩与它的速度 n 之间的关系。 B 据已选定柴油机和变矩器的特性曲线作出变矩器与发动机联合工作的输出特性曲线。 根据装载机的作业特点，一般用发动机扣除 20 40%的功率与变矩器相匹配较为合适。因此根据本机具体作业情况扣除发动机功率的 30%。参考图八： 495： e j e e=%M M M（ 1 =j e e=%N N N（ 1 =数据见表 3发动机净扭矩及净功率的特性曲线， 如图 3 3动机净扭矩及净功率数据 N(力 ) 力 ) 1100 176 8 200 183 2 300 189 400 193 8 500 196 1 600 198 4 700 199 7 800 198 9 900 196 2 北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 22 设计项目 计算与说明 结果 2000 193 4 100 188 5 200 181 6 液力变矩器与发动机联合工作输出特性曲线 根据图八 出 各 点对应的值，见表 3表 3i k 10 8720N/算 B 具体值，见表 3 通过表 3图 3 表 3转速 参数 ()Bn 600 1700 1800 2000 2200 2400 I B10 1 ( ) 1 0M N m北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 23 设计项目 计算与说明 结果 柴油机与变矩器联合工作的输出特性 柴油机与变矩器联合工作的输出特性 发动机与变矩器共同工作的输出特性，完全反应了复合运动装置的动力性和燃料的经济性，因此它成为评价液力传动动力性、经济性的基础；同时，对配备液力传动的机械来说，又是进行机器牵引性能计算的原始依据。 由图 3油机与变矩器联合工作的输入特性曲线上负荷抛物线来与换算到泵轮轴上的发动机扭矩曲线的交点，找到一对发动机与变矩器共同工作点的参数坐标值（1n，1M），在根据参考书 上册 式21n i n，21M k M，2 2 2 7 1 6 n，推算出2n，2M，2 将以上计算结果列入下表（表 3 表 3项 i 目 k M1 n M2 2 185 175 32 435 170 165 160 195 205 764 230 007 265 340 2 2340 北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 24 设计项目 计算与说明 结果 档总传动比 确定 由表 3 , 得部分功率匹配的联合工作曲线，如图 3 对输出特性曲线进行分析，可得到联合工作特性与最佳工况的偏离情况： 望起步时，联合工况所能发出的扭矩 斤牛，从图上可以得出 斤牛，即起步性能好。 动机的功率利用率好。 此希望变矩器工作在最高效率的左边。此时发动机联合工作输出的功率曲线也是左边比右边变化缓慢。因此，联合工作输出曲线基本上理想，其动力性和经济性都较好。 定档位及各档传动比 总传动比 由于变矩器有一定的可透性，变矩器的最大效率工况不一定能和柴油机传给变矩器的最大工况完全一致，因此变矩器最大效率时，涡轮转速 变矩器最大效率时的转速 定档总传动比 发动机和液力变矩器联合工作输出特性曲线得，变矩器最大输出功率应的转速为 1320 由参考书 I= (3式中： 驱动轮的动力半径； kr=b (见 轮胎的自由半径： = 系数， 对铲土运输机械用的低压轮胎，在松软土壤上 =密实土壤中 =据本机作业特点，取 = b 轮胎断面宽度；取 b=北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 25 设计项目 计算与说明 结果 确定最高档位的传动比 kr=b= 0 . 5 4 5 0 . 1 3 5 0 . 2 9 0 0 . 5 0 6 m 变矩器最大输出功率时的转（ 挡转速；根据 载机档速度取 3 5km/h,超过以上速度，驾驶员来不及操作，反而延长铲斗的装满时间，增加驾驶员的疲劳，降低生产率。由此，取 km/h 由式（ 3得 0 . 3 7 7 0 . 5 0 6 1 3 2 0 5 0 . 45 定最高档位的传动比（运输工况） 装载机的最高档位一般用来转移场地时使用，为提高生产率，应尽量提高其最高车速以节约时间，同时，装载机的车架为非刚性悬挂，车速不能太高，最高车速受到一定的限制。 根据现在装载机的一般要求，并参考同类进行，初选最高车速为 30Km/h。 由选定的最高车速 据下式可求出最高行驶速度时所消耗的功率 ： = m) 式中： 在 f+G 整机重量， G=4500f 平均切线滚动阻力系数， f=K 流线型系数 ( 24nK s m), 一般取 机取 K= 行驶速度，取 28Km/h F 机械迎风面积： F=B H,考同类机型选 B= F=B H= 22 m 。 m 液力变矩器机械传动的总效率， m= 里选 0.7 =北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 26 设计项目 计算与说明 结果 计算最少档位数 确定中间传动比 =Gf+ m) = 22( 4 5 . 0 0 . 0 2 0 . 0 0 0 6 5 3 . 7 4 2 8 3 . 6 ) 2 8 / ( 3 . 6 0 . 7 ) =图 3 =75%的 A 点作 瓦相应转速为1920能保证变矩器在高效区工作。 档主要用于快速转移场地，为提高其速度， ，则中间档传动比为： i =i / =T=w ,=3 i =北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 27 设计项目 计算与说明 结果 运输工况牵引特性曲线 i =输工况牵引特性曲线 牵引特性反应的是作业机械在一定的工质条件下，在水平路段上以各档稳定速度工作时的牵引性能与经济性能，它通过用牵引功率 际行驶速度 v,整机的耗油率 也即用各档的 (v,f(关系曲线来表示。 从牵引曲线上，可以看出变速箱布置的合理性，即能否在整个牵引力的适用范围内，依靠换挡使作业机械始终工作在较高的牵引功率下工作，即使各档的功率曲线的连接没有“深谷”。 从牵引特性曲线上，还可以看出各档的最大牵引力功率是在发动机额定工况下出现的，对轮胎式作业机械，随着牵引力的增大，滑转损失增大，所以最大牵引功率档反而低于档的。 合理的牵引特性曲线，必须具备以下条件： 档所能发挥的最大牵引力（即滑转率 =100%时的牵引力），应低于发动机最大扭矩点的相应牵引力。 2.档的最大牵引力功率点，应在轮胎打滑界限值附近或在该界限值以下，因为如果最大牵引功率点打滑界限以上，在实际工作中就得不到应用，也就是无现实意义。 处在其较低档特性曲线的下方，并保证各档特性曲线的使用区域相互衔接，否则发动机容易熄火，车辆行驶性能变坏。 可以方便地找出作业机械任何一个牵引力工作时的牵引效率 铲土运输机械在运输工况时，一般不计滑转损失，而令v=据柴油机调速性能或柴油机 液力变矩器联合工作输出特性以及公式 m/rk i =北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 28 设计项目 计算与说明 结果 式中： 切线牵引力， v=, V 实际行驶速度 即可作出各档的 ()kP f v曲线。 作牵引特性曲线 由上面的公式，将计算结果列表，（见表 3 式中 : m 机械传动系统效率，取 m=考 各档的传动比 驱动轮的动力半径， 上面的公式，将结果列表 3 即可作出各档的Pk=f(v)曲线。 作图步骤如下： （ 1）从图二上找出涡轮的某一转速 2）利用公式 m/v=i =k=270 计算出对应的 V， （ 3）将（ V），（ V）所对应的点描于坐标系中 （ 4）同理取转速 复上述一系列的点。 （ 5）将各点光滑连接，得档运输工况牵引特性曲线。 （ 6）按同样的方法可作出，档的牵引特性曲线。 表 3n 档 档 V 3457 0 1729 0 864 884 114 057 075 845 23 61 1547 335 67 34 1806 49 75 37 2043 64 82 41 2340 2 79 5 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导老师：郭秀云 李长欢 设计题目： 载机总体及变速箱设计（ 3 轴及齿轮） 设计人：杨东胜 29 设计项目 计算与说明 结果 求各档的最高车速 出各档最高车速并分析牵引特性 各档的最高车速 装载机在水平路面上等速行驶时，无作业阻力，而只考虑滚动阻力和风阻力，即 P=W=Gf+中： G=4500Kg f=机取 K=F= v/ 103 在牵引特性曲线上作出 P=f(v)曲线的交点 a,b,c,与这些相应点的 v 值即为该机械在各档行驶的最高理论速度，将Pk=f(v)曲线计算值列表如下： V 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0.6 180 81 184 188 192 197 203 210 由图三得三个档位的最高速度分别为： V =h V =h V =h 1）档为工作档，工作时牵引力需要克服滚动阻力和插入阻力，由图 3611,而 T=180+31800/10=3360,牵引力能满足工作要求。 2）档为运输工档，运输时最大阻力 P=180+图 3K=1750足工作要求，且变矩器