工程車輛的牽引性能和燃料經濟性

工程車輛的牽引性能1/2/2024兩種工況：牽引工況：工作阻力大，要求機械發(fā)揮大的牽引力。運輸工況：無工作阻力，行駛阻力小，要求機械具有高的速度性能：加速性能、運行穩(wěn)定性和機動性。主要工況是牽引工況。牽引工況下的工作能力和燃料消耗量稱為機械的牽引性能和牽引工況下的燃料經濟性。要求機械在低擋工作時保證發(fā)動機的功率高效地轉換為牽引功率，并發(fā)揮出必要的牽引力，同時消耗的燃料盡可能少。用牽引特性評價車輛的牽引性能和燃料經濟性。發(fā)動機特性和地面附著條件是牽引力平衡和牽引功率平衡計算的基礎。1/2/2024第一節(jié)牽引力平衡和牽引功率平衡一、驅動力（切線牽引力）的確定機械傳動系液力機械傳動系附著條件決定的最大有效牽引力（附著力）1/2/20241/2/2024二、牽引力平衡

FK=∑F1、滾動阻力Ff2、坡道阻力Fi4、工作阻力Fx

作用在工作裝置上的鏟掘阻力。3、加速阻力Fj牽引工況的牽引力平衡方程：

FK=Ff＋

Fi

＋Fj＋

Fx

運輸工況的牽引力平衡方程：

FK=Ff＋

Fi

＋Fj＋Fw

有效牽引力

FKP=FK－(Fi

＋Fj＋Ff

)1/2/2024三、牽引功率平衡方程—牽引功率和牽引效率牽引功率平衡表明機械在牽引工況下工作時，發(fā)動機的有效功率的分配以及如何在各種阻力中作功。機械傳動系1、驅動發(fā)動機輔助裝置消耗的功率PBa對應效率

Ba2、驅動功率輸出軸所需的功率PPTO到此，輸入變速箱的功率，亦即發(fā)動機的自由功率Pec為：Pec=Pe-(PBa+PPTO)3、傳動系中損耗的功率Pm驅動輪上的驅動功率PKPK=Pec-Pm=Pec

m

1/2/20244、履帶驅動段上的功率損失Pr5、行走機構滑轉引起的功率損失P

V

—行走機構對地面的滑轉速度；

—滑轉率滑轉效率

6、滾動阻力消耗的功率Pf

滾動效率

f

7、坡道阻力消耗的功率Pi

8、工作阻力消耗的功率，即有效牽引功率PKP1/2/2024理論速度vT和實際速度v（單位：km/h）車輛功率平衡方程：有效牽引功率可表示為：在水平地面作業(yè)時有效牽引功率可用下式計算：牽引效率

KP1/2/2024液力機械傳動系功率平衡方程：其中：PTe為液力傳動部分(變矩器)的功率損失。另外，在PBa計算中還應包括變矩器冷卻油泵消耗的功率。車輛在水平地面作業(yè)時有效牽引功率PKP可用下式計算：牽引效率

KP1/2/2024第二節(jié)牽引特性

牽引特性曲線表示工程車輛在一定地面條件下，在水平地段上以各檔穩(wěn)定速度工作時，其牽引性能指標和經濟性能指標隨牽引力的變化規(guī)律。通常用牽引功率、實際速度、牽引效率、小時燃油耗、耗油率、滑轉率、發(fā)動機功率隨牽引力變化的曲線來表示其函數關系。牽引特性可分為理論特性和試驗特性兩種。研究車輛牽引特性的意義

在車輛的設計過程中，用牽引特性研究和檢查發(fā)動機、傳動系、行走機構和工作裝置各參數之間匹配的合理性；在使用過程中，有助于合理地使用機械，有效地發(fā)揮他們的生產率。在組織機械化施工時，牽引特性也是解決各機種合理配合的基本依據。1/2/2024特征工況的牽引性能和燃料經濟性指標1、最大有效牽引功率PKPmax工況；2、最大牽引效率

KPmax工況；3、發(fā)動機額定功率PeH工況；4、額定滑轉率

H工況；5、發(fā)動機轉矩決定的最大牽引力FMemax工況；6、附著條件決定的最大牽引力F

工況；對液力機械傳動的車輛，還有：7、變矩器最大輸出功率P2max工況；8、變矩器工作轉矩決定的最大牽引力FM2Pmax工況。1/2/2024機械傳動車輛牽引特性曲線的繪制1、原始資料1）發(fā)動機調速外特性

Me=Me(ne)，Pe=Pe(ne)，Ge=Ge(ne)或

ge=ge(ne)2）車輛使用質量Gs和附著質量G

3）地面條件和滑轉率曲線

=

（FKP）

可用經驗公式或類比試驗數據曲線。4）傳動系統(tǒng)簡圖和各擋機械傳動比iM5）驅動鏈輪嚙合齒數ZK和鏈軌節(jié)銷孔中心距(履帶節(jié)距)lt或輪胎動力半徑rk2、計算和繪制步驟1）計算以下參數：傳動系總效率

m

履帶驅動段效率

r

驅動輪動力半徑rk

滾動阻力Ff1/2/20242）計算扣除輔助裝置和功率輸出軸消耗后發(fā)動機外特性Mec=Mec(ne),Pec=Pec(ne),Gec=Gec(ne)3）計算驅動力(切線牽引力)FK、有效牽引力FKP

、理論速度vT和實際速度v、牽引功率PKP和牽引效率

KP等。所用單位：長度:m

，速度:km/h，力:N，轉速:rpm，轉矩:N.m，功率:kW，小時燃油耗:kg/h，比油耗:g/kW.h1/2/20244）根據以上計算結果，選取合適的坐標比例，以有效牽引力FKP為橫坐標，其余參數為縱坐標，依次繪制各曲線。1/2/2024牽引特性曲線（機械傳動，I擋）1/2/2024機械傳動牽引特性曲線1/2/2024機械傳動理論牽引特性曲線1/2/2024液力機械傳動車輛牽引特性曲線的繪制1）發(fā)動機調速外特性

Me=Me(ne)，Pe=Pe(ne)，Ge=Ge(ne)或

ge=ge(ne)2）發(fā)動機與液力變矩器共同工作的輸出特性曲線

M2=M2(n2)，P2=P2(n2)，Ge2=Ge2(n2)3）車輛使用質量Gs和附著質量G

4）地面條件和滑轉率曲線

=

（FKP）

可用經驗公式或類比試驗數據曲線。5）傳動系統(tǒng)簡圖和機械傳動部分各擋傳動比iM6）驅動鏈輪嚙合齒數ZK和鏈軌節(jié)銷孔中心距(履帶節(jié)距)lt或輪胎動力半徑rk1、原始資料1/2/2024發(fā)動機-變矩器共同工作輸出特性曲線滑轉率曲線輪式機械：履帶式機械：1/2/20241）計算以下參數：機械傳動部分總效率

m

履帶驅動段效率

r

驅動輪動力半徑rk

滾動阻力Ff2、計算和繪制步驟2）計算驅動力(切線牽引力)FK、有效牽引力FKP

、理論速度vT和實際速度v、牽引功率PKP和牽引效率

KP等。1/2/2024所用單位：長度:m

，速度:km/h，力:N，轉速:rpm，轉矩:N.m，功率:kW，小時燃油耗:kg/h，比油耗:g/kW.h3）根據以上計算結果，選取合適的坐標比例，以有效牽引力FKP為橫坐標，其余參數為縱坐標，依次繪制各曲線。牽引特性曲線（液力機械傳動，I擋）1/2/2024根據牽引特性曲線校核基本參數對機械傳動系，為防止發(fā)動機熄火，Ⅰ檔傳動比應滿足：1、最大驅動力是否足夠

對液力機械傳動，防止變矩器進入渦輪制動工況，應滿足：3、各檔牽引功率曲線之間沒有深谷，即保證牽引力在Pmin

和PH

之間都有足夠的牽引功率。2、Ⅰ檔對應的最大牽引功率的牽引PKpN

力與額定牽引力PH

相接近，以提高作業(yè)生產率，并充分利用發(fā)動機功率。1/2/2024①驅動力及速度計算三、動力特性1、評價指標①最高速度②最大爬坡度（角）

③加速度性能（加速時間）2.驅動力—行駛阻力平衡圖②阻力計算水平地面等速直線條件下：1/2/2024③繪制曲線，并確定機械的動力性能評價指標機械傳動系液力機械傳動系1/2/2024汽車驅動力－行駛阻力平衡圖驅動力Ft1/2/20241.最大速度和部分負荷時的力平衡以及uamax

和部分負荷時的等速2.加速能力3.最大爬坡度1/2/20242.加速能力

它用aj,但aj不方便評價。通常用加速時間或加速距離來評價。1/2/20241/2/2024汽車加速度－速度圖加速度aj1/2/2024加速度倒數曲線1/2/2024由驅動力、滾動阻力和空氣阻力，就可按行駛方程式計算加速度及其倒數，從而求得加速時間或者加速距離。1/2/20241/2/2024☆手工計算時,一般忽略原地起步過程的離合器打滑過程.即假設在最初時刻，汽車已具備起步換檔所需的最低車速?！顡Q檔時刻的確定：若I-II加速度曲線相交，則規(guī)定在交點處換檔；若I-II的加速度曲線不相交，則規(guī)定在發(fā)動機最高轉速處換檔；換檔時間一般忽略不計（正態(tài)分布t=0.2~0.4s)。☆計算加速時間的用途：確定汽車加速能力；傳動系最佳匹配；合理選擇發(fā)動機的排量。注意1/2/2024

其前提條件是路面良好，克服Fw+Ff

后的全部力都用于克服坡道阻力，即3.利用驅動力-行駛阻力平衡圖確定汽車的爬坡能力1/2/