І А Вікович - Динаміка руху транспортного агрегатубітумізатора з урахуванням його тягово-швидкісних характеристик - страница 1

Страницы:
1  2 

УДК 621

І.А. Вікович, О.М. Дубневич, М.М. Осташук

Національний університет "Львівська політехніка", кафедра транспортних технологій

ДИНАМІКА РУХУ ТРАНСПОРТНОГО АГРЕГАТУ

БІТУМІЗАТОРА З УРАХУВАННЯМ ЙОГО ТЯГОВО-ШВИДКІСНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

©Вікович І.А., Дубневич О.М., ОсташукМ.М., 2008

Розроблено нову конструкцію бітумізатора і побудовано математичну модель транспортного агрегату бітумізатора. Одержано закон руху транспортного агрегату бітумізатора залежно від його швидкості руху.

The new cunstruction of bitumizator is developed and the mathematical model of a transport aggregate of bitumizator is built. The iaw of motion of a transport aggregate of bitumizator is got depending on his rate of movement.

Вступ. Агрегати бітумізаторів застосовують для розігрівання, перевезення й укладання гарячого бітуму на шосейних дорогах.

Відомі дорогі та складні за конструкцією дорожні машини для укладання чистого асфальту на дорогах. Для укладання одночасно щебеня і бітуму також застосовують складні за конструкцією дорожні машини, у яких передбачено попереднє розігрівання бітуму з подальшим перемішуванням його із щебенем і подачі приготовленої суміші за допомогою шнекового транспортера до місця укладання. У цих обох типах машин розігрівання бітуму і сам технологічний процес укладання асфальту здійснюються на доволі великих ділянках дороги і, як правило, не виникає потреба у перевезенні гарячого бітуму на значні відстані.

Нами розроблено принципову нову конструкцію бітумізатора (причіпної машини для укладання асфальту).

Бітумізатор сконструйований у вигляді чотириколісного причепа, на рамі якого у центральній частині розміщена ємкість для бітуму, а з обох боків - бункери для щебеню. Бітумізатор має торсійну підвіску, що дає змогу досить швидко і плавно рухатись на нерівній дорозі та зберігати необхідну стійкість під час транспортування.

Бітум розігрівають за допомогою дизельного пальника, який розміщено в середині ємкості, причому розігрівання бітуму можна здійснювати у транспортному режимі.

Розігрітий бітум під час укладання на обмежених ділянках дороги подають за допомогою шестеренчастого насоса до бітумного шлангу, а відтак - до бітумного пістолета. Щебінь, який вручну зсувають до склізів, зсипається у необхідних дозах на лотки, а відтак, для заощадження щебеня робітники лопатами укладають його в потрібній кількості в ямки на дорогах.

Необхідно зазначити, що розроблена конструкція транспортного агрегату бітумізатора призначена для ремонту доріг і значно підвищує ефективність ремонтних робіт.

Сьогодні практично відсутні наукові публікації з дослідження і аналізу динамічних процесів в транспортних агрегатах бітумізаторів під час перевезення ними гарячого бітуму.

Виклад основного матеріалу досліджень

Розглянемо рух агрегату бітумізатора з урахуванням швидкісної характеристики двигуна внутрішнього згоряння (рисунок).

Розрахункова схема сил і моментів, які діють на транспортний агрегат бітумізатора під час руху

Надамо транспортному агрегату бітумізатора можливе переміщення дхі. Колеса транспорт­ного агрегату бітумізатора, за умови відсутності проковзування, одержать одинакове можливе кутове переміщення дсрі для усіх коліс (рисунок).

Відповідно до розрахункової схеми запишемо загальне рівняння динаміки, причому роботу від усіх сил і моментів на прийнятих можливих переміщеннях визначимо з урахуванням напрямів векторів сил і моментів з відповідними їм векторами переміщень:

mn n

m

де   I Mk. = (Md -        )UтрПтр   -   сумарний   крутний   момент   на   ведучих колесах /=1 1

транспортного засобу; т - число ведучих коліс траснпортного засобу; итр і птр - передатне число і коефіцієнт корисної дії трансмісії транспортного засобу; Мд=Ме - момент двигуна, який дорівнює

ефективному моменту двигуна внутрішнього згоряння; M   = -~ - інерційний момент

dt

nn

двигуна; Ід - момент інерції обертових частин двигуна; IMf- = I f^^^^di - сумарний момент

i=1i i=1

кочення усіх коліс транспортного агрегата бітумізатора; п - число усіх коліс; fi - коефіцієнт опору кочення коліс транспортного агрегата бітумізатора; Rz/ = Ga6 cos a - вертикальні реакції дороги; Ga6 - вага транспортного агрегата бітумізатора; а - кут підйому дороги; гді - динамічний радіус коліс агрегата бітумізатора; Pa = Ga6 sin a - сила опору підйому; Pw = kwFwV   - сила

опору повітря транспортного агрегата бітумізатора; kw - коефіцієнт опору повітря; Fw і V - лобова площа і швидкість руху транспортного агрегата бітумізатора з урахуванням швидкості вітру;

V = Va6 + Ve cos ae;  Ve - швидкість вітру, ав - кут між вектором швидкості повітря іпоздовжньою віссю руху транспортного агрегата бітумізатора; Pjaa = m dt сила інерції

транспортного агрегата бітумізатора; ma6=ma+m6 - маса транспортного агрегата бітумізатора; ma -

nn

маса автомобіля-тягача, тб - маса бітумізатора; I Mjk =—I І^.Єк - сумарний інерційний момент коліс транспортного агрегата бітумізатора; та - момент інерції та кутове

2 d

пришвидшення і-го колеса транспортного агрегата бітумізатора (кг м ); Ek = —

i dt f v Л

v r/ J

Враховуючи,

d(De = d_ f

що

Ga6=ma6g (g

пришвидшення     земного тяжіння)

та

итрПтр ; &Pi

і те, що радіуси усіх коліс одинакові, рівняння руху

транспортного агрегата бітумізатора (1) набуде вигляду:

Iэ u2

--Птр--Vmp — - ma6g( f cos a + sin a) -

dt

, ro        dV   IkdV .

(2)

dt    rd dt

де

Ik = I Ik,

i=1

Об'єднуючи у рівнянні (2) члени, які містять пришвидшення dV dt то рівняння (2) можна

подати у вигляді

dV   мэ u

дзП^7 =     [ тР Лтр - ma6g( f cosa + sina)- kwFwV'

dt

(3)

де

S3 1 + IЭ Un,pVmp + I

ГЪтаб

коефіцієнт зведеної маси транспортного агрегата бітумізатора.

Виразимо ефективний момент двигуна Мд внутрішнього згоряння відповідно до його зовнішньої швидкісної характеристики, яка з достатнім для практичних розрахунків ступенем точності описується параболою другого порядку за відомою формулою С.Р. Лейдермана [1]

Г

f

a + b

Л

f

V (eN J

+ c

Y

V (eN J

(4)

де MeN - ефективний момент двигуна при максимальній потужності; емпіричні константи а, b, с дорівнюють:

a = kмM2 - km( -1.   b = ~2kJkM - ') . c =   k((kM -1)

k(( 2 - ka) -1 k(( 2 - k^) -1       k(( 2 - kj -1

kM і k( - відповідно коефіцієнти пристосування двигуна до зміни опору і швидкості руху.

V

Підставляючи (4) у рівняння (3) з урахуванням того, що ( = ump, одержимо

де

°3ma6        ~    r umpTlmp

a + Ь­u mp

V + с u mp

V2

-ma6g( f cos a + sin a) - kwFHV

Рівняння (5) подамо у вигляді

dV

dt

= A + AV + A2V'

M g

A = x    ^    umpVmpa -~^( f cosa + sin a) ;

A1 =

M

(

eN

M

eN ,.3

u  n   - k F

mp Imp       w w

2 "mp'imp

Враховуючи, що

dV  dV dS dV

dt    dS dt dS

Рівняння (6) з урахуванням (7) запишемо у вигляді

V

dV dS

V=A+A1V+A2V2

Відтак рівняння (8) представимо так:

V

A+A1V+A2V2 dV = dS

Для інтегрування лівої частини рівняння (9) зробимо ряд перетворень:

(2 A2V + A,) -A г       VdV г 2A/   21' 2A2

A + AV + A2V2

2 A

ln A + AV + A2V

2 A2^ A1 - 4 AA2

ln

V + ---— JA, - 4 AA2

12

2A22A2

V + A + J A - 4 AA2

12

2A22A2

(5) (6)

(7)

(8)

(9)

+c1; (10)

Сталу інтегрування с1 визначимо з початкових умов для конкретного режиму руху транспортного агрегату бітумізатора.

Сталі інтегрування під час розгону на і-й передачі можна визначити за умови: t=0; V=V0i (V0i -відома початкова швидкість руху на і-й передачі).

Розглянемо режим рушання з місця і розгін. У цьому режимі початкові умови такі:

dS

t = 0;   S = 0;   = V = 0

dt

(11)

З рівняння (9) і (10) з урахуванням (11) визначимо с\\

С1 =

2 A

A

yjA1 - 4 AA2 ln

2 A

(A -J A - 4 AA2)

2A

-(Ai +4A - 4AA2) -ln A

Отже, закон руху транспортного агрегата бітумізатора залежно від його швидкості з урахуванням швидкісної характеристики двигуна внутрішнього згоряння є такий:

S (V)=2A {

ln| A + A^V + A2V'

A

- lnl A\} •

ln

V + 2A(Ai -у/A - 4AA2) -ln

2A(Ai -у/Ai - 4AA2)

2A (Ai + ,/ Ai - 4AA2)

(i2)

Залежність t(V) можна одержати, інтегруючи рівняння (6).

Сталу інтегрування с2 за умови розгону на першій передачі знаходимо при нульових початкових умовах (t=0; V=0):

С2

i

4ax - 4 AA2

ln

A

A

51

Залежність часу t від швидклсті розгону транспортного агрегата бітумізатора має вигляд

ln

V + A4

V+ A5 ln

A4

A

i

t

Аналіз результатів досліджень та перспективи подальших розвідок у цьому напрямі.

За рівняннями (i2), (i3) та (i5) можна побудувати швидкісні характеристики розгону транспортного агрегата бітумізатора.

Необхідно зазначити, що для побудови швидкісної характеристики рекомендовано брати значення швидкості від V=0 до 0,8 V max [i-5].

Важливим для аналізу динамічних процесів у транспортному агрегаті бітумізатора є врахування рухомості розігрітого в'язкого бітумізатора і його вплив на стійкість руху під час розгону чи гальмування та на поворотах.

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

І А Вікович - Аналіз динамічних процесів у перемотувальній машині текстилю відкритого типу з багатоопорними розправляючими валками

І А Вікович - Динаміка руху транспортного агрегатубітумізатора з урахуванням його тягово-швидкісних характеристик

І А Вікович - Математична модель кінематично збурених коливань штанги оприскувача з пружинними в'язями

І А Вікович - Вимушені коливання підвісних вантажотримких конвеєрів

І А Вікович - Розрахунок та мінімізація коливних процесів у штангах обприскувачів