工程机械牵引平衡|工程机械理论设计

（一）驱动力的确定

工程机械的驱动力是地面作用在其行走机构上的切线牵引力，它是发动机传至驱动轮上的驱动转矩，并依靠行走机构与地面之间的附着作用才得以充分发挥。

对大多数工程机械来说，发动机的功率在输入变速箱之前，必须分出一部分来驱动车辆的辅助装置，有的工程机械还需分出相当大的部分功率来驱动工作装置。因此，在计算自由转矩Mea时，应将这部分转矩从发动机的转矩中扣除。

式中　Me——发动机或发动机和变矩器复合动力装置的输出转矩；

　　　MF——车辆辅助装置消耗的转矩，按辅助装置的实际工作情况计算；

　　　Mout——工作装置消耗的转矩，按工作装置驱动油泵的工作状态计算。

工程机械在等速稳定运转条件下，传至驱动轮上的驱动转矩MK为

式中　im——传动系总传动比（发动机或发动机和变矩器复合动力装置至驱动轮的传动比）；

　　　ηm——传动系总效率（发动机或发动机和变矩器复合动力装置至驱动轮的传动效率）。

在驱动转矩MK作用下，行走机构切线牵引力 PK 为

对轮式工程机械

式中　rd——驱动轮动力半径。

对履带式工程机械

式中　ηq——履带驱动轮效率，可取ηq=0.96~0.97。

（二）牵引力的平衡

工程机械工作时，无论是在牵引工况或运输工况、稳定运行或不稳定运行，都存在着抵抗、阻止机器前进的外部阻力。欲使机器向前运行，机器产生的驱动力，即圆周牵引力应该与工作阻力相互平衡。

当机器处于不稳定运行状态时，把机器的惯性力看作外部阻力，可以视为稳定状态，按静力来考虑机器的受力平衡。

工程机械在牵引工况下工作时，牵引力平衡方程为

式中　PK——发动机提供给驱动轮的牵引力；

　　　PWK——工作阻力；

　　　Pf——滚动阻力；

　　　Pα——坡道阻力，上坡取正，下坡取负；

　　　PJ——惯性阻力，加速取正，减速取负。

工程机械在运输工况下工作时，工作阻力为零，但行驶速度比较高，必须考虑空气阻力。牵引力平衡方程为(www.xing528.com)

式中　PW——空气阻力。

（三）牵引功率的平衡

牵引力的平衡不能反映行走机构滑转能量的损失，为了全面反映全部能量消耗情况，正确评价发动机的负荷程度，需要引出牵引功率的平衡方程。

工程机械在牵引工况下工作，对于驱动轮可建立下述的功率的平衡方程为

式中　NK——传递给驱动轮轴的功率；

　　　NP——克服有效工作阻力消耗的功率；

　　　Nf——克服滚动阻力消耗的功率；

　　　Nα——克服坡道阻力消耗的功率；

　　　Nδ——行走机构滑转损失的功率；

　　　NJ——克服惯性阻力消耗的功率。

若将传动系和履带驱动段的功率损失以Nmt表示，或将轮式机械的传动系的功率损失以Nm表示。

对于整机而言，牵引工况的功率平衡方程采用轮式机械行走机构时

采用履带式机构时，式（4.8）中的Nm应替换为Nmt。

当机器沿水平路面匀速运行时，功率的平衡方程可简化为

工程机械在运输工况下工作时，牵引功率的平衡方程为

式中　NW——克服空气阻力消耗的功率。

（四）牵引功率

工程机械有效作业的牵引效率ηKP为

式中　ηFO——扣除辅助装置及其他输出轴消耗的功率后，应用于驱动行驶的效率；

　　　ηm——机器传动系统的总效率（履带行走机构应为 ηmt，即传动系履带驱动段的效率）；

　　　ηf——考虑克服滚动阻力功率损失的效率；

　　　ηδ——考虑滑转所造成功率损失的效率。