钢厂低速牵引车牵引力、爬坡度分析计算

周新文

钢厂低速牵引车牵引力、爬坡度分析计算

周新文

（陕西汽车控股集团有限公司，陕西 西安 710200）

分析计算低速牵引车的牵引能力和爬坡能力（驱动轮不打滑），列车所需最大牵引力、爬坡度，为钢厂低速牵引车的动力传动系统匹配选型提供参考数据。

低速牵引车；牵引力；爬坡度；分析计算

前言

过去两百年钢铁工艺技术革命的核心是解决“效率”问题，今天提高作业效率依然是钢铁企业所追求的。废钢自卸车、废钢料槽车、渣罐车、成品运输车（螺纹钢、钢管、钢卷等）的有效载荷均在60t～90t，多以牵引甩挂作业模式。由于场内限速30km/h、多采用实心轮胎、所以重载车速更低，场内坡度≤8%，所以以下分析计算中均不考虑空气阻力。为确保车辆在钢厂场内运输安全可靠，提高运输效率，只需对低速牵引车及列车所需最大牵引力、最大爬坡度进行分析计算，为后期整车的动力传动系统最终合理选型提供帮助。

1 低速牵引车的驱动力计算

牵引车的动力性是各项性能中最基本的最重要的一种性能，取决于发动机功率和扭矩及传动系统。为了提高钢厂低速牵引车的动力性，变速器多选配带液力变扭器，保证平稳输出大扭矩。现结合具体车型重点对低速牵引车最大牵引力、最大爬坡度进行分析计算。

表1 示例车型参数

式中：

F：驱动力，N；—车轮半径，m；

η：传动效率；i：变速箱传动比；

i：驱动桥总速比；T：发动机最大扭矩，Nm；

η：传动效率，取0.83

2 爬坡度计算

式中：—列车爬坡度，%；动力因数：

取滚动阻力系数f≈0.022，则爬坡度按以下公式近似计算：

图1

在有效载荷90000kg，列车总质量120000kg时，经计算：

低速牵引车最大爬坡度约为23.7%。

3 牵引力计算

3.1 低速牵引车最大输出牵引力Fk

由于低速牵引车车速较慢，不考虑空气阻力，F=0，即：

3.2 列车所需牵引力计算

驱动力计算按整车在8%坡道上，以坡道静态起步和坡道行驶情况来进行分析，同样适用汽车行驶方程式（忽略空气阻力）：

式中：

F—静态起步阻力，F=φ×G×g，静态起步阻力系数取0.075；—重力加速度，m/s2

F—坡度阻力，F=，坡度阻力系数取0.08（即8%坡度）；

F—滚动阻力，F=f×G×g，滚动阻力系数取0.022；

F—加速阻力，F=j×G×g，加速阻力系数取0.015；

当列车总质量G为120000kg，在坡度为8%时，经计算：

坡道静态起步时，列车所需的牵引力F为：

坡道行驶时，列车所需的牵引力F为：

在以上工况下，列车所需牵引力为182280N，小于低速牵引车的最大输出牵引力304966N，能够正常牵引行驶（驱动轮不打滑）。

3.3 湿滑路面、静态起步的计算分析

通常对低速牵引车的驱动力、牵引性能计算分析多在干燥良好水泥路面情况下，而在雨后湿滑路面的情况考虑的较少，所以载质量在90t左右情况时，牵引车静态起步时，出现前轮打滑、横摆、侧偏现象，即所谓方向“发飘”，司机无“路感”，无法保持稳定行驶。从汽车的操纵稳定性分析，车辆在静态起步和加速时，作用在前轮上的垂直负荷是减小的，后轮的垂直力是增加的。以下只从静态起步工况来计算分析。

前轴的满载轴荷为10928kg，占比27%，满足转向所需扭矩，同时也满足GB7258中关于机动车在空载和满载状态下，转向轴轴荷分别与该车整备质量和总质量的比值≥20%的要求。

静态起步工况时，驱动轮的附着力决定于附着系数以及地面作用于驱动轮的法向反作用力。

车辆保持正常平稳起步，必须符合汽车行驶的附着条件，即前轮的地面切向反作用力不能大于附着力。

式中：

2—静态起步时，驱动轮附着力，；

2—静态起步时，驱动桥轴荷，；

—重力加速度，m/s2；

驱动桥满载轴荷为：2=29678kg

∴2=145422N

静态起步时，列车所需的驱动力为：

==88200（7）

式中：

—静态起步阻力，N；

—静态起步阻力系数，取0.075；

—重力加速度，m/s2

经计算：

F

t

<

F

φ

2

（8）

∴满足正常行驶。

4 结论

通过对钢厂场内低速牵引车的牵引力和最大爬坡度简明分析计算，以及在路面潮湿工况下，对列车能够正常行驶的附着条件的计算分析，能够较快速帮助我们较全面地对大吨位牵引车的动力传动系统进行较合理的匹配选型和轴荷分配。

[1] 余志生,汽车理论,第5版[M]机械工业出版社,2009.

[2] 彭莫,刁增祥,汽车动力系统计算匹配及评价,[M]北京理工大学出版社,2009.

[3] 吴逸民.大型平板列车组牵引力、爬坡度计算及应用.重型汽车2005.3.

[4] 王霄锋.汽车底盘设计.第2版.[M]清华大学出版社,2018.1.

Analysis and calculation of traction and climing degree of low-speed tractor in steel mills

Zhou Xinwen

( Shaanxi Automobile Holding Group Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )

Analyze and calculate the traction and climbing ability of low-speed tractor (driving wheels do not skid),the maximum traction and climbing slope required for the train, and provide reference data for the matching and selection of the power transmission system of low-speed tractor in steel mills.

Low speed tractor; Traction; Climing degree; Analyze calculations

U467

B

1671-7988(2019)18-165-03

U467

B

1671-7988(2019)18-165-03

周新文，工程师，就职于陕西汽车集团控股有限公司技术中心、从事特种车产品设计开发。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.055