Обоснование нормы расхода топлива двигателем внутреннего сгорания для фронтального погрузчика с энергосберегающей пневматической пружиной в рабочем оборудовании

摘要

Авторы статьи ввели новое понятие - КПД рабочего оборудования стреловой строительно-дорожной машины, определяемый как отношение полезной работы, затраченной на подъём груза к общей работе, затраченной при подъёме рабочего оборудования η_(p.o) = A_n/A_n+A_б (1) где A_n - полезная работа подъёма груза в ковше; A_б - бесполезная работа подъёма сопутствующих сил тяжести ковша, стрелы и других элементов рабочего оборудования. Разработано техническое решение, позволяющее исключить при помощи разработанной пневматической пружины составляющую A_б из уравнения (1) и получить КПД рабочего оборудования η_(p.o)≈ 1. Предложен способ и технологическое устройство уравновешивания сил тяжести рабочего оборудования при помощи поршневой пневматической пружины. Поршневая пневматическая пружина - автономно работающее устройство, не связанное с гидросистемой погрузчика, позволяет уравновесить негативные силы тяжести и создать дополнительную мощность, обеспечивающую увеличение производительности погрузчика. Нагрузки от сил тяжести рабочего оборудования приводятся к поршню пневмопружины и уравновешиваются постоянным давлением сжатого воздуха на поршне пневмопружины. Поршневая пневмопружина не использует гидравлическое рабочее тело и этим принципиально отличается от пневмогидроаккумулятора. Рабочее давление воздуха в пневмопружине практически постоянное, отличается от номинального не более чем на 10-15%. Особенность дизельного ДВС состоит в том, что его общий КПД составляет η=0,35. Это означает, что только часть топлива, потребляемого двигателем, расходуется на полезную работу. Современные гидравлические фронтальные погрузчики нуждаются в использовании устройств энергосбережения и экономии топлива. Рабочее давление сжатого воздуха в пневмопружине в 1,5-2 раза меньше номинального давления гидравлической жидкости в гидросистеме. В сложенном состоянии при опущенной стреле сила на штоке пневмопружины максимальная. При выдвижении штока пневмопружины увеличивается объём газовой внутренней полости, и сила на штоке пружины уменьшается на 10-15% в процессе подъёма стрелы. В результате реализации дополнительных уравновешивающих сил появляется дополнительная мощность и повышается производительность погрузчика за счёт сокращения времени рабочего цикла.