第五章车辆的牵引性能、动力
性能和燃料经济性
? § 5-1牵引力平衡和牵引功率平衡
? § 5-2牵引特性
? § 5-3试验牵引特性
? § 5-4动力特性
§ 5-1牵引力平衡和牵引功率平衡
? 一、驱动力的确定
? (一 )机械直接传动的车辆驱动力的确定
? (二 )液力机械传动车辆驱动力的确定
? 二、牵引力平衡和牵引功率平衡
? (一 )牵引力平衡方程
? (二 )牵引功率平衡方程
? 三、相关定义
一、驱动力的确定
? (一 )机械直接传动的车辆驱动力的确定
? 发动机的功率 的分配
? 等速稳定运转的工况
? 不稳定工况
发动机的功率 的分配
? 驱动辅助装置的功率驱动辅助装置的扭矩；
? 输出轴上的发动机的扭矩和功率输出轴上
的发动机功率；
? 发动机自由扭矩和自由功率 。
等速稳定运转的工况
? 式中,rK— 驱动轮动力半径；
? ηr— 履带驱动段效率 (ηr=0.96～ 0.97) ；
? im— 传动系总传动比 (自发动机至驱动轮 )；
? ηm— 传动系总效率；
? Mec－发动机自由扭矩。
K
rmmec
K
Kr
K r
iM
r
M
F
ηηη ???
?
?
?
不稳定工况
? 式中,G— 机器重量；
? g— 重力加速度；
? Je— 发动机运动质量换算至曲轴上的转动惯
量 (传动系的转动惯量很小，通常忽略不计 )；
? dV／ dt— 机器前进的减速度或加速度。
dt
dv
r
iJ
g
GFF
rm
K
m
eKK ???
?
?
??
?
?
????? ηη'
'
'
一、驱动力的确定
? (二 )液力机械传动车辆驱动力的确定
? 自由扭矩应是涡轮输出轴的扭矩；
? 需要扣除由液力变矩器所消耗的功率。
二、牵引力平衡和牵引功率平衡
? (一 )牵引力平衡方程
? 1,滚动阻力 Ff：
? Ff=f G cos α；
? α— 运动表面对水平面的倾角；
? G— 机器重量。
? 2,坡道阻力 Fi：
? Fi=± G sinα
? 3,工作阻力 Fx ；
? 4, Fj为惯性阻力 。
XjifK FFFFFF ????? ?
二、牵引力平衡和牵引功率平衡
? (二 )牵引功率平衡方程
? Pe— 发动机有效功率
? PPTO— 功率输出轴驱动系统的效率
? Pba－驱动辅助装置消耗的功率
? Pf－滚动阻力消耗的功率
? Pkp－车辆的有效牵引功率
? Pm— 传动系的功率损失
? Pi－克服坡道阻力消耗的功率
? Pr－驱动段的功率损失
? Pδ— 滑转引起的功率损失
KPifrmP T OBae PPPPPPPPP ???????? ?
三、相关定义
? 驱动辅助装置的效率
? 理论切线牵引功率
? 滑转效率
? 滚动效率
? 牵引效率
§ 5-2牵引特性
? 牵引特性是反映车辆牵引性能和燃料经济性最基
本的特性。牵引特性以图解曲线的形式表示了机
器在一定的地面条件下，在水平地段以全油门作
等速运动时，机器各档的牵引功率 Pkp、实际速度
v、牵引效率 ηkp、小时燃油耗 Gkp、比油耗 gkp、
滑转率 δ和发动机功率 Pe(或曲轴转速 ne)随牵引力
Fkp而变化的函数关系，亦即,Pkp=Pkp(Fkp)，
V=V(Fkp),ηkp=ηkp(Fkp),Gkp=Gkp(Fkp)，
gkp=gkp(Fkp),δ=δ(Fkp),Pe=Pe(Fkp)的图解形
式 。
参看图 5-1履带底盘牵引特性
表征机器特征性的工况
? 1 最大有效牵引功率工况；
? 2 最大牵引效率工况；
? 3 发动机额定功率工况；
? 4 额定滑转率工况；
? 5 由发动机扭矩决定的最大牵引力工况；
? 6 由附着条件决定的最大牵引力工况；
? 对于液力机械传动的机器还应补充：
? 7 变矩器最大输出功率工况；
? 8 变矩器工作扭矩决定的最大牵引力。
§ 5-3试验牵引特性
? 台架实验
? 优点
? 全天候
? 实验条件比较容易控制
? 实验数据受环境的影响较小
? 缺点
? 不能很好地反映行走机构与地面相互作用的真实情况
? 跑道实验
? 优点
? 能校好地反映行走机构与地面相互作用的真实情况
? 缺点
? 不能随时做实验
? 实验条件不容易控制
? 实验数据受环境的影响较大
影响试验结果不一致的因素
? 地面附着性能
? 牵引力点高度
? 配重选择和分布
? 轮胎状态
? 牵引力负荷稳定性
? 环境条件及仪器的标定情况
试验时需要测定的物理量
? 有效牵引力 Fkp
? 试验车实际行驶距离 L
? 通过这一距离所用的时间 t
? 相应的燃料消耗量 Gkp
? 左、右驱动轮的转速 nKL,nKR
? 发动机的转速 ne。
牵引试验用的测仪器和连接线路框形示意图
? 参看图 5-7
测试记录数据的整理
? 1.有效牵引力
? 2.实际行驶速度
? 3.小时燃油耗
? 4.滑转率
? 5.发动机的功率
? 有效牵引功率 P
? 参看 P114
T220推土机的试验牵引特性
? 图 5-8
§ 5-4动力特性
? 一、速 度 性 能
? 二、加 速 性 能
? 三、爬 坡 能 力
? 车辆在运输工况下，如果将牵引平衡方程表示为：
? Ff－滚动阻力
? Fｉ －坡道阻力
? Ｆ ｊ －惯性阻力
? Ｆ Ｋ －切线牵引力
? Ｆ Ｗ－ 风阻力
wjifK FFFFF ????
? 动力因数 D：
? 道路阻力系数 ψ,
S
wk
G
FFD ??
?? s i nc o s ??? fψ
参看图５－９
一、速 度 性 能
? 速度性能通常用机器的最高运输速度来评
价。
? 这一速度可以很方便地利用动力特性来确
定。实际上，如果在动力特性图上绘上道
路阻力曲线 ψ=ψ(v)，则最高档的动力因
数曲线 D=D(v)
二、加 速 性 能
? 加速度曲线
? 参看图 5-10
时间 -速度曲线
? 参看图 5-12
行程 -速度曲线
? 参看图 5-13
三、爬 坡 能 力
? 机器的爬坡能力 受限于：
? 1、发动机动力；
? 2、地面条件；
? 3、机器的稳定性。
性能和燃料经济性
? § 5-1牵引力平衡和牵引功率平衡
? § 5-2牵引特性
? § 5-3试验牵引特性
? § 5-4动力特性
§ 5-1牵引力平衡和牵引功率平衡
? 一、驱动力的确定
? (一 )机械直接传动的车辆驱动力的确定
? (二 )液力机械传动车辆驱动力的确定
? 二、牵引力平衡和牵引功率平衡
? (一 )牵引力平衡方程
? (二 )牵引功率平衡方程
? 三、相关定义
一、驱动力的确定
? (一 )机械直接传动的车辆驱动力的确定
? 发动机的功率 的分配
? 等速稳定运转的工况
? 不稳定工况
发动机的功率 的分配
? 驱动辅助装置的功率驱动辅助装置的扭矩；
? 输出轴上的发动机的扭矩和功率输出轴上
的发动机功率；
? 发动机自由扭矩和自由功率 。
等速稳定运转的工况
? 式中,rK— 驱动轮动力半径；
? ηr— 履带驱动段效率 (ηr=0.96～ 0.97) ；
? im— 传动系总传动比 (自发动机至驱动轮 )；
? ηm— 传动系总效率；
? Mec－发动机自由扭矩。
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不稳定工况
? 式中,G— 机器重量；
? g— 重力加速度；
? Je— 发动机运动质量换算至曲轴上的转动惯
量 (传动系的转动惯量很小，通常忽略不计 )；
? dV／ dt— 机器前进的减速度或加速度。
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一、驱动力的确定
? (二 )液力机械传动车辆驱动力的确定
? 自由扭矩应是涡轮输出轴的扭矩；
? 需要扣除由液力变矩器所消耗的功率。
二、牵引力平衡和牵引功率平衡
? (一 )牵引力平衡方程
? 1,滚动阻力 Ff：
? Ff=f G cos α；
? α— 运动表面对水平面的倾角；
? G— 机器重量。
? 2,坡道阻力 Fi：
? Fi=± G sinα
? 3,工作阻力 Fx ；
? 4, Fj为惯性阻力 。
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二、牵引力平衡和牵引功率平衡
? (二 )牵引功率平衡方程
? Pe— 发动机有效功率
? PPTO— 功率输出轴驱动系统的效率
? Pba－驱动辅助装置消耗的功率
? Pf－滚动阻力消耗的功率
? Pkp－车辆的有效牵引功率
? Pm— 传动系的功率损失
? Pi－克服坡道阻力消耗的功率
? Pr－驱动段的功率损失
? Pδ— 滑转引起的功率损失
KPifrmP T OBae PPPPPPPPP ???????? ?
三、相关定义
? 驱动辅助装置的效率
? 理论切线牵引功率
? 滑转效率
? 滚动效率
? 牵引效率
§ 5-2牵引特性
? 牵引特性是反映车辆牵引性能和燃料经济性最基
本的特性。牵引特性以图解曲线的形式表示了机
器在一定的地面条件下，在水平地段以全油门作
等速运动时，机器各档的牵引功率 Pkp、实际速度
v、牵引效率 ηkp、小时燃油耗 Gkp、比油耗 gkp、
滑转率 δ和发动机功率 Pe(或曲轴转速 ne)随牵引力
Fkp而变化的函数关系，亦即,Pkp=Pkp(Fkp)，
V=V(Fkp),ηkp=ηkp(Fkp),Gkp=Gkp(Fkp)，
gkp=gkp(Fkp),δ=δ(Fkp),Pe=Pe(Fkp)的图解形
式 。
参看图 5-1履带底盘牵引特性
表征机器特征性的工况
? 1 最大有效牵引功率工况；
? 2 最大牵引效率工况；
? 3 发动机额定功率工况；
? 4 额定滑转率工况；
? 5 由发动机扭矩决定的最大牵引力工况；
? 6 由附着条件决定的最大牵引力工况；
? 对于液力机械传动的机器还应补充：
? 7 变矩器最大输出功率工况；
? 8 变矩器工作扭矩决定的最大牵引力。
§ 5-3试验牵引特性
? 台架实验
? 优点
? 全天候
? 实验条件比较容易控制
? 实验数据受环境的影响较小
? 缺点
? 不能很好地反映行走机构与地面相互作用的真实情况
? 跑道实验
? 优点
? 能校好地反映行走机构与地面相互作用的真实情况
? 缺点
? 不能随时做实验
? 实验条件不容易控制
? 实验数据受环境的影响较大
影响试验结果不一致的因素
? 地面附着性能
? 牵引力点高度
? 配重选择和分布
? 轮胎状态
? 牵引力负荷稳定性
? 环境条件及仪器的标定情况
试验时需要测定的物理量
? 有效牵引力 Fkp
? 试验车实际行驶距离 L
? 通过这一距离所用的时间 t
? 相应的燃料消耗量 Gkp
? 左、右驱动轮的转速 nKL,nKR
? 发动机的转速 ne。
牵引试验用的测仪器和连接线路框形示意图
? 参看图 5-7
测试记录数据的整理
? 1.有效牵引力
? 2.实际行驶速度
? 3.小时燃油耗
? 4.滑转率
? 5.发动机的功率
? 有效牵引功率 P
? 参看 P114
T220推土机的试验牵引特性
? 图 5-8
§ 5-4动力特性
? 一、速 度 性 能
? 二、加 速 性 能
? 三、爬 坡 能 力
? 车辆在运输工况下，如果将牵引平衡方程表示为：
? Ff－滚动阻力
? Fｉ －坡道阻力
? Ｆ ｊ －惯性阻力
? Ｆ Ｋ －切线牵引力
? Ｆ Ｗ－ 风阻力
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? 动力因数 D：
? 道路阻力系数 ψ,
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参看图５－９
一、速 度 性 能
? 速度性能通常用机器的最高运输速度来评
价。
? 这一速度可以很方便地利用动力特性来确
定。实际上，如果在动力特性图上绘上道
路阻力曲线 ψ=ψ(v)，则最高档的动力因
数曲线 D=D(v)
二、加 速 性 能
? 加速度曲线
? 参看图 5-10
时间 -速度曲线
? 参看图 5-12
行程 -速度曲线
? 参看图 5-13
三、爬 坡 能 力
? 机器的爬坡能力 受限于：
? 1、发动机动力；
? 2、地面条件；
? 3、机器的稳定性。
