CC BY
19
УДК 629.113
В.Ю. Усиков, V.Yu. Usikov, e-mail: 174xitus@mail.ru
Омский автобронетанковый инженерный институт, г. Омск. Россия
Omsk Tank-Automotive Engineering Institute. Omsk. Russia
АСПЕКТЫ ДЕЦЕНТРАЛИЗАЦИИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВ ЛЕНИЯ ВОЗДУХА В ШИНАХ
ASPECTS OF DECENTRALIZATION OF REGULATION OF PRE SSI RE AIR IN TIRES
Актуализируется проблема повышения проходимости автомобилей многоцелевого назначения. Обсуждается перспективное направление решения этой проблемы путем децентралнзацвн давления воздуха в шинах. Предлагается уточненное математическое описание качения одиночного колесного движителя по деформируемой опорной поверхности.
Actualized the problem of improving the off multipurpose vehicles. Discusses promising direction solution of this problem by decentralizing the tire pressure. Offered refined mathematical description of a single rolling wheel propulsion by deformable suppon: surface.
Ключевые слова: автомобили многоцелевого назначения, проходимость, деформируемая опорная поверхность, колесный движитель, давление воздуха в шинах
Keywords; cars multi-purpose, cross-country, defoiinable bearing surface, wheel mover, the air pressure in
the tires
Автомобили многоцелевого назначения (АМН) имеют одинарную ошиновку колес, следствием чего является одинаковая ширина колеи всех осей и при совершении прямолинейного движения каждый последующий колесный движитель оси движется вслед предыдущему. Следствием движения каждого предыдущего колесного движителя является деформация грунта опорной поверхности и изменение его физико-механических свойств, естественно. и изменение всех показателей взаимодействия колесного движителя с деформируемой опорной поверхностью.
В связи с этим представляется необходимым применение децентрализованного регулирования давления воздуха в шинах АМН. т.е. установление оптимального давления воздуха в колесном движителе каждой оси в зависимости от типа и состояния деформируемой опорной поверхности, по которой осуществляется движение, а также 01 нагрузки, приходящейся на них.
Математическое моделирование процесса взаимодействия одиночного колесного движителя с деформируемым грунтовым покрытием представляется структурной частью математической модели взаимодействия с деформируемой опорной поверхностью всего колесного движителя.
Предлагается при построении модели, произвести выбор расчетной схемы и исходной зависимости сопротивления грунта вертикальным нагрузкам, изменяющегося в соответствии с глубиной погружения колеса в грунт с поправкой на буксование, в определении действующих в контакте нормальной и тангенциальной составляющих элементарной равнодействующей через их соотношение по закону Купона и выражением любой пары составляющих элементарных сил через указанные соотношения н принятую исходную зависимость.
Исходная зависимость, уточняющая общеизвестное уравнение М.Н.Летошиева [1] по определению вертикального давления в контакте колеса с грунтом д через коэффициент к[? снижения нормального удельного сопротивления грунта смятию от скольжения:
Н+Х„, -И
д=кдРг
Н,
0)
Условие равновесия действующих на колесо вертикальных сил и реакций в контакте с грунтом можно записать в виде:
Ск=К2к(2ш,Н.З-6) + Лт(2ш.Н,3'6) = ^. (2)
Если считать известными пробуксовку и нагрузку на колесо СК, то дтя определения оставшихся двух неизвестных параметров (Ни 2Щ! необходимо еще одно уравнение, которое можно получить из условия равновесия плоской зоны контакта:
Дги .Н,3'6) = СШ2Ш , (3)
где сш - радиальная жесткость шины, Н м-1.
Значения текущей радиальной жесткости шин в функции давления воздуха в них (рв. МПа) можно получить из уравнения регрессии [2]:
К]а1(К2(К3+Рв),
(4)
где К], К: и Кз - коэффициенты уравнения регрессии.
Уравнения (2) и (3) позволяют по вертикальной нагрузке на колесо определить глубину образуемой им колеи (Н) н прогиб шины (2Щ) с учетом влияния на них продольных сил (через пробуксовку колес) н давления воздуха в шннах.
Для определения взаимосвязи между кинематическими н силовыми параметрами при движении ведущего эластичного колеса целесообразно использовать зависимость радиуса качения от передаваемого колесом момента:
гк = -лМк . (5)
где: Гко - радиус свободного качения колеса; Я - коэффициент тангенциальной эластичности.
Зависимость реализованного колесом коэффициента сцепления от подводимого к нему крутящего момента для установившегося движения определяется выражением:
<Р~
щ
Да
-/о-
(б)
где /о-коэффициент сопротивления качению.
Если в выражении (5) М* представить через и А а радиус качения >\ . в свою очередь. через буксование:
г,= Ы1-5). (7)
то приходим к аналитической зависимости коэффициента сцепления от буксования эластичного колеса до достижения им максимального значения коэффициента сцетения. реализуемого в данных условиях:
В целом математическая модель колеса может быть представлена следующей системой уравнений:
№к = + тк Гшг (Р^+Рк) + Щ ■ Рк ■гкс Мк=М л,+ушг-(Рл, +РкГ +Рк-7-кс\ =/„ К, Пи;-,
гкс = тс ~ ^ ш ■
со
Коэффициент буксования является одним из важнейших кинематических параметров, характеризующих процесс качения колеса. Начальным моментом буксования примем нейтральный режим, когда деформация шины под действием подводимого крутящего момента Мк компенсируется продольной силой, подводимой к колесу и создающей на плече гь мо-
мент
5 = к6-А0 (м* -Мр,),
(Ю)
где кв - функция коррекции коэффициента тангенциальной эластичности системы шина -опорная поверхность.
Функция коррекции коэффициента тангенциальной эластичности системы шина -опорная поверхность можно представить как произведение частных функций коррекции:
к-3 - кщ- ■ кф„, ■ ■ кф ■ ■ к■ кЛ.
(Н)
где: крл- — частная функция коррекции коэффициента тангенциальной эластичности, учитывающая изменение воздуха в шине р^. к~п - частная функция коррекции коэффициента тангенциальной эластичности, учитывающая номер прохода колеса по грунту.
Коэффициент сопротивления качению можно представить суммой двух составляющих:
/ = /-+Л- (12)
где /ш - коэффициент сопротивления качению шины: £ - коэффициент сопротивления деформации грунта.
Коэффициент сопротивления качению является одной из важнейших характеристик шины и зависит от целого ряда конструктивных и эксплуатационных параметров. Их влияние гак велико, что не позволяет использовать величину/в качестве постоянной технической характеристики шины. Влияние различных параметров целесообразно выделить в специальные функ-
шш. Они могуг быть учтены функциональными сомножителями в виде кш. к?. и тогда выражение (12) можно представить в следующем виде:
/ = кш-/ош+кг-/ог- (13)
где кш - функция коррекции коэффициента сопротивления качению шины: кг - функция коррекции коэффициента сопротивления деформации грунта: /ош - коэффициент сопротивления качению шины в ведомом режиме с номинальной нагрузкой и давлением воздуха в шине: /0, - коэффициент сопротивления деформации грунта в ведомом режиме с номинальной нагру зкой и давлением воздуха в шине.
Функции коррекции коэффициентов сопротивления качению шины кш и деформации грунта кг могут бьпъ представлены как произведение частных функций коррекции:
^'ш = ^luRz ' кц/pw ' ' k-uq ' ^ши ' ^шМк ■ (14)
где k,uit- частная функция коррекции коэффициента сопротивления качению, учитывающая изменение нагру зки Rz\ klupw- частная функция коррекции коэффициента сопротивления качению. учитывающая изменение воздуха в шине pw.
кг = kcR: '^spw kzy ' кги ■ кгМк -кгп . (Ii)
где кгц-- частная функция коррекции коэффициента сопротивления деформации грунта, учитывающая изменение нагрузки Rz; к^ - частная функция коррекции коэффициента сопротивления деформации грунта, учитывающая изменение воздуха в шине
Коэффициенты сопротивления качению шнны/яи и деформации грунта в ведомом режиме с номинальной нагрузкой и давлением воздуха в шине, а также частные функции коррекции коэффициентов сопротивления качению шины кш и деформации грунта кг определяются на основе анализа литературных источников и экспериментальных исследований взаимодействия колесных движителей АМН с различными типами опорных поверхностей при различных режимах нагружения. Анализ результатов экспериментального исследования, позволяет выявить характер влияния на коэффициент сопротивления качению нормальной нагрузки и давления воздуха и установить значения соответствующих частных функций коррекции:
kluR2=ARl+BIll Rz2, (16)
kmpw =4pw-P*Bpw. (I?)
Полученное математическое описание процесса прямолинейного качения эластичного колеса по деформируемому грунту при известных его нагрузочных и размерных параметрах, показателях жесгкостных характеристик и характеристик протектора его эластичной шины, а также механических параметрах грунта позволяет расчетным путем определять все показатели характеристик этого качения, например, в функции буксования, а также других параметров колеса, в том числе с учетом нагрузки и давления воздуха в шинах.
Библиографический список
1, Летошев. М, Н. Взаимодействие конной повозки и дороги / М, Н, Летошев, - М, : Транспечать. 1929. - 127 с.
2. Чнстов. М. П. Расчетное определение некоторых характеристик автомобильных шин .'М. П. Чистов. А. Н. Коваленко. -М.. 1984.- 19 с.-Деп. в НИИНавтопрома 14.12.S4r.. № 1127.
