CC BY
23
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПРИНЦИП ОБОСНОВАНИЯ ТИПА СИЛОВОГО ПРИВОДА ПОЛНОПРИВОДНЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН
Синицын С.С., Синицына Т.С., Лях М.М., Никитин Е.Е.
(БГИТА, г.Брянск, РФ)
They Are Received accounting dependencies, allowing conduct the energy estimation of the interaction of the wheel machines with soil.
Для решения поставленной задачи используем функциональные зависимости, отражающие влияние конструктивных и эксплуатационных параметров системы «движитель - опорная поверхность» на потери энергии при работе колёс в ведомом и свободном режимах.
Для ведомого колеса мы имеем
1 0 +1
о с в h v Р 0 =-Г- или
fr h 0 (0 +1)
с в h 0 +1
N 0 = Р 0 - ю Rr K =-Г-ю K r K , (1)
fr fr R K h0 (0 +1) K K , ()
где с, л - параметры грунта; в- условный эквивалент ширины шины; hr -глубина колеи; h0 - базовая деформация грунта; юк -угловая скорость вращения колеса; r°K - радиус качения колеса в ведомом режиме.
Используя формулу для определения работы колееобразования в свободном режиме, а именно:
„ Г~ j 0 + 2 Г 0 + 3
4 л sin в с h v. 0
А = - 1 2
Н 0 0 + 1) Г0+4 '
2
определим вид зависимости для фиктивной силы сопротивления качению колеса в свободном режиме:
Г +з
А вс Н 0+2
,-> _А ^л^л 0 1/ /i р о
Р c =-= =-1--2— (2)
fr 2n r К r К h 0 0 + 1) Г0 + 4 • ()
2
Тогда мощность колееобразования равна
Г
2sfn вс h0+2 DK
+ 2 0 + 3 с _ ~dc _ г)^ с_ 2Л/n вс hr DK 2
N Гг = Р}г у = Р}г "К ГК = --— , (3)
*Г *Г *Г Н0 0 +1) Г 0 + 4
2
где Г(х) - гамма функция для соответствующего параметра; г°к - радиус качения колеса в свободном режиме.
Соотношение энергоемкостей колееобразования ведомого и свободного колес оценим показателем к^.
о
N
N
Г
Г
N1
1 Г
(4)
После подстановки значений N г и N и некоторых преобразований получаем
N
к N =
0
/
Г
N1
1 Г
г К
1 м +1 о
в с кр С К г К
к о (о +1)
п О (о+1)
Г
о + 4
_ 2
2^[п в с к 0 + 2 ^ к Г о + 3
2
Г
О + 4 2
2-\[л: к
Г
о + 3 2
Определим численную величину соотношения мощностей для исходных данных из работы [1].
Г о + 4 Г0,5 + 4
_ (Я - к Ш )
N
к N =
N
о
с /
Г
Г
Г К
2л[ж к
Г
Г
2
о + 3
к
Г
2_
0,5 + 3
(5)
22 где Я - свободный радиус колеса; кш - вертикальная деформация шины. С учетом того, что:
Го,5 + 4 = Г2,25 = 1,25 Г1,25 = 1,25 - 0,906;
2
Г 0,5 + 3 = Г1 75 = 0,919,
2
получаем
N
к N =
0 /
Г
N с
7 / Г
0,5 - 0,05 2 -1,77 - 0,1
1,25 ■
0,906 0,919
= 1,56
Таким образом, как показали результаты вычислений соотношения энергозатрат, потери мощности ведомым колесом на деформацию грунта в полтора раза превышают аналогичные потери при качении колеса в свободном режиме. Поэтому вполне обоснованно можно рекомендовать для многоприводного движителя вариант силовой передачи, обеспечивающей постоянную работу всех колес в свободном (ведущем режиме). Причем оптимальным вариантом является блокированный привод с автоматической ликвидацией кинематического рассогласования в системе «трансмиссия -движитель - опорная поверхность» за счет избирательного регулирования давления в шинах.
г
г
Поскольку одним из проявлений синхронной работы колёс полноприводного движителя является равенство касательных сил тяги единичных движителей, то определим условие его обеспечения.
Используя для касательных сил тяги следующие функциональные зависимости:
р _ У 2 Р + (^1 - <2 )'
Рк1 -
У1 +У2
У1Р + (r
р +(ГкС1 - ГкС2
Рк 2
(7)
У\ +У2
из условия равенства Рк1 и Рк2 получаем:
Г2Р + (Гк1 - ГС2)= У1Р + (гК1 - ГК2).
Допуская, что у2 = у1 , получаем
с с 1С с 1
гк1 - гк2 = -(гк1 - гк2 ),
откуда
ГК1 = ГкС2. (8)
С некоторым допущением полученное уравнение можно заменить его инвариантом, а именно:
кш1 кш2. (9)
Используя для кш зависимость вида кш = к- [2] (твердая опорная
Р + Р
± а лл
поверхность) получаем
№
к1 № к 2
w
К-- к-
Р 4- Р Р А- Р
Ра + Р Ра + 1 »2
Решив это уравнение относительно Р»2, получаем зависимость, отображающую оптимальное соотношение величины давлений в шинах передних Р»1 и Р»2 задних колес, а именно:
VG
Р»2 = ^Т= (Ра + Р»1)- Ра. (10)
у1к 5Ок
Используя для кш зависимость кш = к- [3] (деформируемая опорная
Р + Р
а м>
поверхность) аналогично получаем:
Pw2 (Ра + Pw1)-Ра • (11)
VK S1GK1
Заменяя KS его функциональной зависимостью и учтя, что при многократных проходах колес л = const, а с = var (увеличивается с числом проходов), окончательно имеем
Pw2 -¿EE^i(Ра + Pw1)-Ра. (12)
+ с1 VGK1
>
Таким образом, задавая значения и устанавливая путём избирательного регулирования значения Р(определяемые по зависимостям (10) и (11)) можно обеспечить синхронную (безциркуляционную) работу полноприводного движителя.
Литература
1 Синицын С.С. Энергетический анализ работы колесного движителя на деформируемом грунте // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику: Сб. трудов. - Брянск, 1997.- с. 28-34.
2 Петрушов В.А. и др. Зависимость нормального прогиба пневматической шины от нормальной нагрузки и внутреннего давления воздуха // Тр. НАМИ, М.: 1976. -с. 3 - 11.
3 Синицын С.С. Оптимизация тягово-сцепных свойств вне дорожных колесных транспортно-технологических машин.// Проблемы адаптации техники к суровым условиям: Доклады международ. науч.-практ. конференции. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1999.- с. 65-70.
