Научная статья на тему 'Энергоемкость поворота опорных колес лесного трелевочного трактора на твердой поверхности'

Энергоемкость поворота опорных колес лесного трелевочного трактора на твердой поверхности Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
68
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Дроздовский Г. П., Волосунов М. В., Будевич Е. А.

The question of power consumption of turn of wheel cars on a firm surface is considered at various ways of their turn.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Дроздовский Г. П., Волосунов М. В., Будевич Е. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Энергоемкость поворота опорных колес лесного трелевочного трактора на твердой поверхности»

ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ПОВОРОТА ОПОРНЫХ КОЛЕС ЛЕСНОГО ТРЕЛЕВОЧНОГО ТРАКТОРА НА ТВЕРДОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Дроздовский Г.П., Волосунов М.В., Будевич Е.А. (УГТУ,, г. Ухта, РФ)

The question ofpower consumption of turn of wheel cars on a firm surface is considered at various ways of their turn.

Рассматриваются различные конструктивные принципы поворота колесного трелевочного трактора на твердой поверхности. Первый случай - поворот управляемых передних колес относительно их вертикальных осей при несочлененной раме трактора и второй случай - поворот передней колесной секции относительно вертикального шарнира сочленения секции рамы трактора (шарнирно-сочлененная рама трактора). Первый принцип поворота колес может включать различные конструктивные решения - за счет рулевой трапеции осуществления поворота колес (менее надежный на лесосеке), либо за счет индивидуального сервопривода поворота каждого колеса относительно оси по борту, согласованных по различным углам поворота в зависимости от радиуса поворота трактора.

Рассмотрим энергоемкость процесса поворота колес в сравниваемых вариантах.

Первый случай (условный) - поворот колес относительно их вертикальной оси на твердой поверхности (отсутствие колеи) сервоприводом; при этом воспользуемся методикой [1], рисунок 1.

Б - площадь контакта деформированного колеса с поверхностью (м2), Ьк - ширина контакта (м), Ьк - длина контакта (м),

- нормальная деформация шины от вертикальной нагрузки Рк (м), г0~ гс - свободный радиус колеса (м), гд - динамический радиус колеса (м).

Рисунок 1 - Параметры колеса и опорной зоны

Нормальная деформация шины от нагрузки Рк при давлении воздуха в шине Рw [1]:

h

KZ ■ PKA / ч ——K— ( м), 1 + P

(1)

W

где KZ - коэффициент вертикальной деформации шины от нагрузки, KZ = 0,08...0,12.

Длина площади пятна контакта шины колеса 1К (соответствующая плоскому контакту при деформации шины Иг)

1к - , (2) где гс - свободный радиус шины колеса выше оси вращения (м)

г - Д- - 2+Я(м),

где ДК - наружный диаметр колеса без нагрузки, d - диаметр обода колеса (м), Н - полная высота профиля шины (м).

Ширина площади пятна контакта шины колеса Ьк определяется на базе гипотезы Хедекеля [2] по уравнению:

ЬК =—

К х(го - Га )р ,

где Х - безразмерная константа шины, г0~ гс свободный радиус шины выше оси вращения (м), гд - динамический радиус шины (м),

где Го = гс~ ~ п ,

1 + 5иРш ,

где 5! и 5и табличные константы по типам шин (м2/кН) [2], т.е.:

Го < 1,015 гс; гi = г0 • Мкр (м),

о

где гк - обобщенный радиус качения шины в ведомом режиме, в общем виде равен [2]:

^0 _ „ Г0Р + 51Рк /,л ГК - Го - —--г—г-(м)

Го Р + 5 прк .

По формуле Уитбреда [2] (для широкопрофильных шин типа ДФ-12)

ГК - Го

С 1 ^

1 К з • Г

V 3 Го у

где ХК - коэффициент тангенцальной эластичности шины колеса (м/Нм); Мкр - реализуемый колесом подводимый крутящий момент (кНм); - давление воздуха в шине (кН/м )

Момент сопротивления повороту колеса на твердой поверхности относительно центра пятна контакта равен [1]:

5

м <РтРРКЬК

с™х „ ,л („ 2^2

зтл4 (1 -б2 )2

2(2 + £2 ) 1 + 6

2 2(2 + 6 . 46-6 + , ^ агс^

л/1 -62 л/1 -62

кН-м, (3)

л/а2 + Ь2 1к , ЬК

где 6--; а--К; Ь--К,

а 2 2

(ртр - коэффициент трения скольжения шины относительно поверхности в

зоне пятна контакта.

Критерий оценки энергоемкости поворота колеса на твердой поверхности на угол а по методике [3] с учетом действия давления гидрожидкости только в бес-штоковой полости гидроцилиндра равен:

P > 1,274 —^^-, (МПа) (4)

А ■ d2 ■ cosa

где А - плечо действия усилия гидроцилиндра сервопривода поворота колеса, dn - диаметр поршня гидроцилиндра сервопривода поворота колеса (м).

При сравнении энергоемкости поворота тех же колес в составе поворачиваемой передней секции (энергетическая секция в составе шарнирно-сочлененного трактора, типа Т-157 или Л-703), критерий оценки энергоемкости поворота определяется выражению [3]:

P > 1,274 -^g^-y4-L--(5)

B(d2 - 0,5d2Jcosa , ( )

где P- давление в гидроцилиндре сервопривода механизма поворота (излома рамы) (МПа); С-плечо поворота передней секции относительно оси сочленения секций рамы (м); fí-расстояние между креплениями на второй секции рамы гидроцилиндров механизма излома рамы в повороте; ^-коэффициент сопротивления поперечной деформации профиля шины (кН/м); 5-угол поперечной деформации профиля шины (рад).

Примеры расчета (на твердой поверхности без образования колеи).

Выбрана шина 1300 х 530 х 523. Нормальная деформация шины от нагрузки РК = 25 кН, PW = 300 кПа, Kz = 0,1 по фомуле (1) равна:

II

3/

0 1 ■ 2У4

0,1 25 = 0,061( м) 1 + 300

1,300 . . .

Длина площади пятна контакта шины при гс = —-— = 0,65( м) по формуле (2) равна:

4 = 2д/2 • 0,65 • 0,061 - 0,0612 = 0,55(м), Момент сопротивления повороту колеса по твердой поверхности при

а = ^ = ^у5 = 0,275(м) ; Ь = = 053 = 0,265(м) (упрощенный рас-

_ л/0,2752 + 0,2652 _ чет), £ = (у2Т5 = 0,26/, Фтр = 0,1 по формуле (3) равен:

М - 0,1- 25 • 0,535

с тах . ( , \2

3 • 3,14 • 0,554 (1 - 0,2672 )2

х

х no^ 2Í2 + 0,2672) 1 + 0,267

4 ■ 0,267 - 0,2672 + ) J- х arctg . ?

V1 - 0,2672 V1 - 0,267:

= 32 кН ■ м,

Критерий энергоемкости поворота колеса "Р" на твердой поверхности при dn 0,08м, А = 0,25м, а = 30° по формуле (4) равен:

32

Р > 1,274---= 29,4МПа

0,25 • 0,082 • еов30°

Варьирование диаметра поршня dn гидроцилиндра сервопривода дает соответственно следующие результаты: dn=0,1 м; Р > 18,8 МПа; dn = 0,15; Р > 8,37МПа

Критерий энергоемкости поворота передней секции шарнирно сочлененного трактора на твердой поверхности при Ку =280,5кН/рад; 3 = 7°(0,122 рад)

для двух колес передней оси;

dn=0,08 м и dш=0,04 м; С/В = 1,0; фТР = 0,1, а = 30° по формуле (5) равен [3]:

„ 5о • о,1 + 28о,5-о,122

Р > 1,274-^--- Ю,34МПа

(о,о82 - о,5-о,о42)-о,866

фтр = 0,4; Р > 14,24МПа, а при dn=0,15м, Р > 2,66МПа.

Второй способ поворота на твердой поверхности при dn=0,15 м по критерию энергоемкости поворота Р предпочтительней, чем первый способ поворота, т.к. он в три раза меньше.

С учетом экологических последствий анализ кинематики поворота колес по двум сравниваемым способам поворота в колее поверхности и по степени ее повреждения первый способ поворота колес является предпочтительным, т.к. не сопровождается значительным разрушением стенки колеи. Во втором случае имеет место значительное разрушение (смещение) объемов поверхности и рост энергоемкости поворота [3].

Литература

1. Смирнов, Г.А. Теории движения колесных машин [Текст] / Г.А. Смирнов. - М. Машиностроение, 1990. - 352с.

2. Петрушов, В.А. Сопротивление качению автомобилей и автопоездов [Текст] / В.А. Петрушов, С.А. Шуклин, В.В. Московкин. - М. Машиностроение. 1975. - 223с.

3. Дроздовский, Г.П. Энергоемкость поворота шарнирно-сочлененного трелевочного трактора [Текст] / Актуальные проблемы лесного комплекса: Сборник научных трудов № 21/ Дроздовский Г.П., Шоль Н.Р. - Брянск: БГИТА, 2008. - С. 190 - 195.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.