Расчет сопротивления движению колесных машин по снегу Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

№ 2 2007

Для упрощения поиска неисправностей газодизельного двигателя разработана компьютерная программа, позволяющая по одному или нескольким диагностическим параметрам указать оператору на причину неисправности и дать рекомендации по выполнению необходимых технических воздействий.

Разработанная система управления работоспособностью газодизельных двигателей 12ГД ЧН 26/26 внедрена в ЗАО «Радугаэнерго» и может быть рекомендована для использования на других предприятиях, эксплуатирующих газодизельные установки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мирошников Л. В., .Б о л дин А. П., Пал В. И. Диагностирование технического состояния автомобилей на автотранспортных предприятиях — М.: Транспорт, 1977. — 263 с.

2. Грехов Л, В., И в а щ е н к о И. А., М а р к о в В. А. Топливная аппаратура и системы управления дизелей. Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2002. — 376 с.

3. 3 о р и н В. А. Основы работоспособности технических систем: учеб. для вузов—М: ООО «Магистр-Пресс», 2005. — 536 с.

629.113

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ КОЛЕСНЫХ МАШИН

ПО СНЕГУ

Канд, техн. наук КО. ДОНАТО

Рассмотрено сопротивление движению колесных машин по снегу с учетом экскавационно-бульдозерных эффектов; сил сопротивления> обусловленных вертикальной деформаг\ией снега и трением днища корпуса или элементов шасси о поверхность снежного полотна пути.

Resistance of wheel cars in motion on a snow road path in view of excavator bulldozer effects, resistance forces caused by vertical strain of snow and abrasion of the car underside or chassis elements of surface is examined

При движении колесной машины по деформируемому грунту силу сопротивления Р можно разделить на две составляющие

+ (1)

где Р\.— сила внутреннего сопротивления; Р— сила внешнего сопротивления.

Внутреннее сопротивление включает в себя потери на внутреннее трение в стенках шины при их изгибе и выпрямлении, потери на внутреннее трение в резине протектора при ее циклическом сжатии [1].

Составляющие внешнего сопротивления [2, 3]

Рг а + +V ^ + Р/К9 +РЛ + Р^. (2)

где Р/с — сила сопротивления, обусловленная деформацией снежного полотна пути колесом машины; Р^б — сила сопротивления от экскавационно-бульдозерных эффектов; Рдп-—сила сопротивления движению от фрезерования настовой корки и внутримассивных

№2

2007

ледяных прослоек; Р/1ди — сила сопротивления, возникающая при погружении движителя, превышающем дорожный просвет; Р — сила сопротивления движению от крюковой нагрузки; Р^ — сила сопротивления воздуха.

В целом анализ зависимостей для определения сопротивления качению при сравнении с экспериментальными данными показал, что наилучшую качественную и количественную оценку дает зависимость, предложенная в [2],

Лс =2АуЛ2иих| -1п--X (3)

—коэффициент, максимальное пиковое давление

У^тах #тах У^тах #тах

где Ъ—ширина колеса; у— коэффициент начальной жесткости снега; к характеризующий величину деформации снега; д под колесом.

Для определения силы сопротивления Р целесообразно воспользоваться зависи мостями, предложенными В. В. Беляковым,

^ „ Л

1п

1 +

Дй

к

1 +

уК

А/г

(4)

где А/г — высота снега, выносимого из зоны контакта в межколесную область в результате экскавационно-бульдозерных эффектов.

Сила сопротргвления движению от фрезерования настовой корки и внутримассивных ледяных прослоек

Р^ = 2рфгНИЬккгр1]

•'эб

-1 гр'гр

1+"«

1

1

(5)

где па1 — число слоев в снежном массиве, А

• отношение высоты грунтозацепа к

их шагу, # — высота контакта первого колеса со снежным покровом в зоне загрузки, Рфг ** 20...30 кПа—удельное сопротивление резанию внутримассивных и настовых корок, |х0 — коэффициент, определяющий проскальзывание (буксование) колеса.

При погружении колеса в снег, превышающем дорожный просвет, возникает дополнительная сила сопротивления Р/дн, обусловленная взаимодействием со снежным покровом днища корпуса или элементов шасси. Это сопротивление складывается, в основном, из затрат на вертикальную деформацию снега РуАнди трения о поверхность полотна пути Р,

^ /дн тр

Для определения составляющих Р^н д и Рудн необходимо знать величину давления днища на снег или величину погружения днища к в снежный покров, так как они однозначно взаимосвязаны [2]. При плоском днище можно получить аналитическое решение задачи.

Условие равновесия машины при погружении колеса в снег, превышающем дорожный просвет, имеет вид

где вь щем,

К ди'

нагрузка, воспринимаемая движителем; <7 — нагрузка, воспринимаемая дни-

№ 2 2007

(£ _ активная опорная площадь движителя; 5дн — опорная площадь днища; /г — погружение движителя; к — дорожный просвет).

. ■■ ! *

Рис. 1. Погружение днища машины в снег

После ряда несложных преобразований получим где Ь = Ш -нуй Щ + 5 ) + в(2Ь + Л),

у' шах ' шах /с дн' 4 тах /3

а = О+ у(к + к) (5 + 5 ),

■ ч тах * 4 а* дн'*

с = (к + к) + ук2 А5 .

тах4 шах 7 1 тах дн

Соответственно

(7)

к = к-к. дн

(8)

Если днище машины не является плоским, т.е. со снежным покровом взаимодействуют элементы шасси (как правило, картер переднего или заднего моста), то аналитическое решение задачи получается весьма громоздким и неоднозначным. В этом случае, используя приведенную выше методику, целесообразно численное решение задачи.

Сила сопротивления за счет вертикальной деформации снега днищем подсчитываете« по зависимости

/ли

"¿>11

Кп \ А

(9)

где 6дн — ширина днища; #дп — давление днища машины на снег; к н — величина погружения днища в снежный покров. дн Используя зависимость «нагрузка — осадка» [2]

о к

№2

2007

после вычисления интеграла (9) получим

Рг» ™ ^диТ^тах

1п

УК

Чг

(11)

УЛпшх+?дн У^тах+^н

Сопротивление движению за счет трения днища о поверхность полотна пути опре деляется как

^/•дип^^а+^н^Фа)^'

(12)

где са, tgфа — параметры, характеризующие трение материала корпуса о снег; Г — площадь днища. Силу сопротивления воздуха Рм< можно не учитывать, так как движение колесной машины по снегу происходит с небольшими скоростями.

Анализ составляющих сопротивления движению, связанных с деформацией снега под колесом машины и в межосевой области, взаимодействием днища корпуса или элементов шасси, позволяет определить их вклад в формирование сил сопротивления.

В таблице приведены результаты расчетов силы сопротивления движению и отдельных составляющих (Р ?, кз — экспериментальные значения).

Таблица

Силы сопротивления движению

н, р р »3 V А, А, э'

см кН кН кН кН кН см см

10 5,72 0,98 — 6,70 8,37 6,8 8,1

20 6,24 1,86 — 8,1 9,62 13,5 15,8

30 7,02 2,67 — 9,68 9,18 20,0 18,7

40 7,20 3,12 — 10,35 11,54 26,1 28,7

50 7,44 3,86 0,52 11,82 10,28 32,7 30,7

60 7,70 4,21 3,23 15,16 — 38,1 42,2

70 7,80 4,32 3,99 16,94 — 43,2 —

В целом, проведенные для целого ряда машин повышенной проходимости с полной массой от 1550 кг до 48000 кг расчеты показали [3], что составляющие сопротивления движению распределяются следующим образом: сопротивление сил деформации снега колесом — 55,. .90 %, сопротивление от экскавационно-бульдозерных эффектов —10.. ,35 %, сопротивление, обусловленное взаимодействием со снежным покровом днища корпуса или элементов шасси, — 0-^-60%.

№2 2007

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А г с й к и н Я, С. Проходимость автомобилей. — М.: Машиностроение, 1981. — 230 с.

2. Снегоходные машины / Л.В. Барахтанов, В.И. Ершов, С.В, Рукавишников и др. — Горький: Волго-Вятское кн. изд-ж), 1986. — 191с."

3. Д о п а т о И. О. Проходимость колесных машин по снегу. —М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. — 231 с.