Влияние бульдозерных эффектов возникающих при криволинейном движении колесных машин на нагруженность элементов трансмиссии Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

№9

2008 629.113

ВЛИЯНИЕ БУЛЬДОЗЕРНЫХ ЭФФЕКТОВ ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ КРИВОЛИНЕЙНОМ ДВИЖЕНИИ КОЛЕСНЫХ МАШИН НА НАГРУЖЕННОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ

ТРАНСМИССИИ

Инж.В.С. МАКАРОВ, препод. К.О. ГОНЧАРОВ, канд.техн.наук,доц.А.Н. БЛОХИН,

д-р.техн. наук, проф. В.В. БЕЛЯКОВ

Рассматривается влияние бульдозерных эффектов на сопротивление движения и нагрузочный режим работы трансмиссии колесных машин

При криволинейном движении машины с внешней стороны колеса относительно центра поворота возникают бульдозерные холмы вытесненного материала полотна пути (рис. 1).

а б

Рис. 1 Бульдозерные эффекты; а - при криволинейном движении автомобиля ВАЗ-2121, б - при криволинейном

движении автомобиля КАМАЗ-4310 Одним го возможных способов формирования: колеи для машины с колесной формулой 4x4 может быть схема представленная на рис, 2. Сплошным линиям соответствуют границы уплотняемого опорного основания после прохождения колеса, пунктирным - его лобовой части.

№9

2008

При нахождении сопротивления движению от бульдозерных эффектов с боковой стороны колеса полагаем, что качение колеса осуществляется по прямой в каждый момент времени, так как угол обхвата колеса при повороте достаточно мал. Формирование клина сжимаемого снега показано на рис. 3.

Рис. 2 Формирование колеи

Рис. 3 Формирование клина снега

В [1,2, 3] профессором В. В. Беляковым доказывается, что при движении по снежной целине колеса вертикальный прогиб шины мал. Результаты экспериментально-теоретических исследований подтверждающие это явление приведены на рис. 4. В связи с чем, радиус колеса катящегося по снегу можно принять постоянным.

ОЙ

К

/7 №

Щ 0,01

бМ

ш т

О? он 06

* 20

/р 1?

а Б

Рис. 4, Диаграммы радиального прогиба шины модели И-112 (13.00-18) при вертикальной нагрузке 10000 Н на снежной целине: а - статическая деформация шины в зависимости от жесткости снега при различном внутреннем давлении воздуха; б - динамическая деформация шины в зависимости от радиуса качения колеса при различной жесткости снега и внутреннем давлении воздуха 0,1 □ 105 Па

Для нахождения реакции на боковину колеса от смятия клина снега воспользуемся схемой взаимодействия движителя со снегом (рис. 5).

Элеме ¿К -

^тарная площад^

боковины колеса ¿й1 равна:

,/= 2 ЯИ-И2 ,

где к - радиус колеса, / - расстояние от вертикали проходящей через центр колеса до точки начала контакта с опорным основанием, И - глубина погружения колеса.

Элементарная реакция от смятия клина снега с1Рш : с!Еш = с (ЬЯН-Ь2 + /) [л/Я2-/2 - {К - И)} зт(абб + ау )<11,

где с - жесткость снега, абб - угол увода от бокового заноса, ау - угол увода шины. Полная боковая реакция от деформации :

Ь-Ш-)г / _ \ г __1

= Г с (Л*/?-А2 - (л-А)] 5т(аПГ)+а

Решая данное уравнение, получим:

= с5т(абб + ау) л/2Л/?-/72| [Я2 агсБш^гЛА-А2//?]] " [(*"]|.

При повороте центробежная сила будет компенсироваться, не только трением об опорную поверхность ^, но и составляющей силы от смятия клина снега Рхт. Из условия равновесия сил (см. рис. 3) видно:

цо тр см

В соответствии с работой [1]:

Я

цб

р,

^ = Фр*Л- + 16'о + 12 .2ЛЛ

• ¿>„, )0 ~ ^н И2 Ьш,

№9

2008

где т - масса автомобиля, приходящаяся на опорный элемент, v - скорость движения, р - радиус поворота, срр - коэффициент трения резины протектора шины по материалу опорной поверхности, кп - коэффициент насыщенности протектора, Rz - вертикальная реакция, приходящаяся на опорный элемент, с0 - коэффициент внутреннего сцепления грунта,

Ьш - ширина протектора шины, ср0 - угол внутреннего трения грунта. Из силового треугольника на рис. 3 следует:

Сила сопротивления качению колеса по снежной целине от бульдозерных эффектов, возникающих при криволинейном движении с внешней стороны колеса равна:

Ff6 = ^cMSÍn(a66 +ССУ) cosa,

•у *

где ag6 = 0,5 •

A = hВ = К ,

arcsin(с/ /А2 + В2)- arcsin(s/ ;А2 + В2)

С = 2(Рп6 - F^ ) (csIlRh - h2i R2 • arcsin(\/2 ЛЛ - А2 /й) - {R-h)^2Rh-h2

Kv.

400 H

350 300 250 200 150 100 50 0

2.0

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

2.6

1

1

— р=2 / Р = Зм Г г5м / 1

Рис. 6. Диаграмма сопротивления

движения колеса от бульдозерных

эффектов при разных радиусах поворота

2.7 м/с

Для автомобиля ВАЗ-2121 зависимость Р^6 =/^66(у) представлена на рис. 6. Данные взяты из источников [1,2, 3]. Я = 0,343 м , А = 0,1м, с = 105Нм3, я?а=600кг, <рр=0,2, ^=0,6, Лг=5886Н, с0 = 3КПа, йш=0Д75м, <р0 = 0,36*

Таким образом, при криволинейном движении бульдозерные эффекты оказывают влияние на сопротивление качения колеса, и вызывают увеличение нагруженности элементов трансмиссии машины.

_Известия вузов. МАШИНОСТРОЕНИЕ__51

№ 9 2008

Это может быть использовано при проектировании и разработке алгоритмов управления машины в целом. Правильный выбор параметров позволит уменьшить количественный показатель сопротивления движения от бульдозерных эффектов, тем самым снизить нагрузочный режим работы трансмиссии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Барахтанов А.В.^ Беляков В.В., Кравец В.Н. Проходимость автомобиля. - Н. Новгород: НГТУ, 1996.-200 с.

2. Вездеходные транспортно-технологические машины // Под редакцией В. В. Белякова и А. П. Куляшова. - Н. Новгород.: ТАЛАМ, 2004. - 960 с.

3. Аникин А.А., Беляков В.В.; Донато И.О. Теория передвижения колесных машин по снегу. -М.: Изд - во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 240 с.

629.113

ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИЛОВОГО КАРКАСА

КУЗОВА ПОЛУПРИЦЕПА

Асп.Д.О. АНИСИМОВ, д-р.мехн.наук,доц. СМ КУДРЯВЦЕВ

Становление рыночных отношений в нашей стране ведет к росту производства, развитию интеграции в промышленности, расширению рынков сбыта, росту потребительской активности. Увеличение объемов грузо- и пассажиропотока требует развития транспортной сферы. Опережающими темпами развивается автомобильный транспорт вследствие его доступности и универсальности.

Стабилизация экономики в стране положительно сказывается на росте благосостояния ее граждан. Растет спрос на дорогостоящие товары длительного пользования и в первую очередь на легковые автомобили. В I квартале 2008 г. темпы роста производства в российском автопроме вдвое превысили среднемировые 4 - 6%. По данным ОАО «АСМ - Холдинг» было произведено 413 774 единицы автотехники, в том числе 331 111 легковых автомобилей. Кроме того, более 300 000 легковых машин ежегодно ввозится в страну из-за границы. Основная нагрузка по транспортировке этого вида товаров ложится на автопоезда-автовозы, поскольку это наиболее доступный и безопасный способ.