Другие журналы
|
научное издание МГТУ им. Н.Э. БауманаНАУКА и ОБРАЗОВАНИЕИздатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408
Влияние экскавационно-бульдозерных эффектов возникающих при криволинейном движении колеса на сопротивление качению
# 06, июнь 2010
Файл статьи:
01.pdf
(479.03Кб)
УДК 629.113
ГОУ ВПО Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева E-mail: makvl2010@gmail.com
Рассмотрим процесс формирования колеи одиночным колесом. В работе [3] предложена модель качения колеса по снегу учитывающая явление бокового скольжения и бульдозерный эффект с боковой стороны колеса. В ней рассматривается схема формирования колеи, показанная на рис. 1 и 2.
На рисунке показана: – условная ширина колеи , (1) – ширина протектора шины, – угол, возникающий в результате бокового скольжения (угол бокового скольжения), – радиус колеса, – глубина колеи. Представленная модель характерна для движения колеса с шиной, у которой на боковине отсутствует протектор. Для шин с развитыми боковыми грунтозацепами будет наблюдаться явление дополнительного увеличения ширины колеи за счет экскавационных эффектов с боковой стороны колеса. Характер выноса снега за пределы колеи и приращение ширины колеи показан на рис. 3.
Таким образом, схема формирования колеи с учетом фрезерования снега боковиной колеса будет выглядеть следующим образом (рис. 4).
На рис. 4 показано как формируется колея при проходе колеса. , (2) где - условная ширина колеи, - ширина колеи, образуемая лобовой частью колеса, - ширина колеи, образуемая в результате смятия снега боковиной колеса, - ширина колеи, образуемая в результате фрезерования снега боковыми грунтозацепами шины при боковом скольжении. Как показали экспериментальные исследования снег, который фрезеруется боковиной колеса, выбрасывается достаточно далеко от зон взаимодействия колеса со снегом и в дальнейших расчетах может не учитываться. Основное влияние его будет сказываться на увеличении ширины колеи на некоторую величину. Вследствие этого угол бокового скольжения и бульдозерное сопротивление с внешней стороны колеса также будут возрастать [4]. Поэтому порядок расчета дополнительного сдвига (расширения) колеи от фрезерования снега боковыми грунтозацепами шины можно предложить следующий. 1. Рассчитывается по погружению колеса угол бокового скольжения по зависимости: , (3) где - масса, приходящаяся на колесо, - скорость качения колеса, - радиус кривизны движения, проходящий через середину колеса, - коэффициент жесткости снега, - сила трения [1, 2] колеса о снег. , (4) где - коэффициент трения резины о снег, - коэффициент насыщенности протектора, - нагрузка на колесо, - угол внутреннего трения снега. 2. Зная скорость качения колеса, параметры боковых грунтозацепов (рис. 5): - шаг, - ширина в тангенциальном направлении, - ширина в осевом направлении, - длина в нормальном направлении, угол бокового скольжения , длину активной (погруженной) части колеса (5) рассчитываем дополнительное смещение колеса вбок.
Расчет величины уширения колеи можно производить по объему выносимого снега , где - снег, выносимый из колеи и зависящий от , - снег, который выносится грунтозацепами и зависит от. . Расчет выносимого снега примем за один оборот колеса. , , (6) где - коэффициент буксования. Приравнивая , получим значение учитывающее уширение колеи исходя из объема выносимого снега: . (7) Необходимо также учесть кинематику движения: (8). Увеличение ширины колеи равно: (9). Анализ зависимостей показывает, что характер изменения будет следующим (см. рис. 6):
Анализ зависимостей на рис.6 показал, что рост до происходит уже при в зависимости от размеров бокового протектора шины. 3. Вводим поправку на угол бокового скольжения с учетом фрезерования снега боковыми грунтозацепами шины. (10) Так как само приращение мало, то угол также принимает малые значения. Поэтому для его определения можно воспользоваться следующей зависимостью: (11) или сразу определить угол : . (12) 4. Силу сопротивления от бульдозерных эффектов с внешней стороны колеса с учетом фрезерования снега боковыми грунтозацепами шины можно рассчитать по зависимости: (13) , (14) Для расчета экскавационной составляющей сопротивления боковины колеса воспользуемся схемой приведенной на рис. 5. Как видно из схемы формирование силы будет происходить на участке ограниченном радиусами и . Будет определяться по зависимости. , (15) - коэффициент насыщенности бокового протектора, можно определить по зависимости: . (16) , , , (17) . (18) - коэффициент насыщенности бокового протектора. Приведенная сила экскавационного сопротивления с внешней стороны колеса будет определяться по зависимости: . (19) Суммарное экскавационно-бульдозерное сопротивление с внешней стороны колеса будет определяться как: (20). Рассмотрим, как влияет экскавационно-бульдозерное сопротивление с внешней стороны колеса на сопротивление качения колеса от вертикального смятия снега с учетом его плотности [5]. Сила сопротивления определяется по зависимости [4]: . (21) На рис. 7 и 8 цифрами 1, 2, 3, 4 показаны зависимости для снега плотностью 0,15, 0,20, 0,25, 0.30 г/см3 соответственно.
Анализ зависимостей на рис. 7, 8 показывает, что при увеличении угла бокового скольжения до 15о отношение экскавационной составляющей к бульдозерной стремится к 16-23%, а прирост сопротивления качения колеса от экскавационно-бульдозерного сопротивления с внешней стороны колеса для данных условий движения составит порядка 5-17% в зависимости от плотности снега. Таким образом, при криволинейном движении экскавационно-бульдозерные эффекты с внешней стороны колеса оказывают влияние на сопротивление качения. Предложенные зависимости позволяют сделать не только количественные выводы о росте сопротивления, но и более качественно описать процесс качения колеса. Список использованных источников 1. Беляков В.В., Вахидов У.Ш., Молев Ю.И. Транспортно-технологические проблемы Северного Кавказа. Научное издание // НГТУ им. Р.Е.Алексеева. – Н.Новгород, 2009 г. – 300 С. 2. Вездеходные транспортно-технологические машины // Под редакцией В. В. Белякова и А. П. Куляшова. – Н. Новгород.: ТАЛАМ, 2004. – 960 с. 3. Макаров В.С., Гончаров К.О., Блохин А.Н., Беляков В. В. Влияние бульдозерных эффектов возникающих при криволинейном движении колесных машин на нагруженность элементов трансмиссии. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. ╧9, 2008г. с 47-51. 4. Макаров В.С. Методика расчета и оценка проходимости колесных машин при криволинейном движении по снегу: Дисс… канд. техн. наук: 05.05.03. – Н. Новгород, 2009 г. –161 с. 5. Беляков В.В. Взаимодействие со снежным покровом эластичных движителей специальных транспортных средств: Дисс. …докт. техн. наук: 05.05.03. НГТУ, Н.Новгород,1999. – 485 с.
Тематические рубрики: Поделиться:
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|