ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Во всех отраслях народного хозяйства за последний период нашли самое широкое применение колесные машины, ибо они по сравнению с гусеничными имеют более высокие средние скорости движения и больший срок службы движителя. Однако, в определенных условиях проходимость колесных машин ограничивается интенсивным колееобразованием. Обычно глубину колеиh, являющейся основным параметром при оценке проходимости, определяют по формулам, справедливым и для жесткого колеса, без учета влияния целого ряда параметров эластичной оболочки. В конечном итоге это приводит к неправильному выбору, с точки зрения проходимости, типоразмера шин. Это обстоятельство выясняется после изготовления и проведения длительных и дорогостоящих экспериментальных исследований опытных образцов машин.

Ниже приведена зависимость, которая на стадии проектирования позволяет прогнозировать влияние параметров шины наh. Зависимость получена в результате теоретического анализа процесса качения эластичного колеса по деформируемому грунту. При этом для приближения к действительности, качение реального колеса отождествляется с качением условного эллипсоида (см. рисунок), а не цилиндра.

В результате исследования установлено, что получить универсальную формулу, справедливую для значенийmі0, не представляется возможным. В общем случае решение может быть представлено в виде следующего равенства:

,

где:h- глубина колеи;

;

- длина поперечной полуоси условного эллипсоида;

В - ширина шины;

r- свободный радиус колеса

и С - характеристика грунта;

- давление воздуха в шине;

- атмосферное давление;

К - константа шины, характеризующая ее радиальную деформацию в зависимости от нормальной нагрузки и внутреннего давления воздуха (определяется опытным путем или расчетом по данным ГОСТа на шины).

Левая и правая части равенства численно равны той части нормальной нагрузке на колесо, которая приходится на плоскую зону контакта. Следовательно, вторая составляющая правой части равенства численно равна той частиg_k, которую воспринимает криволинейная зона контакта колеса с грунтом. Причем эта составляющая без равна . Это позволяет при расчете, кроме глубины колеи, определить и радиальную деформациюdшины - параметр, необходимый для расчета потерь на сопротивление качению колеса. Полученная зависимость сравнительно просто решается графоаналитическим способом. Для этого вначале необходимо определить приблизительное значение (например, по формуле А.Ф. Политаева для жесткого колеса). Затем, задавшись несколькими наиболее вероятными значениями этого параметра, следует построить кривые, определяемые функциональными зависимостями у ₁ (левая часть) и у ₂ (правая часть равенства). Из анализа этих зависимостей следует, что функция у ₁ с ростом значенийhимеет явно выраженную тенденцию к увеличению, а функция у ₂ при этом уменьшается. Тогда абсцисса точки пересечения этих кривых определит искомый корень равенства, то есть глубину колеи.

Для ряда частных случаев из равенства можно получить конкретные формулы для определенияh. Например, для случая, когдаm=0 (текучее состояние грунта), можно получить уравнение, которое относительноhимеет однозначное решение. Для случая, когдаm=1 (сухой связанный грунт) равенство преобразуется в кубическое уравнение, которое можно решить, например, по формуле Кардана.

Сравнение расчета с опытными данными показало, что полученная зависимость и ее производные формулы позволяют получить результаты, которые отличаются от опытных данных в пределах 10 - 15%. Поскольку процесс взаимодействия эластичного колеса является весьма сложным и зависит от большого числа факторов, такая погрешность расчета вполне приемлема для практических целей. Это позволяет рекомендовать предлагаемую методику расчета для определения оптимального с точки зрения проходимости наименьшего сопротивления движению, типоразмера шины.

Удобство использования для этой цели предлагаемой зависимости очевидно, поскольку она учитывает комплексное влияние на глубину колеи нормальной нагрузки, величины давления воздуха в шине, числа слоев корда (учитывается коэффициентом К) и маркировочных размеров шины, заданных ГОСТом, а также характеристик грунтаmи С, по которым накоплено большое количество фактических данных.

Рис. 1