ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Опыт проектирования показывает, что при создании многоосных колесных машин практически никогда не удается расположить центр масс таким образом, чтобы нормальные нагрузки на колеса осей были одинаковыми. Это является одной из основных причин неравномерного распределения крутящего момента по колесам машин с блокированным приводом. Особенно это ощутимо при движении по твердым дорогам порожней машины, когда ее центр масс резко перемещается (как правило, вперед). Экспериментальными и теоретическими исследованиями установлено, что в этих условиях на отдельных колесах возможно появление отрицательных значений крутящего момента. При этом повышается расход топлива, снижается проходимость шин, а отдельные ветви трансмиссии перегружаются крутящими моментами, которые могут быть в несколько раз выше номинальных значений.

Экспериментальные исследования нагруженности трансмиссии методом тензометрирования требуют значительных материальных затрат и времени, что связано с необходимостью проведения специальной подготовки исследуемого объекта, применения сложной измерительной аппаратуры, тарировочного стенда и т.п.

Предлагается расчетная зависимость, которая на стадии проектирования позволяет анализировать влияние осевой развесовки и величины давления воздуха в шинах на распределение полного крутящего момента по колесам при движении по твердой дороге. Зависимость справедлива для машины с любым числом жестко связанных ведущих колес при любой комбинации распределения нормальной нагрузки.

где: М _кiи М _к1 - крутящие моменты на любомi-ом колесе движителя и «первом» колесе, которое при расчете условно принимается за исходное;

g _ki,p _wi,l_ki,g _k1,p _w1,l_k1- нормальные нагрузки, давление воздуха в шинах, тангенциальная эластичность соответственно вi-ом и «первом колесах;

nи К - константы шины, зависящие от ее типоразмера;

p _a- атмосферное давление.

Первая составляющая этой зависимости представляетзначениекрутящего момента в ведомом, а вторая в ведущем режимах движенияi-ого колеса. Из структуры зависимости следует, что в том случае, когда ее вторая составляющая имеет отрицательное значение, а ее модуль больше первой составляющей, то крутящий момент наi-ом колесе будет отрицательным. В этом случае следует пересмотреть принятый вариант распределения нормальных нагрузок на колеса или изменить назначенную величинуp _wi, при которой М _кiбудет иметь желаемое или положительное значение.

В ходе исследования кроме приведенной выше была получена другая зависимость, которая позволяет определить требуемую величинуp _wдавления воздуха в шине, при которой крутящий момент наi-ом колесе будет иметь заданное значение. Совместное решение этих формул позволяет проводить анализ влияния выбранного варианта распределения нормальной нагрузки и принятых величинахp _wна нагруженность трансмиссии колесных машин с жесткой кинематической связью между колесами для случая их движения по твердым дорогам.

Графическая зависимость междуp _wiиg _ki, представленная на рисунке, построена с помощью этих формул при условии обеспечения равномерного распределения крутящего момента по колесам машины с любым числом ведущих осей и любой комбинацией распределения нормальной нагрузки по опорам.

Практическое применение этого графика иллюстрируется следующим примером. Определить, при каких значениях давления воздуха в шинах 16.00-20 крутящий момент на четырехосной машине, имеющей неравномерное распределение массы по колесам осей (на колеса первой оси - 30500, второй - 26500, третьей - 17250 и четвертой - 16500н), будет распределяться равномерно.

Поскольку колеса первой оси имеют нормальную нагрузку, близкую к номинальной (30000 н), назначим значениеp _w1= 0,25 МПа (номинальное значение). При этом условии с помощью графика определимp _w2= 0,23;p _w3= 0,172 иp _w4= 0,176 МПа. Следовательно, машину целесообразно эксплуатировать приp _w1=p _w2= 0,25 МПа;p _w3=p _w4= 0,18 МПа.

Предлагаемая методика расчета позволяет в самом начале проектирования, когда выбирается число осей и расстояние между ними, а также типоразмер шин, определять наиболее оптимальный вариант распределения масс по опорам и величинp _w.

Рис. Определение требуемых величин давления воздуха в шинах, которые обеспечивают равенство крутящих моментов на ведущих колесах при различных нормальных статических осевых нагрузках.