Оценка конструкций механизмов управления транспортными средствами

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

электронное научно-техническое издание
НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ
_Эя №ФС 77 — 30 569. Государственная регистрация № 411 000 025. 1994−040В_
Оценка конструкций механизмов управления транспортными средствами
# 11, ноябрь 2010
авторы: Беляков В. В., Вахидов У. Ш., Куляшов А. П.
УДК 629. 032
Нижегородский государственный технический университет
Введение
Степень транспортного обслуживания населения оказывает большое влияние на уровень развития производства, в том числе и сельскохозяйственного, сферы обслуживания, культуры и образования. Вместе с тем прокладка стационарных автомобильных дорог, а также их обслуживание в высокогорных районах, где плотность населения не велика, не является экономически обоснованным мероприятием. Поэтому, наиболее эффективным путём решения транспортных задач в горных условиях является развитие специальной внедорожной техники.
Существующие теории расчёта и принципы конструирования внедорожной техники создавались для применения в качестве снегоходных и болтоходных машин, основное ареал применение которых — Север Европейской части Российской Федерации, а также Север и Восток Сибири. Условия применения техники в данной местности диктовали применения конструктивных решений, направленных в первую очередь на снижение удельного давления на опорную поверхность и повышение клиренса. Анализ условия применения внедорожной техники в горных условиях показал, что данные условия не характерны для горных районов, где эксплуатация машин происходит на до-
вольно твёрдой опорной поверхности, однако обладающей значительным наклоном к линии горизонта, с низкими сцепными свойствами и большим количеством местных препятствий.
Анализ влияния управляемости транспортных средств на проходимость в горных условиях
Повышение сцепных свойств движителя повышает курсовую устойчивость движения машины [1]. Так угол отклонения гусеничного движителя при движению по склону примерно в 2 раза меньше, чем у колёсного. Величина увода транспортного средства с траектории движения может быть описана зависимостью
где I — расстояние от центра масс машины до осей ведущих элементов движителя,? -коэффициенты сопротивления движению всех элементов движителя, X — коэффициент неравномерности распределения веса машины, связанного с движением на склоне, В -ширина колеи машины, N — количество ведущих осей транспортного средства, а М -общее количество осей.
В ряде работ отмечается, что изменение площади опорной поверхности в случае применения грунтозацепов с переменной шириной или изменения давления в шинах [2,4,6] является одним из перспективных мероприятий, позволяющих предотвращать боковой увод машин, движущихся по склону.
Одним средством повышения мобильности движения вездеходных машин в горных условиях является возможность создание движителем каждого борта разнонаправленных векторов скорости (поворота части движителей относительно друг друга и корпуса. Такая конструкция принципиально может быть использована при любом типе движителя, однако, наиболее широкое распространение она получила на колёсных ма-
(1)
шинах с ломающейся рамой, бортовым поворотом, или обеспечивающей одновременный поворот передних и задних колёс. Принципиальная схема поворота таких машин показана на рисунке 1.
Анализ зависимостей, взятый из работы [4] показывает, что поворот задних колёс оказывает существенное влияние на курсовую устойчивость движения машины и позволяет подбирать такие значения данного угла, обеспечивающие нулевое отклонение от заданной траектории движения, а также резко уменьшить коридор движения. Однако [4] было отмечено, что поворот колёс на угол, равный 0,1 рад. на склоне с крутизной 0,25 рад приводит к росту сопротивления движения на 10%. Величина тягового усилия, связанного с неравномерностью контакта движителя с полотном пути, а также в следствие дополнительных сопротивлений, связанных с неравномерной деформацией элементов движителей может снизиться на 30%. В этих условиях появление дополнительного 10% сопротивления движению может привести к полной потере подвижности транспортного средства. Предельный угол поворота задних частей движителя может быть аппроксимирован уравнением [7]
где R?, R2 — радиусы поворота соответственно передних и задних колёс, ф1, ф2 — коэффициенты силы сцепления движителя с опорной поверхностью, колёс задней и передней осей, /?, /2 — коэффициенты силы сопротивления движению соответственно колёс задней и передней осей, dN — запас мощности двигателя, L — база автомобиля.
№ (5)Т =
ЯМ & quot- /2) +
35,034 + 7736,64^ -1) '- 368,32!
35,034 + 7736,64^ -1) 368,32!
(2)
Я2ОР1 — /1) +
Рис. 1. Принципиальная схема изменения радиуса поворота машин классической компоновки и машин обеспечивающих относительный поворот задней оси относительно передней- 1 — центр поворота машин с классической компоновкой- 2 — центр поворота машин с поворачивающимися
задними колёсами
Тогда рациональная величина угла поворота задней части движителя может быть найдена путём определения максимальной величины
№ (е) = тах
V
4 R (е)
(9 — Г (е)) +
35,034 + 7736,64(0^ -1)
368,32L
(3)
или
0
С 2 Л V 9
ле)

0
Л (е)

(4)
где V — скорость движения транспортного средства, связанная с крутизной склона, а за-
висимостью V2 =
g (0,5В — Н sin a) cos аЛ (е)

В — ширина колеи транспортного средст-
ва, Н — высота его центра масс
Л (е) =
L
2(^е + ^х)
где х — угол поворота передней
части движителя, f (е)=f0(tgа+tgz). Тогда взаимосвязь рационального угла поворота зад-
них колёс примет вид
| g (0,5В-Н зта) соза9
Ь
2^е + tgх) _ 0 {/^а + tgе)}


(5)
или
g (0,5В — Н sin а) cosаL 8Н
9 Iln|sin (е)| = / 1п|со8(е)|
(6)
То есть рациональная величина подруливания задней части движителя от параметров транспортного средства и угла косогора, по которому осуществляется движение будет иметь вид
|g (0,5В-Нsinа)cosаL 1п|со8(е)| V 8Н 9) = Ш^и)
(7)
е = 3/2
g (Н sin а- 0,5В) cos аЬ
6Н/

(8)
Решения данного уравнения показаны на рис. 3. Полученные данные свидетельствуют, что для каждого транспортного средства имеется очень узкий диапазон параметров опорной поверхности при движении по которой имеет смысл обеспечивать по-
ворот задней части движителя для повышения проходимости.
тт
рад Ц068
0,03^
О
-от
т"
и
ом
о, г
к V К. ч,
ч ч. ч
N г^Ч^ & gt- X ч Г^ к Ч. к о/ Т
п / ?14 ЧГ& lt- к. ч X X ч 1 к N К
А/ \ Ч \)
N Ч V г
Ъм//// / '-///////* У///////, '-/////////
/ & gt- ?
лР а
О 0,017 0,03Ь 0,051 0,068 0,085 ^
рад
Рис. 2. Влияние поворота задней оси движителя на величину его бокового увода и среднеинтегральный коридор движения- 1- угол косогора 0,1 рад- 2 — угол косогора 0,2рад, пунктиром показаны зависимости с выключенным стабилизатором движения машины.
Исходя из вышесказанного наличие ломающееся рамы может быть признано рациональным при движении транспортного средства с небольшой скоростью движения. Зависимость между скоростью движения и величиной наклона склона может быть определено при помощи следующей зависимости
асу ч у2. /V чч 35,034 + У1736,64(^-1) ^(г) = max =-(^ - f (г)) ±--1--, (9)
4 R (s)
368,32L
или
d
f 2 Л Уф
ds
d
R (s) ds
или
d
у2фЬ 2(tgs+ tgx)
d
2f (tgatgs + tg2s + tgstgX + tgatgX)
L
, (11) ds ds
а считая, что передняя и задняя части машины поворачивается на одинаковый угол (X=s) получим
0,06у2 фL2 ln|sins = tga (-ln|cos s) + 2tgs (-ln | cos s) (12)
или
У & lt-
4
iv
tgaf (-ln cos s& quot-) + 2tgs (- ln coss)
фЫ |sin s
(13)
Таким же способом может быть определена и скорость движения машины, оснащённая бортовым поворотом. Решения данного уравнения показано на рисунке 4.
Рис. 3. Зависимость оптимальной величины поворота задней части движителя от угла склона- 1 — для высоты центра масс транспортного средства равной 1,2м- 2 — для высоты центра масс равной 1,5м- 3 — для высоты центра масс равной 1,75 м
То есть рациональным способом поворота при работе на склонах шарнирно-сочленённая рама будет только при скоростях ниже 0,25 м/с, а машины, оснащённые бортовым поворотом, в том числе и гусеничные — при скоростях ниже, чем 0,2 м/с. При движении на слабонесущих опорных основаниях, в частности на снегу, сопротивление движения которого достигает величин равных 0,5 — 0,7 минимальные рациональные значения скорости движения данных транспортных средств могут быть повышены до величин 0,5 и 0,4 м/с соответственно.
0. 3
СЧ ОДБ (С
К л
5 г. -
I
и
а
= 0.1 л
О 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45
Угол наклона скчона О, рад
Рис. 4 Зависимость максимальной скорости движения по склону-
1 — для машин с ломающейся рамой, 2 — для машин, оснащённых бортовым поворотом
Заключение
Полученные данные свидетельствуют о том, что наиболее рациональным конструкторским решением, обеспечивающим повышение проходимости транспортных средств в горных условиях будет являться схема с поворотными передними колёсами. Дополнительное подруливание колёс задней оси автомобиля будет приводить к опережающему росту сил сопротивления движению, а применение таких конструктивных
решений как бортовой поворот и ломающаяся рама являются оптимальными только для
машин специального назначения, движущихся со скоростями меньше 0,5 м/с.
ЛИТЕРАТУРА
1. Динамика планетохода /Е.В. Авотин [и др.] М.: Машиностроение, 1979. 440с.
2. Агейкин Я. С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981. — 227 с.
3. Проходимость автомобилей: Учебное пособие /Барахтанов Л.В. [и др.] Н. Новгород: НГТУ, 1996. -200с.
4. Льянов М. С. Улучшение эксплуатационных свойств колёсных тракторов за счёт повышения их курсовой устойчивости на склонах. Дис. … канд. техн. наук: 05. 20. 03 Ленинград, 1991. — 201с.
5. Беляков В. В., Вахидов У. Ш., Тютьнев А. М. Колёсный движитель машин для ремонта и содержания трубопроводов. Особенности взаимодействия с опорной поверхностью. // «Управление качеством в нефтегазовым комплексом», 2010 г. № 2, С. 64−66.
6. Wong JY., Preston-Thomas T. On the characterization of the shearsteregsolisplace-ment relationship of terrain //. Journal of Terramech. — 1983. -v. l9, N4,-p.p. 225−234.
7. Shukhman S. В., Solovyev V.I. Minimization of power loss of a ftilly-driven wheeled transport vehicle. Vehicle design № 1 2004.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой