Care este raza statică a unei anvelope? Razele de rulare a roților. Ce anvelope pot fi instalate și care nu

Acasă / Baterie

În general, o roată de mașină constă dintr-o jantă rigidă, pereți laterali elastici și o imprimare de contact. Marca de contact a anvelopei reprezintă elementele anvelopei aflate în contact cu suprafața de susținere la momentul respectiv. Forma și dimensiunile sale depind de tipul anvelopei, sarcina pe anvelopă, presiunea aerului, proprietățile de deformare ale suprafeței de susținere și profilul acesteia.

În funcție de raportul dintre deformațiile roții și suprafața de sprijin, sunt posibile următoarele tipuri de mișcare:

Roata elastica pe o suprafata nedeformabila (miscarea rotii pe un drum cu suprafata dura);

O roată rigidă pe o suprafață deformabilă (mișcarea roții pe zăpadă afanată);

O roată deformabilă pe o suprafață deformabilă (mișcarea roții pe sol deformabil, zăpadă afanată cu presiune redusă a aerului).

În funcție de traiectorie, sunt posibile mișcări rectilinii și curbilinii. Rețineți că rezistența la mișcarea curbilinie depășește rezistența la mișcarea rectilinie. Acest lucru este valabil mai ales pentru vehiculele cu trei osii cu un boghiu spate echilibrat. Astfel, atunci când un vehicul cu trei osii se deplasează pe o traiectorie cu o rază minimă pe un drum cu un coeficient de aderență ridicat, rămân urme de anvelope, din țeava de eșapament iese fum negru, iar consumul de combustibil crește brusc. Toate acestea sunt o consecință a creșterii rezistenței la mișcarea curbilinie de mai multe ori în comparație cu mișcarea rectilinie.

Mai jos luăm în considerare razele unei roți elastice pentru un caz special - cu mișcarea rectilinie a roții pe o suprafață de susținere nedeformabilă.

Există patru raze ale unei roți de mașină:

1) gratuit; 2) static; 3) dinamică; 4) raza de rulare a roții.

Raza roții libere - caracterizeaza dimensiunea rotii in stare neincarcata la presiunea nominala a aerului din anvelopa. Această rază este egală cu jumătate din diametrul exterior al roții

r c = 0,5 D n ,

Unde r c– raza liberă a roții în m;

D n– diametrul exterior al roții în m, care se determină experimental în absența contactului roții cu drumul și a presiunii nominale a aerului din anvelopă.

În practică, această rază este utilizată de proiectant pentru a determina dimensiunile totale ale mașinii, golurile dintre roți și caroseria mașinii în timpul cinematicii sale.

Raza statică a unei roți este distanța de la suprafața de sprijin până la axa de rotație a roții în poziție. Determinat experimental sau calculat folosind formula

r st = 0,5 d + l z H,

Unde r st– raza statică a roții în m;

d– diametrul de aterizare al jantei în m;

l z- coeficientul de deformare verticală a anvelopei. Acceptat pentru anvelopele toroidale l z =0,85…0,87; pentru anvelope cu presiune reglabilă l z=0,8…0,85;

H – înălțimea profilului anvelopei în m.

Raza dinamică a roții r d– distanța de la suprafața de sprijin până la axa de rotație a roții în timpul deplasării. Când roata se deplasează pe o suprafață de susținere dură la viteză mică în modul condus, se presupune

r st » r d .

Raza de rulare a roții r k este calea parcursă de centrul roții când aceasta se rotește cu un radian. Determinat prin formula

r la = ,

Unde S– distanța parcursă de roată pe rotație în m;

2p este numărul de radiani dintr-o rotație.

Când o roată rulează, aceasta poate fi supusă unui cuplu M cr si frana M t momente. În acest caz, cuplul reduce raza de rulare, iar momentul de frânare o mărește.

Când roata se mișcă în derapaj, când există o cale și nu există rotație a roții, raza de rulare tinde spre infinit. Dacă alunecarea are loc pe loc, atunci raza de rulare este zero. În consecință, raza de rulare a roții variază de la zero la infinit.

Dependenţa experimentală a razei de rulare de momentele aplicate este prezentată în Fig. 3.1. Evidențiem cinci puncte caracteristice pe grafic: 1,2,3,4,5.

Punctul 1 – corespunde mișcării de derapare a roții la aplicarea cuplului de frânare. Raza de rulare în acest punct tinde spre infinit. Punctul 5 corespunde alunecării roții pe loc când se aplică cuplul. Raza de rulare în acest punct se apropie de zero.

Secțiunea 2-3-4 este liniară condiționat, iar punctul 3 corespunde razei rko când roata rulează în modul condus.

Fig.3.1.Dependenta r k = f (M).

Raza de rulare a roții în această secțiune liniară este determinată de formulă

r k = r k ± l T M,

Unde l t – coeficientul de elasticitate tangențială a anvelopei;

M- momentul aplicat roții în N.m.

Luați semnul „+” dacă se aplică un cuplu de frânare pe roată și semnul „-” dacă este aplicat un cuplu la roată.

În secțiunile 1-2 și 4-5 nu există dependențe pentru determinarea razei de rulare a roții.

Pentru comoditatea prezentării materialului, vom introduce în continuare conceptul de „raza roții” r la, ținând cont de următoarele: dacă se determină parametrii cinematicii automobilului (traseu, viteză, accelerație), atunci raza roții se referă la raza de rulare a roții; dacă sunt determinați parametrii dinamici (forță, moment), atunci această rază este înțeleasă ca raza dinamică a roții r d. Ținând cont de ceea ce se acceptă în viitor, se vor nota raza dinamică și raza de rulare r la ,

Toate forțele care acționează asupra mașinii dinspre șosea sunt transmise prin roți. Raza unei roți echipate cu o anvelopă pneumatică poate varia în funcție de greutatea încărcăturii, de modul de conducere, de presiunea internă a aerului și de uzura benzii de rulare.

Roțile au următoarele raze:

1) gratuit; 3) dinamică;

2) static; 4) cinematice.

Raza liberă(r св) este distanța de la axa unei roți staționare și neîncărcate până la cea mai îndepărtată parte a benzii de alergare. Pentru aceeași roată, valoarea Rst depinde doar de valoarea presiunii interne a aerului din anvelopă.

Raza liberă a roții este indicată în specificațiile tehnice ale anvelopei. Dacă caracteristica specificată nu este în datele de referință, atunci valoarea acesteia poate fi determinată de marcajul anvelopei.

Raza statica(r st) - aceasta este distanța de la centrul unei roți staționare, încărcată doar cu o forță normală, până la planul de referință. Valoarea razei statice este mai mică decât raza liberă cu valoarea deformației radiale:

r st = r st - h z = r st - R z /С sh, (5.1)

unde h z = R z /С Ш - deformarea radială (normală) a anvelopei, m;

R z - reacția normală a drumului, N;

C w - rigiditate radială (normală) a anvelopei, N/m.

Reacția normală a drumului care acționează asupra unei singure roți poate fi determinată prin formula:

Rz = G O / 2, (5,2)

unde G O este greutatea mașinii pe o anumită osie.

Din formula (1) găsim valoarea rigidității radiale a anvelopei:

S w = R z / r st - r st, (5.3)

Rigiditatea radială a unei anvelope depinde de designul său și de presiunea interioară a aerului p w. Dacă dependența Cw de pw este cunoscută, atunci cantitatea de deformare a anvelopei poate fi determinată la orice presiune internă a aerului. La presiunea și sarcina nominală a aerului, raza statică a roții poate fi găsită folosind formula:

r st = 0,5d o + (1 - l w)N w, (5,4)

unde d o - diametrul jantei roții, m;

N w - înălțimea profilului anvelopei în stare liberă, m;

l w - coeficientul de deformare radială a anvelopei.

Pentru anvelopele cu profil obișnuit, precum și pentru anvelopele cu profil larg, l w = 0,10 - 0,15; pentru role arcuite si pneumatice l w = 0,20 - 0,25.

Valoarea nominală a primei roți în raport cu sarcina nominală și presiunea interioară a aerului este indicată în specificațiile tehnice ale anvelopei.

Raza dinamică(r d) este distanța de la centrul roții de rulare până la planul de referință. Valoarea lui r d depinde în principal de presiunea internă a aerului din anvelopă, de sarcina verticală pe roată și de viteza acesteia. Pe măsură ce viteza vehiculului crește, raza dinamică crește ușor, ceea ce se explică prin întinderea anvelopei de către forțele inerțiale centrifuge.

Raza cinematică(r к) este raza unei roți de rulare nedeformabile condiționate fără alunecare, care are aceleași viteze unghiulare și liniare cu o roată elastică dată:

r k = V x /w k. (5.5)

Valoarea lui r k se determină empiric prin măsurarea traseului S parcurs de mașină în n k rotații complete:

r k = V x /w k = V x * t /w k* t = S/2p n k, (5.6)

unde V x este viteza liniară a roții;

w k - viteza unghiulară a roții;

t - timpul de mișcare.

Diferența dintre razele r d și rk se datorează prezenței alunecării în zona de contact a anvelopei cu drumul.

În cazul alunecării complete a roții, calea parcursă de roată este zero S = 0 și, prin urmare, r k = 0. În timpul alunecării roților frânate, nerotative (blocate), adică. când se deplasează în derapaj, n k = 0 și r k ® ¥.

Când conduceți o mașină pe drumuri cu suprafață dură și aderență bună, aproximativ r k = r d = r c = r.

La rulare, anvelopa este supusă forțelor centrifuge. Mărimea forțelor centrifuge depinde de viteza de rulare, masa și dimensiunea anvelopei. Sub influența sitelor centrifuge, anvelopa crește ușor în diametru. Testele au arătat că atunci când anvelopa rulează cu o viteză de 180-220 km/h, înălțimea profilului crește cu 10-13% (rezultatele testelor anvelopelor în cursele de motociclete rutiere-circuit).

În același timp, acțiunea forțelor centrifuge determină (datorită creșterii rigidității radiale a anvelopei) o ușoară creștere a distanței de la axa roții la suprafața de sprijin (planul drumului) cu scăderea simultană a zonei de contact. a anvelopei cu drumul. Această distanță se numește raza dinamică a anvelopei Ro, care este mai mare decât raza statică Rc, adică Ro>Rc.

Cu toate acestea, la viteze de funcționare Ro este practic egal cu Rс.

Raza de rulare este raportul dintre viteza liniară a roții și viteza unghiulară de rotație a roții:

unde Rк - raza de rulare, m;
V - viteza liniară, m/s;
w - viteza unghiulara, rad/s.

Rezistență la rostogolire

Orez. Anvelopa rulează pe o suprafață tare

Când o roată se rostogolește pe o suprafață dură, cadrul anvelopei este supus deformărilor ciclice. La intrarea în contact, anvelopa se deformează și se îndoaie, iar la lăsarea contactului își restabilește forma inițială. Energia de deformare a anvelopei, generată atunci când elementele intră în contact cu suprafața, este cheltuită pentru frecarea internă între straturile carcasei și alunecarea în zona de contact. O parte din această energie este transformată în căldură și transferată în mediu. Datorită pierderii de energie mecanică, rata de restabilire a formei originale a anvelopei atunci când elementele anvelopei părăsesc contactul este mai mică decât rata de deformare a anvelopei atunci când elementele intră în contact. Din acest motiv, reacțiile normale din zona de contact sunt oarecum redistribuite (comparativ cu o roată staționară) și diagrama de distribuție a forțelor normale ia forma prezentată în figură. Rezultatele reacțiilor normale, egale ca mărime cu sarcina radială pe anvelopă, se deplasează înainte față de verticala care trece prin axa roții cu o anumită cantitate a („deriva” a reacției radiale).

Momentul creat de reacția radială față de axa roții se numește momentul rezistenței la rulare:

În condiția de mișcare constantă (la o viteză de rulare constantă) a roții conduse, acționează un moment care echilibrează momentul rezistenței la rulare. Acest moment este creat de două forțe - împingerea
forța P și reacția orizontală a drumului X:

M = XRd = PRd,
unde P este forța de împingere;
X - reacția orizontală a drumului;
Rd - raza dinamică.

PRd = Qa - condiția de mișcare constantă.

Raportul dintre forța de împingere P și reacția radială Q se numește coeficient de rezistență la rulare k.

Pe lângă anvelopă, coeficientul de rezistență la rulare este influențat semnificativ de calitatea suprafeței drumului.

Puterea Nk cheltuită la rularea roții conduse este egală cu produsul dintre forța de rezistență la rulare Pc și viteza liniară de rulare V:

Extindem această ecuație, putem scrie:

Nк = N1 + N2 + N3 - N4,
unde N1 este puterea consumată la deformarea anvelopei;
N2 este puterea consumată pentru alunecarea anvelopei în zona de contact;
N3 - puterea consumată la frecarea rulmenților roților și rezistența aerului;
N4 este puterea dezvoltată de anvelopă la refacerea formei anvelopei în momentul în care elementele ies în contact.

Pierderile de putere datorate rulării roților cresc semnificativ odată cu creșterea vitezei de rulare, deoarece în acest caz energia de deformare crește și, în consecință, cea mai mare parte a energiei este transformată în căldură.

Pe măsură ce deviația crește, deformarea carcasei anvelopei și a benzii de rulare crește brusc, adică pierderea de energie din cauza histerezisului.

În același timp, generarea de căldură crește. Toate acestea conduc în cele din urmă la o creștere a puterii consumate la rularea anvelopei.

Testele au arătat că rularea unei anvelope de motocicletă în condiții de roată condusă (pe un tambur neted) necesită o putere de la 1,2 la 3 litri. Cu. (în funcție de dimensiunea anvelopei și viteza de rulare).

Astfel, pierderile totale din anvelope sunt destul de semnificative și sunt comparabile cu puterea motorului motocicletei.

Este clar că abordarea problemei reducerii puterii consumate pentru rularea anvelopelor de motociclete este de cea mai mare importanță. Reducerea acestor pierderi nu numai că va crește durabilitatea anvelopelor, dar va crește semnificativ durata de viață a motorului și a componentelor motocicletei și va avea, de asemenea, un efect pozitiv asupra eficienței combustibilului motoarelor.

Cercetările efectuate în timpul creării anvelopelor de tip P au arătat că pierderile de putere în timpul rulării anvelopelor de acest tip sunt semnificativ mai mici (30-40%) decât cele ale anvelopelor standard.

În plus, pierderile sunt reduse la transformarea anvelopelor într-o carcasă cu două straturi din snur 232 KT.

Este deosebit de important să se minimizeze pierderile de putere la rularea anvelopelor pentru motociclete de curse, deoarece atunci când se deplasează la viteze mari, pierderile în anvelope se ridică la până la 30% în raport cu consumul total de energie pentru mișcare. Una dintre metodele de reducere a acestor pierderi este utilizarea cordonului de nailon de 0,40 K în carcasa anvelopelor de curse. Prin utilizarea unui astfel de cablu, grosimea carcasei a fost redusă, greutatea anvelopei a fost redusă și a devenit mai elastică. și mai puțin susceptibile la încălzire.

Natura modelului benzii de rulare are o mare influență asupra coeficientului de rezistență la rulare al anvelopei.

Pentru a reduce energia generată atunci când elementele intră în contact cu drumul, greutatea benzii de rulare a anvelopelor de curse este redusă cât mai mult posibil. În timp ce anvelopele de drum au o adâncime a benzii de rulare de 7-9 mm, anvelopele de curse au o adâncime a benzii de rulare de 5 mm.

În plus, modelul benzii de rulare al anvelopelor de curse este proiectat astfel încât elementele sale să ofere cea mai mică rezistență atunci când anvelopa rulează.

De regulă, modelul benzii de rulare al anvelopelor roților din față (motoare) și din spate (motoare) ale unei motociclete este diferit. Acest lucru se explică prin faptul că scopul anvelopei roții din față este de a asigura o manevrabilitate fiabilă, iar scopul roții din spate este de a transmite cuplul.

Prezența urechilor inele pe anvelopele din față ajută la reducerea pierderilor de rulare și îmbunătățește manevrabilitatea și stabilitatea, mai ales la viraje.

Orez. Curbe de pierdere a puterii față de viteza de rulare: 1 - dimensiunea anvelopei 80-484 (3.25-19), model L-130 (drum); 2 - dimensiunea anvelopei 85-484 (3.25-19) model L-179 (pentru roata din spate a motocicletelor road-ring)

Modelul de rulare în zig-zag al roții din spate asigură o transmisie fiabilă a cuplului și, de asemenea, reduce pierderile la rulare. Toate măsurile de mai sus fac posibilă, în general, reducerea semnificativă a pierderilor de putere la rularea anvelopelor. Graficul arată curbele de pierdere de putere la viteze diferite pentru anvelopele de drum și de curse. După cum se poate observa din figură, anvelopele de curse au pierderi mai mici în comparație cu anvelopele de șosea.

Orez. Apariția unui „val” atunci când anvelopa rulează la o viteză critică: 1 - anvelopă; 2 - tambur de banc de testare

Viteza critică de rulare a anvelopei

Când viteza de rulare a unei anvelope atinge o anumită valoare limită, pierderile de putere de rulare cresc brusc. Coeficientul de rezistență la rulare crește de aproximativ 10 ori.

Un „und” apare pe suprafața benzii de rulare a anvelopei. Acest „und”, în timp ce rămâne nemișcat în spațiu, se mișcă de-a lungul cadrului anvelopei la viteza de rotație a acestuia.

Formarea unui „val” duce la distrugerea rapidă a anvelopei. În zona benzii de rulare-carcasă, temperatura crește brusc, pe măsură ce frecarea internă a anvelopei devine mai intensă, iar rezistența legăturii dintre banda de rulare și carcasă scade.

Sub influența forțelor centrifuge, care sunt semnificative ca magnitudine la viteze mari de rulare, secțiunile benzii de rulare sau elementele modelului sunt rupte.

Viteza de rulare la care apare „unda” este considerată viteza critică de rulare a anvelopei.

De regulă, la rulare la o viteză critică, anvelopa este distrusă după o alergare de 5-15 km.

Pe măsură ce presiunea în anvelope crește, viteza critică crește.

Cu toate acestea, practica arată că în timpul SSC, viteza motocicletelor în unele zone este cu 20-25% mai mare decât viteza critică a anvelopei determinată la stand (când anvelopa rulează pe un tambur). În acest caz, anvelopele nu sunt distruse. Acest lucru se explică prin faptul că la rularea pe un avion, deformarea anvelopei este mai mică (în aceleași condiții) decât la rularea pe un tambur și, prin urmare, viteza critică este mai mare. În plus, timpul necesar pentru ca o motocicletă să se deplaseze cu o viteză care depășește viteza critică a anvelopelor este neglijabil. În același timp, anvelopa este bine răcită de fluxul de aer care se apropie. În acest sens, caracteristicile tehnice ale anvelopelor de motociclete sport destinate GCS permit depășirea de viteză pe termen scurt în anumite limite.

Anvelopa rulează în condiții de conducere și frânare. Rulirea anvelopei în condițiile roții motrice are loc atunci când cuplul Mkr este aplicat roții.

Diagrama forțelor care acționează asupra roții motoare este prezentată în figură.

Orez. Diagrama forțelor care acționează asupra anvelopei roții motoare la rulare

Un cuplu Mkr este aplicat unei roți încărcate cu o forță verticală Q.

Reacția drumului Qp, egală ca mărime cu sarcina Q, este deplasată față de axa roții cu o anumită distanță a. Forța Qp creează un moment de rezistență la rulare Mc:

Cuplul Mkr creează sita de tracțiune RT:

Рт = Мкр/Rк

unde Rк este raza de rulare.

Când anvelopa rulează în condițiile roții motoare, sub influența cuplului, are loc o redistribuire a forțelor tangențiale în contact.

În partea din față a contactului în direcția de mișcare, forțele tangențiale cresc, în partea din spate scad. În acest caz, rezultanta forțelor tangențiale X este egală cu forța de tracțiune Рт.

Puterea consumată la rularea roții motoare este egală cu produsul dintre cuplul Mkr și viteza unghiulară Wk de rotație a roții:

Această ecuație este valabilă numai atunci când nu există nicio alunecare în contact.

Cu toate acestea, forțele tangențiale fac ca elementele modelului benzii de rulare să alunece în raport cu drumul.

Din acest motiv, valoarea reală a vitezei de mișcare de translație a roții Ud este puțin mai mică decât Vt teoretic.

Raportul dintre viteza reală de avans Vd și Vt teoretic se numește randamentul roții, care ia în considerare pierderea de viteză datorată alunecării anvelopei în raport cu drumul.

Cantitatea de alunecare a poate fi estimată folosind următoarea formulă:

Evident, valoarea vitezei reale Vd poate varia de la Vt la 0, adică:

Intensitatea alunecării depinde de mărimea forțelor tangențiale, care la rândul lor sunt determinate de mărimea cuplului.

Afișat anterior:

Mkr = XRk;
X = Рт = Qv,
unde v este coeficientul de aderență al anvelopei la șosea.

Când cuplul crește până la o anumită valoare care depășește valoarea critică, mărimea forțelor tangențiale rezultate X devine mai mare decât este permis și anvelopa alunecă complet față de drum.

Anvelopele de motociclete existente în domeniul de sarcină de funcționare pot transmite un cuplu de 55-75 kgf*m fără alunecare completă (în funcție de dimensiunea anvelopei, sarcină, presiune etc.).

Atunci când o motocicletă frânează, forțele care acționează asupra anvelopei sunt de natură similară cu forțele care apar atunci când anvelopa funcționează în condițiile roții motrice.

Când se aplică roții un cuplu de frânare Mt, în zona de contact are loc o redistribuire a forțelor tangențiale. Cele mai mari forțe tangențiale apar în partea din spate a contactului. Rezultanta forțelor tangențiale coincide ca mărime și direcție cu forța de frânare T:

Când cuplul de frânare Mt crește peste o anumită valoare critică, forța de frânare T devine mai mare decât forța de aderență a anvelopei la șosea (T>Qv) și începe alunecarea completă în contact, apare fenomenul de derapare.

La frânarea dintr-un derapaj în zona de contact, temperatura benzii de rulare crește, coeficientul de aderență scade și uzura modelului benzii de rulare crește brusc. Eficiența frânării scade (distanța de frânare crește).

Cea mai eficientă frânare are loc atunci când forța de frânare T este apropiată ca mărime de forța de aderență a anvelopei la șosea.

În consecință, atunci când șoferul folosește calitățile dinamice ale unei motociclete pentru a reduce uzura anvelopei, trebuie furnizat roții motoare un cuplu care să asigure cel mai mic alunecare a anvelopei față de șosea.

P E T R O Z A V O D S K I Y

UNIVERSITATE DE STAT

FACULTATEA DE INGINERIE SILVICĂ

Departamentul Mașini de Tracțiune

MAŞINI SILVESTRE

(Note de curs. Partea 2)

Aceste note de curs nu pretinde a fi complete, prin urmare, pentru un studiu complet al problemelor individuale, este necesar să se folosească literatura recomandată (fiecare problemă este discutată în detaliu în timpul lecțiilor de la clasă).

Rezumatul evidențiază scopul și locul mașinilor forestiere (mobile) în producția forestieră, dinamica generală și de tracțiune a vehiculelor pe roți și șenile (bilanțul de tracțiune al mașinilor și tractoarelor, caracteristicile de tracțiune și viteză și echilibrul puterii, capacitatea de cross-country, stabilitate și dinamica generală a maşinilor forestiere.). Sunt luate în considerare tipurile de transmisii, structura și principiul lor de funcționare (avantaje și dezavantaje), cerințele pentru acestea; sunt luate în considerare elemente ale schemelor de transmisie mecanică și hidraulică (ambreiaj, cutii de viteze, cutii de transfer, cardan și transmisii finale, diferențial și cinematica și statica acestuia, mecanismele de întoarcere ale vehiculelor pe șenile, bazele teoriei de întoarcere a vehiculelor pe șenile (derapante), determinarea ai parametrilor principali ai sistemelor de viraj și frânare, elementele de direcție, instalarea roților directoare etc., circuitele de cuplare fluidă și convertizor de cuplu, caracteristicile acestora).

În concluzie, sunt oferite informații succinte despre sistemele de șasiu ale vehiculelor cu roți, suspensiile vehiculelor pe roți și pe șenile.

Notele pot fi folosite pentru a studia următoarele discipline:

„Teoria și proiectarea vehiculelor pe roți și șenile”,

„Transmisii pentru vehicule mobile”

„Transmisii și mecanisme de control ale mașinilor forestiere”,

„Vehicule de transport forestier”

„Mașini de recoltat pădure”

și poate fi util studenților și studenților absolvenți implicați în calculele de tracțiune ale vehiculelor pe roți și șenile în timpul lucrărilor de curs și proiectarea diplomelor, cercetări privind calitățile de tracțiune și aderență, fundamentele teoriei rotației etc. a mașinilor forestiere și de uz general.

Rezumatul a fost elaborat de un profesor la Departamentul de Mașini de Tracțiune

M. I. Kulikov

INTRODUCERE

Locul de frunte în mecanizarea lucrărilor forestiere este ocupat din ce în ce mai mult de mașinile forestiere. Mașinile forestiere sunt mașini utilizate în industria forestieră pentru transportul lemnului, care include transportul (deraparea) și îndepărtarea lemnului (tractoare cu roți și pe șenile, camioane pentru lemne etc.). Baza pentru majoritatea mașinilor forestiere sunt vehiculele de uz general și tractoarele (ZIL, MAZ, Ural, KamAZ, KRAZ, T-130, MTZ-82 etc.). Există o serie de cerințe pentru mașinile forestiere, principalele fiind:

1. Conformitatea proiectării mașinii cu condițiile de funcționare și asigurarea funcționării de înaltă performanță.

2. Calități ridicate de tracțiune și dinamică, capacitate mare de cross-country, bună aderență a elicei la sol, manevrabilitate ridicată, bună adaptabilitate pentru funcționare în diverse condiții climatice etc.

3. Design promițător, care face posibilă modernizarea modelului de bază original pentru o lungă perioadă de timp.

4. Fiabilitate ridicată și rezistență la uzură a pieselor, ansamblurilor și ansamblurilor, unificarea acestora.

5.Eficiență ridicată - costuri minime pentru combustibili și lubrifianți, piese de schimb, întreținere etc.

În plus, pentru camioanele de lemn sunt impuse cerințe suplimentare: creșterea sarcinii de deplasare, creșterea vitezei de deplasare și îmbunătățirea capacității de traversare.

Îndeplinirea acestor cerințe se realizează de obicei prin creșterea puterii motorului pe tonă de greutate a trenului rutier și prin creșterea capacității totale de încărcare a acestuia. De la an la an, puterea motoarelor de automobile și capacitatea de transport a trenurilor rutiere sunt în creștere (ZIL-131-110 kW-12,0 t; MAZ-509-132 kW-17,0 t; KRAZ-255 - 176 kW-23,0 t; KRAZ-260-220 kW-29 ,0 t).

Îmbunătățirea transmisiei și a sistemelor de șasiu joacă un rol principal în creșterea vitezei medii a unui vehicul și în creșterea capacității acestuia de traversare. Taierea se realizeaza cu tractoare speciale - skidder, care transporta lemnul in pozitie semi-scufundata. În ultimii ani, s-a realizat o dezvoltare intensivă a noilor modele de mașini speciale.

Skidderele au fost create pentru prima dată în URSS în 1946. În special în operațiunile de exploatare forestieră se folosesc vehicule pe șenile, care au o manevrabilitate mai bună decât cele pe roți (majoritatea exploatărilor forestiere se efectuează în zone cu capacitate portantă redusă a solurilor). Cu toate acestea, avantajele unui sistem de propulsie pe roți - viteze mari, funcționare lină etc. i-au forțat pe proiectanți să ia calea dezvoltării de noi vehicule pe roți cu abilități crescute de cross-country (TLK-4, TLK-6, ShLK etc.).

Creșterea productivității și a calităților de tracțiune a tractoarelor pe șenile se realizează prin creșterea capacității de încărcare și a puterii motorului.

TRANSMITEREA CUPLULUI MOTOR LA ȘOFER

ROȚI MAȘINI SILVESTRE. EFICIENTA TRANSMISIEI

Mașinile și tractoarele moderne, atât străine, cât și autohtone, folosesc motoare cu piston cu ardere internă, a căror dezvoltare a stabilit o tendință de creștere a vitezei lor. Acest lucru duce la compactitatea și greutatea redusă a acestora. Cu toate acestea, pe de altă parte, acest lucru duce la faptul că cuplul pe arborele acestor motoare este semnificativ mai mic decât cuplul care trebuie furnizat roților motoare ale mașinii, în ciuda puterii relativ mari a acestor motoare. În consecință, pentru a obține cuplul necesar mișcării pe roțile motoare, este necesar să se introducă în sistem un dispozitiv suplimentar - „motor - roți motrice”, care asigură nu numai transmiterea cuplului motor, ci și creșterea acestuia. Rolul acestui dispozitiv în mașinile și tractoarele moderne este îndeplinit de transmisie. Transmisia include o serie de mecanisme: ambreiaj, cutie de viteze, cardan, trepte principale, finale (finale), mecanisme de întoarcere și cutii de viteze suplimentare (cutii de transfer) care stabilesc un raport de transmisie constant. Cuplul de la motor este transmis cutiei de viteze prin ambreiaje. La mașinile moderne, ambreiajele cu frecare sunt cele mai comune tip. Raportul dintre cuplul de frecare al ambreiajului M m și cuplul nominal al motorului Me se numește factor de siguranță al ambreiajului β:

β=M m / M e (1)

Valoarea acestui coeficient variază într-o gamă largă (1,5 - 3,8) pentru camioane și tractoare și este selectată din condițiile mărimii lucrărilor de frecare în timpul alunecării în timpul accelerării unității tractorului, precum și din protecția împotriva deteriorării motorului și piesele de transmisie sub posibile suprasarcini.

La alegerea coeficientului β se ține cont și de modificarea posibilă a coeficientului de frecare a discurilor de ambreiaj, scăderea forței de presiune a arcurilor din cauza uzurii suprafețelor de frecare etc.. Din ambreiaj se transmite cuplul. prin cutia de viteze și alte elemente de transmisie către roțile motoare. În absența alunecării între discurile de antrenare și de antrenare ale ambreiajului (δ ambreiaj = 0), se va determina raportul transmisiei în formă generală: i tr =ω e /ω k = n e /n k, (2)

unde ω e și n e sunt viteza unghiulară și respectiv viteza de rotație a arborelui cotit al motorului;

ω k și n k sunt viteza unghiulară și, respectiv, viteza de rotație a roților motoare.

Egalitatea (2) poate fi reprezentată ca:

i tr =i k ∙i rk ∙i gl ∙ii kp = i k ∙i rk ∙i o, (2΄)

unde i к – raportul de transmisie al cutiei de viteze;

i рк – raportul de transfer al cazului de transfer;

i gl – raportul de transmisie al treptei principale (centrale);

i - raportul de transmisie al mecanismului de rotire;

i raport cutie de viteze – transmisie finală;

i o – raport de transmisie constant implementat în mecanismul principal, mecanismul de rotație și treptele finale, precum și în alte cutii de viteze de transmisie.

Cuplul pe roțile motoare ale mașinii este determinat de:

M k =M e ∙i tr ∙η tr, (3)

η tr – randamentul transmisiei, care se determină din relația:

η tr =N la /N e =(N e - N tr)/N e =1-(N tr / N e) , (4)

unde Nk este puterea furnizată roților motoare;

Ntr – puterea pierdută în transmisie.

Eficiența transmisiei η tr ține cont de pierderile mecanice care apar la rulmenți, cuplajele de viteze ale cutiei de viteze, angrenajele centrale și finale și pierderile în timpul agitației uleiului. Eficiența transmisiei este de obicei determinată experimental. Depinde de tipul de proiectare a transmisiei, de calitatea fabricației și a asamblarii, de gradul de încărcare, de vâscozitatea uleiului etc. Eficiența transmisiilor moderne de automobile și tractor la modul nominal de funcționare este în intervalul 0,8..0,93 și depinde de numărul de perechi de viteze conectate în serie η kp = 0,97..0,98; η c.p. =0,975...0,990.

În conformitate cu aceasta, valoarea lui η tr poate fi calculată aproximativ:

η tr = η c.p. ∙η kp (4΄)

Fără a lua în considerare pierderile fără sarcină:

η rece =1-M rece / M e, (5)

unde ralanti este momentul de rezistență redus la arborele de intrare al transmisiei care apare atunci când transmisia este la ralanti.

m ts, m La - numărul de perechi de angrenaje cilindrice, respectiv conice.

Razele de rulare a roților

O mașină (tractor) se mișcă ca urmare a acțiunii diferitelor forțe asupra acesteia, care sunt împărțite în forțe motrice și forțe de rezistență la mișcare. Forța motrice principală este forța de tracțiune aplicată roților motoare. Forța de tracțiune apare ca urmare a funcționării motorului și este cauzată de interacțiunea roților motoare cu drumul. Forța de tracțiune Pk este definită ca raportul dintre cuplul pe arborii osiilor și raza roților motoare în timpul mișcării uniforme a vehiculului. Prin urmare, pentru a determina forța de tracțiune, este necesar să se cunoască raza roții motoare. Deoarece anvelopele elastice sunt instalate pe roțile mașinii, raza roții se modifică în timpul conducerii. În acest sens, se disting următoarele raze ale roții:

1. Nominal – raza roții în stare liberă: r n =d/2+H, (6)

unde d este diametrul jantei (diametrul scaunului anvelopei), m;

H – înălțimea totală a profilului anvelopei, m.

2. Static r c – distanța de la suprafața drumului până la axa roții staționare încărcate.

r cu =(d/2+H)∙λ , (7)

unde λ este coeficientul de deformare radială al anvelopei.

3. Dynamic r d – distanța de la suprafața drumului până la axa unei roți încărcate de rulare. Această rază crește cu o scădere a sarcinii percepute a roții G k și o creștere a presiunii interne a aerului în anvelopă p w.

Pe măsură ce viteza vehiculului crește, sub influența forțelor centrifuge, anvelopa se întinde pe direcția radială, drept urmare raza r d crește. Când o roată se rostogolește, deformarea suprafeței de rulare se modifică și ea în comparație cu o roată staționară. Prin urmare, umărul de aplicare a reacțiilor tangențiale rezultate ale drumului r d diferă de r c. Cu toate acestea, după cum au arătat experimentele, pentru calcule practice de tracțiune este posibil să se ia r c ~ r d.

Raza cinematică (de rulare) a roții r k este raza unui astfel de inel nedeformabil condiționat care are aceleași viteze unghiulare și liniare cu o roată elastică dată.

Pentru o roată care rulează sub influența cuplului, elementele benzii de rulare care vin în contact cu drumul sunt comprimate, iar roata la viteze egale de rotație parcurge o distanță mai mică decât în timpul rulării libere; pe o roată încărcată cu cuplu de frânare, elementele benzii de rulare care vin în contact cu drumul sunt întinse. Prin urmare, roata de frână parcurge o distanță puțin mai mare la viteze egale decât o roată care rulează liber. Astfel, sub influența cuplului, raza rк scade, iar sub influența cuplului de frânare, crește. Pentru a determina valoarea lui r k folosind metoda „amprenturi de cretă”, se trasează o linie transversală pe drum cu cretă sau vopsea, pe care se rostogolește o roată de mașină și apoi lasă amprente pe drum.

Măsurarea distanței lîntre amprente extreme, determinați raza de rulare folosind formula: r k = l / 2π∙n, (8)

unde n este viteza de rotație a roții corespunzătoare distanței l .

În caz de alunecare completă a roții, distanța l = 0 și raza r к = 0. În timpul alunecării roților care nu se rotesc (“SW”) viteza de rotație n=0 și r к
.

O mașină (tractor) se mișcă ca urmare a acțiunii diferitelor forțe asupra acesteia, care sunt împărțite în forțe motrice și forțe de rezistență la mișcare. Forța motrice principală este forța de tracțiune aplicată roților motoare. Forța de tracțiune apare ca urmare a funcționării motorului și este cauzată de interacțiunea roților motoare cu drumul. Forța de tracțiune Pk este definită ca raportul dintre momentul de pe arborii osiilor și raza roților motoare în timpul mișcării uniforme a vehiculului. Prin urmare, pentru a determina forța de tracțiune, este necesar să se cunoască raza roții motoare. Deoarece anvelopele elastice sunt instalate pe roțile mașinii, raza roții se modifică în timpul conducerii. În acest sens, se disting următoarele raze ale roții: