ДЖИЗАКСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИУТ
РЕФЕРАТ: ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ОСНОВЫ ТЯГОВОЙ МЕХАНИКИ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Основным видом ходового оборудования машин для земляных работ, исключая экскаваторы, являются колеса с пневматическими шинами. Использование колес с пневматическими шинами низкого давления и большой грузоподъемности в качестве ходового оборудования позволило создать самоходные колесные машины для земляных работ, обладающие высокими тяговыми и скоростными качествами.
Колеса с пневматическими шинами самоходных колесных машин выполняют функции:
1) движителя, преобразовывающего вращательное движение ведущих колес в поступательное движение машины;
2) поддерживающего элемента, передающего вертикальные нагрузки на поверхность качения;
3) направляющего элемента, обеспечивающего возможность изменения направления движения машины;
4) упругой подвески, создающей плавность хода машины.
Таким образом, в соответствии с основными функциями, выполняемыми колесом, различают:
1) ведущее колесо, являющееся движителем и поддерживающим элементом;
2) ведомое колесо, выполняющее только функции поддерживающего элемента;
3) ведомое и направляющее (управляемое) колеса, служащие
поддерживающим и направляющим элементами;
4) ведущее и направляющее колеса, являющиеся движителями, поддерживающими и направляющими элементами.
Самоходные колесные машины для земляных работ разрабатывают грунт своими рабочими органами только при движении за счет силы тяги, создаваемой колесным движителем.
Преобразование крутящего момента (подводимого от двигателя к колесному движителю) в силу тяги самоходной колесной машины осуществляется пневматическими шинами колесного движителя в результате их взаимодействия с поверхностью качения. Эффективность этого процесса в значительной степени определяет тяговые качества самоходных колесных машин.
Потери мощности при работе колесного движителя обуславливаются, с одной стороны, проскальзыванием элементов пневматических шин, находящихся в пределах области контакта, относительно поверхности качения, приводящем к снижению скорости поступательного движения машины, а с другой — за счет наличия сопротивления качению.
Факторы, определяющие проскальзывание и сопротивление качению, а следовательно, тяговые и скоростные качества машин для земляных работ в значительной степени зависят от параметров колесного движителя и режимов его работы.
§ 30. РАБОТА КОЛЕСА С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНОЙ
В зависимости от механических свойств пневматических шин и поверхности качения возможны следующие характерные особенности их взаимодействия при качении колеса:
1. Деформируется как пневматическая шина, так и поверхность качения.
2. Деформируется только пневматическая шина.
3. Деформируется только поверхность качения.
Рассмотрим равномерное качение деформируемого колеса, вращающегося с угловой скоростью ωк, по горизонтальной недеформируемой поверхности качения (рис. 62).
Если центральная опорная течка О контакта пневматической шины не проскальзывает относительно поверхности качения, то мгновенный центр качения колеса будет находиться в этой же точке. Следовательно, радиус качения колеса r'к будет равен
где
r0 — радиус недеформированной пневматической шины;
λ — нормальная деформация пневматической шины; а действительная поступательная скорость оси колеса v'кд составит
Если в точке О будет иметь место отрицательное проскальзывание, направление которого противоположно направлению движения оси колеса (буксование) со скоростью скольжения — Δv''n, то мгновенный центр качения колеса переместится в точку О".
Радиус качения колеса в этом случае будет меньше, чем в предыдущем, так как r"к < (r0 — λ), а следовательно, и поступательная скорость v" кд также будет меньше, поскольку
В данном случае колесо будет катиться с буксованием.
Если точка О имеет положительное проскальзывание, направление которого совпадает с направлением движения оси колеса (юз) со скоростью + Δv'''n, то мгновенный центр качения колеса переместится в точку О'''. Радиус качения колеса будет самый больший r'''к > (r0 — λ), так же как и действительная скорость оси колеса v'''кд, равная
В последнем случае колесо будет катиться с проскальзыванием (юзом). Возможность качения колеса с юзом или буксованием зависит от режимов его работы и от процесса взаимодействия с поверхностью качения. Для того, чтобы выявить характер протекания этого процесса, рассмотрим равномерное качение деформируемого колеса с пневматической шиной по недеформируемой поверхности качения (рис. 63).
Для удобства рассуждений полагаем, что ось колеса неподвижна, а поверхность качения движется в противоположную сторону с постоянной скоростью, равной действительной поступательной скорости оси колеса vкд. Примем обоснованные экспериментальными исследованиями допущения, что при деформировании элементов пневматической шины в области контакта пт они перемещаются только в радиальном направлении. Тогда при вращении колеса каждая точка пневматической шины, начиная с момента входа ее в контакт (точка /г), будет двигаться вдоль поверхности качения и в радиальном направлении. Рассмотрим движение элемента пневматической шины, находящегося в точке ξ.
Очевидно, что скорость v1 движения точки ξ вдоль поверхности качения можно рассматривать как результирующую скорость двух составляющих: окружной скорости v3 точки ξ, направленной перпендикулярно к радиусу, и скорости, направленной по радиусу v2 (скорость радиальной деформации пневматической шины).
Воспользовавшись построениями, выполненными на схеме, и имея в виду принятые обозначения, можно составить следующие зависимости:
Из формул (78) и (79) следует, что скорости vl и v2 являются функцией угла а, который определяет положение элемента пневматической шины относительно вертикали, проходящей через центр колеса; причем скорость vl меняется по величине, но не меняется по направлению для + а и — а. Скорость v2 меняется как по величине, так и по направлению. Так, при + а скорость v2, направленная по радиусу к центру колеса, является скоростью сжатия элемента пневматической шины, при — а скорость v2 направлена по радиусу от центра колеса и является скоростью восстановления шины до недеформированного профиля.
Если точку ξ рассматривать как точку, принадлежащую поверхности качения, то ее скорость будет величиной постоянной, равной vкд. В том случае, когда эта точка будет отнесена к поверхности пневматической шины, ее скорость v1 будет переменной, зависящей от положения рассматриваемой точки на поверхности контакта пневматической шины. Поэтому все элементы пневматической шины, за исключением тех, у которых v1 = vкд, неизбежно будут проскальзывать относительно поверхности качения, если считать, что рабочий сектор пт пневматической шины не испытывает тангенциальной деформации. Возникающая при этом скорость проскальзывания Δvn будет равна
Если при качении колеса в некоторой точке контакта Δvn > 0 (что может быть при v1 > vкд), то данный элемент пневматической шины будет проскальзывать относительно поверхности качения в сторону, противоположную движению оси колеса. Такое проскальзывание, как уже говорилось, называется буксованием. Когда Δvn < 0 (при v1 < vкд), происходит обратное явление — рассматриваемый элемент пневматической шины будет проскальзывать в сторону, совпадающую с движением оси колеса. Отметим еще раз, что такое проскальзывание называется юзом.
Проскальзывание элементов пневматической шины можно оценивать относительным показателем — коэффициентом проскальзывания θξ, который определяется выражением
Заметим, что при буксовании некоторого элемента пневматической шины коэффициент его проскальзывания θξ > 1; если имеет место юз — θξ < 1; когда θξ = 1, то это значит, что данный элемент пневматической шины не проскальзывает относительно поверхности качения.
Предполагая, что в формуле (80) а = 0, получим выражение для определения коэффициента проскальзывания 0 центральной опорной точки пневматической шины (точка О):
Тогда выражение (80) можно представить в следующем виде:
Из формулы (82) видно, что разные элементы пневматической шины, положение которых в области контакта определяется углом а, будут иметь различные коэффициенты проскальзывания. По указанной причине коэффициент θξ не может служить критерием оценки проскальзывания колеса с пневматической шиной. Для этой цели принято пользоваться коэффициентом проскальзывания θ центральной опорной точки (точки О) пневматической шины. Тогда при θ > 1 качение колеса будет происходить с буксованием; если θ < 1, процесс качения будет сопровождаться юзом; наконец, когда θ =1, проскальзывания колеса относительно поверхности качения происходить не будет.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
