Джизакский политехнический инстиут реферат: ходовое оборудование и основы тяговой механики машин для земляных работ (стр. 2 )

Воспользовавшись выражением (78) с учетом зависимости (80), получим

Тогда

На рис. 64, а, б и в показаны эпюры скоростей проскальзыва­ния элементов пневматической шины Дvn, построенные с помощью выражения (84).

При построении эпюр величины Дvn отложены по вертикали, причем их положительные значения направлены вниз, а отрица­тельные — вверх от поверхности контакта пневматической шины.

При и = 1 (рис. 64, а) все элементы пневматической шины, за исключением находящегося в центральной опорной точке О, проскальзывают в сторону, противоположную направлению посту­пательного движения оси колеса, т. е. буксуют. Степень их бук­сования определяется значением Дvn — возрастает по мере удале­ния от вертикали, проходящей через центр колеса, достигая макси­мального значения в точках пит.

При и > 1 (рис. 64, б) все без исключения элементы пневмати­ческой шины проскальзывают в сторону, противоположную на­правлению поступательного движения оси колеса, т. е. буксуют.

Наконец, когда качение колеса сопровождается юзом, то в за­висимости от значения и < 1 (рис. 64, в) проскальзывание эле­ментов  пневматической шины может  носить двоякий  характер.

При и незначительно меньше единицы элементы пневматической шины, находящиеся в центральной части области контакта, про­скальзывают в направлении, совпадающем с направлением посту­пательного движения оси колеса. Что касается элементов пневма­тической шины, расположенных на периферийной части, то они будут проскальзывать в противоположную сторону, т. е. буксо­вать.

Если же и значительно меньше единицы, то эпюра Дvn будет только отрицательной, поскольку все элементы пневматической шины будут скользить в одном направлении, совпадающем с на­правлением поступательного движения оси колеса.

На рис. 64, г показана эпюра скорости радиальной деформации, построенная по формуле (79). Как видно, в зоне загрузки пневма­тической шины эпюра является положительной и характеризует скорости сжатия пневматической шины v2, которые отложены вверх от поверхности качения. В зоне разгрузки эпюра имеет отрица­тельные значения и определяет скорости восстановления формы шины до недеформированной. Следует отметить, что эпюра ско­рости v2 не зависит от режима работы колеса.

На рис. 65, а показана схема сил и моментов, действующих на колесный движитель с пневматической шиной при работе на ре­жиме «ведущего колеса». Принято, что поверхность качения гори­зонтальна, а движение равномерное.

На схеме использованы следующие обозначения:

Gк — вертикальная нагрузка на ось колеса с учетом его собственного веса;

Fк — горизонтальная реакция на ось колесного движителя (сила сопротивления движению);

Мк — крутящий момент, подводимый к колесному движи­телю;

R и Т — вертикальная и горизонтальная реакции поверхности качения — составляющие  равнодействующей  реак­тивных сил, действующих на пневматическую шину со стороны поверхности качения;

rс — силовой радиус колесного движителя;

а — коэффициент трения качения.

Уравнение равновесия колесного движителя можно записать следующим образом:

Разделив это уравнение на rс и имея в виду, что Gк = R, полу­чим

Отношение   характеризует  окружную  силу  колесного движителя.

Горизонтальная составляющая равнодействующей реактивных сил Т представляет собой силу тяги, которая передается от оси колесного движителя к раме машины для земляных работ. Отно­шение характеризует приведенный коэффициент сопротивления качению колесного движителя, или сокращенно коэффициент сопротивления качению. Тогда представленное выше выражение может быть переписано следующим образом:

Произведение fGк — фиктивная сила сопротивления качению, которую обозначим Pf. Следовательно, окончательно будем иметь

Таким образом, в тех случаях, когда рассматриваются силы, действующие на колесный движитель, можно вводить фиктивную силу сопротивления качению Рf = fR — fGк.

Максимальное значение силы тяги Тц, которую может раз­вить колесный движитель, определяется условием сцепления пнев­матической шины с поверхностью качения

где

ц — коэффициент сцепления пневматической шины колесного движителя с поверхностью качения.

На рис. 65, б показана схема сил и моментов, действующих на колесный движитель при работе на режиме «свободного колеса». На ось колесного движителя в данном случае действует только одна сила — вертикальная нагрузка Gк. В связи с этим равно­действующая реактивных сил, действующих на пневматическую шину со стороны поверхности качения, будет направлена верти­кально. Обозначим ее как и раньше через R. Тогда уравнение рав­новесия колесного движителя будет

Разделим это уравнение на гс и, принимая во внимание, что Gк = R, получим

Обозначая,  как и в предыдущем случае, и , будем иметь

или

где, как и прежде,

Следовательно, окружная сила колесного движителя, рабо­тающего на режиме «свободного колеса», равна силе сопротивле­ния качению. Схема сил, действующих на ведомое колесо с пнев­матической шиной при качении по горизонтальной поверхности с равномерной действительной скоростью поступательного движе­ния оси колеса, приведена на рис. 65, в.

Качение колеса происходит под действием толкающей силы Р'к, приложенной к его оси и направленной параллельно поверх­ности качения. Горизонтальная составляющая равнодействующей реактивных сил у ведомого колеса направлена в сторону, проти­воположную  направлению  поступательного  движения  его  оси.

Составляющая Т равнодействующей реактивных сил является силой трения, обуславливающей возможность качения ведомого колеса.

Условие равновесия ведомого колеса определяется равенством

или

так как

Таким образом, сила Р'к совместно с горизонтальной составляю­щей Т, равнодействующей реактивных сил, образует пару сил, момент которой при равномерном поступательном движении оси колеса уравновешивается моментом сопротивления качению. Сле­довательно, сила Р'к по абсолютному значению равна фиктивной силе сопротивления качению Pf. Тогда, разделив приведенное выше уравнение на rс и имея в виду, что R = Gк, окончательно получим

§ 31. СОПРОТИВЛЕНИЕ КАЧЕНИЮ КОЛЕСА С ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ ШИНОЙ

В качестве примера рассмотрим расчет сопротивления каче­нию ведущего колеса, когда деформируется как шина, так и по­верхность качения — грунт.

Преобладающим видом деформации грунта колесом является вертикальное сжатие. Поэтому в первую очередь необходимо при­нять закон, характеризующий зависимость между нормальными контактными напряжениями а и полной деформацией грунта х.

В типичных грунтовых условиях работы машины для земляных работ, когда у ≤ 2,5 кГ/см2, закон деформации сжатия грунта для случая деформирования грунта колесом с пневматической шиной может быть представлен следующим образом:

в зоне загрузки (рис. 66, участок пО)

где

С1 — коэффициент полной деформации грунта;

х — полная деформация грунта; в зоне разгрузки (участок тО)

где

С2 — коэффициент упругой деформации грунта;

х — упругая деформация грунта.

Основой  оценки  механических свойств пневматических шин при исследовании процесса взаимодействия является  закон деформации шины, определяющий зависимость нормальных контакт­ных напряжений а от радиальной деформации шины у.

Пусть радиальная деформация пневматической шины у не пре­вышает своего критического значения, тогда законы деформации будут:

Расчетная схема взаимодействия пневматической шины колес­ного движителя с грунтом, полученная на основании анализа опытных данных, показана на рис.66.