УДК 625.73

Главацький К.Ц., Проскурня В.М., Богомаз В.М.

Дніпропетровський національний університет

залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна

МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ОПОРУ РУХУ

МАШИН З РІЗНИМИ ТИПАМИ РУШІЇВ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ

ФАКТОРІВ, ЯКІ ВПЛИВАЮТЬ НА ЙОГО ВЕЛИЧИНУ

При пересуванні різних видів машин під час виконання їх робочих операцій виникають сили опору руху, які істотно впливають на коефіцієнт корисної дії машини, яку використовують, а також на доцільність використання в певних умовах роботи визначеного типу рушія машини.

При визначенні опору руху рушіїв важливим етапом є розрахунок величини коефіцієнта тертя рушія по грунту.

При цьому, опір пересуванню гусеничного рушія визначаемо за наступною методикою.

Знаходимо: величину коефіцієнта опору руху гусеничного рушія трактора відомої маси та розмірів гусениць, вважаючи розподіл тиску рівномірним; глибину вминання гусениць; роботу, виконану силою тяжіння трактора при зануренні гусениць на визначену глибину і об’єм зім'ятого матеріалу; відносну робота зминання; б’єм зім'ятого грунту; роботу, витрачену на зминання грунту на заданій довжині; роботу, необхідну для пересування трактора на задану відстань при умовному коефіцієнті опору руху. Прирівнявши вирази для робіт, отримаємо складову опору перекочуванню гусеничного рушія, що припадає на зминання грунту.

При повороті машини з гусеничним рушієм виникає опір, який можна розрахувати за такою методикою.

Знаходимо максимальну величину опору повороту навколо загальмованої гусениці, роботу на зминання грунту та роботу, необхідну для повороту гусениць на кут 90⁰ при умовному коефіцієнті опору. Прирівнявши дві останні роботи, отримаємо необхідний опір.

Істотною відмінністю отриманої формули від довідкової є присутність в ній величини колії, вплив якої на зусилля повороту очевидний.

Другою істотною відмінністю є наявність коефіцієнта опору зминанню, вплив якого на опір повороту також очевидний.

Наявність в довідковій формулі тільки коефіцієнта тертя ковзання не завжди враховує властивість грунтової основи повністю. Наприклад, розворот на ґрунтовій основі з малим значенням коефіцієнта опору зминанню, але покритим снігом, може привести до абсолютно різних результатів, отриманих за запропонованою і довідковою формулах, які відрізняються приблизно вдвічі.

Основним типом рушія машин при транспортуванні вантажів по дорогам є колісний. Вантажні автопоїзди мають декілька пар коліс, тому виникає питання раціональної розстановки коліс з точки зору мінімального опору руху пересування.

Відомо, що повторні проїзди колісного рушія по рихлому грунту знижують коефіцієнт опору коченню.

Теоретичні значення коефіцієнта опору коченню після кожного проїзду для загального випадку властивостей грунту і типу шин навряд чи можуть бути отримані через необхідність мати достатню кількість початкових даних, що стосуються параметрів грунту і шини.

М.О. Ульяновим проведені експерименти для шини И-156 розміром 16.00-20 для рихлих зв'язаних ґрунтів.

Аналіз графіків та формул його монографії і вхідних в неї коефіцієнтів дозволив знайти залежність модуля пружності грунту від числа проїздів.

Коли навантаження на одне колесо пневматичної шини відоме і відома загальна вага вантажу, що перевозиться, то загальна кількість коліс визначиться поділом другої величини на першу.

Якщо кількість коліс достатньо велика, то постає питання про те, як їх розташувати раціонально в плані з погляду мінімуму опору пересуванню.

Аналіз досліджень дозволяє зробити висновок, що при однаковій кількості коліс автопоїзда на пневматичних шинах найменший опір матиме потяг при однорядному розташуванні коліс, а максимальна розбіжність в значеннях опору при, наприклад, 12 колесах складає більше 1,5 разів.

Послідовність розрахунку опору руху пневматичної шини наступна.

Після вибору вихідних даних (тиск, що допускається, на колесо, максимальний тиск повітря в шині, радіус колеса, ширина поверхні контакту) розраховуємо: опір руху шини від тертя в підшипниках; повну глибину колії за умови, що колесо рухається по ріллі з відомим коефіцієнтом опору зминанню; розрахунковий модуль пружності шини; півширину плями контакту шини з ґрунтом; коефіцієнт тертя кочення колеса по ґрунтовій основі; опір руху колеса.

Серед факторів, що суттєво впливають на опір руху рушія, є швидкість його пересування. Тому вона також враховується у досідженнях і отриманих методиках розрахунку параметрів контакту рушія з грунтом.

За методикою М.О. Ульянова нами набуті значення коефіцієнта тертя кочення залежно від величини коефіцієнтів, що приймаються. Розбіжність в набутих значеннях за запропонованою методикою входить в діапазон значень, отриманих за методикою М.О. Ульянова, максимальна розбіжність не перевищує 14%, але процес його обчислень значно спрощується: замість 16 етапів необхідні 5, і не треба користуватися 4 табличними даними, одним графіком і 3 коефіцієнтами з широким діапазоном значень, відмінних в 1,3...2,0 рази.

Виконані дослідження і запропоновані аналітичні залежності дозволять на 60...70% зменшити розрахункову величину опору пересуванню коліс на пневматичних шинах.

При визначенні втрат на тертя ковзання по ґрунтовій основі необхідно враховувати складову втрат на утворення постійної і змінної колії, яка залежно від фізико-механічних властивостей ґрунтів і величини коефіцієнта тертя ковзання може досягати величини опору від тертя ковзання.

Продовження досліджень ведеться в напрямку оптимізації параметрів рушіїв щодо зниження енергоємномті руху машин для земляних робіт і, зокрема, грунтоущільнюючих машин, як працюючих в найнеспиятливіших умовах.