Особенности определения сопротивления качению колесного движителя транспортно-тяговых машин

Рис. 3. Зависимость влажности зерна от времени сушки: ----- — влажность зерна у внутренней стенки;---— влажность зерна у наружной стенки.

него слоя возрастает с 25 до 52° С, наружного — с 25 до 37 ° С (рис. 4). Одновременно влажность зерна снижается на 8 %. В следующий период (с 30 по 40 минуту), поскольку теплоагент, проходя через высушенный внутренний слой, не насыщается влагой, наблюдается интенсивная сушка наружного слоя. При переходе зерна из камеры нагрева в камеру охлаждения (сечение сГ) температура и влажность слоев выравнивается. Исследования показали, что значения влажности зерна на выходе по вертикальным сечениям 1, 2, 3,4,5 отличаются от средней влажности зерна на выходе из сушилки на 2...3 %. На наш взгляд, это связано с неравномерным распределением теплоагента внутри камеры

Рис. 4. Зависимость температуры нагрева зерна от времени

сушки:---- — температура нагрева зерна у внутренней стенки;

--------температура нагрева зерна у наружной стенки

нагрева. Установка внутри нее делителей потока и направляющих заслонок позволит добиться более равномерного распределения теплоагента по д лине и высоте зерносушилки. Кроме того, при сушке зернового слоя с поперечной продувкой д ля предотвращения перегрева и пересушки внутреннего слоя необходимо увеличить скорость его движения относительно наружного слоя, либо применять устройства для частичного или полного перемешивания слоев.

Представленные результаты экспериментальных исследований объясняют процесс тепло- и влагообмена в жалюзийной зерносушилке камерного типа, позволяют определить основные параметры сушки.

Литература.

1. Косилов Н.И., Косилов Д.Н., Волынкин В.В. Рекомендации по совершенствованию технологии и технических средств для послеуборочной обработки зерна в хозяйствах/Челябинск: ЧГАУ, 2005. — 62 с.

2. Чумаков В.Г. Рекомендации по модернизации и реконструкции зерноочистительных агрегатов и комплексов в хозяйствах АПК Российской Федерации. — Курган, 2007. — 42 с.

3. Атаназевич В.И. Сушка зерна. — М.: Агропромиздат, 1989. — 240 с.

4. Журавлев А.П., Журавлева Л.А. Сушка зерна и семян подсолнечника. — Чапаевск, 2000. — 200 с.

5. Чумаков В.Г., Жанахов А. С. Зерносушилки и направления их развития // Материалы Х1У11 международной научно-технической конференции. Ч. 3. — Челябинск, 2008. — 60 с.

THE RESULTS OF THE RESEACH OF BLIND DRAIN DRYER OF CELL TYPE N.I. Kosilov, V.G. Chumakov, A.S. Zhanahov

Summary. The results of the experimental researches of the drying of grain were produced in the blind grain dryer of cell type. Keywords: grain dryer, drying, grain moisture.

УДК 629.114.6

ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ КАЧЕНИЮ КОЛЕСНОГО ДВИЖИТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОТЯГОВЫХ МАШИН

Е.И. БЕРДОВ, кандидат технических наук, доцент М.А. РУСАНОВ, кандидат технических наук, доцент

Челябинский ГАУ E-mail: cat@agroun.urc.ac.iv

Резюме. В статье рассматриваются экспериментальные и расчетные методы и средства определения характеристик сопротивления качению колесного движителя транспортно-тяговых средств при различных условиях движения и эксплуатационных параметрах.

Ключевые слова: колесные транспортно-тяговые средства, сопротивление качению, тензометрическая платформа, нормальная нагрузка, боковой увод, давление воздуха в шине.

Колесные транспортно-тяговые средства (КТТС), благодаря своим высоким эксплуатационным качествам, широко распространены в различных сферах экономики, в том числе и в сельском хозяйстве. В современных условиях, на фоне неблагоприятных экономических ожиданий в среднесрочной перспективе, актуальной задачей становится снижение интегральных затрат на эксплуатацию колесных транспортно-тяговых средств, эффективность использования которых зависит от оптимального распределения их составляющих [1].

Определяющий компонент в ряду эксплуатационных затрат — тяговый баланс КТТС, оптимизация показателей которого наиболее весомым образом влияет на выходные характеристики колесных машин. Известно, что движение колесной машины обеспечивается силой тяги Р подведенной от двигателя к движителю (в рассматриваемом случае к ведущим колесам) [2]:

Р =Р.±Р ±Р ±Н>,

к / а 4 '

где Р — сопротивление качению; Ра — сопротивление подъему; Р — аэродинамическое сопротивление; 2Р—результирующая сила инерции вращающихся масс машины (приведенная к ее ведущим колесам) и линейно движущихся масс КТТС.

Скорости движения сельскохозяйственных КТТС, как правило, невелики. Поэтому влияние сил аэродинамическою сопротивления Рж и сил инерции линейно движущихся масс Р существенно ниже, чем, например, для колесных автотранспортных средств, осуществляющих междугородние перевозки по дорогам 1-П категории. С учетом этих обстоятельств важнейшая составляющая их тягового баланса — сопротивление качению Р}.

При прямолинейном и равномерном движении колесной транспортно-тяговой машины ее сопротивление качению Р зависит, в основном, от коэффициента сопротивления качению/в данных условиях, полной массы машины С и уклона дороги а

Р=/Осож

Коэффициент сопротивления качению/ в свою очередь, также зависит от многих факторов, главные из которых — параметры колесного движителя, состояние дороги и скорость движения машины.

На стадии разработки КТТС высокого технического уровня и подготовки конструкторской документации на машину с заданными эксплуатационными свойствами необходимо знать величину энергетических затрат на качение колеса, динамику разгона и торможения, управляемость и устойчивость, плавность хода и проходимость машины. Для КТТС с приводом на передние колеса (К-700, Т-ШК, РТ-М-160 и др.), кроме того, важны характеристики шин не только в ведомом, но и в ведущем, а также тормозном режимах

Сегодня для определения перечисленных парамет-

ров широко используют испытания, как в дорожных, так и в лабораторных условиях. Для дорожных испытаний можно использовать шинный тестер и тензометричес-кую платформу [3,4].

Для испытаний шин непосредственно на машине можно применить две тензометрические платформы, по которым проходят колеса левого и правого бортов машины. Таким образом, можно получить характеристики шин в различных режимах движения и перераспределение реакций и реактивных моментов в продольной и поперечной плоскостях автомобиля.

Для контроля получаемых результатов можно параллельно использовать шинный тестер. С этой целью шина, установленная в шинном тестере, протягивается через тензометрическую платформу, а показания записываются одновременно измерительными мостами тестера и платформы.

Площадку тензометрической платформы для лабораторных исследований можно изготовить из материалов с различными физическими свойствами. При испытаниях КТТС для имитации движения в разных условиях обычно используют площадки из металла, бетона и плексигласа. Результаты, полученные на металлической площадке, сопоставимы с аналогичными на барабанном стевде. Бетонная площадка позволяет получить характеристики шин при высоких коэффициентах сцепления, а площадка из плексигласа — наблюдать отпечатки шины в процессе качения.

В ходе исследований колесо машины устанавливают на специальном валу, вращающемся в подшипниках качения, закрепленных на подрамнике тензомет-рической платформы, и соединяемом при испытаниях в ведущем и тормозном режимах через карданное соединение с блоком, расположенным на ее сварной раме. Подрамник, прикрепленный к стойкам рамы, может фиксировать колесо под определенными углами 6 к продольной оси плиты. Нормальные нагрузки, действовавшие на колесо, создавались силой Р, приложенной к рычагу подрамника.

Для определения силы сопротивления качению колесо устанавливали в продольной вертикальной плоскости площадки, на рычаге подрамника создавали необходимую нормальную нагрузку Рг и под действием силы 0 площадку протягивали. Для того, чтобы исключить влияние сил трения в опорных шариках на силу сопротивления качению колеса, стенд предварительно градуировали, протягивая площадку без колеса при различных нормальных нагрузках. При этом определяли силу 0а в разных режимах. Разность значений £?и (^давала истинные сопротивления качению колеса при малых скоростях движения и отсутствии боковых сил.

При размещении колёса вертикально (под некоторым углом к продольной оси площадки), получали боковые реакции Л, стабилизирующие моменты Л/ и силы сопротивления качению при различных углах д бокового увода. При установке колеса под некоторым углом у к вертикальной плоскости определяли влияние угла у развала колеса на боковые реакции, стабилизирующие моменты и силы сопротивления качению.

вк, кН

а)

в)

Увод, град

г)

Рис. 1. Экспериментальные зависимости сил ^.сопротивления и коэффициентов^ сопротивления качению колеса от различных параметров: а, б — от нормальной нагрузки <?к при V = 30 км/ч (давление в шине рш = 180 кПа); в — от скорости Vпри <5. = 25 кН;

г — от углов д бокового увода; ♦ —(51=0°; - -Д.. —62 = У; й — <53 = 6°;

— р = ЮОкПа; -о— — р =180кПа.

Характеристики увода колеса в ведущем режиме находили при передаче крутящего момента от блока к центру колеса через карданный вал. Для их определения в тормозном режиме в ступице колеса создавали тормозной момент. Боковые реакции и стабилизирующие моменты фиксировали по показаниям измерительных мостов.

Таким образом, с помощью тензо-метрической площадки были получены характеристики шин при малых скоростях движения, отпечатки шины в различных режимах ее качения и др.

К недостаткам исследования с помощью площадки следует отнести возможность проведения испытаний только при относительно малых скоростях (<о < 6 рад/с, что соответствует линейной скорости движения трактора типа Т-158 с шиной типоразмера 21,31124 порядка 15 км/ч).

Испытания шин в лабораторных условиях при повышенных скоростях движения (10...25 м/с) проводили на барабанном стенде [5].

Изменение сопротивления качению при сверхнизком давлении определяли в лабораторных условиях в два этапа; на тензо-метрической площадке при скорости движения 1 м/с и на стенде с беговым барабаном при скорости 8 м/с. Выбранные параметры характерны для эксплуатации шины на почвах с низкой несущей способностью. Кроме того, полученная зависимость позволяет оценить динамику движения колесной машины при проколе или разрыве шины.

Коэффициент и сила сопротивления качению, полученные с помощью упомянутых ранее устройств, с изменением нормальной нагрузки изменяются по закону, близкому к линейному (рис. 1 а, б). При угле бокового увода <3 = 6° сопротивление качению колеса увеличивается почта вдвое. С повышением нагрузки на колесо влияние угла увода на сопротивление качению возрастает.

При скорости 8... 17 м/с темп прироста силы сопротивления качению незначителен (рис. 1, в). В случае дальнейшего ее увеличения Рг возрастает более интенсивно. При угле бокового увода 6 = 6° повышение сопротивления качению с увеличением скорости становится очень существенным. Графики аналогичных зависимостей, полученных при движении по асфальтированному шоссе с помощью шинного тестера, проходят на 3...5 % выше кривых, построенных по результатам испытаний на лабораторном стенде.

Принимая во внимание, что углы развала колес при крене машины до 15° не превышают 2...4° и в этом случае увеличение сопротивления качению незначительно, в предварительных расчетах КТТС влиянием угла развала на сопротивление качению можно пренебречь.

С увеличением угла д бокового увода колеса сопро-

тивление качению существенно возрастает и при <5 = 8... 10° превышает первоначальное сопротивление в 3-4 раза (рис. 1, г). При изменении нормальных нагрузок и давления воздуха в шине эти зависимости практически сохраняют установленные закономерности, но изменяются количественно.

Кривая зависимости силы Р( сопротивления качению колеса от давления воздуха рш в шине при нормальной нагрузке (?, = 25 кН, полученная при отсутствии углов бокового увода (д = 0°), близка к линейной (рис.

р., кПа

Рис. 2. Зависимость силы Р1 сопротивления качению колеса от давления рш воздуха в шине: ♦ — <5 = 0’; —---5 = 3°;

2). При этом сопротивление качению возрастает с уменьшением давления воздуха в шине. В случае, когда 5 = 3°, кривая смещается несколько вверх, а законо-

мерность ее изменения сохраняется. При (3 = 6° сопротивление качению сильно возрастает, особенно с уменьшением давления воздуха в шине.

В случае снижения давления до 80...90 кПа зависимость остается такой же, как и при более высоких значениях. Однако в случае его уменьшения ниже 80 кПа сила сопротивления качению колеса резко возрастает, и при 10 кПа она превосход ит величину этого показателя, полученную при 140 кПа в 5 раз (рис. 3).

/ =

X

/0,66 4-10'V 7,7-10~V4

+ —.......+—----------

Л/Рі Jpm

Ч

1-0,2^~Сф^

G„

где рш — давление воздуха в шине, кПа; С — максимально допустимая нагрузка, приходящаяся на колесо (в статике), кН; Оф — фактическая нагрузка на колесо, кН.

Коэффициент сопротивления качению колеса можно выразить зависимостью от угла бокового увода (до <5 = 5...6°) для исследованных радиальных шин в виде

/ =

0,66

№

+ 7-10-М2

1-0,2

снижении давления воздуха в шине.

Обработка и анализ большой совокупности результатов испытаний позволили получить квазиэмпиричес-кие зависимости коэффициентов сопротивления качению КТТС в функциях основных эксплуатационных факторов и параметров. Так, зависимость коэффициента/сопротивления качению от скорости движения V при других постоянных параметрах достаточно точно характеризуется формулой:

/=/о

ще/о — коэффициент сопротивления качению при максимальном передаточном числе трансмиссии машины и номинальной частоте вращения вала двигателя; V — линейная скорость движения, м/с.

Зависимость коэффициента сопротивления качению колеса на дорогах с твердым покрытием от наиболее характерных факторов при прямолинейном движении имеет вид

где <3 — боковой увод шины, град.

В итоге полифакторная квазиэмпирическая зависимость для определения коэффициента сопротивления качению выражается формулой Г.

/ =

+ 410'

Рш

+ 7,7  10~3 — + 7 • 10~4<32

1-0,2

6.-GJ

X

Установленные графические и аналитические зависимости можно использовать при сравнении тяговодинамических свойств колесных транспортно-тяговых средств различного назначения и класса на стадии проектирования и при модернизации.

Изложенная в статье методика проведения лабораторных и дорожных испытаний КТТС может найти применение в научно-исследовательских организациях, а также в учебном процессе технических вузов, осуществляющих подготовку специалистов в области проектирования и эксплуатации тракторов и автомобилей с колесным движителем.

Литература.

1. Гладов Г. И, Петренко А.М. Специальные транспортные средства: проектирование и конструкция.- М.: ИКЦ «Академкнига», 2004-320 с., ил.

2. Бердов Е.И., \Кычев В.ЩОсновы теории и анализ конструкций тракторов и автомобилей: Курс лекций.- Челябинск: РИО ЧГАУ, 2004,- 140 с., ил.

3. Лихачев B.C. Испытания тракторов,— М.: Машиностроение, 1973 — 280 с., ил.

4. Балабин И.В. и др. Испытания автомобилей,— М.: Машиностроение, 1988,— 192 с., ил.

5. Исследования основных параметров тракторов К-702 и Т-158 с модернизированной трансмиссией и системой управления. Отчет ЧФ HATH Руков. темы Ю.В. Гинзбург.- Челябинск, 1975.- арх. № 848 - 77с., ил.

PARTICULARITIES OF DETERMINATION OF RESISTANCE TO SWING WHEELED PROPELLING TRANSPORT-TRACTIVE MACHINES

E.J. Berdov, M.A. Rusanov

Summary, tn the article considered experimental and accounting methods and facilities of determination of features of resistance to the swing wheeled propelling transport-tractive facilities under different conditions of motion and working conditions parameters.

Keywords: wheeled transport-tractive facilities, resistance to swing, tensiometric platform, normal load, lateral withdrawal, pressure of air in ballon.