Особенности оценки разрушающего воздействия на грунт полноприводного автомобиля

8. Гидропривод продолжает совершенствоваться в направлениях расширения функциональных возможностей и повышения технического уровня систем автоматического регулирования глубины обработки почвы (электронно-гидравлические системы регулирования, а также системы, чувствительные к нагрузке, с пропорциональным управлением выносными цилиндрами).

9. Современные тракторы отличает высокий уровень совершенства и развития рабочего оборудования (увеличение грузоподъёмности гидронавесных устройств до 1,0 - 1,1 от собственного веса трактора, применение многоскоростных ВОМ, комбинированных тягово-сцепных устройств), а также разнообразие в возможностях комплектования тракторов дополнительным взаимозаменяемым или съёмным оборудованием (коробки передач с разным числом передач и разной сложности, УКМ, механизм реверса).

10. Расширяется применение средств контроля за работой механизмов агрегатов, систем автоматизации управления агрегатами трактора и технологическим процессом, выполняемым МТА. Широко используется автоматическая система разворотной полосы, позволяющая автоматически выполнять ряд операций по управлению МТА в конце гона. По желанию потребителя современные тракторы оснащаются навигационными системами автоматического вождения МТА по полю.

Литература

1. Парфёнов А. П. Перспективные направления развития типажа сельскохозяйственных тракторов за рубежом. Обзор, серия «Тракторы, самоходные шасси и двигатели». ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш.- М. 1971.

2. Сельскохозяйственные тракторы на Парижском салоне "8ГМА"(1999г).Обзор развития параметров и конструкций зарубежных сельскохозяйственных тракторов. Отчёт НАТИ. М.1999г.

3. Zehn Jahre Schlepperverkauf in Deutschland auf einen Blick."Profi",2002,N6,s.86,87; "Pro-fi",2005,N5,s. 7

4. "Traktoren-2006.DLZ agrarmagazin", 2005

Особенности оценки разрушающего воздействия на грунт полноприводного автомобиля

к.т.н. Переладов А.С., Коркин С.Н.

ОАО «НАМИ-Сервис»

На современном этапе развития автомобильного транспорта наряду с другими эксплуатационными показателями все более значимую роль приобретают показатели экологической безопасности. Среди которых выделяются требования по выбросам вредных веществ и шум-ности. Для полноприводных колесных машин наряду с этими требованиями при движении по деформируемой почве главенствующую роль играет разрушающее воздействие движителя (колес) на почву.

Для колесных машин, предназначенных для движения вне дорог с твердым покрытием, наряду с шумом и выбросами отработавших газов двигателя важным экологическим фактором является уровень вредного воздействия на почву.

Известно, что повышение проходимости приводит к тому, что при движении колесных машин вне дорог наносится существенный урон экологии почвы. Поэтому многие конструктивные решения полноприводных автомобилей, направленные на повышение проходимости, такие как, выбор типа шин, числа ведущих мостов, передаточных отношений трансмиссии, типа рулевого привода, геометрических параметров автомобиля и др., должны также оцениваться с точки зрения экологической безопасности. Конструкторы, исходя из области применения автомобиля, должны учитывать вредное воздействие на грунт.

Большое число работ, посвященное воздействию колесных машин на почву, принадлежит специалистам в области сельского хозяйства. В основном эти исследования направлены на установление зависимости урожайности различных сельскохозяйственных культур от давления движителя на почву.

кПа

Рис. 1. Зависимость удельного давления движителя автомобиля на репродуктивные

возможности почвы

На рис. 1 приведена область возможных значений степени влияния уплотняющего фактора на репродуктивные свойства дерново-подзолистых и черноземных почв, влажностью 12 - 24 %, полученная из совокупности опытных данных как по плотности почвы в следе, так и по давлению на почву, оказываемому движителем.

Величины максимально допустимых давлений регламентированы ГОСТ 26955-86 "Нормы воздействия движителей на почву".

Применяемые методики оценки воздействий на почву: ГОСТ 26953-86 «Методы определения воздействия движителей» и ГОСТ 26954-86 «Методы определения нормальных напряжений в почве». Они имеют ряд недостатков, затрудняющих их применение для автомобилей:

• ГОСТы не учитывают влияние буксования и фрезерования почвы грунтозацепами колеса, что имеет весьма существенное влияние на суммарный ущерб, наносимый движителем почве;

• они содержат расчетные переменные и коэффициенты, которые не используются для расчетов взаимодействия системы "движитель- опорная поверхность" в классической «Теории автомобиля», что значительно затрудняет расчеты, возможность оценки и сравнения автомобилей, эксплуатируемых вне полей сельскохозяйственного назначения;

• оценка вредного воздействия на почву автомобилей с существующими движителями по этим изложенным методикам является заведомо однозначной - недопустимость использования автомобилей вне дорог.

В рамках данного направления исследований в ОАО «Инновационная Фирма «НАМИ-Сервис» был разработан методический документ РД 37.083.002-2004 «Разрушающее воздействие полноприводного автомобиля на грунт. Критерии оценки. Методы определения» , который содержит комплексный критерий оценки воздействия движителя автомобиля на почву (Кпчв). Этот критерий учитывает два основных разрушающих фактора уплотнение и сдвиг почвы вплоть до полного ее среза. Т.е. критерий Кпчв является функцией глубины колеи автомобиля и буксования его движителей.

Кпчв = I

где: К - составляющая коэффициента вредного воздействия, зависящая от глубины прокладываемой колесным движителем колеи; К - составляющая коэффициента, характеризующая разрушающее воздействие от буксования движителей колесной машины.

К = 1 - Ам-

где: с - коэффициент пропорциональности (показатель, характеризующий начальное сопротивление грунта на глубине 0,01 м); д - показатель степени, характеризующий закон изменения сопротивления грунта вдавливанию.

Ah1 и в - корреляционный коэффициент и показатель степени, диапазон их изменения

Ahí = 0.0095 ... 0.015, в = 2.8 ... 3.1. Ah2 - величина, численно равная глубине прокладываемой колесной машиной колеи.

KS = 1, для s < s0;

s2 - s s

ks =1 —7-ч, для s0 <s < sm ;

sм

Ks = 0, для s > sм;

где: s0 - нормируемая допустимая величина буксования движителя, обеспечивающая сохранность почвы (0,14); sM - величина буксования движителя, соответствующая 100%-ному срезу слоев грунта грунтозацепами (0,60).

Полное выражение для коэффициента воздействия колесных движителей на почву имеет вид:

К_ = 1 -

* Аш ))

1 - Ли* (c * Al ))1 - ^ ^ " ^

, для So < s < sM.

Xs м So ),

Поскольку этот критерий является удельным показателем, он позволяет сравнивать по уровню вредного воздействия на почву колесные машины с различными схемами трансмиссий, распределением массы по осям, типами шин и различным давлением воздуха в шинах и др. в величинах применяемых теории автомобиля.

Выражение (4) характеризует величину Кпчв при прямолинейном движении автомобиля, однако наиболее общим случаем движения транспортных средств, в особенности предназначенных для использования вне дорог с твердым покрытием, является криволинейное движение.

При криволинейном движении автомобиля в зависимости от радиуса поворота происходит уширение колеи, что увеличивает суммарную площадь взаимодействия колесной машины с опорной поверхностью. При этом движитель уплотняет и сдвигает грунт дополнительно и в боковом направлении.

В зависимости от особенности конструкции рулевого управления и способа передачи мощности к ведущим колесам, автомобиль формирует след различной ширины и глубины, осуществляя движение с разной степенью увода колес (в зависимости от скорости передвижения) и, как следствие, вызывает различную величину бокового уплотнения почвы и уши-рения колеи.

Возникает вопрос, по какой схеме поворота движение автомобиля наиболее рационально с экологической точки зрения? Для того чтобы ответить на этот вопрос необходимо учесть некоторые особенности расчета при движении автомобилей с различными схемами рулевого управления (рис. 2 и 3).

Особенности расчета заключаются в наличии зоны перекрытия следов (колей) последовательно двигающихся колес и в увеличении площади взаимодействия колесного движителя с почвой по сравнению с прямолинейным движением. Суммарный след после прохода автомобиля будет иметь зоны с различным уплотнением почвы, что в свою очередь будет означать различный уровень воздействия.

На примере автомобиля 4*4 таких зон будет три :

Зона I - однократное уплотнение почвы колесом задней оси;

Зона II - перекрытие следов (повторное уплотнение почвы колесом задней оси части колеи передней оси);

Зона III- однократное уплотнение почвы колесом передней оси.

Рис. 2. Схема поворота 3-хосного автомобиля с различными конструкциями рулевого привода: а - схема поворота автомобиля с передней управляемой осью; б - схема поворота автомобиля с передней и задней управляемой осью; в - схема поворота автомобиля с передней и средней управляемой осью.

Рис. 3. Схема перекрытия колей при криволинейном движении двухосной машины.

Исходя из необходимости учета влияния уширения колеи и бокового уплотнения грунта при криволинейном движении, была проведена работа по усовершенствованию существующего метода (РД) и получена зависимость для оценки вредного воздействия движителя при криволинейном движении автомобиля:

N Ь

Кпчва = ^ ' Кпчв[ 2в

г =1

где: Km„ = 1 -

(l - Ahi(c • h?)")• (1

si - Si So Sm

Ъ, - ширина доли суммарной колеи после прохода автомобиля, для которой неизменно значение (И,, s1);

N

^ Ъi = Вк - ширина суммарной колеи за автомобилем;

И, - значение глубины следа от недеформированного уровня почвы;

si = тах (¡¡;.) - максимальное буксование среди осей автомобиля участвующих в образо-

j >

j=1

вании ,-ои зоны следа колеи; N - число осей автомобиля. Результаты расчетов показали, что максимальный вред, наносимый почве, наблюдается при движении автомобиля с некоторым углом поворота управляющих колес, при котором автомобиль оставляет след с частичным перекрытием колей.

К

0.14

0.13

0.12

0.1

К чв max Кпчвполное несовпадение

Вв прямолинейное

50

100

150

аруля, град

200

250

300

)

Рис. 4. Коэффициент воздействия на почву автомобиля УАЗ-З165.

Например, автомобиль УАЗ-З165 при снаряженной массе и номинальном давлении воздуха в шинах при движении по суглинку (с=0,035; р=0,77) оказывает максимальное негативное воздействие при угле поворота рулевого колеса 180-190 градусов, при этом перекрытие колей составляет 25-30 % .

Для упрощения и автоматизации расчета критерия вредного воздействия автомобиля на грунт было разработано специализированное программное обеспечение (СПО) в среде «Delphi», которая в данный момент проходит сертификацию. СПО позволяет рассчитать коэффициент вредного воздействия на почву, исходя из основных характеристик транспортного средства, например, величины полной массы автомобиля, числа осей, модели шин и др.

Разница в значениях коэффициента Кпчв на повороте и при прямолинейном движении может достигать более 30%. Это показывает о существенном увеличении разрушительного влияния движителей автомобиля на почву при криволинейном движении.

Коэффициент воздействия автомобиля на почву

Данные из Файла | Оси одинаковы

Модель автомобиля Ь -J Номер оси

[Automobile model Модель шин Помощь

Полная масса, кг Tires type

[Automobile weight Ширина беговой дорожки, см

Число осей Tire section width

|Number of axes Свободный радиус, см Расчет

Распределение масс (Gj /Gj) |Mass distribution Тип трансмиссии Free tire radius

Давление в шине, кг/кв.см Tire pressure Коэф. насыщенности Т red saturation К Шаг грунтозацепов, см Grosser spacing ^1ЧЕ

|Transmission type | Г

Коэф. нессиметричности раздаточного устройства [Transmission Id ^пчв г (тяга МАХ

Радиальная жесткость, кг/см

Radial tires stiffnes

Тип гранта

|Soil tjjpe В Сохранить результат | Выход 1

Рис. 5. Окно интерфейса СПО расчета коэффициента вредного воздействия автомобиля

на почву.

Данное обстоятельство указывает на необходимость совершенствования конструкции полноприводных автомобилей и в особенности тех систем, которые влияют на параметры криволинейного движения: рулевое управление, движитель и трансмиссия автомобиля.

Предложенная оценка определения негативного воздействия автомобиля на почву позволяет уже на стадии проектирования количественно оценивать как то или иное изменение конструкции будет влиять на его экологические показатели. Кроме этого, она позволяет сравнивать различные автомобили с точки зрения экологической безопасности, как при прямолинейном, так и при движении на повороте.

Литература

1. Пирковский Ю.В., Шухман С.Б. Теория движения полноприводного автомобиля. Прикладные вопросы оптимизации конструкции шасси. М., 2001.

2. РД 37.083.002-2004 Разрушающее воздействие полноприводного автомобиля на грунт. Критерии оценки. Методы определения.

3. Русанов В. А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути её решения, М.: ВИМ, 1998.

4. Шухман С.Б., Переладов А. С. Оценка воздействия движителей автомобиля на почву // Автомобильная промышленность, 2002. № 6. с. 16-19.

Применение корреляционного анализа при экспериментальном исследовании уровня колебаний в автомобиле ВАЗ-21214

к. т. н., доц. Прокопьев М. В., Прасолов А. В. Тольяттинский Государственный Университет Методы корреляционного анализа широко применяются для выявления и описания зависимостей между случайными величинами по экспериментальным данным.

Целью данной работы является проведение корреляционного анализа экспериментальных данных по замеру уровня вибраций узлов автомобиля ВАЗ-21214 для снижения трудоемкости при анализе и последующей оптимизации экспериментальных данных, а также при проведении аналогичных экспериментов.

Испытания проводились по плану дробно-факторного эксперимента 25-1 [1]. В эксперименте варьировались жесткостные характеристики подвески двигателя (1-й фактор), ко-