влияние внутришинного давления на касательную силу тяги

УДК 631. 356.46
Быковский В.С., аспирант
ВЛИЯНИЕ ВНУТРИШИННОГО ДАВЛЕНИЯ НА КАСАТЕЛЬНУЮ
СИЛУ ТЯГИ КОЛЕСНОГО ДВИЖИТЕЛЯ АГРЕГАТА
В данной статье на основании существующих зависимостей показано влияние внутришинного давления на касательную силу тяги, прогиб
шины, длину опорной поверхности колеса. Анализ влияния внутришинного
давления показывает, что с повышением давления в шине касательная сила тяги, прогиб шины и длина опорной поверхности колеса уменьшаются
по параболической зависимости.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ВНУТРИШИННОЕ ДАВЛЕНИЕ,
КАСАТЕЛЬНАЯ СИЛА ТЯГИ, ПРОГИБ ШИНЫ, ДЛИНА ОПОРНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ КОЛЕСА, КОЭФФИЦИЕНТ БУКСОВАНИЯ КОЛЕСА,
НАГРУЗКА НА КОЛЕСО, НАРУЖНЫЙ И ПРИВЕДЕННЫЙ ДИАМЕТР,
ШИРИНА КОЛЕСА.
Внутришинное давление колес можно изменять в полевых и дорожных условиях, поэтому рассмотрим его влияние на касательную силу тягу
колесного движителя.
В результате интегрирования зависимости напряжения сдвига деформации почвы, предложенной В.В. Кацыгиным, В.В. Гуськов обосновал
следующую формулу для определения касательной силы тяги трактора [1]:
РК
,
é
æ f - f cк
f ск 0 , 4 t ш G K êê
d L
ln ch ш К - 2 ,55 çç n
=
f ск
d ш LК
0 ,4 t ш
ê
è
ê
ë
ö
÷÷
ø
0 , 825
æ
öù
÷ú
ç
h L
1
ç
- 1 ÷ ú + 2t cр ш К
ç
÷ú
d ш LК
tш
÷ú
ç сh
0 ,4 t ш
è
øû
(1)
где fп, fск – соответственно коэффициенты трения покоя и скольжеt
ния;
ср – напряжение среза почвы, Н/м; hш, tш – соответственно высота и
шаг шинного зацепа, м; d ш – коэффициент буксования колеса, GК –
нагрузка на колесо, кН; LК – длина опорной поверхности колеса, м;
В формуле (1) видно, что прямого влияния на касательную силу тяги
внутришинное давление не оказывает. Однако оно влияет на нормальный
прогиб шины hZ и глубину колеи hК [2]:
2
hZ =
GК
pрW ВК D К
,
hК =
G К2
3
КГ
ВК D К
(2)
2
К
В D ПР
где DК, DПР, ВК – наружный, приведенный диаметры и ширина колеса, м; рW – внутришинное давление, кПа; КГ – коэффициент объемного
смятия почвы Н/м3.
Приведенный диаметр колеса в формулах заменяет жесткое колесо и
определяется:
æ h ö
D ПР = DК çç1 + Z ÷÷ .
è hК ø
(3)
Приведенные формулы определения прогиба шины и глубины колеи,
содержащие параметр внутришинного давления не определяют касательную силу тяги (1), однако они влияют на длину опорной поверхности колеса:
2
LК = DК hZ - hZ2 + DК (hZ + hК ) - (hZ + hК ) .
(4)
Таким образом, по приведенным моделям (1–4) можно определить
влияние внутришинного давления на нормальный прогиб шины, длину
опорной поверхности, касательную силу тяги.
0.1
hz ( Pw ) 0.05
Lê ( Pw ) 0.8
ì
ì
0
0
100
200
Pw
0.6
300
êÏà
0
100
200
Pw
300
êÏà
1
Pê ( Pw ) 0.5
êÍ
0
0
1
2
3
Pw 100 êÏà
а)
б)
в)
Рис. Влияние внутришинного давления на: а – нормальный прогиб
шины; б – длину опорной поверхности колеса; в – касательную силу тяги
3
колеса (DК = 1,5 м; ВК =0,3 м; GК =10 кН; d ш=0,1; fп=0,5; fск =0,7;
=1000Н/м; hш = 0,05 м; tш = 0,1 м; КГ = 30 МН/м3)
t
ср
Анализ влияния внутришинного давления на нормальный прогиб
шины
показывает, что с повышением давления в шине прогиб ее уменьшается по параболической зависимости при DК = 1,5 м, ВК =0,3 м, GК =10
кН, d ш=0,1 повышение давления от 100 до 200 кПа прогиб уменьшается
на 0,023 м (рис.).
С повышением внутришинного давления длина опорной поверхности снижается по параболической зависимости и при повышении давления
от 100 до 200 кПа она уменьшается на 0,102 м (рис. 1б).
С повышением внутришинного давления касательная сила тяги колеса снижается по параболической зависимости и при повышении давления
от 100 до 200 кПа она уменьшается на 0,24 кН (рис. 1в).
Список литературы:
1. Гуськов В.В. Оптимальные параметры сельскохозяйственных
тракторов. – М.: Машиностроение, 1966. – 196 с.
2. Бойков В.П., Белковский В.Н. Шины для тракторов сельскохозяйственных машин. – М.: Агропромиздат, 1988. – 240 с.