Энергетический принцип обоснования ТИПА СИЛОВОГО ПРИВОДА КОЛЕСНЫХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

 

Синицын С.С. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

 

The criteria of optimum capacity, controlled parameters, and target functions have been substantiated. The parametric optimization of traction coupling properties to the criterion of minimum energy consumption has been made.

 

Характерной чертой колёсных дорожно-строительных машин является применение многоприводных и полноприводных ходовых систем, когда количество ведущих мостов составляет два и более. Переход на многоприводность усложнил структуру системы «трансмиссия-движитель», что поставило ряд новых задач в вопросе оценки энергетической эффективности машин и их движителей. И одна из них заключается в обосновании оптимального варианта схемы привода к колесам, обеспечивающего минимальный уровень энергозатрат на передвижение машины.

Известно, что в общем балансе потерь на движение колесной машины превалируют потери энергии в зоне контакта пневматического колеса с опорной поверхностью. Причем их уровень определяется как физико-механическими характеристиками колеса и опорной поверхности, так и режимом качения колеса.

В рамках данной работы признано целесообразным сопоставить потери мощности   на сопротивление качению в ведомом и свободных режимах работы колеса. Причем, проанализируем наиболее энергоемкую и трудно определяемую составляющую энергозатрат на вертикальную деформацию грунта (колееобразование).

Согласно работе [1] для ведомого колеса мы имеем

   или

 

,          (1)

где   , - параметры грунта;  - условный эквивалент ширины шины;

         - глубина колеи;  - базовая деформация грунта.

Используя из работы  [2] формулу для определения работы колееобразования, а именно:

 

                                      ,                                 (2)

 

Определим вид зависимости для фиктивной силы сопротивления качению колеса в свободном режиме:

                      .                     (3)

Тогда мощность колееобразования равна

,   (4)

где  - гамма функция для соответствующего параметра.

Соотношение  энергоемкостей колееобразования ведомого и свободного колес оценим следующим показателем:

                                                   ,                                                (5)

После подстановки значений  и  и некоторых преобразований получаем

 

Определим численную величину соотношения  мощностей для  исходных данных из работы [1].

 

               (6)

где    - свободный радиус колеса;  - вертикальная деформация шины.

С учетом того, что  [3]:

 

получаем

 

Таким образом, как показали результаты вычислений соотношения энергозатрат, потери мощности ведомым колесом на деформацию грунта в полтора раза превышают аналогичные потери при качении колеса в свободном режиме. Поэтому, вполне обоснованно можно  рекомендовать для многоприводного движителя вариант силовой передачи, обеспечивающий постоянную работу всех колес в свободном (ведущем) режиме. Причем, оптимальным вариантом, по нашему мнению является блокированный привод с автоматической ликвидацией кинематического рассогласования в системе «трансмиссия – движитель - опорная поверхность».

 

Литература

1. Синицын С.С., Буров П.А. Уменьшение сопротивления качению колесного движителя по деформируемому основанию // Эксплуатация лесовозного подвижного состава: Межвуз. сб. – Свердловск, 1987.

2. Синицын С.С. Энергетический принцип оптимизации качественных характеристик колесных транспортно-технологических машин  // Проблемы повышения качества промышленной продукции: Межвуз. сб. – Брянск, 1998.

3. Справочник по специальным функциям. – М.: Наука, 1979.