Введение к работе
Актуальность темы. Во время эксплуатации колесные машины не всегда передвигаются по специально подготовленным дорогам с высокими тягово-сцепными свойствами. Во многих случаях им приходится работать на бездорожье, которое характеризуется разнообразными дорожно-грунтовыми условиями. Эту способность автомобилей характеризует специальное эксплуатационное свойство - проходимость.
Одним из наиболее тяжелых режимов работы является криволинейное движение машин по снегу. Появление бокового скольжения колес вследствие малого сцепления приводит к увеличению ширины и глубины колеи и, как следствие, к возникновению экскавационно-бульдозерного сопротивления с внешней стороны колеса и росту сопротивления от вертикального смятия снега.
В таких условиях происходит значительный рост сопротивления движению. Поэтому необходим анализ учитывающий режимы криволинейного движения колесной машины по снегу с целью возможности уменьшения потерь и увеличения запаса силы тяги.
Теория движения колесных машин по деформируемым опорным основаниям на сегодняшний день разработана достаточно хорошо как зарубежными, так и отечественными исследователями. Однако в ней вопросы криволинейного движения по снежной целине и оценка режимов движения, требуют уточнения и пересмотра ряда положений, особенно в области геометрии взаимодействия колесного движителя со снегом при возникновении бокового скольжения на зоны подверженные вертикальному и боковому смятию.
Цель работы. Разработка методики расчета и оценка проходимости машин с колесной формулой 4x4 при криволинейном движении по снежной целине с учетом особенностей формирования колеи и режимов движения на основе экспериментально-теоретических исследований.
Научная новизна. Впервые для взаимодействия колеса катящегося в режиме бокового скольжения, с деформируемой опорной поверхностью, учтена особенность геометрии разделения зон вертикального и бокового смятия.
Разработана математическая модель криволинейного движения колеса по снежной целине с учетом бокового скольжения и особенности геометрии зон вертикального и бокового смятия.
Рассмотрены особенности образования колеи и сопротивления при криволинейном движении с учетом расположения колес в движителе машины, режимов работы и особенности геометрии зон вертикального и бокового смятия.
Показаны изменения сопротивлений, сцеплений и запаса силы тяги при различных режимах с учетом особенности геометрии зон вертикального и бокового смятия снега при криволинейном движении.
Объекты исследования. На разных этапах работы в качестве объектов исследования выбирались колесные машины ВАЗ-2121 «Нива», ЗВМ-3966 «Сивер», ТТС-30072 «Кержак».
Общая методика исследований. При проведении теоретических исследований использовались методы аналитической механики, численные методы
решения систем нелинейных уравнений и разнообразные методы математического моделирования. Экспериментальные исследования проводились с использованием измерительных средств и комплексов визуального контроля. Основные положения, выносимые на защиту:
Из теоретических разработок - уточнение модели качения колеса по снегу в режиме бокового скольжения в области геометрии разделения зон, подверженных вертикальному и боковому смятию, математическая модель криволинейного движения машины по снежной целине, учитывающая боковое скольжение колес, оценка проходимости с учетом режима движения по сравнению с прямолинейным.
Из научно-методических разработок - методика расчета и экспериментально-теоретическое обоснование проходимости машин с колесной формулой 4x4 при криволинейном движении по снегу.
3. Из научно-технических разработок - обоснованные по результатам
исследований рекомендации по выбору конструкции и режимов
криволинейного движения машин с колесной формулой 4x4 с целью
обеспечения наибольшей проходимости.
Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:
на основе экспериментальных и теоретических исследований сформулирована методика оценки проходимости при криволинейном движении колесных машин по снегу с учетом режимов движения и особенностей формирования колеи колесом в зонах вертикального и бокового смятия;
получены зависимости для определения глубины погружения, сопротивления от вертикального смятия и от экскавационно-бульдозерных эффектов с внешней стороны колеса при движении колеса с боковым скольжением, учитывающие особенности формирования колеи;
разработана методика проведения лабораторных и полевых испытаний, позволяющая определить проходимость и режимы движения при криволинейном движении по снегу как существующих колесных машин, так и сократить затраты на разработку новых конструкций.
Реализация работы. Результаты экспериментально-теоретических исследований по теме диссертации внедрены в НИЛ «Транспортных машин и транспортно-технологических комплексов», ЗАО «Завод вездеходных машин», ООО «Трансмаш», а также используются в учебном процессе кафедры «Автомобили и тракторы» Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.
Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры «Автомобили и тракторы» (Н.Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2008 -2009 гг.); на 13-14-й нижегородских сессиях молодых ученых (Н.Новгород, 2008 - 2009 гг.); на 7-8-й международных молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки» (Н.Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2008-2009 гг.); на международной научно-технической конференции, посвященной 45-летию кафедры «Автомобильный транспорт»
(Н.Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2008 г.), на международной научно-технической конференции «Проблемы транспортно-технологических комплексов» посвященной 35-летию кафедры «Строительные и дорожные машины» (Н.Новгород, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2008 г.).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 19 научно-технических публикаций, в том числе 1 в рецензируемом журнале, рекомендованным ВАК, получено свидетельство на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, общих выводов, приложения, изложена на 161 странице текста, содержит 120 рисунков, 12 таблиц, список использованных источников, включающий 162 наименований.
