Введение к работе
Актуальность работы. В условиях естественной ограниченности топливных ресурсов и постоянного увеличения цен на энергоносители, применение энергонасыщенных колесных машин с более высокими технико-экономическими показателями приобретает особое значение Вместе с тем, в последнее время меняется характер и условия производства земляных работ, около четверти всех объемов работ выполняется в условиях плотной городской застройки, т е в стесненных условиях Это обстоятельство вынуждает создавать маневренные землеройно-транспортные машины (ЗТМ) с возможно меньшим радиусом поворота По данным П И Никулина, в рабочем цикле таких машин, как фронтальные погрузчики, криволинейное движение занимает 40 45 % от общего времени движения, самоходные скреперы 28 30 % времени рабочего цикла движутся по криволинейной траектории
В связи с этим, задача по разработке методики расчета тяговых и топливных показателей одноосного колесного движителя при криволинейном движении, представляет интерес с точки зрения дальнейшего развития теории взаимодействия колесного движителя (КД) с различными опорными поверхностями Кроме того, получение экспериментальных тяговых и топливно-экономических характеристик одноосного движителя с крупногабаритными шинами (КПП) различных конструкций и размеров позволяет разработать рекомендации по применению КПП на современных колесных ЗТМ Вышеизложенное, позволяет сделать вывод, что тема исследования является актуальной
Цель работы. Повышение эффективности колесных землеройно-транспортных машин путем оптимизации режимов и условий их работы на основании предложенной методики расчета тяговых и топливных показателей одноосного колесного движителя при криволинейном движении
В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи
Разработать модель взаимодействия пневматических шин одноосного колесного движителя (ОКД) с опорной поверхностью при движении по дуге окружности
Получить теоретические зависимости кинематики качения и скольжения пневматических шин ОКД по деформирующейся опорной поверхности
Разработать методику расчета тяговых и топливно-экономических показателей ОКД при криволинейном движении с учетом влияния силовой установки и трансмиссии
Разработать программу для ЭВМ, позволяющую реализовать методику расчета тяговых и топливных показателей ОКД с крупногабаритными шинами ЗТМ
Провести экспериментальные исследования ОКД с КПП различных размеров и конструкций, при различных режимах движения на разработанном специальном стенде, оснащенном необходимой измерительной аппаратурой, в условиях, максимально приближенных к реальным, с целью оценки тяговых и топливных показателей
Объект и методы исследования. Объектом исследования являлся процесс взаимодействия КГШ одноосного колесного движителя с различными опорными поверхностями (цементобетон, грунт естественной плотности, фунт рыхлый) при криволинейном движении Теоретические исследования выполнены на основе математического моделирования с использованием методов теоретической механики, дифференциального и интегрального исчислений Экспериментальная проверка основных теорети-
ческих положений проводилась на серийных образцах шин на специальном стенде Для регистрации исследуемых параметров использовался электротензометрический метод, а обработка результатов проводилась методами математической статистики Научная новизна работы.
Разработаны кинематическая схема и математическая модель взаимодействия ОКД с деформирующейся опорной поверхностью, учитывающая законы деформации шин и грунта, на основе которых получены теоретические зависимости, расширяющие область использования методов расчета тяговых и топливно-экономических-показателей КД современных ЗТМ, показавшие хорошую сходимость с результатами экспериментальных исследований
Получены экспериментальные характеристики ОКД с КГШ, позволяющие оценить влияние радиуса поворота, вида и состояния опорной поверхности, конструкции, технических и эксплуатационных параметров КГШ на тяговые и топливно-экономиче-ские показатели ОКД, подтверждающие правомерность предпосылок, принятых при уточнении модели взаимодействия ОКД с деформирующейся опорной поверхностью
Разработана методика расчета и построения тяговых характеристик ОКД при криволинейном движении, позволяющая наиболее адекватно отразить влияние не только движителя, но и двигателя, и трансмиссии на его тяговые и топливные показатели
Разработаны алгоритм и программа расчета на ЭВМ тяговых и топливных показателей ОКД, с учетом силовой установки и трансмиссии, позволяющая выявить влияние радиуса поворота, вида и состояния опорной поверхности, конструкции, технических и эксплуатационных параметров КГШ на тяговые и топливные показатели ОКД
Достоверность и обоснованность научных положений и результатов обеспечена применением современных методов теории, эксперимента и оборудования, необходимым объемом экспериментального материала, удовлетворительной сходимостью экспериментальных и теоретических данных ? Практическая значимость:
разработанная методика, позволяет выполнить более точные инженерные расчеты тягово-сцепных и топливно-экономических показателей ОКД с КГШ при криволинейном движении, с учетом влияния силовой установки и трансмиссии,
сконструированы и изготовлены стенд и система датчиков для экспериментальных исследований ОКД при криволинейном движении,
полученные экспериментальные характеристики ОКД с КГШ при криволинейном движении, позволяют оценить влияние конструкции, технических и эксплуатационных параметров КГШ, вида и состояния опорной поверхности, радиуса поворота, трансмиссии на тяговые и топливно-экономические показатели ОКД
Реализация результатов. Разработанная методика расчета тяговых и топливных показателей ОКД с КГШ при криволинейном движении используется для оценки эффективности работы ЗТМ в ОАО «Рудгормаш» г Воронеж и ФГУ «Черноземуправто-дор» г Воронеж, а также в курсовом и дипломном проектировании по специальности 190205 65 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» в Воронежском государственном архитектурно-строительном универетпете
На защиту выносятся:
- математическая модель взаимодействия ОКД с деформирующейся опорной по
верхностью при криволинейном движении, учитывающая особенности конструкции КПП,
результаты аналитических исследований взаимодействия ОКД с деформирующейся опорной поверхностью при криволинейном движении,
методика расчета тяговых и топливно-экономических показателей ОКД с КПП для ЗТМ, с учетом влияния силовой установки и трансмиссии,
алгоритм и программа расчета на ЭВМ тяговых и топливных показателей ОКД, с учетом силовой установки и трансмиссии, позволяющая выявить влияние радиуса поворота, вида и состояния опорной поверхности, конструкции, технических и эксплуатационных параметров КПП на тяговые и топливные показатели ОКД,
результаты экспериментальных исследований тяговых и топливно-экономических показателей ОКД с КПП различных конструкций и размеров, на трех видах опорных поверхностей при повороте, позволившие рекомендовать оптимальные условия и режимы работы, а также осуществить выбор характеристик КПП
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на четырех научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАСУ (г Воронеж, 2003 2006 гг), на международной научно-практической конференции «HEAVY MACHINERY НМ 05», Кральево, Сербия, Kraljevo University of Kraguevac, 2005 г, на международной научно-технической конференции «Интер-строймех-2006», Москва
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах, в т ч одна из перечня изданий ВАК Получен патент РФ на изобретение № 2284022 и заявка на изобретение № 2006136739 принята к рассмотрению по существу
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка использованных источников и приложений Работа содержит 178 страниц, в т ч 158 страниц машинописного текста, 60 иллюстраций, 17 таблиц, 4 приложения и 131 наименования использованных источников
Похожие диссертации на Методика расчета тяговых и топливных показателей одноосного колесного движителя при криволинейном движении
