2.1.3 Рушії мобільних мехатронних систем

Системи пересування будь-яких транспортно-технологічних машин, включаючи мобільні мехатронные системи, відносяться до їх виконавських систем. Основною специфічною частиною усіх систем пересування є рушії, що перетворюють зусилля від двигунів приводів в зусилля, рушійне мобільну систему.

Можливі наступні ознаки рушіїв :

– за ознакою автономності(універсальності);

– за властивостями середовища, для якого призначений рушій;

– за призначенням;

– за ознакою «штучність»(техніка, біоніка);

– за способом перетворення енергії(принцип здійснення руху);

– за ознакою «інтелектуальність».

Можуть бути запропоновані і інші ознаки залежно від цілей класифікації. За ознакою універсальності рушії діляться на групи залежно від того, чи вимагають вони підготовки траси. Автономні не вимагають підготовки. До неавтономних відносяться рушії, що вимагають певної підготовки шляху(рушії для переміщення по трубах, рейках, канатах і ін.). За ознакою властивості середовища можуть бути виділені рушії для переміщення по твердій поверхні, в рідинах(по поверхні і в зануреному стані), в газах, в грунті, у безповітряному просторі, а також в умовах підвищених і знижених температур і т. п. За призначенням конструкції підрозділяються на рушіїв транспортних засобів для вантажних і пасажирських перевезень, дослідницьких машин(у так званих інопланетних), підвищеної прохідності, рятувальних.

Під штучністю мається на увазі, чи має рушія природні аналоги і наскільки він до них близький. Ведуться роботи по імітації природних рушіїв(кінцівок людини і тварин, засобів пересування черв'яків і гусениць, водометно-реактивних рушіїв головоногих молюсків).

Ознаку «інтелектуальність» має на увазі необхідність засобів штучного інтелекту для роботи цього рушія. Чим складніше рушій і чим ближче він до природних аналогів, тим доцільніше(а у ряді випадків необхідно) оснащення транспортного засобу мікропроцесорною і комп'ютерною технікою. Так, антропоморфні рушії останніх моделей(Японія, США) для свого функціонування вимагають чіткої координації елементарних переміщень, аналога вестибулярного апарату і т. д.

Колісні рушії. Колісні рушії застосовуються людиною з незапам'ятних років. Хто винайшов колесо - невідомо, але відомо, що в древній Індії воно вже «канонізоване» як об'єкт божественного походження. «Канонізація» колеса, введення його в ранг майже святині, бере початок в глибокій старовині. Людина, застосувавши замість простого катка насаджений на вісь дерев'яний диск, заклала основу «колісної» цивілізації. Суцільні масивні дерев'яні диски поступово трансформувалися в конструкцію зі спицями. У 1840 р. в Англії з'явився патент на пневматичне колесо, і до початку ХХ ст. воно вже міцно увійшло до життя. Основа ходової частини доісторичного воза, пара коліс, наглухо насаджених на вісь, що обертається, дожила до нашого часу - скати залізничних вагонів, колісна пара.

Звичайні автомобілі з колісним рушієм, маючи високі експлуатаційні якості на вдосконалених дорогах, не зберігають їх при русі по грунтових дорогах в період весняно-літнього бездоріжжя, літніх затяжних дощів, снігових і піщаних заметів, а також при русі по м'яких грунтах і сніговій цілині.

Недостатня продуктивність обумовлена малим тяговим зусиллям, низькими зчіпними якостями шин і у зв'язку з цим неповним використанням зчіпної ваги.

Прохідність автомобілів погіршується двоскатним розташуванням шин на провідних колесах, малим дорожнім просвітом і наявністю міжколісного диференціала, що допускає роздільне буксування провідних коліс. Підвищити прохідність автомобілів можна за рахунок зниження сил опору руху і збільшення тягового зусилля колісного рушія.

Для цього автомобілі високої прохідності були забезпечені тонкостінними шинами збільшеного профілю з регульованим тиском повітря.

Серійні колеса. Перш ніж описати колесо (Рис. 2.13) низького тиску, згадаємо, що пневматичне колесо з'явилося як конструкція, складена з трьох елементів : жорсткої опори - обода 1, насадженої на нього покришки 2 з резинокордного матеріалу і камери 3, яка поміщалася усередині покришки і торкалася обода. Тиск повітря в камері пневматичного колеса був відносно високим, доходив до 0,7.0,8 Мпа.

Рис. 2.13. Конструкція пневматичного колеса