книги из ГПНТБ / Бураков, В. А. Применение гибких оболочек на транспорте

1 В числителе — производительность, а в знаменателе — потребляемая мощность.

Т а б л иц а 9

Из приведенных в табл. 9 данных видно, что время наполнения одной ободочки с тремя гибкими элементами составляет при диа­ метре оболочки,do= ЮОО мм 3,47 мни. С увеличением диаметра обо­ лочки d0 время наполнения также увеличивается и при с/0 = 1200 мм составляет 4,05 мин. Применение оболочек с четырьмя гибкими эле­ ментами увеличивает время наполнения на 5—12,5%. При установ­ ке на автомобиле двух гибких оболочек время наполнения увеличи­ вается на 24—50%.

Приведенный анализ показывает, что время наполнения оболо­ чек сжатым воздухом непосредственно от компрессора при любых возможных комбинациях применения различных размеров оболочек и их числа составляет более 3 мин. Такое время, з-а некоторым иск­ лючением, является допустимым для разгрузки автомобилей, однако оно превышает достигнутый уровень более чем в 10 раз.

Второй вариант — питание гибких оболочек сжатым воздухом от компрессора посредством воздушного баллона. В этом случае основными факторами являются объем и масса воздушного балло­ на. Потребный объем и масса воздушного баллона определяются по следующим формулам:

б— толщина стенки воздушного баллона, см;

у— плотность стали, г/см3.

Для расчета потребного объема и массы воздушного баллона были приняты: рв = 8 кгс/см2; .6 = 0,5 см; Rq= \3 см. Результаты расчетов приведены в табл. 10.

Из таблицы видно, что потребный объем воздушного баллона и его масса изменяются в широких пределах от 184 до 92 л и от 88 до 47 кг. При оборудовании автомобиля одной оболочкой, со­ стоящей из трех гибких элементов, объем и масса воздушного бал­ лона резко снижаются с увеличением диаметра оболочек с do = 800 до 1000 мм и затем при.увеличении d0 до 1100—1200 мм' практиче­ ски остаются неизменными. При оборудовании автомобиля двумя оболочками с увеличением размера оболочек объем и масса воз­ душного баллона сначала уменьшаются, а затем вновь увеличи­ ваются. С увеличением числа гибких элементов в оболочках с 3 до

32

4 заметно увеличиваются объем и масса воздушного баллона для оболочек больших размеров.

Наименьшую массу имеют воздушные баллоны для оболочек размера d0 = 900—1000 мм (они имеют массу 47—48 кг)' при уста­ новке на автомобиле одной оболочки и = 700-1-900 мм при уста­ новке на автомобиле двух оболочек.

Приведенные данные показателей воздушных баллонов не ис­ ключают (особенно для самосвалов) возможности применения второго варианта — питания от тормозного компрессора посред­ ством воздушного баллона. Однако воздушные компрессоры отсут­ ствуют на большинстве бортовых автомобилей (ГАЗ-51 А и ГАЗ-53Ф). Б связи с этим наряду с использованием сжатого воз­ духа была предпринята попытка использовать в качестве источни­ ка питания гибких оболочек отработавшие газы автомобиля.

Использование отработавших газов карбюраторных и дизельных двигателей для питания гибких оболочек

При питании гибких оболочек отработавшими газами выпуск­ ной трубопровод двигателя соединяется с полостью одной или двух гибких оболочек. При движении автомобиля двигатель работает" в обычном режиме и газы выбрасываются в атмосферу. При разгруз­ ке автомобиля выпуск отработавших газов перекрывается пробко­ вым краном, и газы поступают в оболочку. В оболочке создается

избыточное давление, которое обеспечивает опрокидывание ку­ зова-.

ния газов в оболочку давление воздуха в ней равно давлению окружающей среды ро. Затем оно повышается до'значения р\, при объеме, равном У0При этом дав ленни платформа с грузом отрывается от рамы и начинает опро­ кидываться. С увеличением угла наклона платформы давление

ших газов, давление которых по окончании выгрузки падает до рг- Отработавшие газы, поступающие в оболочку, заполняют сна­ чала начальный объем У0, а затем и весь объем оболочки V, соот­ ветствующий максимальному углу наклона платформы атях- В итоге оболочка будет заполнена поступившими отработавшими

34

начальном объеме оболочки Ко и занимающими в конце наполне­

ния объем Копр.

Максимальные давления на выпуске, которые могут создавать двигатели внутреннего сгорания, приведены в табл. 11.

Из данных табл. 11 видно, что величина создаваемого на вы­ пуске давления в основном зависит от коэффициента наполнения г]у п является практически одинаковой для всех карбюраторных

двигателей.

Некоторое повышение этого давления наблюдается у двигате­ лей с большими коэффициентами сжатия е и особенно у дизельно­ го двигателя ЯАЗ-204.

В результате приведенных расчетов были получены фактиче­ ские значения параметров работы двигателей в режиме противо­ давления. Анализ этих данных показал, что они не выходят за пре­ делы параметров работы двигателей в нормальном режиме. .Так, температура газов в конце расширения составляет 1400—1500° К, в то время как при нормальном режиме работы она достигает 1600° К. Коэффициент молекулярного изменения находится в пре­ делах 1,075—1,09, что несколько выше его значения при нормаль­ ном режиме сгорания топлива (1,07—1,08). Это указывает на вы­ сокое качество сгорания топлива. Температура газов в конце сго­ рания не превышает 2300—2400° К против 2600° К при нормальном режиме.

Таким образом, отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания в определенном диапазоне давлений могут использовать­ ся в качестве сжатой среды для питания гибких оболочек в само­ свальных устройствах, не оказывая при этом каких-либо отрица­ тельных воздействий на работу двигателя.

Однако при достижении определенного значения противодав­ ления на выпуске может нарушиться работа выпускных клапанов:

вмомент впуска оии остаются открытыми й вместо свежей смеси

вцилиндр поступают отработавшие газы. Такое состояние насту­ пает в тот момент, когда силы противодавления и разрежения, воздействуя на клапан, .преодолевают действие пружины клапана.. Максимальные значения этих противодавлений для различных, двигателей следующие:

Приведенные значения противодавления являются максималь­ ными в силу того, что они значительно меньше противодавления, ограниченного давлением выпуска.

Таким образом, сфера возможного применения отработавших газов в качестве сжатой среды для питания гибких оболочек на­ ходится в пределах давлений, приведенных выше. При необходи­ мости повышения давления следует переходить к питанию гибких

оболочек воздухом от компрессора посредством воздушного бал­ лона.

Сопоставление показателей работы гибких оболочек, наполняемых отработавшими газами

В качестве основных показателей работы гибких оболочек при­ няты время наполнения и расход топлива, которые определены графо-аналитическим методом для некоторых марок автомобилей и представлены на рис. 11.

Из полученных зависимостей Ав=/(/?тах, d0) и GTp=/(Pmax. dQ) видно, что с увеличением давления в оболочках время наполнения и расход топлива снижаются. Так, при установке на автомобиле ЗИЛ-130БС одной оболочки (AM) с тремя гибкими ■элементами (пэ = 3) диаметром rf0= 1200 мм время наполнения оболочки и рас­ ход топлива составляют 25 с и 58 г, а при d0= 1000 мм — 19 с и 52 г. При этом давление в оболочках увеличивается с 0,78 до 1,38 кгс/см2. Повышение частоты вращения коленчатого вала дви­ гателя с 2000 до 2400 об/мин снижает время наполнения оболочек в обоих случаях — соответственно до 19 и 15 с и незначительно сказывается на снижении расхода топлива.

С увеличением числа гибких оболочек, устанавливаемых на ав­ томобиле, и количества гибких элементов в оболочке показатели времени наполнения и расхода топлива ухудшаются. Так, с уве­ личением числа гибких элементов в оболочке с трех до четырех время наполнения и расход топлива повышаются для автомобиля на 2—3 с и 3—7 'г. При установке на автомобиле второй гибкой оболочки время наполнения и расход топлива возрастают на 6—

размера, однако расход топлива при этом существенно увеличи­ вается.

С г р .г . N " 1 ; Д г 4

ts,csHn-

36

Очевидно, что при уменьшении числа и размеров гибких" обо­ лочек указанные показатели улучшаются. При этом следует пом­ нить, что выбранная оболочка (по лучшим показателям времени наполнения и расхода топлива) должна быть проверена по раз­ меру внутреннего диаметра d0о и величине максимального давле­ ния, создаваемого двигателем.

КОНСТРУКЦИИ ПОДЪЕМНЫХ УСТРОЙСТВ ИЗ ГИБКИХ ОБОЛОЧЕК

Конструкции гибких оболочек

Конструкции гибких оболочек для автомобилей-самосвалов разработаны автором впервые. Было рассмотрено большое коли­ чество схем гибких оболочек и из них отобрано несколько для детальной разработки конструкций. К ним относятся оболочки ци­ линдрической формы цельнолитые и секционные.

Цельнолитая оболочка (рис. 12) цилиндрической формы пред­ ставляет собой четыре гибких элемента 1, выполненных в виде цельнолитой гофрированной поверхности с двумя бортами. Сверху гибкой оболочки закреплен щит 3, а снизу щит 10, через отверстие которого выведен патрубок 11, законтренный гайкой 12. Оболочка своими бортами присоединяется к щитам при помощи колец 4,

Рлс. 12. Цельнолитая оболочка цилиндрической формы

37

болтов 5, гаек 6 и шайб 7. Герметизация со стороны щитов и в местах соединений обеспечена прокладками 8 из сырой резины. Нижний щит снабжен угольниками 9. Щиты крепятся к раме и подъемной платформе болтами, которые вставляются в отверстия 13. Щиты выполняют из стального листа толщиной 4—б мм.

В наиболее узких местах оболочки размещены опоясывающие кольца 2, служащие для сохранения гофрированной поверхности н восприятия усилий, возникающих в корде в связи с изменением ихнаправления.

Собственно гибкая оболочка выполнена из двухили четырех­ слойного корда 16 с перекрестным размещением нитей в смежных слоях, внешнего 15 (покровного) и внутреннего 17 (герметизирую­ щего) слоев резины. Под опоясывающие кольца дополнительно уложены ленты из резийы, исключающие перетирание кольцом корда. Борта 14 выполнены из стальной проволоки, вокруг которой завернут корд. Перекрестное размещение кордных нитей в смеж­ ных слоях и закрепление их в бортах обеспечивает хорошую про­ дольную устойчивость оболочки в любых плоскостях.

В сложенном состоянии оболочка вместе со щитами занимает высоту около 200 мМ.

Секционная оболочка (рис. 13) представляет собой три гибких элемента 1, соединенных между собой профильными кольцами 2 и болтами 7. Каждый гибкий элемент выполнен из двух или четы­ рех слоев корда, внутреннего и наружного слоев резины и имеет два борта с буртиками. Нижний и верхний борта крайних гибких

Узел А

Узел В

Рис. 13. Секционная обо­ лочка цилиндрической формы с соединением секций при помощи ко­ лец

38

У зе л А

1

Рис. И. Секционная оболочка 'цилиндрической формы с соединением секций . при помощи профилированных колец

элементов прикреплены к днищам 5 при помощи профильных ко­ лец и болтов 6. Днища 5 крепятся к щитам 3 при помощи крон­ штейнов 9 и болтов 4. Через отверстие нижнего щита выведен пат­ рубок 8 для наполнения оболочки газом (воздухом).

Конструкция оболочки позволяет заменять отдельные ее эле­ менты. При этом необходимо снять верхнее или нижнее днище.

С целью упрощения сборки и обеспечения независимой смены отдельных гибких элементов конструкция секционной оболочки снабжена штампованными днищами 5 (рис. 14) и соединительны­ ми кольцами 2 специального профиля. При сборке оболочки борта гибких элементов 1 устанавливают в выемки профильных колец 2 и днищ 5. Места соединений уплотняются распорными кольцами 3 или жгутом 6. К щитам оболочка крепится аналогично предыду­ щей при помощи кронштейнов 4.

Разработаны конструкции оболочек, изготавливаемых не толь­ ко из новых материалов — корда и резины, но и из изношенных автомобильных, тракторных и авиационных покрышек.

Разработана и такая конструкция оболочки,- гибкие элементы которой изготовлены методом кольцевого расслоения покрышек (рис. 15). Полученные таким образом гибкие элементы 6 соеди-

39