книги из ГПНТБ / Теория и конструкция боевых колесных машин

Е. Коэффициент полезного действия колеса

Мощность Л/к, подводимая к колесу, равна

пость, связанную с изменением кинетической энергии колеса.

Ж. Предельные случаи качения колеса

Величина реакции Т ограничена. На дорогах с твердым покры­ тием, где эта реакция обусловливается трением между шиной и до­ рогой, предельное значение Т определяется произведением коэффи­ циента трения на величину нормальной реакции.

40

Ма деформируемой дороге элементарные касательные реакции обусловливаются трением между элементами контактных поверхно­ стей колеса и грунта и сопротивлением грунта сдвигу. Принято пре­ дельное значение 7'0тах равнодействующей касательных реакций

лесу (см. рис. 14, 15, 16), можно найти предельные случаи качения колеса с постоянной скоростью в различных условиях движения.

Максимальная по сцеплению сила, движущая колесную маши­ ну, из уравнения (19):

га

Э ласти ч н ое колесо н а деф орм и руем ой дороге

Рассматривая этот случай, как промежуточный между двумя предыдущими, можно записать:

Коэффициент сцепления зависит от тина и состояния дороги, конструкции шины, давления воздуха в шине, скорости движения, размеров колеса, нагрузки на колесо.

41

Средние значения коэффициента <р на различных дорогах при­ ведены в табл. 4.

На движущуюся равномерно по воде плавающую колесную ма­ шину действуют: сила веса Ga, сила плавучести D, силы сопротив­ ления воды Wв и воздуха Wv , сила тяги водоходного движителя

Р я (рис. 19).

Рис. 19. Схема сил, действующих на плавающую колесную машину

Сила плавучести D приложена в центре величины, т. е. в центре тяжести объема воды, вытесненной погруженной в воду колесной

машиной.

Уравнение плавучести, используемое для расчета водоизмеще­ ния, имеет вид

* Материал для этого параграфа представлен кандидатом технических наук А, П. Степановым.

42

цаемой часni плавающей машины, называют запасом плавуче­

сти машины.

Запас плавучести определяет дополнительную нагрузку колес­ ной машины, при которой она теряет плавучесть.

Основное сопротивление движению оказывает вода. Сопротивление воды U7u можно представить как сумму сопро

тивлений: трения Wr и формы Ц7Ф, определяемых вязкостью жидко­

щую элементарных касательных сил взаимодействия воды с под­ водной поверхностью машины. Оно составляет 8 - -12% общего со­ противления воды.

Сопротивление формы Wф является равнодействующей элсмен гарных нормальных сил взаимодействия воды с подводной поверх­ ностью машины.

Для плавающих колесных машин, имеющих плохую обтекае­ мость, сопротивление формы является основным н составляет 55 70% общего сопротивления воды.

Волновое сопротивление Wвол представляет собой колебатель­ ное движение воды, которое распространяется далеко за машиной. При движении с небольшой скоростью волновое сопротивление практически отсутствует, а при максимальной скорости достигает 15—25% полного сопротивления.

С увеличением скорости движения полная сила сопротивления

W „ ~ - A V £

с переменным показателем степени п.

До скорости 5—6 км/ч увеличение силы сопротивления воды с ростом скорости движения сравнительно невелико (п = 2). На ско­ ростях свыше 6 км/ч сопротивление возрастает довольно быстро.

Па величину силы W„ существенное влияние оказывает также глубина воды. С уменьшением глубины воды ее сопротивление уве­ личивается.

Форма корпуса плавающих колесных машин такова, что основ­ ной поток воды направляется под днище. При неограниченной глу­ бине воды поток может отклоняться в глубину. При уменьшении глубины воды поток сжат, что ведет к увеличению его скорости под

днищем машины, а следовательно, к увеличению сопротивления тре­ ния и формы.

Волновое сопротивление при уменьшении глубины воды также увеличивается из-за изменения характера волнообразования.

Для расчета сопротивления воды используются различные эмпи­ рические формулы или графики, полученные в результате анализа данных модельных или натурных буксировочных испытаний серин плавающих машин.

43

к— коэффициент, учитывающий влияние формы корпу­ са и ходовой части машины.

Для подсчета сопротивления воды может быть также использо-

W

вап график зависимости удельного сопротивления —- от относи­

л а

тельной скорости Fr (рис. 21). Эта зависимость получена А. П. Сте­ пановым на основании обработки результатов большого количества экспериментов, охватывающих широкий диапазон машин.

Сила тяги Р в водоходного движителя зависит от его типа, размеров, числа оборотов рабочего органа, скорости движения ма­ шины, к. п. д. движителя.

На отечественных бронетранспортерах применяются в основном водометные движители.

•44

где QK— производительность водомета при заданной скорости машины;

— площадь выходного отверстия водомета. На швартовых, когда V = О,

ВНУТРЕННИЕ СИЛЫ. ДЕЙСТВУЮЩИЕ В МЕХАНИЗМАХ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ

В качестве источника энергии колесных машин до настоящего времени применяются почти исключительно поршневые двигатели внутреннего сгорания.

45

Уавтомобильных механических коробок передач, выполняемых

збольшинстве случаев по трехвальной схеме, на прямой передаче, когда мощность теряется только на взбалтывание масла и в опорах

3 гидротрансформаторе и потерь в механической части коробки. Коэффициент полезного действия гидротрансформатора сильно за ­ висит от режима его работы. Максимальное значение к. п. д. гидро­ трансформаторов, применяемых в автомобильных трансмиссиях, мо­ жет изменяться в пределах: '/)г— 0,88—0,92. У правильно спроекти­ рованной гидромеханической коробки гидротрансформатор должен работать в пределах изменения к. п.д. от его максимального значе­ ния до значения, не меньшего, чем 70% максимального.

К. п. д. механической части гидромеханической коробки передач можно приближенно считать равным к. п.д. механической коробки.

К. п. д. раздаточной (дополнительной) коробки зависит от ее схемы, причем потери в приводе к различным мостам могут быть различными. Например, у БРДМ при включении высшей передачи 4 заднему мосту мощность передается через прямую передачу, а к переднему — через две пары шестерен. К.п.д. прямой передачи в раздаточной коробке может считаться таким же, как и у коробки передач. В остальных случаях

-Чд = *)" ,

где т(ш — к. п. д. каждой пары шестерен, через которые пере­ дается мощность;

п — число пар шестерен.

К. п. д. пары шестерен с учетом потерь в опорах и гидрав­

Карданы на игольчатых подшипниках в пределах углов, при ко­ торых они обычно работают в автомобильных трансмиссиях ( 1 0 - 15°), имеют к. п.д. т)кр > 0,995.

У колесных машин высокой проходимости в передаче крутящего момента к отдельным мостам участвует большое число карданов, и, несмотря на небольшие потерн в каждом из карданов, суммарные потери в соответствующей карданной передаче могут быть значи­ тельными.

К.п.д. главных передач зависит от типа передачи; конические передачи Yjrn 0,96—0,97;

47

—гипоидные передачи т)г.п ---■ 0,94—-0,96; червячные передачи т)г.п = 0,90—0,95.

Для двойных главных передач 7)г.п = 0,92—0,95.

Потери в дифференциалах при прямолинейном движении в пре­ делах встречающихся на практике разностей радиусов качения колес настолько малы, что их можно не учитывать.

Общий к. п. д. трансмиссии у автомобиля с одной ведущей осью

г1т — 71кг1д7)кр71г.п ■

У многоприводных колесных машин определение к. п.д. транс­ миссии в общем случае является более сложным. Величина к. п.д. механической трансмиссии в зависимости от ее схемы и конструк­ ции отдельных механизмов может составлять т)т= 0,8—0,95. Низ­ шие значения относятся к колесным машинам, имеющим сложную схему трансмиссии.

УРАВНЕНИЕ ТЯГОВОГО БАЛАНСА КОЛЕСНЫХ МАШИН

а) Уравнение тягового баланса колесных машин с одной ведущей осью

Зная внешние силы, действующие на колесную машину, можно составить уравнения ее движения.

Боевые и транспортные колесные машины могут выполняться с различным числом ведущих и иеведущих колес, различным образом связанных с двигателем и между собой.

Величины и направления касательных реакций Т, действующих па отдельные колеса, различны у машин, выполненных по разным схемам. Если с двигателем соединены только колеса одной оси (двухосные колесные машины при выключении передней оси), то на них действуют реакции Т, направленные по движению машины, а па второй осипротив движения. Если с двигателем соединено не­ сколько ведущих осей, то, как будет показано ниже, направление касательных реакций, действующих па колеса той или иной оси, мо­ жет быть различным.

Рассмотрим вначале методику составления уравнения тягового баланса для колесной машины с одной ведущей осью (рис. 1 ).

Реакции R\, R2 и Т\, Т2 представляют собой сумму соответствен­ но нормальных и касательных реакций, действующих на правое и левое колеса каждой оси.

Уравнения движения центра инерции машины

48

Касательные реакции 7, н Г2 могут быть найдены по уравнениям

(17) и (16).

Свяжем крутящий момент подводимый к колесам ведущей оси, с крутящим моментом М гу двигателя.

В общем случае движения колесной машины, учитывая измене­ ния кинетической энергии вращающихся элементов трансмиссии и двигателя, можно записать

М к=» ^ Л*р — Jr j т)тгт , (35)

Аналитическое решение уравнения (36) сопряжено со значи­ тельными трудностями, поскольку крутящий момент двигателя является функцией скорости движения Va, не имеющей точного ана­ литического выражения. Существует ряд приближенных эмпириче­ ских формул, определяющих зависимость крутящего момента дви­ гателя от числа оборотов пр, а следовательно, и от скорости движе­ ния Vа. Способ решения уравнения движения автомобилей с исполь­ зованием эмпирических зависимостей предложен профессором Г. В. Зимелевым. Чаще, однако, пользуются графическим способом, предложенным академиком Е. А. Чудаковым.

С целью приведения уравнения (36) к виду, удобному для графического решения, перенесем в его левую часть член

ния кинетической энергии колесной машины за счет изменения кинетической энергии ее вращающихся элементов, называют