книги из ГПНТБ / Теория и конструкция боевых колесных машин
..pdfГлубина колеи сама по себе является функцией механических свойств грунта и размеров колеса. В общем случае качения колеса вывод этой зависимости является сложным.
Рассмотрим наиболее простой случай — качение жесткого коле са по деформируемому грунту при ц-— 1.
Пользуясь схемой, приведенной на рис. 36, можно записать
GK= \^ Я гу/cos?,,г, |
(73) |
6 |
|
Рис. 36. Схема для определения глубины колен при движении жесткого колеса по деформируемому грунту
Глубина h погружения в |
грунт элемента |
поверхности' |
колеса, |
|||||
расположенного под углом ?, равна |
|
|
|
|
|
|||
|
// = |
r0 (cos ? —cos ?0). |
|
|
(74) |
|||
Используя формулы (65), (73), (74), получим |
|
|
||||||
?0 |
|
|
|
c B r li |
sin 2? |
|
||
Ок = V СВ ^ |cos3 ? — cos ?0 cos ?] |
|
• (75) |
||||||
г /?= —- |
ГО |
2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Разложив sin2 ? в степенной |
ряд |
и |
ограничившись |
двумя |
||||
его первыми членами, получим |
|
|
|
|
|
|
||
О, |
сВг« . |
|
|
|
3GK |
|
(76) |
|
3 ’ |
|
|
|
сглгВ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
Глубина колеи /гк может быть выражена |
через |
?0, |
если в |
|||||
формуле (74) считать ? = 0. |
Разложив |
cos ?0 в ряд |
и взяв два |
|||||
первых члена, найдем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hK |
2 У |
9О*» |
' |
|
|
(77) |
|
|
|
c*rnB- |
|
|
|
|||
80
Подставив значение |
hK из |
формулы (77) в формулу (72), |
|
найдем |
|
|
|
f |
- \ / |
сг*В |
(78) |
Jr |
у |
|
|
Из формулы (78) следует, что для снижения коэффициента со противления качению необходимо либо уменьшать нагрузку на ко лесо, либо увеличивать диаметр и ширину колеса. Все эти способы применяются в современных колесных машинах высокой проходи мости. Уменьшение нагрузки на колесо достигается за счет увели чения числа осей. Широкое распространение получили четырехос ные машины; появились конструкции пяти- и шестноспых машин. Увеличение размеров колес (диаметра и ширины) отмечается на всех выпускаемых колесных машинах высокой проходимости. Боль шое влияние диаметра колеса на величину коэффициента сопротив ления качению привело к созданию специальных колесных машин с особо большими колесами («концепция Гоуэр» см. гл. 1).
Для эластичного колеса величина /',. будет значительно ниже подсчитанной по формуле (78). Объясняется это снижением глуби ны колеи за счет деформации шипы и увеличения контактной пло щадки, что приводит к уменьшению удельного давления колеса на грунт.
Между удельным давлением на грунт и внутренним давлением воздуха в шине существует определенная зависимость, полученная экспериментально. Для приближенных расчетов можно принять:
а) для шин нормальной конструкции с внутренним давлением
Рт > 2 кг/см2.
<7= (1,1 --1,2 )р ш кг см2;
б) для шип специальных с внутренним давлением рш < 2 кг/см-
Я = Рт + К кг смг.
где k0 зависит от размера шины и жесткости каркаса и лежит в пределах 0,35 0,7 кг/см2.
Пользуясь выражением |
(65), |
можно найти |
приближенно глу |
|||
бину колеи для эластичного колеса |
|
|
|
|||
Я — |
d f |
= |
ЛцfA , |
|
||
откуда |
|
|
|
|
|
|
Л = ,| |
/ |
Рт - М |
л |
> |
(79) |
|
I/ |
|
|
^ |
|
|
|
отсюда видно, что с уменьшением давления воздуха в шипе снижа
ется глубина |
колец. |
6-1875 |
«1 |
Снижение давления воздуха в шиндх является одним из наибо лее надежных способов повышения проходимости, поэтому все бое вые колесные машины снабжаются системой регулирования давле ния воздуха в шинах. Если у машин ограниченной проходимости удельное давление колес на грунт лежит в пределах 3—4 кг/см2, то при снижении давления воздуха удельное давление может быть доведено до 0 $ —0,8 кг/см2.
Следует отметить, что система регулирования давления воздуха одновременно увеличивает боевую живучесть шин, так как произво дительность компрессора, устанавливаемого на машине, позволяет поддерживать достаточное давление в шине даже при наличии не скольких пулевых пробоин или проколов.
Рис. 37. Зависимость коэффициента сопротивления каче нию от давления воздуха в шине
Снижение давления воздуха в шине наряду с уменьшением по терь на колееобразование вызывает увеличение потерь в самой ши не. На рис. 37 показана зависимость коэффициента сопротивления качению от внутреннего давления воздуха в шине. Из графика ви ден характер изменения составляющих коэффициента сопротивле ния качению f r + fm. Составляющая fmсвязана с потерями на де формацию шины при качении по твердому грунту. При движении по мягкому грунту деформация шины, а следовательно, и f UI не сколько меньше, что отражено на графике пунктирной кривой. Сум марная кривая имеет четко выраженный минимум, т. е. минималь ные потери на качение соответствуют определенному значению ве личины внутреннего давления воздуха в шине. При этом для:каж-
82
лого вида грунта существует оптимальное значение давления воз духа. Это положение иллюстрируется графиком рис. 38.
Применение многоосных машин с приводом на все колеса по зволяет значительно снизить общее сопротивление движению, так как основные потери на колееобразование здесь приходятся на пе редние колеса; остальные колеса движутся по уплотненному грунту, имея лучшее сцепление с грунтом. Особенно эффективно снижение сопротивления движению при односкатной ошиновке и равной ко лее для всех осей. Исключение составляет лишь движение по забо лоченным грунтам с дерновым покровом, когда колеса, движущие ся по одной колее, прорезают дерновый покров и машина теряет проходимость. В этом случае проходимость будет обеспечиваться при малом удельном давлении и разной колее осей.
M r */.
Рис. 38. Зависимость коэффициента сопро тивления качению от давления воздуха в шине при движении по различным грунтам
Необходимо, однако, указать, что снижение удельного давления на грунт не всегда эффективно. Если влажность грунта больше 30%, то уже при удельном давлении примерно 0,5 кг/см2 грунт ли шается несущей способности. В данном случае для движения необ ходимо более высокое удельное давление, для того чтобы колесо могло прорезать грунт до твердого основания; возможность движе ния при этом будет определяться величиной клиренса и тяговыми возможностями машины.
П р е о д о л е н и е в о д н ы х п р е г р а д
В зависимости от назначения колесной машины перед ней мо жет быть поставлено требование преодолевать водные преграды вброд, под водой или вплавь.
Перед транспортными машинами, предназначенными для опе ративных перевозок, может быть поставлена задача преодоления глубоких бродов.
6* |
83 |
Без специальных приспособлений, по при помощи герметизации отдельных механизмов подручными средствами колесная машина способна преодолевать брод глубиной до 1,5 м.
Боевые и специальные колесные машины, а также машины вой скового тыла, как правило, должны иметь возможность преодоле вать более глубокие водные преграды.
Одним из способов преодоления глубоких водных преград является подводное хождение. Для подводного хождения все меха низмы машины должны быть надежно герметизированы. Питание двигателя воздухом и выхлоп в этом случае осуществляются через специальные трубы, выступающие над водной поверхностью. Води тель должен быть снабжен кислородным прибором.
Этот способ не получил распространения. При движении на большой глубине сцепной вес машины значительно уменьшается, а сопротивление движению увеличивается. Вследствие этого движе ние под водой становится недостаточно падежным. Кроме того, при движении вода настолько мутнеет из-за поднятого ила, что во дитель теряет ориентировку.
Наиболее надежный способ преодоления водных преград — при менение плавающих машин.
Все современные броневые машины выполняются плавающими с водометным движителем. Опыт подтвердил целесообразность при менения этого типа водоходного движителя, так как он позволяет двигаться достаточно уверенно но мелководью, а также является мощным водооткачивающим средством.
Преодоление глубоких водных преград транспортными машина ми достигается конструированием их всплывающими. По водной поверхности они могут перемещаться при помощи подвесных мото ров или посторонней тягой.
ГЛАВА 4
ЭКОНОМИЧНОСТЬ ПО РАСХОДУ ТОПЛИВА
Для оценки экономичности колесных машин по расходу топлниа пользуются различными параметрами в зависимости от назначения машины.
Для каждой колесной машины устанавливается государственная
норма расхода топлива в литрах на 100 км пробега f Q --- —----Y
100 км )
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 9 |
|
Модель |
БРДМ |
БТР-152В |
НТР-60П |
„Урал- |
ГАЗ-66 |
ЗИЛ-131 |
БТР и |
||||||
автомобиля |
|
RTP-I52K |
|
375“ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Норма рас |
45-52 |
СЮ—75 |
70 85 |
80 |
40 |
65 |
хода топли |
||||||
ва |
|
|
|
|
|
|
Эти нормы являются средними. В зимнее время, при работе в особо легких (магистрали с усовершенствованным покрытием), пли а особо тяжелых (бездорожье) условиях, при работе в качестве тягача, в период обкатки и т. д. нормы могут либо увеличиваться, либо уменьшаться согласно специальным указаниям.
Автомобилям повышенной проходимости и бронетранспортерам указываются две нормы: для движения по дорогам и движения вне дорог.
Сравнительная оценка экономичности транспортных машин про изводится по расходу топлива на тонну-километр.
В ряде стран экономичность оценивается по пути, который мо жет пройти колесная машина, израсходовав определенный объем топлива. Например, в США и Англии экономичность оценивается числом миль (М), проходимых па одном галлоне горючего
(M pg). Имея в виду, что 1 миля = 1,61 км и галлон в США равен 3,785 л, а в Англии — 4,564 л, получим
л |
235 |
(США); |
л |
282 |
(Англия). |
Q 100 км |
M pg |
Q 100 км |
Mpg |
||
Для оценки экономичности в различных условиях эксплуатации |
|||||
удооным является график зависимости расхода топлива |
л |
||||
Ц -------- |
|||||
|
|
|
|
|
100 км |
от скорости Vа равномерного движения на дорогах с различным со противлением ф, принятый согласно ГОСТ 6905—54 в качестве основного оценочного параметра экономичности автомобиля н на зываемый экономической характеристикой колесной машины.
1.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Экономическая характеристика (рис. 39) может быть построена для каждой передачи.
---------------------------- и
а час
Рис. 39. Экономическая характеристика
Нижняя кривая экономической характеристики па высшей пере даче соответствует расходу топлива при движении по горизонталь ному шоссе высокого качества ( ф 0,01 — 0,02). Кривая, ограничи вающая экономическую характеристику сверху, соответствует рас ходу топлива при полной его подаче (у карбюраторных двигателей при полном открытии дроссельной заслонки). Слева график огра ничивается кривой расходов при минимальных устойчивых скоро стях движения.
Экономическая характеристика колесной машины может бьпь получена:
а) по экономической характеристике двигателя; б) по результатам стендовых испытаний;
в) по результатам дорожных (ходовых) испытаний.
Для построения экономической характеристики колесной маши ны по способу а нужно иметь внешнюю скоростную характеристику двигателя и его экономическую характеристику (рис. 40).
R6
Экономическую характеристику двигателя удобнее всего вырг жать как зависимость удельного расхода топлива g ezla.A.c.4. от на' грузки jV% при различных числах оборотов по-
Порядок построения экономической характеристики колесной машины:
а) Задаемся несколькими значениями скорости движения в пре делах от минимальной до максимальной при некоторых постоянных значениях ^ и (>.
Рис. 40. Скоростная и экономическая характеристики двигателя
б) Для каждой скорости движения, пользуясь уравнением (56), подсчитываем мощность No, необходимую для равномерного дви
жения (/„ = 0) колесной машины *. |
|
по, со |
|||
в) |
По уравнению (10) подсчитываем число оборотов |
||||
ответствующее каждому из принятых значений |
Va. |
|
|||
г) |
По внешней |
скоростной характеристике двигателя |
опре |
||
деляем значения |
мощности Nomах, соответствующие полученным |
||||
в пункте в числам оборотов по- |
|
|
|
||
д) |
Определяем |
нагрузку по |
формуле /V % = |
—— — |
• 100. |
е) |
Пользуясь экономической |
характеристикой |
ах |
|
|
двигателя, для |
|||||
каждой скорости движения по найденным значениям по и М%,
находим |
удельный |
расход топлива g e |
г'э.л.с.-ц. |
|
... |
г, |
гч |
можно считать равным |
I. |
* |
Отношение --- |
|||
г К
87
ж) |
Определяем часовой |
расход топлива |
|
||
|
|
Л |
1000 Тт ’ |
( 8 0 ) |
|
|
|
Ц я ~ |
|||
|
|
|
|||
где -[т |
— удельный вес топлива. |
из принятых скоростей движения |
|||
з) |
Определяем для каждой |
||||
расход топлива на 100 км пробега |
|
|
|||
|
|
Л |
|
100 |
(81) |
|
Q |
100 км |
|
Va |
|
|
|
|
|
||
Повторяя такие же подсчеты для других значений б, получим |
|||||
данные |
для построения экономической характеристики |
колесной |
|||
машины на заданной передаче. |
можно построить экономиче |
||||
Изменяя передаточное число /т, |
|||||
ские характеристики колесной машины для различных передач. |
|||||
Методика построения экономической характеристики |
колесной |
||||
машины по результатам стендовых и дорожных испытаний приво дится в учебных пособиях по лабораторным испытаниям колесных машин.
2. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ НА РАСХОД ТОПЛИВА
Экономическая характеристика позволяет оценить влияние па расход топлива основных эксплуатационных параметров, скорости движения и сопротивления дороги.
Для оценки влияния конструктивных параметров удобнее поль
зоваться аналитической зависимостью. |
получим для установившего |
||||
Пользуясь уравнениями (80), (81), |
|||||
ся движения |
(/'а = 0) |
|
|
kFV\ |
|
л |
|
|
&а'I* + |
|
|
O.lgyVfi |
0,00037^ |
13 |
(82) |
||
Q 100 км |
у *ъ |
г(гТг |
|
||
Для сравнительной оценки экономичности различных колесных машин удобнее относить общий расход топлива к единице полезно го груза Gr, перевозимого машиной. К полезному грузу у броне транспортеров следует относить вес десанта и экипажа, вооруже ния, брони, укладки и всего оборудования, обеспечивающего боевое применение машины (рации, инфракрасной техники, приборов для радиационной и химической разведки и др.). У транспортных машин к полезному грузу относится вес перевозимого груза, водителя к пассажиров.
Обозначая расход топлива на единицу веса полезного груза (2УД
и отношение------------ |
= ~;а (коэффициент использования веса |
Ga — |
|
машины), получим |
|
88
0,00037 |
(83) |
|
Qy. |
||
' 13G„ |
||
Т1т7т |
Удельный расход топлива g e в значительной степени зависит от режима работы двигателя. Наибольшее влияние на величину удель ного расхода топлива оказывает изменение нагрузки. При увеличе нии нагрузки от холостого хода до максимальной удельный расход топлива вначале уменьшается, причем в области малых нагрузок весьма интенсивно, при некотором значении нагрузки — достигает минимума, а затем снова возрастает.
Уменьшение удельных расходов в области малых нагрузок в основном объясняется возрастанием механического к. и. д. двигателя с увеличением нагрузки. Кроме того, в области малых нагрузок у карбюраторных двигателей несколько ухудшается процесс сгора ния горючей смеси за счет уменьшения давления и температурь: конца сжатия и увеличения относительного количества отработав ших газов.
Увеличение удельных расходов топлива в области больших на грузок наиболее характерно для карбюраторных двигателей н свя зано главным образом с обогащением горючей смеси экономайзе ром. Зависимость g e = i ( Л'%) у дизелей и мпоготопливпых двига телей более полога, чем у карбюраторных. Удельный расход топли ва зависит и от числа оборотов, по в меньшей степени, чем от на грузки. Минимальное значение g e получается при некоторых сред них оборотах.
В эксплуатации параметры режима работы двигателя (нрп ,V%) непрерывноизменяются и величина g e является переменной.
Наименьшие удельные расходы топлива имеют двигатели с вос пламенением от сжатия. Минимальный удельный расход топлива g e mi,i у дизелей составляет 170— 190 г/л.с.-ч, а у многотопливных двигателей при работе па бензине даже 160170 г/л.с.-ч. У карбю раторных двигателей значение g rmm составляет 220 -250 г/л.с.-ч.
М о д е л ь д в и г а теля
Т и п д в и г а т е л я
1 А З - 4 0 П , I
ГР |
З - 6 6 |
Л 375- |
ГО |
||
С |
Г А |
З И |
U |
1
К а р б ю р а т о р н ы е
Щ
СО
1 |
|
Т а б л |
и ц а 10 |
|
1 |
|
|
Я М 3 - 2 3 6 |
Я М 3 - 2 3 8 |
M A N |
. Р о л л с - Р о й с * |
М п о г о т о п л и н -
Д и з е л и
II ы е
min |
2 7 0 |
2 3 5 | 2 3 5 |
2 4 0 |
2 4 0 |
175 |
175 |
160 j |
165 |
Колесные машины, снабженные дизелями или мпоготоплнвпымн двигателями, имеют значительно лучшую экономичность (на 30..- 50%) по расходу топлива по сравнению с колесными машинами с карбюраторными двигателями.
80
