Горные машины и оборудование

Индекс несущей способности (ИНС) – одно или два числа, указыва-

ющие нагрузку, которую может выдержать одиночная или сдвоенная шина при скоростях, соответствующих надлежащей категории скорости. Ряд ИНС состоит из 200 чисел (0÷199) с диапазоном нагрузок (45÷13600) кг:

Категория скорости – это указанная с помощью условного обозначения скорость, при которой шина может выдержать нагрузку соответствующим ИНС. Ряд категорий скорости включает 29 позиций (скорость от 5 до свыше 270 км/ч):

По основному назначению, т.е. по комплектованию движителей транспортных средств или технологических машин они подразделяются на:

-шины для автомобилей большой и особо большой грузоподъемности;

-шины для строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин;

-шины для тракторов и сельскохозяйственных машин;

-шины для грузовых автомобилей и автобусов;

-шины для легковых и легкогрузовых автомобилей;

-шины для велосипедов и мотоциклов.

4.3.6 Особенности и режимы движения колес

Колесные движители в виду их распространения во всех сферах народного хозяйства и высоких эксплуатационных качеств находят самое широкое применение в горных машинах для выполнения самых различных работ.

Основным элементом колесных движителей является колесо. Колеса классифицируются по различным признакам: конструкции, режимы и условия работы, назначение и т.д. различают колеса:

-пассивные (ведомые);

-активные (ведущие);

-жесткие;

-деформируемые.

Все колеса могут работать в различных режимах в зависимости от величин и соотношения нагрузок, действующих на них, а также от кинематических характеристик движителя. Кинематические характеристики движителя колеса обычно включают: действительную и теоретическую скорости, угловую скорость вращения, радиус качения, угол увода и некоторые другие параметры, которые используются теории автомобильного транспорта, где чаще всего используются упругие пневматические колеса.

Для выяснения физического смысла некоторых характеристик движения колес рассмотрим прямолинейное движение пневматического колеса

(Рис. 4.4)

Рисунок 4.4 – Прямолинейное движение пневматического колеса и его основные элементы: 1 – ступица; 2 – обод (дик); 3 – шина

Ступицей колеса называют подшипниковый узел, служащий для передачи на него сил со стороны рамы машины и обеспечивающей передачу этих сил посредством тел качения. Обод – промежуточная, чаще всего жесткая, конструкция между ступицей и шиной, служащая для установки на ней шины. Для дальнейшего описания работы колеса введем следующие обозначения:

v - скорость поступательного движения оси колеса (действительная); vT - теоретическая скорость;

4.3.7 Сопротивление движению колесных движителей

Как уже указывалось, при оценке взаимодействия движителей с опорными основаниями различаются несколько ситуаций в зависимости от их прочностных характеристик и характера деформаций. При движении колеса энергия, подводимая к нему от машины, расходуется на деформирование опорного основания и самого колеса. А также на преодоление трения между ними и в ступице колеса. При отсутствии буксования эта энергия тратится на деформирование основания, так как потери энергии в современных ступичных узлах ничтожно малы. В связи с этим сопротивление движению такого колеса целесообразно оценивать коэффициентом fк, который выражается отношением некоторой толкающей (тянущей) силы Ру для равномерного движения колеса, нагруженного нормальной к опорной поверхности силой Pz

(Рис.4.5), т. е.

Этот коэффициент может быть определен через плечо сопротивления качению (снос вертикальной реакции) fк = δ/R.

v

Py

Рисунок 4.5 – К определению коэффициента сопротивления движению

Так как затраты энергии на движение колеса в основном связаны с деформирование его и несущего основания, то коэффициент fк можно представить в виде суммы

где f к - выражает потери энергии на деформирование самого колеса; f к - то же на деформирование несущего основания.

Величина коэффициентов f к и f к , а также соотношение между ними зависит прежде всего от физико-механических свойств колеса и несущего основания (см. рис4.1). В большинстве случаев значения суммарного коэффициента fк сопротивления движению колеса задаются в справочной литературе [ , ]. Вместе с тем, в некоторых случаях, особенно при создании машин для работы в нестандартных условиях, величину этих коэффициентов можно установить расчётным путём.

Взаимодействие жёсткого колеса с жёстким основанием характерно для железнодорожного транспорта, достаточно широко используемого в горном производстве. Для такого типа механизмов перемещения характерна незначительная величина коэффициента сопротивления качению, составляющая тысячные доли единицы. По справочным данным суммарный коэффициент сопротивления качению железнодорожных колес составляет 0,00 -0,000 .

Рисунок 4.6 – Железнодорожный состав на временных путях, проложенных на разрабатываемом торфяном месторождении

Наибольшее значение при выборе размеров и числа коле железнодорожных механизмов перемещения имеют контактные напряжения между колесом и рельсом. В основу методов расчета этих напряжений положены формулы Герца, определяющие размеры и фору поверхности соприкосновения при сжатии двух тел в условиях соблюдения закона Гука. Применительно к наиболее распространенным рельсам с головкой сложной цилиндрической формы (Рис.4.4) эти формулы имеют вид

ωR1

Рисунок 4.7 – Взаимодействие жесткого колеса с деформируемым основанием

Жесткие колеса применяются в качестве элементов опорно-ходовых устройств достаточно редко, например, ходовые устройства в некоторых дорожных и торфяных машинах. Изучению взаимодействия таких коле с деформируемыми грунтами посвящено большое количество исследований [ , ]. Здесь приведем некоторые расчётные зависимости, которые справедливы при давлениях между колесом и опорным основанием до 40 кПа [ ]. В таких условиях коэффициент сопротивления движению ведомого колеса

где h2 , h2 - полная и остаточная деформация несущего основания;

a , a - длины передней и задней относительно оси частей контакта.

В большинстве реальных условий работы колес величины h2 и a малы по сравнению с h2 и a . Кроме того, восстановление геометрии несущего основания происходит спустя некоторое время после прохода колеса, поэтому задняя часть контакта колеса с грунтом оказывает незначительное влияние на условия равновесия с колесом. В связи с этим, величинами h2 и a в формуле (4.32) можно пренебречь. Тогда с небольшим увеличением значения fк можно приблизительно вычислить по приближенной формуле

Так как (Рис.4.5)

то, пренебрегая квадратом значения h2 , имеем