УДК 629.113:621.868.004.12
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД ПРИ ОЦЕНКЕ ПРОХОДИМОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ КОЛЕСНЫХ МАШИН
Т.Н. Бекенов, Ж.Т. Нусупбек, С.А. Коспармакова
Евразийский национальный университет им.Л.Н.Гумилева, г.Астана www.enu.kz
В литературе имеются достаточное количество показателей и критериев [1-5] по которым производится, в зависимости от поставленной цели, оценка различных эксплуатационных свойств колесных машин. Применительно к оценке безопасности движения машин количественных показателей явно недостаточно, т.е. в основном оценку производят на основе статистических данных по показателям аварийности В.Ф.Бабкова. С точки зрения оценки безопасности движения машин особый интерес представляют методы оценки проходимости машин, т.к. проходимость также как и безопасность является комплексным показателем их качества. Поэтому произведем анализ оценочных показателей проходимости машин.
Оценочные показатели проходимости колесных машин предложены в работах В.Ф.
Бабкова, Я.С. Агейкина , Г.Б. Безбородовой, В.И. Кнороза и др.
В.Ф. Бабковым был предложен критерий возможности движения самоходных машин по деформируемому грунту с постоянной скоростью:
ПКсц fср i , (1)
где Ксц– коэффициент сцепного веса;
– коэффициент сцепления;
fср – средний коэффициент сопротивления качению машины;
i – уклон дороги.
Этот критерий нашел широкое применение ввиду его простоты. Я.С. Агейкиным этот критерии усовершенствован в таком виде:
ПКак ал аб (1Ксц)аш en (2)
где fr– коэффициент сопротивления грунта качению колеса;
fк – коэффициент сопротивления корпусу машины по грунту;
fб – коэффициент бульдозерного сопротивления грунта;
fш – коэффициент использования сцепления колес с грунтом.
И.В. Крагельским для оценки опорной проходимости были предложены три показателя:
Пз = 1 - Рср / Ры, П = 1 - а к / ; (3)
Пт = 1 - f ср / Dmax.
где Рср – средняя удельная нагрузка движителей на грунт;
Рs – несущая способность грунта;
Dmax – максимальный динамический фактор машины.
Позже Я.С. Агейкиным к этим показателям добавлен показатель проходимости по клиренсу машины:
Пh = 1 – hr / hk , (4) где hr – глубина колеи; hk - клиренс машины.
Показатели Пp, П, Пт, Пh, как указывает Я.С. Агейкин могут быть целесообразными при решении некоторых частных задач. Рассмотренные показатели проходимости машин оценивают их возможность передвижения. Однако необходимо оценить и эффективность их движения. Для чего были предложены четыре показателя:
P v V/V
, э Q/QP,
q q/qP, p N/NP, (5) где V, Q, q – соответственно скорость, расход топлива и грузоподъемность машины при движении по грунту;
N – число машин, проходимых по дороге до полного ее разрушения;
Vр,Qр, qр, Nр – расчетные параметры скорости, расхода топлива, грузоподъемности и числа машин при движении по дороге с твердым покрытием.
Показатели v, э, q, р целесообразны для сравнительной оценки одной машины на различных грунтах.
Также Бабковым В.Ф. предложены обобщенные показатели проходимости:
p p
Э q V
П qV ,
p p
p p
Э q L
Q t t П qL
, (6)
где L, Lp – длины испытательных участков соответственно на труднопроходимом участке и на дороге с твердым покрытием;
t, tр – время движения для указанных маршрутов.
Этими показателями сравнивают производительность машины на испытательном участке с его номинальной производительностью.
Для сравнения проходимости различных машин целесообразнее использовать абсолютный показатель эффективности.
Такое разделение показателей проходимости машины отражено и в работах Г.Б.
Безбородовой, где показатели составляют две группы, т.е. для оценки граничных условий проходимости и для определения технико-экономической эффективности использования.
Показатели (3) и (4) для оценки граничных условий проходимости пригодны только для сравнительной оценки проходимости нескольких машин, т.е. для выбора рациональных типов, но для оценки проходимости проектируемых машин они нецелесообразны.
Оценку проходимости колесных машин по типовым поверхностям движения также целесообразно производить на основе прогноза, чтобы исключить огромные затраты на эксперименты.
Исследованию криволинейного движения колесных транспортных машин также посвящены значительно количество работ. Большинство моделей криволинейного движения колесных машин учитывают боковые силы и коэффициент сопротивления уводу. Также рассматривались перераспределения вертикальных реакции, вызванные действием сил инерции и смещения центра тяжести и моменты сопротивления повороту при криволинейном движении машин.
Анализ существующих исследований эксплуатационных свойств колесных машин показывает, что основой в данном виде исследовании является процесс взаимодействия с опорной поверхностью, как одиночного колеса, так и всей системы колес в целом.
Выше было сказано, что как проходимость, так и безопасность колесной машины являются комплексными показателями ее качества, которые во-первых будут зависеть от таких ее эксплуатационных свойств как тяговые, опорно-сцепные и поворотливости и во- вторых - от показателей дорожных условий. Однако при оценке как проходимости, так и безопасности колесных машин вопросы перераспределения тяговых сил на их колесах как при движении по прямой, так и при движении по кривой и тем более вопросы перераспределения тормозных и боковых сил практически не рассматриваются. Причиной подобного обстоятельства, как нам кажется, является то, что при оценке как проходимости, так и безопасности машин теоретическому анализу подвергается взаимодействие с грунтом или с дорогой только одного наиболее нагруженного вертикальной, горизонтальной или боковой силами колеса, т.е. в основном оперируются максимальные нагрузки и коэффициент сцепления. Однако машина представляет собой цельную конструкцию, поэтому рассмотрение только наибольшей нагрузки представляется недостаточным при оценке движения, торможения и поворота колесных машин как по грунту, так и по дороге с твердым покрытием. В таких случаях при оценке комплексных показателей качества проходимости и безопасности машин возникает необходимость учета перераспределения их тяговых, тормозных и боковых сил. В свою очередь для учета перераспределения этих сил на колесах различных осей предлагается рассматривать эти колеса по отдельности, а потом свести их воедино[6].Таким образом создается возможность произвести теоретическую оценку перераспределения тяговых, тормозных и боковых сил на колесах машин, а также оценку возможности буксования, скольжения и заноса отдельных колес, соответственно произвести комплексную оценку как проходимости и безопасности машины, так и ее эффективности.
Литература
1.Ульянов Н.А. Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин. – М.: Машиностроение, 1969. – 520 с.
2. Агейкин Я.С. Проходимость автомобиля. – М: Машиностроение, 1981. – 135б.
3. Гришкевич А.И. Теория автомобиля.– М.: Машиностроение, 1988.– 232 с.
4. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. – М.: Машиностроение, 1989. – 235 с.
5. Бекенов Т.Н. Теория и расчет проходимости самоходных колесных машин.
Монография. ЕНУ им.Л.Н.Гумилева. Астана, 2009. – 168 с.
6. Бекенов Т.Н., Нусупбек Ж.Т. Методика расчета силового баланса переднего и заднего колес транспортного средства // Вестник Кыргызкого Государственного Университета Транспорта, строительства и архитектуры. – Бишкек, 2009. – С. 82–84.
