Визначення радіусу кочення та ковзання коліс самохідних машин

Abstract

В сільськогосподарській техніці все більшою інтенсивністю застосовуються системи автоматичного керування, розроблені на основі аналізу параметрів руху машинно-тракторного агрегату. Відсутність єдиного підходу, а також використання неточних методів визначення дійсного радіусу кочення призводить до відхилень розрахункових величин, що суттєво впливають на роботу МТА та використання систем автоматичного керування. В даному дослідженні обґрунтувано методику визначення дійсного радіусу кочення пневматичних коліс, уточнено вираз для визначення ковзання коліс, встановлено вплив зміни тиску в пневматичній шині на зміну дійсного радіусу кочення та ковзання приводних коліс. На основі розробленої моделі для визначення початкового радіуса колеса та виходячи із довжини зони контакту колеса з опорною поверхнею, отримано залежності для визначення дійсного радіуса кочення та ковзання коліс. Отримані результати дають змогу оцінити вплив деформації колеса під дією вертикального навантаження (ваги енергозасобу) на дійсний радіус кочення колеса та коефіцієнт ковзання. Оскільки вертикальне навантаження – величина стала, то дійсний радіус кочення та коефіцієнт ковзання при перекочуванні колеса можна приймати за початковий стан колеса. Виконані дослідження підтвердили збільшення дійсного радіуса кочення та зменшення ковзання колеса при збільшенні тиску повітря в шині. Так, наприклад, для заднього колеса трактора John Deere 7130 при збільшенні тиску від 0,6 до 2,6 атм спостерігається збільшення радіуса кочення на 21 мм та зменшення коефіцієнту ковзання від 1,94% до 0,83%. Для переднього колеса при зміні тиску від 1 до 2 атм спостерігається збільшення радіуса кочення на 7 мм та зменшення коефіцієнта ковзання коліс від 1,76 % до 1,12 %. Індекс детермінації розрахункових та експериментально отриманих значень дійсного радіуса кочення становить η2 = 0,98 для передніх та η2 = 0,99 для задніх коліс, що свідчить про адекватність отриманих розрахункових залежностей. Високий рівень співпадіння розрахункових та експериментальних значень дійсних радіусів колеса та коефіцієнтів ковзання коліс свідчить про адекватність розроблених методів та залежностей для практичного застосування. Подальші наукові дослідження будуть направлені на визначення впливу тягового опору агрегатів, параметрів ґрунтового середовища на параметри роботи колісних рушіїв при реалізації відповідної тягової потужності.

On the basis of the developed model for determining the initial radius of the wheel and the length of the contact zone of the wheel with the support surface, the dependence for determining the actual radius of the wheel rolling was obtained. The obtained results allow estimating the effect of wheel deformation under the influence of vertical load (the weight of the power unit) on the actual wheel rolling radius and the slipping coefficient. As far as the vertical load is constant, than the actual rolling radius and the slipping coefficient while wheel rolling can be taken for the initial state of the wheel. The studies have confirmed an increase in the actual rolling radius and a decrease in wheel slip with an increase in air pressure in the tires. For example, for the rear wheel of a tractor John Deere 7130 with an increase in pressure from 0.6 to 2.6 atm, an increase in the rolling radius by 21 mm and a decrease in the slip coefficient from 1.94 to 0.83% were observed. For the front wheel, when the pressure changed from 1 to 2 atm, the rolling radius increased by 7 mm and the wheel slip coefficient decreased from 1.76 to 1.12 %. The index of determination of calculated and experimental values of the real rolling radius is η2 = 0,98 for the front and η2 = 0.99 for the rear wheels, which indicates the adequacy of the calculated dependences. The high level of coincidence between the calculated and experimental values of the actual wheel radii and wheel slipping coefficients indicates the adequacy of the developed methods and dependencies for practical application.

В сельскохозяйственной технике все большей интенсивностью применяются системы автоматического управления, разработанные на основе анализа параметров движения машинно-тракторного агрегата. Отсутствие единого подхода, а также использование неточных методов определения действительного радиуса катания приводит к отклонениям расчетных величин, которые существенно влияют на работу МТА и использования систем автоматического управления. В данном исследовании обосновано методику определения действительного радиуса качения пневматических колес, уточнено выражение для определения скольжения колес, установлено влияние изменения давления в пневматической шине на смену действительного радиуса качения и скольжения приводных колес. На основе разработанной модели для определения начального радиуса колеса и исходя из длины зоны контакта колеса с опорной поверхностью, получены зависимости для определения действительного радиуса качения и скольжения колес. Полученные результаты позволяют оценить влияние деформации колеса под действием вертикальной нагрузки (веса энергосредства) на настоящий радиус качения колеса и коэффициент скольжения. Поскольку вертикальная нагрузка - величина постоянная, то действительный радиус качения и коэффициент скольжения при перекатывании колеса можно принимать за исходное состояние колеса. Выполненные исследования подтвердили увеличение действительного радиуса катания и уменьшения скольжения колеса при увеличении давления воздуха в шине. Так, например, для заднего колеса трактора John Deere 7130 при увеличении давления от 0,6 до 2,6 атм наблюдается увеличение радиуса качения на 21 мм и уменьшение коэффициента скольжения от 1,94% до 0,83%. Для переднего колеса при изменении давления от 1 до 2 атм наблюдается увеличение радиуса качения на 7 мм и уменьшение коэффициента скольжения колес от 1,76% до 1,12%. Индекс детерминации расчетных и экспериментально полученных значений действительного радиуса качения составляет η2 = 0,98 для передних и η2 = 0,99 для задних колес, что свидетельствует об адекватности полученных расчетных зависимостей. Высокий уровень совпадения расчетных и экспериментальных значений действительных радиусов колеса и коэффициентов скольжения колес свидетельствует об адекватности разработанных методов и зависимостей для практического применения. Дальнейшие научные исследования будут направлены на определение влияния тягового сопротивления агрегатов, параметров почвенной среды на параметры работы колесных движителей при реализации соответствующей тяговой мощности.