СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОГО НЕСООТВЕТСТВИЯ ТРАНСМИССИИ ПОЛНОПРИВОДНЫХ МАШИН Российский патент 2003 года по МПК B60C23/00 

Описание патента на изобретение RU2202477C2

Изобретение относится к автотракторному машиностроению, а более конкретно к способам снижения отрицательного влияния кинематического несоответствия в трансмиссии полноприводных машин (автомобилей, тракторов).

Известен способ снижения отрицательного влияния кинематического несоответствия на тягово-сцепные и эксплуатационные показатели полноприводных машин, реализуемый с помощью отключения одной из ведущих осей (Д.А. Чудаков. О тяговой динамике трактора с четырьмя ведущими колесами / Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1957 г., 5, с. 8-18). К недостаткам известного способа снижения отрицательного влияния кинематического несоответствия на тягово-сцепные и эксплуатационные показатели полноприводных машин относится то, что одновременно с устранением отрицательного влияния кинематического несоответствия машина становится неполноприводной. Последнее приводит к снижению тяговых и эксплуатационных показателей машин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ снижения отрицательного влияния кинематического несоответствия в трансмиссии полноприводных машин путем изменения кинематического несоответствия заменой (переводом) блокированного привода на дифференциальный, реализуемый с помощью комбинированного (дифференциального с принудительной блокировкой) межосевого привода (Ю.В. Пирковский, канд. техн. наук, Н.Н. Яценко. Влияние конструктивной схемы привода к передним ведущим мостам автомобиля на их тяговые и экономические качества / Автомобильная промышленность. 1963 г., 1, с. 15-19).

К недостаткам известного способа относится следующее: во-первых, при дифференциальном приводе машина не может полностью использовать свои тягово-сцепные возможности; во-вторых, усложняется конструкция трансмиссии, повышается ее стоимость, снижается надежность.

Технической задачей изобретения является снижение отрицательного влияния кинематического несоответствия в трансмиссии полноприводных машин на их тягово-сцепные и эксплуатационные показатели.

Задача достигается изменением давления воздуха в шинах, где согласно изобретению изменение кинематического несоответствия осуществляют перераспределением нормальных реакций по ведущим осям, для чего изменяют угол действия силы тяги на крюке посредством создания дополнительного давления масла в полости подъема гидроцилиндра заднего навесного устройства машины. В отличие от прототипа изменение величины кинематического несоответствия осуществляется с помощью изменения давления воздуха в шинах в зависимости от вида опорной поверхности, а также перераспределения нормальных реакций по ведущим осям за счет изменения статических радиусов колес ведущих осей, величина которых описывается известным выражением (1) (А.Н.Евграфов, В.А.Петрушов. Расчет нормальной жесткости шин для определения их эксплуатационных показателей / Автомобильная промышленность. 1977 г., 3, с. 20-22).


где r - статический радиус колеса;
rсв - свободный радиус колеса (R=0);
R - нормальная реакция, действующая на колесо;
Рвн - внутреннее давление воздуха в шине;
Кш - коэффициент деформации шины.

Техническое решение поясняется чертежом. На фиг.6 изображен блокированный привод трансмиссии полноприводной машины. На фиг.1 - график влияния угла действия крюковой силы на кинематическое несоответствие. На фиг.2 - график влияния высоты точки приложения крюковой силы на кинематическое несоответствие. На фиг.3 - график влияния крюковой силы на кинематическое несоответствие. На фиг.4 - график влияния давления воздуха в шинах на кинематическое несоответствие. На фиг.5 - график изменения ведущего момента на колесах ведущих осей в зависимости от величины нормальных реакций и давления воздуха в шинах. Способ осуществляется следующим образом.

Известно, что блокированный привод - привод равных угловых скоростей колес ведущих осей, т.е.

ωп = ωз = ω (2)
Однако статические радиусы колес ведущих осей не равны между собой, т.е.

rстп≠rстз, (3)
где п и з - подстрочные индексы, относящиеся к шинам передней и задней оси соответственно.

Причиной неравенства статических радиусов колес ведущих осей являются: различная степень изношенности шин и производственные допуски на изготовление; неравномерное распределение нормальных реакций по ведущим осям и состояния опорной поверхности; давление воздуха в шинах и т.д.

Неравенства статических радиусов колес ведущей оси приводит к их различной окружной скорости:
V'п≠V'з; (4)
где


т.к. ωп = ωз, а rстп≠rстз
При различной окружной скорости колес ведущих осей их поступательные скорости равны:
Vп=Vз
Это явление получило название кинематического несоответствия. Величина кинематического несоответствия определяется следующим выражением.


или

Выравнивание поступательных скоростей колес ведущих осей происходит в результате различной тангенциальной деформации шин:

где rкп и rкз - кинематические радиусы колес ведущих осей;
γп и γз - коэффициенты тангенциальной деформации шин;
Мп и Мз - ведущие моменты на колесах осей,
но т.к. rстп≠rстз, а rкп=rкз, то, следовательно, Мп≠Мз.

Распределение ведущего момента по осям, как правило, не соответствует их тягово-сцепным возможностям, а в отдельных случаях ведущий момент на колесах одной из осей равен нулю или имеет отрицательный знак.

Максимальное значение касательной силы тяги может быть получено при таком распределении ведущего момента, когда колеса ведущих осей полностью используют свои тягово-сцепные возможности, то есть

где Pкϕп и Pкϕз - касательная сила тяги по сцеплению ведущих осей;
,
где ϕi - коэффициент сцепления колес ведущей оси с опорной поверхностью.

Как отмечалось выше, величина кинематического несоответствия определяется статическими радиусами колес ведущих осей, которые, в свою очередь, зависят от многих факторов. В результате проведения аналитических (фиг.1-4) и экспериментальных (фиг.5) исследований установлено, что существенное влияние на величину кинематического несоответствия и распределение ведущего момента оказывают: давление воздуха в шинах (фиг.4) и величины нормальных реакций на колесах ведущих осей (фиг. 1, 5), представленные в зависимости от угла действия крюковой силы γкр, которая описывается выражениями (11) и (12):


На фиг.4 представлена графическая зависимость изменения кинематического несоответствия в зависимости от изменения давления воздуха в шинах задней оси трактора К-701, давление воздуха в шинах передней оси фиксировано. Из фиг. 4 видно, что давление воздуха в шинах оказывает существенное влияние на величину кинематического несоответствия при различных значениях крюковой силы.

На фиг.1 представлена графическая зависимость изменения кинематического несоответствия от перераспределения нормальных реакций, вызванного изменением угла действия крюковой силы γкр. Зависимость показывает, что с увеличением величины крюковой силы величина кинематического несоответствия изменяется более интенсивно.

На фиг.5 представлена экспериментально полученная зависимость изменения ведущих моментов на колесах задней и передней оси в зависимости от величины нормальных реакций, выраженных через изменение угла действия крюковой силы и давления воздуха в шинах. Из фиг.6 видно, что ведущие моменты на колесах передней и задней оси меняются в широких пределах. Таким образом, варьируя вышеперечисленными факторами, можно управлять величиной кинематического несоответствия и распределением ведущего момента по колесам осей.

Изменение кинематического несоответствия давлением воздуха в шинах осуществляется с помощью известной системы по контролю и регулированию давления воздуха в шинах (СКВШ). Данная система устанавливается на многоосных автомобилях повышенной проходимости (ЗИЛ-131, КрАЗ-255Б, ГАЗ-66, КамАЗ 4310 и др. ), которая используется для повышения проходимости в условиях бездорожья (песок, рыхлый снег, заболоченная местность). Подобные системы устанавливаются и на колесных тракторах, в основном на зарубежных, с целью снижения давления на почву и повышения агротехнической проходимости в условиях повышенной влажности и рыхлых почв.

Изменение кинематического несоответствия перераспределением нормальных реакций осуществляется с помощью известной системы - гидроувеличителя сцепного веса (ГСВ) фиг.7. Система ГСВ нашла применение в колесных тракторах с шинами разного диаметра, где служит для догружения задних ведущих колес трактора, агрегатируемого с машиной или орудием. Действие ГСВ основано на частичном переносе веса агрегатируемой сельскохозяйственной машины и вертикальных сил, действующих на ее рабочие органы, на задние колеса трактора за счет создания дополнительного давления масла в полости подъема 3 гидроцилиндра 2 механизма навески 1. При создании дополнительного давления в полости подъема гидроцилиндра, недостаточного для подъема орудия в транспортное положение, с орудия снимается часть собственного веса и вертикальных сил, действующих на рабочие органы, которые передаются через механизм навески на остов трактора, тем самым увеличивая вертикальную реакцию на задней оси трактора.

Существующая система ГСВ в данном случае используется для перераспределения нормальных реакций с целью изменения кинематического несоответствия.

Пример
Изменение кинематического несоответствия производилось в блокированном приводе трактора К-701 фиг.8-10 при движении на следующих фонах: бетонная дорога, проселочная грунтовая дорога, влажный луг.

При движении трактора измерялись и регистрировались на ленту осциллографа следующие показатели: вертикальная и горизонтальная составляющие крюковой силы, ведущие моменты на полуосях и частота их вращения, скорость движения и пройденный путь, расход топлива.

Изменение давления воздуха производилось в шинах задней оси от 110 до 170 кПа ступенчато (всего 5 ступеней). Перераспределение нормальных реакций по ведущим осям производилось изменением вертикальной и горизонтальной составляющих крюковой силы путем изменения массы балластных грузов в полуприцепе и прицепе агрегатируемых трактором.

На фиг.8-11 представлены осциллограммы, подтверждающие влияние давления воздуха в шинах и нормальных реакций на колесах ведущих осей на перераспределение ведущих моментов, где M1 и М2 - ведущие моменты на колесах передней оси;
"0"M1 и "0"М2 - нулевые линии моментов;
М3 и M4 - ведущие моменты на колесах задней оси;
"0"М3 и "0"M4 - нулевые линии моментов;
Rkp - вертикальная составляющая крюковой силы;
"0"Rкp - нулевая линия вертикальной составляющей крюковой силы;
Ркр - горизонтальная составляющая крюковой силы;
"0"Ркр - нулевая линия горизонтальной составляющей крюковой силы;
(+) - положительное значение замеряемой величины;
(-) - отрицательное значение замеряемой величины.

Фиг.8 получена при следующих значениях:
Ркр=6,44 кН; Rкр=20,3 кН; Рвнз=110 кПа;
Rп=80,8 кН; Rз=74,4 кН.

Ведущий момент на колесах передней оси составил 11,268 кН, задней оси - 0,34 кН.

Фиг. 9, 10 получены при тех же значениях Ркр; Rкp; Rп и Rз, но при давлении воздуха в шинах 150 и 170 кПа. Ведущие моменты на колесах передней оси составили: 5,01 кНм и 3,53 кНм соответственно, на колесах задней оси - 3,049 кНм и 5,305 кНм соответственно. Фиг.14 получена при Ркр=4,31 кН; Rкp=12,37 кН; Rп= 84,0 кН; Rз=63,3 кН, с Рвн=150 кПа, ведущий момент на колесах передней оси равен 2,6 кНм, задней - 5,2 кНм.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа.

Реализация предлагаемого способа позволяет, в зависимости от вида опорной поверхности и выполняемой работы, повысить тягово-сцепные свойства машины на 10-25% и снизить расход топлива на 8-15%.

Похожие патенты RU2202477C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ТЯГОВО-СПЕЦНЫХ СВОЙСТВ ПОЛНОПРИВОДНЫХ КОЛЕСНЫХ ТРАКТОРОВ 2003
  • Коцарь Ю.А.
  • Маркин В.Ф.
  • Головащенко Г.А.
  • Плужников С.В.
  • Силкин А.Г.
RU2264924C2
Способ снижения потерь в ведущей оси со спаренными колесами полноприводных машин 2015
  • Коцарь Юрий Алексеевич
  • Васильчиков Валентин Владимирович
  • Ниткин Алексей Анатольевич
  • Леонов Сергей Викторович
  • Мавзовин Владимир Святославович
RU2610730C2
Способ определения кинематического рассогласования в трансмиссиях многоосных полноприводных колесных машин 2017
  • Симоненко Анатолий Николаевич
RU2657136C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЛНОПРИВОДНЫХ КОЛЕСНЫХ МАШИН 2000
  • Сазонов Игорь Сергеевич
RU2187436C2
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ МАШИН 1997
  • Ким В.А.
RU2125517C1
СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА С НАВЕСНЫМ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИМ ОРУДИЕМ 2011
  • Шарипов Валерий Мирхитович
  • Городецкий Константин Исаакович
RU2485743C1
ТЯГОВО-СЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) 2010
  • Шарипов Валерий Мирхитович
  • Городецкий Константин Исаакович
RU2436700C1
Модульное энерготехнологическое средство 2022
  • Лавров Александр Владимирович
  • Пономарев Алексей Иванович
  • Сидоров Максим Владимирович
  • Воронин Виктор Александрович
  • Сидорова Анастасия Владимировна
RU2787059C1
МОДУЛЬНОЕ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ СРЕДСТВО 2017
  • Сидоров Максим Владимирович
  • Воронин Виктор Александрович
RU2654743C1
Установка для испытаний промышленного трактора 1990
  • Баловнев Владилен Иванович
  • Пинигин Борис Николаевич
  • Костюченко Валерий Иванович
  • Гойдо Максим Ефимович
  • Казанцев Сергей Владимирович
SU1742665A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 202 477 C2

Реферат патента 2003 года СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКОГО НЕСООТВЕТСТВИЯ ТРАНСМИССИИ ПОЛНОПРИВОДНЫХ МАШИН

Изобретение относится к автотракторному машиностроению. Способ включает изменения кинематического несоответствия между колесами ведущих осей путем изменения давления воздуха в шинах. Изменение кинематического несоответствия осуществляют перераспределением нормальных реакций по ведущим осям, для чего изменяют угол действия силы тяги на крюке посредством создания дополнительного давления масла в полости подъема гидроцилиндра заднего навесного устройства машины. В результате снижается отрицательное влияние кинематического несоответствия трансмиссии полноприводных машин. 11 ил.

Формула изобретения RU 2 202 477 C2

Способ снижения отрицательного влияния кинематического несоответствия в трансмиссии полноприводных машин, включающий изменения кинематического несоответствия между колесами ведущих осей путем изменения давления воздуха в шинах, отличающийся тем, что изменение кинематического несоответствия осуществляют перераспределением нормальных реакций по ведущим осям, для чего изменяют угол действия силы тяги на крюке посредством создания дополнительного давления масла в полости подъема гидроцилиндра заднего навесного устройства машины.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2202477C2

Способ регулирования давления воздуха в шинах колес полноприводного транспортного средства 1983
  • Белослюдов Алексей Борисович
  • Изюмцев Сергей Петрович
SU1279874A1
Устройство для регулирования давления воздуха в пневматических шинах транспортного средства 1982
  • Карпов Лев Николаевич
  • Лазарев Виталий Васильевич
  • Синицын Сергей Сергеевич
SU1062024A1
Способ выращивания монокристаллов сложных оксидов из расплава и устройство для его осуществления 1984
  • Дубовик М.Ф.
  • Назаренко Б.П.
SU1228526A1
Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1957, №5, с.8-18
Автомобильная промышленность, 1963, №1, с.15-19.

RU 2 202 477 C2

Авторы

Коцарь Ю.А.

Дурманов А.С.

Зеленов К.А.

Плужников С.В.

Даты

2003-04-20Публикация

2000-12-25Подача