Матяш С.П., Федюнин П.И, Сальников С.П. Теория трактора и автомобиля: краткий курс лекций

• формат pdf
• размер 1,19 МБ
• добавлен
  27 июля 2014 г.

Новосибирск: НГАУ, 2010. — 83 c.

Рассмотрены условия работы трактора и автомобиля, их тяговый баланс
и характеристика двигателей внутреннего сгорания. Представлены
вопросы кинематики и динамики движителей, общей тяговой и тормозной
динамики трактора и автомобиля, проходимости, управляемости,
устойчивости и плавности хода.
Содержание
Введение
Эксплуатационные свойства автомобилей
Требования, предъявляемые к конструкции автомобиля
Основные определения
Силы, действующие на автомобиль (трактор) при его движении
Определение ведущего момента и касательной силы тяги
Силы, действующие на автомобиль
Тяговый баланс автомобиля
Общая динамика автомобиля и трактора
Физико-механические свойства шины
Работа ведомого колеса
Работа ведущего колеса
Общая динамика гусеничного трактора
Кинематика гусеничного движителя
Динамика гусеничного движителя
Силы и моменты, действующие на гусеничный трактор
Распределение нормальных реакций почвы на опорные поверхности
гусениц
Тяговая динамика трактора
Мощностной баланс трактора
Построение теоретической тяговой характеристики
Тяговая динамика автомобиля и топливная экономичность
Мощностной баланс автомобиля
Динамический фактор и динамическая характеристика автомобиля
Разгон автомобиля
Тормозная динамика автомобиля
Топливная экономичность автомобиля
Теория поворота трактора и автомобиля
Основные способы и кинематика поворота колесных тракторов и
автомобилей
Влияние бокового увода шин на управляемость машины
Стабилизация управления колес
Поворот гусеничных тракторов
Устойчивость трактора и автомобиля
Продольная устойчивость
Поперечная устойчивость
Устойчивость автомобиля против заноса
Плавность хода автомобиля
Проходимость автомобиля
Библиографический список

Похожие разделы

1. Академическая и специальная литература
2. Геологические науки и горное дело
3. Горное дело
4. Открытые горные работы

1. Академическая и специальная литература
2. Сельское хозяйство
3. Сельскохозяйственный сервис, машины и оборудование
4. Тракторы и самоходные шасси

1. Прикладная литература
2. Досуг
3. Домашнему мастеру
4. Самодельные транспортные средства и механизмы

Тяговый баланс — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Тяговый баланс при тр-анспорт-ном режиме работы отличается от баланса при тяговом режиме тем, что ввиду возможной большой скорости движения учитываются потери, связанные с сопротивлением воздуха.
 [1]

Подобно тяговому балансу автомобиля, показывающему распределение тяговой силы на ведущих колесах автомобиля между отдельными видами сопротивления движению, может быть составлен мощностный баланс автомобиля, представляющий собой распределение по отдельным видам сопротивлений эффективной мощности двигателя.
 [2]

График тягового баланса ( см. рис. 42, а) строится следующим образом.
 [3]

График тягового баланса показывает: соотношение между отдельными силами сопротивления движению и тяговой силой на колесах, а также позволяет подсчитать ускорения разгона; сопротивления дороги, которые может преодолеть автомобиль при движении, а также максимальную скорость. Однако все эти и другие задачи значительно удобнее можно решать с помощью динамической характеристики автомобиля.
 [5]

Динамическая характеристика автопогрузчика при движении без груза ( и и с грузом ( б. I. II — ступени коробки передач.  [6]

График тягового баланса ( см. рис. 14.14, а) строится следующим образом.
 [7]

В тяговом балансе, выражение к-рого представлено ур-ием ( 10), дано аналитич.
 [8]

Графическая интерпретация тягового баланса — тяговая диаграмма автомобиля приведена на фиг. Отрезок а — Ъ, заключенный между кривой Рк, соответствующей полному открытию дросселя ( или максимальному ходу рейки топливного насоса), и суммирующей кривой ( Pf PI Pw), при какой-либо скорости га представит собой избыточное тяговое усилие PJ, которое используется для создания поступательного ускорения автомобиля.
 [9]

Для анализа тягового баланса удобно воспользоваться его графической интерпретацией. С этой целью в координатах Рк — и откладывается кривая, дающая для рассматриваемого автомобиля зависимость гяговой силы на ведущих колесах от скорости. Далее от горизонтальной оси вверх ( рис. 274) откладываются: величина сил сопротивления качению Pf, подъема Ph и сила сопротивления воздуха Рш.
 [10]

Полученное уравнение представляет собой тяговый баланс трактора при неравномерном его движении на подъем, независимо от того, имеет он колесный или гусеничный движитель.
 [11]

Уравнение (27.15) выражает собой тяговый баланс трактора при неравномерном его движении на подъем, независимо от того, имеет он колесный или гусеничный движитель.
 [12]

Из уравнения (27.16) тягового баланса видно, что при установившемся режиме работы трактора на горизонтальном участке пути касательная сила тяги трактора расходуется на преодоление силы тяги на крюке и силы сопротивления качению трактора.
 [13]

Приведенное уравнение называют тяговым балансом автомобиля. Из него следует, что при установившемся равномерном движении сумма сил сопротивления в точности равна тяговой силе.
 [14]

Это выражение называется тяговым балансом автомобиля и позволяет определить величину тяговой силы, развиваемой на ведущих колесах, и установить, как она распределяется по различным видам сопротивления.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

Испытание тракторных шин на эксплуатационные характеристики

Разработка шин для сельскохозяйственных машин является сложной задачей. Продукт должен охватывать несколько условий эксплуатации, обеспечивая ряд характеристик, таких как эффективность, топливная экономичность, безопасность и комфорт на дороге и в поле. Группе Provana нужно было измерить окружность качения шины и относительный коэффициент скольжения передней оси по сравнению с задней осью. LEANE предоставила решение, основанное на сборе данных Dewesoft.

Provana Group является основным итальянским дилером шин для сельскохозяйственной техники. Компания имеет многолетний опыт, прямую обратную связь с пользователями и налаженные отношения с крупными OEM-производителями. В последние годы, сделав шаг вперед на пути к качеству, Provana вложила средства в тестирование шин, чтобы улучшить обслуживание своих клиентов и OEM-партнеров.

Рис. 1. Штаб-квартира и испытательный центр Provana Group.

Проблема клиента

За последние несколько лет возросла потребность рынка в тестировании сельскохозяйственных шин. Однако в этой области получить хорошие объективные результаты испытаний еще сложнее, чем, например, в случае шин для легковых автомобилей. Лишь немногие эксперты, в основном из шинной промышленности OEM-производителей, имеют опыт управления планом испытаний и определения объективных процедур испытаний для правильной характеристики поведения шин.

Это дело началось несколько лет назад, когда мы помогли ребятам из инновационного испытательного центра Provana Group измерить окружность качения шин и коэффициент относительного скольжения передней и задней осей. Эти данные имеют решающее значение при выборе правильного шиномонтажа для трактора.

Не всем очевидно, что при движении вперед по полю передним шинам требуется определенный уровень проскальзывания по сравнению с задними шинами для достижения оптимальной производительности. Более очевидно, что пробуксовка шин зависит от длины окружности шин для данного трактора с заданным передаточным отношением механической передачи спереди и сзади. Отсюда необходимость точного измерения в состоянии барабана, т. е. с шинами, установленными на тракторе.

Измерительная система

Нашей отправной точкой была система для измерения длины окружности качения и передаточного отношения между передними и задними колесами:

• Один GPS-датчик/приемник SUCHY XPro Nano 25 для измерения скорости и расстояния

• Пара энкодеров PEISELER для измерения скорости вращения колес

• Один DEWESOFT DEWE43A — универсальная 8-канальная USB-система сбора данных размером с ладонь с хорошим соотношением цены и качества для такого применения.

Добавив немного опыта и подготовив установку Dewesoft с некоторой автоматизацией, мы предоставили нашим друзьям в Provana простой, но очень эффективный инструмент для ускорения их повседневной работы.

Рис. 2. Установка прибора для испытания окружности качения.

Типичными задачами больших тракторов являются

• Работы в поле, обычно связанные с буксировкой агрегата состава более 40 тонн

В таких сценариях эффективность использования топлива и безопасность дорожного движения являются важными требованиями для каждого клиента. В 2022 году Лине поддерживала Provana на местах, проводя испытания совместно или от имени некоторых ведущих OEM-производителей шин. Для сравнения было проведено несколько тестовых сессий:

• Различные комплекты шин для прицепов – в отношении эффективности дорожного движения, безопасности и комфорта при вождении.

• Различные комплекты шин для тракторов – в зависимости от производительности и эффективности в поле.

Для получения общей картины тяговых характеристик, расхода топлива и динамики автомобиля использовалась расширенная система измерения, включающая:

• Расходомер AIC для измерения расхода топлива усилие

• Пара энкодеров PEISELER для измерения скорости вращения колес

• Термопара (через адаптер DSI-TH) для контроля температуры масла в коробке передач

• Система таких данных GPS+IMU (через CAN) для измерения скорости трактора и параметров движения

Плюс, для объективного анализа динамики прицепа:

• Акселерометры (ось Z) на ось прицепа

• A Датчик Genesys GNSS IMU , скорость ADMA (через Ethernet) для измерения параметров движения прицепа и угла бокового увода

Подтверждено, что DEWE-43 является хорошим выбором. Он легко помещается в кабине трактора, а его широкий набор аналоговых и встречных каналов, а также пара портов CAN идеально подходят для этого приложения.

Измерения

На таком крупном оборудовании установка датчиков, системы сбора данных и подготовка измерительной установки сами по себе являются сложной задачей:

• Установка датчиков часто бывает сложной на всех типах транспортных средств. , но работа с размерами и массой тракторов и их орудий создает дополнительные проблемы.

• Безопасная прокладка (длинных) кабелей от датчиков на прицепе и реализации к системе сбора данных.

• Небольшое место для измерительного оборудования в кабине трактора.

• Суровые условия, в которых должно работать оборудование.

Рис. 3. Настройка приборов для тестирования производительности и потребления.

Чтобы предотвратить влияние боковых сил на тензодатчик тяги, мы использовали специальную опору для размещения тензодатчика и буксировочного штифта. Одна только эта часть оборудования весит несколько десятков килограммов, и во время установки с ней должны осторожно обращаться два человека.

Кроме того, замена шин прицепа или трактора — это не вопрос нескольких минут. А также установка и точная регулировка давления накачки не так быстро и просто, как на легковых автомобилях.

Рисунок 4. Крепление для тензодатчика для измерения силы тяги. Рисунок 4. Крепление для тензодатчика для измерения силы тяги.

Мы выбрали небольшой аэродром для проверки динамики, комфорта и расхода топлива колонны тягачей и прицепов. С помощью подключаемого модуля Dewesoft virtual Polygon мы определили несколько контрольных точек. Они создают виртуальные стартовые/стоп-барьеры, разграничивающие области измерения, пригодные для испытаний на выбег, потребление, комфорт и управляемость.

Эти барьеры обеспечили проведение одного и того же теста на одном и том же участке трассы — лучшую воспроизводимость, что необходимо для исследования незначительных различий между различными шинами или конфигурациями транспортных средств. На общий расход топлива влияет множество внешних факторов, которые крайне затрудняют объективную оценку влияния шин. Мы разработали протокол испытаний с учетом этих факторов, обращая внимание на

• Прогрев автомобиля: двигатель и трансмиссия, шины

• Проверка температуры шин и точная регулировка давления в шинах

• Мониторинг условий окружающей среды (температура воздуха, температура дороги и т.д.)

• Повторение испытаний в различных условиях окружающей среды

Следующие анонимные результаты выборки показать очевидное влияние комплекта шин на значения силы тяги. Например, общая сила сопротивления прицепа была измерена на разных скоростях с ограниченным влиянием изменения скорости.

Рисунок 5. Пример силы сопротивления прицепа в результате движения с постоянной скоростью.

Глядя на общий расход топлива всей колонны, мы увидели, что влияние шины (сопротивление качению) относительно невелико по сравнению с влиянием изменения скорости. Однако разница даже в несколько процентов в потреблении топлива может иметь отношение к стоимости эксплуатации техники.

Рис. 6. Пример расхода топлива при движении с постоянной скоростью.

Что касается динамики автомобиля, мы могли провести как субъективные, так и объективные тесты на прямой шириной 30 метров. Это дало нам последовательность в оценке различных характеристик шин в обычных и динамичных/аварийных условиях вождения.

Наш процесс тестирования и оценки был только на начальном этапе. Тем не менее, мы обнаружили некоторую корреляцию между нашей субъективной оценкой и некоторыми соответствующими объективными показателями, связанными с углом бокового скольжения. Это позволило нам получить значимое ранжирование характеристик протестированных шин даже с точки зрения динамики движения.

При переносе испытаний с дороги на поле основное внимание уделяется шинам трактора. Настройка датчиков не сильно изменилась по сравнению с предыдущим приложением, за исключением того, что у нас нет каналов от датчиков прицепа — акселерометров и ADMA. Мы использовали другой тензодатчик для измерения силы тяги, установленной на специальной буксировочной штанге. В этом случае приспособление также специально разработано для приложения только осевой силы к тензодатчику.

Рисунок 7. Тяговое усилие при полевых испытаниях.Рис. 7. Тяговое усилие при полевых испытаниях.

Трактор, оснащенный тестируемыми шинами, буксирует другой трактор, работающий как резистивная нагрузка. Скорость обоих тракторов регулируется для постепенного увеличения тормозного эффекта буксируемого трактора, что приводит к увеличению коэффициента скольжения тестируемых шин. Конечным результатом является типичная кривая, описывающая силу тяги в зависимости от проскальзывания шины.

Легко сказать в принципе, но не так просто осуществить на практике. Как всегда, дьявол кроется в деталях — вам нужно обратить внимание на немало вещей, чтобы получить хорошие результаты.

Для точного расчета коэффициента скольжения требуется предварительная калибровка скорости вращения колеса без тяговой нагрузки перед тестированием каждого комплекта шин. Эту калибровку легко выполнить с помощью программного обеспечения Dewesoft, использующего математические каналы и базовую статистику для усреднения данных от колесных энкодеров и GPS на заданном расстоянии.

Калибровочный коэффициент рассчитывается онлайн в конце окна усреднения, а затем его значение задается в канале ввода пользователя. Процедура обеспечивает простой способ регулировки скорости колеса с энкодеров, не выходя из режима измерения – нет необходимости переключаться с измерения на настройку и наоборот.

После калибровки трактор выезжает на заранее подготовленное поле. С помощью инструмента, перемещающего верхний слой местности на несколько сантиметров, мы получили несколько мягкую испытательную поверхность, настолько однородную, насколько это возможно. Также необходимо измерить некоторые характерные параметры местности: помимо состава и структуры почвы, важным параметром для получения сопоставимых результатов является уровень влажности.

Во время испытаний мы измеряем и усредняем скорости, силу, коэффициент скольжения и расход топлива на заданном расстоянии, чтобы «отфильтровать» колебания, характерные для полевых работ. После каждого интервала увеличиваем тяговое усилие, все больше и больше замедляя буксируемый трактор.

Это вождение охватывает желаемый диапазон тягового усилия и коэффициента проскальзывания, который, очевидно, зависит от нагрузки трактора и характеристик почвы. Не все возможно. Опыт эксперта-испытателя OEM оказался важным для определения параметров автоколонны, подходящих для соответствующих условий эксплуатации: баланса веса, рабочей скорости, передаточного отношения и т. д.

И последнее, но не менее важное: поле не бесконечно: и при этом всегда езжайте по «чистой» почве, избегая повторного прохождения шин по одному и тому же пути.

Наша процедура испытаний была легко настроена в программном обеспечении Dewesoft с использованием математических каналов и базовой статистики, запускаемой по локальным координатам или путем ручного переключения и пройденного расстояния. Скользящая полоса показывает местоположение по сравнению с целью, усредняющей расстояние. График X-Y позволяет проводить визуальные проверки в режиме реального времени и отслеживать кривую тяговой характеристики текущего теста.

Рис. 8. Экран измерений Dewesoft для сцепления на поле. Рис. 9. Визуализация пути движения по результатам испытания сцепления на поле.. Визуализация пути движения из тягового теста на поле.

Мы дополнили функции измерения и анализа Dewesoft, разработав специальные сценарии Python в нашей среде Garage Lab для управления анализом данных, игры с подгонкой полиномов, расчета объективных показателей и подготовки данных для совокупного анализа.

Среду Garage Lab можно запустить вручную или из Dewesoft Sequencer для автоматизации задачи анализа данных, например, обработки последнего тестового файла или пакета тестовых файлов. Это обеспечивает простое решение для автоматизации тестирования и анализа.

Рисунок 10. Пример анализа кривой сцепления (сила-скольжение) в GarageLab. Рисунок 11. Пример сравнения кривых сцепления с разными шинами.

Заключение

К концу дня команда Provana была очень довольна своими результатами и немного гордилась проделанной работой. И мы в Leane тоже были счастливы — гордились тем, что способствовали их успеху.

Как всегда, многому можно было научиться, делая вещи: 

• выясняя, как управлять логистикой, 

• как проводить тесты,

• какая настройка датчиков была подходящей,

• как устанавливать датчики,

• как управлять сбором данных максимально простым для оператора способом трактор, 

• , как обрабатывать данные испытаний и т. д. 

Преодолев эти проблемы, мы знаем, что еще можно улучшить. Многому еще предстоит научиться, но мы знаем, что у нас есть прочная основа для предстоящих тестовых кампаний, и мы стали более уверенными в нашем оборудовании и методах.

Шинная технология Michelin | Tractor News

Шины, компонент трактора, который фактически соприкасается с землей, часто являются областью внимания, которую затмевают технические характеристики, такие как мощность, крутящий момент, передаточное число и полная масса транспортного средства. Но этого не должно быть. Шина, ее конструкция, площадь контакта и давление в совокупности создают баланс между сцеплением, плавучестью и уплотнением. На недавней выставке Farm Progress Show, проходившей в Декейтере, штат Иллинойс, мы встретились с Лораном Ле Дортцем из Michelin, который рассказал о некоторых интересных концепциях шин и о том, как это привело к скорому выпуску интересных продуктов.

LifeBIB

Концептуальная шина LifeBIB никогда не будет запущена в производство, но ее дизайн позволил многому научиться. Размер 710/70 R42 и конструкция VF (Very High Flexion), концепция отличается от традиционной елочки или V-образных выступов переходом к рисунку в форме колоска пшеницы. Дизайн стремился объединить все качества (сцепление, износостойкость, точность управления и выносливость), необходимые сегодняшним фермерам, в одной шине. Тестирование и оценка LifeBIB привели к появлению ряда шин, которые скоро появятся в продаже, некоторые из которых мы подробно рассмотрим ниже.

AgriBIB 2

Шина AgriBIB 2 — это доступная по цене шина премиум-класса, которая примерно на 10 % меньше, чем AgriBIB, но при этом обеспечивает высокое сцепление благодаря 45-градусному рисунку грунтозацепов и глубине протектора на 8 % больше. чем конкурирующие шины R1W. Еще одним преимуществом конструкции является улучшенная защита от ударов стеблями и повышенная способность не допускать образования трещин на протекторе. В настоящее время они доступны в размерах 380/80 R38 142A8/139D и 480/80 R50 159A8/159B для тракторов мощностью от 60 до 170 л.с. и до 500 л.с. в сдвоенном исполнении.

EvoBIB

Шина EvoBIB представляет собой конструкцию 2-в-1, идеально подходящую для тракторов с центральной системой накачки шин. Надутые в соответствии с дорожной конфигурацией внешние обочины не касаются земли, но спущенные до полевой конфигурации обочины соприкасаются с землей, что эффективно увеличивает длину и ширину пятна контакта примерно на 20%. Два типоразмера (VF600/70 R30 165D и VF 710/70 R42 179D) изначально будут доступны с середины 2018 года. EvoBIB — это долговечная шина, которая обеспечивает улучшенное сцепление с дорогой (до 20%), лучшую защиту почвы при снижении расхода топлива и до 40% большую грузоподъемность.

RoadBIB

Шины RoadBIB предназначены для тракторов мощностью 200 л.с. и выше, которые активно эксплуатируются на дорогах с твердым покрытием и гравием. На 25 % больше резины означает увеличение срока службы шины на 25 %. Дополнительным преимуществом конструкции является снижение вибрации, что обеспечивает более плавную езду. Шины RoadBIB можно использовать на снегу. Начальные размеры будут 600/70 R30 спереди и 710/70 R42 сзади и будут доступны с середины 2018 года.

Крестовина

Шины Crossgrip представляют собой промышленные ненаправленные радиальные шины со стальным брекером и усиленным корпусом для защиты от проколов, которые также могут принимать шипы. Разработанная для использования на твердых, мокрых и даже заснеженных поверхностях, шина для погрузчиков будет доступна в середине 2018 года в размерах от 18 до 42 дюймов.

Loadster

Шины Loadster VF — это сверхширокие шины с двойными грунтозацепами, предназначенные для высокоскоростного тяжелого оборудования с высокой нагрузкой, такого как флотаторы, используемые для внесения удобрений и химикатов в жестких меняющихся условиях. Работая при максимальном давлении 10 фунтов на квадратный дюйм, Loadster с профилем шириной 3 фута и высотой 6 футов может перевозить грузы от 8,5 до 17 тонн при минимальном уплотнении почвы. Высокая конструкция корпуса имеет встроенное сопротивление, которое обеспечивает выносливость при интенсивном использовании на дорогах. Шины Loadster появятся в продаже в 2019 году.год запуска.

X Tweel

Tweel — это безвоздушная комбинированная радиальная шина и литые колеса, которые сегодня доступны для использования в самых разных областях. Tweel обеспечивает постоянное пятно контакта и длительный срок службы, который в 2-3 раза больше, чем у пневматической шины эквивалентного размера с одинаковой глубиной протектора. Формованные спицы из полирезины уменьшают «отскок», обеспечивая более плавную и менее энергоемкую езду для оператора. Tweels не требуют обслуживания и могут быть восстановлены до пяти раз. Посмотрите, как X Tweels оснащаются вездеходами, погрузчиками с бортовым поворотом, погрузочно-разгрузочными машинами, газонокосилками и даже тележками для гольфа.

Wrap Up

Michelin производит полную линейку сельскохозяйственных шин для использования с тракторами, комбайнами, опрыскивателями, прицепами и автоцистернами, а также погрузочно-разгрузочными машинами. Tractor.com высоко оценил время, которое Ле Дортц провел с нами, прогуливаясь по инновационной зоне Мишлен и подробно рассказывая о новых продуктах, которые скоро появятся в продаже. Но какими бы захватывающими ни были эти новые инновации, которые должны работать в полевых условиях, технологии не могут отменить некоторые основные правила поведения в шинах, которые мы оставим нашим читателям.

Сделать

• Чаще проверяйте давление в шинах. Ежедневно лучше всего. Слишком многие агропредприятия пропускают этот важный шаг, который может привести к дорогостоящему преждевременному выходу из строя шин и повреждению оборудования, а также самой почвы.
• Используйте калиброванный манометр в шинах. Ежедневная проверка давления в шинах с помощью неточного манометра может привести к дорогостоящему преждевременному выходу из строя шин и повреждению оборудования, а также самой почвы.
• Проверьте давление в холодных шинах. Утро — хорошее время. Воздух — это газ, который расширяется при нагревании, повышая давление до 2-3 фунтов на квадратный дюйм.
• Заменяйте балласт при каждой замене навесного оборудования. Взвесьте трактор с навесным оборудованием на зерновых или автомобильных весах и взвесьте каждую ось, чтобы получить точную нагрузку на ось. Если используется орудие с трехточечной навеской (3PH), взвесьте переднюю ось с опущенным орудием и заднюю ось с поднятым орудием, чтобы получить точную максимальную нагрузку на ось.