Методика выбора основных конструктивных параметров машин с роторно-винтовым движителем, с учётом их экскавационной осадки, при движении по снегу

2.1 Математическая модель взаимодействия роторно-винтового
движителя со снегом.

На основе работ, приведённых в пункте 1.4, в данной главе будет разработана математическая модель, которая будет учитывать дополни-тельное погружение движителя, возникающее в результате выноса снега из зоны контакта. Геометрической характеристикой взаимодействия транспортного средства, оснащённого роторно-винтовым движителем со снежным покровом будем считать расстояние , на которое поверхность движения, полученная в результате деформации опорного основания движителем, удалена от плоскости, образуемой осями вращения рото-ров. По аналогии с тем, как это принято в теории качения колеса, рассто-яние будем называть динамическим радиусом. Его физический смысл – плечо приложения результирующей касательной реакции связи движи-теля со снегом (или силы тяги). Так как материал ротора обладает жёст-костью на несколько порядков превосходящую жёсткость снега, то его деформацией в зоне контакта можно пренебречь. В этом случае за дина-мический радиус может быть принята величина равная D/2 или rH.
Движительно управляющая система любой вездеходной машины включает: двигатель, механический привод (трансмиссию) и движитель. В данной работе рассматривается только часть этой системы – агрегат «механический привод – движитель», обладающий определенной авто-номностью и в дальнейшем называемый просто «движитель».
Функция движителя формулируется как преобразование враща-тельного движения ведущего вала в плоскопараллельное движение ма-шины.
В таком случае входными величинами системы являются мощно-сти на валах элементов движителей ,а выходными – их тяговая мощ-ность – .
Между мощностями и параметрами движителя имеют место сле-дующие зависимости:
, (2.1)
где – момент на валу элемента движителя (нм); – угловая скорость вращения элемента движителя (с-1).
, (2.2)
где – результирующая сила тяги элемента движителя (Н); VП(t)- скорость движения по направлению действия силы тяги (м/с).
Сила тяги движителя как результирующая всех сил, действу-ющих на транспортное средство в зоне контакта с опорной поверхно-стью, находится в функциональной зависимости от кинематических по-терь движителя, т.е. коэффициента буксования . Последний определяется соотношением действительной VП и теоретической VТ ско-ростей. Поскольку теоретическая скорость равна произведению угловой скорости вращения ведущего вала на конструкционный кинематический радиус движителя, то параметры движения машин, оснащённых ротор-но-винтовыми движителями, при прочих равных условиях определяются векторами угловых скоростей движения и линейных скоростей переме-щения элементов движителя.

ЛИТЕРАТУРА

Агейкин Я.С. Оценка деформируемости грунта при рассмотрении проходимости автомобилей. // Автомобильная промышленность, 1970, №6, – С.10-12.
Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей.-М.:Машиностроение,1981.-232с.,ил.
Антонов А.С. Теория гусеничного движителя.М.:Машгиз,1949.-266с.,ил.
Анализ и сравнительная оценка вездеходных движителей различных типов и разработка предложений по объёму и направлениям последующих работ: Отчёт по НИР/ ГПИ – № ГР 71059109; инв. № Б485797. – Горький: 1971. – 306с.
Бабков В.Ф. Безрук В.Г. Основы грунтоведения и механики грунтов. -М.: Машиностроение, 1984.- 358с.,ил.
Барахтанов Л.В. Повышение проходимости гусеничных машин по снегу. Дисс…док.тех.наук 05.05.03 – Горький 1988.-342с.
Барахтанов Л.В., Беляков В.В., Кравец В.Н. Проходимость автомобилей: Учебное пособие – Н.Новгород: НГТУ, 1996.-200с.
Беляков В.В. Методика расчёта и анализ путей повышения проходимости многоосных колёсных машин по снегу. Дис…канд.тех.наук: 05.05.03.-Нижний Новгород 1991.-307с.
Беляков В.В. Развитие теории взаимодействия эластичных движителей с деформируемым полотном пути и её реализация при повышении уровня проходимости специальных машин по снегу. Дис…док.тех.наук: 05.05.03.-Нижний Новгород 1998.-487с.
Беккер М.Г. Введение в теорию местность-машина. -М.: Машиностроение, 1973.-520с.,ил.
Бендант Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. -М.: Мир, 1974.-208с.,ил.
Бочаров Н.Ф. и др. Транспортные средства на высокоэластичных движителях. – М.: Машиностроение, 1974.-208с.,ил.
Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. – М.: Наука, 1988. – 552с.
Варданян Г.С., Куклина И.Г., Куляшов А.А., Ерасов И.А. Динамика движения машин с роторно-винтовым движителем. /Сб. научных трудов «Актуальные проблемы дорожно-транспортного комплекса России» Сочи 1999г. с.258.
Варданян Р.С., Варданян Г.С., Куляшов А.А., Донато И.О., Аналитическое описание заснеженных трасс движения как случайных функций/ Материалы научно-технической конференции, посвящённой 35-летнему юбилею кафедры «Автомобильный транспорт» НГТУ» Н.Новгород 1998. с.294
Варданян Р.С., Варданян Г.С., Куляшов А.А., Чечулина О.А., Описание путей образования заснеженных трасс движения транспортно-технологических машин. / Материалы научно-технической конференции, посвящённой 35-летнему юбилею кафедры «Автомобильный транспорт» НГТУ» Н.Новгород 1998. с.300

Вахидов У.Ш. Влияние использования снегоходных машин в весенне-осенний период на изменение урожайности растений. Дис…канд.тех.наук: 05.05.03.-Нижний Новгород 1998.-207с.
Вахидов У.Ш., Куляшов А.А. Анализ проходимости роторно-винтовых машин при работе на косогорах. /Материалы международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования, испытаний, эксплуатации и маркетинга автотракторной техники, двигателей внутреннего сгорания, строительных и дорожных машин, транспортно-технологических комплексов и вездеходов». Н.Новгород 2000. с.455

Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. -М.: Колос, 1967. -211с.,ил.
Вентцель Е.С. Теория вероятностей. -М.: Наука, 1969. -576с.,ил.
Вирабов Р.В. О реализации касательной силы в зоне контакта упругих тел при качении // Машиностроение, 1967, № 2, – С.93-106.
Войтковский К.Ф. Механические свойства снега. – М.: Наука, 1977. – 128с.
Вологдин В.И. Испытания лыжно-винтового снегохода ГПИ-16ВС/ Сб. Научных трудов Снегоходные машины. Горький. 1969. Вып.9.-с.80-87.
Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. -М.: Машиностроение, 1982. -284с.,ил.
Ганшин Г.С. Методы оптимизации и решения уравнений. –М.: Наука, 1987. –128с.
Герсеванов Н.М. Основы динамики грунтовой массы. – М.: изд-во ГНТИ, 1931. – 88с.
Гомошинский В.Г. Проходимость зимних дорог автотранспортном. // Труды совещания по проходимости колёсных и гусеничных машин по целине и грунтовым дорогам. АН СССР, 1950. С. 175-194.
Горин А.В., Куляшов А.А. Метлин М.Е. Разработка критерия экологичности вездеходной техники в зимний период. /Материалы международной научно-технической конференции «ИНТЕРСТРОЙМЕХ-98» Воронеж, 1998. С.148-149.
Горшков А.В., Тарлаковский Д.В. Динамические контактные задачи для деформируемого твёрдого тела. – М.: ВНИИТИ, 1990, Т21, – С. 76-131.
Грибанов Ю.И., Мальков В.Л. Погрешности и параметры цифрового спектрально-кореляционного анализа. -М.: Радио и связь, 1984. -160с.,ил.
Гуськов В.В. и др. Тракторы: Теория. -М.: Машиностроение, 1988. -376с.,ил.
Движители специальных строительных и дорожных машин: Учебное пособие/ В.Е. Колотилин, А.А. Кошурина, А.П. Куляшов, Л.С. Левшунов, В.А. Шапкин, А.В. Янкович; Н.Новгород: НГТУ,1995.-208с.
Денис Дж., Шнабель Р. Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений. – М.: Мир, 1988. – 440с.
Дженкинс Г., Ваттс Д, Спектральный анализ и его приложения. – т.1,2 -М.: Мир, 1972. -320с.,ил.
Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента. -М.: Мир, 1981. -520с.,ил.
Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы обработки данных. -М.: Мир, 1980. -610с.,ил.
Донато И.О., Молев Ю.И., Куляшов А.А., Ерасов И.А. К вопросу о влиянии процессов разрушения опорного основания на тягово-сцепные свойства роторно-винтовых машин. / Материалы научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем». Волгоград,1999. С.183-184.
Доровских С.В., Щербаков Ю.И., Челышев А.И. Некоторые вопросы влияния движителей ТТС на полотно пути. /Сб. Научных трудов «Развитие транспортно-технологических систем в современных условиях». Нижний Новгород, 1997. С.92-95.
Ерасов И.А. Оценка влияния конструкционных параметров роторно-винтовой машинына стабилизацию движения. Дис…канд.тех.наук: 05.05.03.-Нижний Новгород 2000.-207с.
Епифанов В.П. Кузьменко В.П. Механика разрушения снега. – Изв. АН СССР. Механика твёрдого тела. 1986. №4 С. 190-197.
Забавников Н.А. Основы теории транспортных гусеничных машин. -М.: Машиностроение, 1975.-239с.,ил.
Кароль Г.П. Снежный покров. -Л.: Гидрометеоиздат, 1949.-232с.,ил.
Колотилин В.Е. Исследование процессов взаимодействия роторно-винтового движителя ледово-фрезерной машины со снежным покровом и динамических нагрузок в её силовом приводе. Дис…канд.тех.наук: 05.05.04.-Киев, 1978.-253с.
Кондратьева А.С., Крагельский И.В., Шахов А.А, Увеличение плотности снега под влиянием сжимающей нагрузки. -М.: Издательство АН СССР. Сб. «Физико-механические свойства снега и их использование в аэродромном и дорожном строительстве.», 1945.-с.28-34.
Конструирование и расчёт колёсных машин высокой проходимости. / Н.Ф. Бочаров, И.С. Цитович, А.А. Полунгян, В.М. Семёнов, В.С. Цибин, Л.Ф. Жеглов. – М.: Машиностроение, 1983. – 299с.
Копанев И.Д. Климатические аспекты изучения снежного покрова. -Л.: Гидрометеоиздат, 1982.-239с.,ил.
Кошарный Н.Ф. Основы теории рабочего процесса и расчёта движителей автомобилей высокой проходимости. Дис…док.тех.наук 05.05.03.-Киев,1981.-392с.
Кошарный Н.Ф. Технико-эксплуатационные свойства автомобилей высокой проходимости. -Киев: Вища школа, 1987.-208с.,ил.
Кошурина А.А., Куляшов А.А., Вахинов У.Ш., Математическая модель движения роторно-винтовой машины при преодолении профильных препятствий . /Материалы международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования, испытаний, эксплуатации и маркетинга автотракторной техники, двигателей внутреннего сгорания, строительных и дорожных машин, транспортно-технологических комплексов и вездеходов». Н.Новгород 2000. с.470

Крживицкий А.А. Снегоходные машины. М.: Машиностроение, 1949.-312с.,ил.
Кузьмин П.П. Формирование снежного покрова и методы определения снегозапасов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1960.-167с.,ил.
Куляшов А.А., Вахидов У.Ш., Водопьянов Т.В. Динамическая модель поперечной устойчивости роторно-винтовой машины. /Материалы международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования, испытаний, эксплуатации и маркетинга автотракторной техники, двигателей внутреннего сгорания, строительных и дорожных машин, транспортно-технологических комплексов и вездеходов». Н.Новгород 2000. с.473
Куляшов А.А., Вахидов У.Ш., Водопьянов Т.В. Статистическая модель взаимодействия роторно-винтового движителя со снежным покровом /Материалы международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования, испытаний, эксплуатации и маркетинга автотракторной техники, двигателей внутреннего сгорания, строительных и дорожных машин, транспортно-технологических комплексов и вездеходов». Н.Новгород 2000. с.476
Куляшов А.А., Куклина И.Г.., Шапкин В.А. Моделирование динамики роторно-винтовой машины. /Материалы международной научно-технической конференции «Проблемы проектирования, испытаний, эксплуатации и маркетинга автотракторной техники, двигателей внутреннего сгорания, строительных и дорожных машин, транспортно-технологических комплексов и вездеходов». Н.Новгород 2000. с.497
Куляшов А.А. Исследование влияния характеристик грунтов под каждым из роторов на поведение машины при движении по пересечённой местности / Труды международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ- 2001 С.Петербург 2001 с.169
Куляшов А.П. Специальные строительные и дорожные машины с роторно-винтовым движителем. Дис…док.тех.наук 05.05.03. – Горький, 1986.-327с.
Куляшов А.П., Колотилин В.Е. Экологичность движителей транспортно-технологических машин. -М.: Машиностроение, 1993.-367с.,ил.
Куляшов А.П., Николаев А.Ф. Роторно-винтовые амфибии. -Горький : Волго-Вятское кн. Издательство 1973.-47с.,ил.
Левшунов Л.С.
Львов Е.Д. Теория трактора. -М.: Машгиз. 1960.-647с.,ил.
Малыгин В.А. Исследование процесса деформации снега под воздействием гусеничного движителя и обоснование выбора размеров опорной поверхности гусениц снегоходных машин. Дис…канд.тех.наук 05.05.03.- Горький, 1970.-155с.
Малыгин В.А., Рукавишников С.В. Процессы, протекающие в снеге при сжатие его штампом. / Сб. научных трудов «Снегоходные машины». – Горький, 1969. Вып. 9.с. 88-96.
Молев Ю.И. Прогнозирование экологических последствий воздействия снегоходной техники на окружающую среду. Дис…канд.тех.наук 05.05.03.- Нижний Новгород, 1995.-158с.
Молев Ю.И., Куляшов А.А. К вопросу определения рациональных параметров роторно-винтовых машин с учётом процессов буксования / Труды международной научно-технической конференции ИНТЕРСТРОЙМЕХ- 2001 С.Петербург 2001 с.169
Наумов В.Н., Рождественский Б.Л., Харитонова В.Е. Метод прямого экскавационного сдвига для оценки характеристик системы «движитель-грунт». // Известия вузов. Машиностроение, 1981. № 10, С.83-87.
Николаев А.Ф., Куляшов А.П., Колотилин В.Е. Методики оценки проходимости снежного покрова роторно-винтовым движителем. // Вопросы проходимости машин. – Благовещенск, 1976. – С.58-67.
Панов В.И. Взаимодействие со снежным покровом гусенично-санных поездов и пути повышения их тяговых качеств. Дис…канд.тех.наук 05.05.03. – Горький,1964.-212с.
Платонов В.Ф., Левиашвилли Г.Р. Гусеничные и колёсные транспортно-тяговые машины. -М.: Машиностроение, 1986.-296с.,ил.
Рихтер Г.Д. Снег и его использование. -М.: Знание, 1960.-754с.,ил.
Рогожин В.П., Малыгин В.А. Определение ожидаемой глубины колеи гусеничных машин на слабых грунтах. / Сб. научных трудов «Снегоходные машины». Горький, 1973.- Вып.5.-с.47-53.
Роль снежного покрова в природных процессах (к 60-ти летию со дня рождения Г.Д. Рихтера). -М.: АН СССР, 1961.-211с.,ил.
Скотников В.А., Понамарёв А.В., Климаков А.В. Проходимость машин. – Минск: Наука и техника, 1982.-328с.,ил.
Снег. Справочник / под редакцией Д.М. Грея и Д.Х.Мэйла. -Л.: Гидрометеоиздат, 1986.-751с.,ил.
Снегоходные машины. / Барахтанов Л.В., Ершов В.И., Куляшов А.П., Рукавишников С.В. – Горький: Волго-Вятское кн. Издательство, 1986.-191с.,ил.
Справочник по математике для научных работников и инженеров. /Г. Корн, Т. Корн -М.: Наука, 1984.-831с.,ил.
Ульянов Ф.Г. Колёсные движители строительных и дорожных машин. -М.: Машиностроение, 1964.-136с.,ил.
Фарбин Я.Е. Теория поворота транспортных машин. М.: Машиностроение, 1970. – 176с.
Шапкин В.А. Разработка статистического метода оценки колебаний роторно-винтовых машин и путей снижения их уровня при движении по заснеженным основаниям. Дисс… док.техн.наук: 05.05.03. – Горький, 1989. – 175с.
Шишкин Б.В. Исследование движения лыжи снегоходного автомобиля. Автореферат дисс… канд.техн.наук: 05.05.03. – М. 1953. – 19с.
Шишкин Б.В. Проходимость лыж. -М.: Труды по освещению проходимости колёсных и гусеничных машин по целине и грунтовым дорогам. Издательство АН СССР, 1950.-с.78-84.
Цитович Н.А. Механика грунтов. Краткий курс. -М.: Высшая школа, 1983. – 288с.,ил.
Janosi Z., Hanomoto B. The analytical determination of drow bar pull as a function of slip for tracked vehicles in deformmable soil // International conference on of soil-vehicles system. – Torino, 1961. – Report № 44, – p.331-359.
Soltynski A. Opory tocsenia mechanizmov jezdnyeh na miekkin podfosu// Technika motoryzacyjna. – 1962. – T.12, №10, S.321-329.
Soltynski A. Ocena “Pizektadni glebowej” modelowego pojaz du terenowego // Technika motoryzacyjna. – 1963. – T.13, №9, S.287-293.
Wong J., Preston-Thomas T. On the characterization of the shear steregsdisplacement relationship of terrain // J.Terramech. – 1983. – V.19, №4. – p.225-234.