Повышение опорной проходимости самоходного трехосного шасси путем совершенствования оболочковой шины (дипломный проект)

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 
1. ПРОБЛЕМА СОЗДАНИЯ КОРМОУБОРОЧНЫХ КОМПЛЕК-СОВ ДЛЯ РАБОТЫ НА ПОЙМЕННЫХ ПОЧВАХ......
1.1. Машины для заготовки кормов......
1.2. Виды трансмиссий ............
1.3. Проходимость машин ..................
1.4. Шины ..................
1.5. Выводы и предложения .
2. ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ 
2.1 Показатели опорной проходимости и объемно-напряженного состояния почвы под колесом ......
2.2. Расчет пружинного демпфера 
3. РАЗРАБОТКА ОПЕРАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ НА КОШЕНИЕ ТРАВ 
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 
4.1. Безопасность жизнедеятельности на производстве......
4.2. Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных и эколоически неблагоприятных ситуациях.........
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА 107
5.1. Патентный поиск............
5.2. Экономическое обоснование проекта...
5.2.1. Расчет производительности машины... 
5.2.2. Расчет трудозатарат и роста производительности труда
5.2.3. Материалоемкость процесса
5.2.4. Энергоемкость процесса 
5.2.5. Расход топлива 
5.2.6. Капиталоемкость процесса 
5.2.7. Расчет эксплуатационных затрат и их экономии 
5.2.8. Расчет эффективности капитальных вложений 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА 
ПРИЛОЖЕНИЕ


2. ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ


2.1 Показатели опорной проходимости и объемно-напряженного состояния почвы под колесом

2.1.1 Задачи расчета взаимодействия колеса с почвой

Аналитические и экспериментальные исследования проводятся обычно с целью установления зависимости между силовыми показателями взаимодействия колес с почвой (касательная силы тяги Pk, сила сопротивления перекатыванию Pf), с одной стороны, и кинематическими (коэффициент буксования δ, скорость качения v), с другой. Исходные условия характеризуют параметры системы (нормальная нагрузка на колесо N, размеры шины и пятна контакта, её жесткость C, наличие и форма почвозацепов) и почвы (состав, поверхностный фон, механические характеристики).
Выделим четыре частные задачи, возникающие при рассмотрении взаимодействия колеса с почвой:
• Расчет деформированного состояния и нагрузочной характеристик шины;
• Расчет условий на контакте;
• Расчет объемного напряженно-деформированного состояния почвы в зоне контакта;
• Расчет тягово-энергетических показаний колеса.
Известные аналитические модели взаимодействия ведущих колес с почвой в большинстве своем получены при существенных упрощениях: принимаются в основном плоские расчетные схемы и допущения о том, что сдвиг почвы происходит вдоль контактной поверхности. Для задания характеристик почвы используются аппроксимационные зависимости, полученные в результате пенетрационных (вертикальное внедрение штампа) либо сдвиговых (горизонтальное перемещение штампа) испытаний грунтов. Не располагая результатами специальных исследований, невозможно рассчитать тягово-энергетические показатели колес на различных почвенных фонах.
Принимается, что касательная сила тяги колеса Pк возникает вследствие сдвига или среза грунта почвозацепами.

Pк= ,

где n – число почвозацепов, находящихся в контакте с почвой;
Ркiτ и Pксрi – усилия, соответственно, сдвига и среза почвы i-тым почвозацепом.
Для составляющей силы сопротивления перекатыванию колеса, обусловленной деформацией почвы, также предложена аппроксимационная зависимость
Pf= ,

где Kk – приведенный коэффициент объёмного смятия грунта, кН/см3;
Dпр – диаметр эквивалентного жёсткого колеса.
Достоинством аппроксимационных методов расчета является простота пользования ими, а также довольно высокая точность согласия с результатами, полученными в реальных полевых условиях, и минимальное количество поправочных коэффициентов. Аппроксимационные методы справедливы для узкого диапазона условий проведения испытаний (нагрузок, размеров штампа, почвенных условий), что часто не принимают во внимание.
Все многообразие эксплутационных условий невозможно учесть аппроксимационными зависимостями однотипными по структуре. Эксперименты показывают что силовые показатели взаимодействия ведущих колес почвы мало зависят от размера колес на твердых почвах и существенно - на мягких в связи с тем, что механизм взаимодействия при упругих и пластических деформациях разный.
Эти выводы согласуются с результатами экспериментов по изучению эксперимента перекатывания шарика по металлической поверхности, классических по постановке и точности выполнения. Сопротивление перекатыванию шарику так же, как и колеса, при малых нормальных нагрузках Nк хорошо описывается зависимостью вида

Pf =kN ,

где k – коэффициент пропорциональности, а при нагрузках, вызывающих признаки пластических деформаций:

Pf = .

Признано, что в основе взаимодействия колес с почвой лежат процессы трения и упруго-пластического деформирования. Оба процессы тесно взаимосвязаны, что вызывает трудности при их раздельном изучении. Механика трения является предметом многочисленных исследования со времен Леонардо да Винчи, который впервые исследовал соотношение сил при сухом трении. Формулировка классических законов трения и введение понятия коэффициента трения принадлежат Амонтону. Им было установлено, что сдвигающая сила почти не зависит от площади контакта и пропорциональна нормальной силе. Эксперименты Кулона привели к формулировке двухчленного закона трения

T = A + N.

Сила трения T, таким образом, определяется двумя группами факторов, не зависящими (A) и зависящими от нормальной нагрузки (N).
Пластическая деформация одного из элементов трущейся пары приводит к потере линейности зависимости между нормальной нагрузкой и силой трения, а также между напряжениями и деформациями почвы. Закон пластического трения записывается в виде:
τ = k,
где τ – сдвигающее напряжение;
k – константа сдвига;
τ – коэффициент трения при пластическом сдвиге.
Современные представления о процессах, протекающих при трении опираются на изучении топографии контакта, реологических свойств материалов, трущихся пар в условиях общего напряженно-деформированного состояния. Предполагается, что полученные при исследовании механических свойств образцов константы материалов справедливы и для местных очагов развития деформации.
В пластическом теле приложение касательных напряжений вызывает приращение нормального давления за счет возрастания гидростатического давления, которое передается во все стороны. Подобные процессы происходят и при взаимодействии шины с почвой. При малых касательных силах тяги нормальные давления на поверхности впадины шины значительно меньше, чем на поверхности почвозацепов. С ростом касательной силы давления выравниваются.
Процесс взаимодействия колеса с почвой можно математически трактовать как упруго-пластическую задачу, причем, развитие пластических деформаций в зоне контакта определяют предельные тягово-энергетические показатели колеса. Нелинейные свойства сухих и твердых почв проявляются при больших нормальных и тангенциальных нагрузках, передаваемых колесами. Влажные почвы имеют существенно нелинейные характеристики при передаче уже небольших нагрузок.
Почва обладает упругими свойствами, поэтому при определенных исходных предпосылках возможно применение линейных моделей на основе контактной задачи теории упругости для расчета показателей взаимодействия колеса с почвой.
Задача о деформировании линейно деформируемого полупространства сосредоточенной силой Р решена Буссинеском.
Радиальное напряжение определяется по следующей зависимости: ,
где R-расстояние от точки приложения нагрузки до точки в которой определяется напряжение (рис 2.1.1,а)
,
где β-центральный угол-наклон к вертикали радиуса.
Вертикальное напряжение в точке расположенной на расстоянии R под центральным углом β:
.
Касательные напряжения в данной точке:
,

.
Решение плоской задачи о деформировании упругого изотропного полупространствxа произвольной нагрузкой, полученной известным советским







Рис. 2.1.1. Деформирование линейно деформируемого полупространства сосредоточенной силой Р.

математиком Мусхелишвили И.И. Пусть внешняя параболическая нагрузка задана функцией.

N(x) = N

Для изотропного полупространства получено:

,

,

.

Напряженное состояние, которые вызывается касательным напряжением τk, приложенным в контакте штампа с основанием, можно рассчитать по формулам:

,

,

.

Для линейных систем справедливы принцип суперпозиции сил. Поэтому напряжение от действия нормальных и касательных сил можно суммировать. Введение нелинейных характеристик почвы приводит к нелинейным контактным задачам. Характеристики почвы рассматриваются в условиях трехосного сжатия. Нелинейные задачи механики грунтов не решены в общем виде. Решения частных задач стало возможным с развитием численных вычислительных методов конечно - разностного и конечно - элементного анализов и распространением ЭВМ с большим объемом памяти и быстродействием. Исходное положение для конечного анализа известны из механики сплошной среды. Рассмотрим исходные предпосылки, алгоритм и результат решения нелинейных задач с целью определения и прогнозирования показателей взаимодействия колес с почвой.

2.1.2 Расчет нагрузочной характеристики шины

Зависимость нормальной нагрузки N от величины радиального прогиба шины f называется нагрузочной характеристикой. Для расчетного определения характеристики оболочковой бескаркасной шины часто применяют формулу Хейдекеля, которая основана на двух гипотезах:
• вне площади контакта шина не деформируется,
• среднее давление p∑ на опорную поверхность (площадку контакта) равно внутреннему давлению воздуха рw в ней. Это означает, что жесткость каркаса шины равна нулю.
Тогда передаваемая колесом нормальная нагрузка равна:

N = рwF,

где площадь эллипса F = πab
a и b – соответственно длина и ширина пятна контакта.

a2 = (D - fст)fст,
b2 = (d - fст)fст,.

где D и d – диаметры колеса соответственно наружный и в торовом сечении.
fст –статический прогиб (радиальная деформация) шины.
Отсюда следует примерное выражение для расчета нормальной нагрузки, передаваемой бескаркасной оболочковой шиной:

N= .
У шин тракторов и прицепов объем внутренней полости V=100–200 л.
Расчеты показывают, относительное изменение объема Δψ даже при больших прогибах не превышают 7%. Поэтому и давление воздуха в шине Δрw изменяется незначительно. Приращение нормальных нагрузок ΔN воспринимается за счет увеличения площади контакта ΔF и давления воздуха .

ΔN = ΔрwF + pw ΔF

Приращение потенциальной энергии сжатого воздуха при деформировании шины:

ΔП = ΔрwV + рwΔV.

При линейной нагрузочной характеристике шины:

∆П= ,
- составляющая жесткости шины, вызванная деформацией воздуха, кН/см.

Подставив выражение для ΔN получим:



Формула Хейдекеля пригодна лишь для ориентировочных расчетов. В действительности работа сжатия воздуха составляет лишь часть полной работы обжатия шины. Остальная работа затрачивается на деформацию материала шины – каркаса и протектора. Если даже давление воздуха в камере шины рw=0, названную жесткость каркаса будем характеризовать пропорционально угловой величине – давлением рш, пропорциональным жесткости каркаса и толщины стенок шины (рис. 2.1.2,б).
Кроме того, существенное влияние на формирование нагрузочной характеристики шины оказывает жесткость протектора.
Выражение для нагрузочной характеристики шины имеет вид

, кН


где рш – коэффициент, характеризующий жесткость каркаса, кН/см2;
c1 – постоянный для данной шины коэффициент, учитывающий свойства протектора;

, см3/кН
ψ, ψ1, ψ2 - безразмерные эмпирические коэффициенты, соответственно, насыщенности рисунка протектора, учитывающий неравномерность распределения его по площади контакта, ужесточения шины в связи с затруднением поперечной деформации резины.
Е – модуль упругости резины, кН/см2
h – толщина протектора, см,
D – наружный диаметр шины;
R – радиус кривизны протектора,
c2 – постоянный для данной шины коэффициент, обратно пропорциональный её линейным размерам, см2.

.

Величина коэффициента k1 характеризует отношение отсекаемого объема шины к объему эллиптического сегмента, получаемого при сечении шины плоскостью. Чем больше k1, тем больше изменяется объем шины при данном прогибе.
По литературным данным: у реальной шины изменение объема ΔV при деформировании шины меньше, чем у идеальной в соответствии с расчетной схемой Хейдекеля. Чем больше толщина шины, число слоев корда и меньше ширина профиля шины, тем меньше изменяется объем шины при деформировании и больше работа деформации каркаса. Поэтому относительное изменение объема камеры сжатия тракторных шин больше, чем у автомобильных.
Для шин легковых и грузовых автомобилей можно принять Pш = 0,1...0,3∙10-2 кН/см2, k1=0,93...1,0, c1 – 1,57...2,24 см3/кН. Для тракторной шины Pш = 1,25∙10-2 кН/см2, k1 – 0,7...1,0, c1 = (1,23...1,74)∙10-5 см3/кН.
Поэтому относительное изменение объема камеры сжатия при деформации шины, а следовательно сжатия и изменения давления воздуха в шине мало.
Из приведенной формулы следует, что при h=о и рш=0 составляющая жесткости, вызванная сжатием воздуха равна:

.

Среднее давление в контакте шины с почвой (2.1.2):
р∑ = рш + рw.

Если жесткость каркаса шины рш = 0,6∙10-2 кН/см2, то реальные давления в контакте с дорогой р∑ шины низкого давления составляют:
• при рw = 0,8 кН/см2/∙10-2 р∑ = 1,40∙10-2 кН/см2
• при рw = 1,4 кН/см2/∙10-2 р∑ = 2,0∙10-2 кН/см2
• при рw = 2,1 кН/см2/∙10-2 р∑ = 2,70∙10-2 кН/см2

Далее приводим экспериментальные данные о зависимости жесткости cш тракторной шины 12-38 от давления воздуха в шине, а также расчетные значения и удельной работы воздуха


Таблица 2.1.1

Давление и жесткость шины, кН/см

Показатели Давление , кН/см2•10-2

Воздуха 0,8
 1,1
 1,4
 1,7
 2,1

Каркаса 0,6 0,5 0,5 0,5 0,6
Показатели Жесткость шины, кН/см

Оболочковой
(расчетные дан-
ные), св

cв
 0,53
 0,73
 0,93
 1,13
 1,4

Диагональной
(эксперементаль-
ные данные),
св+сш
+сш
 1,4
 1,6
 1,95
 2,2
 2,7

Удельная работа
сжатия воздуха,
%
 38
 46
 48
 51
 52


Из таблицы 2.1.1 следует, что у современного трактора жесткость каркаса шины превышает жесткость, создаваемую давлением воздуха.
К шине трактора предъявляется комплекс противоречивых требований:
• малое давление в контакте;
• высокие тягово-скоростные и скоростные свойства и КПД;
• большая перегрузочная способность.;
• высокая плавность хода. Концептуальный трактор должен двигаться в транспортном потоке со скоростью до 50 км/ч, не имея подвески задних колес.
• Как следствие, на тракторах применяют многослойные шины с
низким давлением воздуха, имеющие по этой причине большое
сопротивление качению на твердых и грунтовых дорогах. При увеличении
нормальной нагрузки на колеса и выезде на твердое основание давление
воздуха в шине рекомендуется увеличить так, чтобы сохранить статический
прогиб шины и не расслоить каркас шины.
По результатам экспериментальных исследований выражение для нагрузочной характеристики тракторной шины 12-38 имеет вид:

,

где с1= - (1,23-1,74) 10-3 см3/кН, k1=0.7,
R=15 см, D=157 см.
Ввиду малости коэффициента с1, учитывающего влияние протектора шины перепишем выражение в следующем виде:

.

Тогда с учетом того, что N=cf получим:



,
Используя экспериментальные данные из табл, при N= 11кН, получим рw=0,5...0,6 кН/см2.

Рш=0,6∙10-1 МПА
Шина диагональная Рw=1,8∙10-1 МПА
Р∑=2,4∙10-1 кН/см2


Рш=0,3∙10-1 МПА
Шина оболочковая Рw=1,0∙10-1 МПА
Р∑=1,3∙10-1 кН/см2

Рис. 2.1.2. Распределение давлений:
Р∑-в контакте, Рш-на обод каркаса, Рw-воздух
Если нормальная нагрузка на колесо в статике N=11 кН, то при рw = 1,7∙10-2 кН/см2 статический прогиб шины составляет примерно 5 см, а собственная частота колебаний трактора на такой шине


Такая шина слишком жесткая. Известно, что можно:
• увеличить максимальный коэффициент сцепления шины с почвой можно, увеличивая длину пятна контакта;
• повысить плавность хода можно, снижая давления воздуха в шине.
Однако, делать это опасно. При движении трактора по неровностям
динамические нагрузки на колеса в два-три раза превышают статические. Нагрузочная характеристика современной пневматической шин–
линейная. Поэтому при раскачке трактора деформации шины могут в два-три раза превысить статические. Создание пневматической шины с нелинейной нагрузочной характеристикой позволит:
• увеличить статический прогиб шины в два раза;
• ограничить максимальные деформации, предотвращая излом корда.
У такой шины более высокие тягово-сцепные свойства, плавность хода и меньше давление в контакте.
Гипотетическая шина трактора должна иметь:
• 2-3 слоя металлокорда;
• отношение высоты профиля в поперечном сечении к ширине от 50% до 70%;
• регулируемое давление в пределах 1...4∙10-2 кН/см2
• встроенный пружинный демпфер, формирующий пологую и крутую ветви нелинейной нагрузочной характеристики (рис. 2.1.3)



Рис. 2.1.3. Нагрузочная характеристика.

Благодаря мягкому каркасу у шины 12-38 можно увеличить давление
воздуха в шине и сформировать крутую часть нагрузочной характеристики. Из приведенной формулы следует, что при рш = 0,3 кН/см2 и рw = 1,35∙10-2 кН/см2 k1 = 0,7 и статической нагрузке на колесо ΔN = 11 кН, жесткость шины, вызванная деформацией воздуха и каркаса
При статическом прогибе шины fст=10.3 см. динамический прогиб шины (рис. 2.1.3) составит



Общий прогиб шины составит fст + Δ fд = 13 см.
РБ располагает высокими технологиями производства металлокорда. На этой основе Белорусский шинный завод производит автомобильные шины европейского уровня и может производить тракторы, превышающие мировой уровень.

2.2. Расчет пружинного демпфера

2.2.1. Расчет пружины

Примем диаметр поршня демпфера d=12 см.
Тогда площадь поршня определим по формуле:

,

см2.
Следовательно, сила действующая на поршень и на пружину равна:

F=S∙PW,

где PW – удельное давление на поршень, PW=1,5∙10-2 кН/см2,

F=113∙1,5∙10-2=1,7 кН.

Так как, объем вытесненного из шины воздуха V=5 дм3, ход поршня определим по формуле

h=V/S,

h=5000/113=44 см.





Рис. 2.2.1. Пружина

Изготовление пружины (рис. 2.2.1) предусматриваем из пружинной стальной проволоки 1-го класса по ГОСТ 9989-60. Полагая, что диаметр проволоки пружины равен 10 мм, ориентируясь на кривую 2 графика рис.20.4 [6], примем допускаемое напряжение для проволоки =600 МПа.
Примем индекс пружины с=11. Коэффициент влияния кривизны витков k=1,12
Диаметр проволоки пружины по формуле (20.2) [6]

,

мм.

В соответствии с ГОСТ 9389-60 окончательно принимаем d=10 мм. Следовательно, предварительное принятое значение соответствует графику рис.20.4 [6] и значения с и k приняты правильно.
Средний диаметр пружины по формуле (20.3) [6]

D=с∙d,

D=11∙10=110 мм.

Наружный диаметр пружины по формуле (20.4) [6]

Dн= D+ d,

Dн=110+10=120 мм.

Подберем пружину по ГОСТ 13768-68. Ближе всего подходит пружина 1-го класса 3-го разряда No 159. Для этой пружины F=1700 Н; d=10 мм; Dн=120 мм; жесткость одного витка С1=75 Н/мм и наибольший прогиб одного витка =22,6 мм.
Уточним средний диаметр пружины:

D= Dн– d,

D=120-10=110 мм.

Проверим выбранную пружину по С1 и . По формуле (20.7) [6] имеем

С1=104∙d/c3,

С1=104∙10/113=75 Н/мм,
что приемлемо.
Жесткость пружины по формуле (20.5) [6]

С=F/h,

С=1700/440=3,86 Н/мм.

Число рабочих витков пружину по формуле (20.8) [6]

n=C1/C,

n=75/3,86=19,4,
примем количество рабочих витков пружины n=20.
Максимальная деформация пружины по формуле (20.10) [6]

=F/С,

=1700/3,86=440 мм.

Из формулы (20.11) [6] следует, что

= /n,

=440/20=22,

что почти совпадает с табличным значением по ГОСТу.
Полное число витков пружины по формуле (20.9) [6]

n1=n+n2,

где n2– число опорных витков, n2=2.

n1=20+2=22.

Шаг пружины по формуле (20.12)

t= +d,

t=20+10=30 мм.

Высота пружины при максимальной деформации по формуле (20.14) [6]

L3=(n1+1–n3)∙d,

где число зашлифованных витков n3=2.

L3=(22+1–2)∙10=210 мм.

Высота пружины в свободном состоянии по формуле (20.15) [6]

L0=L3+ ,

L0=210+440=650 мм.

2.2.2. Расчет стержня болта

Болт нагружен внешней силой, действующей по оси болта (рис. 3.2.2)



Рис. 2.2.2. Болт нагружен внешней силой

Проверочный расчет: [11]

,

где Fa – расчетная осевая нагрузка;
Аб – площадь поперечного сечения болта по внутреннему диаметру резьбы:


– расчетное напряжение при растяжении,
[ ] – допускаемое напряжение при растяжении.( [ ]=140 МПа).

мм2,

На поршень действует сила равная 1700 Н. Демпфер соединен двумя болтами, следовательно на каждый болт действует осевая сила, равная 850 МПа.
Тогда:
МПа,
.
Условие прочности на растяжение выполняется.




5. Технико-экономическое обоснование проекта

5.1. Патентный поиск

В процессе разработки машины были рассмотрены ряд патентов, заявок, полезных моделей. Был проведен анализ этих разработок с целью определе-ния достоинств и недостатков. Ниже приведены схемы и описания исполь-зуемых при анализе изобретений.

Ограничитель деформации шин
Изобретение относится к автомобильной промышленности, в частности к ограничителям деформации шин.



Рис. 5.1.1. Ограничитель деформации шин
Предлагаемый ограничитель отличается тем, что секции кольцевого упо-ра соединены при помощи размещенных между ними клиновидных вставок. Это облегчает монтаж ограничителя.
На рис. 5.1.1,а изображено предлагаемое устройство в поперечном раз-резе; на рис. 5.1.1,б —кольцевой упор в сборе.
Кольцевой упор 1 на подшипнике 2 смонтирован на ободе 3 колеса внутри шины 4. Между упором и бортами шины установлены распорные кольца 5 и упорные подшипники 6. Секции 7 кольцевого упора соединены болтами 8 между собой и при помощи размещенных между ними клиновидных вставок 9.
Для правильной сборки клиновидные вставки выполнены с пазами, а секции — с пазами с закрепленными в них с помощью винтов 10 шпонками 11. На вогнутой наружной поверхности кольцевого упора размещен кольцеобразный упругий элемент 12.
Сборка кольцевого упора производится в шине. При падении давления в шине она деформируется и соприкасается с кольцевым упором, который на подшипниках свободно проворачивается относительно обода колеса.

Автоматическая система регулирования давления воздуха в шинах транспортного средства

Автоматическая система регулирования давления воздуха в шинах (рис. 5.1.2), содержащая механизм управления давлением, манометр контроля давления 4, трубопроводы подвода воздуха к шинам 5, отличающаяся тем, что дополнительно содержит одноконтурный защитный клапан 2 и ускорите-льный клапан с глушителем 3, связанный с механизмом управления давле-ним 1, при этом последний выполнен в виде блока управления давлением и включает в себя регуляторы и распределитель.



Рис. 5.1.2. Автоматическая система регулирования давления воздуха в шинах транспортного средства


Пневматическая шина с автоматической подкачкой воздуха

Для использования на автотранспорте. В теле покрышки по ее окружности или на стенке камеры вдоль ее окружности расположена трубка перистальтического насоса, соединенная с атмосферой через ограничитель давления с одной стороны и заканчивающаяся клапаном в накачиваемом пространстве шины с другой стороны.
Изобретение относится к области транспорта и может использоваться на всех видах транспорта, применяющих пневмошины.
Известно, что пневмошины при эксплуатации периодически проверяют-ся на величину давления и при необходимости подкачиваются различного рода насосами и компрессорами.


Рис. 5.1.3. Пневматическая шина с автоматической подкачкой воздуха

Для автоматической подкачки-пневмошины и поддерживания в ней оптимального давления перистальтический насос предлагается встроить в конструкцию пневмошины. В общем виде этим насосом может служить трубка (шланг) с упругими стенками, расположенными по наружной поверхности покрышки пневмошины. Начало этой трубки связано с атмосферой, а конец через клапан выходит в накачиваемое пространство шины. В месте контакты шины с поверхностью дороги под тяжестью транспортного средства трубка сжимается. Место сжатия трубки при поступательно-вращательном движении колеса перемещается по длине трубки и выдавливает воздух через клапан в накачиваемое пространство шины, а с другой стороны всасывает атмосферный воздух в полость трубки. В целях поддерживания оптимального давления в описываемой пневмошине необходимо, чтобы атмосферный воздух поступал в полость насоса через ограничитель давления. Простым ограничителем давления может быть начальная часть трубки перистальтического насоса, если ее пропустить через накачиваемую полость шины и в этой части придать стенкам трубки заданную жесткость. Тогда, при достижении заданного давления в шине, стенки трубки сомкнутся и поступление атмосферного воздуха в полость насоса прекратится.
Пневмошина с автоматической подкачкой воздуха (рис. 5.1.3) имеет в теле покрышки 1 полость (трубку) 2, расположенную по окружности покрышки. Начало полости 2 связано через трубку 3 с атмосферным воздухом. Другой конец этой полости выходит через клапан 4 в накачиваемое пространство 5. Между трубкой 3 и клапаном 4 полость 2 заглушена перегородкой 6. Полость 2 сминается в месте контакта шины с поверхностью дороги. Место сжатия полости 2 при поступательно-вращательном движении колеса по стрелке 7 перемещается в сторону клапана 4 и выдавливает через него воздух в накачиваемое пространство шины. Одновременно с другой стороны через трубку 3 атмосферный воздух засасывается в полость 2. Таким образом, полость 2 совместно с трубкой 3, клапаном 4 образует насос, работающий по перистальтическому принципу. Для того чтобы подкачка шины прекращалась при достижении оптимального давления, стенкам трубки 3 придана заданная жесткость, т.е. ее стенки сминаются при определенном давлении в шине и перекрывают доступ воздуха в полость насоса. Другими словами, трубка 3 является ограничителем давления. Клапан 4 по устройству полностью аналогичен клапанам, применяемым в надувных резиновых лодках, выполнен в виде резиновой трубки, сминаемой давлением воздуха в шине.

БЕЛОРУСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Тракторы и автомобили».
Зав. кафедрой: к.т.н., доцент Солонский Михаил Александрович

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА

На тему: «Повышение опорной проходимости самоходного трехосного шасси путем совершенствования оболочковой шины».


Дипломник_________________________ Шамовка Алексей Владимирович

Консультант д.т.н., профессор Г. С. Горин

Руководитель проекта д.т.н., профессор. Г. С. Горин

Консультант по безопасности
жизнедеятельности : к.т.н., доцент Л. Д. Белехова

Консультант по
экономической части ст. препод. Т. И. Шкор


МИНСК 2006