Зарегистрирован: 24.10.2007 Сообщения: 4852 Откуда: Москва
: 17-05, 16:19 Тема: Сравнение жёстких и сминаемых колёс по проходимости
К вопросу о влиянии давления в шинах на проходимость колёсных ТС по слабонесущим пластично деформируемым грунтам
Широко известно, что снижение давления в шинах приводит к повышению проходимости данного транспортного средства, но степень влияния и его количественная оценка является предметом многочисленных споров и спекулятивных суждений.
Чтобы дать объективную оценку явлению, необходимо для начала задать исходные условия и критерии оценки при сравнении.
В качестве варианта сравнения рассмотрим различия в глубине погружения колеса в грунт при движении под одинаковой нагрузкой, но при разном давлении в шинах.
Чтобы избежать большого объёма геометрических построений и расчётов примем, что допустимое плоское пятно контакта для шины может составлять ¼ от диаметра колеса (именно при таких деформациях используются обычные шоссейные шины).
Если давление на грунт меньше, чем давление в шине, то колесо можно считать недеформированным, то есть круглым в сечении.
Расчёты проведем для некоего идеального колеса цилиндрической форм с диаметром 1300мм и шириной 500мм.
При длине плоской части пятна контакта ¼ диаметра и глубине колеи 67мм (угол к верхней кромке колеи 300 или 1/20диаметра по глубине) площадь эпюры давленя в пятне контакта составляет около 270см2 (см.рис.1.).
Теперь необходимо получить такую же площадь эпюры в пятне контакта для этого же колеса, но без плоского участка пятна контакта на дне колеи.
Те же 270см2 площади эпюры достигаются при погружении в грунт колеса на 110мм, а угол встречи колеса с верхней кромкой колеи составляет при этом 340.
Увеличение глубины колеи в 110/67=1,64 раза при линейной зависимости деформационной функции грунта приводит к увеличению сопротивления на прессование колеи в 2,7раза.
Из площади эпюр, ширины колеса 50см и заданной нагруженности колеса в 300кг можно определить давление на грунт при данной глубине колеи: 270*50*Х=300, откуда Х=300/(270*50)=0,0222кг/см3, при глубине колеи 6,7см давление составит 0,15кг/см2 (0,15атм), а при глубине колеи 11см давление составит 0,25кг/см2(0,25атм).
Жёсткость грунта составит К=220кПа/м(2,2атм/м), что соответствует не сильно слежавшемуся снегу.
При увеличении нагрузки на колесо в два раза с 300кг до 600кг (как у четырёхколёсных автомобилей фирмы Трэкол с полной массой 2400кг) в случае недеформируемого колеса с давлением 0,4атм при движении по такому снегу колея увеличится до глубины 18 см, а сопротивление движению повысится в 7,2 раза относительно колеи глубиной 6,7см и в 2,7 раза относительно колеи глубиной 11см соответсвенно.
Если же давление в колесе сохранит на уровне 0,26 атм, то при увеличении нагрузки с 300 кг до 600кг глубина колеи и сопротивление на прессование колеи практически не изменится, так как колесо снова станет деформируемым и появится плоское пятно контакта на дне колеи (см.рис.1.).
Сопротивление на прессование колеи при ширине колеса В=50см и потребное сцепление с грунтом (отношение площадей треугольной и криволинейной эпюр) составит:
При глубине колеи Н= 6,7см , F=В*К*Н2/2=50* 2,2*6,72/2=24,9кг , а сцепление с грунтом при нагрузке на колесо 300кг должно быть не ниже 24,9/300= 0,083, что достижимо на хорошо слипающемся снегу.
При глубине колеи Н= 11см , F=В*К*Н2/2=50* 2,2*112/2=67,16кг , а сцепление с грунтом при нагрузке на колесо 300кг должно быть не ниже 67,16/300= 0,224, что достижимо только на очень хорошо слипающемся снегу.
При глубине колеи Н= 11,64см , F=В*К*Н2/2= 50*2,2*11,642/2=75,2кг , а сцепление с грунтом при нагрузке на колесо 600кг должно быть не ниже 75,2/600= 0,125, что достижимо на хорошо слипающемся снегу.
При глубине колеи Н= 18см , F=В*К*Н2/2= 50*2,2*112/2=179,82кг , а сцепление с грунтом при нагрузке на колесо 600кг должно быть не ниже 179,82/600= 0,3 , что достижимо только на очень хорошо слипающемся снегу.
Выводы:
При одинаковой загрузке колеса при наличии у колеса плоского пятна контакта длиной 1/4 диаметра сопротивление на прессование колеи будет почти в три раза ниже, чем в случае качения колеса круглой формы ( т.е. без плоского деформированного участка шины на дне колеи).
Чтобы обеспечить максимальную проходимость пневмоколёсной машины необходимо обеспечить такое давление в шине, чтобы возникало равенство избыточного давления в шине к давлению грунта на шину на дне колеи, а на шине возникало плоское пятно контакта максимально допустимого для данной шины размера ( 1/4… 1/3 диаметра колеса).
Для колёс Трекол 1300х600 максимальная проходимость по снегу обеспечивается :
при нагрузке на колесо 300кг и давлении в шине не выше 0,15атм,
при нагрузке на колесо 600кг и давлении в шине не выше 0,25атм.
Рис. 1. Эпюры давления колеса на упруго-пластично деформируемый грунт (снег) с жёсткостью 220кПа/м в зависимости от давления в колесе и нагрузки на колесо, а также эпюры сопротивления качению при заданной глубине колеи (треугольные эпюры).
Зарегистрирован: 24.10.2007 Сообщения: 4852 Откуда: Москва
: 19-05, 16:06 Тема:
Снег - очень абстрактное понятие.
Температура, толщина слоя, степень слоистости, характер перерождения кристалической структуры...и т.д.
Факторов тьма, их сочетание даёт чудовищное количество вариантов характеристик грунта по жёсткости и сцеплению.
Гляциологи снег изучают, а изучить так и не могут...)
То что нарисовал я- это лишь иллюстрация на конкретном значении величины колёс и конкретной жёскости грунта (может быть и снега, а может и глины размягчённой и т.д.)
Главный смысл- это боле чем двух и почти трёх кратное превосходство сопротивления на прессование колеи в слабонесущих грунтах при жёстком круглом колесе, в сравнении с пневматиком низкого давления с плоским пятном контакта 1/4 диаметра по длине.
Совместные исследования шин сверхнизкого давления «Федерального Исследовательского испытательного центра машиностроения» (ФИИЦМ) и Ассоциации «Арктиктранс»
Исследование шин сверхнизкого давления для снегоболотоходов.
Зарегистрирован: 24.10.2007 Сообщения: 4852 Откуда: Москва
: 01-02, 15:17 Тема:
carski писал(а):
Совместные исследования шин сверхнизкого давления «Федерального Исследовательского испытательного центра машиностроения» (ФИИЦМ) и Ассоциации «Арктиктранс»
Кто заказал иследования, в пользу того и результат!
Главное в этом отчёте, что в одной таблице они всё-таки сказали правду, а именно в таблице при равной нагрузке на колёсах давление на грунт больше всех было именно у А-трансовых шин.
Такой избыток давления даёт большую глубину колеи, что повышает сопротивление движению колеса со стороны грунта.
Правда и сцепление с крунтом может повысится, но лишний бензин на ветер всё- таки выбросить придётся.
Ещё одна ложь в массах шин, где ТРЭКОЛ заявлен с массой 44 кг, хотя масса трекольной шины 35 кг и она самая лёгкая из трёх!
да, самое интересное, на мой взгляд - в таблице 3.
При нагрузке на колесо 200кг давление на мягкий грунт у А-транса может быть более чем в полтора раза выше, чем у Трэкола.
При нагрузке 400 кг (насколько понимаю - весовая категория Хищника) разница до 30%.
Разумеется, всё это - при давлении в шине 10-20кПа.
Вот и получается, что авторы Хищника выбрали для него самую подходящую шину!
Зарегистрирован: 24.10.2007 Сообщения: 4852 Откуда: Москва
: 01-02, 15:29 Тема:
carski писал(а):
Вот и получается, что авторы Хищника выбрали для него самую подходящую шину!
Совершенно верно!
Для нагрузки на одно колесо до 400кг шины ТРЭКОЛ пока лушие по всем парметрам!
А как мы выяснили за последние два года на этом форуме снего-болотоходные способности заканчиваются на нагрузке мене 300кг на шину типа Трэкол!
Зарегистрирован: 24.10.2007 Сообщения: 4852 Откуда: Москва
: 01-02, 15:41 Тема:
В тот момент, когда давление в шине превышает максимально давление на грунт, шина становится несминаемой и катится уже без плоского пятна контакта внизу шины на дне колеи.
То есть пневматиком колесо ТРЭКОЛА можно считать до 0,15атм, а при более высоких избыточных давлениях на мягких грунтах оно уже не отличимо от жёстких колёс....(
Зарегистрирован: 24.10.2007 Сообщения: 4852 Откуда: Москва
: 05-02, 00:25 Тема:
Erlan писал(а):
А не получается ли тогда что для снега лучше жёсткое колесо при равном давлении на снег?
Нет, жёсткое не лучше... см. первый большой пост темы.
Просто на ТРЭКОЛьное колесо с нужным малым давлением хотя бы в 0, 15атм можно нагрузит всего 300кг.
Но у существующих АПП даже в пустом сотоянии на каждое колесо приходится уже больше 300кг.
Только Хищник с одним водилой укладывается в этот норматив, да одноместный ВЕТЕР превосходит этот параметр с нагрузкой около 250кг на колесо.
При равенстве площади опоры и массы - получается "мягкое" колесо эффективней. Но если колёс у транспортного средства больше чем одно. тогда каждое следующее сверх-жесткое колесо проваливается меньше за счёт уплотнения снега, но у него уменьшается площадь опоры следовательно для компенсации этого можно увеличивать диаметр жесткого колеса.
Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах
FAQ
Поиск
Пользователи
Группы
Регистрация
Профиль
Личные сообщения
Вход
