Сравнение жёстких и сминаемых колёс по проходимости

Модератор: МОНИН ИЛЬЯ

Сообщение
Автор
17 май 2009, 16:19
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.

Изображение

Изображение

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).
19 май 2009, 14:18
ишь как оно... Очень интересно и полезно!
19 май 2009, 14:20
А то всё на пальцах, да в двух словах...)
19 май 2009, 14:48
кстати, очень в темы этим теоретическим выкладкам объяснение практика "почему не едет" - http://strannik.flyboard.ru/topic33-30.html - нижнее на странице.
19 май 2009, 14:55
МОНИН ИЛЬЯ
А нельзя ли это в виде таблички для разных колёс, грунтов, нагрузок? Многомерная получится..., ну графики, номограммы?
МОНИН ИЛЬЯ писал(а):
А то всё на пальцах, да в двух словах...)

:wink:
19 май 2009, 15:02
Только со снегом, как-то не так. У Трэкола, если наста нет, колея от полуметра и выше.

С уважением, Евгений.
19 май 2009, 16:06
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.
01 фев 2010, 14:58
По теме:

Труды НАМИ. Сборник научных трудов. Выпуск №241

Совместные исследования шин сверхнизкого давления «Федерального Исследовательского испытательного центра машиностроения» (ФИИЦМ) и Ассоциации «Арктиктранс»
Исследование шин сверхнизкого давления для снегоболотоходов.

http://arctictrans.ru/node/112
01 фев 2010, 15:17
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!
01 фев 2010, 15:25
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!
01 фев 2010, 15:29
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!
01 фев 2010, 15:41
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....(
04 фев 2010, 22:28
А не получается ли тогда что для снега лучше жёсткое колесо при равном давлении на снег?

В двух словах - если есть возможность свалить в комфортную страну с мягким климатом то, делайте это не раздумывая.
05 фев 2010, 00:25
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.
05 фев 2010, 09:43
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.
Изображение

В двух словах - если есть возможность свалить в комфортную страну с мягким климатом то, делайте это не раздумывая.

Сообщений: 49 Пред. 1, 2, 3, 4 След. Страница 1 из 4
Ответить

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 0

Вулкан казино зеркало - крутой вариант заработка в онлайне. Заходите на rostengineering.ru! | |

cron