Это относится только к машинам, работающим в условиях бездорожья (легковые и грузовые автомобили, сельскохозяйственные тракторы, лесосечно-транспортные машины и т. п. ). Поэтому рекомендации по улучшению их экологических показателей в указанном направлении не могут быть распространены на машины, эксплуатируемые на дорогах с покрытием.
Как отмечалось ранее, движители специализированных машин подразделяются на колесные и гусеничные. Обычные машины с пневматическими колесами, обладая высокими эксплуатационными качествами на усовершенствованных дорогах, не сохраняют их в условиях бездорожья. Повысить их качества в этом случае можно за счет снижения сил сопротивления движению и увеличения тягового усилия колесного движителя, если применить здесь тонкостенные шины увеличенного профиля с регулируемым давлением воздуха. Устройство пневматического колеса показано на рис. 4. 28.
Рис. 1. Основные элементы конструкции пневматического колеса:
1— обод; 2 — покрышка из резинокордного материала; 3 — камера
Пневматическое колесо составлено из трех основных элементов: жесткой опоры в виде обода У, насаженной на него покрышки 2 из резинокордного материала и камеры 3, которая помещается внутри покрышки и касается обода. Давление воздуха в камере традиционного пневматического колеса относительно высоко и достигает 0, 7... 0, 8 МПа. Давление же в ездовой камере модернизированных пневматических колес (т. е. колес с низким давлением) составляет 0, 2... 0, 3 МПа с его регулированием в зависимости от характеристик путевой поверхности. Вместе с тем шины с низким давлением воздуха, оснащенные для повышения проходимости машины протекторами с развитым высоким грун-тозацепом, редко расставленным по беговой дорожке, серьезно повреждают поверхность почвы. Однако без высокого грунтоза-цепа на покрышке достичь требуемого тягового усилия колесного движителя на мягких вязких грунтах трудно.
Альтернативой этому являются арочные шины. Сечение шины представляет собой дугу большого радиуса. При нагрузке верхняя часть дуги прогибается внутрь, образуя вогнутую поверхность по площадке контакта, что при движении по мягкому грунту вызывает его уплотнение под шиной вместо его выбрасывания (повреждения).
Рис. 2. Арочная шина:
а — общий вид; б — профиль шины
Низкое давление воздуха (7... 105 кПа) допускает существенную деформацию шины, вследствие чего она без толчков, обтекая, преодолевает различные препятствия высотой до 250 мм. Ширина шин лишь незначительно отличается от ширины двухскатных колес. Высокий рисунок протектора обеспечивает хорошие тяговые качества машины на мягком грунте, а профиль грунтозацепов эвольвентного типа не допускает захватывания грунта.
Арочные шины отличаются специфической формой профиля (напоминают арку, откуда и произошло их название). Отношение высоты профиля к ширине в них составляет Н/В= 0, 3... 0, 4. Стенки в зонах, расположенных у борта, выполнены жесткими, а беговая часть шины деформируется как мембрана, давая прогибы в сторону, противоположную наружной поверхности, и образуя вогнутую поверхность. При этом происходит перераспределение давлений по контактной площадке — наиболее высокое давление по краям, а в середине покрышки минимальное. Это создает условия для формирования путевой поверхности специальным образом, а объем, сформированный в виде защемленного в вогнутой части покрышки элемента мягкого грунта, дает существенное увеличение тягового усилия.
Дальнейшим развитием в части снижения воздействия колесных движителей на почву являются пневмокатки.
Рис. 3. Пневмокаток:
1 — каркас; 2 — протектор; 3 — герметизирующий слой резины; 4 — борт
Пневмокатки представляют собой эластичную оболочку бочкообразной формы с малым посадочным диаметром d. Особенностями их конструкции являются:
• большое отношение ширины В профиля к наружному диаметру D (В/D- 0, 8... 1, 5 вместо 0, 2... 0, 3 у обычных и 0, 55... ... 0, 65 у арочных шин);
• большое отношение наружного диаметра D к внутреннему посадочному диаметру d (D/d=4, а у обычных и арочных шин D/d = 2);
• высокая эластичность ввиду малослойности покрышки, низкое давление воздуха (10... 50 кПа) и большие прогибы протектора (до 35 % высоты профиля), что является положительным свойством пневмокатка при взаимодействии с мягким грунтом, который меньше повреждается.
Каркас пневмокатка имеет два—четыре слоя тонкого корда (нейлон, перлон, капрон), протекторный слой, обычно тонкий, снабжается невысокими (до 15 мм) грунтозацепами. Реклама применения пневмокатков на машинах утверждает, что мягкий каркас колеса при низком давлении воздуха настолько мало воздействует на поверхность, что положенный на нее банан не будет раздавлен, а попавший под машину человек не будет травмирован. Таким образом, пневматический каток благодаря своей эластичности является наиболее подходящим видом колесного движителя для специальных машин в части обеспечения ими экологического достоинства — малого повреждения путевой поверхности.
Что же касается гусеничных движителей машин, то здесь необходимо иметь в виду следующее. В зависимости от их конструкции и условий движения машины в контакте с полотном пути может находиться до 30—40 % периметра гусеничного обвода, в то время как у эластичного колеса с внутренним избыточным давлением порядка 20 кПа этот показатель достигает 16 % его периметра. Таким образом, относительные показатели гусеничного движителя по длине опорной поверхности в 2, 2—2, 4 раза, а по площади контакта в 3—5 раз выше, чем у колесных машин. Это и обусловливает преимущество гусеничного движителя.
Вместе с тем традиционная металлическая звенчатая гусеница с открытым шарниром соединения траков между собой в настоящее время считается малоэффективной с экологической позиции по полному жизненному циклу: большая масса; малый срок службы; низкий КПД; повышенная шумность. Следует заметить, что увеличение площади опорной поверхности движителя для снижения уплотняющего воздействия на почву приводит к резкому увеличению массы гусеницы, в связи с чем такой путь повышения ее экологичности является нерациональным. К тому же в гусеничном движителе звенчатого типа нагрузки по длине опорной поверхности распределяются неравномерно, и концентрация давлений на грунт происходит под опорнымии катками, т. е. в передаче давления участвует не вся опорная поверхность. Поэтому требуется количество катков ходовой системы увеличить, а конструкцию гусеницы изменить.
Рациональным с практической точки зрения является применение на машинах резиноармированной гусеницы (РАГ).
Положительными качествами РАГ являются:
• высокая долговечность, примерно в 2 раза большая по сравнению с гусеницами с открытым металлическим шарниром;
• возможность выполнения машиной транспортных работ на асфальтовом и бетонном покрытиях без их разрушения;
• на 25—30 % меньшее уплотняющее воздействие на почву при одинаковой ширине с металлическими гусеницами;
• возможность установки РАГ на серийные машины без переделки конструкции движителя;
• хорошая самоочищаемость от грязи при любой влажности и исключение сползания машины при работе на склонах, что предотвращает разрушение почвенного слоя.
Перспективным для вновь создаваемых машин является применение пневматических гусениц, поскольку пневматический движитель наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемым здесь с точки зрения снижения отрицательного уплотняющего воздействия на почву при увеличении тягово-сцепных характеристик и снижения металлоемкости движителя и машины в целом.
Пневматическая гусеница состоит из нескольких рядов параллельно расположенных пневмотраков 1. Концы каждого ряда пневмотраков продольно смещены один относительно другого и связаны соединительными элементами в виде пальцев 7, проходящих через отверстия в пневмотраках. На пальцах закреплены направляющие гребни 2 и цевки 3.
Рис. 4. Схема устройства пневматической гусеницы:
1 — пневмотраки; 2 — гребни; 3 — цевки; 4, 8 — боковые поверхности; 5 — силовой пояс; 6 — опорная поверхность; 7 — соединительные пальцы
Отверстия выполнены в силовом поясе 5, ниже которого расположен пневмобаллон. Стенки пневмобаллона образуют опорную 6 и боковые 4 и 8 поверхности в виде чередующихся участков выпуклой и вогнутой формы. При этом участки выпуклой формы снабжены грунтозацепами.
Опорная поверхность пневмоэлемента образована пересечением эллиптического цилиндра, ось которого перпендикулярна оси пневмоэлемента и лежит в плоскости контакта гусеницы с полотном пути. Боковые поверхности образованы пересечением основного эллиптического цилиндра двумя конусами, оси которых с опорной поверхностью пересекаются под углом 90°, причем диаметр основания конуса равен диаметру основания цилиндра, образующего впадины на опорной поверхности. Таким образом, боковая и опорная поверхности при укладывании на дуговых участках обвода гусеницы будут работать на изгиб, исключая полностью работу этих участков на растяжение. В результате такой конструкции пневмогусеницы обеспечиваются следующие положительные качества движителей:
• более высокие тягово-сцепные показатели на грунтах с низкой несущей способностью по сравнению не только с колесом, но и с металлической и резиноленточной гусеницами за счет равномерного распределения давления по площади контакта;
• пневматическая гусеница, состоящая из отдельных пневматических элементов, разнесенных по длине опорной поверхности, и из нескольких рядов по ширине, может использоваться в качестве движителя для машин высокой и особо высокой проходимости;
• применение пневматической гусеницы в качестве движителя для гусеничных машин существенно повышает их ходовые и эксплуатационные качества, такие как плавность хода, бесшумность работы, средняя скорость движения по бездорожью;
• работоспособность пневматической гусеницы при повреждениях (проколах, порезах) не нарушается, а с использованием пенонаполнителей ходовые и эксплуатационные качества машины будут полностью сохранены;
• трудоемкость изготовления пневматической гусеницы в условиях массового и крупносерийного производства может быть приближена или даже быть ниже трудоемкости изготовления серийных металлических составных гусеничных лент, а также колес большого диаметра;
• долговечность пневматической гусеницы при хорошо отлаженной технологии изготовления и с использованием качественных сортов резины и новых материалов может быть значительно выше долговечности традиционных металлических звенчатых гусениц.
Основными перспективными областями применения пневматических движителей являются:
• вездеходный транспорт;
• сельскохозяйственные технологические и транспортные машины;
• машины для лесной промышленности и лесного хозяйства;
• машины для торфообрабатывающей промышленности;
• землеройные, технологические и транспортные машины, используемые при прокпадывании нефтегазопроводов и при проведении на них ремонтных и восстановительных работ;
• транспортные средства для перевозки крупногабаритных неделимых грузов.
Используемая литература: Графкина М. В., Михайлов В. Л., Иванов К. С.
Экология и экологическая безопасность автомобиля : учебник / М. В. Графкина, В. А. Михайлов, К. С. Иванов. — М. :
ФОРУМ, 2009. — 320 с. — (Высшее образование).
Скачать реферат: