ttl ТЕОРИЈА КРЕТАЊА ВОЗИЛА гусенична возила, динамика кретања, Теорија кретања возила Предавање 3.2

Transcript

1 ТЕОРИЈА КРЕТАЊА ВОЗИЛА Предавање 3.2 гусенична возила, динамика кретања,

2 При мировању кретног механизма гусенични ланац има почетну силу затезања z. При кретању на погонски точак гусенице се доводи обртни момент M o услед чега се оптерећење погонског дела гусенице увећавазаобимнусилу o тако да је, за мале углове, проходности имамо једнакост: = + p1 p2 o y где је: - сила у огранку гусенице који наилази на погонски точак (ланчаник), p2 - сила у огранку гусенице који силази са погонског точка (ланчаник. M o p2 r p x - npy /2 np np npx nz nzx W f /2 nz nzy z2 M zi x M zt r z y

3 Из петходне једначине следи да је: где је: M о - обртни момент који делује на погонском точку (ланчанику) гусеничног кретног маеханизма, r p - полупречник погонског точка. p2 z2 + p1 M o = G=mg r p p2 o M zi M zt r z следи да је: - W f o = M r p o = p1 p2 y x npy /2 np np npx nz nzx /2 nz nzy x y

4 За затезни точак наилазећи огранак гусенице је уствари силазећи огранак са погонског точка, тако да је: p2 = z2. Разлика сила у гусеници на затезном точку даје моменат који је једнак суми момента M zi који настаје услед инерције окретања затезног точка и момента M zt услед сила трења у лежиштима затезног точка: ( )r = M + M z1 z2 z zi zt p2 z2 M o r p x y - W f /2 /2 npy np npx nz nzx np nz M zi nzy одакле следи: zi zt z2 = z1 rz где је: - сила у огранку гусенице који силази са затезног точка, r z - полупречник затезног точка. G=mg M + x M M zt r z y

5 Из шеме се види да је резултујућа сила која делује на вучни део гусенице, једнака разлици сила - иима смер силе. Ова разлика сила представља резултујућу силу на вучном делу гусенице којој се супродсавља тангенцијална реакција (сила пријањањ подлоге ослањања, са смером деловања у правцу кретања гусеничног кретног механизматакодаје: μ = p 1 z1 p2 z2 M zt M o r z r p M zi p1 x y - W f /2 /2 npy np npx G=mg nz nzx np nz nzy x y

6 То показује да се тангенцијална реакција подлоге у виду потисних сила преноси преко лежишта носећих ваљака и погонског точка на костур гусеничног кретног механизма остварујући силу вуче машине. Оптерећења гусеничног ланца се преко погонског и затезног точкова и носећих ваљака преноси на костур машине. M o p2 r p G=mg z2 M zi M zt r z Збир свих уздужних (хоризонталних) компонената сила у осама - W f носећих ваљака npx, nzx, погонског x и затезног точка x по величини je једнака реакцији подлоге. y x npy /2 np npx np nz /2 nzy nz nzx x y

7 Реакција подлоге је уствари сила пријањања гусеница на подлогу и може се изразити једначином: μ = μ mg + 2bh τ c где је: μ c - коефицијент трења гусеница о подлогу ослањања, m - маса машине, b - ширина папуче гусенице, h r - висина ребра папуче гусенице, τ - напон смицања подлоге, z r - број ребара гусенице у контакту са подлогом. r z r p2 M o r p x y - W f /2 /2 npy np npx G=mg nz nzx np nz z2 M zt r z M zi nzy x y

8 = μ mg μ p - сила пријањања Ако се последња једначина μ подели са тежином машине mg добија се: где је: = μ mg + 2bh τ c μ p = μ c + μ p - коефицијент пријањања гусеница на подлогу, μ τ - коефицијент отпора смицања подлоге при кретању гусеница r μ τ z r p2 M o r p x y - W f /2 /2 npy np npx G=mg nz nzx z1 np nz p1 z2 M zt r z M zi nzy x y

9 Динамика гусеничног 2bh r τ z r μ = μ mg + 2bh τ c r z r μ c mg гњечење смицање ломљење

10 mg mg = μcmg + τ μ A A A Пластична подлога (влажна глина, блато,..) μ = τ A mg μ = τ A mg Тарна подлога (песак,..) μ = μcmg mg μ = μ c mg mg Мешовита подлога (оранице,..) μ = τ A μ = μcmg + τ A mg μ = τ A = μcmg + τ A μ mg

11 Коефицијент приањања пнеуматика Врста и стање подлоге μ p μ p = μ c + μ τ асфалт, сув асфалт, мокар Коефицијент приањања гусеница Врста и стање подлоге μ p бетон, сув бетон, мокар дрвена коцка сув утабан пут, глинасто земљиште 0, сув утабан пут, глинасто земљиште 0.80 сув утабан пут, пешчано земљиште 0, сув утабан пут, пешчано земљиште 0.70 ливада, покошена, влажна 0, ливада, покошена, влажна 0.70 ливада, некошена, влажна 0, ливада, некошена, влажна 0.50 стрњика, сува (глинасто земљиште) стрњика, сува (глинасто земљиште) 0.70 стрњика, влажна (глинасто земљиште) стрњика, влажна (глинасто земљиште) 0.60 стрњика (пешчано земљиште) стрњика (пешчано земљиште) 0.60 ораница ораница песак, влажан 0, песак, влажан песак, сув песак, сув земљани пут, лош (блато) земљани пут, лош (блато) 0.10 утабан пут снегом 0, утабан пут снегом

12 Нормалне компенетне y,y, npy, nzy сила које напрежу осе погонских и затезних точкова, као и осе задњих и предњих носећих ваљака, образују у вертикалној равни систем сила који утиче на прерасподелу нормалних реакција површине ослањања возила. p2 M o r p x y - W f /2 /2 npy np npx G=mg nz nzx np nz z2 M zt r z M zi nzy x y

13 Извођење гусеничног ослоно може бити са задњим (сл. и са предњим (сл.б) положајем погонских точкова посматрано у односу на правац брзине кретања машине. У оба случаја карактер промене сила затезања гусенице по контури није једнак. б)

14 са задњим положајем погонских точкова уовомслучају(сл. горњи слободни огранак гусенице има малу величину оптерећења од хоризонталних сила условљених само сопственим угибом гусениничног ланца. Када се гусенични ланац приближава погонском точку, затезање гусеничног ланца почиње да расте, достижући максимум наиласком на погонски точак. б)

15 са предњим положајем погонских точкова уовомслучају(сл.б) највећа затезања настају на горњем огранку гусенице, смањујући се приближавањем носећем ваљку, где се уравнотежавају са тангенцијалном реакцијом подлоге. Варијанта гусеничног ослоно са предњим погонским точковима захтева у начелу веће затезање гусеница иимавеће оптерећење ланца. б)

16 Силе у захвату ланчаника и ланца гусенице При захвату ланчаника и чланка ланца гусенице настају узајамна оптерећења уз истовремено релативно кретање зуба ланчаника и чауре сегмента ланца и релативно кретање чауре и осовинице сегмента ланца. Као последица оптерећења и релативних кретања, настаје хабање додирних елемената, посебно чауре и осовинице при чему се, због повећања зазора у споју, повећава корак сегмента ланца а на тај начин и укупна дужина ланаца. Да би се одржало правилно кретање гусенице и при нежељеном повећању дужине ланца кретни механизми имају затезни уређај који омогућује потребно померање затезног точка и на тај начин одржава неопходну силу затезања ланаца. чланак I v чланак II ω б)

17 Силе у захвату ланчаника и ланца гусенице За анализу сила које настају у захвату погонског ланчаника и гусеничног ланаца, при окретању ланчаника у оба смера, развијен је модел са следећим претпоставкама: v ω на ланчаник и ланац делују само силе у подужној равни гесенице xy угаона брзина погонског ланчаника је константна, занемарују се инерцијалне силе и сопствена тежина ланца, смер силе у ланцу k се не мења при уласку у захват, средишта зглобова ланца леже на подеоном пречнику ланчаника. чланак I чланак II б)

18 Силе у захвату ланчаника и ланца гусенице Према мерењима, време уласка у захват ланчаника и ланаца износи око 250 ms, за брзину кретања машине око 3 km/h, од тога само време удара ланчаника о ланац износи око 140 ms. силауланцу k, сила нормална на бок зуба ланчаника z, сила у зглобу сегмента ланца који се спреже са ланчаником k1, v ω Због малог времена удара занемарене су инерцијалне силе и примењен статички матеметички модел којим су обухвађене следеће силе спрезања: чланак I чланак II б)

19 Силе у захвату ланчаника и ланца гусенице сила трења између зуба ланчаника и чауре сегмента ланца μ z z, сила трења између чауре и осовинице сегмента ланца μ b k1. коефицијент трења између зуба ланчаника и чауре сегмента ланца је μ z, коефицијент трења између осовинице и чауре сегмента ланца гусенице μ b. б) Према мерењима, време уласка у захват ланчаника и ланаца износи око 250 ms, за брзину кретања машине око 3 km/h, од тога само време удара ланчаника о ланац износи око 140 ms. Због малог времена удара занемарене су инерцијалне силе и примењен статички матеметички модел којим су обухвађене следеће силе спрезања: чланак I v ω в)

20 Силе у захвату ланчаника и ланца гусенице За чланак I ланца гусенице, који се спреже са ланчаником при кретању машине напред, могу се написати статички услови равнотеже у облику: где је: ρ=arctgμ b - угао трења између осовинице и чауре сегмента ланца гусенице, d 2 - пречник осовинице сегмента ланца, h - висина подизања зглоба ланца, n, r - нормална и тангентна компонента силе k1. чланак I v чланак II ω cos ρ sinρ - sinρ cosρ 0-0,5d k h n r = 0 0 k

21 Силе у захвату ланчаника и ланца гусенице За чланак I ланца гусенице, који се спреже са ланчаником при кретању машине напред, могу се написати статички услови равнотеже у облику: У пртходној једначини, прваколонаматрицеодносисенаравнотежусилазаосуx: Xi=0. другаколонаматицеодносисенаравнотежусилазаосуy: Yi=0, а трећа колона матрице за равнотежу момената Mi=0, за осу зглоба којим се везују чланак I ичланакii. чланак I v чланак II ω cos ρ sinρ - sinρ cosρ 0-0,5d k h n r = 0 0 k

22 Силе у захвату ланчаника и ланца гусенице За чланак I ланца гусенице, који се спреже са ланчаником при кретању машине уназад, могу се написати ако се занемари трење (μ z =μ b =0) коришћењем последње једначинеможесе одредити сила на зубу ланчаника: чланак I и у зглобу чланка који улази у захват: k1 = k sin( 0,5τ + γ sin( τ + γ ϕ ) б) v ω w w ) z = k sin( 0,5τ + ϕ ) sin( τ + γ ) w в)

23 Силе у захвату ланчаника и ланца гусенице У претходним једначинама фигуришу: угао који одговара кораку ланца на подеоном пречнику ланчаника има вредност τ = 4π z где је: z - број зуба ланчаника При анализи тренутни угао окретања ланчаника ϕ се креће у границама: τ < ϕ < 2 τ 2 угао нормале на додирну раван ланчаника и чауре ланаца одређен је једначином: чланак I γ w τ τ = γ ( + δ ) = δ 4 2 v ω б) в)

24 1.5 геометријске величие ланчаника коришћене у претходној динамичкој анализи сила у захвату ланчаника и ланца гусенице угао нормале на додирну раван ланчаника и чауре ланаца одређен је једначином: γ w τ τ = γ ( + δ ) = δ 4 2 подеони пречник ланчаника: t d = = 2r 2π sin( ) z где је: t - корак чланка ланца, z - број зуба ланчаника, r - подеони полупречник ланчаника t t t 1.4

25