Великовантажний транспортний засіб, призначений для буксирування машини

Реферат: Об'єктом даного винаходу є великовантажний транспортний засіб, що містить щонайменше чотири вузли в зборі, призначений для буксирування машини. Згідно з винаходом, властивості транспортного засобу задовольняють відношення:   2     h2       2 2  h      ,  2  при цьому    / L , де  є радіусом повороту транспортного засобу, a L є колісною базою транспортного засобу,  є пропорційною величиною загальної вертикальної жорсткості під передньою віссю відносно суми загальної вертикальної жорсткості під передньою і задньою осями транспортного засобу,  є співвідношенням між зміщенням центра ваги вперед і базою, h є співвідношенням між висотою лінії буксирування відносно ґрунту, що утворює горизонтальну площину, і базою транспортного засобу,  є співвідношенням між подовжньою складовою сили опору, якою машина, що буксирується, діє на транспортний засіб, і вагою транспортного засобу.   1    UA 100166 C2 (12) UA 100166 C2 UA 100166 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Об'єктом даного винаходу є великовантажний транспортний засіб, призначений для буксирування машини, такої як сільськогосподарський трактор, призначений для буксирування ґрунтообробного знаряддя. Хоча винахід і не обмежений цим варіантом застосування, він буде описаний саме для випадку сільськогосподарського трактора. У деяких умовах руху, оскільки знаряддя, що буксирується, створює істотне зусилля опору руху, наприклад, під дією проникнення в ґрунт згаданого знаряддя, такого як диск, трактор здригається і підскакує, що насамперед створює незручність для тракториста і є причиною підвищеної втоми в його роботі, а також може створити проблеми для руху трактора, оскільки тривалість контакту стає недостатньою для забезпечення тертя, необхідного для руху трактора по ґрунту, і, отже, трактор втрачає свою ефективність внаслідок погіршення зчеплення шини з ґрунтом. Ці явища здригання і стрибків виражаються періодичними або майже незагасаючими коливаннями вузла котіння з невеликими частотами, що звичайно складають від 0,5 до 4 Гц, і відомі під назвою "резонансні коливання". Рішення, що застосовуються в цей час користувачами, полягають в обважнюванні трактора і/або в адаптації тиску шин трактора емпіричним шляхом або за допомогою покрокових методів, що пропонуються конструкторами транспортних засобів або виробниками шин. Це регулювання тиску або баластування трактора призводять, з одного боку, до втрати часу для користувача і, крім того, знижують характеристики транспортного засобу, оскільки не відповідають оптимальному рекомендованому регулюванню. Дуже високий тиск може, наприклад, призвести до більшого ущільнення на рихлих ґрунтах і до збільшення опору руху. Численні дослідження, проведені заявником і, що стосуються змін шин, зокрема, меридіональних профілів протектора, меридіональних профілів каркасної арматури, матеріалів арматури каркаса і гребеня, змін малюнків і розмірів рельєфних блоків, до сьогоднішнього дня не привели до очікуваних поліпшень, оскільки ці зміни не впливають або впливають дуже незначно на описане вище явище. Що стосується звичайної конструкції шин сільськогосподарського трактора, то каркасна арматура, закріплена в кожному борті, містить, щонайменше, один шар текстильних і/або металевих зміцнюючих елементів, при цьому згадані елементи по суті паралельні між собою в шарі і можуть бути по суті радіальними і/або перехрещуватися від одного пласта до іншого, утворюючи з коловим напрямком рівні або нерівні кути. Звичайно, над каркасною арматурою розташовують арматуру гребеня, що складається з, щонайменше, двох робочих шарів гребеня із зміцнюючих елементів, які можуть бути текстильними або металевими, але які перехрещуються від одного шару до наступного, утворюючи з коловим напрямком невеликі кути. Протектор шини, що розглядається, утворений гумовими блоками або перемичками, нахиленими відносно колового напрямку, як правило, під великим кутом і звичайно розділеними в коловому напрямку западинами, що мають ширину (виміряну в коловому напрямку), що перевищує ширину перемичок. Згадані перемички можуть бути симетричними між собою відносно екваторіальної площини, будучи суцільними в осьовому напрямку або, як в більшості випадків, переривчастими в осьовому напрямку. Кінці перемичок, близькі в осьовому напрямку до екваторіальної площини, в більшості випадків зміщені в коловому напрямку один відносно одного, утворюючи те, що прийнято називати малюнком у вигляді шевронів. У патенті FR 1046427 описані, наприклад, каркасні арматури, в яких напрямки зміцнюючих елементів пласта або пластів в одній боковині є по суті симетричними відносно екваторіальної площини шини з напрямками зміцнюючих елементів згаданого(их) пласта(ів) в іншій боковині. Як показано і пояснено в цьому документі, під пластом потрібно розуміти або пласт, суцільний від борта до борта в осьовому напрямку, або два напівпласта, які закріплені в кожному борту на кільцевому елементі посилення борта, але радіально верхні кінці яких віддалені один від одного і від екваторіальної площини. У патенті US 3108628 з метою придання шині хорошої стійкості під дією поперечних зусиль запропоновано також доповнити радіальну каркасну арматуру так званими стабілізаційними напівпластами, утвореними зміцнюючими елементами, що мають нахил відносно колового напрямку, при цьому згадані напівпласти перекривають один одного в гребені на більшій частині осьової ширини протектора, тому зміцнюючі елементи перехрещуються. У патенті FR 1259199 показана і описана спрямована каркасна арматура, що складається з двох напівпластів зміцнюючих елементів, що мають нахил відносно колового елемента таким чином, щоб вони перекривали один одного в гребені шини, утворюючи перехресну арматуру. В інших документах описані рішення, що не стосуються шин, але пов'язані з транспортним засобом і/або із знаряддям, що буксирується, і призначені для вирішення проблеми здригання. 1 UA 100166 C2 5 10 15 20 У документі US 6260873 описаний пристрій, що встановлюється між трактором і знаряддям, що буксирується, призначений для амортизації натягнень, які можуть виникати між трактором і знаряддям. У документі US 20050269796 описана оптимізована система підвісок для сільськогосподарського трактора, що дозволяє обмежити явище "резонансних коливань". Різні запропоновані рішення не дозволяють забезпечувати ефективність на всіх типах ґрунту або дозволяють тільки ослабляти більш або менш тривало це явище здригання зі збитком для інших шуканих властивостей транспортного засобу. Таким чином, задачею винаходу є поліпшення поведінки великовантажних транспортних засобів, таких як трактори, призначені для буксирування машин, і, зокрема, одержати великовантажні транспортні засоби, що не виявляють або лише в незначній мірі здійснюють здригання або стрибки, які характеризуються майже незагасаючими коливаннями вузла котіння на малих частотах від 0,5 до 4 Гц при будь-якому характері ґрунту, по якому рухається транспортний засіб, коли він буксирує машину, і без будь-яких спеціальних втручань на транспортному засобі, таких як зміна тиску накачування або спеціальне баластування транспортного засобу. У зв'язку з цим об'єктом даного винаходу є великовантажний транспортний засіб, що містить щонайменше чотири вузли в зборі, колений з яких складається з колеса і шини, призначений для буксирування машини, що характеризується тим, що властивості транспортного засобу задовольняють відношення: ' 25 30 35 40 45 50 55 .1    ' 2     h2.  2 2  h'.  ,    2  при цьому '=/L, де  є радіусом повороту транспортного засобу, вираженим в метрах, a L є колісною базою транспортного засобу, також вираженою в метрах, тобто, відстанню в проекції на землю між передньою віссю і задньою віссю транспортного засобу, ' не має вираження в одиницях 2= вимірювання. Радіус повороту  визначається відношенням  lv/m, де Iv є інерцією кутового коливання транспортного засобу відносно поперечної осі (паралельної колісним осям), що 2 проходить через центр ваги, і виражається в кг.м транспортного засобу, a m є масою транспортного засобу, вираженою в кг.  виражає пропорційну величину загальної вертикальної жорсткості k1 під передньою віссю відносно суми загальних вертикальних жорсткостей (k 1+k2) під передньою і задньою осями транспортного засобу, при цьому k 1 і k2 виражають відповідно вертикальну жорсткість під передньою віссю і під задньою віссю. Загальна вертикальна жорсткість під віссю є результуючою вертикальної жорсткості шин і вертикальної жорсткості з боку ґрунту під кожною з шин згаданої осі. Вертикальна жорсткість шини є власною жорсткістю шини, тобто, жорсткістю, що вимірюється на плоскому ґрунті, що не деформується.  виражає співвідношення між зміщенням центра ваги уперед і базою L транспортного засобу, при цьому зміщення центра ваги вперед визначають на основі положення центра ваги, при якому k1×L1=k2×L2, де L1 і L2 виражають відповідно відстань в проекції на землю між центром ваги і передньою віссю, з одного боку, між центром ваги і задньою віссю, з іншого боку. h' є співвідношенням між висотою лінії буксирування відносно ґрунту, що утворює горизонтальну площину, при цьому транспортний засіб і машина, що буксирується, знаходяться в робочому положенні на вказаному ґрунті, що утворює горизонтальну площину, і колісною базою L транспортного засобу. У рамках винаходу ґрунт, що утворює горизонтальну площину, є жорстким ґрунтом, тобто, великовантажний транспортний засіб і машина, що буксирується, не залишають колії в згаданій площині під час вимірювання висоти, що розглядається.  є співвідношенням між подовжньою складовою сили опору, якою машина, що буксирується, діє на транспортний засіб, і вагою транспортного засобу. Як випливає з вищесказаного, параметри ', , , h' і  не мають вираження в одиницях. Вимірювання цих різних характеристик можна проводити за допомогою будь-яких відомих фахівцям засобів, в тому числі з використанням інструментів моделювання. Базу L можна, наприклад, вимірювати шляхом проекції на ґрунт осей колісних осей. Подовжнє положення центра ваги транспортного засобу можна вивести за допомогою вимірювань навантажень на вісь. Масу m транспортного засобу визначають, наприклад, шляхом зважування укомплектованого трактора (з шасі і вузлами в зборі). 2 UA 100166 C2 5 10 Інерцію кутового коливання можна визначити експериментально, розташувавши трактор на майданчику і сумістивши поперечну вісь трактора і вісь коливання майданчика. Інерцію можна також виміряти, використовуючи вищезгаданий метод для кожної з складових частин трактора, потім шляхом математичного обчислення (теорема Гюйгенса). Інерцію кутового коливання можна також визначити кількісно шляхом цифрового обчислення, зокрема, із застосуванням систем автоматизованого проектування (САПР). Знаючи величини L, m і Iv, значення ' одержують шляхом обчислення, як було указано вище: '   Iv  / L .  m   Член  можна розрахувати на основі загальної жорсткості під осями:   k1 k1  k2 , 15 20 25 цьому kі є загальною жорсткістю під віссю і, при цьому і=1 для передньої осі і і=2 для задньої осі. kі є вертикальною жорсткістю системи, утвореною шиною і ґрунтом, по якому котиться шина, кір означає жорсткість сукупності шин і (оскільки шини працюють паралельно, їх власна жорсткість kipj складають, щоб отримати кір). Жорсткість kipj шини j осі і є співвідношенням між збільшенням діючого на неї навантаження і зменшенням висоти центра колеса, при цьому шина спирається на горизонтальний і плоский ґрунт, що не деформується, і спочатку витримує разом з іншими шинами однієї осі і навантаження вказаної осі. Звичайно жорсткість виражають в Н/м (Ньютон на метр). Жорсткість kisj ґрунту, по якому котиться шина j осі і, є співвідношенням між збільшенням навантаження, що прикладається згаданою шиною під час її проходження, і зміною глибини колії, що створюється при цьому. Звичайно жорсткість kisj також виражають в Н/м. У випадку котіння по рихлому ґрунту шини передньої осі ущільняють ґрунт під час свого проходження таким чином, що жорсткість ґрунту під задньою віссю збільшується в порівнянні з жорсткістю під передньою віссю. На практиці або обчислюють загальну жорсткість під віссю за 1 30 35 40 45 50 при 1 1        допомогою формули, ki     kipj     kisj   або напряму вимірюють співвідношення між  j   j         зміною навантаження, яким шини діють на ґрунт, і результуючим зменшенням висоти осі колісної пари. Було встановлено, що, якщо в сукупності характеристики транспортного засобу задовольняють вищезгадане відношення, то явища здригання або резонансних частот істотно зменшуються і навіть пропадають, зокрема, в залежності від характеру ґрунту, по якому рухається транспортний засіб. Згідно з першим варіантом виконання транспортного засобу відповідно до даного винаходу, ' перевіряє відношення '>0,525. Дійсно, таке значення ' сприяє зменшенню явищ резонансних частот, оскільки згадане значення ' задовольняє вказане вище відношення. Оскільки ' пропорціональне радіусу повороту  транспортного засобу, значення ' можна змінювати в залежності від конструкції транспортного засобу і, зокрема, за рахунок вибору розподілу маси складових елементів транспортного засобу. У порівнянні із звичайним транспортним засобом цей варіант виконання винаходу полягає у видаленні складової маси транспортного засобу від його центра ваги, щоб збільшити його радіус повороту. Згідно з іншим варіантом виконання транспортного засобу відповідно до даного винаходу, ' перевіряє відношення '