Рис. 1. Тягово-сцепные свойства веду-
щего колеса:
F
к
— касательная сила тяги;
F
кр
— си-
ла тяги колеса (крюковое усилие);
F
спр
— сила сопротивления движению из-за
смятия грунта движителем и образова-
ния колеи;
h
— глубина колеи;
G
lim
— и
G
опт
— предельная и оптимальная весо-
вые нагрузки
Можно решить и обратную за-
дачу: при
G
=
const найти опти-
мальные размеры шин
D
и
b
(да-
вление в шине
P
w
определяется с
учетом агротехнических или дру-
гими требованиями и прочностью
шины), т.е. используя зависимость
η
к
=
f
(
D, b
)
, можно решить урав-
нение
∂η
к
∂D, b, P
w
= 0
.
Исследования [1, 2] показали,
что тяговый КПД колеса
η
к
в зави-
симости от переменной вертикаль-
ной нагрузки (
D
и
b
=
const
)
из-
меняется согласно рис. 1, т.е. при
нулевой нагрузке
G
= 0
,
η
к
= 0
.
Затем при увеличении вертикаль-
ной нагрузки
η
к
возрастает и в точ-
ке
А
достигает максимума. Для ко-
леса данной размерности соответствующая вертикальная нагрузка бу-
дет оптимальной. Дальнейшее увеличение нагрузки ведет к снижению
КПД колеса, что нежелательно с точки зрения экономики и долговеч-
ности шин ведущих колес.
Если принять предел изменения
η
к
до 5% в ту или другую сто-
рону (см. pиc. 1), то получим
D
-область вертикальных нагрузок
G
,
оптимальных для колеса данной размерности.
В теории мобильных машин КПД ведущего колеса принято оцени-
вать следующей формулой:
η
к
=
Р
п
Р
з
=
η
г
η
δ
η
спр
=
η
г
(1
−
δ
) 1
−
F
спр
F
к
,
(4)
где
Р
п
— полезная мощность;
Р
з
— затрачиваемая мощность;
η
г
— КПД,
учитывающий потери мощности, зависящие от давления воздуха в ши-
не (гистерезис), конфигурации шины (тангенциальная эластичность,
толщина и конструкция корда) и др.;
η
δ
— КПД, учитывающий потери
мощности на буксование;
η
спр
— КПД, учитывающий потери мощности
на образование колеи;
δ
— буксование (в долях единицы);
F
спр
— сила
сопротивления перекатыванию грунта при его смятии движителем и
образовании колеи, Н;
F
к
— касательная сила тяги, Н.
При взаимодействии колеса с грунтом опорная поверхность шины
имеет сложную конфигурацию. Многочисленные попытки описать ее
66 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2008. № 2
