Unification of certain terms and concepts used in theories of tractor, automobile, high speed wheeled and tracked transport-traction vehicles

Abstract

The authors propose unified terms related to general concepts, frequently used in the theories of automobile, tractor, high speed wheeled and tracked transport-traction vehicles.

Full Text

Необходимость в унификации терминов, применяемых в родственных дисциплинах, стала особенно очевидной, в связи с утверждением стандарта по подготовке специалистов по специальности 190109 «Наземные транспортно технологические средства» по специализации «Автомобили и тракторы». Первый шаг в направлении унификации терминов, применяемых в дисциплинах «Конструкция автомобилей и тракторов», «Конструкция быстроходных гусеничных транспортно - тяговых машин» был сделан при публикации учебника «Тракторы. Конструкция», под общей редакцией проф. док. техн. наук Шарипова В.М., подготовленного коллективом преподавателей МГТУ «МАМИ» [1]. В настоящей статье даются конкретные предложения по унификации некоторых терминов и понятий, применяемых в названных выше теоретических дисциплинах. Поскольку область терминологии и определений является достаточно болезненной и деликатной, в чём авторы статьи лично убедились при участии в разработке отечественных и международных (по линии ISO) терминологических стандартов, данные предложения выносятся для обсуждения их по существу специалистами. Коэффициент сцепления. Большинство специалистов сходятся во мнении, что коэффициент сцепления движителя с поверхностью пути в направлении движения представляет собой отношение максимальной по сцеплению силы тяги , отнесённой к сцепному весу автомобиля, трактора, быстроходной колёсной или гусеничной машины, танка [1-9], т.е. , где , G - вес машины, λ - доля веса, приходящаяся на ведущие колёса или гусеницы. Вместе с тем нет единого понимания, что принимать за силу . Так в теории трактора (ТТ) предлагается ограничивать эту силу наибольшим допустимым её значением, которое при этом надёжно обеспечивает движение соответственно нагруженного трактора при данных почвенных условиях [3]. В теории автомобиля (ТА), теории транспортно - тяговых машин (ТТТМ) силой предлагается считать её значение при полностью заблокированных колёсах или при полном скольжении (буксовании) колёс или гусениц, т.к. это отвечает требованию большей определённости показателя [8, 9]. В автомобильном справочнике фирмы Bosch [11] предлагается считать, что сила должна соответствовать силе трения покоя в зоне контакта шины с дорогой, что предполагает значение силы , а значит коэффициента на 20-25% большее, чем при заблокированных колёсах и их скольжении по поверхности пути. В процессе работы автомобиль, трактор или транспортно-тяговая машина обычно реализуют силу тяги меньшую, чем . Поэтому некоторые исследователи применяют два значения коэффициента : максимальное и текущее, соответствующие двум значениям силы тяги: максимальному по сцеплению и текущему . В последнем случае отношение силы тяги к сцепному весу в ТТ называют «коэффициентом использования сцепного веса трактора» [4, 5], «коэффициентом использования сцепления» [6], в ТТТМ некоторые исследователи - «удельной силой тяги» [12], «текущим значением коэффициента сцепления» [10], в теории танка - «коэффициентом сцепления, используемым в данных условиях сцепления» [13]. По существу удельная сила тяги является динамическим фактором при малой скорости движения машины, когда можно пренебречь сопротивлением воздуха. Динамический фактор используется в ТА и ТТТМ для оценки способностей машины разгоняться и преодолевать подъём. По нашему мнению, целесообразно использовать в ТТ, ТА, ТТТМ для коэффициента единый термин - «удельная сила тяги машины», которая в процессе работы машины может меняться в широких пределах: от минимального значения (при , движение без нагрузки на крюке, - сила сопротивления прямолинейному движению машины) до коэффициента сцепления (при ) В ТТ отношение силы тяги на крюке трактора к его сцепному весу иногда называют коэффициентом использования сцепного веса трактора [13]. В ТА и ТТТМ этот термин не применяется, несмотря на использование понятия «сцепной вес». Предлагается в ТТ, и в случае необходимости в ТА и ТТТМ называть «удельной силой тяги на крюке машины», как это применяется некоторыми исследователями быстроходных гусеничных машин [12]. Коэффициент также является величиной переменной, меняющейся от 0 (при , движение без прицепа) до при максимальном значении силы тяги на крюке Коэффициент сопротивления прямолинейному движению. Термин применяется в теории гусеничных ТТМ [10] и представляет собой отношение силы сопротивления движению машины, (которой может быть автомобиль, трактор, быстроходная колесная или гусеничная машина) к весу машины G, т.е. . В ТТ и ТТТМ используют также термины: «коэффициент качения» [3], «коэффициент сопротивления качению» [4-6, 11, 14]. В теории движения гусеничных и колёсных боевых машин выделяют потери на деформацию грунта и вводят дополнительные термины: «коэффициент сопротивления грунта» [7] или «коэффициент сопротивления качению со стороны деформируемого грунта» [9]. При оценке сопротивления поверхности пути необходимо учитывать рельеф дороги, в связи с чем получили распространение такие термины, как «приведенный коэффициент сопротивления дороги» [4, 5], «коэффициент сопротивления дороги» [6] или «общий коэффициент сопротивления движению» , [10] «коэффициент суммарного сопротивления движению» [7], где - угол подъёма (+) или уклона (-) поверхности пути. Не отрицая правомерности применения показателей, характеризующих сопротивление движению машин со стороны грунта, предлагается использовать следующие основные термины: «коэффициент сопротивления прямолинейному движению» и «коэффициент сопротивления дороги (поверхности пути)» Сила тяги машины. В ТА и ТТТМ пользуются термином «сила тяги машины» [5, 6, 7], в ТА иногда для колёсных машин применяют термин «окружная сила тяги машины» [2, 8]. В ТТ пользуются термином «касательная сила тяги трактора» [3-5]. Интересно отметить, что в учебнике для военных академий, посвященном теории движения колёсных машин[9], термин «сила тяги» вообще не применяется, движущая сила называется реакцией поверхности пути, действующей в направлении движения. В последнем издании энциклопедии «Колёсные и гусеничные машин» [15] в разделе, посвященном тракторам, был применён термин «сила тяги трактора», причём, по нашему мнению, без ущерба для содержания раздела. В целях унификации этого важного понятия в ТА, ТТ и ТТТМ предлагается пользоваться единым термином «сила тяги машины» (соответственно автомобиля, трактора, транспортно-тяговой машины). Свободная мощность двигателя. Показатель используется в теории гусеничных ТТМ и представляет собой эффективную мощность двигателя за вычетом мощности, идущей на обслуживание двигателя (привод вентилятора системы охлаждения, воздухоочистителя, глушителей шума выпуска и впуска и др.). Ее принимают равной 0,83…0,9 от мощности, снятой на внешней характеристике [10]. Применительно к колёсным ТТМ, автомобилям и тракторам понятие свободная мощность не применяется. Вместе с тем в зарубежной практике применяется ряд международных стандартов, которые оценивают мощность двигателя автомобилей и тракторов при разной степени оснащения их дополнительными агрегатами, в том числе обслуживающими сам двигатель: ESE R24 (Европейская Экономическая комиссия), ISO TR14396 (Международная организация по стандартизации), SAE J1995 (Международная организация инженеров - автомобилестроителей), DIN 70020 (Германский национальный стандарт). Отечественный стандарт на определение мощности двигателя (ГОСТ 18509 - 88) близок к немецкому стандарту, в котором предусматривается определение мощности двигателя, оснащенного всеми агрегатами, обслуживающими двигатель и необходимыми для его автономной работы. По сравнению со стандартом DIN, мощность оказывается больше по ESE 24 на 7%, по ISO на 10%, SAE на 15%. Таким образом, хотя в теории и на практике в автомобилестроении и тракторостроении и не применяется понятие «свободная мощность», разница между развиваемой двигателем и потребляемой машиной мощностью фактически признается и может быть оценена для автомобилей и тракторов в пределах 7 - 15 %. Эти затраты мощности на обслуживание двигателя необходимо учитывать при тяговом расчете трактора и автомобиля. При этом не предлагается вводить понятие «свободная мощность» в теорию и практику использования тракторов и автомобилей. Параметр поворота гусеничного трактора (ПП). Силовой фактор поворота (СФП). Оба понятия успешно используются в теории поворота: первое - тракторов, второе - быстроходных гусеничных машин и танков. ПП гусеничного трактора , где: Мрез - результирующий момент сопротивления повороту, B - поперечная база трактора, Рк - касательная сила тяги трактора, был предложен проф. Е.Д. Львовым. СФП гусеничной машины , где: - плечо выноса равнодействующей сил сопротивления повороту, введен проф. Г. И. Зайчиком. Оба показателя и оказались весьма конструктивными для развития ряда положений ТТ и ТТТМ и сравнения различных механизмов поворота гусеничных машин между собой. Оба показателя устанавливают влияние вида, качества и состояния грунта на сопротивление повороту гусеничного трактора или гусеничной машины. Отличие состоит в том, что в первом случае плечо выноса равнодействующей сил сопротивления повороту делится на половину поперечной базы машины, а во втором - на величину полной базы. Поэтому . Оба показателя в равной мере могут использоваться как в ТТ, так и в ТТТМ Предложения по унификации ряда технических терминов сведены в таблицу 1. Таблица 1 Применяемый термин (определение) Рекомендуемый термин (определение) Коэффициент сцепления движителя с поверхностью пути Отношение максимальной по сцеплению силы тяги к сцепному весу машины [1-9] Сила тяги по сцеплению соответствует: - силе трения покоя в зоне контакта шины с дорогой [11]; - полностью заблокированным колёсам или полному скольжению (буксованию) колёс или гусениц [8, 9]; - значению надёжно обеспечивающему движение машины на данном грунте или почве [3]. Коэффициент сцепления движителя Отношение силы тяги по сцеплению к сцепному весу машины. Сила тяги по сцеплению соответствует максимальному ее значению на данном опорном основании. Отношение текущего значения силы тяги к сцепному весу машины называют: - коэффициентом использования сцепного веса трактора [3-5]; - коэффициентом использования сцепления [6]; - удельной силой тяги [12]; - текущим значением коэффициента сцепления» [10]; - коэффициентом сцепления, используемым в данных условиях сцепления [13]. Удельная сила тяги машины. Отношение текущего значения силы тяги на крюке к сцепному весу машины называют: - коэффициентом использования веса (трактора) [6]; - коэффициентом использования сцепного веса (трактора) [14]. Удельная сила тяги на крюке машины (автомобиля, трактора, транспортно-тяговой машины). Коэффициент качения (машины) [3]. Коэффициент сопротивления качению (машины) [6, 12, 14]. Коэффициент сопротивления прямолинейному движению (машины) [10]. Коэффициент сопротивления прямолинейному движению машины (автомобиля, трактора, транспортно-тяговой машины) Приведенный коэффициент сопротивления дороги [4, 6]. Коэффициент суммарного сопротивления дороги [7, 9]. Общий коэффициент сопротивления дороги [10]; коэффициент приведенного сопротивления пути (дороги) [5]. Коэффициент сопротивления дороги (поверхности пути). Сила тяги машины [2, 5-7]. Окружная сила тяги машины [8]. Касательная сила тяги трактора [3-6, 14]. Сила тяги машины (автомобиля, трактора, транспортно-тяговой машины). Свободная мощность двигателя. Применяют в теории быстроходных гусеничных машин [10]. В ТА и ТТ понятие не применяют. Потери мощности на обслуживание двигателя колесных машин достигают 7…15% от эффективной мощности и должны учитываться в тяговом расчёте тракторов и автомобилей.