CC BY
16
прийнято бензопилу, як найбшьш поширений шструмент на нижнiх складах, з шириною пропилу - 8 мм.
За базову формулу для обчислення об'емiв стовбурiв i колод прийнято формулу Губера (1) [1], що дае змогу визначити об'еми за серединними пере-рiзами стовбура:
V
п ■ й,
сер
■ 1кол , м
(1)
де: йсер - середнiй дiаметр, м; 1кол - довжина колоди, м.
На основi розрахунюв було складено баланси деревини пiд час роз кроювання стовбурiв, де фiксувались об'еми пиловних колод, тирси i куско вих вiдходiв. Результати наданi гiстограмами на рис. 2. Р,%
100 90 80 70 60 50
кусков! В1ДХОДИ
тирса
ПИЛОВОЧН1
колоди
92,5
92,5
97,6
79,8
85,5
97,6
96,1
1кол., М
Рис. 2. Баланси деревини тд час розкроювання стовбурiв довжиною 15 м на стандартш довжини колод: а - на одну стандартну довжину;
5 5.5 6.5 " б - на двi довжини
Анашз результата розкроювання показуе, що чим ширшi межi коли-вань допустимих довжин пиловника, тим легше за шших рiвних умов вико-нати завдання по заготiвлi цього сортименту i дае змогу рекомендувати роз-роблення типових схем розкроювання стовбурiв на кратш довжини пилопро-дукци для дерев'яного домобудування i пиловника зпдно зi складеними спе-цифiкацiями iз вказанням набору необхiдних довжин кшцево! продукци.
Лiтература
1. Аксенов П.П. Теоретические основы раскроя пиловочного сырья. - М.: Гослесбумиз-дат, 1960. - 216 с.
2. Типовой проект операционных карт производства пиломатериалов на лесопильных предприятиях. - Архангельск: ЦНИИМОД, 1985. - 203 с.
3. Шкиря Т.М. Технология и машины лесосечных работ. - Львов: Изд-во при Львовском госун-те изд. об. Вища шк., 1988. - 262 с.
4. РедькинА.К. и др. Технология и проектирование лесных складов: Учебное пособие для вузов. - М: Экология, 1991. - 288 с.
5. Шелгунов Ю.В., Кутуков Г.М., Лебедев Н.И. Технология и оборудование лесопромышленных предприятий: Учебник. - М.: МГУЛ, 2002. - 586 с.
УДК 629.113.001 Астр. М.Г. Грубель - НУ "ЛП"; астр. Т.Л. Крайник,
головний конструктор проекту - ВАТ "Укравтобуспром"
МОДЕЛЮВАННЯ РУХУ ПОВНОПРИВ1ДНОГО АВТОМОБ1ЛЯ НА ГРУНТОВИХ (П1ЩАНИХ) ДОРОГАХ
Розроблено математичний опис 1 сформовано алгоритм моделювання на ЕОМ кваз1усталеного руху повнопривщних автомобшв для оцшки паливно-економ1чних характеристик на р1зних типах дор1г.
Ключов1 слова: моделювання руху повнопривiдного автомобiля, паливно-еко-HOMi4Ha характеристика, алгоритм розрахунку характеристик усталеного руху, грун-TOBi (тщаш) дороги.
Post-graduateM.G. Grubel-NU "L'vivs'kaPolitekhnika";post-graduate T.L. Krainyk-
chief designer of the project, VAT "Ukrautobusprom"
The modeling of complete drive vehicles traffic on the unmetalled (sand) roads
This article is devoted to the mathematical dicription and as forming modeling on ECC of the quasifixed complete drive vehicles traffic for the evaluation of the fuel economical on different road types.
Keywords: Modeling of the complete drive vehicles traffic, algorithm of fixed traffic characteristics calculation, unmetalled (sand) roads.
Параметрична оптим1защя та доошдження паливно-швидюсних характеристик повнопривщних багатоцшьових автомобшв на грунтових (пщаних) дорогах та бездор1жжю зумовлюе необхщшсть вщповщного уточнення матема-тичного опису та моделювання руху на ЕОМ, що спричинено насамперед ютот-ними вщмшностями формування опору рухов1 пор1вняно з класичними, вщоми-ми моделями руху на дорогах з твердим покриттям [1-6 та ш.]. Це обумовлено насамперед ютотними в1дм1нностями формування опору рухов1 на мокрих та нер1вних дорогах, деформуванням опорно! поверхш та пробуксовуванням шин [7, 8]. Зрештою, необхщно констатувати i неоднозначшсть анал1тичного опису змши коефiцiента опору коченню шин i на дорогах з твердим недеформованих покриттям (куди можна вiднести i сухi грунтовi дороги) [9, 10].
Метою ще! роботи е розроблення математичного опису i формування алгоритму моделювання на ЕОМ квазiусталеного руху повнопривщних авто-мобiлiв для ощнки паливно-економiчних характеристик на зазначених вище категорiях дорiг, питома частка яких у сумарному пробiзi дано! категорп АТЗ е практично домiнуючою. Враховуючи ютотне 3.. ,7-кратне збiльшення опору руховi на деформованих поверхнях дорiг i вiдповiдно визначальну значи-мiсть затрат потужност i формування витрат палива, власне розрахунок опору руховi i стае основою вщповщно! комп'ютерно! моделi.
Узагальнюючи вiдомi дослiдження [9-12], можна констатувати, що по-рiвняно з асфальтобетонним покриттям, необхiдно враховувати додатков^ ю-тотнi складовi коефщента опору руховi:
• вщ втрат на коливання i тертя у тдвюках через нер1вност1 мшропрофшя грунтових i тщаних дор1г fH;
• вщ втрат на деформащю грунту fd;
• вщ втрат часткового пробуксовування ведучих котс, насамперед, на вологих поверхнях грунтових i тщаних дор1г f6.
В останшх двох складових fd та f побiчно враховуються i додатковi втрати, обумовленi передачею того чи шшого крутного моменту, через шини ведучих колю, що видшяються в рядi дослiджень в окрему складову [10]. Од-нак, вiдсутнiсть конкретних даних втрат потужност на сумарне кутове закру-чення шин пiдведеним крутним моментом практично унеможливлюе прак-тичш розрахунки. Враховуючи, що дослiджуванi автомобш е повнопривщ-ними, цей ефект е практично однаковим для шин передньо! i задньо! осей.
Проте, на деформованих поверхнях дор^ (бездорiжжям) необхiдно враховувати рiзницю в опорi руховi / осей, зумовлену рiзною деформащею грунту шинами передньо! i задньо! осей як з-за ефекту ушдльненням грунту пiсля про!зду передньо! осi.
Як показано в рядi дослiджень [1, 10] вплив швидкост руху Уа у дь апазош 0-60 км/год. на збiльшення опору рухов^ характерному власне для цих тишв дорiг, е практично неютотним i ним можна знехтувати. Однак зi швидкiстю руху пов'язана практично лшшна залежнiсть росту додаткових втрат вiд коливань пiдвiски через мжропрофшь дороги/ [13].
Типи дор1г /0 /н /б
базовий отр р1втсть 5 ввдносна волопсть ^ отр деформованого грунту, Сг
Тверд1 иоверхт
1. Типовий асфальтобетон 0,015 50-100 0-0,2 -
2. Брушвка 0,015 200-500 0 -
Деформоват пове] зхт сух1
3. Грунтова ирофшьована - суглинок 0,035 250-500 0,5 10-20
- сутсок 0,055 400-600 0,5 10-15
Волоп/мок| р1
4. Суглинок 0,055 500-800 0,75 2-6
- сутсок 0,070 550-900 0,75 1-5
Бездор1жжя
5. Грунт | 0,1-0,2 |600-1000| 1,0 | 0,5-1
Таким чином, узагальнюючи дослiдження щодо впливу втрат на коли-вання пiдвiски /н [2], деформацiю грунту [1] та часткового пробуксовування шин/б [7], можна сформувати таку узагальнюючу залежшсть:
/=/о ^ +^2 ^ +
3
Ол Оа (м+К3-^)\
к 3 — +3
д
0.25К—+0.125 —
. —
2
(1)
де: /0 - так зване базове значення коефщента опору коченню у початковому дiапазонi швидкостi, що характерне для конкретного типу дороги (табл. 1); ¥1 i ¥2 - коефiцiенти впливу конструктивних i техшчних характеристик шд-вiски, де [13]
И1к1т
¥1
2,2 -10"
+1,1 - 10-7с + 2,96 - 10-/сь
(к + М) ¥ 2 = 0,56 -10-4 ^
(2)
де: т - не пiдресоренi маси, кг; К, К1 - жорсткiсть, вщповщно, ресор i шин; с, с1 - опiр в амортизаторах i шинах; Б - сила опору перемщення ресор (пружних елементiв тдвюки); Н1 = с / т - питоме демпфування амортизато-рiв; Н - глибина коли на деформованш поверхнi дороги, що утворюеться у процесi руху; Вк - дiаметр колеса; ¡и - емтричний коефiцiент, що характе-ризуе вщносну вологiсть грунту (0-1,0); — - коефщент зчеплення шин з до-
рогою (максимальне значення без пробуксовування); <рП - фактичний коефь щент повздовжнього значення; Кр - коефщент зчшно! маси АТЗ, для повно-привiдних машин (без причепа) Кр=1.
У табл. 1 представлено типовi опосередковаш значення умов руху i складових опору руховi.
Найбiльш складним у квантифшаци складових опору руховi е визна-чення коефiцiентiв значення р/рП при пробуксовуваннi ведучих колiс, значення яких нелшшно пов,язанi i з величиною коефiцiента буксування &(0...1.0);
= (Ут - V)/¥т,
де: V- фактична швидюсть поступального руху автомобшя; Ут = сиги - теоретична швидюсть, кiнематична швидюсть колеса (без ковзання або буксування).
Рис. 1.
Залежшсть зчеплення шин вiд коеф^ента буксування [7]
О 0,2 0,4 0,6^
З мехашки процесу буксування очевидно методолопчно правильне визначення додаткових затрат потужност^опору руховi з умов змши значень коефщента зчеплення у процесi - рП, що однак нелiнiйно взаемозв'язаний з величиною буксування (коефiцiента буксування 86), рис. 1 [7]. Однак емш-ричне визначення значень р/ рП (8б) е достатньо складною процедурою, що вкрай ускладнюе i формування бази даних для вщповщного комп'ютерного моделювання.
Тому для практичного використання бшьш сприятливим е розрахунок складово! /6 через вiдповiдну додаткову затрату потужност двигуна на пробуксовування [2]:
N = РиV - Va)/А; (3)
де А - розмiрний коефщент.
При цьому експериментально легко фжсуеться рiзниця колово! швид-кост ведучого колеса Vт i фактично! швидкостi поступального руху автомобь ля Va. Однак, комп'ютерний розрахунок додаткових затрат потужност двигуна N5, спричинених буксуванням, обумовлюе або задавання певного значення коефщента буксування, або ж задавання питомого перевищення крутного моменту, необхщного для переборення решти складових опору руховi /0, /н, /д, що вщповщно i сформуе величину пробуксовування та рiзницю Vт / Va .
Залежнiсть змши коефщента зчеплення при пробуксовуваннi рП вщ вели-чини коефiцiента буксування 86 з достатньою для практики точнютю можна апро-ксимувати лшйною або параболiчною залежнiстю (пiсля i до зони 86о, рис. 1).
Ввщ фжсованих параметр1в
АТЗ: Ga, №, U0,и1..П1 , Гк, Va
2
Ввщ масиву характеристик двз Ме (пе ,k), Gт (пе ,k), видшення пм , nд
Задання Va = V0 (20 км/год)
Кшематичне визначення пе (Uг.) з умов Va
„л= 0Шк, к=1
ек 0,377Гк
к = к + 1 к < п (к-сть передач)
Фшсащя ик по мш. пек - пм
Розрахунок складових опору руховi по /0, /н , /д, /б , /п ■ Розрахунок , пе (^б )
1нтерпол. робочо! точки двигуна Ме, £е (пе, Л) (пщпрограма /N)
Розрахунок (л/100 км)
3 Ввщ характеристик умов руху
) асфальтобетон :
/0,/^,/д = 0, /б = 0, /н (Бп)
Г; бруювка /0' /н (С грунтова (суха) /0, /в, /н , /0-I. 0 I Грунтова (мокра) Ь бездорiжжя (суха поверхня)
13
Задання умов руху ' : '-../ ; ) _., змша бази даних
Друк а, V), Ме, Пе V)
Метою комп'ютерного розрахунку руху АТЗ е ощнка лiнiйних витрат палива а, (л/100км) на згаданих вище типах дорiг (табл. 1), основою якого е визначення вщповщного режиму роботи двигуна та вщповщно, швидюсного
4
5
7
8
режиму, що задаеться як швидк1стю руху, так i в1дпов1дною передачею тран-смюи з умовами створення необхщного тягового зусилля, що формуе наван-таження двигуна - необхщне значення крутного моменту Ме (ne) та вщповщ-нi значення питомо! де (ne) чи годинно! витрати GT (ne) палива.
Пропонований алгоритм комп'ютерного розрахунку (рис. 2) базуеться насамперед на визначенш необхщно! передачi в трансмюи за умови попадан-ня заданого значення швидкост Va у зону частот обертання вала двигуна, наближену до визначальних точок Ме max (ne) - ge min (ne).
Попередня фiксацiя необхщно! передачi ni вводиться в базу даних циклу послщовного розрахунку необхщно! потужностi для переборення опору рухов^ послiдовно по fo, fu, /м та f 5.
Вiдповiдно приведено до колшчастого валу двигуна необхщне значення крутного моменту Ме (ne), враховуючи кшематичну можливiсть руху з за-даною швидкiстю Va на декiлькох сумiжних передачах трансмюи, перевь ряеться з умов максимального наближення до найбшьш сприятливо! з умов тяги Ме i паливно! економiчностi gelGT зони роботи двигуна i, при необхщ-ностi, коректуеться (замiнюеться) вибрана передача на вишу або нижчу.
Отримана точка Ме (ne) найбшьш сприятливого режиму роботи двигуна е основою для подальшого розрахунку вщповщно! витрати палива ge (ne )lGT (ne) шляхом двомiрного штерполювання характеристик двигуна у вiдповiднiй точщ на базi заданого двомiрного масиву фжсованих цифрових значень зовшшньо! та часткових характеристик двигуна Ме (ne, h) та ge (ne, h) або GT (ne, h), де h - фшсоваш значення положення педалi паливоподачi. Як свщчать результати практичних дослiджень, для автобуЫв на дорогах з твердим покриттям при градацп характеристики двигуна по осях ne i k на 5-8 рiвнiв достатньо лiнiйне штерполювання точки роботи двигуна:
M =м.+M+'(n-n + M'+'-Mj (h-hj)+(M+j-Mm + Mj-M+' № -nb (h-hh),(4)
n+1 - ni nj+' - nj (nJ+' - n)n4+' - n)
де: j - iндекс табульованого масиву Ме, ge по вертикалi (вiдповiдно фшсова-ним паливо подачам - накладанням педалi h); i - iндекс табульованого масиву Ме, ge по горизонталi (для рiзних фiксованих значень обертiв двигуна ne)
Крайовими граничними умовами фшсаци режиму роботи двигуна у важких умовах руху е звичайно збереження точки Ме (ne) в межах задано! зовшшньо! швидюсно! характеристики.
Природно, що програма дае змогу враховувати:
• змшу опору деформацл грунту/д для передньо! i задтх осей;
• лшйний вплив швидкост1 руху Va на приршт опору коченню шин внаслщок пстерезисних втрат деформацй' шин при Va > 40-60 км/год.;
• аеродииам1чну складову опору рухов1 fw за загальноприйнятими залежностями;
• вплив поздовжнього профшю дороги ± sin а ;
• додатковий отр рухов1 /в при рус1 на криволшйних у плат дороги з ефектом б1чного ввдведення шин.
Розрахунок необхщно! потужностi для переборення заданого умовами опору руховi передбачае також:
• врахування ширини шин при формувант складово! по fd;
• лшшт змiни радiуса кочення r\ колiс залежно вiд тиску повггря в шинах (в межах до 10 %) та тдведеного крутного моменту (в межах до 3-4 %) [1, 3, 9].
Рис. 3.
nmueHO-eKOHOMi4Ha характеристика повнопривiдного автомобтя на рiзних типах дорh
Опрацьований алгоритм комп'ютерного моделювання дае змогу побу-дувати ушверсальну паливно-економ1чну характеристику повнопривщного автомобшя практично для вшх умов руху (в т.ч. з вщповщними спрощеннями i для дор1г I та II категорш з твердим покриттям) та на етат проектування i доводки здшснити вiдповiдну корекцiю передатних чисел трансмюи, значно зменшити обсяги i затрати на експериментальнi дослiдження (тiльки для кон-трольних точок оцiнки адекватност моделi), бiльш об'ективно пiдiйти до формування лшшних норм витрат палива Qs в рiзних умовах експлуатаци. Як приклад, на рис. 3, показано таку характеристику повнопривщно! тривюно! вантажiвки з дизельним двигуном.
Лггература
1. Иларионов В. А. Эксплуатационные свойства автомобиля (Теоретический анализ). -М.: Машиностроение, 1966. - 280 с.
2. Говорущенко Н.Я. Основы теории эксплуатации автомобилей. - К.: Вища шк., 1971. - 232 с.
3. Mitschke M. Dynamik der kraftfahrzeuge. Berlin - Heidelberg. New-York. Springer, Verlag. 1972. - 529 s.
4. Debicki M. Teoria samochodu. Teoria napedu. - Warszawa: WNT, 1976, 452 s.
5. Arczyncki S. Mechanika ruchu samochodu. - Warszawa: WNT, 1994, 264 s.
6. Нефедов А.Ф., Высочин Л.Н. Планирование эксперимента и моделирование при исследовании эксплуатационных свойств автомобилей. - К: Вища шк., 1976. - 160 с.
7. Кошарный Н.Ф. Технико-эксплуатационные свойства автомобилей высокой проходимости. - К.: Вища шк., 1981. - 208 с.
8. Гринченко И.В., Розов Р.А., Вольский С.Г. Колесные автомобили высокой проходимости. - М.: Машиностроение, 1967. - 240 с.
9. Кнороз В.И. Работа автомобильной шины. - М.: Транспорт, 1976. - 238 с.
10. Шелухин А.С. Анализ потерь на качение пневматических шин в условиях движения автомобиля по дороге с твёрдым покрытием// В сб.: Труды НАМИ. - 1965, вып. 79. - С. 21-45.
11. Бухин Б.А. Введение в механику пневматических шин. - М.: Химия, 1988. - 224 с.
12. Пирковский Ю.В. Некоторые вопросы качения автомобильного колеса// Автомобильная промышленность. - 1965, № 12. - 26-29 с.
13. Говорущенко Н.Я. Вопросы теории эксплуатации автомобилей на дорогах с различной степенью ровности покрытий. - Харьков: Изд. Харьков. госун-тета, 1964. - 32 с.
Qs
100 - л/ЮОкм
82.66
80 (трава, поле, сутсок)
60
60,4 58,8 V добра тщана
40 -
20 35,2 29,5 28,6 Vil км/г
1 1 1
0 20 40 60 80
