автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Повышение тяговых качеств аэродромных колесных тягачей

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Современный уровень и тенденции развития средств буксировки летательных аппаратов.

1.2 Анализ работ по исследованию влияния различных факторов на тяговые качества колёсных тягачей.

1.3 Физико-механические свойства аэродромного покрытия Выводы и задачи исследования.

2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ

АЭРОДРОМНОГО КОЛЁСНОГО ТЯГАЧА

ОБОРУДОВАННОГО ТСДУ.

2.1 Принцип работы и конструкция тягово-сцепного догружающего устройства.

2.2 Уточнённая методика расчёта тяговых показателей тягача оборудованного ТСДУ для исследования его оценочных показателей.

2.3 Факторы ограничивающие величину догрузки тягача оборудованного тягово-сцепным догружающим устройством.

2.4 Влияние радиуса поворота на силу тяги колёсных движителей тягача при буксировке летательных аппаратов.

2.5 Результаты аналитических исследований работы аэродромного тягача при буксировке ЛА.

Выводы.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Задачи экспериментальных исследований.

3.2 Методика проведения лабораторно-полевых испытаний.

3.3 Датчики и аппаратура.

3.4 Оценка точности результатов измерений и вычислений.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1 Определение фрикционных свойств аэродромных покрытий

4.2 Определение тяговых показателей тягача оборудованного тягово-сцепным догружающим устройством на аэродромном покрытии с разным значением коэффициента сцепления.

Выводы.

5 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1 Влияние места приложения догрузки на распределение вертикальных нагрузок по мостам буксировщика.

5.2 Рекомендуемое схемное решение конструкции догружающего устройства на базе полноприводного тягача.

5.3 Общие положения по расчёту основных параметров ТСДУ

5.4 Основные требования к конструкции буксировщиков с догружающим устройством.

5.5 Определение экономической эффективности.

Выводы.

В связи с интенсивным развитием авиационной промышленности, внедрением новых поколений летательных аппаратов (ЛА), реконструкцией и строительством аэродромов происходит широкое использование наземной авиационной специальной техники.

На современном аэродроме наземная специальная техника применяется для технического обслуживания ЛА и эксплуатационного содержания аэродромов. Применение авиационной наземной техники непосредственно связанно с обеспечением безопасности и регулярности полётов ЛА. Комплекс работ, выполняемых с помощью этой техники, очень многообразен. Вся наземная техника отличается сложностью конструкции, спецификой работы, технического обслуживания и ремонта, хранения, и требует от лиц, связанных с её эксплуатацией, высоких профессиональных навыков и знаний.

В современных условиях особое значение приобретает повышение эффективности использования всего комплекса средств аэродромно-технического обеспечения полётов, сокращение материальных и трудовых затрат на подготовку ЛА к полётам, их обслуживание, хранение и сбережение.

Вместе с тем вопросы эффективности и экономичности в процессе эксплуатации конструкций авиационной наземной техники в настоящее время не достаточно исследованы. Колёсные тягачи в районе аэродрома выполняют широкий спектр тяговых работ, включающих в себя: работу с навесным оборудованием и в качестве буксировщиков ЛА.

Применение колёсных тягачей для буксировки ЛА существенно повышает указанные выше показатели авиационной техники. Аэродромные колёсные тягачи при буксировке ЛА используют силу тяги, создаваемую колёсным движителем. Для увеличения тягового усилия, развиваемого тягачом, в особенности в зимний период эксплуатации, используется дополнительный балласт, что ведёт к резкому увеличению эксплуатационных затрат, связанных с увеличением расхода топлива и амортизационным износом узлов и агрегатов тягача.

Наряду с этим для повышения тяговых качеств колёсных тягачей возможно применение догружающих устройств, позволяющих реализовать максимальную силу тяги буксировщика, ограниченную сцепными качествами движителя с опорной поверхностью из-за погодаых условий.

Так на равнинах территории России продолжительность залегания снежных покровов увеличивается с юга и юго-запада на север и северо-восток от 20 сут. (Закавказье) до 240.280 суток в северных регионах страны с высотой снежных покровов колеблющихся от 30 до 70 см. Районирование территории России по снежному покрову применительно к эксплуатации аэродромов в зимнее время отражено в ГОСТ 16350-85 [1]. В связи с этим рассмотрение возможности применения тягово-сцепных догружающих устройств (ТСДУ) на буксировщиках ЛА является актуальной задачей имеющей важное научное и практическое значение.

Целью настоящего исследования является повышение тяговых качеств аэродромных колёсных тягачей-буксировщиков ЛА по сцеплению с опорной поверхностью в связи со значительным ухудшением фрикционных качеств аэродромного покрытия в зависимости от погодаых условий, а также повышение эффективности данных средств.

С этой целью необходимо разработать быстродействующее тягово-сцепное догружающее устройство. Провести всестороннее комплексное исследование рабочего процесса буксировки ЛА тягачом, оборудованным тяго-во-сцешшм догружающим устройством с выявлением его технико-экономических показателей.

В связи с поставленной целью в данной работе необходимо выполнить следующее;

• теоретическое обоснование планируемых исследований;

• разработать конструкцию быстродействующего тягово-сцепного догружающего устройства, позволяющую повысить эффективность работы агрегата в различных погодаых условиях;

• разработать уточнённую методику расчёта тяговых показателей аэро

- 6 дромного тягача оборудованного тягово-сцепным догружающим устройством позволяющим увеличивать его сцепной вес в процессе буксировки ЛА.

• получить теоретические зависимости, позволяющие выполнять уточнённые инженерные расчёты тяговых показателей тягача, оборудованного ТСДУ, при буксировке ЛА;

• провести экспериментальные исследования тяговых показателей аэродромного тягача, оборудованного ТСДУ;

• разработать методику расчёта основных параметров ТСДУ и сформулировать требования к конструкции базовых тягачей для буксировщиков ЛА;

• провести оптимизацию основных параметров буксировщика оборудованного ТСДУ и ЛА на основе уточнённой методики определения экономической эффективности.

На защиту выносятся:

• уточнённая методика расчёта тяговых показателей аэродромного полноприводного тягача, с изменяемым сцепным весом при буксировке ЛА по опорной поверхности с различными значениями коэффициентов сцепления, позволяющая производить уточнённые инженерные расчеты;

• методика, позволяющая ввести новые показатели для расчета тяговых характеристик буксировщика оборудованного ТСДУ;

• теоретические зависимости тяговых показателей тягача с изменяемым сцепным весом;

• результаты экспериментальных исследований тягача с изменяемым сцепным весом;

• полученные на основе теоретических и экспериментальны х исследований рекомендации;

• уточнённая методика определения экономической эффективности аэродромного колёсного тягача с изменяемым сцепным весом.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Вопросам повышения тяговых качеств колёсных тягачей посвящено много работ, выполненных как отечественными, так и зарубежными учеными. Однако не все задачи стоящие перед конструкторами средств буксировки летательных аппаратов (ЛА) в настоящее время достаточно полно решены, особенно для сложных метеорологических условий.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫ ВОДЫ

1. Подтверждено, то повышение тяговых качеств аэродромного колёсного тягача-буксировщика целесообразно осуществлять за счёт догрузки весом, приходящимся на переднюю стойку Л А

2. Разработана типовая конструкция тягово-ецегшого догружающего устройства для оборудования аэродромных тягачей, на базе серийных полноприводных автомобилей используемых в качестве буксировщиков ДА,

3. Разработана уточнённая методика расчёта тяговых показателей полноприводаого аэродромного тягача с колёсной формулой бхб, оборудованного тягово-сцепным догружающим устройством, в процессе буксировки ЛА. При разработке учтено влияние аэродинамических сел, воздействующих на ЛА в процессе буксировки,

4. Получена размерная математическая зависимость буксования колёсного движителя от развиваемой силы тяги для заснеженной цементобетонной поверхности аэродромного покрытия.

5. Выполнены и проанализированы основные факторы, ограничивающие величину догрузки в ТСДУ. Установлено, что на величину догрузки влияют не только сами ограничивающие факторы, но ш ведшшна передаточного числа трансмиссии, на которой осуществляется буксировка ЛА.

6. Подтверждено с помощью тяговых характеристик положительное влияние догрузки тягача добавочным сцепным весом за счет работы ТСДУ на увеличение силы тага агрегата, повышение его тяговой мощности, уменьшение буксования движителей, снижение часового я удельного расхода топлива на всех характерных опорных поверхностях. Так при увеличении сцепного веса тягача за счёт работы ТСДУ на 20 «Я тяговая мощность агрегата увеличивается :

-на сухом цементобетонном покрытии на 9 %;

- на мокром цементобетонном покрытии на 39 %;

- на заснеженном покрытии на 24 %;

- 156

- «а обледенелом покрытии на 43 %.

Коэффициент буксования при этом уменьшается на всех поверхностях на режиме максимальной тяговой мощноста :

- для сухого цементобетонного покрытия на 65 %;

- для мокрого на 44 %;

- для заснеженного на 52 %,

7. Выявлено, что увеличение догрузки приводит к довышешш неравномерности вертикального шируженяя мостов тягача, что безусловно является отрицательным фактором для полноприводного буксировщика. Однако, наряду с этим отмечено, что именно благодаря этому появляется возможность использования в качестве буксировщиков ЛА более дешёвых тягачей, не имеющих привода на передний мост,

Расширена область применения (предложено использовать) в качестве аэродромных буксировщиков серийные тягачи с передним яе ве^ирм мостом, а также колесные тракторы типа Т-150 и К-701 имеющие разные характеристики ш вертикальным нагрузкам на переднем и заднем мостах.

9. Экспериментально определенны значения параметров буксировщика оборудованного тягово-сцепным догружающим устройством, необходимые для выполнения конструкторских и инженерных расчетов.

Ш. Предложена схема конструкции тягово-сцепного догружающего устройства обеспечивающая равномерную нагрузку мостов поднопршодного буксировщика и возможность работы с разблокированным межосевым дифференциалом.

11. Разработаны общие положения по расчету основных параметров ТСДУ, обеспечивающие буксировщику рациональный режим работы при меняющихся условиях буксирования (ветровая нагрузка разданной интенсивности, опорные поверхности с различным коэффициентом сцепления). Сформулированы основные требования к конструкции базовых тягачей используемых для буксировки ЛА,

- 157

12. Выявлены основные факторы, способствующие более эффективной эксплуатации буксировщика с ТСДУ такие, как уменьшение износа шин, сокращения расхода топлива, времени маневрирования с ЛА, времени стыковки и др.

13. Разработана уточнённая методика определения экономической эффективности буксировщика ЛА оборудованного ТСДУ к программа ее реализации на ЭВМ.

14. Годовой экономический эффект при эксплуатации буксировщика на базе Урал 4320, оборудованного ТСДУ, составляет 10,4 тыс, у.е. с ЛА, имеющим взлетный вес 400 кН.

1. Исследования: с целью автоматизации у правления тягово-сцепным догружающим в процессе буксировки ЛА.

2. Исследование предложенной схемы тягово-сцепного догружающего устройства, обеспечивающей равномерную догрузку мостов полноприводного тягача.

3. исследования с целью автоматизации контроля за усилием догрузки в тягово-сцепвом догружающем устройстве в зависимости от состояния аэродромного покрытия.

4. Исследование работы тягача, оборудованного тягово-сцепным догружающим устройством на полевых {грунтовых) аэродромах.

5. Исследование возможности использования в качестве тягачей-буксировщиков ЛА автомобилей с неведущим передним мостом.

6. Исследование с целью улучшения маневренности и компоновки штатных аэродромных тягачей.

- 159

1. Горецкий ДЛ, Эксплуатация аэродромов. М.: Транспорт, 1986. - 2Ш с.

2. Канарчук Г.Н. Авиационная наземная техника. М.: Транспорт, 1989. - 277 с,

3. ПатентШ8124334, ФРГ, МКИ B64F1/22, опубликовано 1978 г.

4. Заявка Ш395Ш, Франция, МКИ B64F1/22, РЖ. ^Изобретения стран мира" №7. М.: 1979 г.

5. Заявка М GS331SÖ77, ФРГ(ОЕ>, МКИ' B64FI/22, РЖ Изобретения стран мира" №6.-М,: 1985 г.

6. Международная заявка »0/0896, PCTiWO), МКИ5 B64F1/22, РЖ Изобретения стран мира", №6. М,: 1991 г.

7. Заявка № OS3521.4229, ФРГ(ОЕ), МКИ4 B64FI/22, РЖ. "Изобретения стран мира" М.: 1987 г.

8. Страхов Я.Н. Справочное пособие по средствам аэродромно-технического обеспечения полётов. М: Военщдат, 1973. - 280 с,

9. Антонов A.C. Армейские автомобили, М.: Военшдат, 1970. - 526 с.

10. Заявка Ш OS36168Ö7, ФЩВЕ), МКИ4 B64FI/22, РЖ "Изобретение стран мира",Ж7.-М.: 1988 г.

11. Заявка Ж 4102861, Германия (DE), МКИ5 B64Fi/22> РЖ. ^обретения стран мира", М.: 1993 г,

12. Международная заявка № 90/020Е0, PCT(WO), МКИ4 B64FI/22, В60РЗ/П, Р.Ж. "Изобретения стран м^фа", К«9. М.: 1990 г.

13. Международная заявка М 90/14269, PCT(WO), МКИ5 B64F1/22, РЖ "Изобретения стран мира'5, Jfe3. М,; 1991 г,

14. Заявка №2689090, Фрашщя(Ш), РЖ. ^Изобретения стран мира", №9. М,: 1994 г.

15. Пирковский Ю.В. Некоторые вопросы качения автомобильного колеса. -М.: Автомобильная промышленность, № 12,1965, с.26-30.

16. Ульянов H.A. Основы теории и расчета колесного движителя землеройных машин. М.; Машгиз, 1962, - 208 с.

17. Пирковский Ю.В., Еремев М.С, Влияние степени блокировки дифференциала на сопротивление качению автомобиля. М,: Автомобильная промышленность, 1968, Jfe 4, q26-27.

18. Агейкин Я.С. Сцепление тонкостенных шин с грунтом. Труда Академии бронетанковых войск. М,, № 186,1961.

19. Бабков В.Ф. Коэффициент сцепления пневматической шины с грунтом, В сб.; Труды МАДИ. Вып .15, М„ 1953, с, 11-12,

20. Бабков 8.Ф., Смирнов A.C. Движение колеса самолета по грушу, -В со,: Проблемы повышение проходимости колесных машин. М.; Изд. АН СССР, 1959. е.33-48.

21. Бируля А.К. Исследование взаимодействия колес с поверхностью качения как основа оценки проходимости, В сб.; Проблемы повышения проходимости колесных машин, - М.; Изд. АН СССР, 1959. е.23-33,

22. Кнорроз В.И,, Петров ИЛ, Оценка сцепления автомобильного колеса с опорной поверхностью. В сб.; труда НАМИ, Вып. 54,М,, 1962, с.25-39.

23. Кнорроз В.Й., Хлебников А.М. Основные характеристики взаимодействия шин с опорной поверхностью. Сборник трудов ЦНИА и Автомоторный Институт, вып.143,1973.

24. Смирнов ГА, К вопросу об определении коэффициента сцепления автомобильного колеса. Труда МВТУ им, Н.Э. Баумана, 1975, Ш 204.134 с,

25. Водник И.И. Воздействие ходовых систем на почву, М,: Агрощюмшдаг, 1990. -172 с.

26. Хлебников А.М. и др. Новые направления но создания движителей колесного типа. Автомобильная промышленность, 1964, Ш 1, е.7-9.

27. Хлебников А.М., Крестовников Г. А, Повышение проходимости колесных машин. В сб.: Автомобилестроение, 1960, № 5,

28. Замелев Г.В., Фрумкин А.К. Простейшие средства повышения проходимости автомобилей. Автомобиль, 1942, Ш 10.

29. Лезебников М.Г., Бакуревич ЮЛ. Эксплуатация автомобилей в тяжелых условиях. М,: Транспорт, 1966. -110 с,

30. Проходимость автомобиля. Учебн. пособие под ред. НА. Бухарина. М.: Военшдат МО СССР, 1959. - 308 с.

31. Семенов В.И., Армадеров Р.Г, Работа грузового автомобиля в тяжелых дорожных условиях. М.: Автотрансиздат, 1962.

32. Ульянов Ф.Г. Повышение проходимости ш тяговых свойств колесных тракторов на пневматических шинах. М.: Машиностроение, 1964, - 136 с,

33. Антонов Д,А и др. Теория, конструкция и расчет боевых колесных машин. -М,: изд. Академии БТВ, 1976, 422 с,

34. Крестовников ГА., Гудаев Н,Н. О целесообразной компоновке грузового автомобиля типа 4x2. Автомобильная промышленность, 1959, Ш 9,

35. Сахно В Л. Выбор и обоснование собственного веса и координат центра тяжести грузовых автомобилей при их проектировании. Дис. „, канд. техн. наук. -Киев, 1973.-158 с.

36. Селиванов И.И. Автомобили и транспортные гусеничные машины высокой проходимости. М.: Наука, 1967, - 272 с.

37. Ламоввджн В .С. Реакции дороги на колеса автомобилей повышенной проходимости /2-х и 3-х осных/, В сб.: Труды /ВАМИ/, 194?, Ш 3/49/ и 1948, Ш 9/60/.

38. Львов Е.Д. Теория трактора, М.: Машгиз, 1960. - 252 с.

39. Гредескул А.Б., Хорошшгов А.Н., Булгаков НА, Экспериментальное исследование влияния дорожных неровностей на динамику торможения автомобиля. В сб.: Автомобильный транспорт, вып.5, Киев «Техшка», 1968. с.65-70,

40. Гредескул А.Б., Хорошилов А.Н., Дифференциальные равнения процесса торможения автомобиля На дорошх с неровностями. В сб.: Автомобильный транспорт, вып.7. Киев, Технжа", 1970, с.53-59.

41. Говорущеико Н.Я. Основы теории эксплуатации автомобилей, Киев: «Вн-ща школа», 1971. -231 с.

42. Диваков Н.В. Левин Й.А. О рациональном приводе к среднему и заднему мостам автомобиля типа 6x6. Автомобильная промышленность, 1962, Ш 8, с.- 166 18.20.

43. Пархиловский И.Г. Автомобильные листовые рессоры. М.: Машиностроение, 1978. - 330 с.

44. Литвинов А.С., Ротенберг Р.Б., Фрумкин А.К. Шасси автомобиля. М.: Машгиз, 1963, - 503 с,

45. Гредескул А.Б., Короткое Л.И., Исследование раскручивания ведущих шлее автомобиля при отрыве от дороги. В сб.; труды ХАДИ, вы п .29. Харьков, изд, ХГУ, 1962, с.5^-14.

46. Гредескуд А.Б., Смирнов В.И. Вероятностный метод оценки возможностей реализации коэффициента блокировки дифференциала ведущего моста колесной машины, В сб.; Автомобильный транспорт. Вып. 10, Киев, 'Техшка", 1973, с, 112-117.

47. Яефаров АХ Дифференциальные механизмы автомобилей и тягачей, М.; Машиностроение, 1972. - 252 с,

48. Степанова Е.А., Лефаров АХ Блокирующиеся дифференциалы грузовых автомобилей, М.; Машгиз, 1960, -218 с,

49. Коротоношко Н.И. Автомобили с блокированным и дифференциальным приводом, М.; Машгиз., 1948. - 1X9а,

50. Крестовников Г.А, Исследование механизмов блокировки и самоблокирующего дифференциала. В сб.; Проблемы повышения проходимости колесных машин. М,; изд. АН СССР, 1959.

51. Ключко Н.Ф, Влияние конструкции межколёсного дифференциала на величину максимальной силы тяти и потери яа трение в звеньях механизма. В сб. труды МЭИ

52. Попов НИ О работе дифференциала автомобиля, М,; Автомобильная промыш ленность, 1956, Ш 12.

53. Смирнов В.И., Артюшенко А.Д., Митропан Д.М., Проценко Н.Ф. К вопросу о коэффициенте блокировки межколесного дифференциала, В сб.; Вестник

54. Харьковского политехнического института. Ми 96, Машиностроение. Вьщ,5, "Вища школа4,1974, с.60-62.

55. Смирнов В.й, Обоснование режимов блокирования дифференциалов ведущих мостов шарнирно-сочлененного колесного трактора. Дис. . канд. теш. наук, - Харьков, 1980. -161 с.

56. Соболев Ю Г. Исследование нагрузочного режима блокированных полуосей автомобиля. Автомобильная промышленность, 1958, Л® 8,

57. Соболев Ю.Г. Исследование влияния принудительной блокировки дифференциала на проходимость автомобиля. В сб.: Проблемы повышения проходимости колесных машин. Изд. АН СССР, 1959,

58. Коротоношко НЖ, Шуклин С.А. Влияние конструкции шин и самоблокирующихся дифференциалов на проходимость автомобиля йУрал-375*. Автомобильная промышленность, 1968, № 7, с, 22-25,

59. Леликов О.П., Смирнов ГА Влияние конструкции дифференциала на условия его работы при прямолинейном движении по твердой поверхности. В сб.: Известия вузов, машиностроение, 1968,11, с. 108-113.

60. Безбородова Г.Б., Задорожный В.й. Влияние дифференциальных механизмов на тягово-сцепные качества полноприводных автомобилей с механической силовой передачей. В сб.; Автомобильный транспорт, Киев; ЛГехшка*, вып. % 1972.-с.25-28.

61. Бахмутов С.В. К вопрос о выборе коэффициента блокировки межколёсного дифференциала легкового автомобиля. Автомобильная промышленность, №10,1979. с 8-10.

62. Зимелев Г.В. Торможение буксующего колеса, как средство повышения проходимости автомобиля. Труда военной академии механизации и моторизации советской армии, ВАМИ, 1944, Сб.2/12/.

63. Задорожный В.И., Мотин В.й. К оценке тягово-сцепиых качеств автомобилей типа 4x2. В сб.: Автодорожник Украины, № 2,1974, с.29-31.- 168

64. S. Платонов В.Ф. Полноприво дные автомобили. М.: Машиностроение, 1981.- 280 с.

65. Швер Ц.А., Павлова С,А. Климат в регионах РФ, Гидрометеоиздат, 1986. 404 с.

66. Никитин Г.А., Баканов Е.А. Основы авиации. М.: Транспорт, 1984, - 264 с.

67. Геращенко В.Н, О взаимодействии колёсного движителя земдеройно-транспортных машин со снежной опорной поверхностью. Материалы международной НЖ, Воронеж, ВГ АСА, 1998, с. 76-77,

68. Борисенков В, А Великанов А. В. Моделирование зависимости коэффициента буксования движителей буксировщика от усилия на крюке. Межвузовски сборник научно-методических трудов. Воронеж ВВАИУ. 1998 г. с, 26-29

69. Артемьев К. А,, Борисенков В, А. Теория и расчет скреперов и скреперных агрегатов. Учеб, пособие Воронеж, издательство Воронежского университета, 1996-344с,

70. Инструкция. Эксплуатация автомобильных шин в вооруженных сил СССР.- М.: Вониздат, 1982. 96 с.

71. Цймбалин В.Б, и др. Испытание автомобилей. М,: Машиностроение, 1978,- 119 с.

72. Зеленин А.Н. и др. Машины для землеройных работ: Учебное пособие для вузов, М.: Машиностроение, 1975, - 424 с,

73. Инструкция но определению экономической эффективности новых строительных, дорожных, мелиоративных машин, противопожарного оборудования, лифтов, изобретений и рационализаторских предложений. М>: ЦНИИЭС1РОЙМАШ, 1978. ~ 28 с.

74. Разработанные в рамках диссертации методики и результаты использовались при проведении НИР "Стенографист-4Л" и "Развитие-2.2.5" для формирования проекта Программы вооружения в области модернизации средств наземного обслуживания общего применения.