автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Развитие теории и методов создания горных транспортно-технологических машин с регулируемыми параметрами движителя

1х-огг'п»о.!ьш»(п ;•>кзшол;гг

На правах рукописи

КОЛЬГА Анатолий Дмитриевич

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ ГОРНЫХ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ДВИЖИТЕЛЯ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Екатеринбург - 2004

Работа выполнена в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г. И. Носова

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кулешов Алексей Алексеевич

доктор технических наук, профессор Подэрни Роман Юрьевич

доктор технических наук, профессор Афанасьев Анатолий Ильич

Ведущая организация — Научно-исследовательский институт по добыче полезного ископаемого открытым способом (НТЦ НИИОГР) Минтопэнерго РФ

Защита состоится 21 октября 2004 г. в 10Л часов на заседании диссертационного совета Д 212 280 03 при Уральской государственной горногеологической академии по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, УГГТА, зал заседаний Ученого совета академии.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке академии. Автореферат диссертации разослан /¡^сентября 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Ускорение научно-технического прогресса и дальнейшее развитие основных отраслей народного хозяйства страны, в том числе в геологоразведочной и горнодобывающей отраслях промышленности, тесно связаны с постоянным совершенствованием транспортной системы.

Транспорт в горнодобывающей "промышленности является основным связующим звеном в технологическом процессе. Трудоемкость процесса транспортирования весьма высока, а затраты на транспорт и связанные с ним вспомогательные работы могут составлять до 70 % общих затрат на добычу полезного ископаемого.

Условия эксплуатации транспортно-технологических машин на горных предприятиях предъявляют к ним ряд специфических требований. Например, создание большого тягового усилия при разработке вскрышных пород самоходными скреперами, кратковременное резкое увеличение тягового усилия при зачерпывании горной массы погрузоч-но-доставочными машинами на подземных или колесными погрузчиками на открытых разработках месторождений полезных ископаемых, преодоление больших уклонов в выездных траншеях и обеспечение надежного и безопасного торможения на затяжных спусках карьерными автосамосвалами, снижение эксплуатационных затрат на транспортирование полезного ископаемого.

Выпускаемые в настоящее время горные транспортно -технологические машины имеют высокую удельную мощность, что позволяет им развивать большую силу тяги и преодолевать большие уклоны. Однако отсутствие взаимосвязи между силами, прикладьгеаемыми к каждому колесу, и условиями их движения не позволяет обеспечить полное использование потенциальных возможностей этих машин и приводит к таким негативным последствиям, как «буксование» в режиме движения и скольжение отдельных колес в режиме торможения.

Поэтому работы по разработке и созданию более прогрессивных моделей транспортной техники, совершенствованию конструкции агрегатов транспортных средств и улучшению их эксплуатационных качеств, поскольку они в" конечном счете ведут к снижению капитальных затрат на строительство карьеров и снижению себестоимости добычи полезного ископаемого, являются актуальными.

Целью работы является развитие теории колесных транспортных машин на основе прикладных моделей для получения комплекса техни-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

ческих решений, повышающих эффективность и безопасность движения транспортно-технологических машин в условиях горных предприятий.

Идея работы заключается в адаптации параметров колесного движителя к условиям его движения в многообразных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Наклон плоскости колеса к оси вращения при движении по деформируемому грунту или жесткой колее специального профиля обеспечивает повышение тягового усилия колесной машины и величину преодолеваемого уклона.

2. Математическая модель процесса движения колесной машины с учетом взаимодействия боковой поверхности наклоненного колеса с деформируемым грунтом, позволяет определять необходимую величину угла наклона плоскости колеса к оси вращения для движения транспортно-технологической машины с заданной эффективностью в конкретных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий.

3. Критерием оценки прикладываемых к каждому колесу сил, для устойчивого движения колесной машины в многообразных дорожно-грунтовых условиях является величина скольжения колеса относительно поверхности движения.

4. Подтормаживание забегающих колес позволяет регулировать тормозные и движущие силы прикладываемые к колесам машины и повышает эффективность и устойчивость движения.

5. Использование в рабочей тормозной системе гидрообъемных машин трансмиссионного расположения и вспомогательной тормозной системы для подтормаживания забегающих колес позволяет создать систему слежения за торможением колесной машины и систему рекуперации механической энергии торможения.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Дано теоретическое обоснование возможности регулирования параметров колесного движителя посредством изменения угла наклона плоскости колеса к оси вращения для увеличения тягового усилия при движении по деформируемым грунтам.

2. Сформулирована и решена задача построения единой, комплексной системы управления тормозными и движущими силами колесных транспортных средств.

3. Получены новые аналитические зависимости, подтверждающие возможность обеспечения устойчивого движения колесной машины в многообразных дорожных условиях за счет регулирования величины буксования каждого колеса.

4. Предложена концепция и новые принципы создания регулируемого привода рабочей тормозной системы транспортно-технологических машин с использованием гидрообъемных машин трансмиссионного расположения.

5. Разработана система управления колесными тормозами на базе основных свойств дифференциального привода.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, базируется на основных положениях классической механики, теории устойчивости, математической логики, теории колебаний и математического анализа а также на предшествующих фундаментальных работах отечественных и зарубежных ученых в области террамеханики, автомобиле- и тракторостроения; результатах большого объема натурных и лабораторных исследований; данными эксперимента; соответствием результатов теоретических исследований и полученных данных при проведении экспериментов; при этом относительная ошибка экспериментальных данных не превысила 57 % при 90 % -м уровне сходимости экспериментальных данных с расчетными.

Научное значение работы заключается в развитии теории, разработке математической модели движения транспортной машины с наклоненными колесами и теоретическом обосновании возможности существенного повышения эффективности, устойчивости и безопасности движения транспортно-технологических машин на предприятиях горнодобывающей промышленности.

Практическое значение работы заключается в разработке:

- методики расчета параметров, обеспечивающих эффективное движение колесных машин в многообразных дорожно-грунтовых условиях;

- конструктивных схем колесного движителя с возможностью регулирования угла наклона плоскости колеса к оси вращения;

- принципиальной схемы трансмиссионной системы рабочего торможения с использованием гидрообъемных машин, способных работать в следящем режиме, а также с возможностью рекуперации механической энергии.

Техническая новизна работы подтверждается 6 авторскими свидетельствами и одним патентом на изобретения. Реализация результатов работы.

Разработанные в диссертации научные и практические рекомендации предложены к внедрению на горнодобывающих и автомобилестроительных предприятиях в виде проектов на разработку новых конструкций транспортной техники, программ преобразования и развития горнодобы-

вающих предприятий за счет внедрения повой техники и используются в учебном процессе при чтении лекций, выполнении курсовых и дипломных проектов в Магнитогорском государственном техническом университете.

Конструкции транспортно-технологических машин с регулируемыми параметрами движителя приняты к внедрению для практической реализации в разработке технического задания на проектирование машин, оснащаемых разработанными элементами на Магнитогорском железном руднике ГОП ОАО «ММК» (г. Магнитогорск), Титаномагнетито-вом карьере Первоуральского рудоуправления (г. Первоуральск), ОАО «УТОК» (г. Учалы, Башкортостан).

Апробация работы. Основные положения работы и отдельные разделы диссертации докладывались:

На Всесоюзных научно-технических конференциях:

- Новое в подъемно-транспортной технике. - М.: МВТУ, 1985;

- Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной техники. - Красноярск, 1988;

- Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной, складской техники и технологии. - М., 1990.

На IX Всесоюзном семинаре по проблемам совершенствования машин высокой проходимости, в том числе и по водоходным качествам плавающих машин. - М.: МАДИ, 1989.

На международном симпозиуме по террамеханике «Оптимальное взаимодействие».- Суздаль: НТО Машиностроителей, 1992.

На межгосударственных научно-технических конференциях:

- Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала Южно-Уральского региона - Магнитогорск, 1994;

- Качество, надежность, эффективная эксплуатация горио-транспортного

оборудования: современное состояние и перспектива. - Екатеринбург, 2000;

- Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасности горных работ. - Магнитогорск; Сибай; Аркаим, 2003;

- Неделя горняка-2003. МГТУ(27.01.03-31.01.03).- М., 2003.

На заседании УМК специальности 170100 - Горные машины и оборудование. - Иркутск, 2003. \

Публикации. По теме диссертации опубликована 31 работа, в том числе одна монография, 6 авторских свидетельств и один патент.

Вклад автора в публикации, выполненные в соавторстве, состоял в формировании основной идеи [1, 9, 10, 25.,.30], выборе методов иссле-

дований [2, 4, 23], анализе полученных результатов и подготовкой на их основе методик и рекомендаций [3, 5, 11,12, 18...21].

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 188 наименований, содержит 250 страниц машинописного текста, 72 рисунка и 5 таблиц.

Автор выражает глубокую благодарность д-ру, техн. наук, проф. Кантовичу Л.И. за консультации и оказанную методическую помощь при работе над диссертацией, д-ру техн. наук, проф. Агейкину Я.С., д-ру техн. наук, проф. Лелю Ю.И., д-ру техн. наук, проф. Галкину В. Д. и д-ру техн. наук, проф. Макарову А.М. за ценные советы при формировании и обсуждении работы.

Основное содержание работы

Объектом исследования в диссертации является террамеханика транспортно-технологических машин в условиях горных предприятий.

Предмет исследования — закономерности взаимодействия колесного движителя транспортно-технологических машин с поверхностью движения в многообразных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий.

Область применения колесных машин постоянно расширяется, а их эксплуатация на горных предприятиях характеризуется особыми, специфическими условиями, отличающимися от условий эксплуатации обычных дорожных машин, поэтому основным направлением работы является развитие теории и методов создания колесных машин с регулируемыми параметрами движителя и прикладываемых к нему сил, которые оказывают существенное влияние на эффективность и безопасность работы транспорта горных предприятий.

В главе 1 выполнен обзор и анализ существующих теоретических работ, посвященных исследованию условий эксплуатации, движителей, трансмиссий и тормозных систем транспортных и транспортно-технологических машин, используемых на горных предприятиях.

Теоретическими и экспериментальными исследованиями параметров, определяющих эффективность движения колесных транспортных машин, занимались ученые: Агейкин Я.С., Антонов Д.А., Бабков В.Ф., Бируля А.К., Бочаров Н.Ф., Брянский Ю.А., Бухарин Н.А., Васильев М.В., Высоцкий B.C., Галкин В.А., Генних М.Э., Гуськов В.В., Зимелев Г.В., Кнороз В.И, Кошарный Н.Ф., Кулешов А.А., Летошнев М.Н., Не-федьев Я.Н., Петрушов В.А., Пирковский Ю.В., Платонов В.Ф., Потапов М.Г., Подэрни Р.Ю., Смирнов Г.А., Тарасик В.П., Ульянов Н.А., Фаробин Я.Е., Яковлев В.Л. и др.

Из зарубежных исследователей, работающих в этой области, следует отметить М.Г. Беккера, Дж. Вонга и Д.Р. Эллиса.

Большинство работ в этом направлении посвящено сбору, статистической обработке данных о поверхностях движения и исследованию параметров движения колесных машин. Полученные зависимости имеют важное значение для анализа эффективности движения, расчетов основных параметров проходимости и устойчивости движения. Однако применительно к горным транспортно-технологическим машинам не все полученные зависимости могут быть использованы в полной мере.

Это связано с отличием в условиях эксплуатации и требованиями, предъявляемыми к конструкции горных транспортно-технологических машин. Основной отличительной особенностью их является большая грузоподъемность (до 200 и более тонн) и небольшие скорости движения (до 50 км/ч).

Анализ имеющихся статистических данных условий эксплуатации машин показывает, что даже при слаборазвитой дорожной сети транс-портно-технологические машины горных предприятий значительную часть времени эксплуатируются на автомобильных дорогах, где наилучшим является колесный движитель, поэтому целесообразно исследование отдельных параметров, изменение которых оказывает влияние на эффективность движения именно колесного движителя. В настоящее время достаточно хорошо изучены и получили распространение способы регулирования таких параметров колесного движителя, как изменение давления в шинах колес и изменение нормальных нагрузок на колеса. Однако, несмотря на значительное усложнение конструкции, регулирование этих параметров оказывает незначительное повышение эффективности движения колесных машин и только на определенных типах поверхностей.

На эффективность движения транспортных машин оказывают влияние множество факторов. Однако такие параметры, как эффективность тяговых, и особенно тормозных сил, непосредственно влияющих на устойчивость и безопасность работы, являются наиболее значимыми для любых тягово-транспортных и транспортно-технологических машин.

Статистика работы горных предприятий свидетельствует, что простои карьерных автомобилей в связи с неблагоприятными погодными условиями (особенно зимой) для зоны Урала составляют не менее 15-20 дней в году.

Статистика ДТП свидетельствует, что более 40 % всех аварий на автомобильных дорогах происходит из-за несовершенства конструкции тормозной системы транспортных машин, которое проявляется в виде заносов при торможении.

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

- разработка математической модели процесса движения колесной машины с учетом взаимодействия боковой поверхности наклоненного к оси вращения колеса с деформируемым грунтом;

- обоснование возможности повышения и регулирования тягового усилия колесных машин за счет изменения угла наклона плоскости колеса к оси вращения, а также рассмотрение области целесообразного использования предлагаемого технического решения;

- обоснование и разработка единого подхода к рассмотрению тормозных и движущих сил, прикладываемых к колесам, и разработка системы управления тормозными и движущими силами, прикладываемыми к каждому колесу транспортной машины;

- разработка и изготовление конструкций пневмораспределителя для подтормаживания забегающих колес и механизма изменения угла наклона плоскости колеса к оси вращения;

- исследование и установление критерия и метода оценки требуемой величины прикладываемых к каждому колесу тормозных и движущих сил;

- исследование влияния раздельного привода тормозов на устойчивость и безопасность движения колесной машины в различных экстремальных условиях;

- проведение экспериментов для подтверждения достоверности полученных теоретических положений и выводов.

В главе 2 рассмотрены общие принципы создания колесных машин с регулируемым тяговым усилием и соответственно с возможностью преодоления больших уклонов.

При движении колесной машины необходимо рассматривать произвольное (неперпендикулярное) расположение плоскости колеса к оси вращения. В этом случае с поверхностью движения взаимодействуют и цилиндрическая, и боковая поверхности колеса Чем меньше угол между плоскостью колеса и осью вращения, тем больше будет площадь контакта с деформируемой поверхностью движения боковой плоскости и меньше цилиндрической, и, наоборот, чем больше угол приближается к прямому, тем больше площадь контакта цилиндрической поверхности колеса и меньше боковой.

В настоящее время известны два крайних случая работы колесного движителя. Первый, наиболее широко используемый на автомобильном транспорте, - колесный движитель с плоскостью колеса, перпендикулярной оси вращения. Второй, иногда используемый в качестве движителя

для передвижения по воде, - колесный движитель с плоскостью колеса, параллельной оси вращения.

Основная идея повышения эффективности колесного движителя заключается в возможности регулирования угла наклона плоскости колеса к оси вращения при движении по различным поверхностям. При движении по твердым поверхностям или автомобильной дороге плоскость колеса располагается перпендикулярно оси вращения, при движении по мягким, деформируемым грунтам угол наклона плоскости колеса уменьшается.

Использование наклона плоскости диска к оси вращения для увеличения сцепления его с деформируемой поверхностью известно уже достаточно давно. Причем применение наклоненных, вращающихся дисков известно в различных, совершенно, казалось бы, не связанных между собой отраслях промышленности. Например, на транспорте (движитель) и в прокатном производстве (прокатный валок). Вращающийся диск может либо катиться по деформируемой поверхности (движитель транспортных средств), либо, оставаясь неподвижным, перемещать деформируемую поверхность (приводной прокатный валок).

Имеются патенты ГДР и США, а также авторское свидетельство СССР на использование наклоненного диска в качестве движителя транспортных средств. Однако широкого распространения такой движитель не получил в силу целого ряда обстоятельств.

При качении наклоненного обычного круглого колеса по плоской твердой поверхности возникают колебания оси колеса и соответственно всей машины в вертикальной плоскости. Кроме того, при вращении наклоненного диска или колеса возникают весьма значительные знакопеременные центробежные силы, которые приводят к вибрации ходовой части и всей машины. Величина этих сил зависит от размеров колеса, его массы, угла наклона и угловой скорости вращения.

Таким образом, двигаться на наклоненных колесах с достаточно высокой скоростью по бездорожью или автомобильной дороге не представляется возможным. Причем если движение с малой скоростью по бездорожью можно оправдать, то движение с малой скоростью по хорошим дорогам - вряд ли.

Очевидно, что наиболее оптимальным решением данной проблемы должно явиться создание колесного движителя с возможностью изменения угла наклона плоскости колеса к оси вращения, т. е. наклонять колесо только при движении по труднопроходимым участкам пути.

Однако для этого необходимо создание специального механизма, дающего, возможность изменять угол наклона плоскости колеса к оси вращения непосредственно в процессе движения.

На слабых, сыпучих грунтах элементы универсального колесного движителя деформируются незначительно, вследствие чего законы изменения формы поверхности контакта колеса описываются известными уравнениями поверхности цилиндра и плоскости как функции глубины погружения в грунт.

Учитывая, что универсальность движителя заключается в возможности регулирования угла наклона плоскости колеса к оси вращения в зависимости от несущей способности поверхности качения, остановимся на рассмотрении работы универсального колесного движителя на мягких грунтах, где угол наклона колеса к оси вращения отличен от 90°.

Принимаем за рассмотрение колесо универсального колесного движителя как абсолютно жесткий сплошной диск.

Уравнения вращающегося относительно оси OY и наклоненного к ней под углом а диска имеют вид

X2 sin2 y + Y2 cos2 а + Z2 sin2 q> + 2XY sin orsin y -

-2XZcos<pcosy+2YZsmacos<p = R2; (1)

X eos y - Y sin a + Z eos cp - ±B.

где tp и/ - углы между плоскостью колеса, плоскостью XOYи вертикальной плоскостью ZOX соответственно; R - радиус диска; В — половина толщины (высоты) диска.

Как видно из рис. 1, на мягких деформируемых грунтах наклоненное колесо движителя контактирует с грунтом не только цилиндрической поверхностью, но и боковой плоскостью. Причем площадь контакта боковой плоскости зависит от глубины погружения и угла наклона колеса и может превосходить площадь контакта цилиндрической поверхности.

При качении наклоненного колеса угол наклона плоскости колеса к поверхности качения плавно изменяется в пределах от до 90° дважды за один оборот. Опорная площадь контакта боковой плоскости колеса также будет изменяться, как это видно из уравнения проекции системы уравнений (1) на горизонтальную плоскость:

^r2cos2a + 72sin2/-2^Tsinacos/±BFsina±

± ВХ cos у+В2 sin2 (p = R2 cos2 (p.

Максимальное значение опорной площади будет при ф-1 = а, а

Рис. 1. Общий вид оси с установленными на ней наклоненными колесами и след, получаемый при качении наклоненных колес: 1 - ось; 2 - колеса; 3 - колея

Если площадь контакта цилиндрической поверхности колеса при качении изменяется незначительно, то площадь контакта боковой плоскости изменяется в более широких пределах.

За счет изменения опорной площади контакта боковой плоскости будет изменяться глубина погружения колеса в грунт (глубина колеи). Эти изменения будут иметь колебательный характер.

Но вместе с тем видим, что при качении наклоненного колеса радиус качения гк изменяется, и характер изменения имеет колебательный характер. Причем изменение радиуса качения находится в противофазе с изменением глубины колеи. При определенных условиях они смогут себя скомпенсировать, и движение транспортного средства будет происходить без значительных вертикальных колебаний.

В плане след качения наклоненного колеса по мягкому грунту имеет вид периодической функции (см. рис. 1).

В случае взаимодействия жесткого или пневматического колеса с мягким деформируемым грунтом, когда в основном происходит деформация грунта, касательная сила тяги наклоненного колеса увеличивается за счет объемного сдвига грунта. Максимальная сила тяги будет ограничена сопротивляемостью грунта объемному сдвигу. Чем больше глубина погружения наклоненного колеса в грунт, тем больший объем грунта подвергается сдвигу и больше тяговое усилие, развиваемое колесом.

А что будет происходить при взаимодействии жесткого или пневматического колеса с жестким недеформируемым грунтом при условии, что движение происходит по колее, профиль которой соответствует профилю колеи, получаемой при качении жесткого наклоненного колеса по деформируемому грунту без относительного скольжения? Представим себе, что сначала автомобиль с наклоненными колесами прокатили по незастывшему бетонному покрытию дороги, а затем, подождав некоторое время, пока бетон окончательно застынет, начали движение машины с наклоненными колесами по полученной колее.

У наклоненных колес при качении по жесткой, недеформируемой колее, в отличие от вышерассмотренного случая, касательная сила тяги будет ограничена только мощностью силовой установки, прочностью трансмиссии и ходовой части, а также прочностью колеи поверхности движения.

Создание жесткой недеформируемой колеи наиболее, целесообразно для движения горных транспортно-технологических машин, которым необходимо осуществлять доставку полезного ископаемого от забоев до поверхности кратчайшим путем. Например, на открытых горных работах использование данного технического решения видится в следующем виде (рис. 2). Транспортная машина 1, оборудованная наклоненными колесами, осуществляет передаточную функцию горной массы от забоя до поверхности карьера кратчайшим путем по специальной, жесткой колее 2, выполненной на уступах борта карьера с уклоном, равным углу откоса уступа (75 - 80°). На поверхности карьера разгрузка может осуществляться в накопительный бункер 3 для дальнейшего транспорти-

рования конвейером 4 или непосредственно в автомобильный или железнодорожный транспорт большой грузоподъемности для транспортирования к месту назначения. Объем кузова транспортной машины соответствует объему ковша экскаватора. В этом случае несколько машин, подающихся к экскаватору с интервалом, равным рабочему циклу экскаватора, смогут обеспечить непрерывную и бесперебойную работу экскаватора, образовав, таким образом, экскавационно-транспортный комплекс.

Рис. 2. Экскавационно-транспортный комплекс на открытых работах 1 - транспортная машина; 2 - жесткая колея; 3 - накопительный бункер; 4 - конвейер

К преимуществам такого комплекса можно отнести то, что он сочетает в себе достоинства конвейерного транспорта (непрерывность транспортирования) и автомобильного (мобильность и возможность движения вслед за экскаватором по мере продвижения фронта экскава-ционных работ без трудоемких работ по устройству пути). Учитывая то, что транспортная машина с наклоненными колесами осуществляет доставку горной массы до поверхности карьера по фактически прямолинейным участкам небольшой протяженности, становится возможным использование беспилотных машин - роботизированных комплексов с программно-цикловым управлением.

След при качении наклоненного колеса представляет собой график периодической функции, который аналитически может быть выражен следующей зависимостью:

где - амплитуда колебаний функции; угловая скорость вращения наклоненного колеса; время.

В нашем случае A =R*ina,rmiR - радиус колеса; от-угол наклона колеса к оси вращения. Поэтому аналитически выражение следа качения наклоненного колеса будет иметь вид (см. рис. 2)

Величина радиуса качения наклоненного колеса является величиной переменной, зависящей от угла наклона плоскости колеса к оси вращения и угла поворота колеса. Поэтому при качении по ровной поверхности ось вращения колеса будет совершать колебания в вертикальной плоскости.

Поскольку колебания оси в вертикальной плоскости будут в проти-вофазе с колебаниями следа качения в горизонтальной плоскости, аналитически эти колебания можно выразить следующей зависимостью:

z = R{ 1 - cosa) • eosct) ■ t.

Величина касательной силы тяги определится как:

где М — крутящий момент, подводимый к колесу; г — радиус качения наклоненного колеса.

Анализ работы колесного движителя показал, что тяговое усилие, развиваемое отдельным колесом, можно повысить за счет наклона плоскости колеса к оси вращения на отдельных участках пути в значительной степени. Однако наибольшая эффективность движения машины с наклоненными колесами может быть достигнута только при условии, что все колеса машины находятся в примерно равных по сцеплению условиях. В противном случае, далее при значительном увеличении силы тяги отдельного колеса, эффективность движения всей машины будет весьма низкой. Для реализации данного условия необходимо создание жесткой неде-формируемой колеи для движения наклоненных колес либо обеспечение связи между приводными силами, прикладываемыми к каждому колесу, с одной стороны и сцеплением каждого колеса с поверхностью движения -с другой, обеспечивая при этом устойчивое и управляемое движение машины.

Разность тяговых сил, реализуемых каждым колесом машины, отрицательно сказывается не только на эффективности движения машин с наклоненными колесами. Она также ведет к снижению устойчивости движения и управляемости машин с обычным колесным движителем в тяжелых дорожных условиях.

В главе 3 рассмотрена устойчивость движения горных транспорт-но-технологических колесных машин. Приведено обоснование неправо-

мерности использования упрощенной расчетной, так называемой «велосипедной схемы». В которой реакции пары колес одной оси заменяются одной реакцией, равной их сумме и условно приложенной в середине оси, а перераспределение нормальных реакций между колесами внутреннего и наружного бортов не учитывается.

Колесная машина представляет собой сложную многомассовую систему. Рассматривать все её движения одновременно в большинстве случаев нецелесообразно. Для решения различных задач можно делать те или иные упрощения, учитывая лишь главные движения системы для соответствующих случаев, если при этом пренебрежение остальными не вносит существенной ошибки в результат.

Разумный выбор совокупности допущений уже в самом начале расчета предопределяет время и средства, которые необходимо затратить для решения полученной системы уравнений.

В данной главе рассматривается движение тягово-транспортных машин, используемых при разработке месторождений полезных ископаемых как открытым, так и подземным способами, имеющих обычную компоновку и шарнирно сочлененные машины.

При записи уравнений движения считалось, что движение машины осуществляется в результате силового взаимодействия ее колес с дорогой, поэтому рассматривались все силы и моменты, действующие на машину при ее движении. Лишь вместе с определением всех этих сил и моментов можно уточнить кинематику и оценить управляемость машины.

Используя принцип Даламбера, считая, что машина находится в равновесии, составлялись динамические уравнения движения колесной машины по ровной горизонтальной поверхности. Затем исследовалась устойчивость решения полученной системы дифференциальных уравнений.

Устойчивость движения транспортной машины связана с ее управляемостью. Во многих случаях желательным является сохранение управляемых параметров постоянными на некотором участке пути движения машины. У транспортной машины, обладающей хорошей устойчивостью, сохранение управляемых параметров постоянными и приближение их к желательным возможно без вмешательства водителя в более широком диапазоне возмущающих воздействий, чем у машины, имеющей худшую устойчивость. Поэтому вероятность совпадения действительных параметров с желательными при одинаковых эксплуатационных условиях тем выше, чем лучше устойчивость движения транспортной машины.

Устойчивость движения колесных машин чаще всего связывают с проблемой больших скоростей. Может показаться, что для горных ма-

шин технологического назначения и относительно невысоких транспортных скоростей задача изучения устойчивости движения не актуальна. Это не совсем так. Само определение «высокая» или «низкая» транспортная скорость - весьма относительно. Для машины весом несколько десятков и даже сотен тонн вряд ли можно назвать низкой даже скорость 30-40 км/ч, а сегодня известны горные машины, могущие развивать скорость до 100 км/ч. Все это заставляет заново исследовать известную из теории автомобиля задачу оценки устойчивого движения машины.

Для получения условия устойчивого движения машины с колесной формулой 4x2 с передними управляемыми колесами рассматривалось ее движение в неподвижной системе координат с постоянной скоростью вдоль оси х (рис. 3).

В продольном направлении на машину действуют тяговое усилие ведущего моста и силы сопротивления движению.

Пусть под действием внешних возмущений центр масс колесной машины отклонился в боковом направлении на некоторое расстояние ус, а ее продольная ось повернулась на угол Р от заданного направления движения. Чтобы вернуть машину на заданную траекторию, водитель

должен повернуть управляемые колеса на углы а,. Рассматривая только боковое и курсовое отклонения машины от заданного направления движения и принимая угловые перемещения малыми, а (£=<£= а, систему уравнений после преобразований можно записать в следующем виде:

Боковые силы выразим через углы увода Р6 = к-(рув* а углы увода

колес - через обобщенные скорости движения центра масс колесной машины и угловую скорость, которые получаются из уравнения неголо-номных связей для всех колес из условия отсутствия бокового движения центров колес в направлениях, нормальных к абсолютным скоростям каждого из колес.

Поскольку рассматривались только боковое и курсовое отклонения колесной машины, то продольная скорость цетров всех колес принималась равной продольной скорости центра масс, т. е.

Подставляя значения боковых сил в исходную систему уравнений и произведя соответствующие преобразования, получим:

«У. = Ус - р + (Г. - С +*, -кг)Р +

+ (^1 ~кх )а>

гР Ус у

г с

и (к;-к^ЦВа-^Ц + кг1\

+

(4)

+ К*," -+ к2Ь2 + к,Ц]/3 +

+- + к: - - - + +- к:Р2-г;+г и г+Р- - с, - ^+р;пр1)в+

+ (к{-к?)Ва2,

где - сумма сил сопротивления качению всех колес; ^ и Г;

■ су мма сопр о т ивления ка "1епию всех колес; л £ жш. л ^ ОумЫЯ

сил сопротивления качению колес одной оси; Б" и Р" - суммы сил сопротивлений качению колес правого и левого бортов соответственно ; к", к\ и кг - сумма коэффициентов сил сопротивления боковому уводу всех колес и каждой оси отдельно соответственно; РК и Т^/ -сумма движущих сил, развиваемых всеми колесами ведущих осей, и одной (передней).

Для определения устойчивости движения колесной машины в соответствии с теорией А.М. Ляпунова составлялись уравнения возмущенного движения и исследовались корни его характеристического уравнения [24].

Система уравнений возмущенного движения колесной машины имеет вид

Так как данная система уравнений должна иметь решение, отличное от нуля, определитель этой системы должен равняться нулю, то, раскрывая определитель системы уравнений, получаем характеристическое уравнение. После произведенного преобразования и объединения слагаемых с общими множителями получено уравнение третьей степени.

Если корни характеристического уравнения отрицательные вещественные или комплексные с отрицательной вещественной частью, то правые части выражений, а значит, и возмущения будут с течением времени уменьшаться и при стремиться к нулю.

Таким образом, необходимым и достаточным условием устойчивого движения колесной машины является наличие отрицательной вещественной части в корнях характеристического уравнения, полученного для системы уравнений возмущенного движения. Согласно теореме Гурвица, условие обеспечивается, если коэффициенты характеристического уравнения будут положительны, и для уравнения третьей степени выполняется неравенство

йг0А3 + а,Л2 + а2Л + а3= О,' а0 > 0; а\ > 0; а2 >0; а3 > 0,

а.ау -апа% > 0.

12 0 3

В нашем случае коэффициентами характеристического уравнения являются выражения:

Анализ выражений, определяющих коэффициенты характеристических уравнений, показывает, что основное влияние на знак корней характеристического уравнения и соответственно устойчивость движения колесной машины оказывают коэффициенты сил сопротивления боковому уводу колес.

При наличии возможности регулирования величины этих коэффициентов появляется возможность управления устойчивостью движения колесных машин.

Величина зависит от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов. К ним относятся: высота и ширина профиля шины, угол наклона нитей и число слоев корда, давление воздуха в шине, нагрузка колеса и многое другое.

Если известную зависимость влияния продольной реакции колеса на коэффициент кув преобразовать в зависимость, отражающую связь коэффициента сил сопротивления боковому уводу с величиной буксования колеса кув ^ГСУ, то она будет иметь вид, показанный на рис. 4.

Д.А. Антоновым разработана теория нелинейного увода, в соответствии с которой он предложил определять значение коэффициента сопротивления боковому уводу в зависимости от некоторой постоянной величины этого коэффициента и ряда переменных коэффициентов, являющихся функциями нормальной нагрузки, тангенциальной реакции, коэффициента сцепления и других, называемых, в свою очередь, коэффициентами коррекции, каждый из которых меньше единицы.

При нагрузках колеса, близких к номинальным, и движении в средних эксплуатационных условиях, соответствующих колесным машинам определенных типов, значения коэффициентов сопротивления боковому уводу шин легковых автомобилей находятся в диапазоне 20...40

(б)

кН/рад, грузовых автомобилей и автобусов 60... 120 кН/рад. Для шин особо большого размера этот коэффициент может быть в несколько раз больше (например, для шины 40.00-57 автомобиля-самосвала БелАЗ-7521 величина к}в составляет 400... 500 кН/рад).

Рис. 4. Влияние величины относительного скольжения колеса 5 на величину коэффициента бокового увода кув

Таким образом, в соответствии с зависимостью (см. рис. 4), регулируя величину буксования колеса, мы можем в значительных пределах изменять величину коэффициенга сил сопротивления боковому уводу и соответственно обеспечить устойчивое движение колесной машины в самых разнообразных условиях движения как в тяговом, так и в тормозном режимах.

В главе 4 исследованы вопросы поиска рациональных режимов движения и торможения карьерных автомобилей.

Анализ крутящих моментов при движении и тормозных сил при торможении, подводимых к колесам машины, показывает, что по своей сути это одни и те же силы, подводимые к одним и тем же колесам машины, только с разным знаком и от разных источников. Крутящий момент от двигателя посредством трансмиссии подводится к ведущим колесам, а тормозное усилие от ноги водителя посредством тормозных механизмов подводится к каждому колесу. Дифференциал в трансмиссии колесной машины выполняет точно такую же роль, что и антиблокировочная система (АБС) в приводе тормозов. Антиблокировочная система тормозов позволяет передавать на все колеса одного контура равный тор-

тормозной момент, ограничивая при этом тормозное усилие всех колес данного контура сцеплением колеса, имеющего худшее сцепление с поверхностью качения. Дифференциал же позволяет передавать равный крутящий момент на оба колеса, ограничивая при этом тяговое усилие каждого колеса сцеплением колеса, имеющего худшее сцепление с поверхностью качения. Причем эффективность работы дифференциала (в роли «АБС» движущих сил) гораздо выше, чем АБС тормозов, поскольку он автоматически подает равные крутящие моменты к обоим ведущим колесам и ему не присущи такие свойства обычных АБС, как модулирование (15-20 раз в секунду) сил, подающихся к колесам машины.

Поэтому и к решению вопроса о повышении эффективности движения колесной машины нужно подходить философски, т. е. необходимо рассматривать процессы движения и торможения комплексно, взаимосвязанно.

Анализ характера приложения тормозных и движущих сил, проведенный в работе (гл. 3), показывает, что для повышения эффективности работы автомобиля как в режиме движения, так и в режиме торможения в принципе требуется одно и то же, а именно передавать на каждое колесо усилие (и тормозное, и тяговое), оптимальное по условиям сцепления каждого колеса с поверхностью качения.

Решение данного вопроса при сложившемся в настоящее время раздельном рассмотрении тормозных и движущих сил возможно единственным путем. Это создание индивидуального независимого привода на каждое колесо, обеспечивающего передачу усилия (и тягового, и тормозного), соответствующего сцеплению данного колеса с поверхностью движения. Такое решение проблемы повышения эффективности движения и торможения колесной машины на настоящий момент в связи с большой сложностью и стоимостью конструкции практически неосуществимо.

Рассматривая процесс движения и торможения колесной машины взаимосвязанно, неотрывно друг от друга, решение данного вопроса видится следующим образом.

Оценка постоянно изменяющихся условий сцепления колеса с поверхностью качения, как правило, оценивается величиной проскальзывания колеса относительно поверхности качения. Эта величина определяется как производная от разности относительных углов поворота всех колес машины. Величина скольжения, равная 15-20 %, считается оптимальной. Таким образом, к каждому колесу необходимо прикладывать крутящий и тормозной момент, который обеспечивал бы данную величину скольжения.

Поэтому проблему оптимизации движущих и тормозных сил колесной машины необходимо разделить на две взаимосвязанные задачи. Первая задача заключается в подаче ко всем колесам минимально допустимого момента (крутящего или тормозного) по условиям сцепления колеса, имеющего худшие условия движения. Вторая задача заключается в подаче дополнительного момента на колеса, у которых лучшее сцепление с поверхностью движения, причем величина этого момента должна обеспечить оптимальное скольжение колеса относительно поверхности движения. Колесо, имеющее лучшее сцепление, можно определить по относительному углу поворота нескольких колес. В режиме движения лучшее сцепление у колеса с меньшим относительно других углом поворота (отстающее), в режиме торможения - колесо с большим углом (забегающее).

Первая задача в настоящий момент для приводных сил полностью решена путем использования дифференциалов, а для тормозных сил эта задача частично решена путем использования антиблокировочных систем тормозов.

Вторая задача на сегодняшний день решения не имеет.

Существующие в настоящее время двухконтурные системы привода тормозов с поставленной задачей справиться не в состоянии. Поскольку один контур управляет тормозными механизмами нескольких колес, и соответственно тормозное усилие, прикладываемое ко всем колесам, входящим в один контур, одинаковое.

Одним из путей решения поставленной задачи является применение тормоза гидрообъемного торможения, преобразующего энергию вращения трансмиссии в энергию потока жидкости с последующим ее регулированием.

Суть работы гидрообъемного тормоза заключается в следующем. Рассмотрим трансмиссионное расположение тормозного механизма (рис. 5).

В момент торможения трансмиссионный вал 2 соединяется с объемным насосом 3, который начинает засасывать жидкость из бака 8 и подавать ее в напорный трубопровод 4. В напорном трубопроводе 4 жидкость проходит через регулируемый дроссель 5 и возвращается обратно в бак 8. В случае полного открытия дросселя 5 сопротивление движению жидкости минимально. А поскольку гидропередача является «прозрачной», то и вал насоса, и связанная с ним трансмиссия испытывают минимальное сопротивление вращению. По мере закрытия дросселя сопротивление движению жидкости и соответственно сопротивление вращению трансмиссии увеличиваются. При полном закрытии дросселя движение жидкости прекращается, а, поскольку жидкость практически не-

сжимаема, вал насоса и связанная с ним трансмиссия останавливаются. Колеса машины соответственно блокируются.

2 345 6 7829

Рис. 5. Схема трансмиссии двухосной полноприводной колесной машины с рабочей тормозной системой гидрообъемного торможения [23]: 1 — двигатель; 2 — трансмиссионный вал; 3 - объемный гидронасос; 4 — напорный трубопровод; 5 - регулируемый дроссель, связанный с педалью тормоза; 6 - манометр; 7 - раздаточная коробка; 8 - гидробак; 9 - ведущий мост

В используемых в настоящее время тормозах трения зависимость тормозного момента имеет нелинейный характер. Гидрообъемное же торможение зависит только от одной величины, что обеспечивает линейную зависимость тормозного момента от величины открытия дросселя. Величина усилия управления дросселем минимальна и не требует никаких усилителей и дополнительных передач.

Тормозная система гидрообъемного торможения не исключает наличия остальных тормозных систем. Даже наоборот, она только дополняет их, тем самым повышая надежность и эффективность торможения машины. Вместе с тем уменьшаются эксплуатационные расходы на ремонт и обслуживание колесной машины, поскольку снижается износ тормозных колодок и количество регулировочных работ.

Все существующие в настоящее время тормозные системы работают по принципу преобразования кинетической энергии движущегося автомобиля за счет сил трения в тепло, которое затем рассеивается в окружающую среду. При независимом от трансмиссии приводе тормозов аккумулирование энергии колесной транспортной машины весьма пробле-

матично, поэтому оно в настоящее время не используется. Если же привод тормозов будет связан с трансмиссией, то эта задача решается достаточно просто. Примером может служить рассмотренный выше гидрообъемный трансмиссионный тормоз.

В рассмотренной нами простейшей схеме процесса гидрообъемного торможения энергия движения колесной машины насосом превращается в энергию потока жидкости, которая при прохождении дросселя, так же, как и в обычных тормозных системах трения, превращается в тепло и рассеивается в окружающей среде. Однако, в отличие от существующих тормозных систем трения, гидравлическую энергию можно аккумулировать и пускать в дальнейшую работу. Усложнение конструкции заключается в установке дополнительного элемента - гидравлического аккумулятора.

Все объемные роторные поршневые гидромашины являются машинами обратимого действия. Это значит, что они могут преобразовывать механическую энергию вращения в гидравлическую энергию потока жидкости и, наоборот, гидравлическую энергию жидкости - в механическую энергию вращения.

Таким образом, в режиме торможения вращающаяся трансмиссия вращает вал гидромашины 3, которая работает в режиме насоса и подает жидкость из бака 8 под давлением в гидроаккумулятор, накапливая гидравлическую энергию. В режиме движения эта же гидромашина работает в режиме мотора, и жидкость, под давлением выходя из гидроаккумулятора, вращает вал гидромотора и связанную с ним трансмиссию.

Как отмечалось выше, при торможении вращающиеся колеса транспортной машины вращают трансмиссионный вал 2 и связанный с ним вал насоса 3, который подает жидкость в напорный трубопровод 4. При движении жидкости по трубопроводу манометр 6 будет показывать давление жидкости на данном участке трубопровода. При полностью открытом дросселе 5 и максимальной частоте вращения вала насоса это давление будет максимальным, по мере закрытии дросселя давление жидкости будет падать. При полностью закрытом дросселе или при блокировании колес, когда трансмиссионный вал и связанный с ним вал насоса останавливаются, давление в трубопроводе падает до нуля. Следовательно, снижение давления в трубопроводе до нуля будет свидетельствовать о блокировании колес. Если ввести в гидравлическую схему соответствующую аппаратуру управления, которая в момент падения давления жидкости до определенного минимума будет направлять поток жидкости по сливному трубопроводу в бак, тем самым растормаживая колеса и модулируя тормозное усилие на трансмиссионном валу с заданной час-

тотои и характеристикой, то при торможении данная система автоматически может полностью исключить блокирование колес транспортной машины. Иначе говоря, гидрообъемное торможение может выполнять функции слежения за сцеплением колес с поверхностью движения.

Существующие антиблокировочные системы тормозов с электронным управлением включают в себя датчики скорости вращения, установленные на каждом колесе, гидравлический распределительный блок, модулирующий давление подвода тормозной жидкости к колесным цилиндрам, и электронный блок управления, анализирующий частоту вращения колес и управляющий процессом торможения. Высокая стоимость изготовления и обслуживания существующих АБС с электронным управлением исключает возможность их применения на основной массе колесных машин.

При использовании гидрообъемного торможения с трансмиссионным расположением механизмов роль датчика скорости вращения и электронного блока управления с гидравлическим распределительным блоком может выполнять один распределитель с гидравлическим управлением. Соответственно стоимость изготовления и обслуживания АБС такого типа будет несоизмеримо ниже существующих антиблокировочных систем с электронным управлением.

Очевидно, что гидрообъемное торможение может быть использовано в качестве любой из обусловленных ГОСТом систем торможения -рабочей, запасной, стояночной и вспомогательной. Но наибольшую эффективность принесет ее применение в качестве трансмиссионной рабочей тормозной системы, особенно если система трансмиссионного гидрообъемного торможения будет дополнительно оборудована системой аккумулирования гидравлической энергии с последующей ее реализацией, а также системой слежения за сцеплением колес с поверхностью движения.

Основной причиной снижения эффективности движения колесных машин является неравенство сил сопротивления под каждым колесом. На величину сил сопротивления, действующих на каждое колесо, оказывает влияние множество факторов. Все эти параметры, кроме того, не являются величинами постоянными, они в процессе движения изменяются в очень широких пределах. Соотношение сил сопротивления и тяговых сил, приложенных к каждому колесу, определяет динамичность, устойчивость, управляемость и проходимость транспортной машины.

Если сумма всех сил, действующих на колеса одного борта, отличается от суммы всех сил, действующих на колеса другого борта, то возникает крутящий момент, стремящийся развернуть машину.

Таким образом, на динамичность, управляемость, устойчивость и проходимость колесной транспортной машины оказывают влияние соотношение сил сопротивления и тяговых сил, приложенных ко всем колесам, а также соотношение этих сил по бортам машины.

В настоящее время крутящий момент и соответственно тяговое усилие от двигателя к колесам ведущего моста подводится равное, независимо от сил сопротивления, приложенных к этим колесам. Причем этот крутящий момент, благодаря свойствам дифференциала, по величине равен максимально возможному по условиям буксования колеса, имеющего минимальное сцепление с поверхностью движения. Поэтому мы часто можем наблюдать, особенно зимой, такую картину, когда одно ведущее колесо транспортной машины, которое имеет хорошее сцепление с поверхностью качения, стоит на месте, а второе колесо, имеющее минимальное сцепление, буксует. В результате транспортная машина не может сдвинуться с места, поскольку суммарное тяговое усилие, развиваемое обоими колесами, слишком мало, чтобы двигать машину.

Широко рекламируемые в последнее время системы электронной блокировки дифференциала EDS; автоматического регулирования привода ведущих колес ASR и электронная программа устойчивости ESP используются только на дорогих импортных автомобилях. Статистические данные об эффективности работы таких систем пока еще не публиковались, поскольку эти системы только что появились и не прошли испытания временем. Однако два существенных недостатка уже можно выделить. Во-первых, стоимость этих систем соизмерима со стоимостью самого автомобиля, и, во-вторых, достаточно квалифицированное обслуживание таких систем возможно лишь в центрах, оборудованных соответствующими стендами. Количество таких центров на всей территории России слишком мало. Поэтому широкое распространение данные системы в ближайшем обозримом будущем на территории России вряд ли получат.

Дифференциал с малым внутренним трением распределяет крутящий момент по полуосям приблизительно поровну, и реализация момента ограничивается буксованием колеса, которое находится на грунте с меньшим коэффициентом сцепления. Общая сила тяги на ведущих колесах определяется колесом, которое имеет меньшее сцепление с дорогой и может оказаться недостаточным для преодоления колесной машиной сопротивления движению. Поэтому, с точки зрения увеличения тягового усилия колесной машины при движении в тяжелых условиях, трение в дифференциале является полезным, так как оно позволяет передавать

больший крутящий момент на отстающее колесо. Суммарная сила тяги на двух ведущих колесах при этом достигает максимального значения.

Следовательно, регулируя величину внутреннего трения в дифференциале в отдельные моменты времени, можно обеспечить желаемое тяговое усилие на каждом колесе.

Величину внутреннего трения в дифференциале можно увеличить путем подтормаживания забегающего колеса вспомогательной тормозной системой транспортной машины.

Для обеспечения возможности подачи к каждому колесу транспортной машины оптимального крутящего и тормозного момента необходимо наличие двух абсолютно независимых друг от друга тормозных систем, из которых одна - «рабочая» обеспечивает подачу ко всем колесам минимально допустимого, по условиям сцепления колеса, имеющего худшие условия движения тормозного момента, вторая - «вспомогательная» обеспечивает дополнительное подтормаживание забегающего колеса. Причем величина усилия подтормаживания ограничена условиями сцепления данного колеса с поверхностью качения. В режиме торможения подтормаживание забегающего колеса позволит увеличить эффективность торможения транспортной машины. В режиме движения под-тормаживание забегающего колеса позволит увеличить крутящий момент на отстающем колесе, которое находится в более благоприятных по сцеплению условиях.

В главе 5 представлена реализация теоретических результатов диссертационной работы в условиях эксперимента.

Основными задачами, решаемыми автором в процессе проведения экспериментальных исследований, являлись:

1. Подтверждение достоверности полученных теоретических положений и выводов.

2. Показание, практической возможности создания работоспособного колеса с изменяемым углом наклона своей плоскости к оси вращения.

3. Показание практической возможности создания тормозной системы следящего действия.

4. Исследование возможности использования объемного гидравлического привода с дроссельным регулированием в качестве тормозной системы.

Для исследования работы колесного движителя с регулируемым углом наклона, плоскости колеса к оси вращения на деформируемых грунтах использовались натурные модели - полноприводные автомобили повышенной проходимости УАЗ-452Д и УАЗ-469Б, у которых колеса заднего моста имели возможность изменять угол наклона плоскости ко-

леса к оси вращения. Последнее стало возможным в результате применения специально разработанных и изготовленных автором механизмов изменения угла наклона колес.

Эксперименты по исследованию возможности использования тормозной системы автомобиля, с раздельным торможением колес, в качестве антиблокировочной и противобуксовочной проводились на автосамосвале БелАЗ-7548 с использованием специально разработанных и изготовленных дросселирующего пневмораспределителя кранового типа и устройства управления пневмораспределителем.

В схему пневматического привода тормозов на исследуемом автосамосвале были внесены следующие изменения (рис. 6).

В месте разветвления воздушного потока на тормозные механизмы колес правого и левого бортов заднего ведущего моста устанавливался дросселирующий пневмораспределитель кранового типа. Для удобства описания принципа работы данной тормозной системы в качестве антиблокировочной и противобуксовочной пневмораспределитель представлен в виде двух независимых пневмораспределителей 14 и 15 (см. рис. 6).

В тормозном кране, управляющем задним контуром, отверстие для выпуска отработавшего воздуха в атмосферу было заглушено, и тормозной кран принял вид, показанный на схеме. Отработавший в тормозных механизмах воздух уходил в атмосферу в виде естественных утечек.

В результате данных преобразований несколько увеличилось время растормаживания тормозных механизмов, но на чистоте эксперимента это никак не отразилось.

Механизм управления пневмораспределителем кинематически связывался с колесами правого и левого бортов задней ведущей оси с помощью гибких валов и фрикционных колес.

Принцип работы представленной схемы заключается в следующем. При движении автомобиля и в тяговом режиме, и в режиме торможения механизм управления пневмораспределителем поворачивает пневморас-пределитель либо по часовой стрелке, либо против. Направление поворота зависит от того, какое из колес является забегающим. В нашем случае, если забегающим является левое колесо, то пневмораспределитель поворачивается против часовой стрелки, и, наоборот, если начинает забегать правое колесо, распределитель поворачивается по часовой стрелке.

Рис. 6. Принципиальная схема измененного пневматического привода рабочей и стояночной тормозных систем карьерного автомобиля БелАЗ-7548: 1 - компрессор; 2 — регулятор давления; 3 - клапан защитный; 4 — ресивер потребителей; 5 - ресивер тормозного привода переднего контура; 6 - ресивер тормозного привода заднего контура; 7 цилиндр тормозного механизма стояночной тормозной системы; 8 - кран управления стояночной тормозной системой; 9 - цилиндры тормозных механизмов задней оси; 10, 11 - краны управления соответственно задним и передним контурами рабочей тормозной системы; 12 — педаль привода кранов; 13 -цилиндры тормозных механизмов передней оси

Рассмотрим режим торможения, когда оба колеса, и левое, и правое, находятся в равных по сцеплению условиях качения. В режиме торможения водитель нажимает на педаль тормоза и направляет поток воздуха из ресивера к тормозным механизмам левого и правого колес. Поскольку оба колеса входят в один тормозной контур, тормозное усилие на обоих колесах прикладывается одинаковое. В случае попадания одного из колес (например, правого) на участок с меньшим сцеплением при заданном тормозном усилии оно блокируется. Левое колесо, находящееся в более благоприятных по сцеплению условиях, становится забегающим, и механизм управления поворачивает пневмораспределитель 14 против часовой стрелки. В результате поворота пневмораспределителя против часовой стрелки тормозной механизм правого колеса отсоединяется от воздушной магистрали и растормаживается, а тормозной механизм левого колеса продолжает затормаживать колесо, при этом тормозное усилие на этом колесе продолжает увеличиваться. Когда тормозное усилие на этом колесе достигнет предельного значения по сцеплению, оно начнет блокироваться и из забегающего превратится в отстающее. Забегающим становится правое колесо. Механизм управления поворачивает пневмо-распределитель по часовой стрелке, растормаживая левое колесо и затормаживая правое. Так будет продолжаться до тех пор, пока автомобиль не остановится, прекратится нажатие на тормозную педаль, или колеса станут в равных по сцеплению условиях реализовывать равное тормозное усилие и вращаться с одинаковой скоростью.

Пневмораспределитель выполнен дросселирующего типа. Это означает, что величина перекрытия трубопровода распределителем зависит от разности углов поворота левого и правого колес. Чем больше разница, тем больше величина перекрытия и соответственно меньше затормаживающее усилие, реализуемое тормозным механизмом. И только когда разница в углах поворота колес достигнет своего критического значения, определяемого настройкой механизма управления и пневмораспредели-теля, воздухопровод перекрывается окончательно и колесо растормаживается.

Рассмотрим режим движения автомобиля, когда оба колеса, и левое, и правое, находятся в равных по сцеплению условиях. Крутящий момент от двигателя посредством коробки передач, главной передачи и дифференциала распределяется между левым и правым ведущими колесами. Поскольку используемые в автомобилях межколесные дифференциалы - симметричные с малым внутренним трением, то и крутящий момент на оба колеса подается равный. При равных условиях движения колеса правого и левого бортов реализуют равное тяговое усилие и враща-

ются с равной угловой скоростью. Поскольку угловые скорости левого и правого колес равны, то и механизм управления пневмораспределителем 15 удерживает последний в нейтральном положении.

' Если одно из ведущих колес (например, правое) попадает на участок с малым сцеплением (лед), реализуемое этим колесом тяговое усилие и соответственно крутящий момент резко снижаются, и это колесо начинает буксовать (становится забегающим). Благодаря основному свойству дифференциального привода, на левое, небуксующее, колесо будет передаваться точно такой же крутящий момент, которого будет недостаточно для преодоления сопротивления движению, поэтому левое колесо замедляет частоту своего вращения - становится отстающим. В момент начала забегания правого колеса механизм управления начинает поворачивать пневмораспределитель по часовой стрелке, соединяя тормозной механизм правого колеса с тормозной магистралью. Буксующее колесо начинает подтормаживаться. Величина усилия подтормаживания зависит от разности углов поворота колес правого и левого бортов. Под-тормаживание правого колеса автоматически вызывает увеличение крутящего момента, подаваемого на небуксующее колесо. Соответственно на небуксующем колесе увеличивается реализуемое тяговое усилие. Когда тяговое усилие, реализуемое на левом колесе, превысит силу сцепления этого колеса с поверхностью качения, колесо начнет пробуксовывать, пневмораспределитель повернется против часовой стрелки, и теперь уже левое колесо начнет подтормаживаться, увеличивая тяговое усилие па правом колесе. Этот процесс будет происходить непрерывно в процессе движения.

Эксперименты на реальных моделях проводились на заранее выбранных участках местности, наиболее отвечающих условиям проведения эксперимента. Предварительно находились размеры участка, намечались его границы, теодолитом измерялся уклон участка и мокрым способом определялся механический состав почвы. То есть предварительно определялись все параметры, которые не зависят от времени проведения экспериментов и погодных условий. В процессе же проведения экспериментов определялись остальные параметры поверхности движения: плотность, влажность, коэффициенты, характеризующие сопротивление груша смятию и сдвигу. Для снега, пахоты и песчаных участков замерялась глубина мягкого слоя. При проведении экспериментов зимой кроме всех вышеперечисленных параметров определялись также температура воздуха и структура снега по всей глубине залегания.

Что касается непосредственно экспериментов, то основное внимание уделялось, прежде всего, влиянию величины угла наклона плоскости

колеса к оси вращения на такие параметры, как: максимальная скорость преодоления контрольного участка, расход топлива, сила тяги на крюке, величина вертикальных колебаний машины и их влияние на организм человека. Кроме того, непосредственный интерес вызывало влияние разности сцепления ведущих колес правого и левого бортов на величину буксования колес. Все эти параметры, характеризующие проходимость колесной машины, ее экономичность и эффективность использования, определялись последовательно для трех положений колес к оси вращения: 90°, 75°, 60° - и заносились в таблицу, по результатам которой строились специальные графические зависимости, используемые затем для оценки влияния угла наклона.

Для определении характера изменения силы сцепления наклоненного колеса с деформируемым грунтом при буксовании принималось, что характер изменения силы сцепления наклоненного колеса с грунтом адекватен характеру изменения величины крутящего момента, подводимого к буксующему колесу (рис.7).

Изменение крутящего момента, подводимого к колесу при буксовании, определялось при вращении коленчатого вала двигателя динамометрическим ключом с последующим перерасчетом через общее передаточное число распределительной коробки и коробки передач.

М .н.»

О 90 130 270 360 450 540 .град.

Рис. 7. Зависимость изменения крутящего момента, подводимого к колесу, от угла поворота колеса при буксовании на снегу глубиной 0,35 м: 1 - обычное колесо (перпендикулярное оси вращения); 2 -колесо, наклоненное к оси вращения под углом 60° [2]

Регистрация колебательного процесса производилась на кинопленку, а влияние колебаний на организм человека - по личным ощущениям водителя и пассажиров (исследователей).

Эксперименты проводились на следующих участках дорога с твердым покрытием, песчаный карьер, вспаханное поле, переувлажненный суглинок и снег.

При проведении эксперимента каждое испытание повторяли три раза, не меняя условий его проведения. Результирующее значение каждого параметра находилось как среднее арифметическое значение трех последовательно проведенных испытаний

Максимальная скорость движения определялась устойчивостью машины, максимально допустимой нагрузкой на двигатель и способностью человека переносить вибрацию. То есть если мощность двигателя позволяла увеличить скорость движения, но увеличившаяся при этом вибрация вызывала болезненное состояние водителя и пассажира, дальнейшее увеличение скорости движения прекращалось.

Исследования возможности использования тормозной системы автомобиля с раздельным торможением колес в качестве антиблокировочной и противобуксовочной проводились на карьерном автосамосвале Бе-лАЗ-7548 в условиях Железного рудника Магнитогорского металлургического комбината. Для движения автомобиля и в тяговом, и тормозном режимах использовалась реальная автомобильная дорога с твердым покрытием на поверхности карьера. Участки движения предварительно выбирались таким образом, чтобы коэффициенты сцепления под левым и правым колесами автомобиля были различными. В зимних условиях одна колея имела коэффициент сцепления порядка 0,05-0,15 (лед), а вторая -0,7-0,8.

На рис. 8 представлены графические зависимости, полученные в результате экспериментов, проведенных на снегу при изменении угла наклона плоскости колеса к оси вращения. Поверхность движения характеризовалась следующими данными: глубина снежного покрова достигала 0,6 м на ровном мерзлом подслое, снег слоистый - верхний слой (0,07 -0,08 м) свежевыпавпшй мягкий, плотностью 150 кг/м3; средний слой (0,15 - 0,2 м) коркообразный, плотностью 430 кг/м3; нижний слой крупнокристаллический, плотностью 460 кг/м3. Кривая 1 соответствует результатам, полученным при обычном положении колеса (плоскость колеса перпендикулярна оси вращения). Кривая 2 соответствует данным, полученным при угле наклона колеса к оси вращения, равном 75°. Кривая 3 построена по результатам экспериментов, проведенных при угле наклона колеса к оси вращения 60°.

V,ме 14

11,2 3.4 5.6 2,Ъ

О 0.1 0,2 0,3 0<4 0,$ 0,6 Н,м

Рис. 8. Скорость преодоления контрольных участков в зависимости от глубины снежного покрова [1]

Заключение

В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, на основании выполненных автором исследований закономерностей влияния параметров движителя на эффективность работы транспортно-технологических машин на горных предприятиях дано техническое решение крупной научной проблемы - развитие теории и методов создания горных транспортно-технологических машин с регулируемыми параметрами движителя, позволяющее за счет более полного использования потенциальных возможностей колесных машин повысить эффективность и безопасность движения машин в многообразных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий, что вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие основные выводы и обобщения:

1. Разработана математическая модель движения машины с наклоненными колесами, которая позволяет определить необходимую величину угла наклона плоскости колеса к оси вращения для движения транс-портно-технологической машины с заданной эффективностью в конкретных дорожно-грунтовых условиях горного предприятия.

2. На основании выполненных расчетов с использованием разработанной математической модели установлено, что наклоненные к оси вращения колеса обеспечивают значительное увеличение тягового усилия, развиваемого транспортно-технологической машиной, и соответственно увеличение величины преодолеваемого уклона.

3. Наклоненное к оси вращения колесо позволяет изменить сам принцип взаимодействия колеса с поверхностью движения. В этом случае тяговое усилие, развиваемое наклоненным колесом, определяется в значительной степени зацеплением боковой поверхности колеса с колеей. При движении по деформируемому грунту максимальное тяговое усилие и преодолеваемый уклон ограничиваются сопротивлением грунта объемному сдвигу. При движении по жесткой колее максимальное тяговое усилие и преодолеваемый уклон ограничиваются только мощностью силовой установки машины и прочностью конструкции колеи.

4. Разработанные и изготовленные конструкции пневмораспреде-лителя для подтормаживания забегающих колес и механизмов изменения угла наклона плоскости колеса к оси вращения успешно использовались в реальных машинах (БелАЗ-75481, УАЗ-469Б, 452Д) при проведении экспериментальных исследований и свидетельствуют о практической возможности для реализации предложенного технического решения. Разработанные конструкции защищены авторскими свидетельствами на изобретения.

5. Анализ движущих сил в режиме движения и тормозных сил в режиме торможения колесных машин показал, что это одни и те же силы, прикладываемые к одним и тем же элементам (колесам), отличающиеся только знаком. Вместе с тем в настоящее время проблема эффективного подвода тормозных и движущих сил рассматривается различными исследователями раздельно, независимо друг от друга. Очевидно, что для совместного рассмотрения тормозных и движущих сил необходимо, чтобы эти силы подводились к колесам посредством одной и той же кинематической цепи. В качестве устройства, способного передавать и движущие, и тормозные силы на колеса машины, должна стать трансмиссия. Для обеспечения связи рабочей тормозной системы с трансмиссией необходимо использовать трансмиссионное торможение посредством объемных гидромашин.

6. Установлено, что использование объемных гидромашин трансмиссионного расположения в рабочей тормозной системе значительно упрощает конструкцию тормозной системы и решает проблему рекуперации энергии торможения. Кроме того, использование трансмиссионного торможения позволяет обеспечить процесс слежения за условиями

сцепления колес машины с поверхностью движения в режиме движения и торможения. Поэтому для увеличения результирующего усилия (и тягового, и тормозного) необходимо обеспечить подтормаживание забегающего колеса. Для подтормаживания забегающих колес рекомендовано использовать вспомогательную тормозную систему, обеспечивающую раздельное торможение отдельных колес с помощью кранового распределителя дросселирующего типа

7. Результатами проведенных экспериментов подтверждена высокая эффективность использования наклона колес для увеличения тягового усилия и «подтормаживания» забегающих колес с целью регулирования тормозных и движущих сил, прикладываемых к колесам транспортной машины, в зависимости от условий сцепления их с поверхностью движения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Агейкин Я.С., Кольга А.Д. Повышение эффективности колесного движителя путем изменения угла наклона колеса к оси враще-ния//Известия вузов. Машиностроение. - 1988.- № 9.- С. 87-90.

2. Агейкин Я.С., Кольга А.Д. Особенности взаимодействия с грунтом колеса, плоскость которого наклонена к оси вращения// Повышение экологичности и эффективности автомобиля: Межвуз. сб. науч. тр. -М: МАСИ (ВТУЗ-ЗИЛ), 1990.- С. 85-92.

3. Кольга А.Д., ТочилкинВ.В. Возможности использования универсального колесного движителя// Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной, складской техники и технологии: Материалы 2-й Всесоюз. науч.-техн. конф. - М., 1990.- С. 91.

4. Агейкин Я.С., Кольга А.Д. Особенности взаимодействия с грунтом колеса с переменным углом наклона к оси вращения// Оптимальное взаимодействие: Материалы Симпозиума по террамеханике,- Суздаль: НТО Машиностроителей, 1992.- С. 80-87.

5. Кольга А.Д., Точилкин В.В. Повышение эффективности использова-

ния колесных тракторов// Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1993. - № 8. - С. 22.

6. Кольга А.Д. Колесный движитель с переменным углом наклона колеса к оси вращения// Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала Южно-Уральского региона: Материалы Межгос. науч.- техн. конф. - Магнитогорск, 1994,- С. 9-10.

7. Кольга А.Д. Повышение эффективности движения колесных ма-шин//Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1998. -№ 2. - С. 29-30.

8. Кольга А.Д. Повышение эффективности движения колесных шасси мобильных информационных роботов в многообразных дорожно-грунтовых условиях// Процессы и оборудование металлургических производств: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 3. - Магнитогорск: МГТУ, 2000.-С. 52-56.

9. Кольга А.Д., Олизаренко В.В. Электрогидравлическая тормозная система автомобилей с раздельным приводом// Освоение мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000.- С. 232-235.

10. Кольга А.Д., Олизаренко В.В. Повышение эффективности движения колесных машин посредством регулирования тормозных и движущих сил// Качество, надежность, эффективная эксплуатация горнотранспортного оборудования: современное состояние и перспектива: Тр. науч.-практ. конф. - Екатеринбург, 2000. - С. 89-90.

11. Олизаренко В.В., Кольга А.Д., Ременник АЛ. Техническое диагностирование механического оборудования// Процессы и оборудование металлургических производств: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 3. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. - С. 174-181.

12. Олизаренко В.В., Кольга А.Д., Ременник А.Я. Техническое диагностирование горного оборудования// Освоение мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. научн. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2000. -С. 253-258.

13. Кольга А.Д. Совершенствование конструкции привода рабочей тормозной системы карьерных автомобилей// Добыча, обработка и применение природного камня: Темат. сб. науч. тр. Вып. 2. - Магнитогорск: МГТУ, 2002. - С. 107-116.

14. Кольга А.Д. Привод тормозной системы автомобиля. Возможности повышения эффективности// Автомобильная промышленность. -2002.-№6.-С. 12-14.

15. Кольга А.Д. Возможности использования объемных насосов в трансмиссии транспортных машин// Процессы и оборудование металлургических производств: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 5. - Магнитогорск: МГТУ, 2003.-С. 78-81.

16. Кольга А.Д. Колесные машины с регулируемым углом наклона плоскости колеса к оси вращения. Перспективы использования на горнодобывающих предприятиях// Вестник МГТУ. - 2003. - № 4.- С. 4245.

17. Кольга А.Д. Колесные машины с регулируемыми параметрами движителя и прикладываемых к нему сил: Монография. - Магнитогорск: МГТУ, 2003. -184 с.

18. Кольга А.Д., Гавришев СЕ. Повышение эффективности и расширение области применения автомобильного транспорта на карьерах// Добыча, обработка и применение природного камня: Сб. науч. тр. Вып. 3. - Магнитогорск: МГТУ, 2003. - С. 179-191.

19. Кольга А.Д., Гавришев СЕ. Повышение активной безопасности автосамосвалов при отработке нижних горизонтов карьера// Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасности горных работ: Докл. Междунар. науч.-техн. конф. - Магнитогорск: МГТУ, 2003.-С. 21-22.

20. Кольга А.Д., Гавришев СЕ. Колесные машины с наклоненными к оси вращения колесами. Перспективы создания экскавационно - транспортных комплексов // Добыча, обработка и применение природного камня: Сб. науч. тр. Вып. 4.- Магнитогорск: МГТУ, 2004.-С. 159167.

21. Кольга А.Д., Гавришев СЕ. Гидрообъемное торможение. Возможности применения на карьерных автомобиляхУ/Горный информ.-аналит. бюл. МГГУ. -2004. - № 1. - С. 287-290.

22. Кольга А.Д. Трансмиссионное торможение. Возможности использования объемных гидромашин//Автомобильная промышленность. -2004.- №4. -С. 17-19.

23. Кольга А.Д., Ибрагимов Ф.Г., Лопатин В.В. Анализ условий устойчивого движения колесной машины// Освоение мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. -С. 186-194.

24. Кольга А.Д. Гидрообъемное торможение. Возможности применения на автомобилях// Освоение мощных рудных месторождений: Меж-вуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: МГТУ, 2004. - С 149-154.

25. А.с. 1344630 СССР, МКИ В 60 G 11/00, 3/08. Независимая подвеска

вездеходного транспортного средства/ Кольга А.Д., Пестряков В.А. и др. (СССР). - № 3861430/31-11; Заявл. 05.03.85; Опубл. 15.10.87, Бюл. № 38.

26. А.с. 1252232 СССР, МКИ В 62 D 55/15. Ходовое колесо/ Кольга А.Д.,

Пестряков В.А. и др. (СССР). - № 3885357/27-11;3аявл. 10.04.85; Опубл. 23.08.86, Бюл. №31.

27. А.с. 1438969 СССР, МКИ В 60 В 19/00. Ведущее колесо транспортно-

го средства/ Кольга А.Д., Агейкин 5LC Макаров А.Н. Пестряков В.А. (СССР). - № 4241520/31-11; Заявл. 09.03.87; Опубл. 23.11.88, Бюл. №43.

28.А.С. 1620164 СССР, МКИ В 21 В 27/02. Составной прокатный ва-лок/Мугалимов Р.Г., Колъга А.Д. (СССР). № 4638530/02; Заявл. 17.01.89; Опубл. 15.01.91, Бюл. №2.

29. Пат. 2006302 РФ, МКИ В 21 В 27/02. Составной прокатный ва-лок/Мугалимов Р.Г., Колъга А.Д. (РФ). - № 4788188/27; Заявл. 05.02.90; Опубл. 30.01.94, Бюл. №2.

30. Ах. 1781948 СССР, МКИ В 60 В. Ведущее колесо транспортного

средства/ Кольга А.Д., Агейкин Я.С. (СССР). - № 48110826/11; Заявл. 06.04.90; Опубл. 20.09.03, Бюл. № 26, С. 692. 3 1 .Ах. 1610745 СССР, МКИ В 60 В 19/00. Ведущее колесо транспортного средства/ Кольга А.Д. (СССР). - № 4281891/11; Заявл. 13.07.87; Опубл. 20.09.03, Бюл. № 26, С. 692.

Подписано в печать 19.08.04. Формат 60x84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л.2,0. Тираж 100 экз. Заказ 559.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок МГТУ

»17097

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 . СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Дорожно-грунтовые поверхности, используемые для движения горных транспортно-технологических машин.

1.2. Сопротивление качению машины.

1.3. Сцепление движителя с грунтом.

1.4. Микро - и макропрофиль поверхности движения.

1.5. Движители горных транспортно-технологических машин. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью движения.

1.6. Привод и трансмиссия горных транспортно-технологических машин.

1.6.1. Параметры, структура и характеристики привода.

1.6.2. Трансмиссии, основные параметры, схемы.

1.6.3. Дифференциалы колесных машин.

1.6.3.1. Кинематические и динамические характеристики дифференциалов.

1.6.3.2. Блокирующие свойства дифференциалов.

1.6.3.3. Влияние схемы привода к ведущим колесам на тяговые свойства колесных машин.

1.6.4. Противобуксовочные системы.

1.7. Тормозное управление горных транспортно-технологических машин.

1.7.1. Принципиальные схемы тормозных механизмов.

1.7.2. Привод рабочих тормозных систем.

1.7.3. Регуляторы тормозных сил.

1.7.4. Противоблокировочные системы.

Выводы и задачи исследования.

ГЛАВА 2 . КОЛЕСНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ С ИЗМЕНЯЕМЫМ УГЛОМ

НАКЛОНА ПЛОСКОСТИ КОЛЕСА К ОСИ ВРАЩЕНИЯ.

2.1. Кинематика движителя.

2.2. Силы, действующие в системе движитель-грунт.

2.3. Поверхность контакта движителя с грунтом, процесс колееобразования.

2.4. Аналитическое рассмотрение взаимодействия пневматического колеса с деформируемым грунтом.

2.5. Численный анализ тяговых характеристик наклоненного колеса с пневматической шиной.

2.6. Аналитическое рассмотрение взаимодействия наклоненного колеса с жесткой недеформируемой колеей.

2.7. Взаимодействие движителя с водой.

Выводы.

ГЛАВА 3 . УСТОЙЧИВОСТЬ ДВИЖЕНИЯ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ ПО ПЛОСКОЙ ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ.

3.1. Основные понятия и определения.

3.2. Критерии устойчивости.

3.3. Устойчивость движения колесных машин.

3.3.1. Движение машины с передними управляемыми колесами.

3.3.2. Движение шарнирно-сочлененной машины.

3.4. Анализ коэффициентов сил сопротивления боковому уводу.

Выводы.

ГЛАВА 4 . ПОИСК РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ И

ТОРМОЖЕНИЯ КАРЬЕРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ.

4.1. Анализ тяговых и тормозных сил.

4.2. Анализ процесса торможения.

4.2.1. Сравнительный анализ тормозных систем.

4.3. Рациональные режимы торможения.

4.3.1. Гидрообъемное торможение.

4.3.3. Гидрообъемное торможение автомобиля следящего действия

4.3.4. Пример использования гидрообъемного торможения.

4.4. Анализ процесса движения.

4.5. Рациональные режимы приложения движущих сил.

Выводы.

ГЛАВА 5 . РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ

ЭКСПЕРИМЕНТА.

5.1. Задачи экспериментального исследования и модели для исследования.

5.2. Методика экспериментальных исследований.

5.3. Результаты экспериментальных исследований.

5.4. Анализ результатов экспериментальных исследований.

Ускорение научно-технического прогресса и дальнейшее развитие основных отраслей народного хозяйства страны, в том числе геологоразведочной и горнодобывающей отраслей промышленности, тесно связаны с постоянным совершенствованием транспортной системы.

Транспорт на карьерах является основным связующим звеном в технологическом процессе. Трудоемкость процесса транспортирования весьма высока, а затраты на транспорт и связанные с ним вспомогательные работы могут составлять до 70% общих затрат на добычу полезного ископаемого.

Автомобильный транспорт по объему грузовых перевозок значительно превосходит все другие виды транспорта вместе взятые. Это объясняется, прежде всего, тем, что только автомобильный транспорт в состоянии обеспечить доставку грузов к месту их непосредственного использования. Эта способность автомобилей характеризуется специальным эксплуатационным свойством - проходимостью [1, 2, 3, 4, 14, 17, 20, 22, 26, 28, 31, 33, 40, 50, 64, 90, 143,156].

Большая подвижность автомобиля и автономность источника энергии позволяют более полно извлекать полезное ископаемое за счет селективной выемки и разработки залежей неправильной формы.

Автомобилями можно перевозить насыпные грузы практически любых физико-механических свойств. Важным положительным фактором является также то, что руководящие уклоны карьерных автомобильных дорог практически в три раза больше аналогичных параметров на карьерном железнодорожном транспорте. Автомобили также имеют в 10-12 раз меньший допустимый радиус поворота.

Перевозка горной массы автомобильным транспортом при значительных уклонах и сравнительно небольших радиусах поворота обеспечивает уменьшение длины съездов и общей длины откатки в 2-2,5 раза по сравнению с железнодорожным транспортом), снижение капитальных затрат на строительство карьеров на 20-25%, разработку глубоко залегающих месторождений с высоким коэффициентом вскрыши при ограниченных размерах в плане.

Эффективность использования автомобилей определяется множеством факторов. Однако такой параметр, как эффективность тяговых и особенно тормозных сил, непосредственно влияющих на устойчивость и безопасность работы, является наиболее приоритетным для любых автомобилей.

Статистика ДТП свидетельствует, что более 40% всех аварий на автомобильных дорогах происходит из-за несовершенства конструкции тормозной системы автомобиля, которое проявляется в виде заносов при торможении.

Статистика горных предприятий свидетельствует, что простои карьерных автомобилей в связи с неблагоприятными погодными условиями (особенно зимой) для зоны Урала составляют не менее 15-20 дней в году.

Повысить эффективность тяговых и тормозных сил можно с помощью различных средств: применением регуляторов тормозных сил, автоматических клапанов, реагирующих на изменение статической и динамической нормальной реакции на колесах, подбором материала и рисунка протектора шин, соответствующей "развесовкой" автомобиля по осям и т. д. Однако самое радикальное средство — антиблокировочные и противобуксовочные системы [ 42, 55, 63, 69, 120, 121].

Доказано что антиблокировочная система тормозов (АБС) способна повысить эффективность торможения на 15—20 %. И вследствие этого, по данным фирмы "Бош", применение АБС позволяет сократить число аварий на 17 %, число жертв — на 20 %. Такие же цифры приводит и ЦНИИ ГАИ.

Одним из основных элементов тягово-транспортной машины, существенно влияющим на эффективность движения, является движитель. Из множества известных типов движителей в настоящее время нашли наибольшее распространение только три - колесный, гусеничный и винтовой. Каждый из этих движителей с наибольшей эффективностью может эксплуатироваться только на определенных типах грунтов. Для комбинированных условий движения ни один из этих движителей не является эффективным [1,3, 15, 17, 28, 31, 60, 65].

Опыт показывает, что машины повышенной и высокой проходимости, даже при слаборазвитой дорожной сети, значительное время эксплуатируются на автомобильных дорогах. С ростом дорожной сети частота их использования на дорогах будет возрастать. Поэтому непременное требование к любому движителю - обеспечение высоких эксплуатационных качеств на автомобильных дорогах. Вместе с тем, движитель должен обеспечивать эффективное использование машины в многообразных условиях бездорожья [1, 2, 8, 14, 22, 37, 40, 50, 62, 99].

На современном этапе создатели тягово-транспортных машин идут по пути совершенствования колесного движителя. Используют шины с разнообразным по рисунку и размерам протектором, шины с регулируемым давлением, пневмокатки и т.д. Эффективность использования современных тягово-транспортных машин существенно повышена. Однако возможности в этом направлении еще далеко не исчерпаны. Большой вклад в развитие теории движения и исследование возможности повышения эффективности использования колесных машин в многообразных дорожно-грунтовых условиях и на горнодобывающих предприятиях внесли советские ученые: Агейкин Я.С.[1 - 7], Бабков В.Ф.[17 - 18], Безбородова Г.Б.[20 - 21], Бируля А.К.[24 - 27], Васильев М.В.[34 - 37], Зимелев Г.В.[62], Кошарный Н.Ф.[96 - 99], Кулешов А.А.[103 - 106], Пирковский Ю.В. [136 - 142], Подэрни Р.Ю. [147], Ульянов Н.А.[168] и др.

За рубежом также проводится большая работа в этой области, где следует особо отметить исследования М.Г. Беккера [22, 178], Вонга Дж. [40] и Д.Р. Эллиса [175].

Выпускаемые в настоящее время тягово-транспортные машины имеют высокую удельную мощность, что позволило бы им развивать значительно большую силу тяги и преодолевать еще большие уклоны. Однако отсутствие взаимосвязи между силами (тормозными и движущими), прикладываемыми к каждому колесу, и условиями их движения не позволяет обеспечить полное использование потенциальных возможностей транспортных машин и приводит к таким негативным последствиям, как «буксование» в режиме движения и скольжение отдельных колес в режиме торможения.

Поэтому работы, направленные на разработку и создание более прогрессивных моделей транспортной техники, совершенствование конструкции агрегатов транспортных средств и улучшение их эксплуатационных качеств, поскольку они в конечном счете ведут к снижению капитальных затрат на строительство карьеров и снижение себестоимости добычи полезного ископаемого являются актуальными.

Целью работы является развитие теории колесных транспортных машин на основе прикладных моделей для получения комплекса технических решений, повышающих эффективность и безопасность движения транспортно-технологических машин в условиях горных предприятий.

Идея работы заключается в адаптации параметров колесного движителя к условиям его движения в многообразных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий.

Объект исследования - террамеханика транспортно-технологических машин в условиях горных предприятий.

Предмет исследования - закономерности взаимодействия колесного движителя транспортно-технологических машин с поверхностью движения в многообразных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Наклон плоскости колеса к оси вращения при движении по деформируемому грунту или жесткой колее специального профиля обеспечивает повышение тягового усилия колесной машины и величину преодолеваемого уклона.

2. Математическая модель процесса движения колесной машины с учетом взаимодействия боковой поверхности наклоненного колеса с деформируемым грунтом, позволяет определять необходимую величину угла наклона плоскости колеса к оси вращения для движения транспортно-технологической машины с заданной эффективностью в конкретных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий.

3. Критерием оценки прикладываемых к каждому колесу сил, для устойчивого движения колесной машины в многообразных дорожно-грунтовых условиях является величина скольжения колеса относительно поверхности движения.

4. Подтормаживание забегающих колес позволяет регулировать тормозные и движущие силы прикладываемые к колесам машины и повышает эффективность и устойчивость движения.

5. Использование в рабочей тормозной системе гидрообъемных машин трансмиссионного расположения и вспомогательной тормозной системы для подтормаживания забегающих колес позволяет создать систему слежения за торможением колесной машины и систему рекуперации механической энергии торможения.

Научная новизна состоит в следующем: 1. Дано теоретическое обоснование возможности регулирования параметров колесного движителя посредством изменения угла наклона плоскости колеса к оси вращения для увеличения тягового усилия при движении по деформируемым грунтам.

2. Сформулирована и решена задача построения единой, комплексной системы управления тормозными и движущими силами колесных транспортных средств.

3. Получены новые аналитические зависимости, подтверждающие возможность обеспечения устойчивого движения колесной машины в многообразных дорожных условиях за счет регулирования величины буксования каждого колеса.

4. Предложена концепция и новые принципы создания регулируемого привода рабочей тормозной системы транспортно-технологических машин с использованием гидрообъемных машин трансмиссионного расположения.

5. Разработана система управления колесными тормозами на базе основных свойств дифференциального привода. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, базируется на основных положениях классической механики, теории устойчивости, математической логики, теории колебаний и математического анализа а также на предшествующих фундаментальных работах отечественных и зарубежных ученых в области террамеханики, автомобиле- и тракторостроения; результатах большого объема натурных и лабораторных исследований; данными эксперимента; соответствием результатов теоретических исследований и полученных данных при проведении экспериментов; при этом относительная ошибка экспериментальных данных не превысила 5-7 % при 90 % -м уровне сходимости экспериментальных данных с расчетными.

Научное значение работы заключается в развитии теории, разработке математической модели движения транспортной машины с наклоненными колесами и теоретическом обосновании возможности существенного повышения эффективности, устойчивости и безопасности движения транспортно-технологических машин на предприятиях горнодобывающей промышленности.

Практическое значение работы заключается в разработке:

- методики расчета параметров, обеспечивающих эффективное движение колесных машин в многообразных дорожно-грунтовых условиях;

- конструктивных схем колесного движителя с возможностью регулирования угла наклона плоскости колеса к оси вращения;

- принципиальной схемы трансмиссионной системы рабочего торможения с использованием гидрообъемных машин, способных работать в следящем режиме, а также с возможностью рекуперации механической энергии.

Техническая новизна работы подтверждается 6 авторскими свидетельствами и одним патентом на изобретения. Реализация результатов работы.

Разработанные в диссертации научные и практические рекомендации предложены к внедрению на горнодобывающих и автомобилестроительных предприятиях в виде проектов на разработку новых конструкций транспортной техники, программ преобразования и развития горнодобывающих предприятий за счет внедрения новой техники и используются в учебном процессе при чтении лекций, выполнении курсовых и дипломных проектов в Магнитогорском государственном техническом университете.

Конструкции транспортно-технологических машин с регулируемыми параметрами движителя приняты к внедрению для практической реализации в разработке технического задания на проектирование машин, оснащаемых разработанными элементами на Магнитогорском железном руднике ГОП ОАО «ММК» (г. Магнитогорск), Титаномагнети-товом карьере Первоуральского рудоуправления (г. Первоуральск), ОАО «УТОК» (г. Учалы, Башкортостан).

Апробация работы. Основные положения работы и отдельные

разделы диссертации докладывались:

На Всесоюзных научно-технических конференциях:

- Новое в подъемно-транспортной технике. - М.: МВТУ, 1985;

- Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной техники. - Красноярск, 1988;

- Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной, складской техники и технологии. - М., 1990.

На IX Всесоюзном семинаре по проблемам совершенствования машин высокой проходимости, в том числе и по водоходным качествам плавающих машин. - М.: МАДИ, 1989.

На международном симпозиуме по террамеханике «Оптимальное взаимодействие».- Суздаль: НТО Машиностроителей, 1992. На межгосударственных научно-технических конференциях:

- Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала южно-уральского региона. - Магнитогорск, 1994;

Качество, надежность, эффективная эксплуатация горнотранспортного оборудования: современное состояние и перспектива. - Екатеринбург, 2000;

- Комбинированная геотехнология: развитие способов добычи и безопасности горных работ. - Магнитогорск; Сибай; Аркаим, 2003;

- Неделя горняка-2003, МГТУ(27.01.03-31.01.03).- М., 2003.

На заседании УМК специальности 170100 - Горные машины и оборудование. - Иркутск, 2003.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 31 работа, в том числе одна монография, 6 авторских свидетельств и один патент на изобретение.

Вклад автора в публикации, выполненные в соавторстве, состоял в формировании основной идеи [5, 78, 79, 179.181, 183, 185, 186], выборе методов исследований [6, 7, 90], анализе полученных результатов и подготовкой на их основе методик и рекомендаций [73, 74, 82, 83, 87, 88,125, 126,].

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 188 наименований, содержит 250 страниц машинописного текста, 72 рисунка и 5 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, являющейся научно-квалификационной работой, на основании выполненных автором исследований закономерностей влияния параметров движителя на эффективность работы транспортно-технологических машин на горных предприятиях дано техническое решение крупной научной проблемы - развитие теории и методов создания горных транспортно-технологических машин с регулируемыми параметрами движителя, позволяющее за счет более полного использования потенциальных возможностей колесных машин повысить эффективность и безопасность движения машин в многообразных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий, что вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

Выполненные исследования позволяют сделать следующие основные выводы и обобщения:

1. Разработана математическая модель движения машины с наклоненными колесами, которая позволяет определить необходимую величину угла наклона плоскости колеса к оси вращения для движения транспортно-технологической машины с заданной эффективностью в конкретных дорожно-грунтовых условиях горного предприятия.

2. На основании выполненных расчетов с использованием разработанной математической модели установлено, что наклоненные к оси вращения колеса обеспечивают значительное увеличение тягового усилия, развиваемого транспортно-технологической машиной, и соответственно увеличение величины преодолеваемого уклона.

3. Наклоненное к оси вращения колесо позволяет изменить сам принцип взаимодействия колеса с поверхностью движения. В этом случае тяговое усилие, развиваемое наклоненным колесом, определяется в значительной степени зацеплением боковой поверхности колеса с колеей. При движении по деформируемому грунту максимальное тяговое усилие и преодолеваемый уклон ограничиваются сопротивлением грунта объемному сдвигу. При движении по жесткой колее максимальное тяговое усилие и преодолеваемый уклон ограничиваются только мощностью силовой установки машины и прочностью конструкции колеи.

4. Разработанные и изготовленные конструкции пневмораспреде-лителя для подтормаживания забегающих колес и механизмов изменения угла наклона плоскости колеса к оси вращения успешно использовались в реальных машинах (БелАЗ-75481, УАЗ-469Б, 452Д) при проведении экспериментальных исследований и свидетельствуют о практической возможности для реализации предложенного технического решения. Разработанные конструкции защищены авторскими свидетельствами на изобретения.

5. Анализ движущих сил в режиме движения и тормозных сил в режиме торможения колесных машин показал, что это одни и те же силы, прикладываемые к одним и тем же элементам (колесам), отличающиеся только знаком. Вместе с тем в настоящее время проблема эффективного подвода тормозных и движущих сил рассматривается различными исследователями раздельно, независимо друг от друга. Очевидно, что для совместного рассмотрения тормозных и движущих сил необходимо, чтобы эти силы подводились к колесам посредством одной и той же кинематической цепи. В качестве устройства, способного передавать и движущие, и тормозные силы на колеса машины, должна стать трансмиссия. Для обеспечения связи рабочей тормозной системы с трансмиссией необходимо использовать трансмиссионное торможение посредством объемных гидромашин.

6. Установлено, что использование объемных гидромашин трансмиссионного расположения в рабочей тормозной системе значительно упрощает конструкцию тормозной системы и решает проблему рекуперации энергии торможения. Кроме того, использование трансмиссионного торможения позволяет обеспечить процесс слежения за условиями сцепления колес машины с поверхностью движения в режиме движения и торможения. Поэтому для увеличения результирующего усилия (и тягового, и тормозного) необходимо обеспечить подтормаживание забегающего колеса. Для подтормаживания забегающих колес рекомендовано использовать вспомогательную тормозную систему, обеспечивающую раздельное торможение отдельных колес с помощью кранового распределителя дросселирующего типа.

7. Результатами проведенных экспериментов подтверждена высокая эффективность использования наклона колес для увеличения тягового усилия и «подтормаживания» забегающих колес с целью регулирования тормозных и движущих сил, прикладываемых к колесам транспортной машины, в зависимости от условий сцепления их с поверхностью движения.

1. Агейкин Я.С. Вездеходные колесные и комбинированные движители. - М.: Машиностроение, 1972.- 184 с.

2. Агейкин Я.С., Аржанухин Г.В. Боевые колесные машины. М.: Воениздат, 1974.- 381 с.

3. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981.- 232 с.

4. Агейкин Я.С. Расчет проходимости автомобиля при проектировании/Теория, проектирование и испытание автомобиля: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 1.- М.: МАМИ,, 1982.- С. 175

5. Агейкин Я.С., Кольга А.Д. Повышение эффективности колесного движителя путем изменения угла наклона колеса к оси враще-ния//Изв. вузов. Машиностроение. 1988.- № 9.- С. 87-90.

6. Агейкин Я.С., Кольга А.Д. Особенности взаимодействия с грунтом колеса, плоскость которого наклонена к оси вращения// Повышение экологичности и эффективности автомобиля: Межвуз. сб. науч. тр. -М.: МАСИ (ВТУЗ-ЗИЛ), 1990.- С. 85-92.

7. Агейкин Я.С., Кольга А.Д. Особенности взаимодействия с грунтом колеса с переменным углом наклона к оси вращения// Оптимальное взаимодействие: Материалы Симпозиума по террамеханике.- Суздаль: НТО Машиностроителей, 1992.- С. 80-87.

8. Аксенов П.В. Многоосные автомобили. М.: Машиностроение, 1989.- 280 с.

9. Александр Л.М. Теория вертикального шнека// Тр. ЦНИИ речного флота.- 1950.- Вып. 7.- С. 31-37.

10. Алексеева Т.В. и др. Машины для земляных работ (теория и расчет).- М.: Машгиз, 1959.- 270 с.

11. Алферьев М.Я. Гидромеханика. Горький: Речной транспорт, 1967.- 237 с.

12. Андреев А.В. и др. Дифференциалы колесных машин.- М.: Машиностроение, 1987.-176 с.

13. Анкундинов Д.Т. Шахтные пневмоколесные самоходные машины.-М.: Недра, 1984.- 225 с.

14. Анохин А.И. и др. Дорожные машины (основы теории и расчета).-М.: Дориздат, 1957.- 246 с.

15. Антонов Д.А. Расчет устойчивости движения многоосных автомобилей. М.: Машиностроение, 1984.- 163 с.

16. Антонов А.С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. -Д.: Машиностроение, 1975.- 480 с.

17. Бабков В.Ф. и др. Проходимость колесных машин по грунту. М.: Автотрансиздат, 1959.- 111 с.

18. Бабков В.Ф. и др. Основы грунтоведения и механики грунтов. М.: Автотрансиздат, 1956.- 308 с.

19. Басин A.M. Основы теории и расчета судовых гребных колес. М.; Л., 1948.- 297 с.

20. Безбородова Г.Б., Кошарный Н.Ф. Экспериментальное исследование сцепления шин с грунтом при буксовании//Автомобильная промышленность.- 1966.- № 4.- С. 14-18.

21. Безбородова Г.Б., Галушко В.Г. Моделирование движения автомобиля. Киев: Вища шк., 1978.- 150 с.

22. Беккер М.Г. Введение в теорию систем местность-машина. М.: Машиностроение, 1973.- 520 с.

23. Березанцев В.Г. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Трансжелдориздат, 1961.- 340 с.

24. Бируля А.К. и др. Устойчивость грунтов дорожного полотна в степных районах. М.: Дориздат, 1951.- 176 с.

25. Бируля А.К. Эксплуатационные показатели грунтовых дорог. -М.; Д.: Госстройтехиздат, 1937.- 106 с.

26. Бируля А.К., Бабков В.Ф. Обеспечение военно-автомобильного движения по грунтовым дорогам. М.: Воениздат, 1944.- 76 с.

27. Бируля А.К. Исследование взаимодействия колес с поверхностью качения как основа оценки проходимости// Проблемы повышения проходимости колесных машин.- М.: Изд-во АН СССР, 1959.- С. 111 118.

28. Бочаров Н.Ф. и др. Транспортные средства на высокоэластичных движителях. М.: Машиностроение, 1974.- 208 с.

29. Брянский Ю.А., Каран Е.Д. Боковой увод пневмоколеса на деформируемом грунте// Коммунальные машины: Науч-техн. реф. сб.- М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1968.

30. Брянский Ю.А., Каран Е.Д. Взаимодействие пневматических колес с деформируемыми опорными поверхностями: Обзор.- М., ЦНИИТЭстроймаш, 1971.- 70 с.

31. Брянский Ю.А. Специальные движители транспортных средств: Учеб. пособие/МАДИ.- М., 1983.- 90 с.

32. Бусел Б.У. Категории карьерных дорог//Автомобильная промышленность.- 2003.- № 2.- С. 17-19 .

33. Бухарин Н.А. и др. Проходимость автомобиля. М., 1959.- 310 с.

34. Васильев М.В. Транспортные процессы и оборудование на карьерах.- М.: Недра, 1987.- 240 с.

35. Васильев М.В. и др. Эксплуатация карьерного автотранспорта.- М.: Недра, 1979.- 280 с.

36. Васильев М.В. Автомобильный и тракторный транспорт на карьерах.- Свердловск: Металлургиздат, 1957.- 432 с.

37. Васильев М.В. Научные основы проектирования и эксплуатации автомобильного транспорта на открытых горных разработках.-Свердловск: Металлургиздат, 1962.- 382 с.

38. Вологдин В.И. О влиянии параметров роторно-винтового движителя на тягово-сцепные качества снегоходов// Снегоходные машины: Тр. Горьковского политехи, ин-та.- 1969.- Т. 25, Вып. 9.- С. 3946.

39. Вольский С.Г. и др. Методика экспериментального исследования опорно-сцепных качеств колесных движителей при малых скоростях// Автомобильный транспорт.- 1966.- Вып. 3.- С. 88-89.

40. Вонг Джо. Теория наземных транспортных средств. М.: Машиностроение, 1982.- 284 с.

41. Вялов С.С., Шаабан Ж.С. Модифицированная модель нелинейного деформирования связных грунтов// Основания, фундаменты и механика грунтов. 1994.- № 5.- С. 2-5.

42. Галактионов A.M., Рыбин В.М. АБС с противобуксовочным эф-фектом//Автомобильная промышленность.- 1991.- № 6.- С. 9-10.

43. Гоберман JI.A. К аналитическому определению сопротивления колеса с жестким ободом со скольжением и буксовани-ем//Сельхозмашины. 1955.- № 3.- С. 14-19.

44. Гоберман Л. А. Прикладная механика колесных машин. М.: Машиностроение, 1974.- 311 с.

45. Горбачевский В.А. Колесные трелевочно-транспортные машины.- М.: Лесн. Пром-сть, 1968.- 256 с.

46. Горбачевский В.А. Работа шин на лесотранспорте. М.: Лесн. Пром-сть, 1970.- 119 с.

47. Горбачевский В.А. Автомобильный транспорт леса: Справочник/ Под ред. В.А. Горбачевского.- М.: Лесн. Пром-сть, 1973.- 372 с.

48. Горбунов-Посадов М.И. Устойчивость фундаментов на песчаном основании. М.: Госстройиздат, 1962.- 96 с.

49. Горячкин В.П.// Собрание сочинений. В 3 т. М.: Колос, 1968.- Т. 1.- 720 с.

50. Гринченко И.В. и др. Колесные автомобили высокой проходимости. М.: Машиностроение, 1967.- 240 с.

51. Гуревич JI.B., Меламуд Р.А. Пневматический тормозной привод автотранспортных средств: Устройство и эксплуатация.- М.: Транспорт, 1988.-224 с.

52. Гуськов В.В. Оптимальные параметры сельскохозяйственных тракторов. М.: Машиностроение, 1966.- 195 с.

53. Давыдов А.Д., Никульников Э.Н., Бочаров А.В. Испытания АТС на управляемость и устойчивость легковых полноприводных автомобилей// Автомобильная пром-сть.-1992.-№ 5,6.

54. Давыдов А.Д., Никульников Э.Н., Бочаров А.В. Особенности управляемости и устойчивости легковых автомобилей со всеми управляемыми колесами// Автомобильная пром-сть.- 1993.- № 9.-С.11-14.

55. Давыдов А.Д., Майборода О.В. Надежность управления автомобилем при торможении//Автомобильная пром-сть.- 1981.- №2 С.14-16.

56. Дао дэ Цзин: Лунь юй. Мо-цзы//Древнекитайская философия: В 2 т.-М.: 1972. Т. 1.

57. Дмитриев А.А., Чобиток В.А., Тельминов А.В. Теория и расчет нелинейных систем подрессоривания гусеничных машин.- М.: Машиностроение, 1976.- 207 с.

58. Динамика системы дорога-шина-автомобиль-водитель/ А. А. Хача-туров, В.Л. Афанасьев, B.C. Васильев и др.; Под ред. А. А. Хачату-рова.- М., Машиностроение, 1976.- 372 с.

59. Долгачев Ф.М., Лейко B.C. Основы гидравлики и гидропривод.-М.: Стройиздат, 1981.- 183 с.

60. Егин Н.Л. На воде, с обратной связью: Колесо-хамелеон//Автомобильная промышленность.- 1991.- № 1, 2.

61. Задорожный В.И. Исследование влияния распределения весовых нагрузок и вращающих моментов по колесам на тяговосцепные качества многоколесного движителя: Автореф. дис. канд. техн. наук. Киев, 1967.- 28 с.

62. Зимелев Г.В. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1959.-310 с.

63. Иванов В.Г., Бутырлин В.Г. //Автомобильная промышленность.-2000.- №11.

64. Иванов Н.Н., Богданов Г.Ф. Проезжаемость грунтовых дорог и несущая способность грунтов в зависимости от влажности// Строительство дорог. 1942.- № 6.

65. Информационные роботы и манипуляторы. М.: Энергия, 1968.102 с.

66. Иоселевич В.А., Дидух Б.И. О применении теории пластического упрочнения к описанию деформируемости грунтов//Вопросы механики грунтов и строительства на лессовых основаниях. Грозный, 1970.- С. 125-133.

67. Ишлинский А.Ю. Прикладные задачи механики. Кн. 1: Механика вязкопластических и не вполне упругих тел.- М.: Наука, 1986.- 360 с.

68. Кальницкий Я.Б., Филимонов А.Т. Самоходное погрузочное и дос-тавочное оборудование на подземных рудниках.- М.: Недра, 1980.

69. Ким В.А., Фурунжиев Р.И. и др. Новый принцип формирования сигналов управления торможением АТС//Автомобильная промышленность.- 1999- №6.- С. 19-21.

70. Кнороз В.И. Качение автомобильного колеса с наклоном к дороге// Автомобильная промышленность.- 1956.- № 9.

71. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин. М: Машиностроение, 1979.-319 с.

72. Кольга А.Д. Повышение эффективности использования мобильных кранов в условиях бездорожья// Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной техники: Матер, докл.- Красноярск, 1988.

73. Кольга А.Д., Точилкин В.В. Возможности использования универсального колесного движителя// Проблемы развития и совершенствования подъемно-транспортной, складской техники и технологии: Матер. 2-й Всесоюз. науч.-техн. конф. -М., 1990.- С. 91.

74. Кольга А.Д., Точилкин В.В. Повышение эффективности использования колесных тракторов// Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1993. - № 8. - С. 22.

75. Кольга А.Д. Колесный движитель с переменным углом наклона колеса к оси вращения// Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала южно-уральского региона: Материалы Межгос. науч.- техн. конф. Магнитогорск, 1994.- С. 9-10.

76. Кольга А.Д. Повышение эффективности движения колесных ма-шин.//Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1998. -№ 2. - С. 29-30.

77. Кольга А.Д., Олизаренко В.В. Электрогидравлическая тормозная система автомобилей с раздельным приводом// Освоение мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2000. - С. 232-235.

78. Кольга А.Д. Совершенствование конструкции привода рабочей тормозной системы карьерных автомобилей// Добыча, обработка иприменение природного камня: Темат. сб. науч. тр. Вып 2. Магнитогорск: МГТУ, 2002. - С. 107-116.

79. Кольга А.Д. Привод тормозной системы автомобиля. Возможности повышения эффективности// Автомобильная промышленность. -2002.-№6.-С. 12-14.

80. Кольга А.Д., Гавришев С.Е. Повышение эффективности и расширение области применения автомобильного транспорта на карьерах// Добыча, обработка и применение природного камня: Сб. науч. тр. Вып. 3. Магнитогорск: МГТУ, 2003. - С. 179-191.

81. Кольга А.Д. Колесные машины с регулируемыми параметрами движителя и прикладываемых к нему сил: Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2003. - 184 с.

82. Кольга А.Д. Возможности использования объемных насосов в трансмиссии транспортных машин/ Процессы и оборудование металлургических производств: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 5. -Магнитогорск: МГТУ, 2003. С. 78-81.

83. Кольга А.Д. Колесные машины с регулируемым углом наклона плоскости колеса к оси вращения. Перспективы использования на горнодобывающих предприятиях// Вестник МГТУ. 2003. - № 4.- С. 42-45.

84. Кольга А.Д., Гавришев С.Е. Гидрообъемное торможение. Возможности применения на карьерных автомобилях/ТГорный информ.-аналит. бюл. МГТУ. 2004. - № 1. - С. 287-290.

85. Кольга А.Д. Трансмиссионное торможение. Возможности использования объемных гидромашин//Автомобильная промышленность. -2004.-№4.-С. 17-19.

86. Кольга А.Д., Ибрагимов Ф.Г., Лопатин В.В. Анализ условий устойчивого движения колесной машины// Освоение мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2004.-С. 186-194.

87. Кольга А.Д. Гидрообъемное торможение. Возможности применения на автомобилях// Освоение мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2004. - С. 149-154.

88. Кошарный Н.Ф., Облонский Н.Н. Методика экспериментального исследования взаимодействия автомобильных шин с грунтом// Автомобильный транспорт.- 1972,- Вып. 10.- С. 44-48.

89. Кошарный Н.Ф. и др. Методика исследования опорно-тяговых качеств роторно-винтового движителя на моделях// Автомобильный транспорт.-1972.-Вып. 10.- С. 139-144.

90. Кошарный Н.Ф. Тягово-сцепные качества планетарно-катковых и роторно-винтовых движителей автомобилей// Конструкции автомобилей.- 1977.- Вып. 5.- С. 8-13.

91. Кошарный Н.Ф. Влияние параметров рисунка протектора на сцепление шин с деформирующимся грунтом// Конструкции автомобилей." 1977.- Вып.1.- С. 37-43.

92. Кошарный Н.Ф. Некоторые закономерности динамики взаимодействия колеса с грунтом//Автомобильная промышленность.- 1977.-№ 1.- С.16-17.

93. Кошарный Н.Ф. Универсальный стенд для исследования колесного движителя// Конструкции автомобилей.- 1978.- Вып. 5.- С. 44-49.

94. Кошарный Н.Ф. Оценка несущей способности слабых оснований// Автомобильные дороги и дорожное строительство.- 1978.- Вып. 23.-С. 85-90.

95. Кошарный Н.Ф. Технико-эксплуатационные свойства автомобилей высокой проходимости. Киев: Вища шк., 1981.- 208 с.

96. Красильников В.Е. Качение колеса по деформируемой поверхности с уводом (к расчету трактора)//Тракторы и сельхозмашины.-1966.-№6.

97. Крестовников Г.А., Шуклин С.А. Методика определения подвижности автомобилей// Автомобильная промышленность.- 1968.- № 3.-С.16-18.

98. Крживицкий А.А. Снегоходные машины.-М.: Машгиз, 1949.-236 с.

99. Кулешов А.А. Мощные экскаваторно-автомобильные комплексы карьеров.- М.: Недра, 1980.- 317 с.

100. Кулешов А.А. Проектирование и эксплуатация карьерного автотранспорта. Ч. 1.- М., 1994.- 230 с.

101. Кулешов А.А., Плютов Ю.А. Карьерный автотранспорт на современном этапе развития.- Красноярск, 1994.- 86 с.

102. Кулешов А.А., Марголин И.И. Пневмоколесные машины с бортовыми приводами и мотор-колесами.- М.: Машиностроение, 1995.310 с.

103. Левин М.А., Фуфаев Н.А. Теория качения деформируемого колеса. М.: Наука, 1989.- 272 с.

104. Легостин Л.П., Панов В.И. Методы определения физико-механических свойств снега при его взаимодействии с гусеничным движителем// Снегоходные машины: Труды Горьковского политехи, ин-та.- 1967.- Т. 23.- Вып. 7.- С. 103-111.

105. Легостин Л.П. Проходимость машин по снегу// Снегоходные машины: Труды Горьковского политехи, ин-та.- 1963.- Т. 24.- Вып. 3.-С. 60-65.

106. Лефаров А.Х. Дифференциалы автомобилей и тягачей.- М.: Машиностроение, 1972.

107. Литвинов А.С. Основные проблемы поворота автомобилей высокой проходимости// Проблемы проходимости колесных машин. АН СССР.- 1959.

108. Литвинов А.С. О причинах потерь мощности при качении ведущего колеса.//Автомобильная промышленность.- 1972.- № 5.- С. 12-16.

109. Лукин П.П., Гаспарянц Г.А., Родионов В.Ф. Конструирование и расчет автомобиля.- М.: Машиностроение, 1984.- 376 с.

110. Малыгин В.А. Влияние формы и размеров вырезов в штампах на их погружаемость в снежный покров// Тр. Горьковского политехи, ин-та.- 1969.- Т. 25.- С. 21-26.

111. Маргвелишвили О.В. Некоторые вопросы работы колесного трактора в поперечном направлении склона// Тр. Грузинского ин-та механизации и электрификации сельского хозяйства.- Вып. 11.- 1957.

112. Мейз Дж. Теория и задачи механики сплошных сред: Пер. с англ. -М.: Мир, 1974.

113. Миленький Ю.Д. Экспериментальное исследование движения колес по грунту в широком диапазоне скоростей// Труды Рижского инж. авиационного училища.- 1958.- Вып. 49.- С. 32-42.

114. Минцковский М.Ш. Об упругом ядре в песчаном основании под предельно нагруженным штампом// Основания и фундаменты.-1957.-№ 17.- С. 20-25.

115. Михайлин А.А., Зыков В.А. и др. Объемные гидравлические тормозам/Автомобильная промышленность.- 1995.- №3.- С. 18-19.

116. Нефедьев Я.Н., Болтовский Ю.А., Бирюков С.И. АБС: создание, испытания, производство//Автомобильная промышленность.-1995.-№9.- С.1-3.

117. Нефедьев Я.Н. Базовая модель пневматической АБС// Автомобильная промышленность.- 1994.-№ 11.- С. 12-14.

118. Нефедьев Я.Н. Концепция активной безопасности // Автомобильная промышленность.- 1993.- № 10.- С. 22-26.

119. Николаев А.Ф., Куляшов А.П. Роторно-винтовые амфибии Горький: Волго-вятское книжное изд., 1973.- 48 с.

120. Новичихин В.А. Деформирование опорными поверхностями сжимаемой среды.- Минск: Высш. шк., 1964.

121. Олизаренко В.В., Кольга А.Д., Ременник А.Я. Техническое диагностирование механического оборудования// Процессы и оборудование металлургических производств: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 3. -Магнитогорск: МГТУ, 2000. С. 174-181.

122. Олизаренко В.В., Кольга А.Д., Ременник А.Я. Техническое диагностирование горного оборудования// Освоение мощных рудных месторождений: Межвуз. сб. научн. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2000. - С. 253-258.

123. Пестряков В.А., Кольга А.Д. Использование синусоидального движителя в мобильных кранах. Материалы Всесоюз. науч. конф. Новое в подъемно-транспортной технике, М.: МВТУ, 1985.

124. Петров В.А. Современная теория качения пневматического колеса и ее практическое приложение.//Автомобильная промышленность.-№4.- 1993.- С. 14-18.

125. Петров В.А. Основы теории качения пневматического коле-са//Вестник машиностроения.- 1986.- № 2.- С. 40-44.

126. Петрушов В.А. Колесо с эластичной шиной как передаточный механизм/Яр. НАМИ. Вып. 106.- М.: ОНТИ, 1969.- С. 52-62.

127. Петрушов В.А., Яценко Н.Н. О сопротивлении качению колеса с пневматической шиной//Вестник машиностроения.- 1987.- № 12.- С. 31-36.

128. Петрушов В.А. Новый метод определения сопротивления движению автомобиля// Автомобильный транспорт.- 1982.- № 11.- С. 1317.

129. Петрушов В.А. Оценки аэродинамических качеств и сопротивлений качению автомобиля в дорожных условиях//Автомобильная промышленность.- 1985.-№ 11.- С. 14-20.

130. Петрушов В.А. Некоторые пути построения технической теории качения// Труды НАМИ. Вып. 61.- М.: ОНТИ, 1963.- С. 3-56.

131. Петрушов В.А. и др. Сопротивление качению автомобилей и автопоездов.- М.: Машиностроение, 1975.- 224 с.

132. Пирковский Ю.В. Полноприводной легковой автомобиль. Достоинства и недостатки//Автомобильная промышленность.- 1991.- № 6.

133. Пирковский Ю.В., Яценко Н.Н. Исследование конструктивной схемы привода к передним мостам автомобилей на их тяговые и экономические качества//Автомобильная промышленность,- 1963.-№1.- С. 15-19.

134. Пирковский Ю.В. Общая формула мощности сопротивления качению полноприводного автомобиля//Автомобильная промышленность.- 1973.- № 11.- С. 24-26.

135. Пирковский Ю.В. Некоторые вопросы качения автомобильного колеса//Автомобильная промышленность.- 1965.-№ 12.- С. 26-30.

136. Пирковский Ю.В., Чистов М.П. Затраты мощности на образование колеи при качении жесткого колеса по деформируемому грунту// Труды НАМИ.- М.: ОНТИ,1971: Вып. 131.

137. Пирковский Ю.В. О развитии теории качения колеса с упругой пневматической шиной//Вестник машиностроения.- 1987.- № 12.- С. 29-31.

138. Пирковский Ю.В. Некоторые вопросы качения автомобильного колеса//Автомобильная промышленность.- 1956.- № 12.- С. 17-20.

139. Планетоходы/ Под ред. Кемурджиана.- М.: Машиностроение, 1982.-319 с.

140. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили.- М.: Машиностроение, 1981.- 279 с.

141. Платонов В.Ф., Леиашвили Г.Р. Гусеничные и колесные транс-портно-тяговые машины.- М.: Машиностроение, 1986.- 296 с.

142. Погодин А. Судовые движители.- СПб, 1907.- 338 с.

143. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров.- М.: МГГУ, 2003.- 606 с.

144. Почвы СССР/Т.В. Афанасьева, В.И. Василенко и др.; Отв. ред. Добровольский.- М.: Мысль, 1979.- 380 с.

145. Пчелин И.К., Илларионов В.А. Тормозная динамичность автомобиля с антиблокировочными устройствами//Автомобильная промышленность.- 1977.- №2.- С. 13-16.

146. Прагер В. Введение в механику сплошных сред: Пер. с нем. М: ИЛ, 1963.-311с.

147. Прокофьев И.П. Теория сыпучих тел в приложении к расчету подпорных стенок.- М.; Л.: Госстройиздат, 1934.- 110 с.

148. Редькин М.Г. Плавающие гусеничные и колесные машины.- М.: Военное изд-во МО СССР, 1959.- 152 с.

149. Рихтер Г.Д. Снежный покров, его формирование и свойства.- М.: Изд-во АН СССР, 1945.- 120 с.

150. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля.- М.: Машиностроение, 1972. 392 с.

151. Рукавишников С.В. Особенности взаимодействия гусеничного движителя снегоходных машин с полотном пути,- Горький: MB и ССО РСФСР ГПИ, 1979.- 94 с.

152. Русадзе Т.П., Партладзе Г.Я. и др. Система регулирования угловых скоростей ведущих колес//Автомобильная промышленность.-1995.- №11.-С. 18-19.

153. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике.- М.: Наука, 1977.- 440 с.

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

155. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин.- М.: Машиностроение. 1981.- 351 с.

156. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.; Л. изд-во АН СССР, 1942.- 208 с.

157. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высш. шк., 1969.603 с.

158. Степанов А.П. Плавающие машины. М.: Изд-во ДОСААФ, 1975.189 с.

159. Тарасик В.П. Проектирование колесных тягово-транспортных машин, Минск: Высш. шк., 1984.- 163 с.

160. Терцаги К., Пек Р. Механика грунтов в инженерной практике М.: Госстройиздат, 1958.- 608 с.

161. Терцаги К. Теория механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1961.507 с.

162. Точилкин В.В., Кольга А.Д. Автоматический манипулятор для отсечки конвертерного шлака// Изв. вузов. Черная металлургия.- 1995.-№ 10.- С. 68-69.

163. Тракторы: Теория: Учебник для вузов/В.В. Гуськов и др. М.: Машиностроение, 1988.- 376 с.

164. Ульянов Н.А. Основы теории и расчета колесного движителя землеройных машин.- М.: Машгиз, 1962.- 207 с.

165. Фалькевич Б.С. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1963.- 239 с.

166. Фаробин Я.Е., Щупляков B.C. Оценка эксплуатационных свойств автопоездов для международных перевозок. М.: Транспорт, 1983.200 с.

167. Федоровский В.Г. Современные методы описания механических свойств грунтов. Обзор//Строительство и архитектура.- 1985.- Вып. 9.- С. 7.

168. Фус Н.И. Опыт теории о сопротивлении, причиняемом дорогам всякого рода четырехколесными и двухколесными повозками с определением обстоятельств, при которых одна из сих повозок полезнее других//Академические сочинения. 1801.

169. Шахтные самоходные вагоны/ В.А. Бреннер, А.В. Бауман, С.К. Кожаханов и др. М.: Недра, 1972.- 257 с.

170. Шахтные самоходные вагоны. Конструкция, теория и расчет. Под ред. Г.К. Кущанова /А.М. Белоусов, В.И. Буровик, Г.А. Вейнгардт и др. М.: Машиностроение, 1975.

171. Эллис Д.Р. Управляемость автомобиля: Пер. с англ.- М.: Машиностроение, 1975.- 216 с.

172. Яковлев B.JL, Смирнов В.П., Лель Ю.И. Дизель-троллейвозный транспорт на карьерах.- Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991.104 с.

173. Яковлев В.Л. Теория и практика выбора транспорта на глубоких карьерах.- Новосибирск: Наука. Сиб. отд-е, 1989.- 238 с.

174. Bekker M.G. Off-the-Road Lokomotion.- The Univ of Michigan Press, I960.- 520 pp.

175. A.c. 1344630 СССР, МКИ В 60 G 11/00, 3/08. Независимая подвеска вездеходного транспортного средства/ Кольга А.Д., Пестряков В.А. и др. (СССР). № 3861430/31-11; Заявл. 05.03.85; Опубл.1510.87, Бюл. № 38.

176. А.с. 1252232 СССР, МКИ В 62 D 55/15. Ходовое колесо/ Кольга А.Д., Пестряков В.А. и др. (СССР). № 3885357/27-11;3аявл. 10.04.85; Опубл. 23.08.86, Бюл. № 31.

177. А.с. 1438969 СССР, МКИ В 60 В 19/00. Ведущее колесо транспортного средства/ Кольга А.Д., Агейкин Я.С. Макаров А.Н. Пестряков В .А. (СССР). № 4241520/31-11; Заявл. 09.03.87; Опубл.2311.88, Бюл. №43.

178. А.с № 1610745 СССР, Ведущее колесо транспортного средства/ Кольга А.Д., опубл. в БИ и ПМ 2003, № 26.- С. 692.

179. А.с № 1781948 СССР, Ведущее колесо транспортного средства/ Кольга А.Д., Агейкин Я.С., опубл. в БИ и ПМ 2003, № 26.- С. 692

180. А.с. № 414144 СССР, Синусоидальный движитель транспортного средства/ Пугачев В.И., Пестряков В.А., опубл. в БИ 1974 № 5

181. А.с. 1620164 СССР, МКИ В 21 В 27/02. Составной прокатный валок/ Мугалимов Р.Г., Кольга А.Д. (СССР). № 4638530/02; Заявл. 17.01.89; Опубл. 15.01.91, Бюл. № 2.

182. Пат. 2006302 РФ, МКИ В 21 В 27/02. Составной прокатный ва-лок/Мугалимов Р.Г., Кольга А.Д. (РФ). № 4788188/27; Заявл. 05.02.90; Опубл. 30.01.94, Бюл. №2.

183. Патент ГДР № 58697, Приводное устройство для водного и сухопутного транспорта/Арно Цирольд, выдан 5 ноября 1967г.

184. Патент США № 3520377 , кл. 130-7, 1969, Конвертируемый режим движения автомобильного колеса/ Рикард Ф. Уаллес