Реферат: Исследование работы колесно-шагающего движителя и двигателя для передвижения по лестничным маршам

где f_к – коэффициент трения качению, который зависит от материалов соприкасающихся тел;

R – радиус колеса;

M _ТР – момент сопротивления трения.

Поскольку коэффициент f_к , который определяется экспериментально и по величине колеблется в пределах от 0,02 до 0,1 в зависимости от материалов соприкасающихся тел, имеет крайне малую величину, поэтому сила сопротивления:

F_ТР = f_к G = Р_с , (9)

имеет также незначительную величину. В результате транспортные средства при трогании с места склонны к буксованию. Мощность двигателя будет затрачиваться на разгон буксующегося колеса.

В действительности (рисунок 4, б ), при нагружении деформируются и колеса, и поверхность дороги. В результате они соприкасаются не в точке о (было бы идеальным случаем), а соприкасаются поверхностью, т.е. на месте соприкосновения образуется площадь (показано штрихом). При вращении колеса возникшее направление нормальной реакции N проходит не вдоль вертикальной оси колеса, а образует с ней угол . При этом между точками входа колеса в почву «а » и выходом «в » образуется определенный объем грунта. При буксовании колесо выбрасывает этот грунт, а на это затрачивается сила. Сопротивлением качения колеса при этом является не только сила трения F_ТР , а еще сила объемного сопротивления грунта дороги. Это очень наглядно видно из взаимодействия шагающего колеса. Для буксования шагающее колесо должно будет срезать заштрихованный на рисунке объем грунта. Тогда общее сопротивление качения равно:

P_c =F+P_o = , (10)

где f_k – коэффициент трения качения;

G – вес, падающий на ось;

– коэффициент сдвига грунта дороги;

W – объем сдвигаемого грунта;

– коэффициент искажения веса.

Полученное выражение общего сопротивления качения Р_с одинаково справедливо для пневмоколеса, автотранспорта и для шагающего колеса.

В последнем случае коэффициент искажения веса почти одинаков по сравнению колеса с ободом, а срезаемый объем грунта W по сравнению с пневмоколесом значительно больше. Поэтому сопротивление качению при взаимодействии шагающего колеса с грунтом значительно больше, чем взаимодействие колеса с ободом, а по твердому грунту практически исключается буксование.

а) б) в)

Рисунок 4 – Схема взаимодействия колеса с грунтом

Спица, наступая на поверхность дороги в точке «а», воспринимает нагрузку движителя G роликом, расположенным на другом, противоположном от ступицы конце колеса, на расстоянии L .

Поэтому вес G создает сопротивляющий, к движению колеса, момент с плечом L · sin т.е.:

М_с =G · Lsin. (11)

Для определения реакции N со стороны дороги, действующей на спицу шагающего колеса, необходимо перенести силу G в параллельном направлении в точку «а » (точку приземления спицы). При этом возникает момент переноса:

M_n =Q · L=G · Lsin. (12)

Оттуда определяется сила Q, пара сил в точке «а »:

Q = Gsin . (13)

Вектор силы Q проектируется в направлении нормальной реакции опоры, т.е.:

Р= Q sin= G sin. (14)

Нормальная реакция поверхности дороги в точке приземления «а» будет:

N = G – P = G(I – sin² ) = Gcos² . (15)

Как видно, сила реакции N, определяющая силу трения в точке приземления «а », меньше веса движителя на множитель cos² φ . При φ = 30 (момент приземления) нормальная реакция будет: