Колесо с регулируемым давлением в шине

Иллюстрации

Колесо с регулируемым давлением в шине (патент 901079)
Колесо с регулируемым давлением в шине (патент 901079)
Колесо с регулируемым давлением в шине (патент 901079)
Колесо с регулируемым давлением в шине (патент 901079)
Показать все

Реферат

 

П. Vi. Полухин, В. H. Свиденко, М. С. Сагов и Г. N. Абдулгафарова

Ф

1

Институт металлургии и обогащения Казахскои ПУ" (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КОЛЕСО С РЕГУЛИРУЕМЫМ ДАВЛЕНИЕМ В ШИНЕ

Изобретение относится к транспорту, а именно к колесным движите" лям, используемым преимущественно на местности со сложным рельефом и рыхло-сыпучим грунтом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является колесо, содержащее обод с установленным на нем внутренним диском, выполненным с эластичным бандажем, и шину с протекторной частью (1 j.

t0

Однако известное устройство предназначено для предотвращения аварийных ситуаций при повреждении верхней покрышки в процессе движения

tS высокоскоростных транспортных средств на трассах с твердым покрытием и при использовании для повышения проходимости колесных машин в условиях рых ло-сыпучих грунтов не обеспечивает решения этой задачи.Это вызвано тем, что значительные деформации, возникающие между наружной поверхностью каркаса и внутренней поверхностью шины за счет разности длин беговой дорожки каркаса и внутренней поверхности шины не обеспечивает необходимое распределение давления на грунт.

Цель изобретения - повышение проходимости транспортного средства по грунтам с низкой несущей способност ью.

Укаэанная цель достигается тем, что ширина радиальной поверхности диска составляет 0,2 - 0 >3 от ширины протекторной части шины. Кроме того, диск установлен на ободе с возможностью вращения.

При таком конструктивном решении предлагаемого колеса при движении по дорогам с твердым покрытием оно работает, как обычное. При переезде с твердого грунта на рыхло-сыпучий давление в полости шины снижают до величины, обеспечивающей контакт диска с внутренней поверхностью шины.

При этом реализуется контактное взаимодействие диска с внутренней поверх079

Из механики грунтов известно, что 4 при внедрении в сыпучую среду плоского штампа с линейным размером 2а, можно определить линейный размер эоны выпора 1, который зависит от угл; внутреннего трения. На схеме взаимодействия прямоугольного штампа с грун том показано: 2а — линейный размер штампа; k - размер зоны возможного

1в выпора; P2 - давление в центральной части; Р! — давление в периферийной части; 51 — площадь зоны выпора;

S g - площадь штампа; H - величина заглубления.

1 В табл. 1 приведены отношения

1/2а и S1 полученные из эксперимен( г. тов для грунтов с различным коэффициентом внутреннего трения. Для прямоугольной формы контактной поверхности отношение площадей зон центральной и периферийной частей равно удвоенному значению 3/2а.

Т а б л и ц а 1

32

1/2а

1,0

Я,! — = 2

2,б

3,0 3,2

Значения угла внутреннего трения, приведенные в табл 1, охватывают все сыпучие среды, которые могут являться основой при движении по ним транспорт-ер ного средства. Исходя из приведенных рассуждений, ширина диска, контактирующего с внутренней поверхностью шины, при снижении давления в ней равняется 2а, а ширина внутренней щ поверхности шины при спущенном давлении - 2а + 2Т,. Следовательно, отношение ширины внутренней поверхности шины к ширине диска, обозначенное х, равно 50

2E+ 2а х

Следовательно, ширина внутренней поверхности шины в 4,2 раза больше ширины диска, контактирующего с внутренней поверхностью шины, или ширина

55 диска, контактирующего с внутренней поверхностью шины, равна 0,23

От ширины протекторной части шины, Следовательно, ширина диска, контак3 901 ностью шины, В итоге на площади пятна контакта шины с рыхло-сыпучим грунтом происходит перераспределение нагрузки, основная часть которой передается на грунт через опорную поверхность диска, сосредотачиваясь в месте его взаимодействия с шиной, т.е. в центре контактного пятна. Й оптимальном варианте, обеспечивающем наибо лее рациональное взаимодействие колеса с поверхностью движения (рыхлосыпучий грунт), как показали экспериментальные исследования ширина диска, контактирующего с внутренней поверхностью шины, составляет 0,2 - 0,3 от ширины протекторной части шины.

На фиг. 1 показано колесо при сниженном давлении, поперечное сечение; на фиг. 2 — схема взаимодействия прямоу гол ьно го шт ампа с грунтом.

Выбор данных пределов обосновывается следующим образом.

2а+2( х 1 + — °

2а а

Тогда для предельных значений угла внутреннего трения имеем из таблицы: при = 20, t/2а = 1,0.

E.

Следовательно х = 1 + — = 1 + 2 = 3 а

Т.е. ширина внутренней поверхности шины при спущенном давлении в три раза больше ширины диска или наоборот ширина диска, контактирующего с внутренней поверхностью шины равна о,33 от ширины протекторной части шины. Для другого предельного значения угла проводим аналогичный расчет.

При = 36, Ь 2а = 1,6 — 1+ — =1+1 б* 2=4 2

5 9010 тирующего с внутренней поверхностью шины составляет 0,2 - 0,3 от ширины протекторной части шины, в зависимости от значения угла внутреннего трения, причем этот предел включает в себя все сыпучие грунты, которые могут являться основой при движении

?to ним транспортного средства.

Если для данного угла отношение ширины диска, контактирующего с внут 10 ренней поверхностью шины к ширине

У протекторной части меньше 0,2, то условия, препятствующие выпору, реализуются не полностью, если больше

0,3, то это не приводит к усилению 15 эффекта противодействия выпору изпод центральной области контактной зоны. Подвижность диска относительно обода устраняет возникающие дополнительные деформации, вызванные раз- щ ностью длин беговой дорожки диска и шины, которые имеет место при условии жесткой посадки диска на обод.

Суммарное повышение нагрузки на движитель при наличии центральной 2s зоны с повышенным давлением Р и площадью S и периферийной области с давлением Р,1 и площадью Я.1 по сравТаблица 2

28

20

1,6

1,5

1/2а

1,2

l,0

1,50 1,47

1,58

1,60

1,55

0,5 + 1/2а

Устройство работает следующим образом.

При движении транспортного средства по трассам с твердым покрытием колесо работает как обычное. При переходе с твердого грунта на рыхласыпучий посредством вентиля 7 давление в полости 4 снижают до величины, обеспечивающей контакт диска с внутренней поверхностью шины (фиг. 2 ), например до 0,5 атм. При этом реализуется контактное взаимодействие диска 2 с внутренней поверхностью шины на площади пятна контакта, основная. часть которой передается на грунт через опорную поверхность диска, сосредотачиваясь в месте его взаимоСледовательно, создание в центральной части зоны повышенного давления по сравнению с периферийной областью приводит K увеличению Kllg транспорт 45 ного средства на 45 - 604.

В полости шины 1 расположен внутренний диск 2, с эластичным бандажом 3, делящего пространство шины на полость регулируемого давления

4 и полость постоянного давления 5.

Иина 1 и диск 2 смонтированы на ободе

6, в который встроен автоматический вентиль 7, обеспечивающий регулировку давления в полости. Подвижность

55 диска относительно обода осуществляется путем скользящей посадки диска на обод через металлический элемент

8. нению с движителем с контактной поверхностью S + Sg на которой имеется давление Р, определяются отношением

Или иначе можно представить

21 + 2aPz lP + аРг 2a . 21 Р ?а + ?)

Если выбрать давление в диске равным

1,5 атм, а давление в шине после его снижения 0,5 атм, тогда Р = 3Р, следовательно

1Р4 + а 3Р4 1+ 3а1 5+ l/2а

7a+ Щ ?+ а сД+ i72à

Для различных углов внутреннего трения сыпучих сред, встречающихся в природе, повышения предельного давления представлены в табл 2.

901079

Формула изобретения

7 действия с шиной, т.е. в центре контактного пятна °

Предлагаемая конструкция шины была опробована в лабораторных условиях путем моделирования. Эксперименты

5 подтвердили отсутствие бокового выпора из-под колеса и увеличение несущей способности грунта за счет создания зоны повышенного давления в центре и снижения давления в перифе- 1о рийной части.

Исполь зование движи телей предлаг аемой конструкции при перевозках урожая хлопка в условиях Узбекистана по сыпучим пескам, позволит получить >5 экономию вследствие более эффективного использования т ран спор тно го средства.

Например, перевозка одной тонны груза на 1 км в сельскохозяйствен- Zg ных условиях обходится 0,2 руб.

Сезонный урожай хлопка в Узбекистане 4000000 т, и грузооборот при перевозке этого урожая 2 10 т/км.

В денежном выражении затрата на перевозку урожая по дорогам в условиях песчаной местности составит

2" 10 ° 0,2 0,1 = 4000000 руб.

Использование транспортных средств зв оборудованных движителями, КПД которВх в среднем íà $04 выше используемых в настоящее время, позволит сократить затраты по дороге с сухим пес.ком (= 28).

Экономия за один сезон

4000000 х 0,5 = 2000000 руб.

Такая экономия получается лишь при перевозке хлопка за один сезон в условиях Узбекистана, где только лишь

10 транспортной сети сыпучие пески.

Здесь не берется во внимание экономия горючего за счет увеличения проходимости транспортных средств. Снижение расхода горючего при реализации движителей предлагаемой конструкции порядка 30 - 40

1. Колесо с регулируемым давлением в шине, содержащее обод с установлен" ным на нем диском, выполненным с эластичным бандажем, охваченным шиной с протекторной частью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения проходимости по грунтам с низкой несущей способностью, ширина радиальной поверхности диска составляет

0,2 " 0,3 от ширины протекторной час" ти шины.

2. Колесо по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что диск установлен на ободе с возможностью вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 126029, кл. 8 60 С 17/04, 1960 (прототип), 901079

Составитель l0. Ыурупов

Редактор И. Ковальчук Техред.А. Бабинец: - Корректор А. Дзятко

Заказ 12277/13 Тираж 714 ., Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4