Charakteristika použitého spalovacího motoru Tab. 1 Charakteristika motoru [13]

0

1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 otáčky (1/min)

Obr. 22 Charakteristika motoru

n_SM

výpočet polohy těžiště v zatíženém stavu:

Obr. 23 Schéma mobilního stroje pro výpočet polohy těžiště

Požaduje se, aby stoupavost plně naloženého stavebního dampru při pohybu po polní cestě byla minimálně 33%

°

Obr. 24 Schéma pro výpočet zatížení přední a zadní nápravy α

Rovnice rovnováhy ve směru y:

Momentová rovnice k bodu A:

0

Pro zjištění velikosti momentů odporu valení kola si dovoluji odhadnout přibližné hodnoty součinitele odporu valení a poloměru pneumatiky, a to: f = 0,1; rk = 0,347 m. Tyto hodnoty budou následně stanoveny a dopočítány.

Zatížení zadní nápravy je tedy:

l

Zatížení přední nápravy:

N

Při vyjíždění nebo sjíždění svahu s plně naloženým strojem musí být korba vždy ve směru stoupání. Výběr pneumatik je nutno dimenzovat na maximální hodnotu zatížení. Hmotnost připadající na jedno kolo stroje je tedy:

g kg

Z katalogu od firmy Continental (Technický rádce Zemědělské pneumatiky) volím záběrové radiální pneumatiky AC70G s označením 425/55 R17 MPT 134G a vlastnostmi dle Tab. 2.

Tab. 2 Základní parametry použité pneumatiky

nosnost při rychlosti 40km/h [kg]

šířka

[mm] vnější průměr

kola D [mm] statický poloměr kola

rk [mm] huštění 160kPa huštění 200kPa

428 884 399 1 240 1 470

Obr. 25 Zvolená pneumatika Continental

Potřebná hnací síla pro překonání jízdních odporů:

Při maximální požadované rychlosti 35km/h lze odpor vzduchu zanedbat. Odpor proti zrychlení rovněž v tomto výpočtu neuvažuji.

Odpor valení je závislý na ztrátách způsobených deformací pneumatiky, na ztrátách způsobených třením v dosedací ploše a na deformační práci při vytváření stopy.

Pro stanovení součinitele odporu valení uvádím výpočet uvedený v literatuře [4], proto je zde použito jiné označení symbolů. Odpor proti valení je zde počítán jako:

3 2 ε součinitel objemového přetvoření zeminy [N.m³]

Z této rovnice rovněž plyne, že při jízdě po tvrdé podložce lze odpor valení snížit zvýšením tlaku huštění, při jízdě po měkkém podkladě naopak snížením tlaku huštění

Tab. 3 Hodnoty součinitele ε [N.m³] – převzato z literatury [4]

terén oranice louka polní cesta tvrdý povrch ε 0,2 až 0,4⋅10⁷ 1 až 2,5⋅10⁷ 10 až 20⋅10⁷ nekonečno Dle Tab. 3 a pro pohyb po polní cestě volím součinitel: ε =18⋅10⁷

Pro výpočet optimálního tlaku huštění pneumatik popt je uveden v literatuře [4] vztah::

ε

MPa Potřebný hnací moment na kolech pro překonání jízdních odporů:

m N r

F

M_h = _h._k =16340⋅0,399 =6520 .

Největší hnací síla kola s pneumatikou bude ovlivněna druhem, kvalitou a stavem podkladu.

Na poddajném podkladě je přenos hnací síly umožňován třecími a kohezními vlastnostmi zeminy. Průměrnou hodnotu úhlů vnitřního tření zemin ρ a hodnotu soudržnosti zeminy c volím dle Tab. 4 a Tab. 5.

Pro stanovení maximální přenositelné hnací síly na poddajném podkladě uvádím vztah uvedený v literatuře [4]:

c

S0 plocha otisku pneumatiky ρ úhel vnitřního tření zeminy [°]

c soudržnost zeminy [MPa]

Tab. 4 Průměrné hodnoty úhlů vnitřního tření zemin ρ [4]

Druh a stav zeminy ρ°

Tab. 5 Hodnoty soudržnosti c [MPa] zemin při různých stavech [4]

Zemina jíl hlína hlinitopísčitá písek

tvrdá 0,15 0,1 0,06 0,02

Maximální přenositelný hnací moment na daném podkladě musí být minimálně větší než hnací moment potřebný k překonání jízdních odporů:

vyhovuje

Druhým požadavkem může být například dosažení maximální rychlosti v určitém čase při přepravě mobilního stroje po asfaltové komunikaci. Při akceleraci na rovině uvažuji odpor valení a odpor proti zrychlení:

t N

Hodnotu součinitele odporu valení stanovuji dle vztahů (5.2.1) a (5.2.2), a to: f = 0,044 Volená doba pro dosažení maximální rychlosti: t = 8 s

Z vyšší hodnoty požadovaných hnacích momentů plyne momentové zatížení kol přední a zadní nápravy: rozděleno poměrově vzhledem k rozdílnosti zatížení přední a zadní nápravy. Velikosti točivých momentů, na jejichž hodnoty budu navrhovat velikost hydromotorů je tedy:

MZ1max = 1 924 N.m MP1max = 1 337 N.m

Maximální zatěžovací síla, kterou kolo ještě přenese, je totožná s adhezní silou v místě styku kola s vozovkou. Větší zatěžovací sílu, jako je síla adhezní, kolo nepřenese a začne prokluzovat. Největší (teoretická) hodnota součinitele adheze je ϕmax=1. Vozidlo s pohonem všech kol je pak schopno překonat teoreticky maximální zatěžovací sílu stejné hodnoty, jako je tíže vozidla. Když součet jízdních odporů překročí součet adhezních sil na poháněných kolech, tak se vozidlo zastaví, protože kolo s nejhoršími adhezními podmínkami začne

prokluzovat. Přitom motor může mít maximální otáčky při nastaveném nejnižším převodovém stupni.

Zabránit prokluzování poháněných kol při přetížení (i při razantním rozjezdu vozidla) může pouze řízený převodový prvek, schopný řídit převodový poměr i v rozsahu od nuly do minimální hodnoty, při které se vozidlo zatížené maximální zatěžovací silou na mezi adheze pohybuje nenulovou minimální rychlostí. I v tomto stavu přetížení je jízdní výkon stejný jako při minimální zatěžovací síle. Když bude zatěžovací síla dále narůstat nad součet sil adhezních, může prokluzování kol zabránit jen snížení převodového poměru až na nulu. Tím dojde k zastavení vozidla vynulováním převodového poměru bez prokluzu a také bez zastavení spalovacího motoru.

Na Obr. 26 je zakreslen průběh minimálního a maximálního zatěžovacího momentu ve výstupní bezrozměrné charakteristice řízeného převodového prvku. Průběh minimálního zatěžovacího momentu (představuje potřebný hnací moment pro překonání jízdních odporů) odpovídá průběhu minimální zatěžovací síly přenesené od zátěže na potenciální vstup převodového prvku, končí v Obr. 26 v pracovním bodě A [M2min = 1, n2max = 1]. To je současně počáteční bod hyperbolické vazbové výstupní charakteristiky převodového prvku řízeného na konstantní přenášený výkon. Průběh maximálního zatěžovacího momentu končí na hyperbole řízeného konstantního výkonu v rovnovážném pracovním bodě B [M2max = 3,333; n2min = 0,3]. V tomto pracovním bodě končí hyperbolická část výstupní charakteristiky prvku a také končí řízení na konstantní přenášený výkon a začíná činnost ochranného řídicího systému, který realizuje algoritmus řízení M2max = konst. Této oblasti řízení převodového poměru odpovídá vodorovná přímka na úrovni M2max. [9]

Obr. 26 Zatěžovací momenty převodu – převzato z literatury [9]

P = konst M2

n2

M2max

M2min