Бекмамбет К

Кажыгулов А.К., д.т.н., и.о.профессора

Кайнарбеков А.К., д.т.н., профессор

(г Алматы, Республика Казахстан)

КОМФОРТНОСТЬ И ПРОХОДИМОСТЬ ШАГАЮЩЕГО КОЛЕСА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Шагающие колеса должны использоваться как универсальный ходовой орган для транспортных средств, т.е. они также как пневмоколесо, должны обеспечивать комфортную езду по асфальтированной дороге, а также и по бездорожью.

Поэтому особое внимание уделяется устранению дефекта их походки при езде по идеально гладкой дороге. Также, как походка человека, шагающие колеса при переносе ноги падают на пятки наступающей ноги. Если устранить этот недостаток, то они также, как круглое колесо, легко будут перекатываться без дефекта. Для транспортных средств, предназначенных для езды только в условиях бездорожья, можно вовсе не обращать внимания на этот дефект походки, т.е он сливается с раскачиванием рамы за счет более высоких препятствий.

Если пару шагающих колес установить по концам поперечной оси, как независимо вращающихся друг от друга, то (рисунок 1) процесс падения их на наступающие ноги переходит к колебанию поперечной оси колес относительно продольной оси движения системы, т.к. они могут вращаться несинхронно относительно друг друга. Если бы оба колеса вращались синхронно, то все равно остается появившаяся подвижность этой системы как вертикальное колебание.

Если оба колеса установить на раму в одной плоскости, как у велосипеда, то то же самое: рама получит одну дополнительную подвижность, кроме движения по направлению езды.

Появившаяся дополнительная подвижность за счет дефекта походки шагающих колес может создавать колебание рамы вокруг поперечной оси или вертикальное колебание так же, как в предыдущем случае. Поэтому, можно утверждать, что двухопорное транспортное средство обладает двумя степенями подвижности. Тогда коэффициент комфортности езды равен:

Поэтому считается, что комфортность езды на двухопорном шагающем транспортном средстве равна 50%.

При езде по такой идеально гладкой и твердой поверхности дороги пневмоколесо с круглым ободом не имеет дополнительной подвижности, т.е. на него не действует никакое возмущение кроме действия привода.

Следовательно, рама двухопорного транспортного средства при езде обладает только одной подвижностью, т.е. W=1, поэтому

т.е. обладает 100% комфортностью езды.

Рисунок 1. Степень комфортности

На рисунке 2 показана трехопорное шагающее транспортное средство, как трех опорный мотоцикл.

В этом случае к одной дополнительной подвижности двух шагающих колес добавляется еще одна подвижность: поворот рамы вокруг поперечной оси за счет заднего одинарного колеса, т.е.:

W=3 (1, 2-2, 3)

Рисунок 2. Трехопорное транспортное средство

Поэтому коэффициент комфортности езды трех опорного шагающего транспортного средства равна:

или комфортность езды считается 33%.

Четырехопорное транспортное средство (рисунок 3), кроме одной основной подвижности, еще имеет одну дополнительную подвижность – колебание вокруг продольной оси или вертикальное колебание, когда все четыре колеса вращаются в одной фазе синхронно.

Рисунок 3. Четырехопорное транспортное средство

Остальные всевозможные подвижности исчезают по причине противоположных предполагаемых моментов, когда три колеса окажутся в одной фазе, а третья опора пробегает, подчиняясь действию общей рамы.

Таким образом четырехопорное транспортное средство при езде по идеально гладкой дороге имеет две подвижности, т.е:

W = 2,

поэтому коэффициент комфортности езды равен:

Следовательно, считается, что езда на четырехопорном транспортном средстве имеет комфортность 50%.

Шести и более опорные шагающие транспортные средства при езде по идеально гладкой дороге не имеют дополнительных подвижностей в силу большого количества опор, дефекты езды отдельных колес изчезают, т.к. они пробегают на весу. Поэтому, комфортность езды на многоопорных шагающих транспортных средствах считается 100%.

Проходимость шагающего колеса оценивается числом потерь подвижности (предельная проходимость).

Проходимость автотранспорта по рельефной сопротивляемости дороги, характеризующаяся высотой выступов Н, измеряется отношением:

где: Н – максимальная высота препятствия в мм, r – длина радиуса колеса.

Для пневмоколеса предельная высота проходимости равна:

=0,66 мм

Для шагающего колеса с шестью ногами:

мм

Для шагающего колеса типа «Қаңбақ»:

Н = 1,25r мм.

Соответственно коэффициент проходимости пневмоколеса:

= 0,66,

а шагающего колеса:

При расчете затрат энергии по такой дороге, а также при расчете рабочей скорости можно использовать эти коэффициенты как безразмерный множитель.

Как видно из этих коэффициентов, проходимость шагающих колес по сравнению с пневмоколесом превосходит последнего в 1,5 и 1,9 раза.

По податливой поверхности дороги, такой, как снежный покров, песок, смоченный грунт, лед, где непроходимость характеризуется фрикционными свойствами, коэффициент проходимости колеса автотранспорта на пневмоколесах равен:

где: S – длина пройденного пути за один оборот колеса, - длина обода колеса.

Этот коэффициент для пневмоколеса равен:

а для шагающих колес равен:

ЛИТЕРАТУРА

1. Муратов А.М., Кайнарбеков А.К. и др. Шагающие движители: Учебное пособие. «Бастау», г Алматы, 2000. 182с.

2. А.Кайнарбеков, А.Омаров, А.Муратов А. Хикаят шагающего колеса. «LAP» LAMBERT Academic Publishing, ,Saarbrücken, Germany, 2014, 270 s.

3. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. Москва: Машиностроение 1981г, с. 231.

4. Бескин И.А. Транспорт для бездорожья – Москва: Знание, 1971г.

5. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. - Москва: Машиностроение 1990г, с. 467.

6. Муратов А.М., Кайнарбеков А.К. и др. Гусенично - шагающий движитель транспортного средства: Патент РК № 11006, Алматы, 14.11.2001, бюл. №12.