Технический форум
Техника => Пневмоходы => Бортоповоротные => Тема начата: val_001 от Апреля 03, 2017, 14:27:55
-
Сразу скажу, что тема не моя.
Тему эту завел Андрей (Амарок) на луноходе
http://lunohoda.net/forum/viewtopic.php?f=219&t=13590
Там у него возникли определенны проблемы с публикацией материала, поскольку у него устройство связи с миром на базе ОС Андроид.
Я здесь по договоренности с ним буду тоже выкладывать его материалы.
Немного об Андрее (Амарок) и его задаче.
Андрей уже имеет определенный опыт в вездеходостроении и эксплуатации шестиколесного вездехода.
Вездеход был собран на обдирышах КРАЗа лаптежника в камерном варианте.
По результатам эксплуатации возникло желание изготовить бескамерный вариант колес. Также возникло желание уменьшить длину вездехода, поскольку для той местности, где эксплуатируется вездеход, его длина оказалась избыточно большой. В результате Андрей остановился на схеме бортповоротного четырехколесного вездехода с цепным приводом.
Если появятся вопросы: я попрошу Андрея принять участи на этом форуме. Или буду транслировать по почте вопросы и ответы.
-
На данный момент в наличии есть двигатель ДВС Lombardini 11LD625-3, КПП ВАЗ-2108 и некий механизм фрикционного бортового поворота, который достался Андрею (Амарок) вместе с самодельным трактором.
ТТХ двигателя.
Количество цилиндров - 3
Рабочий объём двигателя, куб.см - 1870
Максимальная частота вращения коленчатого вала, об.мин. - 3000
Максимальная мощность, кВт/л.с., не менее - 30.9/42.0
Эксплуатационная мощность, кВт/л.с. - 26.3/35.8
Макс. крутящий момент , об./мин. - 114,5 Н*м при 2000 об/мин.
Двигатель проверен, работает.
https://www.youtube.com/watch?v=kvejtZFHsoY
В качестве колес планируется использовать бескамерные обдирыши шины И-159.
Поскольку я в свое время затратил немалые усилия для расчета трансмиссии вездехода ДИФ-4, то вызвался рассчитать цепные передачи трансмиссии с устранением всех недостатков, которые были выявлены при анализе (теоретическом) работы трансмиссии ДИФ-4.
Предварительно решили, что колея и база будущего вездехода будут соответствовать аналогичным значениям ДИФ-4, чтобы в дальнейшем можно было корректно сравнивать вездеходы в дифференциальным и фрикционным поворотами.
-
Обращаюсь за помощью к форуму.
Возник вопрос относительно дифференциально фрикционного механизма бортового поворота с самодельного трактора.
Может кто-нибудь может опознать, с какого заводского изделия был позаимствован этот механизм?
-
На последних трех фотографиях промеры вала фрикционного механизма.
По моим предварительным прикидкам, такой вал должен выдерживать крутящий момент не менее 5000 Нм.
Но хочется быть уверенным в этих оценках.
-
val_001, Ну удачи Амароку :hi::hi::hi: Под какие цели строится сей аппарат?
-
val_001, Ну удачи Амароку :hi::hi::hi: Под какие цели строится сей аппарат?
Спасибо, пожелания передал. :hi:
Как я понял, маршруты для будущего вездехода уже определены по опыту эксплуатации первого. В основном это болота, болотистый лес и немного леса.
Последнее обстоятельство и заставляет уменьшить длину вездехода. В основном вездеход будет использоваться для охоты. Иногда, возможно, для рыбалки.
Основной состав экипажа - 1 человек и собака, иногда 2-3 человека. Пробег в один конец до 100 км с преимущественной эксплуатацией в достаточно тяжелом бездорожье.
Поэтому большой скорости не ожидается. Наверно, по этой же причине 4-х скоростей хватит.
-
Звезды то уже готовы ?
-
Звезды то уже готовы ?
Нет, пока идет этап расчета трансмиссии. Даже если есть некоторый набор звездочек, то от заказа ступичных звездочек никуда не уйти.
Пока решили проработать вариант ступичного узла ГАЗ-66. С моей стороны с прицелом на колеса 1600 и 1750 мм.
После расчета звезд при необходимости примите заказ на такие?
-
Без проблем , если только они будут не больше 25.4 .Фрезы большего размера нет в наличии.
-
Дополнительная информация.
Ожидаемый диаметр обдирышей И-159 - 1400 мм.
Диаметр фрикциона 225 мм.
Что-то сподвигает меня на мысль разрезать вал фрикционного механизма и вставить в разрыв раздаточную коробку от Нивы. Что это дает?
Вездеход становится с двумя вариантами бортового поворота: дифференциальным и фрикционным. Вид бортового поворота можно будет выбирать в зависимости от типа бездорожья.
Ну и, естественно, очень интересно будет сравнить на одном и том же аппарате два типа бортового поворота. Дифференциальный поворот даст более точное подруливание на простых грунтах, более адаптивное движение на воде и совсем слабых грунтах за счет отсутствия разрыва потока мощности.
На совсем тяжелых грунтах, где есть риск перегрузить дифференциал, блокируем его и получаем классический фрикционный поворот, к сожалению, с разрывом потока мощности.
Десять скоростей с полноценной раздаткой всегда намного лучше, чем пять скоростей.
Пока это только идея, сугубо на правах обсуждения возможных вариантов.
Рассчитаем передаточное число (ПЧ) цепного бортового редуктора (ЦБР) для минимальной скорости 1 км/час (при 1000 об/мин двигателя).
Длина окружности колеса составляет 1,4 х 3,14 = 4,4 метра.
1 км/час = 16,7 м/мин.
Следовательно, при минимальной скорости 1 км/час колесо должно совершить 16,7 / 4,4 = 3,8 оборота.
Считаем общее ПЧ трансмиссии:
1000 / 3,8 = 263.
Тогда ПЧ ЦБР будет равно
263 (ПЧ трансмиссии) / 3,67 (1ПЧ КПП) / 2,135 (ПЧ РК) = 33,6
где 1ПЧ КПП – передаточное число коробки переключения передач на первой скорости, ПЧ РК – передаточное число раздаточной коробки.
Получается, что ЦБР должен быть трехступенчатым. Вполне нормально.
При таком ПЧ ЦБР максимальный крутящий момент, создаваемой трансмиссией составит 30139 Нм.
Тяга вездехода составит 30139 / 9,8 / 0,7 (радиус колеса) = 4393 кгс.
Это, конечно, чудовищная тяга, которая такому вездеходу не нужна.
Но это пока первые прикидки, опирающиеся на минимальную скорость 1 км/час.
Ничто не мешает вездеходам ДИФ-4 и Шерп показывать отличные результаты на болоте при минимальной скорости более двух километров в час. Возможно, по этому пути и придется пойти.
А пока вот так, сугубо предварительно.
-
Дифференциальный поворот даст более точное подруливание на простых грунтах
Думаю не надо мудрить с диф поворотом. Моё ИХМО. :pardon::pardon:
-
Думаю не надо мудрить с диф поворотом. Моё ИХМО
В общем случае, наверно, не стоит. Но тут как-то все удачно с точки зрения компоновки получается. Не надо варить дифференциал коробки передач, если отказаться от КПП ВАЗ-2108.
Плюс дополнительный ряд передач. Это очень мотивирует
Впрочем, моя задача набросать варианты, пусть даже дикие. Лишь бы было из чего создателю вездехода выбрать. А чем больше разных сомнений и обсуждений, тем правильней будет выбор.
Понятно, что для ГП ГАЗ-71 такое предлагать смысла не имеет. А тут фрикционный механизм, состоящий из двух независимых частей, соединенных общим валом (каждая часть, кстати, весом 30 кг).
Руки так и чешутся порезать вал. :smile:
-
val_001, А если КПП Нива заменить на КПП 2108, затем использовать, например, мост УАЗ , в качестве углового редуктора, с него цепь на фрикцион и уйти от трёхступенчатого ЦБР :blush:
-
val_001, А если КПП Нива заменить на КПП 2108, затем использовать, например, мост УАЗ , в качестве углового редуктора, с него цепь на фрикцион и уйти от трёхступенчатого ЦБР :blush:
Это безусловно, хороший вариант. Но тогда на фрикционный механизм будет подаваться крутящий момент приблизительно в 10 раз больше, чем в моем первоначальном варианте.
Пока есть у меня определенные сомнения, что большая толщина вала неопознанного фрикционного механизма больше обусловлена не сопротивлением силам кручения, а силам прогиба от цепного привода.
Отсюда у меня стремление поставить фрикцион в то место, где крутящий момент будет по возможности меньше, во всяком случае пока не наступит понимание, где брать на фрикцион запчасти.
Конечно, многое решило бы опознание злосчастного фрикционного механизма. Но пока, увы.... :pardon:
-
Но тогда на фрикционный механизм будет подаваться крутящий момент приблизительно в 10 раз больше, чем в моем первоначальном варианте.
val_001, Переднеприводная КПП, затем цепью на фрикцион, потом колёсные редуктора, допустим т40, а потом ЦБР :blush:
-
Переднеприводная КПП, затем цепью на фрикцион, потом колёсные редуктора, допустим т40, а потом ЦБР
Вполне!
Многое, конечно, будет определяться шириной рамы. На случай, если поперечная установка двигателя с передачей крутящего момента на вал фрикциона цепью будет затруднительной, остается в запасе продольная установка двигателя с угловым редуктором. Наверно, компромиссным вариантом была бы установка КПП ВАЗ-2121 с передним мостом Нивы в качестве углового редуктора. Можно заблокировать (заварить) дифференциал моста и соединить выход моста с валом фрикциона цепью. Можно все-таки попытаться избежать одной цепной передачи и разрезать вал фрикциона, соединив концы вала с выходными валами моста. Тогда можно дифференциал моста либо заварить, либо поставить дифференциал с принудительной блокировкой, если захочется поэкспериментировать с дифференциальным поворотом на простых грунтах. Получится достаточно гибко.
-
Диаметр фрикциона ГП ГАЗ-71 составляет 260 мм.
http://tehnoforum.com/index.php?topic=2250.0
Очередной, тысячный раз спасибо KROTOX за подборку материала. :hi:
Диаметр неопознанного фрикционного механизма по замерам Андрея (Амарок) составляет 225 мм.
Из этого делаю осторожный вывод, что потенциал передачи крутящего момента фрикциона от Андрея раза в два меньше, чем у ГП ГАЗ-71.
Потенциал ГП ГАЗ-71 довольно подробно расписан здесь:
http://lunohoda.net/forum/viewtopic.php?f=51&t=13372
http://off-roader.ru/publ/statja_6_predely_primenimosti_glavnoj_peredachi_gaz_71_v_transmissii_legkogo_vezdekhoda/1-1-0-8
Значит, примерный потенциал передачи крутящего момента нашего фрикционного механизма 1000 Нм.
Выходит, предложенный мной первоначальный вариант трансмиссии Скаута вполне корректен.
Однако считаю необходимым «добить» до логического завершения предложение АверСа относительно углового редуктора.
Присоединим к нашему двигателю 5-ступенчатую КПП ВАЗ-21083 с ПЧ ГП = 4,9. Фактически это вариант КПП вездехода Лесник Андрея Вологды. На выходе КПП получим максимальный крутящий момент 2038 Нм.
Такое большое передаточное число (4,9) главной передачи коробки переключения передач выбрано специально для понижения минимальной скорости и подгонки значения крутящего момента на выходе КПП к значению максимального крутящего момента на входе ГП ГАЗ-71 (ГАЗ-34039).
Для ГП ГАЗ-34039 расчетное значение максимального крутящего момента на входе составляет 2221 Нм. Хорошее совпадение и небольшой запас по перегрузке.
На выходе ГП ГАЗ-34039 в предлагаемой схеме трансмиссии максимальный крутящий момент составит 3872 Нм.
С одной стороны мы получили, что при использовании КПП ВАЗ-21083 (даже с минимальным значение ПЧ ГП) мы перегрузим наш фрикционный механизм, но зато такой вариант идеально подходит для ГП семейства ГАЗ-71.
Фактически мы получили трансмиссию Шерпа.
Или схему Михаила (Михаил29) из Северодвинска:
http://lunohodov.net/forum/viewtopic.php?t=12269&postdays=0&postorder=asc&start=75
Отдельно приведу его фотографию соединения двигателя с ГП ГАЗ-71 как образцовую.
Посмотрим, что у нас получится с ЦБР. Мы уже посчитали, что ПЧ трансмиссии для минимальной скорости 1 км/час у нас должно быть 263.
Считаем ПЧ ЦБР.
263 / 3,636 (ПЧ КПП) / 4,9 (ПЧ ГП КПП ВАЗ-21083) / 1,9 (ПЧ ГП ГАЗ-34039) = 7,77
Получится двухступенчатый ЦБР, а если увеличить минимальную скорость в 2 раза, то и вовсе одноступенчатый.
Однако с учетом особенностей компоновки двухступенчатый цепной бортовой редуктор более удобен, поскольку при продольном расположении двигателя ГП ГАЗ-34039 окажется в заднее части вездехода. Первой цепью бортового редуктора мы подадим крутящий момент в середину вездехода, а оттуда второй ступенью подадим крутящий момент на колеса.
Можно развернуть двигатель на 180 градусов и воспользоваться мыслью АверСа, поставив на выходе ГП ГАЗ-34039 колесные редукторы (КР) трактора Т-40.
http://tehnoforum.com/index.php?topic=657.msg262938#new
Как мы видим, для нашей трансмиссии крутящие моменты на выходе ГП ГАЗ-34039 почти совпадают с крутящим моментом на входе КР Т-40. Это легко подкорректировать заменой ГП КПП ВАЗ-21083 на ГП с меньшим ПЧ, что только удешевит конструкцию.
Вес, конечно, увеличится, но трансмиссия становится совершенно неубиваемой. При этом КР Т-40 оказывается посредине вездехода, и с него раздаем цепью крутящий момент на колеса.
Обратите внимание, что я совершенно не поддаюсь на провокационные мысли и не предлагаю последнее звено оставшегося цепного редуктора заменить на роликовый привод. Оставим эти мысли ролиководам.
Считаем тягу вездехода.
Крутящий момент на выходе ЦБР.
3872 х 7,77 (ПЧ ЦБР) = 27754 Нм.
Тяга составит 27754 / 9,8 / 0,7 (радиус колеса) = 4046 кгс.
Более чем достаточно для бортового поворота. Но позволит в дальнейшем применить колеса диаметром до 1750 мм.
Вывод. Переход на продольную установку двигателя из-за отсутствия доступны угловых редукторов с ПЧ порядка 2 порождает необходимость применения ГП ГАЗ-71 (ГАЗ-34039). Это в свою очередь упрощает схему трансмиссии до минимально возможного варианта.
Отступление, конечно, от темы ветки, но, наверно, полезно с точки зрения понимания, как сложно порой сконструировать трансмиссию «из того, что есть».
-
Добьем до логического завершения мысль о применении колесных редукторов трактора Т-40. Для уменьшения нагрузки на колесный редуктор выберем КПП ВАЗ-21083 со стандартным ПЧ ГП = 3,9.
На выходе ГП ГАЗ-34039 ставим колесные редукторы трактора Т-40 с ПЧ=2,79.
Считаем передаточное число цепного редуктора.
263 / 3,636 (ПЧ КПП) / 3,9 (ПЧ ГП КПП ВАЗ-21083) / 1,9 (ПЧ ГП ГАЗ-34039) / 2,79 (ПЧ КР Т-40) = 3,5
Очень даже неплохо.
Считаем тягу вездехода.
30100 Нм (крутящий момент на колесе) / 9,8 / 0,7 (радиус колеса) = 4388 кгс.
Снова много. Но это и понятно, считаем мы во всех случаях для минимальной скорости 1 км/час.
На мой взгляд, результат закономерен. Много раз уже проходили, что для таких вездеходов при условии минимальной скорости 1 км/час достаточно двигателя от Оки. Трансмиссия получилась тяжелой, но очень надежной и без большого объема станочных работ. Зато остались только бортовые внешние цепи.
Что делать в этой ситуации? Можно ничего не делать и наслаждаться чудовищной тягой вездехода.
Можно увеличить диаметр колес до 1750 мм, и тогда трансмиссия будет в самый раз. Как в цепном, так и в роликовом исполнении.
Можно пойти в сторону прогулочного вездехода и увеличить минимальную скорость до 2 км/час. Именно так неизбежно получилось у ДИФ-4 и Шерпа.
Чем мне еще не нравится такой вариант трансмиссии? Мы имеем дело с дизельным двигателем. Максимальное число оборотов у него 3000 об/мин. Значит, соотношение максимальной скорости к максимальной скорости будет «так себе». На мой вкус, число скоростей надо увеличивать.
Но пока что получилось, то получилось. Теперь надо будет понять, станет двигатель с КПП поперек рамы или не станет. Проблема усугубляется еще немного тем, что при сращивании двигателя с КПП ВАЗ-2108, оказывается, невозможно будет пользоваться внутренним выходом КПП – его перекрывает картер двигателя.
В этой части берем небольшую паузу.
-
Работа над шинами идет полным ходом.
https://www.youtube.com/watch?v=2oWUlejvarM
-
А если КПП Нива заменить на КПП 2108, затем использовать, например, мост УАЗ , в качестве углового редуктора, с него цепь на фрикцион и уйти от трёхступенчатого ЦБР
Спасибо, АверС!!!
Наконец в голове все сложилось. Давно думал о схеме Шерпа и о том, что мне там не нравится.
В первую очередь не нравится дорогой (если новый) и тяжелый (123 кг) узел – ГП ГАЗ-71. И даже этот недешевый узел подвергается переработке перед установкой на Шерп. С него снимается ленточные тормозы, и устанавливаются дисковые.
Конструкторы традиционно ставят узел фрикционного поворота в то место трансмиссии, где заканчиваются переключения передач – после коробок переключения передач и раздаточных коробок. Понять это можно. Трудно осуществить синхронное переключение передач, если коробок переключения передач две (по одной на каждый борт). Расплата за такое решение – массивный узел фрикциона и не слишком четкая реакция при манипуляциях с фрикционами.
В значительной мере проблему синхронного переключения передач на двух КПП можно решить применением автоматических КПП, но такое решение приводит к стремительному удорожанию вездехода.
И, тем не менее, на форумах ведутся попытки применения фрикционных узлов (узлов сцепления) от автомобилей, например, вот здесь:
http://usamodelkina.ru/6089-gusenichnyy-vezdehod-proekt-n1.html
К сожалению, сама схема трансмиссии не выдерживает никакой критики, но реализация фрикционного поворота на автомобильных изделиях вызывает уважение.
Вот здесь намного правильней реализация:
http://usamodelkina.ru/6494-rolikoprivodnyy-vezdehod-burunduk.html
Специально для фанатов бортового поворота, которые при этом не любят цепи, предлагаю схему трансмиссии с минимальным объемом применения цепей.
Вместо тяжелой ГП ГАЗ-71 предлагается применить дополнительную КПП ВАЗ-21083 и редуктор моста УАЗ. Вес этих изделий меньше, чем вес ГП ГАЗ-71, распространенность и ремонтопригодность намного выше. Да, управление такой трансмиссией сложнее, но появляется целый ряд преимуществ. Например, возможность вращать колеса по разным бортам в разные стороны. Стоит оно того? На мой взгляд, стоит.
Есть примеры подобных реализаций трансмиссии в мире профессиональной вездеходной техники? Есть. Например, шнекороторный снегоболотоход ЗИЛ-29061, входивший в состав поисково-спасательного комплекса «Синяя птица».
https://www.drive2.ru/b/1890537/
Там и двигателей два.
Максимальное передаточное число предлагаемой трансмиссии 242, в то время как для скорости 1 км/час требуется ПЧ=263. Значения очень близкие. Максимальная тяга вездехода составит 3745 кгс.
Естественно, вместо цепей привода колес можно поставить и ролики.
-
Некоторое количество чертежей, которые пригодятся в дальнейшем для расчета колесных звездочек.
-
Как видно из чертежа ступицы (пост выше) максимальный диаметр ступицы составляет 262 мм + отливы под болты крепления колеса.
Можно попробовать поставить звездочку на ступицу колеса, если смириться с большим отрицательным вылетом колеса. Можно изготовить переходные стаканы для звездочек примерно так, как это показано на фотографии. Тогда вылет колеса можно сделать нулевым. Но это несколько дороже в реализации. Пока решили остановиться на варианте с установкой звездочки на ступицу колеса.
У Андрея (Амарок) оказались в наличии звездочки для цепи 25,4 мм с числом зубьев 40. Попробуем определить, пригодны ли такие звездочки для данного вездехода.
Упрощенная методика расчета цепного редуктора изложена здесь:
http://off-roader.ru/publ/statja_5_osnovy_rascheta_cepnogo_reduktora/1-1-0-7
Сначала считаем делительный диаметр звездочки по формуле
D = t / sin (180 град / z), где z – число зубьев звездочки, t – шаг цепи в мм.
D = 25,4 х sin(180/4) = 324 мм.
В первом приближении можно считать, что установить такую звездочку на ступицу колеса ГАЗ-66 возможно.
Предельная нагрузка цепи ПР-25,4 составляет 60 КН (килоНьютонов).
Определяем максимальный крутящий момент, который может на колесе создать такая цепь при использовании звездочки с делительным диаметром 324 мм:
60 КН х 324/2 мм (радиус звездочки) = 9720 НМ (Ньютонов на метр)
Такой крутящий момент может создать на колесе максимальную тяговую силу:
9720 НМ / 9,8 / 0,7 (радиус колеса) = 1417 кгс.
Поскольку у нас вездеход без подвески, то режим, когда по одному борту с грунтом соприкасается только одно колесо, является обычным, а иногда и преимущественным. Следовательно, мы должны значение 1417 кгс считать максимальной тягой одного борта.
Максимальная тяга всего вездехода по параметру применимости цепей ПР-25,4 составит 2834 кгс. Такое значение не соответствует ранее вычисленным значениям тяги вездехода, произведенным для минимальной скорости 1 км/час.
Что делать? Либо увеличивать размерность цепи, либо увеличивать значение минимальной скорости вездехода. С учетом малого числа передач и дизельного двигателя, скорее всего, придется пойти по пути увеличения минимальной скорости. Тяга 2834 кгс и так очень большая с учетом того, что снаряженная масса вездехода ожидается в районе 1400 кг.
В качестве альтернативного варианта посмотрим, что нам даст применение рекомендованной в предыдущих постах звездочки с числом зубьев 53.
Делительный диаметр звездочки для числа зубьев 53 составит 429 мм.
Такой диаметр звездочки позволяет сделать переходной стакан, который позволит сделать нулевой вылет колеса, что в свою очередь сильно увеличит срок службы ступичных узлов.
Цепь ПР-25,4 на такой звездочке сможет создать максимальный крутящий момент 12870 Нм, что в свою очередь позволит создать максимальное тяговое усилие на колесе (по борту) 1876 кгс.
Тяга вездехода составит 3752 кгс. Уже намного ближе к желаемым значениям, если мы хотим достичь минимальной скорости 1 км/час.
Вывод. Неустанно писал и продолжаю писать, что применение цепей размерностью 25,4 мм в качестве привода на колесо – это для прогулочных и экспедиционных вездеходов с минимальной скоростью не менее 2 км/час. Для серьезного преимущественного бездорожья требуется применение цепи в качестве последней ступени привода на колесо размерностью не менее 31,75 мм. Растяжение цепей ПР-25,4 - неизбежность.
В нашем случае при условии повышения значения минимальной скорости применение цепей ПР-25,4 вполне возможно с учетом понимания, что недопустимы серьезные динамические нагрузки на трансмиссию.
-
9720 НМ / 9,8 / 0,7 (радиус колеса) = 1417 кгс.
Поскольку у нас вездеход без подвески, то режим, когда по одному борту с грунтом соприкасается только одно колесо, является обычным, а иногда и преимущественным. Следовательно, мы должны значение 1417 кгс считать максимальной тягой одного борта.
Максимальная тяга всего вездехода по параметру применимости цепей ПР-25,4 составит 2834 кгс.
А вот тут я фактически ошибся. Сказалось то, что обычно считаю трансмиссии бортповоротных вездеходов с дифференциальным механизмом поворота.
Да, максимальная тяга вездехода по применимости цепей составит 2834 кгс, но сделать это можно только на вездеходе с дифференциальным поворотом.
Там при движении и повороте на борт попадает всегда только половина крутящего момента, развиваемого трансмиссией.
В нашем случае при фрикционном повороте на борт попадает весь крутящий момент от трансмиссии. Поэтому максимальная тяга вездехода будет только 1417 кгс. Это соответствует ожидаемой снаряженной массе вездехода.
А хотелось бы, чтобы соответствовало полной массе вездехода.
Но сделать это без увеличения размера цепи уже невозможно. Ну да ладно. 1417 кгс тоже очень неплохо.
Вот он, принципиальный момент.
Цепи бортповоротного вездехода с фрикционным типом поворота должны быть на размер толще, чем у вездехода с дифференциальным поворотом при условии равной тяги вездеходов.
Но зато весь крутящий момент трансмиссии можно подать на один борт.
-
Теперь непосредственно расчет самой трансмиссии для случая Андрея (Амарок).
Расчет применимости цепи – дело достаточно непростое. С одной стороны применимость цепи ограничивается скоростными возможностями цепи, с другой стороны применимость ограничивается нагрузочной характеристикой цепи. Задача разработчика втиснуться в этот достаточной узкий зазор. Используется метод приближения.
Максимальное число оборотов применяемого двигателя составляет 3000 об/мин. Будет применена коробка переключения передач ВАЗ-2108. Как было выяснено, передаточное число главной передачи КПП составляет 3,9.
Значит, на выходе КПП при включенной четвертой скорости максимальное число оборотов составит 3000 / 3,9 = 769 об/мин.
Смотрим, какая цепь подойдет по этому скоростному параметру. Это цепь ПР-19,05. Посмотрим, получится ли ее использовать по параметру тяги.
Как правило, чем меньше звездочка, тем она дешевле. Выбираем минимально рекомендованное число зубьев – 15.
Делительный диаметр такой звездочки составляет
D = t / sin (180 град / z), где z – число зубьев звездочки, t – шаг цепи в мм.
D = 92 мм, радиус, соответственно, 46 мм.
На выходе КПП максимальный крутящий момент может составить 1622 Нм.
Этот крутящий момент создаст на цепи тяговое усилие
1622 Нм / 0,046 м (радиус звездочки) = 35261 Н.
Цепь ПР-19,05 выдерживает не более 31800 Н. Цепь перегружена.
Что делать? Надо увеличивать число зубьев звездочки.
Сразу скажу, что звездочка с 16 зубьями тоже не подошла.
Считаем звездочку с 17 зубьями. Делительный диаметр такой звездочки составляет 104 мм, радиус – 52 мм.
1622 Нм / 0,052 м = 31192 Н. Подходит.
Считаем линейную скорость цепи.
104 мм х 3,14 х 769 об/мин = 251 м/мин = 4,19 м/сек. Для открытых цепей допустима линейная скорость 7 м/сек. Все получилось.
Вот так, все непросто с цепными редукторами. Чуть не так, и цепь либо начнет растягиваться, либо силы инерции начнут сбрасывать цепь со звездочки.
Естественно, после фрикциона надо также ставить звездочку на 17 зубьев и применять в первой ступени цепного бортового редуктора цепь ПР-19,05.
Передаточное число третьей ступени (наружная бортовая цепь) у нас уже известно – 2,67.
Считаем передаточное число от фрикциона до звездочки последней ступени ЦБР.
9720 Нм / 1622 Нм = 5,99. Удобно выходную звездочку возле борта сделать поменьше, чтобы не задирать сильно вверх узел передачи крутящего момента через борт, поэтому делаем ПЧ второй ступени ЦБР порядка 2, а первой порядка 3.
Первая звездочка первой ступени ЦБР имеет число зубьев 17. Пусть тогда вторая звездочка первой ступени имеет 50 зубьев.
Следовательно, ПЧ первой ступени будет равно 50 / 17 = 2,94.
Тогда ПЧ второй ступени составит 5,99 / 2,94 = 2,04.
Первая ступень создаст максимальный крутящий момент 1622 Нм х 2,94 = 4769 Нм.
Максимальное число оборотов на выходе первой ступени будет 769 / 2,94 = 262 об/мин. Это позволяет во второй ступени применить цепь ПР-25,4.
В результате получается следующая схема трансмиссии, показанная на рисунке.
На выходе второй ступени число оборотов составит 262 / 2,04 = 128 об/мин.
Максимальное число оборотов колеса составит 128 / 2,67 = 47,9 об/мин.
Максимальная скорость вездехода составит 47,9 х 1,4 м (диаметр колеса) х 3,14 = 210 м/мин = 12,6 км/час.
При этом максимальное ПЧ трансмиссии составит 3,636 (ПЧ КПП) х 3,9 (ПЧ ГП ККПП) х 2,94 х 2,04 х 2,67 (ПЧ ЦБР) = 225 вместо 263 требуемых.
Минимальная скорость составит 1 / 225 х 263 = 1,17 км/час.
Низкая максимальная скорость – это и есть расплата за 4-ступенчатую КПП и дизельный двигатель с низким значением числа максимальных оборотов.
Что делать в такой ситуации? Практически ничего не сделать без замены основных узлов.
Можно убрать вторую ступень цепного бортового редуктора. Скорость возрастет вдвое, но вдвое уменьшится и тяга, которой и так не так уж и много.
Получится очень средненький вездеход.
Ну и под большим вопросом фрикционный узел. Условно я под тремя вопросами написал крутящий момент 1000 Нм. Выдержит этот узел крутящий момент с КПП ВАЗ-2108 или нет, я совершенно не представляю.
-
Поступил вопрос о возможности и целесообразности реализации двухдвигательной установки на вездеходе с бортовым поворотом.
Да, действительно, если трансмиссией борта является отдельная двигательная установка, то все споры о фрикционных, планетарных и дифференциальных поворотах сразу теряют смысл.
Эти споры раздаются только в пределах способов передачи крутящего момента от одного двигателя на два борта вездехода. Два двигателя и две раздельные бортовые трансмиссии имеют безусловное преимущество перед фрикционными и прочими механизмами поворота.
Но есть и существенные недостатки - стоимость такой реализации и возможная ненадежность из-за наличия двух двигателей. Есть сложности с управлением двигателями и переключением двух коробок переключения передач.
Двухдвигательные трансмиссии встречаются от самых простых
https://www.youtube.com/watch?v=axdR4TmNgkk
до самых одиозных и составлявших гордость СССР
https://www.youtube.com/watch?v=tWL0kdescXk
Нет, двухдвигательная трансмиссия моей разработки не составляет секрета.
Выкладываю ее с полными результатами расчетов для сравнения применительно к колесам диаметром 1400 мм (на рисунке). Трансмиссия получилась на удивление сбалансированной.
Такая схема очень подходит для варианта типа ДИФ-4, на на подвеске с продольными рычагами.
На мой взгляд, все-таки намного проще сделать переломку с одной степенью свободы
-
Такая схема очень подходит для варианта типа ДИФ-4, на на подвеске с продольными рычагами.
Однако, очепятка :wacko2:
Читать следует:
"Такая схема очень подходит для варианта типа ДИФ-4, но на подвеске с продольными рычагами."
Поступило еще два вопроса на эту же тему.
Не знаю, мне кажется реализация двухдвигательной схемы уж слишком замороченной. Наверно, такой вариант можно реализовывать в тех ситуациях, где бортовой поворот неизбежен, например, в гусеничной техники.
Но зачем это делать на колесной технике, ума не приложу? Разве что ради принципа. Не стоят эфимерные выигрыши объема таких затрат.
Более того, точно такая же схема трансмиссии переломки с одной степенью свободы без подвески будет намного дешевле, легче и надежней. И не уступит в проходимости.
Мое, естественно, личное мнение.
Конечно, схему на двух двигателях ВАЗ-2108 сделаю, посчитаю и выложу.
Очень надеюсь, что кто-нибудь ее реализует и докажет всю прелесть бортового поворота на двух двигателях.
Я только "за" фанатизм в любом деле. Поддерживаю, как могу, любые направления. Но сам делать "в железе" этого не буду.
-
Обещал, но выполнил.
Ниже приведена схема трансмиссии бортповоротного вездехода с двумя двигателями ВАЗ-21081 объемом 1,1 литра каждый.
Схема получилась достаточно сбалансированной и допускает работу одного двигателя на две КПП со своими сцеплениями. То есть, допустимо превращение трансмиссии в вариант с фрикционным бортовым поворотом.
Тяга вездехода очень большая, и даже с одним двигателем она составит 2469 кгс. Этой тяги хватит для уверенного поворота в любых условиях.
Схема также интересна тем, что практически не требуются сложные станочные работы.
Все собирается из широко распространенных узлов автомобиля ВАЗ.
Схема максимально удобна для вездехода с подвеской.
Цепь ПРИ-25,4 допускает максимальную нагрузку 60 кН. В нашем случае она составит 39,3 кН, что означает долгий срок службы цепи.
Максимальная скорость небольшая – 24,7 км/час, но это результат отказа от раздаточной коробки.
Можно, естественно, повысить максимальную скорость при одновременном повышении минимальной скорости. Ту все зависит от условий преимущественной эксплуатации вездехода.
В общем, получился пока еще не БТР-60, но где-то уже близко.
Довольно часто приходится применять цепь ПР-25,4 совместно со звездочкой на 15 зубьев. Имеет смысл для такой пары посчитать максимально возможный крутящий момент на звездочке, что позволит быстро оценивать правильность схемы трансмиссии.
Делительный диаметр такой звездочки составляет 122 мм, радиус, соответственно, 61 мм. Максимальная нагрузка на цепь должна быть не более 60 кН.
Посему максимальный крутящий момент на звездочке без риска разорвать цепь не может быть более
60000 Н х 0,061 м = 3660 Нм.
Получили удобное табличное значение.
-
Возвращаемся к теме вездехода.
Учитывая некоторые запасы цепи ПР-25,4 у Андрея (Амарок) и звездочек на 40 зубьев, а также для унификации применимости цепей переделаем схему на эти цепи размерностью 25,4 мм. Заодно увеличим минимальную скорость и благодаря этому уменьшим число ступеней в цепном бортовом редукторе.
Цепь ПР-25,4 допускает вращение на звездочке с угловой скоростью до 800 об/мин.
На выходе КПП ВАЗ-2108 максимальное число оборотов составит
3000 об/мин / 3,9 (ПЧ ГП КПП) = 769 об/мин.
Значит, в данной ситуации можно сразу ставить цепь ПР-25,4 на выходе КПП.
В первой ступени цепного бортового редуктора будем использовать имеющиеся звездочки на 40 зубьев. Мы уже знаем, что, если мы хотим использовать во второй ступени цепного редуктора ведущие звездочки на 15 зубьев, то максимальный крутящий момент, создаваемый первой ступенью бортового редуктора, не должен превышать 3660 Нм. Максимальный крутящий момент на выходе КПП может составить 1622 Нм.
Из этих соображений легко вычисляется передаточное число первой ступени бортового редуктора:
3660 / 1622 = 2,26
Исходя из этого значения, определяем число зубьев ведущей звездочки первой ступни цепного редуктора:
40 / 2,26 = 17,7
Выбираем звездочки с числом зубьев 18.
Тогда ПЧ первой ступени бортового цепного редуктора составит 40 / 18 = 2,22, а максимальный крутящий момент на выходе первой ступени цепного редуктора будет равен 1622 х 2,22 = 3601 Нм.
В последней ступени редуктора следует ставить большие ведомые звездочки. Чем больше звездочка, том больше тягу она в состоянии создать без риска разрыва цепи.
В предлагаемом варианте использовал ведомые звездочки на 53 зуба.
Вторая ступень цепного редуктора создаст на оси колеса крутящий момент 12712 Нм.
В результате максимальная расчетная тяга вездехода составляет 1853 кгс, минимальная скорость 2,4 км/час, максимальная – 26 км/час. Вполне неплохой компромисс между этими важнейшими параметрами.
Думаю, это уже предельно близко к конечному варианту.
В результате получилась простая и очень надежная трансмиссия, при условии, конечно, что фрикционный механизм выдержит поступающие на него нагрузки и если двигатель удастся установить поперек рамы.
Донора фрикционного механизма, увы, так и не удалось идентифицировать.
-
Пока суть да дело, решил сделать таблицу зависимости максимального крутящего момента на оси звездочки в зависимости от применяемой цепи и числа зубьев звездочки.
Вычисленное значение максимального крутящего момента помогает определить его предельное значение, которое можно подавать на звездочку без риска растянуть или порвать цепь.
На мой взгляд, получилось очень удобно и позволяет очень быстро оценивать возможность применения тех или иных звездочек в проектируемой трансмиссии вездехода.