Реинкарнация ДИФ-4 (продолжение).

[val_001]

Передаточное число цепного редуктора для минимальной скорости 1 км/час при 1000 об/мин двигателя.
Длина окружности колеса Тром-16 равна 1.650х3.14=5.2 метра.
1 км/час = 16.7 м/мин.
Число оборотов колеса выходит 16.7/5.2=3.2 оборота.
ПЧ трансмиссии выходит таким: 1000/3.2 = 312.5
ПЧ цепного редуктора при использовании ДВС Yamaha YZF-1000 R1 1998 с ПЧ 1st 39/15 (2.600): 312.5/2.600=120.2

Для более точного расчета лучше использовать не диаметр колеса, а так называемый статический радиус. Колесо под нагрузкой проседает и при движении за один поворот колеса проходимый путь несколько меньше, чем длина окружности колеса. Есть удобная табличка, по которой можно легко прикидывать максимальное ПЧ трансмиссии для достижения скорости 1 км/час при разном диаметре колес. Прилагаю.
Про двигатель пока сказать трудно, поскольку совсем не знаю его трансмиссию. Если есть какие-нибудь ссылки, то прошу поделиться. Довольно часто в мотоциклкетных двигателях бывают так называемые моторные передачи. Обычно это цепной понижающий обороты редуктор, который ставится между сцеплением и ведущим валом КПП. При отсутствии раздатки обычно применяется многоступенчатый цепной редуктор. Обычно ПЧ одной ступени не превышет значения 3 - 4. Последнюю ступень стараются делать с минимальным ПЧ, поскольку в последней ступени применяется самая "толстая" цепь, и звездочки для такой цепи будут самым дорогим элементом цепного бортового редуктора. 

[Evil Panda]

Про двигатель пока сказать трудно, поскольку совсем не знаю его трансмиссию. Если есть какие-нибудь ссылки, то прошу поделиться.

Для пробы расчета взял модель двигателя от мотоцикла Yamaha YZF R1, на которых был построен Запорожец, о котором вы выше говорили. И просто нашел ПЧ его КПП в интернете.

Есть удобная табличка, по которой можно легко прикидывать максимальное ПЧ трансмиссии для достижения скорости 1 км/час при разном диаметре колес. Прилагаю.

Вот тут запутался. Диаметр шины 1650, коэффициент деформации 0.9=279.2. Этот К.Д. вычитается из длины окружности колеса? То есть 1.650х3.14-0.2792=4.9 метра?
Про ступени понял, благодарю! Пойду изучать как это оформить, имея общее ПЧ редуктора

[val_001]

Для пробы расчета взял модель двигателя от мотоцикла Yamaha YZF R1, на которых был построен Запорожец, о котором вы выше говорили. И просто нашел ПЧ его КПП в интернете.

Тоже нашел ПЧ передач КПП. Где-то в трансмиссии еще ПЧ=3,9 прячется, иначе максимальная скорость получается слишком большой. В целом двигатель все-таки не подходит Скоростной диапазон КПП (соотношение ПЧ первой передачи к ПЧ шестой передачи) получается слишком маленький - 2,33. Для сравнения у Минска около 3, у Ижа около 4, а у Матиза 4,56. У всего двигателя скоростной диапазон составляет 23,3, что не позволяет сделать либо хорошую минимальную скорость, либо максимальную. Без раздатки не обойтись. А жаль. Двигатель по компоновке очень удобен.

Вот тут запутался. Диаметр шины 1650, коэффициент деформации 0.9=279.2. Этот К.Д. вычитается из длины окружности колеса? То есть 1.650х3.14-0.2792=4.9 метра?

Все проще. Берут просто диаметр и умножают на коэффициент деформации. В результате при коэффициенте деформации 0,9 колесо за один оборот пройдет путь 1,65 х 0,9 х 3,14 = 4,66 м.
Тот же самый результат получится, если сначала вычислить статический радиус, потом по статическому радиусу вычислить путь, проходимый за один оборот. Потому сразу умножают диаметр на коэффициент деформации.

[Evil Panda]

Довольно часто в мотоциклкетных двигателях бывают так называемые моторные передачи.

Где-то в трансмиссии еще ПЧ=3,9 прячется

Вот этого я не учел, хотя были сомнения, что чего-то не хватает.. А не хватает, так сказать, мотоциклетного аналога главной пары.

двигатель все-таки не подходит

Ну что ж, время не жмет и есть повод расширить свой кругозор в разнообразии ДВС.

Все проще.

Понял, благодарю! А ведь изначально так и посчитал, 5.2х0.9 и получил 4.66, но смутила большая разница длин и подумал, что это не то.

[val_001]

Довольно часто в мотоциклкетных двигателях бывают так называемые моторные передачи.

Где-то в трансмиссии еще ПЧ=3,9 прячется

Вот этого я не учел, хотя были сомнения, что чего-то не хватает.. А не хватает, так сказать, мотоциклетного аналога главной пары.

Часть этого ПЧ наверняка прячется в цепной или ременной передаче от КПП до колеса. Но 3,9 многовато для такой передачи.
Моторные передачи обычно бывают в пределах 1,5 - 2,5. Скорее всего между этими двумя передачами и распределено суммарное ПЧ=3,9.
Если вдруг моторной передачи нет, то на выходе КПП максимальный крутящий момент будет всего 282 Нм. А раздатка от Нивы "переваривает" 495 Нм.
Тогда, если ее тюнинговать до ПЧ=3, то скоростной диапазон получится 70. В самый раз для бортпововоротника без подвески. Не так красиво, как без раздатки, но что поделать...
Полностью нас устроит моторноя передача с ПЧ до 495 / 282 =  1,76.
Можно еще рассмотреть вариант двигателей Ямахи серий 07. Но пока совсем не могу найти для них передаточные числа.
С учетом необходимости организации задней скорости двигатель Матиза 0,8 л с АКПП пока смотрится как-то предпочтительней.

[Evil Panda]

С учетом необходимости организации задней скорости

Вот тут да, было бы глупо при двух СА остаться и без задней скорости и без реверс-разворота.
Потренируюсь тогда в расчетах цепного редуктора на основе ДВС+АКПП от Матиза

[Evil Panda]

Матиз 0.8
Бензиновый 3–цилиндровый рядный с впрыском топлива во впускные патрубки, два клапана на цилиндр, один верхний распределительный вал с ременным приводом, рабочий объем 796 см3, диаметр цилиндра/ход поршня 68,5/72,0 мм, степень сжатия 9,3, мощность — 38 кВт (52 л.с.) при 6 000 об/мин, максимальный крутящий момент 69 Нм при 3600 об/мин, удельная мощность 47,7 кВт/л (64,7 л. с./л).
Передаточные числа АКПП: I. 2,914, II. 1,525, III. 1,000, IV. 0,725, R. 2,642, главная передача 4,709.

Передаточное число цепного редуктора для минимальной скорости 1 км/час при 1000 об/мин двигателя.
Длина окружности колеса Тром-16 с учетом коэффициента деформации 0.9 равна 1.65х0.9х3.14=4.66 метра.
1 км/час = 16.7 м/мин.
Число оборотов колеса выходит: 16.7/4.66=3.58  или округленно 3.6 оборота.
ПЧ трансмиссии выходит таким: 1000/3.6=277.77 или округленно 278
ПЧ цепного редуктора: 278/4,709/2,914=20,259 или округленно 20.26

Если ведущая звездочка будет иметь 15 зубьев, то ведомая: 15х20.26=303.9. Т.е. опять же приходим к многоступенчатому цепному редуктору.
В попытках самостоятельного изучения книги "Курсовое проектирование деталей машин" Чернавского С.А., особенно страниц 6-8 и всего параграфа 7.4 "Цепные передачи" я еще больше запутался и не понял, как правильно рассчитать этот многоступенчатый цепной редуктор.
Но примерные мысли такие:
Общее ПЧ редуктора 20.26
Средние значения для цепных передач 3-6
То есть, для примера 20.26/4=5.065, и 5.065/3=1.688, то 4 это первая ступень, 5.065 это вторая, 3 это третья и 1.688 это четвертая ступень?

[val_001]

Матиз 0.8
Бензиновый 3–цилиндровый рядный с впрыском топлива во впускные патрубки, два клапана на цилиндр, один верхний распределительный вал с ременным приводом, рабочий объем 796 см3, диаметр цилиндра/ход поршня 68,5/72,0 мм, степень сжатия 9,3, мощность — 38 кВт (52 л.с.) при 6 000 об/мин, максимальный крутящий момент 69 Нм при 3600 об/мин, удельная мощность 47,7 кВт/л (64,7 л. с./л).
Передаточные числа АКПП: I. 2,914, II. 1,525, III. 1,000, IV. 0,725, R. 2,642, главная передача 4,709.

Имеет смысл сразу посчитать некоторые параметры. Для начала следует прикинуть скоростной диапазон вездехода, то есть соотношение минимальной скорости вездехода к максимальной.
Скоростной диапазон КПП определяется как отношение ПЧ передачи с наибольшим значением к ПЧ передачи с наименьшим значением. В нашем случае это 2,914 / 0,725 = 4.
Скоростной диапазон двигателя определяется как соотношение максимальных оборотов двигателя к числу оборотов двигателя, при котором определяется минимальная скорость вездехода. В нашем случае скоростной диапазон двигателя равен 6.
Если мы не будем ставить раздатку, то больше в трансмиссии узлов с переменным ПЧ или другим изменяемым параметром нет, и поэтому скоростной диапазон вездехода определяется как произведение скоростного диапазона двигателя и скоростного диапазона КПП. В нашем случае скоростной диапазон вездехода будет равен 6 х 4 = 24.
Это довольно мало. То есть, если мы упорно зададимся минимальной скоростью 1 км/час, то максимальная составит всего 24 км/час. Но если мы сделаем минимальную скорость 2 км/час, то максимальная станет 48 км/час. Некий компромисс, когда и максимальная скорость более или мене, и минимальная хоть какая-то есть. Примерно в такой ситуации оказываются все, кто решает вопрос проходимости вездехода без раздаточной коробки.
Естественно, у тихоходных дизельных двигателей и Лифанов эта проблема еще острее.
Пока оставим вопрос с раздаткой и будем упорно получать минимальную скорость 1 км/час без нее несмотря на маленькую максимальную скорость.
Посчитаем еще максимальное ПЧ АКПП: 2,914 х 4,709 = 13,7. Средненькое значение.
Посчитаем еще максимальный крутящий момент на выходе АКПП: 69 Нм х 13,7 = 945 Нм. Довольно неплохое с точки зрения применимости РК значение.
Вычислим еще статический радиус колеса, поскольку он нам потребуется для вычисления тяги: 1650 мм / 2 х 0,9 = 742,5 мм = 0,743 м.

Число оборотов колеса выходит: 16.7/4.66=3.58  или округленно 3.6 оборота.
ПЧ трансмиссии выходит таким: 1000/3.6=277.77 или округленно 278
ПЧ цепного редуктора: 278/4,709/2,914=20,259 или округленно 20.26

Лучше использовать три значащие цифры. Преждевременное округление при большом объеме вычислений может давать значительную погрешность в конечном результате. Если не округлять 3,58 до 3,6, то максимальное ПЧ трансмиссии получится 279 (как в приведенной выше таблице), и тогда ПЧ цепного бортового редуктора составит 1000 / 13,7 = 20,36.

Если ведущая звездочка будет иметь 15 зубьев, то ведомая: 15х20.26=303.9. Т.е. опять же приходим к многоступенчатому цепному редуктору.
В попытках самостоятельного изучения книги "Курсовое проектирование деталей машин" Чернавского С.А., особенно страниц 6-8 и всего параграфа 7.4 "Цепные передачи" я еще больше запутался и не понял, как правильно рассчитать этот многоступенчатый цепной редуктор.

В части многоступенчатых цепных редукторов этим и подобными источниками следует пользоваться больше в ознакомительных целях. Мы лучше использовать метод последовательных приближений. Для того, чтобы уменьшить объем монотонных вычислений и повысить наглядность метода я составил специальную табличку. Поскольку довольно комфортное (особенно в части стоимости) значение ПЧ цепного редуктора находится в районе 3 (по практике), то становится понятным, что число ступеней редуктора будет, скорее всего, 3. ПЧ многоступенчатых цепных редукторов определяется как произведение ПЧ всех ступеней. Поэтому для начала определим среднее ПЧ одной ступени. Для этого берем в руки калькулятор и извлекаем корень третьей степени (потому, что число ступеней – 3) из числа 20,36 (ПЧ цепного бортового редуктора, далее ПЧ ЦБР). Получаем значение 2,73.
И вот ту наступает момент, понимание которого делает любой расчет многоступенчатого цепного редуктора легким и приятным.
Берем табличку с расчетом максимального крутящего момента на оси звездочки и смотрим, какой цепи будет соответствовать максимальный крутящий момент с АКПП 945 Нм. Ведущая звездочка по правилам построения цепного редуктора должна быть с числом зубьев не менее 15, если нет дополнительных ограничений по габаритам цепного редуктора.     
Видим по таблице, что нам хорошо подходит цепь 19,05. Теперь мы должны учитывать два обстоятельства:
1. Чем меньше размер цепи, тем дешевле цепной редуктор.
2. Размерность цепи на понижающем обороты многоступенчатом цепном редукторе с каждой последующей ступенью будет увеличиваться.
Поэтому постараемся сделать первую ступень с ПЧ побольше, и самое главное – сделать так, чтобы максимальный крутящий момент на оси ведомой звездочки первой ступени соответствовал максимальному крутящему моменту на оси ведущей звездочки второй ступени при числе зубьев ведущей звездочки второй ступени 15.
Смотрим по таблице и видим, что для цепи следующего типоразмера 25,4 на ось со звездочкой на 15 зубьев можно подать максимальный крутящий момент 3665 Нм.
На первую ступень мы подаем не более 945 Нм. Значит, ПЧ первой ступени может быть до 3665 / 945 = 3,88. Следовательно, число зубьев ведомой звездочки может быть не более 15 х 3,88 = 58,2, то есть не более 58.
Чисто из вредности выберем 57, чтобы было что посчитать. На самом деле, чем больше делительный диаметр звездочки, тем она прогрессивно дороже. Тут можно и нужно считать и пересчитывать.
Итак, первая ступень цепного бортового редуктора будет построена на цепи  типоразмера19,05. ПЧ первой ступени будет 57 / 15 = 3,8. Максимальный крутящий момент на входе ступени будет 945 Нм, на выходе 3591 Нм. Вторая ступень цепного бортового редуктора будет собираться на цепи 25,4, ведущая звездочка будет иметь 15 зубьев.
Далее предлагаю попробовать самостоятельно.

Прикинем еще максимальную тягу борта. Для этого посчитает сначала максимальный крутящий момент на борту: 69 Нм х 279 = 19251 Нм. Максимальная тяга борта составит 19251 Нм / 9,8 / 0,743 м = 2644 кгс.
0,743 – это статический радиус колеса, а 9,8 – коэффициент перевода из Нм в кгс. Нам он больше известен из школьной программы, когда мы силу реакции опоры в Ньютонах переводим в вес в килограммах.
Суммарная максимальная расчетная тяга вездехода будет 5288 кгс.
Тяга на самом деле очень большая и доставит немало проблем на слабонесущей почве. Это издержки завышенной мощности двигателя. С дизельным двигателем сопоставимой мощности будет еще хуже, поскольку у него удельная тяга всегда выше. Вот тут и приходится тоже решать, что лучше – проходимость или подвижность вездехода. Но если у нас минимальная скорость будет 2 км/час, то максимальная тяга упадет вдвое. Страгиваться будет немного легче на слабонесущей почве, но возрастет склонность к самозакапыванию. Так что, как всегда, «шило на мыло»…
Надо четко осознавать, к чему приводит завышение мощности двигателя и еще до стадии конечного расчета решать, какой параметр вездехода является самым главным.

[val_001]

Забыл табличку прикрепить.

[val_001]

Да, в отрыве от сайта, где была первоначально представлена информация, может сложиться недопонимание, откуда берется значение максимального крутящего момента на оси звездочки.
Поясняю. Этот момент высчитывается исходя из прочностных свойств цепи. Причем цепи, сделанной по ГОСТ. Хорошие производители могут предлагать цепи с повышенными показателями растяжения и разрыва. Но они изрядно дороже. Это все можно учесть в расчетах. Но изначально расчет максимального крутящего момента на звездочке производится таким образом, чтобы не было риска порвать цепь. Естественно, чем больше размер цепи, тем можно больший крутящий момент подавать на ось звездочки. С увеличение числа зубьев растет делительный диаметр звездочки, следовательно растет рычаг, которым воздействует крутящий момент на цепь, порвать ее становится сложней. Поэтому с ростом числа зубьев звездочки растет крутящий момент, который можно подавать на ось звездочки.

[val_001]

Безусловно, вопрос максимальной скорости у бортповоротного вездехода всегда остается открытым. Чтобы обозначить минимальные способности такого вездехода к проявлению  амортизационных свойств, полагаю будет уместным и здесь разместить результаты сравнения разного типа вездеходов и старый результат расчета так называемой "пневмоциркуляционной подвески". По расчетам получается, что реализация такой подвески эквивалентна ходу полноценной подвески в 50 мм, а вот быстродействие довольно низкое. Впрочем,  тут есть определенные пути для совершенствования.

[val_001]

Отдельного разговора заслуживает рама вездехода ДИФ-4. Рама предельно простая и изготовлена из трубы 89 х 4. Причем две трубы служат одновременно осями колес. К ним приварены кустарно изготовленные цапфы колес. В цапфах изготовлены отверстия. Сначала их диаметр был 50 мм, позже он был уменьшен до 45 мм.
Эти «оси» соединяются между собой при помощи еще двух труб. Получается достаточно жесткая прямоугольная рама. Полости труб соединялись между собой, что позволило соединить воздушными проходами полости всех колес, создав так называемую «пневмоциркуляционную подвесу». Много было споров относительно работоспособности и эффективности такого решения в качестве подвески. Но как минимум это решение позволяло быстро менять давление в колесах. Это решение осталось и в дальнейших реализациях.
Рама Шерпа в прототипе тоже была прямоугольная, но колесные узлы уже приваривались к продольным трубам сверху. Это, конечно, уменьшает общую жесткость и сопротивляемость конструкции на кручение, но позволяет довольно простыми средствами организовать вывод оси колеса внутрь корпуса, чтобы колесные цепи расположить внутри корпуса и избежать тем самым повышенный износ цепи.
Вместе с тем, мне кажется, что схема рамы ДИФ-4 еще не исчерпала свои возможности.
Следует отметить, что колеса ДИФ-4 делались с очень большим отрицательным вылетом, что приводит к избыточным нагрузкам как колесного узла, так и колесного диска. Видимо, делалось это в первую очередь для того, чтобы организовать работу цепного привода колес в максимально компактным исполнением.
Одним из вариантов развитие рамы ДИФ-4 является использование в колесных узлах штатных заводских изделий, например, от ГАЗ-66. В этих узлах штатно организована подкачка, в цапфе изготовлено внутренне отверстие для полуоси. Минимальный диаметр отверстия 45 мм. Тормозной барабан от ГАЗ-66 использовать нет необходимости, поэтому такой колесный узел будет разумный по массе. Кроме того, цапфы колес ГАЗ-66 являются съемными (на винтовых соединениях), что позволяет говорить о высокой ремонтопригодности таких узлов в полевых условиях. 
Если использовать такие колесные узлы, то стоит и подумать о штатном вылете колеса, что только прибавит ресурса трансмиссии. Вылет колеса ГАЗ-66 составляет +60 мм. Если ширина колеса вездехода будет около 600 мм, то внутри колеса в нашем распоряжении полость в диске шириной около 350 мм и диаметром не менее 500 мм (посадочный диаметр диска колеса Тром-16 составляет 25 дюймов).
Это полость более или менее защищена от препятствий и в принципе позволяет организовать отличный колесный редуктор. Можно попробовать сделать шестеренчатый редуктор, но это достаточно недешево. Редуктор приводить в движение герметичной осью, которая будет проходить выше оси колеса.
Можно с некоторым нарушением правил построения цепных редуктором сделать защищенные цепные колесные редукторы. В этом случае требования к герметичности могут быть ниже, и, быть может, достаточно будет сделать цепь не в масляной ванне, а в хорошей густой смазке.
Можно даже оставить наружные цепи в незащищенном варианте, только их правильно рассчитать и расположить. Можно объявить их расходным материалом или покупать цепи повышенной защиты.
У ДИФ-4 база составляет 1780 мм, то есть разница между базой и диаметром колеса составляет 480 мм. Можно эту разницу сохранить и в случае использования колес размером больше.
Раму, как мне кажется, стоит усилить раскосинами, как на чертеже ниже.

В целом, если раму вездехода сделать немного более соответствующей требованиям проектирования надежных узлов, то вездеход на ее основе станет ощутимо надежней. 

Отдельная большая благодарность форумчанину с ником Завгар за колоссальный объем работы, проделанный с целью составления чертежей вездехода, максимально соответствующего ДИФ-4.
Немного чертежей из его наследия.

[Evil Panda]

Можно с некоторым нарушением правил построения цепных редуктором сделать защищенные цепные колесные редукторы. В этом случае требования к герметичности могут быть ниже, и, быть может, достаточно будет сделать цепь не в масляной ванне, а в хорошей густой смазке.

Таки да, пришел к твердому мнению, что цепной редуктор необходимо выносить из лодки и делать по аналогии ДИФа, только в закрытом корпусе, от которого, кроме защиты и смазки цепей, получаем еще и много плюсов. Например, нет проблем с обеспечением герметичности ступичного узла, проходящего внутрь лодки; для обеспечения снижения нагрузок на ступицу нулевым вылетом (или около) колеса, размеры ступицы не будут "космических" размеров; удобство обслуживания итд итп.
А о каких нарушения правил идет речь?

[val_001]

А о каких нарушения правил идет речь?

Для каждого размера цепи есть диапазон оптимальных расстояний между осями ведущей и ведомой звездочек, при соблюдении которого ресурс цепи максимален. При отклонении от этого диапазона ресурс цепи уменьшается. Чем больше отклонение, тем меньше ресурс. Но это не мешает делать очень компактные цепные редукторы, в том числе колесные. Ресурс правильно спроектированного цепного привода все равно больше ресурса двигателя.

[val_001]

Таки да, пришел к твердому мнению, что цепной редуктор необходимо выносить из лодки и делать по аналогии ДИФа, только в закрытом корпусе, от которого, кроме защиты и смазки цепей, получаем еще и много плюсов. Например, нет проблем с обеспечением герметичности ступичного узла, проходящего внутрь лодки; для обеспечения снижения нагрузок на ступицу нулевым вылетом (или около) колеса, размеры ступицы не будут "космических" размеров; удобство обслуживания итд итп.

Вполне "кожух" можно сделать элементом усиления рамы. И с герметичностью тоже есть интересная мысль. Если накачиваем колес выхлопными газами и они упорно не разрушаются, то что мешает часть выхлопных газов пропускать через кожухи наружных цепей? Вполне может оказаться, что избыточное давление при при хорошо смазанной густой смазкой и проваренной в графите цепи цепи может продлить очень сильно срок службы цепи. В целом, конечно, с цепью лучше возиться снаружи. Если не будет слишком утомительно снимать колесо. Значит надо сделать так, чтобы это было как можно реже. И датчики натяжения цепи сделать можно, и удобное натяжение цепи тоже.