Przeznaczenie: pojazd laboratoryjny do testowania gąsienicy przy

Przeznaczenie: pojazd laboratoryjny do testowania gąsienicy przy dużej prędkości.
Zaprojektowanie układu jezdnego z wyszczególnieniem rolki jezdnej i wahacza ze
sworzniem, na którym są zamontowane 2 osie rolek (razem 4 sztuki).
1. Założenia wstępne:
masa = 1000 [kg] = 9810 [N]
prędkość maksymalna = 10
[m]
[ s]
2. Elementy układu jezdnego.
Wybieram gąsienicę Bridgestone 230 x 72 x 45 ( szerokość x podziałka x ilość ogniw)
długość gąsienicy 3240 [mm]
Obliczenie średnicy koła napędowego:
średnica d =
15⋅72[mm]
= 344 [mm], jest to średnica linii zazębienia

średnica powierzchni jezdnej koła d = 304 [mm]
długość gąsienicy L = 1460 [mm]
długość powierzchni styku gąsienicy z nawierzchnią L' = 1080 [mm]
szerokość pojazdu B = 730 [mm]
szerokość gąsienicy b= 230 [mm]
3. Średni nacisk na podłoże.
Q
Q
p śr = =
A 2∗b∗L '
p śr =
9810 [ N ]
N
N
=19746,37[ 2 ] = 1,97[ 2 ]
2∗0,23[m]∗1,08 [m]
m
cm
p max =∗ pśr
p max =5,92[
 - 3 ( współczynnik przeciążenia)
N
]
2
cm
4. Opory ruchu.
W =W d W t W p W bW a W s
W d - opory deformacji gruntu
W t - opory tarcia wewnątrz gąsienicy
W p - opory jazdy po pochyłościach
W b - siła bezwładności
W a - opory aerodynamiczne
W s - opory skręcania
4.1. Opory deformacji gruntu.
Grunt
po
N
2
cm
cm
Błoto
1
Żwir
15
2
2 p
W d =b⋅ ⋅ 2⋅1,4
po
błoto:
1,97 2
W d =23⋅2,5 2⋅ 2 ⋅1,4=781,03[ N ]
1
żwir:
1,97 2
W d =23⋅2,5 2⋅ 2 ⋅1,4=3,47[ N ]
15
4.2. Opory tarcia wewnątrz gąsienicy.
W t=W 1W 2W 3W 4
W 1 - opory przetaczania się rolek
W 2 - opory w łożyskach tocznych
W 3 - opory z pracy łożysk koła napinającego
W 4 - opory przeginania gąsienicy
f = 5 [mm]
f
5
W 1=Q⋅ =9810⋅ =700,71[ N ]
R
70
d c=50 [mm]
=0,005
W 2=
Q⋅d c⋅
=8,07[ N ]
2⋅R
Opory z pracy łożysk koła napinającego.
W =0,2⋅Q
Q
P=0,6⋅
2
Podczas jazdy do przodu
W 3p=
W P ⋅⋅d
=8,07[ N ]
D
Podczas jazdy do tyłu
W 3p=
2⋅W P ⋅⋅d
=11,29[ N ]
D
W 3=19,36[ N ]
d =50[mm]
D=152[mm]
Opory przeginania gąsienicy.
W s =0,01⋅Q=98,1[ N ]
W t=700,71[ N ]8,07[ N ]19,36[ N ]98,1[ N ]=826,24[ N ]
4.3. Opory jazdy po pochyłościach.
Przyjmuje kąt pochylenia =15 °
W p =Q⋅sin =2539,01[N ]
4.4. Bezwładność pojazdu.
a=
 v v max
=
tr
tr
v max =10 [
W b=m⋅a=1000[ N ]
m
]
s
t r =10[s ]
4.5. Opory aerodynamiczne.
c x =1,2
=1,25 [
kg
]
m3
A=0,33[m2 ]
V w =29[
m
]
s
opory aerodynamiczne podczas wiatru:
v w v max 2
W a =c x⋅A⋅
⋅=357,39[ N ]
2
opory aerodynamiczne bez wiatru:
v max 2
W a =c x⋅A⋅
⋅=24,75[ N ]
2
4.6. Opory podczas skręcania.
Q⋅L '
M s =⋅
8
Grunt twardy beton =0,8
W s=
2⋅M s
=2902,68[N ]
B
Grunt miękki błoto =0,1 , dodajemy 15% ze względu na ścinanie gruntu
2⋅M s
W s =1,15⋅
=417,26[ N ]
B
Tabela możliwości ruchu pojazdu i obliczenie potrzebnej mocy.
Prosto,
błoto, duża
prędkość
Jazda pod
górę
Skręcanie
beton
Skręcanie
błoto
Jazda pod
wiatr
Rozpędzanie
się pojazdu
Wd
781
781
-
781
781
781
Wt
826
826
826
826
826
826
Wp
-
2539
-
-
-
-
Wb
-
-
-
-
-
1000
Wa
25
25
25
25
357
25
Ws
-
-
2902
417
-
-
W i
1632
4171
3753
2049
1964
2632
v max
10
-
-
-
-
10
v min
-
2
2
2
2
-
N max
16,32 [kW]
-
-
-
-
26,32 [kW]
N min
-
8,34 [kW]
7,51 [kW]
4,01 [kW]
3,93 [kW]
-
Wybrany napęd:
- producent Sew-Eurodrive
- silnik 3-fazowy DRS160MC4 o mocy 15 [kW]
- motoreduktor S97
Szerokość jednej pary napędu to około 300 [mm] i dlatego zwiększam szerokość
pojazdu na odległość dwóch par napędu.
Obliczenia wytrzymałościowe sworznia rolki.
- w miejscu maksymalnego obciążenia
M g=
Q⋅l
16
=
Mg
k g
Wx
l- długość sworznia = 200 [mm]
3
W x =0,1⋅d ≥
d

3
Mg
kg
M g=122 [Nm ]

M g⋅10 3 122⋅10
=
=0,023[m]=2,3 [cm]
kg
100⋅10 6
Przyjmuję średnicę sworznia d=3 [cm]
=
122
=45[ MPa]
0,1⋅33
-w przypadku nierówności na pół szerokości gąsienicy
Jeśli gąsienica wjedzie na nierówność i styczność z podłożem będzie miało maksymalnie
pół szerokości gąsienicy czyli 115 [mm] licząc od krawędzi do środka sworznia.
M g=
Q⋅l
8
d= 2,9 [cm]
Przyjęta średnica sworznia 3 [cm] będzie wystarczająca.
Obliczenie sworznia na ścinanie.
T Q 4
Q
= = ⋅
=
=1,73[MPa ]
2
A 8 ⋅d 2⋅⋅d 2
Sprawdzenie wytrzymałości z hipotezy Hubera dla naprężeń złożonych.
 z=   2g 3⋅ 2k g
2
 z=45[ Mpa ]100 [MPa ]
Materiał sworznia stal St3. ( S235JR )
Dobór łożyska tocznego do rolki jezdnej.
W każdej rolce są 2 łożyska, w zespole rolki są 4 rolki, w gąsienicy są 2 zespoły rolek.
Nośność statyczna C o [ N ]
Q
16
613[ N ]C o
Wybrane łożysko:
kulkowe 6006, średnica wewnętrzna 30 [mm], zewnętrzna 55 [mm],
szerokość 12 [mm], nośność dynamiczna 12,3 [kN], statyczna 8,3 [kN]
C 3 12300 3
  =
 =L=8078 mln obr
P
613
P=
Q
=613 [N ]
2⋅4⋅4
Obwód rolki= 0,439 [m]
Dla przyjętej prędkości średniej podczas eksploatacji 15 km/h= 15000 m/s=
34168,5 obr/h
8 godzin dziennie przez 200 dni w roku = 1600 godzin rocznie
Ilość obrotów na rok= 54 699 703 = 54,7 mln obrotów / rok
Wytrzymałość w latach 9 400 lat.
8078
= 147 lat
54,7
Wynika z tego że łożyska są mało obciążone, nie będzie potrzeby wymiany.