Вездеход с паровозным движителем (только концепция).

Геннадий Хаинов

val_001, Обратитесь к любому патентному поверенному, он вам растолкует о приоритетах.

Юрич · Сообщение **Юрич** » 26 сен 2016, 20:00

val_001 писал(а): Распределитель будет задавать лишь средний расход жидкости и по этой причине не будет подвержен значительным колебаниям давления и скорости потока жидкости.

Я конечно в гидравлике не очень Копенгаген...но помню, что жидкость не сжимаема, поэтому давление в распределителе и в рабочем цилиндре будет практически одинаковым...и колебания также у них будут одинаковые.
И еще насчет расхода: сопротивление потоку жидкости в квадратичной, как мне помнится, зависимости от скорости...всякие там местные сопротивления, потери по длине, напоры и пр. гидравлическая мура им. Бернули и пр. Рейнольдцев!

Но в целом я не против новой эпохи в вездеходостроении, будь она роликовая или даже паровозная.
Даже гимн уже есть:
Наш паровезд вперед ползет,
в Сургуте остановка.
Препятствий нет для нас в пути,
В руках у нас двухстволка!
(типа умников отстреливать, которые не в тему постят...)

Юрич · Сообщение **Юрич** » 26 сен 2016, 20:05

val_001 писал(а): Возможно, для кого-то эти расходы покажутся оправданными с учетом дополнительных вездеходных качеств гидравлического силового привода паровозного типа.

Вездеходные качества у колеса и транспортного средства в целом, а не у привода. С паровозным приводом колесо остается колесом, оно и является движителем. Перепутав термины, вездеходности не добавить. А вот проблем...

val_001 · Сообщение **val_001** » 28 сен 2016, 22:55

Пневматический силовой привод паровозного типа.

Предисловие.

В целом схема пневматического силового привода не отличается от схемы аналогичного гидравлического силового привода паровозного типа, но используется другое рабочее тело – воздух. Применение воздуха для создания привода имеет свои, существенные проблемы и значимые достоинства.
Одной из самых существенных проблем по сравнению с гидравлическим вариантом привода является относительно низкое давление в наиболее распространенных пневматических цилиндрах – всего 10 атмосфер. Это означает, что по сравнению с гидроцилиндром с максимальным рабочим давлением в 200 атмосфер площадь поршня пневматического цилиндра для создания одинакового с гидравлическим цилиндром усилия должна быть в 20 раз больше, а диметр, соответственно, больше в 4,5 раза.
И если при рассмотрении гидравлического силового привода мы получили теоретическое значение диаметра цилиндра 82,4 мм, то аналогичный по тяговому усилию пневматический цилиндр должен иметь диаметр поршня 370 мм. Это очень и очень дорогое удовольствие.

Ставит ли это крест на идее пневматического силового привода паровозного типа?
Вовсе нет. Воздух по сравнению с гидравлической жидкостью имеет существенно больший диапазон применимости при вариации рабочих параметров.
Согласно литературным источникам в атомной энергетике и промышленности применяются пневматические изделия (насосы и пневмоцилиндры в том числе), которые работают при давлениях 70 атмосфер. В авиационной и космической промышленности работают пневматические цилиндры с рабочим давлением до 200 атмосфер.
Наверно, такие пневматические цилиндры достаточно дороги.

Здесь, видимо, должен возникнуть вопрос, а нельзя ли гидравлические цилиндры с максимальным рабочим давлением в 200 атмосфер использовать в качестве пневматических цилиндров при аналогичном давлении?
Не будем пока отвечать на этот вопрос. Пойдем пока по другому пути.

Для гидравлических цилиндров максимальная линейная скорость составляет 0,5 м/сек. Можно найти чуть более скоростные цилиндры, но это уже непростое изделие. Для пневматических цилиндров этот параметр не столь критичен. Совсем доступны пневмоцилиндры с линейной скоростью перемещения штока 1 м/сек. Не являются чем-то особенным пневмоцилиндры со скоростью штока 1,5 м/сек. Учебники утверждают, что предельной скоростью перемещения штока пневмоцилиндра является значение 15 м/сек. В такие цифры охотно верится, учитывая рекордные скорости паровозов классической компоновки.
Не будем мечтать о таких пневмоцилиндрах. Остановимся на скорости перемещения штока 1,5 м/сек. Посмотрим, как это изменит компоновку в нашем гипотетическом вездеходе. Раньше мы высчитали, что при скорости 60 км/час колесо диаметром 1,6 метра будет совершать 200 оборотов в минуту. При максимальной скорости штока пневмоцилиндра 1,5 м/сек за минуту шток совершит перемещение на 90 метров. Значит, за один оборот колеса шток переместится на 90 м/мин / 200 об/мин = 450 мм. Поскольку за один оборот колеса шток пневмоцилиндра шток выдвигается и задвигается обратно, его рабочий ход составит 225 мм.

Тяга колеса должна составить 500 кг. Значит, пневмоцилиндр должен обеспечить максимальную тягу 500 кг * 1600 мм / 225 мм = 3556 кг = 3,6 т. При максимальном рабочем давлении 10 атм площадь поршня = 3556 кг / 10 кг/кв.см = 355,6 кв.см. Объем цилиндра = 355,6 кв.см * 22,5 см (ход поршня) = 8 литров. Диаметр поршня пневмоцилиндра будет равен 213 мм. Очень много.

Посмотрим цены на рынке.
Сопоставимые с гидроцилиндрами по характеристикам пневматические цилиндры стоят приблизительно в 10 раз дороже. Это плохая новость. Относительно хорошая новость заключается в ресурсе пневмоцилиндра, который работает в 20 и более раз дольше гидроцилиндра. Ресурс пневмоцилиндра составляет десятки миллионов циклов при полной нагрузке.
Следовательно, вкладывать деньги в пневматические цилиндры экономически более выгодно, чем в гидроцилиндры, если рассматривать весь срок службы вездехода. На одном комплекте пневмоцилиндров вездеход проедет от 100 тысяч километров. Появится дополнительная экономия, связанная с тем, что за время службы вездехода гидравлические цилиндры придется поменять далеко не один раз, а пневмоцилиндры, скорее всего, менять не придется.

Наверняка на пневмоцилиндрах без труда удастся достичь скорости 60 км/час.
Можно получить дополнительную экономию, если на одно колесо поставить не два пневматических цилиндра, а больше. Простой анализ показывает, что один пневмоцилиндр диаметром 200 мм стоит в приблизительно два раза дороже, чем четыре пневмоцилиндра диаметром 100 мм, которые в сумме развивают такое же усилие, что и пневмоцилиндр диаметром 200 мм. При этом, чем больше пневмоцилиндров установлено на одном колесе под разными углами по отношении к шейке импровизированного коленвала привода колеса, тем большую плавность хода мы сможем обеспечить.
У пневмоцилиндров благодаря рабочему телу отсутствует жесткая связь (как у механических трансмиссий и гидроцилиндров) между двигателем и исполнительными механизмами. Воздух сам по себе является великолепным амортизатором и не позволяет тяжелые удары по колесам передавать на узлы двигательной части вездехода. Уже только одно это должно заставить сделать однозначный выбор в пользу пневматической трансмиссии.
Таким образом, пневмоцилиндры намного выгодней и правильней устанавливать в силовой агрегат паровозного типа, нежели гидроцилиндры.

Почему тогда я начал рассмотрение именно с гидравлического привода, а не с пневматического?
Я все-таки делаю акцент больше на относительно легких вездеходах. Пневмоцилиндры по сравнению с гидроцилиндрами довольно громоздкие изделия, и применять их лучше на крупных вездеходах.
Экономически более целесообразно вкладывать деньги в пневмоцилиндры, но весь эффект экономии начнет проявляться лишь через многие тысячи километров, а вот первоначальные вложения весьма велики. Да и нужен ли реально самодельщику вездеход, который рассчитан на сотни тысяч километров пробега по тяжелому бездорожью?
Гидроцилиндры обеспечивают несопоставимо лучше то, что называется точностью хода. Если прекратить подачу рабочей жидкости в цилиндр, то гидравлический цилиндр практически сразу потеряет тягу, а тяга пневмоцилиндра будет уменьшаться пропорционально увеличению объема пневмоцилиндра. На практике это может вылиться в необходимость создания тормозной системы у вездехода с пневмоцилиндрами. В варианте с гидроцилиндрами тормозная система вездехода совершенно не требуется.
Кроме того, именно остаточная тяга в пневмоцилиндре после прекращения подачи рабочего тела создает определенные сложности для прекращения вращения колеса, которое сорвалось в режим скольжения (пробуксовки).

Какие перспективы развития у пневматического привода? Использование пневматических узлов самого общего потребления означает, что решения получаются громоздкими и дорогими. Ситуация изменилась бы кардинальным образом, если бы были доступными пневмоцилиндры с рабочим давлением порядка 40 атм. Отсутствие нужных по параметрам доступных пневмоцилиндров, их высокая стоимость и относительная простота конструкции пневмоцилиндров – это серьезный мотив для производителей вездеходов освоить производство пневмоцилиндров с необходимыми для вездехода параметрами. Подобные примеры есть, и наиболее характерный их них – шины большого диаметра для вездеходов. Попытка использования уже готовых шин, изготовление «обдирышей» закономерно привели к изготовлению в производственных условиях шин низкого давления специально для колесных вездеходов.

Hitek · Сообщение **Hitek** » 28 сен 2016, 23:28

Что там получается?...
8 литров на один цилиндр, на один рабочий ход, да 10 атмосфер... Сколько цилиндров всего будет? Какая производительность у компрессора потребуется на 60 км/ч?

Что там учебники говорят о КПД пневмопривода?
Итого: потребная мощность?

Юрич · Сообщение **Юрич** » 29 сен 2016, 04:05

val_001 писал(а): Пневматический силовой привод паровозного типа. Предисловие.

Методология забалтывания проблем уже давно понятна.

"Тяга 500 кг"- это горизонтальная сила, приложенная в центре пятна контакта колеса с опорной поверхностью. Возникает эта сила при наличии вертикальной силы, прижимающей ведущее колесо к этой поверхности и достаточном трении в контакте!

Речь об этом!

При достаточно маленьком коэффициенте трения резинового колеса по мокрой глине (или растительному покрову или рыхлому снегу или мокрому льду) такую силу тяги весьма проблемно реализовать... Например: При коэффициенте сцепления 0,2 колесо, для получения 500-килограммовой тяги нужно придавить к мокрой глине с силой 2,5 тонны! Это уже вызывает проблемы с опорной проходимостью...

Проблема проходимости ("вездеходности") не в типе цилиндров или привода, не в источнике энергии или применяемом топливе и даже не в диаметре каких либо цилиндров...не в двигателе-источнике энергии, не в трансмиссии. Проблема в колесе, гусенице, крыле, несущем винте...т.е. движителе.

Совершенствование колесного движителя для слабых грунтов пошло в сторону сверхнизкого давления (колеса на грунт). Чем ниже удельное давление, тем лучше проходимость. Если принимаемые проектные решения ведут к снижению удельного давления, значит мы улучшаем проходимость транспортного средства, если наоборот - то, извините, эти все размышлизмы и маниакальные считалки теряют смысл!

val_001, мой Вам добрый совет: Хватит уже! Пора успокоиться. При всем уважении к паровозам, пароходам и даже к паромобилям...создать паролет или пароракету не получится никак и никогда! А наша ниша - как раз между автомобилем и вертолетом.

val_001 писал(а): Ситуация изменилась бы кардинальным образом, если бы были доступными пневмоцилиндры с рабочим давлением порядка 40 атм.

получается что мы вернулись к паровой машине?

val_001 писал(а): Кроме того, именно остаточная тяга в пневмоцилиндре после прекращения подачи рабочего тела создает определенные сложности для прекращения вращения колеса, которое сорвалось в режим скольжения (пробуксовки).

клапан сброса давления поставить.

val_001 писал(а): На практике это может вылиться в необходимость создания тормозной системы у вездехода с пневмоцилиндрами.

а в чем сложность?

val_001 · Сообщение **val_001** » 29 сен 2016, 13:09

Юрич писал(а):"Тяга 500 кг"- это горизонтальная сила, приложенная в центре пятна контакта колеса с опорной поверхностью. Возникает эта сила при наличии вертикальной силы, прижимающей ведущее колесо к этой поверхности и достаточном трении в контакте!
Речь об этом!

Вопрос о величине тяги вездехода абсолютно не ко мне и уж точно не к этой ветке.
Мнение о том, что тяга вездехода должна в килограммах численно как минимум соответствовать полной массе вездехода, а также то, что минимальная скорость вездехода должна быть 1 км/час и менее - это не мои придумки, а результат коллективного разума многих форумов. Это результат не десятков, а многих сотен постов самых авторитетных участников форума.

Юрич писал(а):Методология забалтывания проблем уже давно понятна.

Что-то не припомню, чтобы я высказывался в таком же стиле в отношении Ваших постов, хотя в определенных моментах они мне тоже не нравятся. Не забывайте, что вы участник форума с немалым авторитетом и Ваши огульные бездоказательные высказывания наносят немалый вред внедрению тех или иных технологий в жизнь.
Я никого не уговариваю и не заставляю что-либо делать. Я лишь цифрами доказываю теоретическую возможность применения того или иного технического решения в железе. Уверяю Вас, мне хватает и моего сайта, и личной переписки, и участия в нескольких проектах. И пишу я не для снобов, а для тех, кто желает развиваться и воспринимать новое и необычное.
В отношении Вас терпение закончилось.
Отныне игнор Ваших постов.

val_001 · Сообщение **val_001** » 29 сен 2016, 13:33

новичок писал(а):получается что мы вернулись к паровой машине?

Мы от нее и не уходили. Только рассматриваем разные рабочие тела для подбора наиболее удобного варианта воспроизводства практически забытой технологии.
Обратите внимание вот на какое обстоятельство. Классический двигатель внутреннего сгорания - это далеко не самый совершенная тепловая машина с возвратно-поступательным механизмом преобразования тепловой энергии в механическую энергию, причем энергию вращения. Эту энергию вращения мы вынуждены преобразовать, причем многоэтапно, для получения достаточного крутящего момента, который мы снова преобразуем в поступательное движение, но уже транспортного средства. Одновременно понижаются обороты для обеспечения нормальной скорости транспортного средства. Возникает вопрос, зачем нам многоэтапные преобразования возвратно-поступательного движения двигателя, если есть уже готовые устройства, возвратно-поступательные движения которых можно в один этап преобразовать в поступательное движение транспортного средства? Да, это старый и добрый паровоз без коробок передач, без дифференциалов и прочих заморочек, которые по сути применяются только для того, чтобы ДВС приспособить для перемещения транспортного средства. Конечно, есть теперь такие удобные потребителю вещи, как вариатор, АКПП как результат адаптации ДВС к тому, для чего он не очень годится. Но посмотрите, во что выливается независимый привод колес на примере ПБС. Это же ужас какой-то. И это все вместо нескольких простейших по конструкции гидравлических или пневматических цилиндров?

новичок писал(а):клапан сброса давления поставить

Можно, конечно. Но это потери энергии, которой и так кот наплакал.

новичок писал(а):
val_001 писал(а): На практике это может вылиться в необходимость создания тормозной системы у вездехода с пневмоцилиндрами.
а в чем сложность?

Только в том, что это дополнительный узел (а это плюс вес и минус общая надежность), без которого можно обойтись при других решениях. Технически, безусловно, сложностей нет.

val_001 · Сообщение **val_001** » 29 сен 2016, 13:50

Hitek писал(а):Что там учебники говорят о КПД пневмопривода?

С механическим КПД там все замечательно. Механический КПД цилиндра с поршнем максимально приближен к 100 процентам. Винтовые компрессоры тоже обладают завидным КПД. Что касается общего КПД, то после долгих раздумий я принял решение, что я не буду на форуме развивать эту тему.
Похоже, нет восприятия базового материала, коль скоро появились обвинения в забалтывании темы, несмотря на то, что я эту тему и открыл.
Есть люди, которые заинтересованы в развитии именно этого вопроса, с ними и буду дальше прорабатывать эту тему вне форума. Если появятся практические результаты, то изложу здесь и продолжу тему об общем КПД пневматического привода.

andyfix · Сообщение **andyfix** » 29 сен 2016, 14:56

val_001 писал(а): Мнение о том, что тяга вездехода должна в килограммах численно как минимум соответствовать полной массе вездехода,

Это для вертикального взлёта что ли ?

val_001 писал(а): а также то, что минимальная скорость вездехода должна быть 1 км/час и менее - это не мои придумки, а результат коллективного разума многих форумов. Это результат не десятков, а многих сотен постов самых авторитетных участников форума.

Мягко говоря, весьма странная аргументация для инженера...

Алексей Сургут

Валерий,просьба не брать близко к сердцу высказывания некоторых участников форума.
Для остальных-про минималку менее 1 км вчас и тягу колеса диаметром 2100 мм в 500 кг -вводные дал я, и мне это подсказал мой личный опыт.
И еще выводы госкомиссии 1958 года про колесные тягачи. Там все доступно описано.

Геннадий Хаинов

andyfix писал(а): Это для вертикального взлёта что ли ?

Это из жизненного опыта. По этой же причине на джип подбирают лебедку с тягой, равной весу. А иногда и этого не хватает, приходится через блок лебедиться.

andyfix писал(а): Мягко говоря, весьма странная аргументация для инженера...

А в чем заключается странность?

andyfix · Сообщение **andyfix** » 30 сен 2016, 00:20

новичок писал(а):
andyfix писал(а): Мягко говоря, весьма странная аргументация для инженера...
А в чем заключается странность?

В отсутствии формул.

По поводу всякого "коллективного разума" ....
Как известно, до Николая Коперника, он ВСЕЦЕЛО и очень АВТОРИТЕТНО
утверждал незыблемость геоцентрической системы.

Так что там про конденсат зимой в компрессорах слышно ?