Сопротивление перематыванию гусениц

[Varnas]

Если сравнивать гусеничный вездеход с колесным такого веса и с таким же двигателем, гусеничный едет куда медленне. Вывод - споротивление качению куда больше. Вопрос - а где найбольшие потери? Как конкретный вариант берем резинометалическую гусеницу. Шарниров нет, но сгибание гусеницы на звезде/ленивце неизбежно сопровождаетса деформацией резиной ленты и ее нагревом. Понятно что чем радюс больше- тем потери меньше.
Другой вопрос - величина потерь на звезде. Скольжение и трение траков по зубьям приводной звезды - ето тоже очевидные потери. А как насчет потерь изза (возможно) нераномерности протяжки гусеницы? Трак же скользит веверх вниз по отношению к зубу звезды, следовательно изменяетса моментный радюс звезды и при постоянной скорости вращения звезды скорость движении гусеницы может циклически менятса.
Также неясен вопрос - каковы потери на звезде (или колесе) изза удлинении ленты под нагрузкой. На звезде - черт знает как ето влияет, но если имеем приводное колесо то при растягивании на нем гусеницы, получаетса что гусеница частично пробуксовывает по нему.

Вроде трением зубов звезды об траки можно боротса вместо зубов на звезде сделав зацепы на роликах, как на звезде вездехода Витязь. Но как насчет других потерь?

[Шевчук Виктор]

Вроде трением зубов звезды об траки можно боротса вместо зубов на звезде сделав зацепы на роликах, как на звезде вездехода Витязь. Но как насчет других потерь?

А никак. Гусеничник это гусеничник. Там потери огромные. И боротся с ними бессмысленно. Особенно на бортповоротных. Витязь, с роликами в том числе, это особо прожорливое существо. Сужу по своему изделию, колёсно-гусеничнику. Грубо говоря на гусеницах 1 литр диз топлива на километр, без гусениц 0,5 0,6 литра на тот-же километр. За всё в этой жизни полагается платить, в том числе и за повышенную проходимость.

[Varnas]

Сужу по своему изделию, колёсно-гусеничнику. Грубо говоря на гусеницах 1 литр диз топлива на километр, без гусениц 0,5 0,6 литра на тот-же километр. За всё в этой жизни полагается платить, в том числе и за повышенную проходимость.

Но у вас как понимаю при гусеничном ходе принудительно (от трансмиссии) крутитса все колеса? А так как все их дяметры чуть разные, возникает пробуксовка по гусеничной ленте. Непробовали снять часть цепей и посмотреть насколько снижаетса расход?
А почитаеш про старые (60-70 годов) гусеничные снегоходы массой 2-2,5 тон (Например Thiokol 601) а расход там порядка 40 на 100 км.

[Fuad]

А почитаеш про старые (60-70 годов) гусеничные снегоходы массой 2-2,5 тон (Например Thiokol 601) а расход там порядка 40 на 100 км.

601-ый оснащен древней рядной шестеркой Ford, примерно на 3,6л объема. Мощность порядка 130-145 сил при 3900об/мин.
Если воспользоваться общедоступными онлайн калькуляторами или использовать формулы из техлитературы, то получается, что при 3000 об/мин двигатель с такой геометрией потребляет около 6,7куб.м. воздуха в минуту, т.е около 7-8 кг воздуха в минуту. Если предположить, что двигатель все время работает на "стехиометрии", на такое количество воздуха ему понадобится около 28-30л. в час.
С учетом характеристик самого 601-го, расход 40л. на 100км ну никак не получается, даже в идеальных условиях. При заявленной максималке около 45-48км/ч он потратит на 100км. более 2-х часов хода, а это минимум 60+литров. В реальности думаю будет все сто.

[новичок]

А почитаеш про старые (60-70 годов) гусеничные снегоходы массой 2-2,5 тон (Например Thiokol 601) а расход там порядка 40 на 100 км.

Вопрос такого плана, если считают расход топлива для машины. То пишут типа скорость такая та, дорога такая и ...... А вот как считают все это дело для вездехода?

[Voland4x4]

А вот как считают все это дело для вездехода?

Наверное, как для любой спецтехники - литры в час.

[новичок]

литры в час

Ну это понятно, но на каких оборотах?

[Voland4x4]

но на каких оборотах?

Как пишут в мануалах для спецтехники - Удельный расход топлива при номинальной мощности, г/кВт.ч.

Я так понимаю на комфортных оборотах двигателя, обычно 2300-2700 как для бензина так и для дизеля. Для каких-то специфических моторов могут быть свои обороты. Обороты на которых мотору ехать хорошо, есть запас тяги, он не греется при штатной нагрузке и имеет оптимальный расход топлива.

[Oleg_P]

... Как конкретный вариант берем резинометалическую гусеницу. Шарниров нет, но сгибание гусеницы на звезде/ленивце неизбежно сопровождаетса деформацией резиной ленты и ее нагревом. Понятно что чем радюс больше- тем потери меньше.

Здравствуйте Varnas !
Гистерезисом в резине на фоне трения разных видов можете смело пренебречь.

Другой вопрос - величина потерь на звезде. Скольжение и трение траков по зубьям приводной звезды - ето тоже очевидные потери.

"Проскальзывание" траков в зацеплении - основной источник потерь. Настолько, что в литературе встречается значение КПД зацепления - 0,7. 30% потерь!

А как насчет потерь изза (возможно) нераномерности протяжки гусеницы? Трак же скользит веверх вниз по отношению к зубу звезды, следовательно изменяетса моментный радюс звезды и при постоянной скорости вращения звезды скорость движении гусеницы может циклически менятса.

Неравномерность скорости перематывания гусеницы по ведущему колесу - источник колебания гусеничной ветви. Резинка эти колебания прекрасно амортизирует, а нелинейность перемещений верхней гусеничной ветви (это при переднем положении ВК) столь же прекрасно поглощает. Считанные доли %% от остальных потерь.

Также неясен вопрос - каковы потери на звезде (или колесе) изза удлинении ленты под нагрузкой. На звезде - черт знает как ето влияет, но если имеем приводное колесо то при растягивании на нем гусеницы, получаетса что гусеница частично пробуксовывает по нему.

Причины пробуксовки элементов зацепления гусеницы по зубьям ведущего колеса могут быть разными. Но именно это трение является основным источником потерь.

Вроде трением зубов звезды об траки можно боротса вместо зубов на звезде сделав зацепы на роликах, как на звезде вездехода Витязь. Но как насчет других потерь?

С Витязем далеко не всё так просто. Ролики то снижают трение во взаимодействии гребней гусеницы с ведущим колесом. Однакож появляется ТРЕНИЕ опорной поверхности гусеницы об опорную же поверхность ведущего колеса. Там тоже получается проскальзывание и конечно потери. Все видят Витязь, однако ж у Т-34 всё аналогично

Ну и ещё забыли о взаимодействии гусеницы с грунтом. Для любимой самодельщиками гусеницы на основе транспортерной ленты с перекладинами-грунтозацепами потери образуются при "укладке" и "выходе с опорного катка" каждого грунтозацепа потому, что грунтозацеп своей опорной поверхностью норовит "прилипнуть" к опорному катку по радиусу укладки, а потом разворачивается лентой в "горизонт". И всё под нагрузкой. "П-образные" грунтозацепы лежат на опорных катках по радиусу поверхности опорного катка, а между ними - по шагу гусеницы. Поэтому трение по грунту на каждом опорном катке неизбежно.

[Шевчук Виктор]

Но у вас как понимаю при гусеничном ходе принудительно (от трансмиссии) крутитса все колеса? А так как все их дяметры чуть разные, возникает пробуксовка по гусеничной ленте. Непробовали снять часть цепей и посмотреть насколько снижаетса расход?

Нет у меня цепей, аллергия у меня на них. И принудительное вращение раздаётся не на все колёса. Стоят редуктора с принудительной блокировкой на первом, третьем и четвёртом мосту. Должен был быть ещё шестой ведущий, но в связи со скудностью бюджета его пришлось сократить.

[Varnas]

601-ый оснащен древней рядной шестеркой Ford, примерно на 3,6л объема. Мощность порядка 130-145 сил при 3900об/мин.
Если воспользоваться общедоступными онлайн калькуляторами или использовать формулы из техлитературы, то получается, что при 3000 об/мин двигатель с такой геометрией потребляет около 6,7куб.м. воздуха в минуту, т.е около 7-8 кг воздуха в минуту. Если предположить, что двигатель все время работает на "стехиометрии", на такое количество воздуха ему понадобится около 28-30л. в час.

Хм. Если ето дизель -то да, каждый раз цилинд полностью заполняетса воздухом при атмосферном давлении. Но дизель практически никогда неработает на стехиметрическом соотношении.
Если ето бензиновый двигатель, то вроде он регулируетса заслонкой карбюратора и давление воздуха (вернее топливовоздушной смеси) меньше атмосферного всегда, кропе полностью нажатой педали газа.
Ведь и дизель и бензиновый может крутитса на оборатах близких к мансимальным с очень небольшим расходом топлива.
Суть в том - что неясно буксировочное сопротивление и неясно, на какой нагрузке работает двигатель при етих 3000 оборотах. Если для вездехода 45 км/час получаетса при затратах 140 лс, то да - картина крайне грстная. А если скорость в 45 км/час лимитируетса не мощность двигателя а его боротома - то уже совсем другое...

Здравствуйте Varnas !
Гистерезисом в резине на фоне трения разных видов можете смело пренебречь.

Здраствуйте, Олег. Но ведь ето зависит и от дямеьтра звезды/ленивца/катков? Нельзя же легко перематывать гусеницу толщиной пару см через ленивец дяметром 15 см...

"Проскальзывание" траков в зацеплении - основной источник потерь. Настолько, что в литературе встречается значение КПД зацепления - 0,7. 30% потерь!

Зато почти наверника необмерзает

Резинка эти колебания прекрасно амортизирует, а нелинейность перемещений верхней гусеничной ветви (это при переднем положении ВК) столь же прекрасно поглощает. Считанные доли %% от остальных потерь.

А при заднем засположении?

С Витязем далеко не всё так просто. Ролики то снижают трение во взаимодействии гребней гусеницы с ведущим колесом. Однакож появляется ТРЕНИЕ опорной поверхности гусеницы об опорную же поверхность ведущего колеса. Там тоже получается проскальзывание и конечно потери.

Так вот мне и кажетса, что тут напрашиваетса бандаж на опорную поверхность колеса, который будет проворачиватса относительно звездочки с роликами. Не самая технологичная конструкция, но вроде можно заметно уменьшить потери.

Все видят Витязь, однако ж у Т-34 всё аналогично

Как практически неинтересовался ходовой танков. Боле интересны были механизмы поворота.

Ну и ещё забыли о взаимодействии гусеницы с грунтом. Для любимой самодельщиками гусеницы на основе транспортерной ленты с перекладинами-грунтозацепами потери образуются при "укладке" и "выходе с опорного катка" каждого грунтозацепа потому, что грунтозацеп своей опорной поверхностью норовит "прилипнуть" к опорному катку по радиусу укладки, а потом разворачивается лентой в "горизонт". И всё под нагрузкой. "П-образные" грунтозацепы лежат на опорных катках по радиусу поверхности опорного катка, а между ними - по шагу гусеницы. Поэтому трение по грунту на каждом опорном катке неизбежно.

Ну ети П образные гусеницы с глубокими изгибами траков мне както вобще криво выглядит. Трак тянеся зубом за одну часть, лентой за другую - дополнительно качание трака относительно повернхности ленты и изломы ленты. Резкое увеличение шага при огибании гусеницей ленивца/ведущего колеса имхо вызывает проскальзывание трака по поверхности колеса, да еще под нагрузкой натяжения. ИМХО стойкость против разувания тут покупаетса слишком дорогой ценой. И ресурс и расход топлива. Да еще и катание катков по стиральной доске из голых трубообразных траков. Что тоже имхо должно увеличивать расход топлива.
Нравитса такой вариант вроде тоже хорошая устойчивость к разуванию, хотя и неясно как там жесткостью гусеницы на скручивание...

Нет у меня цепей, аллергия у меня на них. И принудительное вращение раздаётся не на все колёса. Стоят редуктора с принудительной блокировкой на первом, третьем и четвёртом мосту. Должен был быть ещё шестой ведущий,

Шестой мост? Ой вей, что ето за диво дивное такое:)?

[Fuad]

Если ето бензиновый двигатель, то вроде он регулируетса заслонкой карбюратора и давление воздуха (вернее топливовоздушной смеси) меньше атмосферного всегда, кропе полностью нажатой педали газа.

Двигатель на 601-ом бензиновый.
Приведенный мной "примитивный" расчет сделан для идеальных условий, двигатель работает без нагрузки на оборотах около 3000 в мин.
Если увеличивать нагрузку на двигатель при неизменных оборотах - изменится соотношение топливо/воздух. Соотношение может быть и 12:1 и даже 10:1, это пропорционально и увеличит расчетный расход топлива. Это крайне грубо, без объемной эффективности (Ve) и еще кучи мелких влияющих параметров.
Резонно предполагать, что Thiocol на максимальной скорости будет двигаться с приличной нагрузкой на ДВС. К сожалению не имею информации о ПЧ трансмиссии, но могу догадываться, что обороты будут близки к максимальным.

[Varnas]

140 лошадинных сил - ето 103 киловата. Скажем при скорости 40 км час, Thiocol едет использую 70 киловат. 20 киловат на сопротивление воздуха (а то и меньше) 50 киловат на движение. По примерным прикидкам - 400 кг буксировочное сопротивление на перематвание гусениц. А не слшком ли много?

[Fuad]

По примерным прикидкам - 400 кг буксировочное сопротивление на перематвание гусениц. А не слшком ли много?

Если речь о сопротивлении перематывания полотна, думаю цифра сильно завышена. На ноль нет ошибки? У меня ходовка приближена к Thiokol, на твердом покрытии я могу руками за трак двигать вездеход. На траве нужно вставать ногами на трак и прыгая на нем, можно немного "подвигать" вездеход. Развить скорость около 40км/ч Thiokol сможет только по твердому покрытию, резонно предположить, что сопротивление перематыванию гусеницы будет минимальным.
Не совсем корректный, но еще пример: Кафель, "кривая" П-образная гусеница с большим шагом между траками, звезда с минимальным количеством зубьев, вес точно не знаю, последний эвакуаторщик сказал, что меньше 2-х тонн по ощущениям - могу рывками двигать вездеход за трос прицепленный к буксировочному крюку. Да, условия идеальные, но во мне чуть меньше 70 кг
С учетом того, что у Thiokol больше катки, меньше шаг траков и вообще его проектировали специалисты, предполагаю, что сопротивление у него килограмм 40-50 в идеальных условиях. С ростом скорости оно вырастет не сильно, возможно ошибаюсь.

[Varnas]

Развить скорость около 40км/ч Thiokol сможет только по твердому покрытию,

А вот тут как раз и есть извечный вопрос - что лимитирует ету скорость? Затраты на сопротивление движению или передаточные числа трансмисии? С учетом что минималка вездеходу нужна хотя бы 2-3 км/ч мин, ну хотя бы чтоб нежеч сцепление -считаем дяпазон скоростей. Устойчивую работу двигателя примем за 1000 об/миуту, мах -4000 об/мин. Дяпазон передач МКПП 5 и итого скоростной дяпазон 5*4 получаетса 20. Умножаем на 2-3 км, вот и получаем те 45 км в час.

Если речь о сопротивлении перематывания полотна, думаю цифра сильно завышена. На ноль нет ошибки?

Давайте прикинем вместе. 50 киловат мощность на сопротивление перематтыванию гусениц, скорость 40 км/час. Итого 50 киловат *100/40= равно 125 киловатчасов. Один киловатчас - ето 3,6 мегаджоуля. Итого на 100 км тратитса 450 мегаджоулей. А так как джоуль есть работа которя совершаетса при перемещении точки приложении силы в один нютон на один метр, то ети 450 мегаджоуля делим на количество метров в стая километрах. Получаетса 4500 нютона, или 458,7 кг. Ну считал в уме - терпимо получилось. Можно уменьшить скорость в два раза и потребляемую мощность в два раза - получитса то же самое:).
Да - 450 мегаджоулей ето примерно 10 литров топлива. При кпд двигателя 100 процентов. При 30 процентах - получим расход топлива в 33 литра. Правда на сопротивление воздуха "отпустил" 20 киловат. Значит не 33 литра, а 33/50*(50+20)=46,2 литра на 100 км.
Да вот только интереснее получаетса с тригонометрией. При весе 2,5 тон и сопротивлении качению почти 460 кг получаетса, что при свободной передаче вехдеход нескатитса и с 10 градусного склона.
П.С. Если у вас еcть линейка и отвес в мобильном телефоне , можете примерно измерить буксировочное сопротивление своего ездехода таким вот примитивным способом:)
П.П.С. Ну а сечас хорошо бы еслиб указали на ошибку. А то при таких раскладах 1 литр на км при весе вездехода в пару тон савсем грустно становитса. Разве что ети 60-70 литров тратитса на бездорожье для образование колеии...