Ю. Ф. Казаков, В. С. Павлов, В. П. Мазяров, А. Г. Юрнов, Н. Е. Лавренов

Чувашский государственный аграрный университет

колесный движитель, опорная поверхность, внешние нагрузки, работа колеса как системный процесс,  входные и выходные элементы.

В статье представлены результаты системного анализа работы колесного движителя со встроенным колесным дифференциалом. Новизной разработанного колеса мобильного энергетического средства (МЭС) является отделение точки приложения вертикальной нагрузки и продольной толкающей силы от геометрической оси вращения колеса. Встроенный колесный планетарный редуктор, по сути, является дифференциалом – бесступенчатым механическим трансформатором крутящего момента. Принципиальная особенность редуктора заключается в том, что вал одного из сателлитов является ведущим и несущим. К конструкционным особенностям также относятся отсутствие солнечной шестерни, наличие центрирующего диска. В результате анализа были установлены особенности входных и выходных элементов, имеющих реальные связи друг с другом, процессов формирования движущего момента на колесе, элементов системы. Также был обоснован набор переменных, характеризующих состояние системы, и показатели, определяющие ее поведение – определенную последовательность состояний во времени. Были разработаны методы и способы целенаправленного изменения внешних воздействий на систему и представлен анализ

Технические науки

реакции системы на выходе. К конструкционным методам относятся следующие: управление точкой приложения к колесу внешней нагрузки и ведущего (тормозного) момента; использование неполнокруглых колесных движителей с переменным диаметром,  с шириной и высотой профиля шины по периметру обода. К эксплуатационным способам изменения  ведущего момента относятся регулирование  давления в шинах, управление величиной и распределением сцепного веса, применение съемных грунтозацепов, монтируемых  на шине в плоскости вращения колеса,  а также вне этой плоскости, выбор рационального передаточного отношения трансмиссии МЭС с колесным дифференциалом.

The article presents the results of a system analysis of the operation of a wheel motor with a wheel integrated differential. The novelty of the developed wheel of a mobile power plant (MPP) is the separation of the point of application of the vertical load and longitudinal pushing force from the geometric axis of rotation of the wheel. The integrated wheel planetary gearbox is essentially a differential - a continuously variable mechanical torque transformer. The fundamental feature of the gearbox is that the shaft of one of the satellites is the driving and carrying one. The design features also include the absence of a sun gear, the presence of a centering disc. As a result of the analysis, the features of the input and output elements that have real connections with each other, the processes of the formation of the driving moment on the wheel, the elements of the system were established. Also, a set of variables characterizing the state of the system, and indicators that determine its behavior - a certain sequence of states in time were justified. Methods and methods of purposeful change of external influences on the system were developed and an analysis of the system's response at the output was presented. Structural methods include the following: control of the point of application of external load and driving (braking) torque to the wheel; the use of non-full-round wheel propellers with variable diameter, with the width and height of the tire profile along the rim perimeter. The operational methods of changing the driving moment include the regulation of tire pressure, control of the value and distribution of the adhesion weight, the use of removable lugs mounted on the tire in the plane of rotation of the wheel, as well as outside this plane, the choice of a rational gear ratio of the MPP transmission with a wheel differential.

1. Акимов, А. П. Работа колес: монография / А.П. Акимов, В.И. Медведев, В.В. Чегулов. – Чебоксары: ЧПИ МГОУ, 2011. – 168 с.


2. Антонов, А. С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. Теория и расчет / А.С. Антонов – Ленинград: Машиностроение, 1975. – 480 с.


3. Батманов, В. Н. Повышение эффективности работы тракторов класса 1,4 при использовании неполнокруглых движителей: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / В. Н. Батманов. – Чебоксары, 2006. – 132 с.


4. Ильин, В. В. Обоснование параметров физических величин и режимов работы механического трансформатора крутящего момента / В. В. Ильин // Повышение эффективности механизации сельскохозяйственного производства: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 50-летию инженерного факультета: сборник научных трудов. – Чебоксары: Чувашская государственная сельскохозяйственная академия, 2011. – С. 116-120.


5. Исследование процесса буксования сельскохозяйственных тракторов: монография / А. А. Лопарев, К. В. Новиков, А. М. Венглинский [и др.]. – Киров: Радуга-пресс, 2014. – 263 с.


6. Ксеневич, И. П. Системы автоматического управления ступенчатыми трансмиссиями тракторов / И. П. Ксеневич, В. П. Тарасик.– Москва: Машиностроение, 1979. – 640 с.


7. Марков, Д. А. К вопросу управления сцепной массой колесного трактора и ее распределением / Д. А. Марков, Д. Н. Логунов, Ю. Ф. Казаков // Молодежь и инновации: материалы XV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. – Чебоксары: Чувашская ГСХА, 2019. – С. 375-377.


8. Махмутов, М. М. Повышение функциональных качеств колесных движителей со съемными зацепами: монография / М. М. Махмутов. – Казань: Издательство Казанского университета, 2006. – 160 с.


9. Медведев, В. И. Динамическая характеристика работы неполнокруглых ведущих колес / В. И. Медведев // Совершенствование конструкции, теории и расчета тракторов, автомобилей и двигателей внутреннего сгорания: межведомственный сборник научных трудов юбилейной XV региональной научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья. – Киров: Вятская государственная сельскохозяйственная академия, 2004. – С. 179-184.


10. Медведев, В. И. Энергетика машинных агрегатов с рабочими органами-движителями: монография / В. И. Медведев. – Чебоксары: Чувашское книжное издательство, 1972. – 180 с.


11. Медведев, В. И. Эффективность неполнокруглых тракторных пневмошин на поверхностях с малой несущей способностью и неспокойным микрорельефом / В. И. Медведев, А. П. Акимов, В. Н. Батманов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2005. – № 5. – С. 32-34.


12. Обоснование концепции совершенствования движителей колесных тракторов / Ю. Ф. Казаков, В. Н. Батманов, К. С. Казаков [и др.] // Научно-образовательные и прикладные аспекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции: сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки Российской Федерации, Чувашской АССР, Почетного работника высшего профессионального образования Российской Федерации, доктора сельскохозяйственных наук, профессора Александра Ивановича Кузнецова. В 2 частях. Часть 2. – Чебоксары: Чувашская государственная сельскохозяйственная академия, 2020. – С. 247-252.


13. Скворцов, М. Как устроены велосипеды без спиц / М. Скворцов. – Текст: электронный // Vru [сайт]. – URL: https://velofans.ru/vibor/kak-ustroeny-velosipedy-bez-spic (дата обращения: 11.06.2020).


14. Работа колесного дифференциала при разгоне мобильного энергетического средства / Ю. Ф. Казаков, А. Г. Юрнов, Д. А. Юнусов [и др.] // Научно-образовательные и прикладные аспекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции: сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки Российской Федерации, Чувашской АССР, Почетного работника высшего профессионального образования Российской Федерации, доктора сельскохозяйственных наук, профессора Александра Ивановича Кузнецова. В 2 частях. Часть. 2. – Чебоксары: Чувашская ГСХА, 2020. – С. 253-257.


15. Charles, S. Effects of ballast and inflation pressure on tractor tire performance / S. Charles // Agr. Eng. – 1984. – N 2. – P. 65.