Паразитная мощность в заблокированном мосте

Для оценки величины «паразитных мощностей» рассмотрим силовые условия качения внутреннего и внешнего (по отношению к центру поворота) колес.

Найдем кинематическое рассогласование колес в повороте со средним радиусом R при заблокированном дифференциале неуправляемого моста (число оборотов n колес одинаково, но разные радиусы колес, катящихся без скольжения).

Путь, пройденный наружным и внутренним колесами:

, => .

Учитывая, что l_н=π·(R+B/2) и l_вн=π·(R–B/2), где B – колея, получим

.

Введем средний радиус шин r_кср= r_квн(н) ±δ_rк/2. Тогда

.

С другой стороны r_кср можно выразить через силовую зависимость:

,

где F_к2 – суммарная сила тяги на колесах моста; λ_х – коэффициент тангенциальной эластичности шины, мм/Н.

Рассмотрим движение с относительно небольшой скоростью. В этом случае необходимую силу тяги на колесах определим без учета аэродинамической составляющей:

F_к2 = G_a f_R,

где f_R – коэффициент сопротивления качению колеса в повороте.

Очевидно, что при движении на повороте колесо испытывает, кроме нормальных, еще и боковые деформации. Следовательно, общие гистерезисные потери в шине при качении в условии воздействия на колесо боковой силы, будут больше, чем при прямолинейном качении. Соответственно, увеличится и величина коэффициента сопротивления качению. В первом приближении коэффициент сопротивления качению можно считать линейной функцией величины бокового ускорения, с которым движется автомобиль на повороте. Отсюда коэффициент сопротивления качению при движении на повороте можно определять по эмпирической формуле:

.

Крутящие моменты на колесах ведущего моста изменяют значения радиусов колес:

и , откуда

.

Суммы реакций на ведущих колесах должно хватить для преодоления внешнего сопротивления .

Решая два последних уравнения совместно, получим:

.

Крутящий момент на колесах будет равен:

Как видим, существенно отличаются по величине и даже по знаку (при больших рассогласованиях δ_r2).

В контуре «колеса – полуоси – полуосевые шестерни – чашка дифференциала» циркулирует мощность, значительно превышающая по величине мощность внешнего сопротивления.

Циркуляция паразитных мощностей приводит к значительной перегрузке элементов трансмиссии, растет износ шин.

Пример:

M_a = 10000 кг; R = 8 м; В = 1,7 м; r_кc = 0,5 м; λ_х = 0,005 мм/Н; f_R = 0,02.

60 % нагрузки на заднюю ось: G_к2 = 29400 Н; G_к1 = 19600 Н.

Автомобиль заднеприводный.

Сопротивление движению:

F_к2 = G_a * f_R = 10000 · 9,8 · 0,02 = 1960 Н.

Кинематическое рассогласование качения колес:

мм.

Тогда сила тяги будет равна:

.

Соответствующие моменты:

При скорости 9 км/ч (2,5 м/с) скорость колеса ω = 5 рад/с, тогда паразитная мощность:

Р_пар = Т₂^н · ω = –4718,5 · 5 = 23592,5 Вт.

При распределении мощности между ведущими мостами возможны следующие варианты:

- Дифференциальный привод ведущих мостов;

- принудительно включаемый привод одного из мостов.

Оба этих варианты могут работать как с ручным управлением (при дифференциальном приводе мостов речь идет о ручном управлении блокировкой межосевого дифференциала), так и с автоматическим. Автоматическое управление блокировкой межосевого дифференциала или механизма включения дополнительного ведущего моста может осуществляться различными механизмами, включая вязкостные муфты.

В любом случае при ручной или автоматической блокировке привода ведущих мостов возможно возникновение циркуляции паразитной мощности в контуре привода ведущих мостов.