ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КПД И КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ КАЧЕНИЮ ДВИЖИТЕЛЯ СО ВСТРОЕННЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛОМ КОЛЕСНЫХ МАШИН АПК
Вестник Курганской ГСХА. 2023. № 3 (47). С. 68–74
Vestnik Kurganskoj GSHA. 2023; (3-47): 68–74
Научная статья
УДК 629.1 EDN: XLPNAS
Код ВАК 4.3.1
ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КПД И КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ КАЧЕНИЮ ДВИЖИТЕЛЯ СО ВСТРОЕННЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛОМ КОЛЕСНЫХ МАШИН АПК
Юрий Федорович Казаков1*, Владимир Николаевич Батманов2, Юрий Валентинович
Константинов3, Петр Владимирович Зайцев4
Чувашский государственный аграрный университет, Чебоксары, Россия
1 ura.kazakov@mail.ru*, https://orcid.org/0000-0002-3189-3759
2 bvn.academi-gsxa@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-0556-9154
3 konstantinov@polytech21.ru, https://orcid.org/0000-0002-2975-0599
4 zapevl@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6139-9751
Аннотация. Цель исследования – разработка методики оценки ведущего колеса со встроенным дифференциалом, выявление
факторов, влияющих на процесс взаимодействия движителя трактора с опорной поверхностью. Оценка колеса со встроенным диффе
ренциалом проведена через КПД и коэффициент сопротивления его перекатыванию. Исследование проведено на положениях теоре
тической механики и теории качения колеса. Разработана методика определения коэффициентов сопротивления качению и полезного
действия ведущего колеса со встроенным дифференциалом. КПД представлен как произведение сомножителей, отражающих потери на
преодоление сопротивления качению колеса и на упругое скольжение элементов протектора шины в пятне контакта. Коэффициент со
противления качению ведущего колеса представлен в виде суммы слагаемых, учитывающих влияние эксцентричного приложения веду
щего момента и внешней нагрузки. На основе системного анализа работы колес предложено оснащать их встроенным дифференциалом
для управления формированием касательной силы. Колесный дифференциал разработан на концепции эксцентричного приложения
внешних сил и ведущего момента к шестерне встроенного планетарного редуктора, лишенного солнечной шестерни. Установлены фак
торы, влияющие на показатели эффективности колеса: конструкционный параметр и передаточное число встроенного дифференциала,
непрерывно изменяющиеся в зависимости от дорожных условий, соотношения ведущего момента на ободе колеса и момента трения и
сцепления в пятне контакта. С переходом редуктора в дифференциальный режим работы КПД колеса возрастает. С ростом координат
центра ведущей несущей шестерни коэффициент сопротивления перекатыванию колеса снижается.
Ключевые слова: колесный движитель со встроенным дифференциалом; конструкционный параметр дифференциала; коэффициент сопротивления качению; коэффициент полезного действия; методика расчета.
Для цитирования: Казаков Ю.Ф., Батманов В.Н., Константинов Ю. В., Зайцев П.В. Особенности методики определения КПД и коэффициента сопротивления качению движителя со встроенным дифференциалом колесных машин АПК // Вестник Курганской ГСХА. 2023. № 3 (47). С. 68–74. EDN: XLPNAS.
Scientific article
SPECIFICS OF THE EVALUATION PROCEDURE FOR DETERMINING THE EFFICIENCY AND ROLLING RESISTANCE COEFFICIENT OF A WHEELED RUNNING GEAR WITH A BUILT-IN DIFFERENTIAL OF WHEELED AGRICULTURAL VEHICLES
Yury F. Kazakov1*, Vladimir N. Batmanov2, Yury V. Konstantinov3, Peter V. Zaitsev4
1, 2, 3, 4 Chuvash State Agrarian University, Cheboksary, Russia
1 ura.kazakov@mail.ru*, https://orcid.org/0000-0002-3189-3759
2 bvn.academi-gsxa@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-0556-9154
3 konstantinov@polytech21.ru, https://orcid.org/0000-0002-2975-0599
4 zapevl@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6139-9751
Abstract. The purpose of the study is to develop a technique for evaluating a driving wheel with a built–in differential, to identify factors
affecting the interaction of the tractor running gear with the support surface. The evaluation of a wheel with a built-in differential is carried out
considering the efficiency and the coefficient of resistance to its rolling. The study was carried out on the principles of theoretical mechanics and
the theory of rolling wheels. A method has been developed for determining the coefficients of rolling resistance and the efficiency of a driving
wheel with a built-in differential. The efficiency coefficient is presented as the product of multipliers reflecting the losses on overcoming the rolling
resistance of the wheel and on the elastic slipping of the tire tread elements in the contact area. The rolling resistance coefficient of the driving
wheel is presented as a sum of summands that take into account the influence of the eccentric application of the driving torque and the external
load. Based on the system analysis of the wheels operation, it is proposed to equip them with a built-in differential to control the formation of a
tangential force. The wheel differential is designed on the concept of an eccentric application of external forces and a driving torque to the gear of
an integrated planetary gearbox devoid of a sun gear. The established factors influencing the performance indicators of the wheel are the design
parameter and the gear ratio of the built-in differential, which continuously change depending on road conditions, the ratio of the driving torque on
the wheel rim and the moment of friction and adhesion in the contact area. With the transition of the gearbox to the differential operation mode,
the efficiency of the wheel increases. With an increase in the coordinates of the center of the driving load-bearing gear, the coefficient of resistance to wheel rolling decreases.
Keywords: wheeled running gear with a built-in differential; differential design parameter; rolling resistance coefficient; efficiency coefficient; evaluation procedure.
For citation: Kazakov Yu.F., Batmanov V.N., Konstantinov Yu.V., Zaitsev P.V. Specifics of the evaluation procedure for determining the efficiency and rolling resistance coefficient of a wheeled running gear with a built-in differential of wheeled agricultural vehicles. Vestnik Kurgan
skoj GSHA. 2023; (3-47): 68–74. EDN: XLPNAS. (In Russ).
Vestnik Kurganskoj GSHA. 2023; (3-47): 68–74
Научная статья
УДК 629.1 EDN: XLPNAS
Код ВАК 4.3.1
ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КПД И КОЭФФИЦИЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ КАЧЕНИЮ ДВИЖИТЕЛЯ СО ВСТРОЕННЫМ ДИФФЕРЕНЦИАЛОМ КОЛЕСНЫХ МАШИН АПК
Юрий Федорович Казаков1*, Владимир Николаевич Батманов2, Юрий Валентинович
Константинов3, Петр Владимирович Зайцев4
Чувашский государственный аграрный университет, Чебоксары, Россия
1 ura.kazakov@mail.ru*, https://orcid.org/0000-0002-3189-3759
2 bvn.academi-gsxa@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-0556-9154
3 konstantinov@polytech21.ru, https://orcid.org/0000-0002-2975-0599
4 zapevl@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6139-9751
Аннотация. Цель исследования – разработка методики оценки ведущего колеса со встроенным дифференциалом, выявление
факторов, влияющих на процесс взаимодействия движителя трактора с опорной поверхностью. Оценка колеса со встроенным диффе
ренциалом проведена через КПД и коэффициент сопротивления его перекатыванию. Исследование проведено на положениях теоре
тической механики и теории качения колеса. Разработана методика определения коэффициентов сопротивления качению и полезного
действия ведущего колеса со встроенным дифференциалом. КПД представлен как произведение сомножителей, отражающих потери на
преодоление сопротивления качению колеса и на упругое скольжение элементов протектора шины в пятне контакта. Коэффициент со
противления качению ведущего колеса представлен в виде суммы слагаемых, учитывающих влияние эксцентричного приложения веду
щего момента и внешней нагрузки. На основе системного анализа работы колес предложено оснащать их встроенным дифференциалом
для управления формированием касательной силы. Колесный дифференциал разработан на концепции эксцентричного приложения
внешних сил и ведущего момента к шестерне встроенного планетарного редуктора, лишенного солнечной шестерни. Установлены фак
торы, влияющие на показатели эффективности колеса: конструкционный параметр и передаточное число встроенного дифференциала,
непрерывно изменяющиеся в зависимости от дорожных условий, соотношения ведущего момента на ободе колеса и момента трения и
сцепления в пятне контакта. С переходом редуктора в дифференциальный режим работы КПД колеса возрастает. С ростом координат
центра ведущей несущей шестерни коэффициент сопротивления перекатыванию колеса снижается.
Ключевые слова: колесный движитель со встроенным дифференциалом; конструкционный параметр дифференциала; коэффициент сопротивления качению; коэффициент полезного действия; методика расчета.
Для цитирования: Казаков Ю.Ф., Батманов В.Н., Константинов Ю. В., Зайцев П.В. Особенности методики определения КПД и коэффициента сопротивления качению движителя со встроенным дифференциалом колесных машин АПК // Вестник Курганской ГСХА. 2023. № 3 (47). С. 68–74. EDN: XLPNAS.
Scientific article
SPECIFICS OF THE EVALUATION PROCEDURE FOR DETERMINING THE EFFICIENCY AND ROLLING RESISTANCE COEFFICIENT OF A WHEELED RUNNING GEAR WITH A BUILT-IN DIFFERENTIAL OF WHEELED AGRICULTURAL VEHICLES
Yury F. Kazakov1*, Vladimir N. Batmanov2, Yury V. Konstantinov3, Peter V. Zaitsev4
1, 2, 3, 4 Chuvash State Agrarian University, Cheboksary, Russia
1 ura.kazakov@mail.ru*, https://orcid.org/0000-0002-3189-3759
2 bvn.academi-gsxa@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-0556-9154
3 konstantinov@polytech21.ru, https://orcid.org/0000-0002-2975-0599
4 zapevl@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6139-9751
Abstract. The purpose of the study is to develop a technique for evaluating a driving wheel with a built–in differential, to identify factors
affecting the interaction of the tractor running gear with the support surface. The evaluation of a wheel with a built-in differential is carried out
considering the efficiency and the coefficient of resistance to its rolling. The study was carried out on the principles of theoretical mechanics and
the theory of rolling wheels. A method has been developed for determining the coefficients of rolling resistance and the efficiency of a driving
wheel with a built-in differential. The efficiency coefficient is presented as the product of multipliers reflecting the losses on overcoming the rolling
resistance of the wheel and on the elastic slipping of the tire tread elements in the contact area. The rolling resistance coefficient of the driving
wheel is presented as a sum of summands that take into account the influence of the eccentric application of the driving torque and the external
load. Based on the system analysis of the wheels operation, it is proposed to equip them with a built-in differential to control the formation of a
tangential force. The wheel differential is designed on the concept of an eccentric application of external forces and a driving torque to the gear of
an integrated planetary gearbox devoid of a sun gear. The established factors influencing the performance indicators of the wheel are the design
parameter and the gear ratio of the built-in differential, which continuously change depending on road conditions, the ratio of the driving torque on
the wheel rim and the moment of friction and adhesion in the contact area. With the transition of the gearbox to the differential operation mode,
the efficiency of the wheel increases. With an increase in the coordinates of the center of the driving load-bearing gear, the coefficient of resistance to wheel rolling decreases.
Keywords: wheeled running gear with a built-in differential; differential design parameter; rolling resistance coefficient; efficiency coefficient; evaluation procedure.
For citation: Kazakov Yu.F., Batmanov V.N., Konstantinov Yu.V., Zaitsev P.V. Specifics of the evaluation procedure for determining the efficiency and rolling resistance coefficient of a wheeled running gear with a built-in differential of wheeled agricultural vehicles. Vestnik Kurgan
skoj GSHA. 2023; (3-47): 68–74. EDN: XLPNAS. (In Russ).
