Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich
Laboratorium Maszyn Roboczych
Dwiczenie: MB 3
Temat dwiczenia: Współpraca maszyn roboczych z ośrodkiem gruntowym.
Badanie układu gąsienicowego.
Data odrabiania dwiczenia: 20.12.2013
Zespół odrabiający dwiczenie:
Grupa 3.4, zespół A:
1. Przemysław Adamczyk
2. Patryk Arct
3. Karol Czubek
4. Mateusz Durka
5. Paweł Deptuła
6. Paweł Dąbrowski
7. Jakub Dąbrowski
Grupa 3.8:
8. Magdalena Wielgolaska
Cel ćwiczenia:
Celem przeprowadzonego dwiczenia laboratoryjnego było zrozumienie i
zaobserwowanie podstawowych zjawisk zachodzących podczas współpracy
układu jezdnego z ośrodkiem gruntowym oraz poznanie podstaw budowy
gąsienicowych układów jezdnych. Do tego celu posłużyło nam między innymi
wyznaczenie zależności między siłą uciągu a poślizgiem układu.
Przebieg ćwiczenia:
W trakcie laboratorium za pomocą falownika zmienialiśmy wartośd
częstotliwości prądu zasilającego silnik elektryczny napędzający układ.
Opuszczając gąsienice na ośrodek gruntowy i włączając jednocześnie silnik
elektryczny oraz ruch kanału glebowego mogliśmy obserwowad zjawiska
zachodzące w trakcie współpracy omawianego układu. Bardzo ważnym było
aby za każdym pomiarem powierzchnia ośrodka gruntowego była wyrównana.
Aby móc dokonywad pomiarów, niezbędny był nam element odniesienia jakim
był stan układu w którym poślizg był zerowy. Znalezienie częstotliwości
falownika dla której taki stan zachodził dokonaliśmy doświadczalnie. Dzięki
postaci ośrodka gruntowego i możliwości swobodnej obserwacji z każdej strony
było możliwe dosyd dokładne dopasowanie takiej częstotliwości, która w
naszym przypadku wynosiła 21 Hz.
Układ gąsienicowy poprzez sposób mocowania tensometru zapewniał pomiar
siły uciągu, którą wykorzystamy do dalszej analizy. Wiedząc przy jakiej
częstotliwości prądu poślizg ma wartośd równą zeru, mogliśmy określid dla
jakich częstotliwości poślizg będzie miał 10%, 20%, 30%, 40%. Otrzymane
częstotliwości to odpowiednio: 18,9 Hz; 16,8 Hz; 14,7 Hz; 12,6 Hz. Zatem dla
takich parametrów nastawczych będziemy badali siłę uciągu
Wykresy:
Wykresy z kolejnych pomiarów wraz z ich opisem zostały przedstawione na
następnych stronach.
Poślig 0%
Siła uciągu - Fu [kG]
20
10
0
0 100 200 300 400 500 600
-10
-20
-30
-40
-50
-60
Fu
-70
średnia Fu
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
Wykres 1: Siła uciągu Fu w funkcji kolejnych pomiarów dla poślizgu 0%.
Poślizg 10%
Siła uciągu - Fu [kG]
20
10
0
0 100 200 300 400 500 600
-10
-20
-30
-40
-50
Fu
-60
średnia Fu
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
Wykres 2: Siła uciągu Fu w funkcji kolejnych pomiarów dla poślizgu 10%.
Poślizg 20%
Siła uciągu - Fu [kG]
20
10
0
0 100 200 300 400 500 600
-10
-20
-30
-40
Fu
-50
średnia Fu
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
Wykres 3: Siła uciągu Fu w funkcji kolejnych pomiarów dla poślizgu 20%.
Poślizg 30%
Siła uciągu - Fu [kG]
20
10
0
0 100 200 300 400 500 600
-10
-20
-30
-40
Fu
-50
średnia Fu
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
Wykres 4: Siła uciągu Fu w funkcji kolejnych pomiarów dla poślizgu 30%.
Poślizg 40%
Siła uciągu - Fu [kG]
20
10
0
0 100 200 300 400 500 600
-10
-20
-30
-40
-50
Fu
-60
średnia Fu
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
Wykres 5: Siła uciągu Fu w funkcji kolejnych pomiarów dla poślizgu 40%.
Biorąc wartości średnie z kolejnych pomiarów możemy narysowad poglądowy
wykres siły uciągu od poślizgu.
120
Siła uciągu
Fu [kG]
100
80
60
40
20
Poślizg
s [%]
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Wykres 6: Siła uciągu Fu w funkcji poślizgu s.
W celu uzyskania większej gamy wniosków na temat współpracy gąsienicowego
układu jezdnego z podłożem wykonaliśmy jeszcze jeden pomiar jednak ze
zmienionymi warunkami jazdy. Na trasie gąsienicy zespół usypał niewielką
górkę, a następnie przeprowadził po niej przejazd pomiarowy. Tor po
przejez
dzie został przedstawiony na zdjęciach poniżej.
Zdjęcie 1: Widok poprzeczny toru. Zdjęcie 2: Widok izometryczny toru.
Na zdjęciu drugim został zaznaczony kierunek przejazdu gąsienicy.
50
Siła uciągu - Fu [kG]
40
30
20
10
0
0 100 200 300 400 500 600
-10
-20
-30
-40
Fu
-50
średnia Fu
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
Wykres 7: Zależnośd siły uciągu w funkcji kolejnych pomiarów dla początkowej wartości poślizgu 0%.
Wnioski:
- łatwo jest zauważyd że siła uciągu w sposób znaczący zależy od jakości i
rodzaju podłoża po którym porusza się układ. Dla dobrze wyrównanego
ośrodka gruntowego wielkośd siły uciągu ma nieduże wahania w stosunku do
ośrodka w którym gąsienica musi poruszad się po znacznych nierównościach.
Można zauważyd z ostatniego pomiaru doświadczalnego, że siła uciągu w
trakcie pokonywania niewielkiego nasypu spada znacznie by następnie po
rozpoczęciu zjazdu z górki ponownie wróciła do żądanego poziomu.
- Z wykładu również wiemy że bardzo istotny jest typ ośrodka gruntowego i
jego właściwości które mogą mied decydujący wpływ na sposób współpracy.
Równie ważna dla siły uciągu jest również budowa płyty gąsienicowej i jej
ostrogi oraz ilości tych ostróg, które znacząco oddziałują na mobilnośd maszyny.
- Podczas wykonywania pomiarów dostrzeżono również że drobniejsze ziarna
ośrodka są wypychane w trakcie ruchu na boki, a te większe zostają pod
gąsienicą co naszym zdaniem jest bezpośrednio związane z wyporem ośrodka
gruntowego
- Istotne jest również że przy większej wartości poślizgu materiał gruntowy jest
częściowo usuwany spod gąsienicy przez co powiększa się głębokośd kanału w
którym się ona porusza. Taka współpraca odbiega od oczekiwanej ponieważ
niszczymy powierzchnię po której się poruszamy oraz znacznie zmieniamy
sposób współpracy
- Warto zauważyd iż wiarygodnośd pomiarów jest raczej na słabym poziomie ze
względu na dużą niestabilnośd gromadzonych informacji. Nawet najmniejsze
zaburzenia wynikające z nieregularności podłoża znacznie zmieniają wartości z
czujnika.
- Wykres sił uciągu w funkcji poślizgu może tu byd traktowany jedynie jako
poglądowy ze względu na dużą niedokładnośd pomiarów i uśrednianie, które
wprowadza znaczne błędy przez co rzeczywisty kształt tego wykresu zamazuje
się w obliczu dużych niedokładności.
- Ciekawym jest, że duże wartości poślizgów i badana nierównośd, na
przykładzie wpadania kamyczków pod osłonę przekładni łaocuchowej, pokazują
jak istotne jest odpowiednie odizolowanie mechanizmów jazdy od otoczenia.