TEREPEN MOZGÓ JÁRMŰVEK ENERGETIKÁJÁNAK EGYES KÉRDÉSEI
Doktori értekezés tézisei
Kiss Péter
Gödöllő 2001.
A doktori program címe:
Agrárenergetika és környezetgazdálkodás
tudományága:
Műszaki tudomány
vezetője:
Dr. Kocsis Károly C.Sc. egyetemi tanár, igazgató SZIE Gödöllő, Európai Tanulmányok Központja
Témavezető:
Dr. Laib Lajos C.Sc. egyetemi tanár SZIE Gödöllő, Jármű- és Hőtechnika Tanszék
……………………………………
……………………………………
A programvezető jóváhagyása
A témavezető jóváhagyása
-2-
A MUNKA ELŐZMÉNYEI, CÉLKITŰZÉS
A terepen mozgó járművek (ide sorolva a mezőgazdasági erőgépeket is) mozgásának elméletét deformálódó pályán egy viszonylag fiatal tudományág a terepjáráselmélet vizsgálja. A terepjáráselméleten belül a gumiabroncs-talaj kapcsolat témakör a terepen gördülő kerék kinematikai és kinetikai vizsgálatával foglalkozik. A vizsgálatok során a gördülő kerék és pálya viszonyát meghatározó négy modell közül – a gumiabroncs-talaj kapcsolatot legjobban leíró – deformálódó kerék gördülése deformálódó pályán modellt alkalmazzuk. A témakör tudományos aktualitását az adja, hogy számos kérdés a gumiabroncs-talaj kapcsolatban nem kellő mértékben tisztázott, amit az is mutat, hogy e kérdéskörrel foglalkozó tudományos közlemények hosszú évtizedek óta nagy számban jelennek meg konferenciákon és írott publikációkban
egyaránt.
Az
utóbbi
időben
sorra
megjelenő
jármű-terep
kölcsönhatást szimuláló számítógépes programok is a legtöbb esetben a gumiabroncstalaj kapcsolatot merev kerék-deformálódó pálya kapcsolatként fogják fel, a gyakorlat számára fontos gumiabroncs-talaj modell helyett. A terepen mozgó jármű mozgása következtében nyomot hagy a talajban miközben a gumiabroncs
is
deformálódik.
A
terepegyenetlenségek,
a
mikrodomborzat
következtében – még sík terepen haladva is – a jármű helyzeti és mozgási energiája időpillanatról-időpillanatra változik. A változó talaj- és gumideformáció, a változó helyzeti- és mozgási energia együttesen változó hajtókerék- és motorteljesítményt jelent a belsőégésű motor számára. Ha feltételezzük, hogy a jármű vontatva halad, a vontatmányra is vonatkoznak a fentiek, tehát a vonóerő is dinamikusan változik. A gumiabroncs-talaj kapcsolatban kialakuló tolóerő talaj és jármű paraméterektől függ. A talaj a gumiabroncs alatt kettős igénybevételnek van kitéve. Egyrészt a normális igénybevétel hatására a gumi és a talaj deformálódik, másrészt a gumiabroncsra vezetett hajtónyomaték nyírási jellegű igénybevételt fejt ki a talaj egy
-3-
közelebbről nem meghatározható szelvényére. Mindezek közben csúszás, azaz relatív elmozdulás lép fel a gumiban, a talajban, a talajszemcsék között és legnagyobb mértékben talaj és a gumiabroncs között. A kialakult folyamat állandóan, időben változik. A kerék alatt létrejövő talajdeformáció energiát nyel el, amely a gördülő mozgást hátráltatja, ez tehát része a gumiabroncs-talaj kapcsolatban kialakuló gördülési ellenállásnak. A másik, a gördülő mozgást hátráltató tényező a gumideformáció. A jármű terepen való mozgása során a terep egyenetlensége függőleges lengéseket gerjeszt, amely energiaveszteséggel jár és a lengések gerjesztette tömegerők további járulékos talaj- és abroncsdeformációt hoznak létre. Kutatásaim 3 fő téma köré csoportosulnak. Ezek a következők: 1. Vontatva haladó traktor teljesítménymérlegének meghatározása dinamikus hatásokat is követni tudó mérés- és értékeléstechnika alkalmazásával. A vontatási paraméterek időben változó jellegének vizsgálata, a paraméterek dinamikus faktorának meghatározása. 2. A terepen gördülő gumikerék kinetikai vizsgálata, a gördülési sugarak tanulmányozása, az erőtani vagy kinetikai gördülési sugár fogalmának és értékének meghatározása. 3. A függőleges talajdeformáció energiaráfordításának kiszámítása és a befolyásoló hatások
vizsgálata.
A
talajdeformációs
energia
kiszámítását
követően
meghatározni a gumideformációs energia nagyságát, valamint a függőleges lengésgyorsulások által létrejött tömegerők okozta járulékos deformációk veszteségeit a gumiabroncsban és a talajban. A veszteségek meghatározásával a gumiabroncs-talaj kapcsolatban fellépő gördülési ellenállás komponensekre való bontása a cél.
-4-
A VIZSGÁLATOK ANYAGA ÉS MÓDSZERE
Vontatási vizsgálatokat végezve azt a kívántam mérésekkel meghatározni, hogy a pillanatnyi motorteljesítmény milyen arányban fordítódott a veszteségek legyőzésére, a deformálódott talajprofil kialakulására, vonóerő kifejtésére és haladásra. A célkitűzés megvalósítása érdekében szabadföldi vontatási vizsgálatokat végeztem John Deere 6600 traktorral. Ezen vontatási vizsgálatok részben eltértek a szabványban rögzített vizsgálatoktól. Mérés közben nem a vonóerő változtatása és így a maximális vonóerő meghatározása volt a célom, hanem a gumiabroncs-talaj kapcsolat vizsgálata, a talajdeformáció energiaráfordításának meghatározása. Ennek érdekében a vizsgálatokat – amennyire lehetett – közel azonos vonóerő mellett vettem fel. A mért értékeket pedig számítógépes adatrögzítő berendezéssel rögzítettem. A mintavételezés század-másodpercenként történt. A vontatási vizsgálatok méréseit négy nyomatékváltó fokozatban, öt különböző abroncs-légnyomáson két- és négy kerékhajtás üzemmódban vettem fel (1. táblázat). A traktor fékezése John Deere Dyna-Cart típusú fékezőkocsival történt. A vizsgálatokhoz terepprofil mérések tartoztak. A vontatási mérések 100 m-es – sík – mérőszakaszából 20-25 m hosszúságú szakaszon terepprofilt mértem 20 cm-es lépésközzel a járműszerelvény előtt (eredeti talajprofil) és a jármű után (deformált talajprofil) a közlekedőedények elvén működő folyadékos profilozó készülékkel. A profilozást a jármű előtt és után is, jobb- és baloldalon ugyanahhoz a rögzített bázisfelülethez viszonyítva, ugyanazokban a pontokon hajtottam végre, ezáltal nemcsak a profilmódosulást, hanem a talajbesüllyedést (deformációt) is regisztrálni tudtam. Mindegyik mérést deformálatlan (szűz) terepszakaszon végeztem el, homokos
vályogtalajon,
átlagosan
8%-os
száraz
bázisra
vonatkoztatott
nedvességtartalom mellett, ülepedett őszi szántású talajfelszínen. A talaj sűrűsége levegő és víz nélkül 2,7 g/cm3, pórustérfogata 46,1% volt. A terepprofil méréseket a
-5-
talaj kúposindex értékének mérésével egészítettem ki. Kúpos penetrométerrel meghatároztam a deformálatlan és a deformált pályaszakasz CI értékét. A vontatási vizsgálatok során 15 csatorna (14 mérő- és egy szinkronizációs) adata került számítógépes rögzítésre. A mért értékek felsorolását a 2. sz. táblázat tartalmazza. A nyomatékértékeket
Mérő- Hajtás- Abroncslég-
és
a
vonóerőt
nyúlásmérő
szakasz
kalibrált
mérőeszkö-
sz.
zökkel, a fordulatszám értékeket
bélyeges
fordulatszám
jeladókkal
a
haladási sebességet radarral, a gyorsulást piezokristályos gyorsulás jeladókkal, a kipufogógáz hőmérsékletet NiCrNi hőelemmel és a hajtóanyag fogyasztást pedig átfolyásméréssel mértem. A mért értékekből energetikai, teljesítmény értékeket számoltam és felállítottam a mérőszakaszra vonatkozó
teljesítménymérleget.
Sebesség-
mód
nyomás [bar]
fokozat
1
4WD
1,4
B2
2
2WD
1,4
B2
3
2WD
1,4
C1
4
2WD
1,4
B3
5
2WD
1,4
C2
6
2WD
1,0
B2
7
2WD
0,8
B2
8
2WD
1,4
B2
9
2WD
1,2
B2
10
2WD
0,6
B2
1. táblázat: Mérések besorolása
A motor fordulatszámából és nyomatékából számoltam a motorteljesítményt, a hajtókerék nyomaték értékeiből és a hátsókerék hajtás fordulatszámából pedig a hajtótengely teljesítmény értékét. E két teljesítmény különbsége adja az erőátvitel teljesítmény veszteségét. A szlip értékét az üresmenetben haladó és vontatott kerékfordulatok számtani középértékéhez viszonyított hajtókerék fordulatokból számítottam ki. A szlip és hajtókerék teljesítmény szorzataként számoltam ki a szlipteljesítményt, a vontatási teljesítményt a vonóerő és haladási sebesség szorzatából kaptam. A gördülési ellenállás teljesítmény igényét a kerékteljesítmény és a vontatási- és szlipteljesítmények különbségeként számoltam ki. Így a klasszikusan
-6-
„alulról felépített” teljesítmény mérleg helyett egy kombinált szisztémával „alulrólfelülről” felépített, dinamikus hatásokat követő teljesítmény mérleget dolgoztam ki. A kutatási munkám második témakörében a hajtókerék erőtani vizsgálatával foglalkoztam. A gumiabroncs-talaj kapcsolatban a szakirodalmak által említett gördülési
sugarakat
rendsze-
Mérő-
Mért érték
Mérték-
reztem és a mérési adatokból
csatorna
meghatároztam a kerék statikus
1
Motor fordulatszám
1/min
sugarát,
a
2
Motornyomaték
Nm
mozgástani- és erőtani gördülési
3
Mellsőhajtás fordulatszáma.
1/min
sugarakat,
a
4
Mellsőhajtás nyomatéka
Nm
távol-
5
Bal hátsó hajtás nyomatéka
Nm
ságot. A mozgástani gördülési
6
Jobb hátsó hajtás nyomatéka
Nm
sugarat a szlipből, az erőtani
7
Hátsó hajtás fordulatszáma
1/min
gördülési
8
Haladási sebesség
km/h
9
Vonóerő
kN
10
Hosszirányú gyorsulás
m/s2
11
Keresztirányú gyorsulás
m/s2
12
Függőleges irányú gyorsulás
m/s2
13
Kipufogógáz hőmérséklet
14
Hajtóanyag-fogyasztás
gördülés
közben
valamint
kerékközéppont-talppont
sugarat
pedig
a
teljesítménymérleg adataiból: a kerék alatt számolt tolóerőből és a keréknyomatékból meg.
A
határoztam
kerékközéppont-
keréktalppont távolság meghatározására
közvetett
számítási
módszert dolgoztam ki: mely
egység
o
C
kg/h
2. táblázat: A vontatási vizsgálatok mért értékei
szerint a traktor jobb hátsó kerékközéppontjának gyorsulás-függvényéből, a függvény idő szerinti kétszeri integrálásával létrehoztam a kerékközéppont mozgásfüggvényét. A mozgásfüggvény és a jobb kerék alatt visszamaradt terepprofil egy koordináta rendszerben való ábrázolásából és megfelelő mértékű függőleges eltolásából a kerékközéppont-talppont távolsága meghatározható. A harmadik témakörben a talajdeformáció energiaráfordításának meghatározásával foglalkoztam. A gördülési ellenállás és a vonóerő pótsúlyozó hatását figyelembe véve
-7-
meghatároztam a mellső és hátsó kerékterheléseket. A mellső és hátsó kerekek alatt azonos talajnyomás-benyomódás karakterisztikát feltételezve, valamint a talaj rugalmas tulajdonságától eltekintve, a – Szaakjan-formula alkalmazásával – talajdeformációt kettébontottam a mellső- és hátsó kerékre vonatkoztatva, továbbá meghatároztam a talaj k teherbírási tényezőjét. A kerékterhelésekből és függőleges talajdeformációkból számoltam a talajtömörítési munkát, elhanyagolva a kerék alatt az oldalirányú és a vízszintesen előre mutató talajdeformációt, mert feltételezésem szerint, ezek a függőleges deformációnál jóval kisebb mértékűek. Eltekintettem a talaj alsóbb rétegének tömörítésétől is. A talajdeformációs munka képlete:
z0
W = A ⋅ ∫ p( z )dz
(1)
0
ahol A a felfekvési felület nagysága, p a talajnyomás p=k(z/D)n , z pedig a besüllyedés mértéke. Az integrálás után és A
.
p=Q képletet behelyettesítve a
következő összefüggést kapom:
W =
1 ⋅ Q ⋅ z0 n +1
(2)
ahol Q a kerékterhelés, n a nyomás-besüllyedés összefüggés kitevője. A fentiek alapján meghatároztam a mellső és hátsó kerekek alatt keletkezett talajtömörítési munkát és azt a felfekvési felület és z nyommélység ismeretében egységnyi talajtérfogatra vonatkoztattam.
-8-
AZ ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK RÖVID ÖSSZEFOGLALÁSA, TÉZISEK Az ismertetett, önmagukban is önálló, de ugyanakkor szervesen összetartozó három vizsgált kutatási téma megállapításait a következőkben foglalom össze: 1.
Dinamikus hatásokat követő teljesítménymérleg mérés- és értékeléstechnikájának kidolgozása Általános
módszert
dolgoztam
ki
a
traktorok
instacioner
teljesítménymérlegének meghatározására, mely eljárást a JD 6600 traktorra megvalósítottam és ellenőriztem. A teljesítménymérlegben a mérési idő függvényében, dinamikusan – századmásodperces mintavételezéssel – meghatároztam a jellemző vontatás-energetikai paramétereket, a motor-, a hajtókerék- és a vontatási teljesítmény nagyságát valamint az áttételi-, a szlip- és a gördülési ellenállás változását. Az 1. ábrán a tíz, homokos vályogtalajon (ülepedett szántás) felvett méréssorozat teljesítménymérlege közül
a
0,6
bar
gumiabroncs
légnyomáshoz
tartozó
mérés
teljesítménymérlegét mutatom be, v= 4,56 km/h átlagos sebesség mellett. A kísérleti traktor teljesítmény mérlege [522] 2WD, B2, p=0,6 bar, F=20,14 kN, s=14,6% Motor telj.
60
Áttételi veszteségek
Kerék telj.
50 Teljesítmény (kW)
1.1
40 30 20 Vontatási és szlip telj.
Vontatási telj.
10
Szlip veszteség
Gördülési ellenállás
0 0
2
4
6
8
10
Mérési idő (sec)
1. ábra: Instacioner teljesítménymérleg
-9-
12
14
16
18
1.2
Meghatároztam a vizsgált traktor fontosabb vontatási paramétereinek dinamikai faktorát, a paraméterek legkisebb, legnagyobb és számtani középértékéből a X min X max ; X X
φ din =
(3)
képlet alkalmazásával, azt az optimális esetet figyelembe véve, mikor sem szándékos terhelés- és sebesség változtatás nem növeli a vontatás dinamikáját.
A
dinamikus
méréssorozatnál
faktorok
paraméterenként
homokos
vályogtalajon,
2053
adatból
a
2.
számolva,
századmásodperces mintavételezéssel, a hátsó keréken 1,05 m/s2 mértékadó lengésgyorsulással és 8 s-1 lengésfrekvenciával, kétkerék hajtásban valamint p=1,4 bar gumiabroncs légnyomáson – a többi méréssorozathoz hasonlóan – a következő értékhatárok közé estek (3. táblázat). Vontatási paraméter
Átlag
φdin
Szórás
Variációs
σ
koefficiens
X Vonóerő (kN)
17,28
0,79-1,22
1,41
0,082
Haladási sebesség (km/h)
4,38
0,89-1,12
0,19
0,043
Szlip (%)
18,40
0,69-1,28
2,08
0,113
Motorteljesítmény (kW)
46,80
0,86-1,12
2.01
0,040
Kerékteljesítmény (kW)
38,72
0,86-1,10
1,71
0,044
Szlipteljesítmény (kW)
7,14
0,61-1,35
1,02
0,142
Vontatási telj. (kW)
21,00
0,84-1,20
1,58
0,075
Görd. ellenállás telj. (kW)
10,57
0,54-1,40
1,37
0,129
3. táblázat: Dinamikai faktorok változása a 2. méréssorozatnál
- 10 -
2. A gumiabroncs gördülés közbeni kinetikai vizsgálata, a létrejött gördülési sugarak értékelése Munkámban
három
sugárérték
meghatározásával
és
összehasonlításával
foglalkoztam: a szlip által befolyásolt mozgástani sugár, a hajtókerék-nyomaték, a tolóerő által meghatározott erőtani sugár és a kerékközéppont-keréktalppont távolságának vizsgálatával. 2.1
Definiáltam és a vizsgált traktornál meghatároztam az erőtani gördülési sugár fogalmát. Ennek a sugárnak a nagysága határozza meg, hogy az aktív hajtónyomatékból milyen nagyságú vízszintes tolóerő ébred a gumiabroncstalaj kapcsolatban. Nagyságát a külső tényezők közül alapvetően a gumiabroncs légnyomása, az abroncs terhelése és a talaj hordképessége (a kerék talajba süllyedése) határozza meg. Definíció szerinti meghatározása: a gumiabroncs-talaj kapcsolatában a felfekvési felület mentén ébredő elemi tolóerők eredőjének távolsága a kerék középpontjától. Kiszámítása az
M h = Ft ⋅ rerő
[Nm]
(4)
képlettel lehetséges, ahol Mh a hajtókerék nyomatéka, Ft a felület mentén ébredő eredő tolóerő. 2.2
Általános módszert dolgoztam ki a kerékközéppont-talppont távolság meghatározására, mely módszert a vizsgált traktorra megvalósítottam és ellenőriztem. A számolási eljárás a hajtókerék középpontjában mért függőleges lengésgyorsulásból és a kerék alatt kialakult terepprofilgörbéből határozza meg a kerékközéppont-talppont távolságot dinamikusan.
- 11 -
2.3
A vizsgált traktor esetében a meghatározott kerékközéppont-talppont távolságot összehasonlítottam az erőtani gördülési sugár nagyságával, melynek eredményét – az abroncslégnyomás – függvényében a 2. ábrán mutatom be. Alacsony abroncslégnyomáson a két jellemző közelítőleg fedi egymást, míg a növekvő abroncslégnyomás hatására a felfekvési felület mélyebben nyomódik a talajba, ezáltal a kerék talppontjától egyre feljebb ébred az eredő tolóerő. Ekkor az erőtani sugár kisebb lesz, mint a talppont kerékközépponttól mért távolsága. Ez alacsonyabb abroncslégnyomáson a gumiabroncs lapultságával, nagyobb abroncslégnyomáson a gumiabroncs domborultságával indokolható. Ez a tendencia a gumiabroncs-talaj kapcsolatában általános érvényű. Erőtani és keréktalppont sugár változások 90 88
Talppont távolság
Sugár [cm]
86 84 82
Erőtani sugár
80 78 76 0,6
0,8
1
1,2
1,4
Abroncslégnyomás [bar]
2. ábra: Az erőtani sugár és a kerékközéppont-talppont távolságának változása a gumiabroncs-légnyomás függvényében (Michelin 650/65 R 38 X M108) 3. A talajdeformáció energiaráfordításának meghatározása, a gördülési ellenállás komponensekre való bontása 3.1
Általános módszert dolgoztam ki a gördülési ellenállás összetevőinek meghatározására, a módszert a gyakorlatban alkalmaztam és ellenőriztem.
- 12 -
3.2
Meghatároztam a traktor mellső és hátsó kerekei alatt a talaj függőleges irányú deformálására fordított munka nagyságát a
Wt =
1 ⋅ Q ⋅ z [J] n +1
(5)
összefüggés alkalmazásával, egyenletes z benyomódást feltételezve a kerék alatt. 3.3
Meghatároztam a talajdeformációs munka változását a z benyomódás függvényében a mellső és hátsó kerék alatt (3. ábra).
Talajdeformációs munka változása 1200 Munka [J]
1000
y = 197,86x 2 R = 0,9977
800 600
Hátsó kerék
400
Mellső kerék
y = 59,423x 2 R = 0,99
200 0 0
1
2
3
4
Talajdeformáció [cm]
5
6
3. ábra: A talajdeformációs munka változása a mellső és hátsó kerekek alatt 3.4
Meghatároztam a gumiabroncs-légnyomás talajdeformációs munka növelő hatását (4. ábra), a diagramban a pontok a talaj kúposindex-értéke, illetve k teherbírási tényezője alapján jól elkülöníthetők.
3.5
A kapott munkát (5) a talaj deformált térfogategységre vonatkoztattam a Wt** =
Wt A⋅ z
[J/dm3]
(6)
képlet alkalmazásával. Ennek nagyságát a gumiabroncs-talaj kapcsolat determinálja. Az általam vizsgált traktor mellső kereke alatt ez az érték 35,0-
- 13 -
52,5 J/dm3, a hátsó kerék alatt pedig 79,4-115,9 J/dm3 intervallumban változott.
Talajdeformációs munka [J]
A talajdeformációs munka változása 1200 CI 3,5
1000 800
10.
600
9.
CI 13,0 7.
6.
400
5.
3. 2.
CI 27,6 CI 37,7
200
4.
0 0,6
0,8
1
1,2
1,4
Gumiabroncs légnyomás [bar]
4. ábra: A talajdeformációs munka változása a gumiabroncs-légnyomás függvényében 3.6
Megvizsgáltam a talaj térfogategységre vonatkoztatott deformációs munkáját a talajnyomás függvényében (5. ábra). Megállapítottam, hogy a mellső és a hátsó kerék alatt a talajnyomás és a fajlagos deformációs munka között lineáris kapcsolat van.
3.7
A gördülési ellenállás munkáját összehasonlítottam a talajdeformációból- és a
többi
veszteség-komponensből
számolt
munkák
összegével.
Az
összehasonlítás során arra a megállapításra jutottam, hogy a négy veszteségkomponens a gördülési ellenállásnak 75-90%-át adja, a fennmaradó „különbség munka” pedig az egyéb járulékos veszteségek következtében jött létre. (6. ábra). Az ábrán bemutatott mérésnél a talajdeformáció 45% -át, a
- 14 -
gumideformáció 44%-át adta a gördülési ellenállásnak. Az egyéb járulékos veszteségek 11%-osak voltak. A talaj térfogategységre vonatkoztatott deformációs munkája [J/dm^3] 120 100 80 60 40 20 0
Hátsó kerék
y = 99,342x
y = 59,553x
Mellső kerék
0,5
0,7
0,9
1,1
1,3
Talajnyomás [bar]
5. ábra: A talaj fajlagos energiaelnyelési tényezőjének változása a talajnyomás függvényében A gördülési ellenállás komponensei [J] (7. méréssorozat, 0,8 bar abroncslégny.)
88,1 J
Wdg 5%
637,6 J
Gumideformáció
174,8 J Wk 11%
Wgumi 39% Talajdeformáció
Wt 37%
Wdt 8%
605,1 J
124,7 J
6. ábra: A gördülési ellenállás komponensei (ahol Wg a gumideformációt, Wdg a dinamikus terheléskomponens munkáját a gumiabroncsban, Wt a talajdeformáció munkáját, Wdt a dinamikus terheléskomponens munkáját a talajban és Wk az egyéb járulékos veszteségeket jelenti)
- 15 -
KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK A GYAKORLAT SZÁMÁRA 1.
A dinamikus hatásokat figyelembe vevő teljesítménymérleg utat nyit a gumiabroncs-talaj kapcsolat jobb megközelítéséhez. Rámutat arra a tényre, hogy a terepen való mozgás alapjaiban dinamikus folyamat részletesebb megismeréséhez dinamikus módszerek szükségesek.
2.
A
terepen
gördülő
gumikerék
gördülési
sugarainak
vizsgálatánál
megállapítható, hogy mozgás közben három jellemző sugárértéket különböztethetünk meg: • A szlip által meghatározott mozgástani sugarat, • A terhelési viszonyok és abroncslégnyomás által meghatározott keréktalppont-kerékközéppont távolságot és • Az erőtani viszonyok által meghatározott gördülési sugarat, amely a gumiabroncs-talaj kapcsolatban ébredő tolóerő és az azt létrehozó nyomaték forgástengelyének távolsága. A három sugár csak elméleti esetben egyezik meg, ha a merev kerék betonon (merev, sík pályán), csúszásmentesen gördül le. Ekkor a kerék talppontja, a felfekvési sík mentén ébredő elemi tolóerők eredője és a csúszásmentes legördülés miatt pedig a gördülés momentáncentruma is egy síkon foglal helyet. Ha szlippel gördül a kerék, a mozgástani sugár különválik a másik kettőtől, pozitív szlip esetén a momentáncentrum feljebb, negatív szlippel való gördüléskor pedig lejjebb kerül. Ha a kerék deformálódó pályán gördül, akkor a kerék alatti felfekvési felület már nem sík, tehát az elemi tolóerők eredője is függőleges irányban elmozdul. Az eredő erő pillanatnyi helyzetét a kialakult felfekvési felület térbeli alakja, az elemi felületrészeken ébredő elemi tolóerők nagysága és iránya határozza meg. Az erőtani sugár tehát ekkor eltér a talppont távolságától. Puha, deformálódó talajon, szlippel való haladáskor a három sugárérték tehát különbözik egymástól. A határozottabb megkülönböztetés végett javaslom,
- 16 -
hogy a mechanikából jól ismert terminológiát használjuk a mozgástani és az erőtani sugarak elnevezésére, miszerint: Mozgástani sugár = kinematikai gördülési sugár Erőtani sugár = kinetikai gördülési sugár
3.
Az kinetikai gördülési sugár bevezetése és a korábban használatos fogalmak újra értékelése terminológiai, oktatási és kutatási szempontból is hasznosítható.
4.
A talajdeformáció munkaráfordításának meghatározása a terhelésből és deformációból a gumiabroncs-talaj kapcsolat behatóbb elemzését teszi lehetővé.
5.
A
dinamikus
teljesítménymérleg
és
a
talaj
energiaelnyelésének
meghatározása teljesebbé teheti a gumiabroncs-talaj kapcsolat műszaki paraméterrendszerét és lehetőséget teremt újszerű, energetikai gumiabroncs minősítési rendszer létrehozására. 6.
A terepen való járműmozgás energetikájának jobb feltárása lehetővé teszi a gumiabroncs-talaj
kapcsolatot
modellező
számítógépes
programok
algoritmusának pontosítását. 7.
A bemutatott eredmények elősegítik a terepjáró járművek és gumiabroncsok konstrukciós fejlesztését, valamint a szántóföldi technológiák műszaki folyamatainak elemzését.
- 17 -
A TÉMÁHOZ KAPCSOLÓDÓ PUBLIKÁCIÓK
1. Jánosi, L Kiss, P.. Nyizsnyánszki, T.: Belsőégésű motorok munkájának közvetett meghatározása többparaméteres méréssel. - MTA-MÉM Kutatási Tanácskozás, Gödöllő 1986. 2. Jánosi, L. Kiss, P.: Számítógépes szakértői rendszer kidolgozása erőgépmotorok komplex üzemeltetésére. - MTA-MÉM Kutatási Tanácskozás, 1991. 3. Kiss, P.: Terhelésarányos üzemóraszámlálás, - Műszerek és Automatikák a Mezőgazdaságban c. szimpózium, - FM Műszaki Intézet, előadás, Gödöllő, 1993. 4. Kiss, P.: Experiences of Our Department Staff in the Field of Indirect Measurement of Compression Ignition Engines. Perkins Motoren GmbH, Kleinostheim, Germany, 1994 5. Kiss, P. Jancsók, P.: Többparaméteres közvetett teljesítménymérési módszer illesztése egyes motortípusokra. - MTA AMB Gödöllői Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás, 1995. január 17-18., Gödöllő 6. Komándi, Gy. Kiss, P.: A talaj felszíni rétegeiben ébredő nyírófeszültség meghatározása kerekes járműveknél. MTA AMB Gödöllői Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás, 1995. január 17-18. Gödöllő (OTKA T 006467) 7. Komándi, Gy. Kiss, P.: Talajmechanikai paraméterek meghatározása szántóföldi talajok felszíni rétegében. - MTA AMB Gödöllői Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás, 1996. január 16-17. Gödöllő (OTKA T 016919) 8. Kiss, P. Laib, L. Jánosi, L.: Some Aspects of Energetic Modelling of Off-Road Vehicles, ASAE Annual International Meeting, Advances in Soil Dynamics Session, July 17, 1996 Phoneix, Arizona USA, ASAE Paper Number: 961070 9. Kiss, P. Laib, L.: A talaj-gumiabroncs kapcsolat meghatározása a talaj energiaabszorpciójával.- MTA AMB Gödöllői Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás, 1997. január 21-22, Gödöllő (OTKA F 019994) 10. Kiss, P. Laib, L.: Energetic Aspects of Soil Deformation Connection with SoilTyre Interaction ASAE Annual International Meeting Minneapolis Convention Center, Minneapolis, Minnesota USA, August 10-14, 1997 ASAE Paper Number: 971025 (OTKA F 019994) 11. Kiss, P. Laib, L.: Energetic Effect of Soil Deformation Connection with Tractor Energy Balance. 7th European ISTVS Conference, Ferrara, Italy, October 7-10 1997, 93-102 page (OTKA F 019994) 12. Kiss, P. Jánosi, L. Jancsók, P.: Dízelmotorok teljesítményének közvetett meghatározása. Járművek és Mg. Gépek, 1997. 44. évf. 5. szám 167-171 o. 13. Laib, L. Kiss, P. Komándi, Gy.: A talaj-gumiabroncs kapcsolat dinamikai szimulációja. MTA AMB Gödöllői Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás, 1998. január 20-21, Gödöllő (OTKA F 019994) 14. Kiss, P. Laib, L.: Tractor Energy Balance under Instationary Condition 6th Mini Conference on Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies 9-11 November, 1998 Budapest Hungary (OTKA F 025165)
- 18 -
15. Kiss, P. Laib, L. Füleky, Gy.: Dynamical Simulation of the Tire-Soil Interaction with Soil-Energy Absorption Method. International Workshop of Commission I: Soil Physics Subsoil Compaction and Soil Dynamics, Christian-Albrechts University of Kiel, Germany, 24-26. March 1999 (OTKA F 019994) 16. Kiss, P.: Effect of Soil Deformation on the Energy Balance of Tractors. Hungarian Agricultural Engineering No. 12. 1999 17. Kiss, P.: Terepen mozgó járművek energetikája. OTKA Zárójelentés az F 019994 sz. kutatási témában 1996-98-ban végzett munkáról, Gödöllő, 1999. 18. Kiss, P. Laib, L.: Determination of the absorbed Energy by the Soil in the SoilTire Interaction. 13th International ISTVS Conference, Munich 1999 (OTKA F 019994) 19. Kiss, P. Laib, L.: Terepjáró járművek mozgásának vizsgálata deformálódó talajon Járművek 46. évfolyam, 1999. 4. szám, 32.-38- oldal 20. Kiss, P. Laib, L.: Determination of the Off-road Vehicle Energy Balance by Dynamic Mode. 7th Mini Conference on Vehicle System Dynamics, Identification and Anomalies 6-8 November, 2000 Budapest, Hungary (OTKA F 025165) 21. Kiss, P. Laib, L.: Terepen mozgó járművek energetikájának egyes kérdései MTAAMB XXV. Gödöllői Kutatási és Fejlesztési Tanácskozás, 2001. Január 23-24. Gödöllő (OTKA F 025165) 22. Kiss, P. Laib, L.: Determination of the Energy Demand of Soil Deformation in case of a tractor 1st International Conference on Soil and Archaeology, Százhalombatta, Hungary, 30- May- 03. June, 2001 (előkészületben)
- 19 -
