TEREPEN MOZGÓ JÁRMŰVEK ENERGETIKÁJÁNAK EGYES KÉRDÉSEI



Hasonló dokumentumok
IFFK 2013 Budapest, augusztus Terepen mozgó járművek energetikai összefüggései

FIATAL MŰSZAKIAK TUDOMÁNYOS ÜLÉSSZAKA

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

SZÁMÍTÁSI FELADATOK I.

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

JKL rendszerek. Közúti járművek szerkezeti felépítése. Szabó Bálint

TRAKTOROK LENGÉSJELENSÉGEI SEGÉDELSŐKERÉK- HAJTÁSNÁL, A VONTATÁSI JELLEMZŐK ALAKULÁSA

Görgős járműfékpadok 2. rész

Összefoglalás. Summary. Bevezetés

T ZÁRÓJELENTÉS)

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Egy nyíllövéses feladat

BEMUTATÓ FELADATOK (2) ÁLTALÁNOS GÉPTAN tárgyból

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

Mérési hibák

GÉPEK DINAMIKÁJA 7.gyak.hét 1. Feladat

Mechanika. Kinematika

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Robotika. Relatív helymeghatározás Odometria

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Fizika. Tanmenet. 7. osztály. 1. félév: 1 óra 2. félév: 2 óra. A OFI javaslata alapján összeállította az NT számú tankönyvhöz:: Látta: ...

Mechanika I-II. Példatár

Rugalmas tengelykapcsoló mérése

Minden mérésre vonatkozó minimumkérdések

Molekuláris dinamika I. 10. előadás

HELYI TANTERV. Mechanika

Mérnöki alapok 2. előadás

Cölöpcsoport elmozdulásai és méretezése

SZÁMÍTÁSI FELADATOK II.

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

2. Rugalmas állandók mérése

Hidraulika. 1.előadás A hidraulika alapjai. Szilágyi Attila, NYE, 2018.

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

Kisciklusú fárasztóvizsgálatok eredményei és energetikai értékelése

Ütközések vizsgálatához alkalmazható számítási eljárások

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

A termék csomagolási rendszerek műszaki vizsgálatai. Széchenyi István Egyetem Logisztikai és Szállítmányozási Tanszék, H-9026 Gyır, Egyetem tér 1.

Trelleborg Wheel Systems Abroncs és szereltkerék megoldások

28. Nagy László Fizikaverseny Szalézi Szent Ferenc Gimnázium, Kazincbarcika február 28. március osztály

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

Gyakorlat 04 Keresztmetszetek III.

Mechanika - Versenyfeladatok

A TALAJ DEFORMÁCIÓJA ÉS CSILLAPÍTÁSA GUMIABRONCSOK ALATT

Osztályozó, javító vizsga 9. évfolyam gimnázium. Írásbeli vizsgarész ELSŐ RÉSZ

Az alakítással bevitt energia hatása az ausztenit átalakulási hőmérsékletére

LOGSET-6F TÍPUSÚ KIHORDÓ

PRÓBAMÉRÉSEK TEREPI KÖRÜLMÉNYEK KÖZÖTT KÖNNYŰ EJTŐSÚLYOS DINAMIKUS TERHELŐTÁRCSÁVAL

6. MECHANIKA-STATIKA GYAKORLAT Kidolgozta: Triesz Péter egy. ts. Négy erő egyensúlya, Culmann-szerkesztés, Ritter-számítás

DETERMINATION OF SHEAR STRENGTH OF SOLID WASTES BASED ON CPT TEST RESULTS

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

A talajok összenyomódásának vizsgálata

SZENT ISTVÁN EGYETEM BELSŐÉGÉSŰ MOTOROK MŰKÖDÉSI MIKROFOLYAMATAINAK ANALÍZISE A GÉPÜZEMELTETÉS CÉLJÁBÓL. Doktori értekezés. Bártfai Zoltán.

Paksi Atomerőmű üzemidő hosszabbítása. 4. melléklet

A forgalomsűrűség és a követési távolság kapcsolata

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 13.

CITROËN JUMPER Tehergépkocsi

BUDAÖRS, KORLÁTOZOTT IDEJŰ VÁRAKOZÁSI ÖVEZET,

Haladó mozgások A hely és a mozgás viszonylagos. A testek helyét, mozgását valamilyen vonatkoztatási ponthoz, vonatkoztatási rendszerhez képest adjuk

PÉLDÁK ERŐTÖRVÉNYEKRE

9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

Nanokeménység mérések

NEMZETI FEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VEGYIPAR ISMERETEK EMELT SZINTŰ GYAKORLATI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

Irányításelmélet és technika I.

Quadkopter szimulációja LabVIEW környezetben Simulation of a Quadcopter with LabVIEW

METEOROLÓGIAI MÉRÉSEK és MEGFIGYELÉSEK

Tehergépkocsi és mezőgazdasági járművek kanyarodási jellemzőinek kísérleti vizsgálata

SIKLÓCSAPÁGY KISFELADAT

Járműmechanikamechanika Dr Emőd István

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

Fizika feladatok - 2. gyakorlat

1. Mûszaki adatok (gyári adatok)

Dr.Tóth László

Tengelykapcsoló. 2018/2019 tavasz

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

A Maxwell - kerékről. Maxwell - ingának is nevezik azt a szerkezetet, melyről most lesz szó. Ehhez tekintsük az 1. ábrát is!

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FELADATOK

1. ábra Modell tér I.

I. BESZÁLLÍTÓI TELJESÍTMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE

KÖZLEKEDÉSI ALAPISMERETEK

Helyszínen épített vegyes-tüzelésű kályhák méretezése Tartalomjegyzék

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

KÖZLEKEDÉSI ALAPISMERETEK (KÖZLEKEDÉSTECHNIKA)

rnök k informatikusoknak 1. FBNxE-1 Klasszikus mechanika

Mérnöki alapok 4. előadás

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

ÚJ CITROËN JUMPER Tehergépkocsi

Járműelemek. Rugók. 1 / 27 Fólia

Geológiai radonpotenciál térképezés Pest és Nógrád megye területén

Hőmérsékleti sugárzás

RÉSZLETEZŐ OKIRAT a NAH /2017 nyilvántartási számú akkreditált státuszhoz

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

Fotovillamos és fotovillamos-termikus modulok energetikai modellezése

PTE Pollack Mihály Műszaki Kar Gépszerkezettan Tanszék

Erőátvitel tervezése (BMEKOGJM612) féléves tervezési feladat kiírás

A klasszikus mechanika alapjai

Átírás:

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/cm 3, 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 és a vonóerőt nyúlásmérő bélyeges kalibrált mérőeszközökkel, a fordulatszám értékeket 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. Mérőszakasz Hajtásmód Abroncslégnyomás [bar] Sebességfokozat sz. 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 rendszereztem és a mérési adatokból meghatároztam a kerék statikus sugarát, gördülés közben a mozgástani- és erőtani gördülési sugarakat, valamint a kerékközéppont-talppont távolságot. A mozgástani gördülési sugarat a szlipből, az erőtani gördülési sugarat pedig a teljesítménymérleg adataiból: a kerék alatt számolt tolóerőből és a keréknyomatékból határoztam meg. A kerékközéppontkeréktalppont távolság meghatározására közvetett számítási módszert dolgoztam ki: mely Mérőcsatorna Mért érték Mértékegység 1 Motor fordulatszám 1/min 2 Motornyomaték Nm 3 Mellsőhajtás fordulatszáma. 1/min 4 Mellsőhajtás nyomatéka Nm 5 Bal hátsó hajtás nyomatéka Nm 6 Jobb hátsó hajtás nyomatéka Nm 7 Hátsó hajtás fordulatszáma 1/min 8 Haladási sebesség km/h 9 Vonóerő kn 10 Hosszirányú gyorsulás m/s 2 11 Keresztirányú gyorsulás m/s 2 12 Függőleges irányú gyorsulás m/s 2 13 Kipufogógáz hőmérséklet 14 Hajtóanyag-fogyasztás 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. o C 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: W = A z 0 0 p( z) dz ahol A a felfekvési felület nagysága, p a talajnyomás p=k(z/d) n (1), z pedig a besüllyedés mértéke. Az integrálás után és A. p=q képletet behelyettesítve a következő összefüggést kapom: W 1 n + 1 = Q z0 (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 1.1 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% 60 50 Motor telj. Kerék telj. Áttételi veszteségek Teljesítmény (kw) 40 30 20 10 Vontatási telj. Vontatási és szlip telj. Szlip veszteség Gördülési ellenállás 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Mérési idő (sec) 1. ábra: Instacioner teljesítménymérleg - 9 -

1.2 Meghatároztam a vizsgált traktor fontosabb vontatási paramétereinek dinamikai faktorát, a paraméterek legkisebb, legnagyobb és számtani középértékéből a X min X max φ din = ; (3) X X képlet alkalmazásával, azt az optimális esetet figyelembe véve, mikor sem szándékos terhelés- és sebesség változtatás nem növeli a vontatás dinamikáját. A dinamikus faktorok homokos vályogtalajon, a 2. méréssorozatnál paraméterenként 2053 adatból számolva, századmásodperces mintavételezéssel, a hátsó keréken 1,05 m/s 2 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 X φdin Szórás σ Variációs koefficiens 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 = F r [Nm] (4) t erő képlettel lehetséges, ahol M h a hajtókerék nyomatéka, F t 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 Sugár [cm] 88 86 84 82 80 78 Talppont távolság Erőtani sugár 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 W t 1 = Q z [J] (5) n + 1 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). Munka [J] 1200 1000 800 600 400 200 0 Talajdeformációs munka változása Hátsó kerék y = 197,86x R 2 = 0,9977 Mellső kerék y = 59,423x R 2 = 0,99 0 1 2 3 4 5 6 Talajdeformáció [cm] 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 W ** t Wt = A z [J/dm 3 ] (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/dm 3, a hátsó kerék alatt pedig 79,4-115,9 J/dm 3 intervallumban változott. A talajdeformációs munka változása Talajdeformációs munka [J] 1200 CI 3,5 1000 800 10. 5. CI 13,0 9. 3. 600 2. 7. CI 27,6 6. 400 CI 37,7 4. 200 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 Hátsó kerék y = 99,342x 60 40 20 Mellső kerék y = 59,553x 0 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 637,6 J Gumideformáció Wdg 5% Wk 11% 174,8 J 124,7 J Wgumi 39% Wdt 8% Talajdeformáció Wt 37% 605,1 J 6. ábra: A gördülési ellenállás komponensei (ahol W g a gumideformációt, W dg a dinamikus terheléskomponens munkáját a gumiabroncsban, W t a talajdeformáció munkáját, W dt a dinamikus terheléskomponens munkáját a talajban és W k 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 Soil- Tyre 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. 7 th 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 6 th 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 Soil- Tire Interaction. 13 th 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. 7 th 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 MTA- AMB 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 1 st International Conference on Soil and Archaeology, Százhalombatta, Hungary, 30- May- 03. June, 2001 (előkészületben) - 19 -