площадь лыж для аэросаней (3 видео)

Содержание

Лыжи аэросаней
Площадь лыж для аэросаней
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОСАНЕЙ
💡 Видео

Видео:Лыжи для аэросаней, как сделать, чтобы не переделывать.Скачать

Лыжи аэросаней

Лыжи аэросаней — основная ходовая часть. В процессе эксплуатации они испытывают большие динамические нагрузки и подвергаются ударам о неровности дороги и износу от трения подошв о снежную поверхность.

Лыжи (рис. 43) состоят из самой лыжи, подошвы, подреза и кабанчика-кронштейна для крепления лыжи и тормозного механизма. Подошву лыж нужно рассчитывать на большую местную прочность. Поэтому ее следует выполнять с достаточной строительной высотой и из износоустойчивого материала.

Рис. 43. Лыжи аэросаней ОСГА-4:
1— лыжа; 2 — трос тормозного рычага; 3— кабанчик; 4 — тормоз; 5 — подрез; 6 — подошва лыжи

Лыжи, как и корпус, могут быть цельнометаллическими, деревянными и смешанной конструкции. На аэросанях устанавливают три или четыре лыжи. Передние лыжи (одна или две) делают управляемыми.

На аэросанях небольшой мощности иногда применяют беговые лыжи, но они своей площадью не обеспечивают нормального удельного давления на снег, и поэтому при их установке не достигается хорошей проходимости по целинному снегу. Чаще лыжи шириной 150 — 200 мм делают специально для аэросаней.

Большое значение для обеспечения ходовых качеств имеет форма подошвы лыжи. Наибольшее распространение получила плоская подошва, так как ее легче выполнить.

Наилучшей формой следует считать V-образную подошву лыжи, глубина погружения которой в снег при движении зависит от плотности снега.

По прочности лыжи можно подразделить на жесткие и мягкие. Жесткие лыжи. (см. рис. 43) выполняют открытыми Т-образной формы и закрытыми сигарообразной формы. Мягкие лыжи, как правило, делают плоскими.

На аэросанях конструкции Ф. М. Маслова выполнены плоские цельнометаллические лыжи (рис. 44). Для увеличения прочности они усилены приваренными срезанными на конус трубами. Края лыжи подвернуты и вдоль всей лыжи сделаны две прокатанные канавки. Кабанчик лыжи (рис. 45) выстроган из стальной болванки.

Рис. 44. На аэросанях конструкции Ф. М. Маслова установлены цельнометаллические лыжи

Рис. 45. Кабанчик лыжи на аэросанях конструкции Ф. М. Маслова

Лыжи снабжают устанавливаемым по их оси на подошве подрезом — металлическим прутком или угольником, предотвращающим боковое скольжение во время движения аэросаней, и кабанчиком, изготовленным из труб или стальных косынок. На задних лыжах размещают тормозной механизм, который выполняют в виде одного или двух штырей, выдвигаемых специальными рычагами за пределы подошвы во время торможения (рис. 46), или в виде когтя (рис. 47).

Рис. 46. Тормозной механизм штыревого типа (аэросаней ОСГА-4) и его детали: 1—рычаг тормоза; 2 — стойки кабанчика; 3—скоба крепления тормозного троса; 4— возвратная пружина; 5 — лыжа; 6—хомут; 7 — направляющая трубка штыря; 8 — штырь

Рис. 47. Тормозной механизм ногтевого типа:
1—подошва лыжи; 2 — снегоотражатель; 3 — подшипник; 4—тормоз

Оба эти тормоза не обеспечивают достаточно надежного торможения, в особенности на рыхлом целинном снегу.

Проведенные М. В. Веселовским сравнительные испытания штыревого и когтевого тормозных механизмов наказали, что штыревые тормоза обеспечивают в два раза меньший тормозной путь (рис. 48) и более надежны, так как за период испытаний работали безотказно, в то время как когтевые тормозные механизмы за тот же период четыре раза отказывали в работе.

Рис. 48. Длина пути торможения аэросаней: 1 — ногтевой тормозной механизм; 2— штыревой тормозной механизм

Видео:Лыжи для аэросаней.Скачать

Площадь лыж для аэросаней

Лыжи аэросаней являются единственным агрегатом машины, который непосредственно соприкасается с профилем дороги и с поверхностью снега. В процессе эксплуатации лыжи испытывают большие динамические нагрузки, подвергаются ударам о неровности дороги, изнашиваются от трения о снежную поверхность.

На рисунке 26 представлена схема сил, действующих на лыжу при движении по снегу. Здесь Gа — нагрузка на лыжу от веса аэросаней, приложенная к оси подвески лыжи; Р1 — равнодействующая сила сопротивления снега деформации под носком лыжи при прокладывании колеи в целинном снегу; Р2 —- сила трения носка лыжи о снег; Р3 — равнодействующая сила сопротивления деформации снега под подошвой лыжи при его уплотнении; Р4 — сила трения подошвы лыжи о снег. Все эти силы зависят от структуры снега и постоянно изменяющихся дорожных условий.

Рис. 26. Схема сил, действующих на лыжу при движении аэросаней по снегу: Н — глубина следа, прокладываемого лыжей; Р1 — усилие, затрачиваемое на уплотнение снега носовой частью лыжи; Р2 — усилие, затрачиваемое на трение носка лыжи; Р3 — усилие, затрачиваемое на уплотнение снега под подошвой лыжи; Р4 — усилие, затрачиваемое на преодоление трения подошвы о снег ; угол- 0,5—1,5° Угол хода лыжи; G а — вес аэросаней, приходящийся на одну лыжу; Т — вектор тягового усилия, приходящегося на одну лыжу; R — равнодействующая сила; А — центр площади подошвы лыжи; В — точка пересечения силы R с плоскостью подошвы лыжи; Fл — длина рабочей площади лыжи.

Опытами было установлено, что необходимо нагружать больше задние концы лыж, то есть точку подвески лыжи выбирать так, чтобы задняя часть лыжи шла по снегу с небольшим заглублением (с углом 0,5—1,5°) по отношению к горизонтальной поверхности снега.

Было выяснено также, что неправильное распределение нагрузки увеличивает потребную силу тяги до 30% от наивыгоднейшего номинального значения.

Не вдаваясь в подробности проведенных по этому вопросу исследований, можно рекомендовать следующие основные положения, которыми нужно руководствоваться при изготовлении лыж для аэросаней.

Рабочая площадь лыжи должна обеспечивать удельное давление на снег 500—600 кг/м2. Рабочей площадью лыжи считается участок подошвы, соприкасающийся с поверхностью снега при нормальной нагрузке. Обычно она принимается равной

В приложении II приведена номограмма определения основных размеров лыж.

Соотношение длины лыжи к ее ширине должно быть не меньше 1 :6,5. Наивыгоднейшим соотношением является 1:10.

Радиус Яил загиба носовой части лыжи принимается равным 1 м вне зависимости от размеров лыжи и веса машины. Высота подъема носка h ил должна быть равной размеру ширины лыжи.

У любителей часто возникает вопрос, какой профиль подошвы лыжи принять — V-образный, выпуклый, вогнутый и т. п.? Чтобы ответить на этот вопрос, проводилось много экспериментов. Было установлено, что изменение формы подошвы ощутимых преимуществ в ходовых качествах машины не дает. С производственной точки зрения, наиболее выгодной является плоская подошва.

Точно так же следует оценивать и часто применяемое на лыжах сужение в плане, то есть когда носовая часть лыжи делается более широкой и сходит к хвосту с небольшим углом. Такое выполнение лыжи лишь усложняет ее изготовление, не давая ощутимых преимуществ.

Очень большое значение имеет форма носовой части лыжи в плановой проекции. С силовой точки зрения, носовая часть должна быть округленной и острой. Обычно лыжу окантовывают прочным стальным угольником, чтобы он в случае наезда на снежный вал или ледяной торос мог разбить эти препятствия.

Для уменьшения сопротивления и ударов точка подвески лыжи должна быть как можно ниже, ближе к ее подошве. Чем ниже эта точка, тем лыжа идет мягче, и наоборот, с увеличением высоты подвески на ней возникают дополнительные силы, за счет которых возрастают ударные нагрузки при движении по неровностям дороги. Высота шарнирной точки подвески не должна быть больше 0,10—0,15 полной длины лыжи.

Лыжи могут быть деревянными, металлическими (дюралюминиевыми, стальными) или смешанными. Во всех случаях это не относится к подошвам лыж, материал которых подбирается по наименьшему коэффициенту трения.

Все лыжи подразделяют на жесткие и упругие плоские. Упругие лыжи изготовляют из дерева или стеклопластика. Такие лыжи наиболее часто применяют на маломощных любительских аэросанях. Жесткие лыжи, как правило, делают или закрытыми или с продольным ребром — лонжероном, придающим большую продольную жесткость.

Основными конструктивными элементами лыжи являются: каркас, если лыжа жесткая; подошва, состоящая обычно из подкладки и самой ходовой подошвы; подрез — продольное ребро на подошве, служащее для предотвращения бокового скольжения лыжи и устойчивого движения на прямых курсах; кабанчик — кронштейн для крепления лыжи к деталям подвески; тормозной механизм.

Наиболее простыми по конструкции являются плоские упругие лыжи. Они состоят из подкладки подошвы, которую изготовляют из нескольких листов фанеры, склеенных между собой, или из доски с выгнутыми по

нужной форме носком и хвостиком; ходовой подошвы, металлической или пластиковой; окантовочных угольников, предохраняющих кромки лыж от повреждений и ходовую подошву от отрыва при боковых скольжениях лыжи; кабанчика; подреза и иногда тормозного механизма, монтируемого на задних лыжах.

Подошву лыж во всех конструкциях делают достаточно толстой, так как она обычно воспринимает большие местные нагрузки.

Подрез лыжи представляет собой стальной уголок, Т-образный профиль, прямоугольный или трехгранный стальной брусок, прикрепленный к подошве болтами с потайной головкой. Он одновременно служит и для крепления по оси лыжи ходовой подошвы к подкладке. Подрез делают не на всю длину лыжи, а располагают под кабанчиком, сдвинув более длинную часть его к хвосту лыжи. Такое размещение подреза стабилизирует лыжу и значительно облегчает управление аэросанями.

Кабанчик лыжи, в зависимости от его высоты, изготовляют из листовой стали в виде гнутого кронштейна или сваривают из стальных трубок. Конструкция кабанчика зависит еще и от принятой на машине схемы амортизации, о чем будет сказано позже.

Рис. 27. Полужесткая сварная лыжа — разрез н участок установки кабанчика.

Видео:Аэросани. Лыжи для аэросаней своими руками. Разворачиваем ПНД Конструкция и расчет площади (Часть1)Скачать

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АЭРОСАНЕЙ

Проектирование аэросаней следует начинать с расчета основных характеристик, позволяющих судить о ходовых и эксплуатационных качествах. Но для этого необходимо иметь тактико-технические требования (ТТТ) на данную машину. Они и закладываются в основу расчета. Предположим, что ТТТ сводятся к следующему:

1. Аэросани должны обладать хорошей проходимостью при дорожных условиях средней трудности.

2. Желательная нагрузка — 100 кг без водителя.

3. Мы хотим иметь сани закрытого типа, с отапливаемым корпусом, удобным размещением сидений, свободой входа и выхода, тепло- и звукоизоляционной обшивкой.

4. Дальность хода их без дозаправки топливом — не меньше 100 км.

На основании этих данных производим расчеты характеристик.

Степень проходимости аэросаней характеризуется отвлеченным коэффициентом качества — «К». Чем он больше, тем выше проходимость машины. Для серийных аэросаней К = 0,24. Этот коэффициент определяется по формуле:

где Т — тяговое усилие, развиваемое воздушным винтом при работе на месте, C1x — полный ходовой вес.

Из этой же формулы можно найти:

Т = C1x · К или C1x = Т/К

Величину тягового усилия воздушного винта получим по формуле Т = N • 3,5, где N — мощность двигателя в л. с., а 3,5 — величина удельной тяги (тяговое усилие в кг, приходящееся на одну л. с.).

Мощность двигателя. Обычно аэросани делаются под имеющийся двигатель, мощность которого известна. Для одноместных аэросаней (рис. 1) она должна быть не менее 10—12 л. с., для двухместных — не менее 20 л. с.

РИС. 1. ОДНОМЕСТНЫЕ АЭРОСАНИ ПРОСТЕЙШЕГО ТИПА ПОД МОТОР 11-13 Л. С. (ИЖ-49; ИЖ-56 И Т. П.).

Наиболее подходят двигатели М-61, М-62, К-750 — по 28 л. с. Для увеличения ресурса работы расчет ведется на мощность, равную 85% мощности двигателя. Тогда имеем: 0,85 N дв=0,85 · 28=23,78 (округленно— 24 л. с.). По приведенной выше формуле определяем величину тяги: Т = 24 • 3,5 = 84 кг. Зная эти величины, находим полный ходовой вес аэросаней: C1x = Т/К= 84/0,24=350 кг.

Влияние материала подошв лыж на качество. Формула качества не учитывает сопротивления движению, которое снижается при применении новых материалов — пластиков. Они имеют пониженный коэффициент трения о снег по отношению к углеродистой стали, коэффициент которой принимается за исходную величину (см. таблицу 1).

Материалы	Коэффициент трения о снег
Углеродистая сталь	1,0
Дерево (ясень)	0,97
Арктилит	0,935
Нержавеющая сталь	0,81
Дюралюминий	0,79
Полиэтилен	0,735
Фторопласт	0,73
Латунь	0,71

Таким образом, если вы покроете подошвы лыж полиэтиленом, вес машины — при сохранении величины качества — может быть увеличен.

С1х= 350/0,735= 476 кг.

Вес конструкции обычно составляет 45—50% от ходового веса. Для удобства принимаем его равным 50%. Тогда

C1x = (476х50)/100= 238 кг.

Коммерческая нагрузка согласно ТТТ будет 180 кг (водитель — 80 кг, пассажир — 80 кг и личный груз — 20 кг).

Запас топлива и масла

C1гap. = С1х — (238 + 180) = 476 — 418 = 58 кг.

10% топлива идет как аварийный запас и в расчет не принимается, 5% веса — масло для смазки двигателя.

Тогда расчетный вес горючего будет:

Р = 58х0,85 = 49,3 ≈ 50 кг.

Дальность хода аэросаней подсчитывается, исходя из режимов работы двигателя, которые по времени распределяются:

1) на максимальной мощности—15%,

2) на расчетной эксплуатационной — 80%,

3) на малом газу, на стоянках—5%.

Средний часовой расход топлива по кривым характеристик двигателей:

1) 28х0,320 = 8,95 = (8,9х15)/100 = 1,34 кг/час,

2) 24х0,275 = 6,9 = (6,9х15)/100 = 5,5 кг/час,

3) 10х0,250 = 2,5 =(2,5х15)/100 = 1,25 кг/час.

Числа 0,320; 0,275 и 0,250 — расход топлива в граммах на л. с. в час по указанной мощности.

Тогда Gсум.≈8,0 кг/час.

Запаса топлива хватит для работы двигателя на 6 час. По ТТТ дальность была задана =100 км При этом скорость — V = 100 : 6 = 16,5 км/час.

Практика эксплуатации показывает, что средняя скорость составляет 35—40 км/час. Если принять ее равней 35 км/час, то возможная дальность хода будет: 35х6 = 210 км.

Далее следует решить схему моторной установки. При передаче без редуктора воздушный винт будет работать на 4000—6000 об./мин. По условию ограничения окружной скорости на концах лопастей его диаметр 1,1 — 1,2 м. При передаче через редуктор диаметр можно увеличить, это выгодно, так как возрастет тяговое усилие. Для расчета берем установку трансмиссии с коробкой передач. При этом сохраняется механизм сцепления, позволяющий отключать винт, не останавливая двигатель. Принимаем диаметр винта равным 2 м. Число оборотов 2500 об./мин для винтов с деревянными лопастями и 2800 для винтов с металлическими.

Определение ширины аэросаней. Зная диаметр винта, определяем габаритную ширину машины. Она должна быть больше диаметра на 50—100 мм. Габарит аэросаней по ширине будет 2,050 мм.

Расчет размеров лыж. Рекомендуемое удельное давление на снег р = 600 кг на квадратный метр площади. При весе аэросаней 476 кг площадь лыж S = 476 : 600 = 0,8 м. Принимая трехлыжную схему, определяем площадь каждой лыжи: 0,8: 3= 0,267 м 2 . При длине рабочей (соприкасающейся со снегом) поверхности, равной 1,65 м, имеем ширину лыжи:

Колея аэросаней определяется расстоянием между осями лыж. Она будет 2,050 — 0,16= 1,890 мм.

База аэросаней. Для хорошей устойчивости необходимо обеспечить соотношение размеров колея /база l/b = 1890:0,65 = 2900 мм, или, округляя, 3 м.

Клиренс аэросаней. Это расстояние от низшей точки корпуса до поверхности снега должно быть не менее 300 мм.

Размеры по оси винта. Зная величины клиренса — 300 мм и диаметр воздушного винта, определяем расстояние от земли до оси двигателя: 2000 : 2 + 300 + 50 = 1350 мм, где 50 мм — расстояние от конца лопасти до нижней поверхности корпуса.

Компоновка аэросаней. Получив основные размеры, можно приступить к компоновочному чертежу (рис. 2), при этом необходимо стремиться максимально снизить центр тяжести, располагая все это возможно в нижней части корпуса. Нельзя допускать, чтобы центр тяжести по высоте был больше b/2. Это позволяет сделать угол между линиями, проведенными из центра тяжести (ЦТ) к наружным кромкам лыж, равным 90°. Чем больше этот угол, тем лучше устойчивость аэросаней. Центр тяжести по длине должен располагаться так, чтобы нагрузка на лыжи была равномерной и равной 476:3=159 кг. Центр тяжести будет находиться на 1/3 размера базы или на расстоянии 1000 мм от оси подвески задних лыж.

РИС. 2. КОМПОНОВОЧНАЯ СХЕМА ЦЕНТРОВКИ ДВУХМЕСТНЫХ АЭРОСАНЕЙ С МОТОРОМ МОЩНОСТЬЮ 28 Л. С. (М = 61; М = 62 и пр.). ЗАНУМЕРОВАННЫМИ ТОЧКАМИ ОБОЗНАЧЕНЫ ЦЕНТРЫ ТЯЖЕСТИ ОТДЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ И НАГРУЗОК ПО ВЕСОВОЙ ТАБЛИЦЕ 2.

Для поверочной центровки, в соответствии с компоновочным чертежом, и получения весового лимита, необходимого для дальнейшего проектирования, составляем весовую сводку по узлам конструкции и загрузке аэросаней.

точекНаименование узла или агрегатаВес в кг1.Корпус502.Двигатель4322.Система отопления7,2Итого238 кг

На чертеж наносят две расчетные оси: X—X и У—У, и проставляют центры тяжести всех входящих в подсчет деталей и агрегатов. Затем производится центровка по форме, приведенной в таблице 3.

точекНаименование узла или агрегатаВес в кгX

ммСХУ

ммСУ1.Корпус50,02250112 50080040 00020.Двигатель43,0110047 300135058 050Всего2381848423 282751179 146

точекНаименование узла или агрегатаВес в кгX

ммСХУ

ммСУ1.Топливо58,0135078 30084048 72026.Снаряжение10,0267026 7005005009По первому варианту248,02190541 400715176 9201.Топливо10,0135013 500700700026.Снаряжение10,026 700267 0005005000По второму варианту329,02124698 682751247 146

В нее проставляются размеры: в графе X и У расстояния от оси X—X и У—У до занумерованной в таблице точки ЦТ данного агрегата, то есть до точек 1, 2, 3, 4 и т. д.

Когда все размеры определены, заполняются графы С1Х и C1У умножением расстояния от соответствующей оси на вес данной части (узла) машины. Полученные произведения складываются отдельно для X и У, и их суммы делятся на полный ходовой вес С1х. Это и будет расстояние до ЦТ от условной оси X—X и У—У.

Для нашего варианта расчета эти размеры будут:

от оси X—X— 1848 мм

от оси У—У— 751 мм.

Далее подсчитывается изменение ЦТ в зависимости от варианта загрузки:

1) полная расчетная загрузка машины;

2) при наличии одного водителя и минимальном запасе топлива.

На основании полученных из расчета величин составляется таблица основных характеристик аэросаней, по которой можно представить будущую машину, ее ходовые и эксплуатационные качества.