Мобильная машина с повышенными эксплуатационными свойствами
Владельцы патента RU 2631377:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) (RU)
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Мобильная машина с повышенными эксплуатационными свойствами содержит кузов, в котором расположены тормозное управление, двигатель с трансмиссией, колеса, взаимодействующие с опорной поверхностью. В передней части машины установлен в кожухе реверсивный вентилятор, снабженный двигателем-генератором электрического типа, с возможностью взаимодействия и направления потоков воздуха от вращающегося вентилятора как вперед, так и назад относительно кузова. Двигатель-генератор соединен с отключаемой муфтой, связанной с двигателем. Кожух соединен с атмосферой проложенными вдоль кузова каналами, снабженными регулировочными заслонками. Достигается уменьшение аэродинамического сопротивления. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, а именно к производству безрельсовых колесных транспортных средств, в частности к производству автомобилей, колесных тракторов и других колесных мобильных машин.
Взаимодействие мобильной машины с элементами окружающей среды происходит в основном двух видов: первого вида - наружных поверхностей конструктивных элементов мобильной машины с окружающим атмосферным воздухом, создающее аэродинамическое сопротивление, препятствующее движению; и второго вида - колес машины с опорной поверхностью. Для обеспечения движения в контакте ведущих колес с опорной поверхностью создаются тяговые силы, а для снижения скорости - тормозные силы в контакте тормозящих колес. Интенсивность разгона и торможения в основном определяется коэффициентом сцепления колес с опорной поверхностью, что ограничивает ускорения и замедления при разгоне и торможении. Это снижает средние скорости движения, увеличивает величину тормозного пути, особенно на скользких опорных поверхностях (Иларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля / В.А. Иларионов. - М.: Машиностроение, 1966. - С. 36).
Известна мобильная машина, содержащая кузов, в котором расположены тормозное управление, двигатель, трансмиссия, колеса, взаимодействующие с опорной поверхностью (Краткий политехнический словарь / председатель редакционного совета проф. Ю.А. Степанов. - М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955. - С. 23-24).
К числу недостатков существующей конструкции относится отсутствие: возможности уменьшения сил сопротивления воздуха за счет перераспределения потоков в зависимости от скорости движения вследствие неизменного распределения воздушных потоков вдоль кузова на различных скоростях движения, повышения тяговых и тормозных сил на колесах выше пределов, определяемых коэффициентом сцепления колес с опорной поверхностью.
Наиболее близким предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является мобильная машина с повышенными эксплуатационными свойствами, содержащая кузов, в котором расположены тормозное управление, двигатель с трансмиссией, колеса, взаимодействующие с опорной поверхностью. На кузове установлен обтекатель для улучшения организации потоков воздуха, обтекающих мобильную машину. Однако даже незначительное отклонение размеров и расположения обтекателя от оптимальных резко ухудшает его эффективность (Литвинов, А.С. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств / А.С. Литвинов, Я.Е. Фаробин. - М.: Машиностроение, 1989. - С. 43).
Основным недостатком описанной конструкции мобильной машины является отсутствие возможности: снижения воздушного сопротивления путем динамического распределения потоков воздуха, обтекающего машин;, повышения тяговых и тормозных сил на ведущих и тормозящих колесах выше пределов, определяемых коэффициентом сцепления колес с опорной поверхностью; получения дополнительной энергии за счет набегающего потока воздуха в штатном режиме равномерного движения.
В основу изобретения поставлена задача снижения сил воздушного сопротивления путем одновременного уменьшения аэродинамического сопротивления движению и динамического распределения потоков воздуха, обтекающего машину, и соответствующего повышения топливной экономичности, более интенсивного разгона машины при работе вентилятора в тяговом режиме, сокращения тормозного пути при работе вентилятора в тормозном режиме, получения дополнительной энергии за счет набегающего потока воздуха в режиме равномерного движения.
Для решения поставленной задачи в передней части мобильной машины с повышенными эксплуатационными свойствами, содержащей кузов, в котором расположены тормозное управление, двигатель с трансмиссией, колеса, взаимодействующие с опорной поверхностью, согласно изобретению установлен в кожухе реверсивный вентилятор, снабженный двигателем-генератором, например, электрического типа, с возможностью взаимодействия и направления потоков воздуха от вращающегося вентилятора как вперед, так и назад относительно кузова. При этом двигатель-генератор связан с отключаемой муфтой, в свою очередь, связанной с двигателем, а кожух соединен проложенными вдоль кузова каналами, снабженными регулировочными заслонками, с атмосферой.
Интенсификация разгона машины при работе вентилятора в тяговом режиме объясняется его связью с двигателем-генератором при отведении потоков воздуха по каналам в атмосферу.
Сокращение тормозного пути при работе вентилятора в тормозном режиме также объясняется его связью с двигателем-генератором при заборе потоков воздуха по каналам из атмосферы.
Получение дополнительной энергии за счет набегающего потока воздуха в режиме равномерного движения объясняется тем, что при работе введенного в мобильную машину двигателя-генератора в режиме генератора вентилятор вращается от набегающего потока воздуха, а полученная энергия направляется в трансмиссию.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором показано расположение взаимодействующих устройств на мобильной машине.
Кроме этого, на чертеже дополнительно обозначено следующее:
- параллельными горизонтальными линиями со стрелками, обращенными слева направо, показано направление движения встречного потока воздуха при равномерном движении мобильной машины;
- изогнутыми линиями со стрелками, обращенными слева направо, показано направление отвода потоков воздуха по каналам из кожуха реверсивного вентилятора в атмосферу.
В кузове 1 мобильной машины, оснащенном двигателем 2 с трансмиссией, ведущими колесами 3 и управляемыми колесами 4, взаимодействующими с опорной поверхностью, тормозным управлением (на чертеже не показано), размещены кожух 5 с установленным в нем реверсивным вентилятором 6, связанным с реверсивным двигателем-генератором 7, например, электрического типа, с возможностью взаимодействия и направления потоков воздуха от вращающегося вентилятора 6 как вперед, так и назад относительно кузова 1. При этом двигатель-генератор 7 соединен отключаемой муфтой 8 с двигателем 2 мобильной машины, а вдоль кузова 1 проложены боковые каналы 9, связывающие кожух 5 с атмосферой. Для регулировки расхода воздуха через каналы 9 в них установлены регулировочные заслонки 10.
Таким образом, установленный в кожухе 5 реверсивный вентилятор 6 с реверсивным двигателем-генератором 7, и муфта 8, связанная с реверсивным двигателем-генератором 7 и двигателем 2, помещены в передней части мобильной машины.
Работа мобильной машины происходит следующим образом.
При равномерном штатном движении машины встречный поток воздуха, показанный на чертеже параллельными горизонтальными линиями со стрелками, вращает колесо вентилятора 6, крутящий момент колеса вентилятора 6 вращает двигатель-генератор 7 в режиме генератора, отдающий энергию в трансмиссию, или передается непосредственно на двигатель 2 трансмиссии. Потоки воздуха, показанные на чертеже изогнутыми линиями со стрелками, из кожуха 5 отводятся по каналам 9 наружу, для достижения наилучшего результата по снижению сопротивления воздуха за счет регулировок направления и расхода при помощи заслонок 10.
Для получения более интенсивного разгона вентилятор 6 работает в тяговом режиме за счет двигателя-генератора 7. Потоки воздуха отводятся также, как и при равномерном штатном движении машины.
При экстренном торможении и при торможении на скользкой опорной поверхности вентилятор 6 при вращении от двигателя-генератора 7 или двигателя 2 мобильной машины направляет поток воздуха вперед, забирая его из атмосферы через боковые каналы 9, заслонки 10 при этом полностью открыты. Направления потока воздуха, показанного на чертеже параллельными горизонтальными линиями со стрелками, и потоков воздуха, показанных на чертеже изогнутыми линиями со стрелками, меняются на противоположные.
Таким образом, использование предложенного изобретения позволяет повысить топливную экономичность мобильной машины, интенсифицировать разгон машины при работе вентилятора в тяговом режиме, сократить тормозной путь при работе вентилятора в тормозном режиме, получить дополнительную энергию за счет набегающего потока воздуха в режиме равномерного движения.
Мобильная машина с повышенными эксплуатационными свойствами, содержащая кузов, в котором расположены тормозное управление, двигатель с трансмиссией, колеса, взаимодействующие с опорной поверхностью, отличающаяся тем, что в передней части машины установлен в кожухе реверсивный вентилятор, снабженный двигателем-генератором, например, электрического типа, с возможностью взаимодействия и направления потоков воздуха от вращающегося вентилятора как вперед, так и назад относительно кузова, при этом двигатель-генератор связан с отключаемой муфтой, в свою очередь, связанной с двигателем, а кожух соединен проложенными вдоль кузова каналами, снабженными регулировочными заслонками, с атмосферой.
