Елементарне нормальне навантаження dG, яке передається кожною із цих елементарних ділянок на опорну поверхню, становить 2 страница

Рис. 9.5. Схема сил, які діють на колісну машину в поперечному

напрямку на під’йомі

Рис. 9.6. Схема сил, які діють на гусеничну машину в поперечному

напрямку на під’йомі

Величина статичного кута по сповзанню визначається за залежністю

tgb_j £ j_z, (9.19)

де j_z – коефіцієнт зчеплення рушія з грунтом в поперечному

напрямку.

Числові значення граничних статичних кутів перекидання знаходяться в межах: для легкових автомобілів – 40°…50°; для вантажних автомобілів при с = 2 – 30°…40°; для колісних тракторів – 40°…50°.

9.7. Способи підвищення стійкості тракторів та автомобілів

Розглянемо деякі конструктивні рішення по поліпшенню стійкості Вітчизняних і зарубіжних колісних тракторів.

Повздовжня стійкість поліпшується таким чином:

- навішуванням вантажів на диски передніх коліс (Т-40, ЮМЗ-6, МТЗ-80);

- навішуванням вантажів на передню частину остова (рами) трактора (Т-30, Т-40, ЮМЗ-6, МТЗ-80, Т-150К);

- навішуванням вантажів на спеціальні двохрядні пристрої, які кріпляться до передньої частини остова (зарубіжні трактори);

- установленням навісної системи спереду трактора (МТЗ-140/142, ЛТЗ-150, ХТЗ-120/121, ЮМЗ-8285, майже всі моделі зарубіжних тракторів);

- навішуванням вантажів на передню навіску трактора (зарубіжні трактори);

- навішуванням вантажів на спеціальні двохрядні пристрої, які встановлюються на передню навіску (зарубіжні трактори);

- раціональним розташуванням навіски відносно остова трактора (координати центра ваги та О_в; зміщення вісі машини відносно вісі трактора в залежності від марки машини і кількості робочих органів, наприклад, кількості корпусів плуга і їх розташування на рамі плуга);

- збільшенням повздовжньої бази трактора, якщо конструктивно передбачена така можливість (самохідне шасі Т-16М, деякі моделі фірми "Fendt" (Німеччина)).

Поперечна стійкість поліпшується такими способами:

- встановлюванням передніх і задніх коліс однакового розміру;

- встановлюванням шин надширокого профілю;

- встановленням коліс на широку колію;

- застосуванням здвоювання або строювання шин задніх коліс;

- застосуванням здвоювання або строювання шин задніх і передніх коліс;

- застосуванням спеціальних балансирних пристроїв (землерийні машини, трубовкладачі, гірські моделі);

- розробкою крутосхилих модифікацій тракторів (b_lim МТЗ-80 – 8°; гусеничного трактора – 12°; МТЗ-80К – 20°);

- застосуванням напівгусеничного рушія на колісних тракторах.

9.8. Поперечна стійкість колісних машин

при криволінійному русі

На поперечну стійкість колісної машини при криволінійному русі, крім сил, розглянутих у розділі 8.1, суттєво впливають створені при цьому сили інерції.

Для прикладу розглянемо простий випадок повороту колісної машини при таких припущеннях: ділянка дороги горизонтальна; швидкість руху постійна; радіус повороту постійний; центр повороту розташований в точці перетину геометричних вісей всіх коліс машини. Схема сил, які діють на колісну машину при такому повороті, приведена на рис.9.7.

При повороті колісної машини виникає результуюча відцентрова сила Р_ц, яка прикладена до центра ваги машини і направлена по радіусу в протилежний бік від центра повороту О. Величина відцентрової сили визначається за формулою

(9.20)

Складовими результуючої відцентрової сили є:

- перекидаюча сила Р¢_ц, яка діє в поперечній площині машини (перпендикулярно до вісі симетрії машини);

- сила Р_п, яка діє соосно вісі симетрії машини і викликає перерозподілення нормальних навантажень між ведучими і керованими колесами.

Величина перекидаючої сили визначається за залежністю

Р¢_ц = Р_цcosg_ц. (9.21)

Замість складових правої частини залежності (9.21) підставляємо їх значення і виконуємо наступні арифметичні дії

.

Таким чином , (9.22)

де V – середня поступальна швидкість машини при повороті, м/с.

Рис. 9.7. Схема відцентрових сил, які діють на колісну машину,

при повороті:

О – центр повороту; R – радіус повороту, м; О₁ і О₂ – середина переднього і заднього мостів; Ц. В. – центр ваги машини; а – величина зміщення центра ваги машини відносно середини заднього моста (радіус відносного обертання), м; R_ц.в. – радіус повороту центра ваги машини, м; g_ц – кут відхилення центра ваги машини відносно центра повороту; w – кутова швидкість обертання машини навколо центра повороту, с^-1; Р_т – сила інерції,

Н; Р_ц – результуюча відцентрова сила, Н

При збільшенні швидкості V і зменшенні радіуса повороту R значення перекидаючої сили Р¢_ц суттєво збільшується і може перевершити всі інші бокові сили, які діють при цьому на колісну машину. Так, наприклад, для автомобіля ГАЗ-53 при швидкості V = 54 км/г та R = 40 м величина перекидаючої сили становить Р¢_ц = 0,5G = 0,5(m₀ + m_гр + 75n)g = 0,5(3250 + + 4000 +75 × 2) × 9,81 = 0,5(3250+4000+150) × 9,81 = 0,5 × 7450 × 9,81 = 36297 Н (3700 кг).

При вході машини в поворот створюється тангенційна сила інерції Р_т, яка прикладена до центра ваги машини і діє в тому ж напрямі, що і перекидаюча сила P¢_ц.

Тангенційна сила інерції визначається за залежністю

, (9.23)

де – зміна кутової швидкості повороту (різкість повороту);

– тангенційне прискорення.

Виникнення тангенційної сили обумовлено тим, що при вході колісної машини в поворот центр ваги машини здійснює відносне обертання навколо середини заднього моста О₂ з тангенційним прискоренням.

9.9.Поворот колісної машини на схилах і під’йомах

При рухові машини по дорогах на її поперечну стійкість суттєво впливає поперечний профіль полотна дороги на закругленнях.

Для прикладу розглянемо поворот колісної машини на під’йомах при її рухові поперек під’йому у випадку коли поворот здійснюється в бік схилу та під’йому.

У випадку повороту в бік схилу (поперечний нахил дороги направлений до центра закруглення), схема сил, яка діє на колісну машину, приведена на рис.9.8,а.

При такому повороті перекидання машини здійснюється в бік під’йому навколо точки О₁. В початковий момент перекидання ліві колеса відірвуться від дороги і реакція Y₂ буде дорівнювати нулю.

Для визначення максимально можливої швидкості руху у цьому випадку складаємо рівняння моментів сил, які діють на машину, відносно можливої точки перекидання О₁. Рівняння моментів (рівноваги) має такий вигляд

P¢_цcosbh – Gsinbh – Gcosb × 0,5B – P¢_цsinb × 0,5B = 0.

Виконуємо наступні арифметичні дії

P¢_цcosbh – P¢_цsinb × 0,5B = Gsinbh + Gcosb × 0,5B;

P¢_ц(cosbh - sinb × 0,5B) = G(sinbh + cosb × 0,5B).

Підставляємо значення P¢_ц (формула (9.22)) і маємо

.

Після поділення обох частин рівняння на G отримуємо

Рис. 9.8. Схема сил, які діють на колісну машину при повороті на

нахиленій ділянці дороги

.

Розкриємо дужки лівої частини рівняння

.

Після поділення, почленно, кожної частини рівняння на cosbh отримуємо

.

Запишемо рівняння, після виконання скорочень і заміни одних математичних значень на інші, у вигляді

.

Замість значень підставляємо значення tgb_lim (формула (9.17)) і маємо

.

Виконуємо наступні арифметичні дії

;

;

.

Звідки

, м/с. (9.24)

У випадку повороту в бік під’йому (поперечний нахил дороги направлений в бік, протилежний центру закруглення) перекидаюча сила Р¢_цcosb і сила опору під’йому P_i = Gsinb, діють в одному напрямку, перпендикулярно до Ц.В. машини в протилежному напрямку від напрямку повороту, намагаючись перекинути машину. Перекидання полегшує те, що на машину в даному випадку повороту (рис.9.8,б) діє під’йомна сила Р¢_цsinb.

Для визначення максимально можливої швидкості руху в цьому випадку складаємо рівняння рівноваги відносно можливої точки перекидання навколо точки О₂

Gcosb × 0,5B – Р¢_цsinb × 0,5B – Gsinbh – Р¢_цcosbh = 0.

Виконуємо такі арифметичні дії

Gcosb × 0,5B – Gsinbh = Р¢_цsinb × 0,5B + Р¢_цcosbh;

G(cosb × 0,5B – sinbh) = Р¢_ц(sinb × 0,5B + cosbh).

Підставляємо значення Р¢_ц (рівняння (9.22)) і маємо

G(cosb × 0,5B – sinbh) = (sinb × 0,5B + cosbh).

Поділимо обидві частин рівняння на G і отримаємо

cosb × 0,5B – sinbh = (sinb × 0,5B + cosbh).

Розкриємо дужки лівої частини рівняння

cosb × 0,5B – sinbh = sinb × 0,5B + cosbh.

Поділимо, почленно, кожну частину рівняння на cosbh і отримаємо

.

Запишемо рівняння, після виконання скорочень і заміни одних математичних значень на інші, у вигляді

.

Замість значення підставляємо значення tgb_lim (формула (9.17))

.

Виконуємо наступні арифметичні дії

;

;

;

.

Звідки

, м/с. (9.25)

Для збільшення поперечної стійкості колісних машин, особливо легкових автомобілів, при проектуванні та будівництві доріг необхідно забезпечити закруглення дороги (радіус повороту) в межах 300…1000 м, а поперечний нахил лінії дороги до лінії горизонту в межах b = 8°…12°.

Нижче для прикладу приведемо результати обчислень максимально можливої швидкості руху в залежності від значень R та b_lim. Розрахунки виконуємо для таких числових значень: R₁ = 40 м (розділ 9.8); b_lim = 40° (розділ 9.6); b₁ = 5°; b₂ = 35°.

Порівняння виконаємо для тих же значень b_lim, b₁ та b₂ при R₂ = 20 м.

Результати обчислень приведені в табл. 9.1.

Результати обчислень для інших вихідних даних також можливо виконати у вищеприведеній послідовності. Порівняння результатів можливо виконати між більшою кількістю варіантів повороту. Але і із наявних результатів видно, що поворот автомобіля важливий і важкий процес його управління. Адже при збільшенні швидкості руху на незначну величину (від отриманих результатів) або зміни інших умов чи збігу непередбачених обставин, це призводить до перекидання автомобіля.

А це фінансові збитки, моральні травми і, головне, фізичний стан і життя, водія, пасажирів і невинних людей.

Таблиця 9.1

Максимально можлива швидкість руху автомобіля

на повороті в залежності від дорожніх умов

№ п.п.	Варіант	R, м	blim, град.	b, град.	Vmax	Зміна Vmax
		у порівнянні з варіантом		%
Поворот в бік схилу
1.	I				19,81	71,30	–	–	–
2.	II				32,06	115,40	I	+44,10	+61,9
3.	III				14,01	50,43	I	-20,87	-29,3
4.	IV				22,67	81,62	II	-37,78	-29,3
Поворот в бік під’йому
5.	V				16,59	59,71	I	-11,59	-16,3
6.	VI				5,88	21,15	II	-94,25	-81,7
7.	VII				11,73	42,22	V	-17,49	-29,3
							I	-29,08	-40,8
8.	VIII				4,16	14,96	VI	-6,19	-29,3
							I	-56,34	-79,0

9.10. Прохідність тракторів та автомобілів

9.10.1. Загальні відомості

Прохідністю машини називають її можливість безупинно й швидко рухатись по нерівним і ковзким дорогам і в умовах бездоріжжя.

Прохідність є експлуатаційною властивістю машини. Вона визначається сукупністю опорно-часових, тягово-зчіпних, конструктивно-дорожніх, агроекологічних властивостей та поворотливістю.

Можливість машини переміщатися з допустимим значенням глибини колії при заданій швидкості характеризує опорно-часові властивості. Вони оцінюються середнім і максимальним тиском рушіїв на ґрунт, коефіцієнтом зміщення центра тиску гусениці й періодом взаємодії рушія з ґрунтом.

Тягово-зчіпні властивості визначаються коефіцієнтом опору перекочування, коефіцієнтом зчеплення рушіїв із ґрунтом і коефіцієнтом буксування при різних значеннях вимірювачів опорно-часових властивостей.

Конструктивно-дорожні властивості характеризують можливість машини рухатись без створення “бульдозерного ефекту“ деталями днища або остова та без погіршення якості роботи при подоланні нерівностей рельєфу місцевості. Ці властивості визначаються дорожнім просвітом, профілем і матеріалом днища, видом підвіски остова машини.

Агроекологічні властивості характеризуються втратою врожаю сільськогосподарських культур із-за ущільнення й перетирання ґрунту рушіями. Ці властивості визначаються тиском на ґрунт, рівномірністю полів напруженості у ґрунті, пошкодженістю рослин та іншим.

Поворотливість машин оцінюється найменшим радіусом повороту, при якому не буває втрати прохідності із-за підвищеного буксування і додаткового потопання рушіїв у ґрунт при повороті.

Прохідність машини залежить від загальної компоновки та конструктивних особливостей окремих її вузлів, наявності пристроїв для підвищення прохідності та майстерності водіння.

По прохідності автомобілі розподілені на три групи:

– звичайної прохідності (з одним ведучим мостом – колісна формула 4х2);

– підвищеної прохідності (з декількома ведучими мостами – колісної формули 4х4, 6х4, 6х6);

– високої прохідності (з числом ведучих мостів більше трьох, автомобілі-амфібії, автомобілі на півгусеничному ході).

По прохідності трактори також можливо розподілити на три групи:

– звичайної прохідності (колісні з одним ведучим мостом, гусеничні загального призначення);

– підвищеної прохідності (колісні з двома ведучими мостами, колісні на півгусеничному ході, болотохідні модифікації гусеничних тракторів з розширеними ланками та подовженими гусеницями);

– високої прохідності (спеціальні гусеничні трактори, які можуть працювати на поверхнях з дуже малою несучою можливістю). Для цього застосовуються безшарнірні гумовотросові стрічки, пневмогусениці, безкліренсні надширокі гусениці на з’єднаних машинах; гусениці в комбінації з повітряною подушкою на шарнірно-з’єднаних машинах).

По відношенню до прохідності до сільськогосподарських тракторів, крім загальних вимог, висуваються агротехнічні вимоги:

1. Розмір захисних зон, що огороджують рослини від пошкодження рушіями;

2. Величина вертикального просвіту в місцях проходження рослин під трактором;

3. Абрис прохідності, тобто контур вільного простору під трактором.

9.10.2. Геометричні параметри прохідності

До геометричних параметрів прохідності машин відносяться:

1. Вертикальний дорожній просвіт під машиною – кліренс (К) (рис. 9.9,б): це відстань між найбільш низько розташованою точкою машини і поверхнею дороги.

В автомобілів звичайної прохідності кліренс становить: легкові – 150…220 мм; вантажні – 240…300 мм.

Автомобілі підвищеної прохідності мають кліренс на 25…50 мм більший, ніж в автомобілів звичайної прохідності. Кліренс спеціальних автомобілів високої прохідності перевищує 400 мм, в сільськогосподарських

Рис. 9.9. Геометричні параметри прохідності машин

тракторах загального призначення становить 250..350 мм, в промислових тракторах і тракторах підвищеної прохідності – не менше 400 мм.

2. Передній “a” (рис. 9.9,а) і задній “b” кути прохідності – це нахил до поверхні дороги дотичних, проведених до відповідних коліс із найбільш віддалених точок автомобіля (бампера, кузова).

Значення переднього й заднього кутів прохідності сучасних автомобілів приведені в табл. 9.2, 9.3.

3. Радіус повздовжньої r₁ (рис. 9.9,а) та поперечної r₂ (рис. 9.9,б) прохідності – радіус кіл, проведених дотично до шин коліс і найбільш низько розташованих точок днища кузова машини.

Сучасні автомобілі мають такі значення радіуса повздовжньої прохідності, м:

автомобілі з колісною формулою 4х2:

легкові: малолітражні - 2,5…3,5; середнього літражу - 3,5...5,5; великого літражу - 5,5…8,5;

вантажні автомобілі: малої вантажопід’ємності - 2,5…3,5; середньої вантажопід’ємності - 3,0…5,5; великої вантажопід’ємності - 5,0…6,0.

4. Кут гнучкості автомобільного потяга q (рис. 9.9,в): кут між віссю остова автомобіля і віссю з’єднувальної тяги причепа при подоланні потягом перешкоди.

Сучасні автомобільні потяги мають такі значення кута гнучкості, не менше: потяг з одновісним причепом – ± 40⁰; потяг з двохвісним причепом – ± 62⁰.

9.10.3. Способи поліпшення прохідності

Поліпшення прохідності досягається такими основними способами:

1. Поліпшенням динамічних властивостей машини збільшенням питомої потужності; збільшенням передаточного числа трансмісії; застосуванням гідромеханічних, гідравлічних та інших трансмісій, які забезпечують перемикання передач на ходу без розривання потоку потужності;

2. Зменшенням питомого тиску на опорну поверхню та зниженням опору перекочування застосуванням шин відповідного розміру й профілю; зменшенням тиску повітря в шинах; регулюванням тиску на ходу; дотримуванням однакових розмірів колії мостів;

3. Поліпшенням зчіпних властивостей збільшенням зчіпної ваги; застосуванням спеціальних шин; застосуванням пристроїв, які запобігають буксуванню ведучих коліс; застосуванням примусового або автоматичного блокування диференціала; застосуванням самоблокованих диференціалів і диференціалів підвищеного тертя;

4. Пристосуванням конструкції до руху по нерівним дорогам, приданням їй відповідних геометричних форм та вибором оптимальної кінематики підвіски для запобігання її зачіпання за перешкоди та втрати контакту з дорогою.

Таблиця 9.2

Середні значення кутів передньої і задньої прохідності автомобілів

Таблиця 9.3

Числові значення заднього і переднього кутів прохідності деяких Вітчизняних автомобілів

Питання для самопідготовки та самоконтролю

1. Які є критерії оцінки поздовжньої стійкості колісного та гусеничного трактора?

2. Запишіть умову неможливості сповзання трактора, який стоїть загальмований на нахиленій поверхні.

3 Що може статися з трактором у випадку заклинювання ведучих коліс?

4. Назвіть способи підвищення поздовжньої стійкості трактора і автомобіля.

5. Виведіть загальну умову поперечної стійкості та назвіть граничні статичні кути поперечного нахилу різних машин.

6. Чим пояснюється необхідність зниження швидкості на поворотах і як знайти її оптимальне значення?

7. Перерахуйте способи підвищення поперечної стійкості тракторів і автомобілів та поясніть особливості конструкції крутосхилих тракторів.

8. 3анос яких коліс автомобіля (передніх чи задніх) більш небезпечний і чому?

9. Які конструктивні і експлуатаційні заходи підвищення стійкості трактора і автомобіля Ви знаєте?

10. Що таке прохідність і які властивості машин визначають цю експлуатаційну якість?

11. Які бувають способи покращення вимірювачів опорних властивостей машин?

12. Як можливо підвищити тягово-зчіпні властивості тракторів та автомобілів?

13. Від яких параметрів залежать коефіцієнт використання зчіпної ваги машин в цілому?

14. Чим відрізняється коефіцієнт використання зчіпної ваги машини з колісною формулою 4к4 від коефіцієнта використання зчіпної ваги одного колеса, одної осі?

15. Назвіть головні властивості симетричного диференціалу.

16. Як нейтралізувати негативні властивості диференціалу при прямолінійному русі машин?

17. Що таке самоблокуючий диференціал і де його використовують?

18. Від яких параметрів залежить буксування машини з колісною формулою 4к4?

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 92; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!