8.1.7. Стабілізація керованих коліс

Стабілізація керованих коліс, що значить, здатність їх до збереження нейтрального положення при прямолінійному русі і повертанню у нейтраль-

Рис. 8.5. Рух автомобіля з надлишковим та недостатнім

повертанням коліс

Рис. 8.6. Кути установки керованих коліс

не положення після повороту досягається встановленням керованих коліс із наступними кутами (рис. 8.6):

Розвал коліс γ_о – боковий нахил площини колеса до вертикальної площини. Для сучасних автомобілів γ_о = 0,5…1,0⁰, тракторів – γ_о ≤ 0…4⁰;

Кут поперечного нахилу шворня. = 4…8⁰;

Кут поздовжнього нахилу шворня. = 0…3⁰;

У легкових автомобілів інколи = 0,5…1⁰;

Кут γ_сх сходження коліс звичайно характеризується сходженням А – В, де А і В – відстань між внутрішніми поверхнями шин у горизонтальній площині на рівні вісей ззаду і спереду. У автомобілів сходження А – В = 1…5 мм, у тракторів А – В = 0…12 мм.

Коливання керованих коліс виникає внаслідок незадовільної неузгодженності кінематики переміщення рульових тяг, ресор, дисбалансу коліс, періодично перемінних нерівностей та інших випадків. Усунення цих випадків сприяє стабілізація керованих коліс і запобігає їх коливанню.

8.2. Поворот гусеничного трактора

8.2.1. Кінематика повороту

Сучасні гусеничні трактори мають механізми повороту, принцип дії яких оснований на регулюванні швидкостей перемотування гусениці по ободу ведучого колеса (зірочки). Гусеницю, яка має меншу швидкість перемотування будемо називати відстаючою і позначати її індексом ”1” , а гусеницю з більшою швидкістю – забігаючою і позначати її індексом “2”.

Для прикладу розглянемо простий випадок повороту гусеничного трак-тора (рис.8.7,а). При цьому приймемо, що: трактор рухається без причепа; його швидкість невелика (Рw=0) і постійна (Pj=0); поверхність шляху горизонтальна (Рі=0); епюра тиску на грунт рівномірна.

На рис. 8.7 прийняті такі позначення: О – центр повороту гусеничного трактора; О₁, O₂ і O₃ – полоса повороту відстаючої і забігаючої гусениць та корпуса трактора; L – опорна поверхність гусениці, м; В – колія (поперечна база ) трактора, м; в – ширина гусениці, м; R – радіус повороту, м; V₁,V₂ і V₃ – прямолінійно-поступовий рух відстаючої і забігаючої гусениць та корпуса трактора, м/с; _п – кутова швидкість, с^-1.

При прийнятих допущеннях, поворот трактора можливо розглядати як обертання його навколо якоїсь вертикальної осі, розташованої в поперечній площині, яка проходить через середину опорної поверхні гусениць.

Рух гусениць на повороті можливо розкласти на два види руху:

1. Обертання навколо полюсів О₂ і О₁ з кутовою швидкістю _п, з якою трактор обертається навколо центра повороту О;

2. Прямолінійно-поступовий рух зі швидкостями V₂ і V₁.

Поворот трактора навколо т. О здійснюється з кутовою швидкістю, величина якої визначається за залежністю

Рис. 8.7. Сили, які діють на гусеничний трактор при повороті

_п = . (8.16)

При відсутності буксування і ковзання гусениць полюса обертання О₂ і О₁ знаходяться посередині ширини ланок гусениць. Швидкості поступального руху гусениць визначаються за рівняннями

V₂ = _п ( R + 0,5B ); V₁ = _п ( R – 0,5B ). (8.17)

В рівняння (8.17) підставляємо значення _п (рівняння (8.16)) і виконуємо відповідні математичні дії

V₂ = ∙ ( R + 0,5B ) = V₃ ;

V₁ = ∙ ( R – 0,5B ) = V₃ . (8.18)

Радіус повороту визначається із відношення кількості обертів зірочок забігаючої n₂ і відстаючої n₁ гусениць. Так як при відсутності буксування і ковзання поступальні швидкості гусениць пропорціональні кількостям обертів зірочок, то враховуючи рівняння (8.18) можемо записати

= = .

Виконаємо такі арифметичні дії

V₂( R – 0,5B ) = V₁( R+0,5B );

V₂R – 0,5BV₂ = V₁R+0,5BV₁;

V₂R – V₁R = 0,5BV₁+0,5BV₂;

R( V₂ – V₁ ) = 0,5B( V₁+V₂ );

R = ;

R = B . (8.19)

Відносний радіус повороту визначається за залежністю

 = . (8.20)

В рівняння (8.20) підставимо значення R (рівняння (8.19)). Після виконання відповідних арифметичних дій рівняння (8.20) запишемо у такому вигляді

ρ = = . (8.21)

8.2.2. Динаміка гусеничного рушія

При обертанні гусениць навколо полюсів О₁ і О₂ між гусеницями і дорогою виникають сили опору повороту, які обумовлені силами тертя і іншими боковими реакціями, що перешкоджають повороту (на рис.8.7 ці сили позначені стрілочками).

Для визначення момента опору повороту М_п необхідно на опорній поверхні гусениць виділити елементарні ділянки безкінечно малої довжини dx (рис. 8.7,б), розташовані на віддалі х від середини опорної поверхні (лінії О₂-О₁).

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

dG = . (8.22)

Вважаючи, що вага трактора розділяється на обидві гусениці рівномірно, елементарну силу, з якою кожна із виділених ділянок гусениці опирається повороту, визначаємо як µdG, де µ – приведений коефіцієнт опору повороту, який враховує всі бокові реакції дороги, які діють на гусениці при повороті.

Величина µ приймається однаковою по всій довжині опорної поверхні гусениці і визначається за емпіричною формулою проф. А.О.Нікітіна

µ = , (8.23)

де µ_max – найбільше значення коефіцієнта опору повороту в даних грунтових умовах при R = 0,5B. Величина µ_max залежить від механічних властивостей грунту, конструкції гусениць і глибини їх занурення в грунт. Максимальне значення µ_max для твердих доріг становить 0,7, а для рихлих польових доріг – 1,0;

а – постійний коефіцієнт. Величина а знаходиться в межах 0,75…0,90;

ρ – відносний радіус повороту, м.

Кожна елементарна сила утворює елементарний момент опору повороту з плечем х величина якого становить

.

Cумарний момент опору повороту дорівнює

. (8.24)

Із рівняння (8.24) видно, що сумарний момент опору повороту гусе-ничного трактора тим більший, чим важчий трактор, чим довша опорна поверхня гусениці і чим більше значення приведеного коефіцієнта опору повороту.