5.Статические расчеты

5.1. Определение коэффициентов запаса устойчивости в вертикальных плоскостях

При расчете коэффициента запаса устойчивости в продольной вертикальной плоскости считается, что опрокидывание возможно относительно линии А или Б. Для определения коэффициента устойчивости машины с полунавесным рабочим органом необходимо расчленить агрегат в шарнире и определить реакции F_z , F_x и F_y. Затем эти силы прикладываются к базовому тягачу. Реакции F_x и F_y определяются по уравнениям п. 4.4. но ₁=0. Расчётная схема для машины с полунавесным рабочим органом приведена на рис 5.1

Рис 5.1. Схемы к статическому расчёту в продольной и поперечной плоскостях.

Можно предположить, что в поперечной плоскости относительно линии А опасности опрокидывания нет. Рассмотрим опрокидывание машины относительно линии Б.

Для линии Б уравнение по расчету k_y имеет вид [5]:

; (5.1)

.

Вывод: машина устойчива.

В продольной плоскости предположим, что возможно опрокидывание относительно линии А [5]:

Вывод: машина устойчива.

5.2. Расчет проходимости машины

Спроектировав силы, действующие на базовую машину, на ось у получим уравнение для расчета R_r.

Для машин с полунавесным рабочим оборудованием [5]:

R_r=G _т+F_y; (5.2)

кН.

Для схемы, приведенной на рис.5.2 условие равновесия имеет вид

Рис. 5.2 Схема к определению величины смещения реакции грунта в поперечном и продольном направлениях.

; (5.3)

Отсюда

(м). (5.4)

(м)

Для колесных машин определяются реакции R_г на каждое колесо [5]:

; (5.5)

Решив систему уравнений получим

кН;

, (5.6)

где b – ширина протектора; г_к – радиус колеса.

кПа.

кН.

кПа.

5.3. Определение коэффициента запаса устойчивости при переводе в рабочего органа в транспортное положение

Для расчета выполняется эскиз проектируемой машины (рис.5.3) по которому определяют действия сил тяжести базовой машины и рабочего оборудования

Рис 5.3 Схема к определению коэффициента устойчивости при переводе рабочего органа в транспортное положение

Для приведенных схем расположения рабочих органов [5]:

; (5.7)

Вывод: устойчивость обеспечивается т.к. К_y>К_доп=1,3

5.4. Статические расчеты при транспортном перемещении машины

Рис 5.4 Схема сил, действующих на машину при транспортном перемещении.

Рассматриваем машину в момент её разгона при движении на подъём. В этом расчётном положении учитываются силы давления ветра F_в, силы инерции F_и, возникающие при разгоне машины, силы тяжести G_T, G_PО. Расчётная схема приведена на рис 5.4.

Для безопасной работы машины необходимо соблюдение условия [5]:

(5.8)

Угол при котором соблюдается условие (5.8) называется максимальным углом безопасным углом _б или предельным углом уклона. Приняв к_у = 1,3 находят _б . После подстановки в (5.8) и имеем:

(5.9)

Значение F_и определяется по формуле [5]:

, (5.10)

где G – сила тяжести рассматриваемого агрегата;

v_T – транспортная скорость, до которой разгоняется машина;

g – ускорение свободного падения;

t_p – время разгона машины до транспортной скорости.

Для колесных машин t_р = 6…8с.

Имеем

кН;

кН.

Значение F_в определяется по формуле [5]:

, (5.11)

где р_в – давление ветра, р_в = 0,25 кПа [1];

А_в – подветренная площадь.

Упрощённо можно считать для рассматриваемой схемы, что [5]:

,

где В и Н – соответственно габариты базовой машины по ширине и высоте.

кН.

В результате преобразований и подстановки (5.11) (5.10) численных значений в (5.9) получаем два значения ₁ =12,3^° ₂ = 148,6^°. Принимаем _б = 12,3^°.

При боковой навеске рабочего оборудования рассматривается движение с транспортной скоростью (18 км/ч) по косогору поперек уклона с поворотом при минимальном радиусе (рис. 5.5)

Восстанавливающий и опрокидывающий момент в этом случае создают силы давления ветра F_в, силы инерции F_и, силы тяжести G_T, G_PО.

Для безопасной работы машины необходимо соблюдение условия [5]:

Угол при котором соблюдается условие называется максимальным углом безопасным углом _б или предельным углом уклона. Приняв к_у = 1,3 находят _б . После подстановки в (5.8) и имеем:

Значение определим по формуле:

где L – габарит машины по длине.

(кН)

Значение F_и определяется по формуле

где r_п – радиус поворота, принимаем из характеристики трактора r_min=2700мм [6]:.

(м/с)

(кН)

В результате преобразований и подстановки численных значений получаем два значения ₁ =8,2^° ₂ = 114,2^°. Принимаем _б = 8,2°