Лекция 3.4. Продольная устойчивость гусеничного трактора
3.4.1. Предельные углы статической продольной устойчивости гусеничного трактора без прицепа и навесных машин на подъёме и уклоне
Критерием продольной устойчивости гусеничного трактора является положение центра давления.
При полужёсткой системе подвески остова предельный угол подъёма, на котором заторможенный трактор без прицепа и навесных машин может стоять, не опрокидываясь (см. рис. 31), характеризуется смещением центра давления к задней кромке опорной поверхности гусениц, а предельный угол уклона – смещением центра давления к передней кромке гусениц.
Используя схемы сил на указанном рисунке, составим уравнения равновесия относительно центров давления
;
.
Отсюда
;
.
При выводе этих формул не учитывался момент от силы относительно точки в виду малости плеча действия.
Если углы подъёма и уклона будут больше значений, определяемых этими формулами, то аварийного опрокидывания трактора ещё не произойдёт. Повернувшись вокруг наружных кромок опорных поверхностей гусениц, трактор удержится на наклонных ветвях гусениц.
Эти формулы
справедливы для гусеничных тракторов
с полужёсткой подвеской. У тракторов с
двухопорной балансирной подвеской
устойчивость нарушается при смещении
центра давления от середины длины
опорной поверхности гусениц на расстояние,
равное половине продольной базы опорных
кареток, т.е. в эти формулы вместо
необходимо подставить
.
У тракторов с полужёсткой подвеской предельные углы статической продольной устойчивости находятся в пределах 35…45 градусов, а у тракторов с двухопорной балансирной подвеской в пределах 30…35 градусов. Благодаря высоким сцепным свойствам гусеничных тракторов их продольная устойчивость против сползания не ниже, чем против опрокидывания.
3.4.2. Критический угол продольной устойчивости гусеничного трактора. Характеристика продольной устойчивости гусеничного трактора
Как было отмечено ранее, критерием продольной устойчивости гусеничного трактора является положение центра давления. Смещение центра давления увеличивается (см. формулу для определения величины ) при увеличении угла подъёма, составляющей силы тяги на крюке, параллельной поверхности пути, и силы инерции трактора. Влияние силы инерции на продольную устойчивость гусеничного трактора можно пренебречь, в виду её незначительной величины, как в период быстрого включения муфты сцепления, так и в период разгона тракторного агрегата. Определили мы и предельный угол статической продольной устойчивости . Рассмотрим влияние составляющей силы тяги на крюке, параллельной поверхности пути, на продольную устойчивость гусеничного трактора.
Согласно уравнению тягового баланса наибольшее теоретически возможное значение силы тяги на крюке будет при установившемся движении агрегата по идеальной дороге на первой передаче и реализации номинального крутящего момента двигателя.
Схема внешних сил и реакций, действующих на гусеничный трактор в этом случае, представлена на рисунке 32.
Составим уравнение равновесия моментов относительно точки .
.
Отсюда имеем
.
Полученное выражение является условием не опрокидывания гусеничного трактора вокруг задней кромки опорной поверхности гусениц.
Разрешая
неравенство относительно
условие не опрокидывания можно записать
в виде
.
Числитель правой части неравенства представляет собой момент сил тяжести трактора относительно точки . Величина этого момента непрерывно уменьшается при увеличении угла подъёма . Найдём значение правой части неравенства при угле подъёма , для чего правую часть неравенства представим в виде
.
Числитель первого члена представляет собой момент силы тяжести всего трактора относительно задней кромки опорной поверхности гусениц. На предельном угле подъёма этот момент равен нулю, поэтому условие продольной устойчивости трактора на предельном угле запишется
.
Это условие
продольной устойчивости гусеничного
трактора не следует считать обязательным,
т.к. наибольший угол, на котором будет
работать трактор значительно меньше
предельного угла
.
Поэтому если это условие не выполняется,
определяют критический угол подъёма
,
при котором условие продольной
устойчивости гусеничного трактора ещё
не нарушается.
Для определения
критического угла подъёма строят
характеристику продольной устойчивости
гусеничного трактора, которая представляет
собой зависимость правой части неравенства
от угла подъёма
(см.
рис. 33).
На оси ординат
откладывают величину
,
проводят линию параллельную оси абсцисс
до пересечения с кривой
и из точки пересечения опускают
перпендикуляр на ось абсцисс, получая
значение угла
.
Если необходимо получить значения
критических углов на других передачах,
определяют
на этих передачах и поступают аналогично
рассмотренному способу.
При определении критических углов продольной устойчивости гусеничного трактора с двухопорной балансирной подвеской величина должна быть заменена на .
3.4.3. Предельные и критические углы и характеристика продольной устойчивости гусеничного трактора с навесными орудиями
Формулы для определения координат центра тяжести и смещения центра давления были получены ранее (см. лекцию 3.3.).
Продольная устойчивость гусеничного трактора с навесными орудиями, установленными в транспортное положение, характеризуется величиной предельных углов подъёма и уклона, определяемых по тем же формулам, что и в общем случае, только вместо и подставляют и .
Продольная устойчивость гусеничного трактора с навесными орудиями может оказаться неудовлетворительной при работе агрегата, когда направлена вниз.
В этом случае условия продольной устойчивости можно записать
.
Ранее было определено для установившегося движения
.
Преобразуя это выражение к виду
,
можно определить критический угол продольной устойчивости гусеничного трактора также построением характеристики продольной устойчивости, только вместо отложить .
