6 Статические расчеты рыхлителя

6.1 Определение устойчивости в продольной вертикальнойплоскости

Устойчивость рыхлителя в рабочем положении обеспечивается при соблюдении условия (рисунок 6.1)

l₅>l₄, (6.1)

где l₄ – расстояние от линии действия силы R до центра тяжести рыхлителя.

l₅ – расстояние от центра тяжести тягача до центра натяжного колеса

Рисунок 6.1 – Схема к определению устойчивости в продольной вертикальной плоскости

Сделав замеры по чертежу получим:

l₁=960 мм; l₂=1480 мм; l₃=1580 мм; l₅=1220 мм; h₁=150 мм; h₂=500 мм.

При расчете устойчивости в продольной вертикальной плоскости считаем, что относительно оси А–А будет возникать опрокидывание рыхлителя.

Составляем уравнение моментов относительно точки опрокидывания

∑М_А=0

-R·(l₃+l₄)+R_Г·h₁+R_B·l₂-R_n·l₂+R_P·h₂=0 (6.2)

Отсюда выражаем неизвестную нам величину l₄

(6.3)

1220 мм.>1200 мм.

Условие выполняется.

6.2 Статические расчеты при переводе рабочего органа в транспортное положение

Для расчета выполняется в масштабе эскиз проектируемой или модернизируемой машины (рисунок 6.2), по которому определяют плечи действия сил тяжести базовой машины и рабочего оборудования.

Рисунок 6.2 – Схема к расчету коэффициента запаса устойчивости при переводе

рабочего органа в транспортное положение, с задней навеской

Для приведенной схемы расположения рабочего органа коэффициент запаса устойчивости определяется по следующей формуле:

k_у= M_в^б/M_опр^б= G_тl_T/G_р.оl₁; (6.4)

k_у=159,9 1,568/ 31,98 1,143= 6,8.

Коэффициент k_у^б получился больше допустимого (1,3), т.е. машина устойчива.

6.3 Статические расчеты для транспортного перемещения

6.3.1 Расчет в продольной плоскости

При задней навеске рабочего оборудования рассматривается машина в момент ее разгона при движении на подъем. В этом расчетном положении учитываются сила давления ветра F_в, силы инерции F_и, возникающие при разгоне машины, и силы тяжести G_т, и G_р. Расчетная схема приведена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 – Схема сил, действующих на машину при транспортном

передвижении, с задней навеской рабочего органа

Как видно из рисунка 6.3, увеличение  ведет к уменьшению М_в и к увеличению М_опр. Угол , при котором М_опр = М_в, называется критическим углом. Для безопасной работы машины необходимо соблюдение условия

М_в = k_уМ_опр , (6.5)

Угол, при котором соблюдается условие (6.5), называется максимальным безопасным углом _б или предельным углом уклона. Из уравнения (6.5) находят _б, приняв k_у = 1,3. Для схемы, приведенной на рис. 6.3, уравнение (6.5) после подстановки выражений М_в^б и М_опр^б имеет вид

G_тcosl_T= 1,3 (F_и^тh_T + F_и^рh_po + G_p.ocosl_po +G_p.osinh_po+

+ G_т sinh_T+F_в H/2) , (6.6)

Значение F_и^т и F_и^р определяется по формуле:

; (6.7)

; (6.8)

где G_T и G_P – сила тяжести трактора и рабочего оборудования, кН;

V_T – транспортная скорость, до которой разгоняется машина, обычно принимаемая равной транспортной скорости на высшей передаче,

V_T = 10, 2км/ч = 2,8 м/с ;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

t_p– время разгона машины до транспортной скорости. Для гусеничных машин t_р = 3…4 с. Принимаем t_р = 4 с. (стр. 149 [3]).

Имеем

F_и^Т=159,9 ·2,8/9,81· 4=11,4 кН.

F_и^Р=31,98·2,8/9,81· 4=2,28 кН.

Значение F_в определяется по формуле

F_в = р_вА_в, (6.9)

где р_в – давление ветра, р_в = 0,25 кПа (стр. 149 [3]);

А_в – подветренная площадь.

Упрощенно можно считать для рассматриваемой схемы, что

А_в = ВН k_сп, (6.10)

где В и Н – соответственно габариты машины по ширине и высоте, В = 2480 мм, Н = =3180 мм;

k_сп – коэффициент сплошности, учитывающий площадь, находящуюся под давлением ветра. Для машинk_сп= 0,6…0,8 (стр. 149 [3]).

Определим значение F_в

F_в = 0,25 2,48 3,18 0,7 = 1,38 кН.

Подставим численные значения в (6.6), получаем:

159,9 cos 1,568=1,3(11,4 1,36+2,28 1,4+ 31,98 cos 1,143 ++31,98∙sin·1,143 + 159,9 sin 1,36+1,38 3,18/2);

250,7 cos = 20,15 + 4,15 + 47,52 cos + 47,52 sin+ 282,7 sin + 2,19;

203,18 cos = 26,49 + 330,22 sin;

cos = 0,14 + 1,62 sin.

Так как

cos  = .

То возведя в квадрат, получим

1 sin² = 0,02 + 0,45 sin + 2,62 sin²;

3,62 sin² + 0,45 sin -0.98 = 0.

Найдём корни квадратного уравнения:

где а = 3,62; b = 0,45; с = -0.98.

Тогда

 = arcsin(0,461)= 27,45

Данная машина может преодолевать подъемы в 27,45°.