2.4. Нормальні реакції опорної поверхні на колеса трактора та автомобіля.
Значення номінальних реакцій Ук та Уп (рис.2.2) на задні і передні колеса машини суттєво впливають на показники тягово-зчіпних властивостей, оскільки f=Pf /Уп+Ук і φв=Рк /Ук / для машини з задньою ведучою віссю φв=Рк /(Ук+Уп), якщо всі осі ведучі. Крім цього, нормальні реакції зумовлюють гальмівні властивості, керованість та стійкість мобільних машин.
З метою аналізу залежності нормальних реакцій опорної поверхні на колеса трактора та автомобіля від конструктивних і експлуатаційних факторів розглянемо прискорений рух машини з причепом (рис.4.1). Для спрощення наступних розрахунків сила тягового опору Рr переноситься вздовж напрямку її дії до перетину з площиною, що походить через вісь ведучих коліс по формулі до поверхні шляху. Отримана точка К` називається умовною точкою прикладання тягового опору, висота якої над поверхнею шляху
(2.24)
Рівняння суми моментів всіх сил вказаних на рис.4.1, відносно точки О2 записується у вигляді
(2.25)
Введемо позначення
Мf=Mfk+Mfn=Уnak+Уnan , 2.26)
де Мf – момент сил опору коченню трактора або автомобіля;
Mfk , Mfn - момент сил опору коченню ведучих і ведених коліс.
З врахуванням виразу (2.25) отримуємо
(2.27)
Оскільки
(2.28)
У разі руху на
схилі на кут α набуває від’ємного
значення тому складову
необхідно підставляти в рівняння
(2.26), (2.27) із знаком мінус. Сила інерції
також може мати у вказаних рівняннях
різні знаки: для сповільненого руху
машини силу Рj треба брати із знаком
мінус, а для розгону – плюс.
Якщо трактор або автомобіль перебуває у статичному (нерухомому) положенні без причепа на горизонтальній дорозі (Рr=0; V=0; α=0; Mf=0), нормальні реакції опорної поверхні, що передаються колесам, називаються
22
висота подоланого веденим колесом порогу становить 0,3 — 0,5 радіуса колеса, а ведучим — 0,5 — 0.8.
Максимальна глибина подоланого броду залежить від рівня розміщення лопатей вентилятора, всмоктувального патрубка, акумуляторної батареї, генератора, повітроочисних отворів у картерах механізмів трансмісії. Для збільшення глибини подоланого броду у автомобілів високої прохідності виходи всмоктувальних і вихлопних патрубків розміщують високо, застосовують вентилятор із приводом, що виключається, і герметичні генератор, прилади, апарати системи запалювання, картери мостів і колісні гальма. При такому конструктивному виконанні автомобілі можуть подолати брід глибиною до 1,6—1,8 м.
7.2.Вплив ходових систем машин на ґрунт.
Колеса і гусениці машин деформують ґрунт (рис. 7.10), ущільнюючи і розпилюючи його та утворюючи сліди. Все це призводить до зниження урожайності сільськогосподарських культур, руйнування структури ґрунту, вітрової і водної ерозії, збільшення затрат енергії і палива на обробіток ущільненого ґрунту.
Фізичними властивостями ґрунту є його структурний стан, щільність, твердість, пористість (загальна, між агрегатна і окремих агрегатів). Від цих властивостей залежать водо- і повітропроникність, волого- і повітроємність. Вони визначають потенціальну і ефективну родючість ґрунту.
Встановлені оптимальні параметри найважливіших із перерахованих показників фізичних властивостей ґрунту. Так, оптимальними вважаються щільності 1 —1,3 г/см3 (суглинкових і глинистих ґрунтів), 1,1—1,4 (легкосуглинкових) і 1,2—1,45 г/см3 (супіщаних).
Груп і ущільнюється під дією напруг, які виникають в його масиві. Значення напруг і закономірності їх розподілу по масиву залежать від процесів взаємодії колеса і гусениці з ґрунтом, які можна уявити як одночасне деформування і відновлення деформацій контактуючих тіл.
103
Можливість подолання рову визначається кількістю і розміщенням мостів, розмірами коліс і положенням центра ваги автомобіля по базі. Для дво- і триосьових автомобілів (якщо центр ваги розміщений не над середнім мостом) ширина подоланого рову залежить від розмірів коліс. Випробування показують, що такі автомобілі здатні подолати рів з міцними кромками шириною до 1—1,3 радіуса колеса (більші значення відносяться до автомобілів з усіма ведучими колесами).
Для триосьових автомобілів з рівномірним розміщенням мостів і чотириосьових ширина подоланого рову може бути значною і визначатися балою автомобіля, розставлянням коліс і положенням центра ваги по довжині. Схема проїзду рову багато осьовим автомобілем показана на рис 3.8.
Висота hи подоланої автомобілем порогової перешкоди (рис. 7.9) залежить від розмірів колеса і жорсткості кромки порога. Максимальна
102
статичним і дорівнюють ст
(2.29)
(2.30)
Реакції Уп та Ук змінюються в результаті перерозподілу нормальних навантажень в ходовій системі, коли машина рухається без причепа Рr=0 або або лінія тягового опору паралельна до поверхні шляху (γ=0). Зниження навантаження на передні колеса викликає його збільшення на задні колеса і навпаки, а сума Ук +Уп залишається постійною і дорівнює Gcosα.
Зміна реакцій Ук і Уп , якщо лінія тягового опору нахилена до поверхні шляху, походить не тільки в результаті перерозподілу нормальних навантажень між колесами, але й внаслідок того, щоУк +Уп= Gcosα± Prsinγ.
Нормальні реакції на передні і задні колеса характеризують наступні показники:
;
(2.31)
;
(2.32)
де λк , λп – коефіцієнти навантаження ведучих і ведених коліс.
За умовами паралельності лінії тягового опору до поверхні шляху (γ=0) λк+λп=1; якщо γ≠0 , то для нахилу лінії тягового опору вниз λк + λп>1 , а для нахилу вгору λк + λп<1.
На розподіл нормальних навантажень між задніми і передніми колесами суттєво впливає поздовжня координата центру тяжіння машини. У тракторів із задніми ведучими колесами центр тяжіння розміщений ближче до задніх коліс з таким розрахунком, щоб Укст=(0,65-0,70)G. Зменшення сили тяжіння, яка припадає на задні колеса, погіршує зчіпні властивості трактора (автомобіля), а її зменшення на передні колеса негативно впливає на керованість і поздовжню стійкість.
У самохідних шасі на передні колеса передається значно менша частина сили тяжіння (Укст=0,2G), оскільки монтаж на рамі шасі начіпних машин зумовлює переміщення центру тяжіння агрегату вперед.
Центр тяжіння легкових автомобілів, а також вантажних, якщо відсутній вантаж на платформі, розташовується приблизно посередині поздовжньої бази. Коли наявний вантаж, маса якого відповідає номінальній вантажопідйомності автомобіля, в статистичному положенні на задні колеса припадає приблизно (0,70-0,75)G.
23