3.3.2 Определение усилия в гидроцилиндре

Для определения мощности, затрачиваемой на подъем/опускание бара подберем, для начала, гидроцилиндр управления баром. Для этого, согласно [10, с. 182], определим усилие в гидроцилиндре в следующих расчетных положениях:

1. Рабочее положение, рама рабочего органа опущена на максимальную глубину под углом 30° к вертикали. Гидроцилиндр подъема бара находится в запертом положении.

2. Рабочее положение по п. 1. Встреча рабочего органа на максимальной глубине с непреодолимым препятствием.

3. Транспортное положение. Рама рабочего органа поднята на максимальную высоту под углом 60° к горизонту.

4. Перевод рабочего органа из транспортного положения в рабочее. Рама расположена горизонтально.

5. Заглубление рабочего органа.

Рассмотрим нагрузки, возникающие в указанных положениях. Схемы расчетных положений приведены в приложении А.

Положение 1. На рабочий орган действует усилие гидроцилиндра P_ц, горизонтальная и вертикальная составляющие усилия резания R_г, R_в, сила тяжести рабочего оборудования (бара) G_б.

Горизонтальная составляющая усилия резания была определена по формуле (3.7) и составляет

кН Н.

(3.10)

Тогда вертикальная составляющая равна

кН Н.

(3.11)

Т.к. гидроцилиндр управляет лишь баром, а не всей навесной установкой, то сила тяжести, рассматриваемая при дальнейших расчетах будет приниматься следующей:

Н.

(3.12)

Из суммы моментов действующих сил относительно точки A определим усилие в гидроцилиндре.

;

;

Отсюда

Н.

(3.13)

Положение 2. На рабочий орган действуют усилие гидроцилиндра P_ц, сила тяжести рабочего органа G_б и реакция от препятствия T_р, которая определяется по формуле:

,

(3.14)

где T_макс – максимальное тяговое усилие, развиваемое базовым трактором с учетом пригрузки от силы тяжести навесного оборудования и вертикальной составляющей сил резания, Н.

Машина развивает максимальное тяговое усилие при максимальном крутящем моменте на двигателе и наибольшем передаточном числе трансмиссии, т.е.

,

(3.15)

где – максимальный крутящий момент на двигателе, Н∙м; Н∙м;

u_max – наибольшее передаточное число трансмиссии;

η_т – КПД трансмиссии; η_т = 0,85 [10, с. 26];

R_к – радиус приводного колеса, м; R_к = 0,78 м.

Наибольшее передаточное число трансмиссии для трактора МТЗ-82.1:

,

(3.16)

где u₁ – передаточное число 1-ой передачи трансмиссии; u₁ = 13,342;

u_п.р – передаточное число понижающего редуктора; u_п.р = 1,35.

.

Тогда максимальное тяговое усилие

Н.

Проверим выполнение условия

,

(3.17)

где P_сц – сила сцепления ходового оборудования с опорной поверхностью, Н;

φ_сц – коэффициент сцепления пневмоколесного хода. Для грунта VII категории φ_сц = 0,32 [9, табл. 1.16];

G_сц – сцепная сила тяжести, Н. Для пневмоколесного хода:

,

(3.18)

где B – число ведущих осей машины; B = 2;

A – общее число осей машины; A = 2.

Сила тяжести машины с рабочим оборудованием

Н.

(3.19)

Сцепная сила тяжести машины

Н.

Проверим условие (2.17):

Н Н.

Условие выполняется.

Тогда по выражению (3.14)

Н.

Из суммы моментов действующих сил относительно точки A определим усилие в гидроцилиндре.

;

;

Отсюда

Н.

(3.20)

Положение 3. На рабочий орган действуют усилие в цилиндре P_ц и сила тяжести рабочего органа G_б.

Из суммы моментов действующих сил относительно точки A определим усилие в гидроцилиндре.

;

;

Отсюда

Н.

(3.21)

Положение 4. На рабочий орган действуют усилие в цилиндре P_ц и сила тяжести рабочего органа G_б.

Из суммы моментов действующих сил относительно точки A определим усилие в гидроцилиндре.

;

;

Отсюда

Н.

(3.22)

Положение 5. Рассматривается резание грунта одним кулачком при максимальной глубине резания. На рабочий орган действует усилие гидроцилиндра P_ц, горизонтальная и вертикальная составляющие усилия резания P_г, P_в, сила тяжести рабочего оборудования (бара) G_б.

Силы R_г и R_в определим по методике Н.Г. Домбровского [7, с. 15]. Т.к. наибольшее количество резцов в одном кулачке составляет 2, то

,

(3.23)

где k_р – коэффициент удельного сопротивления резанию, МПа. Для грунта VII категории k_р = 2,5 МПа [7, табл. 1.1].

Н.

Вертикальная составляющая усилия резания определяется как часть горизонтальной составляющей:

Н.

(3.24)

Из суммы моментов действующих сил относительно точки A определим усилие в гидроцилиндре.

;

;

Отсюда

Н.

(3.25)

Знак “–“ означает, что усилие в гидроцилиндре направлено в противоположную сторону принятому направлению.

Таким образом, подбор гидроцилиндра будет осуществлять по следующему значению усилия:

Н.

(3.26)