Рис. 59. Расчетная схема тягача с шарнирно-сочлененной рамой и двухосного прицепа с передними управляемыми колесами
Рис. 61. Расчетная схема тягача с шарнирно-сочлененной рамой и двухосного прицепа с поворотной тележкой и подрес соренными колесами
величина (хг — %2) не достигнет предельного значения, равного углу замыкания балансира. Второй этап — совместное движение обеих частей машины в сторону опрокидывания, наступающее по сле блокировки балансира шарнирно-сочлененной рамы; этот этап при определенных условиях может отсутствовать.
Рассмотрим первый этап движения.
Построим вначале следующие системы координат: инерциаль ную систему OXYZ, плоскость которой OXY горизонтальна; систему oxyz, которая связана с дорогой и параллельна ее опорной плоскости; подвижную систему C1x 1y 1z1, связанную с балансир ной частью машины и с началом координат, совпадающим с цен тром масс Сх этой части машины; подвижную систему 0 2х 2у 2г2, связанную с небалансирной частью машины и с началом координат в точке 0 2, лежащей на оси горизонтального шарнира рамы.
Запишем выражения кинетических энергий для отдельных элементов исследуемой системы.
Кинетическая энергия балансирной (грузовой) части машины (за исключением колес)
2
Кинетическая энергия небалансирной (моторной) части ма шины (за исключением колес)
здесь первым |
членом характеризуется движение массы т2 вместе |
с массой т х\ |
вторым членом — движение массы т 2 относительно |
массы т 1 (точки Сх)\ третьим членом — вращательное движение массы т 2 относительно трех взаимно перпендикулярных осей.
Кинетическая |
энергия для колес (і |
= Зч-6): |
|
2 k x c, Хі + 2/е г/Сіфі + |
+ 2lsyCltyx + 2 /5/бфіфі — 2l5zCХх) + ~ |
(/з^фі + |
|
|
• О |
+ |
^зі/,Х + ^32,%) + |
J c 1x 1 — |
; |
Т\ = —у-пц (xCl -)- Ус, -f- zCl — 2(6хСіхі -\- 2/б^/с,фі + |
- 1“ |
2 /5^,^! — 2/5/6фігрі + |
2l5zCi%i) -f |
г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
• 2 |
|
+ |
~2 (*4і*,фі ~Ь J*yt Хі 4“ 442іфі) + |
- у Л4х, —гг ; |
|
у т 5 ( -^с, “Ь Ус, 4“ Zc, 4“ 2^8-^с1'фі — 2/4&.Ф1 4- 2^7Ус,фі |
|
'-— 2 /Лфіфі — 2 /72 Сі х-2 — 2 /8zClqn + |
2l7l8%2(pl) + |
|
|
4 - |
- у (^ 5 * ,ф + ^ 5 у , х |
- 4 Л г ,Ф і) 4~ |
у |
*46*, |
4 4 ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гк |
|
т6 |
'■- у тб(хСі 4~ Ус, 4~ zc, + |
2/gуФ і — 24ус, фі + 24ус, Фі |
|
|
— 2/4/7фіфі -f |
2/7zCi %2 — 2/8гСіфі — 2ЫвХіфі) 4- |
|
|
4- - у (^6дг,ф2 + |
^6уг %24“ J6z,Фі) |
і _ |
J |
£ |
|
|
9 |
‘'Се*! |
.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
|
'к |
|
Кинетическая энергия |
навесного оборудования |
|
|
Т7 = ~2 ~m 7 [ x Ct + Ус, 4“zc, 4- (ZC^—Zc,) Хі 4“ 4фі 4- (Zc, — zc,) |
фі 4“ |
4“ 2лГс, Xl (Zc, |
zc,) 2/9Хс,фі |
2 /9^1 фі (Z^ |
zCi) |
2yCl (zCj - |
2Cl). |
Потенциальная энергия системы |
|
|
|
|
|
|
— GizCl 4~G2(zc, — Афі + /3) 4~Ga (zc, — 4 —4x0 4“ |
|
|
4" G4 (zCl — 4 — /5X1) + G5(zc, 4- 4 — h%2 — 4 ф 0 4- |
|
+ |
G6 (zCl 4 - / 4 4 - /?X2— |
4ф0 + G7Zc74- -y |
c„ (ze, — zCl — /10)2. |
Функция |
Релея |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф = |
У |
ßr |
— Zc,)2. |
|
|
|
|
Обобщенные силы на перемещениях у и ф: |
|
|
|
|
|
Q4 = ^3 + £ і |
1 гк5 |
Гкв |
РУс,> |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qi|) — |
Сру |
^руфі• |
|
|
|
|
В этих выражениях Gx и G2 —вес балансирной и небалансир ной частей машины (без колес);
G{ ( і = 3-ь 6 ) — вес колес,
G — суммарный приведенный вес навесного оборудования и груза;
2^1—(/ — 6 ) — тяговые усилия на колесах машины;
г к і
ср у — приведенная жесткость рулевого управ ления;
kpy— коэффициент демпфирования рулевого уп равления.
Воспользовавшись, далее, уравнением Лагранжа — Чаплы гина (IV. 18), по приведенным выше уравнениям кинетической и потенциальной энергий системы, с учетом демпфирования в на весном оборудовании и выражений для обобщенных сил, находим следующие дифференциальные уравнения движения исследуемой системы:
(тт+ m7) хСі + m2 (t2%2+ /іфі) + m7 \{zc, — zc,) Xi f
“4 (Zc7 |
zc,) Xl |
^вФі] —Rx,t |
|
(mT-]- m7) yc, — т 2/зфі — m [фі {zc, — zCi) -j- |
4“ фі (zc? |
Zc,)] -)- {Jc3x, 4“ Jc,x, |
4" ^c,x, |
~4 Jcext) X |
X — Ус, — |
— ^Ус, -j- (Мз 4~ Mi, + |
M s |
4“ M q) —----1- R Ul, |
|
|
|
|
|
|
K |
пцгс, — m7f(zc, — z(1) xi 4- (zc, — О |
Ф2 4- xCl%i — |
— ^эХіфі — Ус,фі] + Öt—cn (zCl — zCl — 4o) — |
|
|
( Zc7 |
Zc,) — Rz,’ |
|
m7[ kl, 4- (zc, — zCi) je? 4~ (zc, — zCl) фі 4- xc, xi — |
- ^эХіФі |
Ус,фі] 4~ Gx 4~ Cn (zc, |
zc, |
4o) 4" |
|
4“ K ( z C7— zc,) = 0; |
|
|
[Jr X, 4- m7 {ze, — |
ZCif ] ф'і 4- tn7 [ 2 |
{Zc, — ZCl) X |
X( z c, — Zc,) Ф1 — (Zc7 — Zc,) Ус, — ( z c, — Zc,) У с ] —
—G2/l — Rq,,]
[Je, y, + m7 (Zc7 - Zc, f ] Xl + m7 [2 (Zc, — Zc,) X |
X (zc, — Zc,) |
Xl + (zc, — Zc, ) (Xc, — ^эфі) + |
-|~ (Zc7 |
z c,) ( Xc, |
Ш 1 = R%I» |
j'i y2Xl 4“ OT2 (/2*c, |
4 А^гфі) = |
(< /т г, + m l Ü ) Ф і + m 2 ( l l X c , + / 1/ 2 X 2) —
— mih fxc, 4- Xi (гС7— ze.) 4- (zc, ~ Zc,) Xi] =
= Cp уфХ kp уфі )
/д® д= Мд(сод)—Mc,
Здесь mT— общая масса трактора; Уд — приведенный момент инерции вращающихся частей двигателя; Мд (сод) — вращающий момент двигателя (по механической характеристике), приведенный
к ведущим |
колесам; |
уИс — момент |
сопротивления, |
приведенный |
к ведущим^колесам; Rxl, Ryl, Rzl, R(pl, |
R ^ , |
|
Rxl |
и Rx2 — реак |
ции связей; |
ц — коэффициент сопротивления |
воздушной среды. |
Выражения для реакций связей находим с учетом уравнений |
(IV.9)—(IV. 12): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я . ^ = |
Я * , ' г Ял:4 4 - Я , 5 4- |
Я * 6 = а п 3%ъ + |
( g i 23 4 ~ A 4 ) X i + |
|
” г a i ' l 3 ^3 + |
ö l'2 3^ l |
“ г Й П 4 ^4 |
( й 124 |
^ |
4 ) |
|
4 “ |
|
|
|
|
+ |
а і \ |
Ъ |
+ |
а П 5^5 |
+ |
( Я 12б + |
V 5j |
Х 2 + |
« З Д ' £g |
+ |
а ! ' 2' Х 2 + |
|
|
|
+ |
а 116 ^ |
+ |
(й 1 2 6 + |
^ б ) |
^ 2 |
+ |
а і ' 2; ^ |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
Я (/3 + |
Я р 4 + |
R y 5 - f |
R y e = |
G22gT|3 + |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
+ |
а224 ^4 + |
|
|
|
+ |
а225 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
а 2,2; тІ5 |
+ |
а 22(л |
+ |
а 2' 2; ^ б ; |
|
|
|
|
|
|
Я г , = |
Я г 3 + |
|
Я г 4 + |
Я г 6 + |
|
Я г , |
= |
Сшр3 [Z c, — |
4 — |
4 Х 1 — |
2 3 — |
Zp ( / ) ] |
+ |
4~ 4ШрЗ [ZCl — 4Хі — Z P |
(0 1 4" Сшр4 [ZCl — 4 + 4хі — 24 — |
( 0 ] 4“ |
4 “ 4 Шр4 [Zc, |
Ң— /5 Х і — |
2 Р (0 1 |
4 “ с шр5 [2 с, |
“ Г |
4 — |
4 X 2 |
— |
X8фі — г к П ---- |
— z p ( 0 J 4" ^ ш Р5 |
|
— 4 х г — 4 ф і — z p (4 J - ( - с ш рб l z c, 4' 4 4" 4 x 2 |
■ |
|
— 4 ф |
і — Г к6 — |
Z p ( / ) ] + |
/гшр6 [ z Cl |
4- |
h x 2 — |
4 ф і |
— |
Zp |
( 4 К |
|
|
Яф, — (Я3 — Яг/3 )(гк3 4" 4 ) |
+ ( Я 4 — Я,/4) (/"к4 + 4 ) + |
|
4 ~ (Я б — |
R y b ) (/"к5 |
■— |
4 ) |
4 - (Я б — |
Я р б ) 4 кв — |
4 ) |
— |
Я г , 4 |
— |
Я г , 4 ; |
|
Я % , |
= Я ж 3 |
(/■кз 4 ~ |
4 ) |
4 " |
Я * 4 |
(г к4 4 ~ 4 ) |
4 |
“ Я г 44 |
— |
Я г , 4 |
4 " |
4 3 4 " 4 4; |
|
|
Я х з |
= Я х 6/'к 5 |
4 - |
R x J |
k 6 |
4 " |
( Я г в — Я г , ) |
4 |
4 ~ |
^ 5 |
4 " |
4 ѳ ; |
|
|
|
Я ф , = ( Я г , 4 " я , е) 4 + |
( Я 3 — Я „ ) 4 + |
( Я 5 — Я „ . ) 4 |
|
|
— |
( Я 4— |
Я г /4) |
4 |
— |
(Я б — |
Я ^ , ) 4 |
+ |
М |
СЗ - f - М |
Сі 4 - M |
Cs - f - |
M c„; |
|
здесь Pt (i = 3-н 6 ) — тяговые усилия на колесах, Рь = — 1- ;
Lt — момент на колесах, действующий в попереч ной вертикальной плоскости, определяе мый по формуле (IV. 12);
М сі — момент на колесах, действующий в гори зонтальной плоскости, определяемый по формуле (IV. 11);
сшр. — радиальная жесткость шины /-го колеса;
— соответствующий коэффициент демпфиро
вания для t'-ro колеса;
Nt — нормальная реакция на г'-м колесе, опре деляемая по формуле (IV.9).
Так как обобщенные реакции неголономной связи зависят от параметров пневматика, то полученную выше систему дифферен циальных уравнений движения машины можно решить только с учетом уравнений кинематических связей для каждого колеса, найденных в разделе 15 и приведенных теперь к центру тяжести Сх грузовой части погрузчика:
•V, — к ъ |
+ |
>'кзфі%і + |
/'кзХіфі + |
Ус, + |
Ъ — 'ПзФі — Ус, Тз = 0; |
У с |
— |
^ б ф і + / з ф і |
— г к3%1 + |
г/Сіф |
— І з ф і + Т)з = 0 ; |
|
4>і + Тз + |
а31з + ьзУз — СзХ |
= 0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І б % і + ^ к 4 % Х і + ^ к 4 Х і ф і + Ус, + І і — т ]4 ф і — Ус, У4 = 0 ; |
|
Ус, + ^ б ф і |
— |
^к4Хі + |
tyli/c, — |
І4 ф і + |
Щ = 0; |
|
|
фі + Y4 + а&і + ЬіУі — СіХ1 |
0 ; |
|
|
х с, + |
; зф і + г к5 фХ 2 + |
г к 5 Ь Ь + Ус, + |
i s — йзФ і — Ус,У5 = |
0 ; |
|
У с — ; 4фі - f |
— ^ 5 X 2 + У с Ь — І5 ф і + Й5 = 0 ; |
|
|
фі + Ys ■ |
Й5І5 + ЬйуЬ— С5Х2 |
0 ; |
|
|
Хс, |
+ ^зф і + /"кбфХ2 + |
Гк6І2 + У с |
+ |
Іб — |
Лбфі — |
У с Y6 = |
0; |
|
Ус, — ^4фі — /7 ф і — |
г кбХ2 + |
Ус,Ч>1 — |
Ібф і + |
Т]6 = 0 ; |
|
|
Фі “Н Ye + |
|
Ус, |
|
|
|
|
|
азіз + Mo — св%2 |
|
|
В этих уравнениях принято, что гкфх = уСі.
Перейдем к рассмотрению 2-го этапа движения. После блоки ровки балансира массы т 1 и /л2, как уже отмечалось, переме-
щаются как одно целое. Поэтому систему координат C1x 1y 1z1 нам удобно теперь поместить в общем центре тяжести трактора —
точке С; координаты |
этой |
точки |
определяются соотношениями |
|
Хс,т1+ хСгщ |
^ |
|
|
ті + щ |
|
Xe,', |
|
|
|
|
|
|
!/Сіт і + |
Ус,т а |
|
|
т1 + т2 |
|
|
|
4 4 + Zc2m2 |
кроме того, а = уСі — ус, b = zCl ~ |
zc. |
|
Кинетическая энергия трактора для 2-го этапа |
Т\ — -g- |
(Ші 4 |
ПІ2 ) (xc 4 |
Ус -j- zc) -|- |
H 2~ CXM(^M"T" ^C,JMXм
Кинетическая энергия колес:
Tz = -nr m 3 [x2c— а2ф2 4- bi Xmsin2 Хм + <AXmcos2 %u 4- 2луаіфм 4
4 2*AxMsln Xm— 2 x.CjXmcos x„ 4 2aA4,XMsin xM—
— |
ЗалХмФм cos x„ — <Ax„ sin 2 Xm4 УІ 4 |
bi^l f Сіф2 4 |
4' |
2г/Афм 4 |
2 гдАфм 4 2ЬхС\І!риЦ)м4 ' 4 4 |
^іфмСОБ Хм 4 |
4 b\ Хм cos2 Хм 4 |
с\ Хм sin2 Хм 4 аіфм% sin2 %м4 2zcaxфм cos Хм — |
— 2 гА cos Хм 4 2 гссхsin х„ — 2 zca ^ MxMsin х„ — 2аАфм cos2 хм 4
4 |
аіфмИХм sin 2хм 4 |
аіфмфмХм sin2xM— b\CX%Msin2xM4 |
|
4 biai Хмфм sin 2Хм — 2ЗДФ! Хм sin2 Хм] 4 |
|
|
' Ѵ м фм |
\ 2 |
|
|
|
4 з,/мХм4-4згмфм~| |
сг, |
|
А |
tni [хі 4 а |
фм 4 |
bh u sin Хм 4 с Хм COS Хм 4 |
2 хсапрм |
2 |
|
2 |
2 |
|
— 2 *АгХ„ sin Хм — 2хсс2І мcos хм — 2аA 4 .Хм sin х„ — |
- |
2а;с2Хмфм cos Хм 4 |
с2^Хм sin 2хм 4 ^ 4 |
bWu 4 |
с2фм 4 |
4 |
2 ^Л^м 4 2 г/ес2 фм 4 2 гса2 фм cos х„ — 2 zAx« cos х„ — |
— 2zfii Хм sin Хм — 2 аА ф м Хм cos2 Хм — 0 2фмс2 Хм sin 2Хм 4 |
|
|
|
|
|
*2 |
^ 2 Хм sin 2Хм] 4 |
|
яфм 4 4 А Хм 4 |
^с4гмфм 4 |
7~ ^ ’ |
п |
tn 5 [ х с2 + |
йзф „ + b l l l s in 2 Хм + |
СзХм c o s 2 Хм + 2 х са 3ф |
— 2 x cb 3Хм sin Хм — 2 x cc3x„ cos Хм — 2а3^зХмФм sin %M— |
|
2й3С3фмХм COS Xm “f" С3&зХм Sin 2Xm |
Ус |
^зфм 4~ с3фм |
+ |
2 y cb3% — 2г/сс3фм — 2й3с3і])мфм + |
z2 + |
а2ф„ cos2 %м + |
+ с3 Хм sin |
Хм + |
йзфм Хм sin2 Хм + Ь1Хм cos2 Хм — 22сй3фм cos Хм + |
+ 2 гсс3Хм sin Хм 4- 2 гса3фмХм sin уѵМ— 2 zА Хм cos x« + |
-Г «зСзфмХм Sin 2хм — йзфм sin 2хм + |
2аАфмХм cos2 хм + |
+ |
2с3а3фм Хм sin2 %м— с ф з 1 и sin 2х„ — ЯзѴрмХм sin 2х„] + |
|
+ |
2 \ |
"Ь ^ Съ"ы “Ь А ,г„Ф м + J Ѵм Г2 |
Гб = |
^ - т 6 [х 2 + |
а 4ф„ + b4%l sin2 Хм + |
^Хм cos2 Хм + 2л;сй4фм + |
+2%А Хм sin Хм — 2ХАХМ cos Хм 4 - 2а А х мфм sin ум —
—2а4с4г|)„Хм cos Хм —<Ахм sin 2хм 4“ Vo 4~ ^фм + с4фм +
+ 2 у сЬ^"ірм 2г/сс4фм 204с4г|)мфм —| z c —|—п4фм cos Хм 4~~
4- ^4Хм Sin2 Хм 4- й4Хм COS2 Хм — 2гса4фм cos Хм 4~ 2z a Xmsin Хм +
+ 2гАХм cos Хм + |
ö-ГзфмХм sin 2хм — 2 дА ф мхмс082 Хм + |
4~ с464Хм sin 2хм] 4- 4 |
ѵ > |
JceyM%M !- Л62мФм + JV m г 2 |
Кинетическая энергия навесного оборудования трактора для 2-го этапа
74 = -J- tn-, [ Хс + ( z Ci — z cf sin2x„ + |
( г „ — z c) x2Mcos2 Хм 4~ |
-г Хм Sin2 Хм (ö51|5m 4- 2ö5^m 4“ |
bl ) |
4“ «бфмCOS2 Хм 4“ |
4 ~ 2хсsin Хм (zCl |
z c) -j- 2 Xc ( z |
C7 |
zc) Хм cos Хм ~т~ |
4- 2xc%(a5\j)M-L b5) sin Хм — |
2л:са5фм cos Xm - f |
4" Xm (ZCl |
Zc) (Zc, |
Zc) |
Sin 2 Xm 4 ” |
+ (zc, — Zc) Xm(ö5^ m4- Ьб) Sin2XM~ |
— азфм (zCi — Zc) sin 2x„ + Xm(Zc, |
— |
Z c) (a5ipM+ b5) sin 2xM— |
— 2й5Хмфм ( Z c , — Zc) cos2Xm — ПзХмфм («5^M 4 ' bs) sin 2xm 4-
+ yl + Ь Ж — (ZCi — Z c f Фм 4- А — Z cf Фм 4- 2*/Лфм —