Определение опорных реакций колесных машин
Величины нормальных реакций грунта на колеса машины и изменение их под воздействием внешних сил и моментов существенно влияют на тягово-сцепные свойства, устойчивость и управляемость машины. Так, у тракторов с задними ведущими колесами сила тяги на крюке, перераспределяя нагрузки на оси машины, увеличивает ее сцепной вес.
В то же время чрезмерная разгрузка передних колес может привести к нарушению управляемости машин. Рассмотрим случай равномерного движения трак тора с задними ведущими колесами на подъеме: для одиночного неподвижного трактора на горизонтальной плоскости Z1 и Z2 определятся - рисунок 11: Z1ст=Gт∙a / L (85)
Z2ст=Gт(L-a) / L (86)
Рисунок
11 Схема для определения нормальных
реакций грунта на колеса машины
При движении на подъем α и наличии силы тяги на крюке реакция Z1, опре деляется равенством моментов всех сил относительно точки B - рисунок 11 :
Z1=[Gт∙a∙Cosα-Gт∙h∙Sinα-Pкр∙(hкр∙Cosγ+lкр∙Sinγ) - Mƒ]/L (87)
Сумма проекций всех сил на продольную плоскость, перпендикулярную поверхности дороги, равна: Z1+Z2=Gт∙Cosα + Pкр∙Sinγ (88).
Откуда находим:
Z2=[Gт∙(L-a)∙Cosα +Gт∙h∙Sinα+Pкр∙hкр∙Cosγ + Pкр∙(L+lкр)∙Sinγ+Mƒ] / L (89)
При γ=0, т.е. Pкр действует параллельно дороге, равенства (87) и (89) упрощаются: Z1=[Gт∙a∙Cosα - Gт∙h∙Sinα - Pкр∙hкр - Mƒ] / L
Z2=[Gт∙(L-a)∙Cosα + Gт∙h∙Sinα + Pкр∙hкр + Mƒ] / L
Снижение нагрузки на передних колесах вызывает соответствующее увеличение на задних. Конструктивные параметры h, L, a, hкр и другие существенно влияют на распределение нагрузки и продольную устойчивость. Обычно на тракторах типа 4х2 (МТЗ-5, Т-40 и др.) для увеличения сцепного веса центр тяжести располагают ближе к оси задних колес и для неподвижной машины Z2=(0.6…0.7)Gт. А это ухудшает и продольную устойчивость и управляемость трактора. Чтобы избежать этого применяют тракторы со всеми ведущими колесами. В этом случае перераспределение нагрузок на оси не сказывается на величине сцепного веса, который равен сумме реакций Z1+Z2. У колесных тракторов типа «Тимберджек» на переднюю ось неподвижного трактора приходится до 2/3 его веса. При определении реакции у автомобиля движущегося с большой скоростью необходимо учитывать силу Pw, располагаемую для предварительного расчета в центре тяжести машины. При неравномерном движении необходимо учитывать Pj - силу инерции поступательно движущихся масс машины. Реакции грунта на колеса 3-х осных авто определяется методами статики, прилагая сумму реакций на средние и задние колеса к оси балансира, а затем с учетом плеч балансира определяют реакции на колеса. Если мосты (опорные катки) подвешены к раме независимо друг от друга, задача становится статически неопределимой. В этом случае вводят дополнительное уравнение деформации рессор. Из последних 2-х уравнений следует, что нормальные реакции дороги при движении автомобиля отличаются от реакции, действующих на колеса неподвижного автомобиля. Реакция на передние колеса уменьшается, а на задние - увеличивается с увеличением крутизны подъема, интенсивности разгона, а также с увеличением сил сопротивления.
Чтобы оценить во сколько раз изменились реакции Z1 и Z2 во время движения по сравнению с вертикальными нагрузками G1 и G2 в статическом состоянии машины, вводят понятие о коэффициенте изменения реакций. Коэффициент изменения реакций m представляет собой отношение нормальной реакции, действующей на ось при движении машины, к реакции, действующей на ту же ось машины, стоящей на горизонтальной дороге:
m1=Z1 / Z1ст ; m2=Z2 / Z2ст
При разгоне машины наибольшее значение коэффициентов изменения реакций находятся в следующих пределах: для передней оси m1=0.65…0.7; для задней - m2=1.2…1.35. Приведенные значения коэффициентов свидетельствует о том, что во время разгона нагрузка на переднюю ось машины уменьшается, а на заднюю – увеличивается по сравнению с нагрузками при статическом положении автомобиля. При торможении машины происходит обратное явление. Этим объясняется подъем передней части автомобиля наблюдаемый при разгоне, и наклон ее вниз (клевок) при торможении.