Гусеничний рушій. Кінематика гусеничного рушія.
Гусеничний рушій застосовується для забезпечення високої прохідності транспортного засобу з одночасною можливістю реалізації великої тягової сили. До складу гусеничного рушія входять: дві замкнені гусениці 1; два ведучих колеса 2; два напрямні колеса 3; опорні котки 4; підтримуючі котки 5; амортизуючий та натяжний пристрій 6 (рис. 1).
Рис. 1. Кінематика гусеничного рушія
Гусениці виготовляються у вигляді замкнених ланцюгів, що складаються з шарнірно з’єднаних траків.
Припустимо, що гусениця є еластичною нерозтягуваною стрічкою, і розглянемо рух довільної точки а такої гусениці. Ця точка бере участь у двох рухах: відносному обертовому зі швидкістю vв по відношенню до корпуса трактора, і переносному зі швидкістю vп разом з корпусом трактора. Абсолютна швидкість
Cумістимо з точкою а систему координат хОz і спроектуємо вектор абсолютної швидкості на координатні осі.
Тоді абсолютна швидкість
Отже, як видно з формули, абсолютна швидкість будь-якої точки гусениці залежить від кута φ між векторами відносної vв та переносної vп швидкостей. Для точки с верхньої частини гусениці φ=0, і
Для точки d для нижньої частини гусениці φ = 1800 і
Проаналізуємо останній вираз: Залежно від значень vп та vв можливі три випадки:
1) vп<vв, vd<0 – точка d пересувається по ґрунту в напрямку, протилежному рухові трактора, тобто гусениця пробуксовує. При vп =0 буксування повне і трактор нерухомий;
vп>vв, vd>0 – точка d пересувається по грунту в бік руху трактора, тобто рух з юзом, що можливо при гальмуванні трактора;
vп=vв, vd=0 –точка d нерухома відносно грунту, відбувається чисте кочення.
Оскільки абсолютна швидкість точок гусениці змінна, це викликає появу прискорень, а отже й інерційних сил.
Прискорення точки а при рівномірному поступальному русі трактора задається виразами:
Абсолютне прискорення точки а
Похідна
- кутова швидкість точкиа,
яка
визначається
з виразу
,
де
-
радіус кривини траєкторії точкиа.
Отже
–відцентрове
прискорення.
Якщо точка гусениці
рухається прямолінійно, що має місце у
верхній і нижній частинах,
і
Зі сказаного виходить, що при переході
з прямолінійної траєкторії на криволінійну
і навпаки, прискорення точки змінюється
стрибкоподібно, що породжує ударні
навантаження на ланки гусениці.
Нерівномірність руху гусеничного рушія. Теоретична швидкість руху трактора.
Одержані кінематичні залежності дійсні для гусениці у вигляді нерозтягуваної еластичної стрічки, чи, з певним наближенням, у вигляді дрібноланкового ланцюга. Реальні ж ланки гусеничного ланцюга мають великий крок, що спричиняє нерівномірність руху гусениці, ведучого колеса і трактора загалом.
При переході
опорного котка з положення 1 в положення
2 (рис. 2) опорна ланка гусениці вивільнюється,
тому швидкість задньої частини гусениці
між опорним котком і ведучим колесом
збільшується, що спричиняє зміну
швидкості обертання ведучого колеса,
а значить і всього трактора. Зміна
швидкості періодично повторюється при
звільненні кожної наступної ланки
гусениці. Зазначена зміна швидкості
має такий характер – стрибкоподібне
зростання при вивільненні опорної
ланки, а далі поступове зменшення.
Період, протягом якого відбувається
повний цикл зміни швидкості, відповідає
повороту ведучого колеса на кут
,
де z – кількість зубів ведучого колеса.
Рис. 2. Схема нерівномірного руху гусеничного рушія
Насправді нерівномірність руху трактора є незначною з таких причин:
– по перше, завдяки значній масі, а отже й інерційності трактора;
– по друге, завдяки переміщенню опорного котка, який є підресорним;
– по трете, завдяки еластичності елементів трансмісії, що зумовлює нейтралізацію нерівномірності обертання ведучого колеса;
– по четверте, завдяки вивертанню ланок гусениці під заднім опорним котком при видиранні ґрунту.
Нерівномірність руху гусениці зменшується при застосуванні гусениці з малим кроком ланок.
Теоретична швидкість руху гусеничного трактора
де
-
кутова швидкість ведучого колеса;
rк – кінематичний радіус ведучого колеса, що дорівнює динамічному.
За один оберт ведучого колеса трактор проходить шлях, що дорівнює сумарній довжині ланок, обкочених навколо колеса
де tг – крок гусеничної ланки.
З останнього виразу
Отже
Врахувавши, що
де nк – частота обертання колеса, хв-1, одержуємо
При русі гусениці відбувається повне пробуксовування, тому дійсна швидкість трактора менша за теоретичну:
Тут s – коефіцієнт пробуксування.
