Лабораторная работа № 3

1.Общая компоновка машины. Расчет положения центра масс, углов устойчивости и нагрузки опорных колес или катков Лабораторная работа

“Определение координат центра масс и определение угловой устойчивости трактора”

Цель работы: 1) Уяснить понятие устойчивости колесного и гусеничного трактора и удельного давления на почву; 2) Ознакомиться с методикой определения положения центра тяжести трактора; 3) Уяснить особенности преимуществ и недостатков компоновочных схем гусеничных тракторов с передним, задним и верхним приводом, а также колесных тракторов.

II

Содержание работы:

2.1 Знакомство с теорией определения угловой и поперечной устойчивости трактора, определение центра тяжести и давления на почву.

2.2 Определение распределения нормальных реакций на почву для трактора ДТ-75 при работе с плугом.

III

Теоретическая часть:

3.1. Устойчивость трактора

Одним из параметров, характеризующих качество конструкции трак­тора, является обеспечение возможности его работы на подъемах, укло­нах (продольная устойчивость) и косогорах (поперечная устойчивость) без опрокидывания.

Для оценки конструкции трактора с точки зрения продольной устой­чивости определяют углы подъема а и уклона а', при которых может

Рис.1. Схема сил, действующих на трактор, движущийся на подъем с при­цепом:

а — для полисного; 6 — для гусеничного

Рис.2. Схема сил, действующих на неподвижный колесный трактор:

а — на подъеме; б — на уклоне

стоять, не опрокидываясь, заторможенный трактор без прицепа и навес­ных орудий, а также критические углы, при которых трактор может двигаться с прицепом _ и без прицепа (_^’ ).

Оценку конструкции трактора с точки зрения поперечной устойчи­вости проводят по предельным и критическим углам , при которых может стоять трактор на косогоре, не опрокидываясь и не сползая.

Условия продольной устойчивости заторможенного колесного трак­тора. На рис.2, а и б показаны тракторы, стоящие в заторможенном состоянии на подъеме и уклоне. Величины этих углов, при которых вер­тикальная плоскость, проведенная через центр тяжести трактора, про­ходит через точки О', около которых может произойти опрокидывание, называют предельными (_lim и _lim^’ ) и определяют по их геометрическим соотношениям, зная координаты центра тяжести a и h и базу трак­тора L:

для предельного угла подъема

(1)

для предельного угла уклона

(2)

Вследствие размещения центра тяжести ближе к задним ведущим колесам (для лучшего сцепления колес с дорогой) предельный угол подъема всегда меньше предельного угла уклона.

Продольная устойчивость гусеничного трактора. Критерием про­дольной устойчивости гусеничного трактора является координата цент­ра давления. Для обеспечения условия устойчивости при подъеме и спу­ске необходимо соблюдать следующее неравенство:

(3)

Величину координаты центра давления Хд при движении на подъем определяют по формуле

(4)

и при движении под уклон по формуле

(5)

Пренебрегаем третьими членами уравнения (4) и (5), кото­рые при любом их значении не могут вызвать опрокидывания трактора. Условия равновесия при движении на подъем и под уклон соответствен­но будут:

(6 и 7)

откуда соответственно

(8 и 9)

Предельные углы подъема и уклона, на которых может стоять за­торможенный гусеничный трактор, определяют из геометрических соот­ношений (рис. 3) по уравнениям:

для предельного угла подъема

(10)

для предельного угла уклона

(11)

где Ск и Сп—соответственно расстояния от плоскости, проведенной че­рез ось ведущих звездочек нормально поверхности дороги, до задней и передней кромок опорной части гусеницы. Для тракторов с балансирными каретками величины Ск и С_П необходимо соответственно заменить

Рис. 3. Схема сил, действующих на неподвижный гусеничный трактор:

а — на подъеме; б — на уклоне

величинами lк и lп, которые представляют собой расстояния от плоско­стей, проходящих через оси задней и передней кареток, до плоскости, проходящей через ось ведущей звездочки, проведенных нормально к по­верхности дороги, т.е.

(12 и 13)

Работа трактора на предельных углах подъема невозможна, поэто­му представляет интерес определение максимального критического угла подъема _, на котором при движении с прицепом опрокидывание трак­тора еще не произойдет.

Известно, что координата центра давления Xд при работе трактора уменьшается с увеличением угла подъема, а также силы тяги на крюке, силы инерции трактора, составляющей лобового сопротивления X_П и мо­мента M_{j сум} касательных сил инерции деталей трактора, вращающихся на поперечных валах.

Практически установлено, что наибольшее влияние на устойчивость трактора оказывает сила тяги на крюке, которая только и будет учиты­ваться при определении критического угла подъема.

Для определения _ составляют уравнение моментов всех сил отно­сительно условной точки О прицепа, находящейся на пересечении силы тяги с плоскостью, нормальной к поверхности дороги и проведенной че­рез задние точки опорных частей гусениц:

(14)

откуда

(15)

Так же как и для колесных тракторов, строят, используя правую часть формулы (14), характеристику продольной устойчивости трак­тора f () и, отложив ординату Рк.ном 1, определяют критический угол _ (рис. 4).

При определении _ для трактора с балансирными подвесками вели­чину С_К в формуле (15) необходимо заменить величиной 1к, о которой говорилось выше.

Порядок проверки устойчивости гусеничного трактора не отличает­ся от порядка, приведенного при рассмотрении продольной устойчиво­сти колесного трактора.

Рис. 4 Характеристика продольной устойчивости гусеничного трактора

Рис. 5 Схема сил, действующих на трактор при движении по дороге с поперечным уклоном

Поперечная устойчивость колесных и гусеничных тракторов. Попе­речная устойчивость колесных и гусеничных тракторов характеризуется величинами предельных углов , при которых тракторы могут стоять, не опрокидываясь.

На рис. 5 показана схема трактора, стоящего на дороге с попе­речным наклоном. Опрокидывание трактора может произойти около нижних боковых кромок опорной поверхности ходовых частей, на ко­торые действуют реакции Y1 и Y2, если предположить, что поверхность дороги абсолютно жесткая. Уравнение моментов относительно точки О для предельного случая будет:

(16)

откуда предельный угол поперечного уклона, на котором может стоят) трактор, не опрокидываясь, будет:

(17)

Кроме того, поперечная устойчивость колесных и гусеничных трак­торов характеризуется сопротивлением сползания при скольжении опор­ной поверхности по почве.

Возможность сползания трактора вследствие скольжения ходовой части по почве характеризуется уравнением проекций всех сил на ось, параллельную поверхности дороги,

(18)

Наибольшее значение величин реакций Z1 + Z2 определяют по вы­ражению

(19)

где (2—коэффициент, характеризующий боковое сцепление ходовых

частей трактора с почвой.

Следовательно, условие невозможности сползания трактора будет иметь вид:

(20)

откуда

(21)

Коэффициент сцепления  зависит от сил трения, механических свойств почвы и от величины упорной поверхности деталей ходовой ча­сти трактора, которые погружены в почву. Для колесных тракторов на баллонах коэффициент сцепления ( зависит от состояния поверхности дороги, конструкции баллонов и давления в них воздуха.[1]