Момент сопротивления повороту и силы тяги на гусеницах при простейшем случае поворота

СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОВОРОТУ

Рассмотрим вначале наиболее простой, частный случай по­ворота гусеничной машины на горизонтальной площадке, без прицепа с расположением центра тяжести в продольной плоско­сти над серединой опорных ветвей гусениц и на малой скоро­сти, при которой центробежной силой, действующей на машину,

можно пренебречь. Внешние силы, действующие в этом слу­чае на машину, показаны на рис 101. Рассмотренная кине­матика поворота гусеничной машины дает основание счи­тать, что к каждой гусенице приложена сила сопротивле­ния прямолинейному движению f*(Q/2) b поперечные силы, препятствующие

повороту её около полюса и образующие момент сопротивления повороту М_с.

Примем вначале, что полюсы поворота гусениц 0₁ и 0₂ ле­жат на поперечной оси машины. Предположим также, что рас­пределение удельного давления по длине гусениц равномерное, поворот машины происходит с заданным и постоянным радиу­сом, коэффициент сопротивления боковому сдвигу или повороту гусениц ii постоянен, ширина гусениц равна нулю.

В соответствии с этими допущениями эпюры поперечных сил показаны в виде прямоугольников с равнодействующими S. Эти равнодействующие дают пару сил, определяющую момент со­противления повороту М_с. Силы тяги Р₁и Р₂ обозначены соот­ветственно для отстающей и забегающей гусеницы.

При ширине гусеницы, равной нулю, удельное давление q превращается в давление, приходящееся на единицу длины гу­сеницы:

В рассматриваемом случае нормальная реакция грунта Q равна весу машины G. Тогда

и момент сопротивления повороту двух гусениц или машины

(222)

где коэффициент пропорциональности называют коэффициен­том сопротивления повороту. Заметим, что величина момента сопротивления повороту не изменится, если в дальнейшем про­водить расчеты, условно полагая наличие на машине одной гу­сеницы, но принимая пои этом

(223)

Для определения потребных сил тяги спроектируем все силы на продольную ось машины

P₁ + P₂ = fQ (224)

и напишем уравнение моментов сил относительно центра ма­шины

или

(225)

Левая часть уравнения (225) представляет собой момент, поворачивающий машину. При равномерном повороте он ра­вен моменту сопротивления. С ростом М_с при увеличении \х поворачивающий момент должен увеличиваться. После дости­жения предельно возможной по двигателю силы тяги на забегающей гусенице (Р₂ = Р<?₂) дальнейшее увеличение пово­рачивающего момента возможно только путем изменения знака силы тяги Pi в формуле (225), т. е. изменения ее направления действия. В этом случае сила Pi будет играть активную роль.

Уравнение (225) можно переписать в виде

Решая уравнения (224) и (226) совместно, получим

(226)

(227)

Те же выражения для Р₂ и P₁ можно получить, если исполь­зовать уравнения моментов относительно полюсов поворота гусениц О₁ и О₂.

Последний прием следует рекомендовать для определения сил тяги на гусеницах при наличии других внеш­них сил, действующих на машину.

Анализ полученных уравнений дает возможность сделать некоторые важные выводы. Уравнения (227) определяют потребные силы тяги на

гусе­ницах, которые необходимы, чтобы совершить равномер­ный поворот в заданных условиях. Эти силы долж­ны быть обеспечены двига­телем и механизмом пово­рота машины.

Уравнение (224) пока­зывает, что сумма сил тяги при повороте не изменилась и равна силе тяги прямо­линейного движения. Од­нако из практики известно, что при повороте требуется увеличение мощности дви­гателя. Из уравнения (226) видно, что сила тяги на забегающей гусенице боль­ше, чем на отстающей, на величину QL/2B. Таким образом из уравнений (224) и (226) следует, что с уменьшением силы Р₁сила Р₂ настолько же возрастает. Значит соотношение сил Р₂ и P₁ при прочих одинаковых условиях определяется величиной коэффициента ,который, как это будет показано в следующих разделах, зависит от радиуса.

Если принять, что механиз­мом поворота машины является бортовой фрикцион, то для создания сил тяги на гусеницах потоки мощности двигателя распределяется так, как показано на рис. 102, а. Уменьшение силы Pj до требуемой величины осуществляется пробуксовкой бортового фрикциона. Во втором случае равномерный поворот с положительным направлением силы тяги Р1 невозможен. Для увеличения поворачивающего момента необходимо приложить тормозную силу P1 (рис. 102, б). При этом гусеница отстающего борта отключается от двигателя и тормозится. Мощность дви­гателя N_д целиком передается на забегающий борт (N₂) и рас­ходуется на поворот машины или преодоление внешних сопро­тивлений (N₀). Часть ее N₁ поступает на отстающую гусеницу и теряется в тормозе N_Т. Отстающая гусеница является ведомой и перематывается за счет энергии двигателя, передаваемой че­рез забегающую гусеницу.

Отношение силы тяги на забегающей гусенице к силе тяги

прямолинейного движения во втором случае Р₂ /f Q= 3,31. Это отношение вместе с потоками мощности на рис. 102, б уже пояс­няет, почему часто при повороте гусеничной машины требуется значительное увеличение мощности двигателя. Если сохраняет­ся прежняя скорость движения забегающей гусеницы, то мощ­ность двигателя должна увеличиваться в 3,31 раза.

Следовательно, в идеальном случае, механизм поворота гу­сеничной машины, кроме изменения относительных скоростей гусениц, должен обеспечить требуемое для поворота изменение сил тяги на гусеницах.

Дата добавления: 2015-06-28