Трактора і автомобіля 5 страница

Динамічний коефіцієнт навантаження ведучих коліс дорівнює

l_к = к × l_{к стат}, (2.68)

де к - коефіцієнт перерозподілення навантаження між вісями

машини при рухові, рівний 1,1…1,2;

l_{к стат} - статичний коефіцієнт навантаження ведучих коліс,

рівний 0,70…0,75.

При визначенні динамічного коефіцієнта навантаження ведучих коліс приймають наступні значення коефіцієнта навантаження ведучих коліс: з

Таблиця 2.8

Значення повної ваги деяких автомобілів

№ п.п.	Марка автомобіля	Вага автомобіля, кг
власна	вантажопі-д¢ємність	паса-жирів	повна
1.	ЗАЗ-968М
2.	ВАЗ-2121
3.	“Москвич-2140”
4.	ГАЗ-3110
5.	ЛуАЗ-969М
6.	ВАЗ-2121
7.	УАЗ-469Б
8.	УАЗ-452М
9.	УАЗ-451М
10.	ГАЗ-66
11.	ГАЗ-53А
12.	ЗИЛ-130
13.	ЗИЛ-131
14.	МАЗ-500Д
15.	КамАЗ-5320

Таблиця 2.9

Конструктивна маса деяких моделей сучасних сільськогосподарських тракторів

№ п.п.	Марка трактора	Маса трактора, кг
конструктивна	експлуатаційна
1.	Т-16М
2.	Т-25А
3.	Т-40АМ
4.	ЮМЗ-6Л
5.	МТЗ-80
6.	МТЗ-100
7.	ХТЗ-121
8.	Т-150К
9.	К-700А
10.	К-701
11.	Т-70С
12.	ДТ-75М
13.	Т-150
14.	Т-130

колісною формулою 4´2 l_кстат = 0,65…0,70, а для гусеничних тракторів і колісних тракторів з колісною формулою 4´4 l_кстат = k = l_к = 1.

Конструктивна маса гусеничного трактора визначається за залежністю

(2.69)

Для прикладу в табл.2.9 приведено значення конструктивної маси деяких моделей сучасних Вітчизняних сільськогосподарських тракторів.

2. Крутний момент М_к, який підводиться від двигуна безпосередньо до зовнішньої поверхні шини ведучого колеса.

Для забезпечення руху машини необхідно виконати наступну умову

М_к > М_д, (2.70)

де М_к - крутний момент, який підводиться від двигуна безпосередньо

до вісей ведучих коліс, Н×м;

М_д - крутний момент двигуна, Н×м.

У випадку, коли

М_к = М_д , (2.71)

машина не може рухатись.

При сталому рухові величина крутного момента на вісях ведучих коліс визначається за залежністю (2.15), а при нестійкому русі – (2.18).

3. Сила тягового опору P_r (сила тяги на гаку), прикладена під кутом g_r до лінії поверхні дороги на висоті h_r від лінії поверхні дороги.

Величина сили тяги на гаку в Н при роботі трактора з причіпом визначається за залежністю

P_r = P_пр = y × G_пр, (2.72)

де P_пр - тяговий опір причепа, Н;

y - безрозмірний приведений коефіцієнт сумарного опору

дороги;

G_пр - повна вага причепа, Н.

Приведений коефіцієнт сумарного опору дороги дорівнює

y = ¦×cosa ± sina, (2.73)

де ¦ - безрозмірний коефіцієнт опору перекочування ведучих коліс в даних грунтових умовах. Числові значення кофіцієнта ¦ для деяких грунтових фонів приведені в табл. 2.1, 2.2;

a - величина кута нахилу лінії поверхні дороги до лінії горизонту, град та хвилини;

± - у разі руху машини на під¢йом у рівнянні приймається знак “ + “, а коли машина рухається вниз по схилу - “ - “.

Повна вага причепа в Н становить

G_пр = G_пр0 + G_гр, (2.74)

де G_пр0 - власна вага причепа, Н;

G_гр - вага вантажу, Н.

Власна вага причепа визначається за залежністю

G_пр0 = m₀ × g, (2.75)

де m₀ - конструктивна маса причепа, кг. Числове значення m₀ приймається із технічної характеристики прицепа, з відповідних технічних довідників чи каталогів або визначається експериментально.

Вага вантажу дорівнює

G_гр = m_гр × g, (2.76)

де m_гр - номінальна вантажопід¢ємність причепа, кг. Числове значення m_гр приймається із технічної характеристики причепа або визначається експериментально.

Величина сили тяги на гаку в Н при роботі трактора з плугом визначається за залежністю

P_r = P_пл = к_п × а × в, (2.77)

де P_пл - тяговий опір плуга, Н;

к_п - коефіцієнт питомого опору плуга, Н¤м². Числові значення коефіцієнта питомого опору плуга для даних грунтових умов визначаються по спеціальним довідковим таблицям відповідної технічної літератури. Для прикладу в табл. 2.10 приведені числові значення к_п для чорнозему для трьох основних агрофонів та двох різновидів;

Таблиця 2.10

Числові значення коефіцієнта питомого опору плуга, кН/м²

Грунт	Агрофон	Різновид грунту
середньосугли- нистий	супісок та легко- суглинистий
	Стерня озимих
Чорнозем	Пласт багаторічних трав
	Цілина, переліг

Таблиця 2.11

Числові значення коефіцієнта питомого опору сільськогосподарської машини, кН/м

Назва машина	Коефіцієнт
Плуг при оранці стерні на глибину 25 см: легкі грунти середні грунти важкі грунти	3…8 12…15 19…25
Лущильник дисковий	1,2…2,6
Борона дискова: на стерні на оранці на луках і пасовищах	1,6…2,2 3,0…6,0 4,0…8,0
Борона зубова: середня важка	0,3…0,6 0,4…0,7
Культиватор: паровий при глибині обробітку 6…8 см паровий при глибині обробітку 10…12 см плоскоріз глибокорихлювач	1,2…2,6 1,6…3,0 4,0…6,0 8,0…13,0

а - глибина оранки, м;

в - ширина захвату, м.

При роботі трактора з іншими сільськогосподарськими машинами та знаряддями величина сили тяги на гаку в Н визначається за залежністю

P_r = P_м = к_m× в, (2.78)

де P_м - тяговий опір машини, Н;

к_м - коефіцієнт питомого опору машини на 1 м ширини захвату, Н¤м. Числові значення к_м для даних грунтових умов визначаються по спеціальним довідковим таблицям відповідної технічної літератури. Для прикладу в табл. 2.11 приведені числові значення к_м для деяких сільськогосподарських машин;

в - ширина захвату машини, м.

4. Сила опору перекочування коліс P_¦, яка діє паралельно лінії дороги (напрямку руху), рівна сумі сил опору перекочування ведучих і ведених коліс і умовно приложена в одній точці.

Точки прикладення і напрямок дії сил опору перекочування ведучих і ведених коліс позначені на рис. 2.13 відповідно літерами P_¦к і P_¦п.

Величина сили опору перекочування коліс в Н обчислюється за залежністю

(2.79)

5. Сила опору під¢йому Р_і, яка діє на Ц.В. машини, паралельно лінії дороги, в протилежний бік від напрямку руху.

Величина сили опору під¢йому в Н дорівнює

Р_і = G × sina. (2.80)

6. Арифметична сума сил опору перекочування P_f та опору під¢йому P_і називається приведеною силою сумарного опору дороги P_y.

Величина приведеної сили сумарного опору дороги в Н визначається за рівнянням

P_y = P_f + P_і = ¦Gcosa + Gsina = (¦cosa + sina) G = yG. (2.81)

7. Сила опору розгону (зміни швидкості руху) P_j , яка діє на Ц.В. машини, паралельно лінії дороги, в протилежний бік від напрямку руху.

Величина сили опору розгону в Н обчислюється за залежністю

(2.82)

де δ_вр - безрозмірний коефіцієнт врахування обертових мас.

Для спрощених розрахунків, наприклад, в начальних цілях, коефіцієнт врахування обертових мас обчислюється за такими формулами:

- при роботі автомобіля без вантажу

δ_вр = 1,04 + 0,05 × і²_кпz , (2.83)

- при роботі автомобіля з вантажем

δ_вр =1 + (0,04 + 0,05 × і²_кпz)× , (2.84)

- при роботі колісного трактора

δ_{вр =} 1,04 + 0,01 × і²_кпz, (2.85)

або

δ_вр = 1,15 +0,001 × і²_трz, (2.86)

де і_кпz - передаточне число коробки передач машини на Z-й передачі;

G₀ - власна вага автомобіля, Н;

G - повна вага автомобіля, Н;

і_трz - передаточне число трансмісії трактора на Z-й передачі.

8. Сила опору повітря Р_w, яка діє на Ц.В. машини, паралельно лінії дороги, в протилежний бік від напрямку руху.

Величина сили опору повітря в Н визначається за залежністю

(2.87)

де к - коефіцієнт обтічності, Н×с²/м⁴;

F - площина лобової поверхні (площина парусності), м²;

V - поточне значення швидкості руху машини, км/г. Числові

значення V визначаються за рівняннями (2.54, 2.55).

Для прикладу в табл. 2.12 приведемо числові значення фактору опору повітря та його складові для деяких моделей Вітчизняних автомобілів.

Таблиця 2.12

Параметри обтічності автомобілів

№ п.п.	Марка автомобіля	F, м^2	к, Н×с^2/м^4	к×F, Н×с^2/м^2
1.	ЗАЗ, ”Москвич - 412”	1,62	0,20	0,32
2.	ГАЗ - 24	2,09	0,20	0,42
3.	УАЗ - 450Д	3,23	0,65	2,10
4.	ГАЗ - 53А, ГАЗ - 66	4,45	0,65	2,80
5.	ЗИЛ - 130	4,46	0,65	2,90
6.	МАЗ - 500	5,03	0,65	3,30
7.	КамАЗ - 5320	5,08	0,65	3,30
8.	КрАЗ - 258	5,34	0,65	3,50
9.	“Урал - 375”	5,60	0,65	3,60

2.10. Тяговий баланс

Тяговим балансом машини називається рівняння сил, які рухають машину, і сил опору перекочування, що спроектовані на поверхню дороги. Це рівняння показує на які складові сили опору перекочування розкладується (витрачається) дотична сили тяги Р_к на окружності ведучого колеса.

Аналітично рівняння тягового балансу трактора записується таким чином

(2.88)

де P_f - сила опору перекочування рушія трактора, Н. Величина сили

обчислюється за залежністю (2.79);

Р_і - сила опору під¢йому, Н. Величина сили обчислюється за

залежністю (2.80);

Р_j - сила опору розгону, Н. Величина сили обчислюється за

залежністю (2.82);

Р_w - сила опору повітря, Н. Величина сили обчислюється за

залежністю (2.87);

Р_г - сила тяги на гаку, Н. Величина сили обчислюється за

залежностями (2.72, 2.77, 2.78).

Основним параметром, що характеризує автомобіль, є пристосованість до розгону. Тому рівняння тягового балансу автомобіля записується відносно сили опору розгону. Воно має такий вигляд

(2.89)

де - сума зовнішніх сил опору, які діють на автомобіль при

відповідних умовах руху, Н.

Сума зовнішних сил обчислюється за залежністю

. (2.90)

Значення сил Р_f, P_i, P_w у формулі (2.90) обчислюється по тим же залежностям, що і для трактора (формула (2.88)). Для автомобіля без причепа Р_г = 0. Числові значення Р_г при роботі з причепом обчислюються за рівняннями (2.72…2.76).

В формулу (2.90) підставимо значення сили опору розгону (залежність (2.82))

. (2.91)

Виконаємо такі арифметичні дії

(2.92)

(2.93)

(2.94)

Рівняння (2.94) є диференціальним рівнянням руху автомобіля. Якщо то має додатнє значення і автомобіль рухається з прискоренням, а якщо – зі сповільненням.

2.11. Нормальні реакції грунту на передні і задні колеса тракторів та автомобілів

При сталому русі колісної машини зі сторони грунту на її рушії діють нормальні (перпендикулярні лінії дороги) У_к і У_п та паралельні Х_к = Р_fк i Х_п = P_fп реакції. Точка прикладення цих реакцій та напрям їх дії приведені на рис. 2.13. Реакцію Х_к прийнято називать штовхаючою, а Х_п – складовою лобового опору і реакцій грунту на ведені колеса. Сумарна величина цих реакцій визначається за залежністю (2.79).

Величина нормальних реакцій грунту на передні колеса У_п впливає на стійкість руху і керованість, особливо для машин з колісною формулою 4´2 і передніми керованими колесами, а на задні колеса У_к – на техніко-економічні

показники.

Для визначення величини нормальних реакцій грунту У_к і У_п необхідно скласти рівняння моментів сил, які діють на колісну машину. Рівняння складаються відносно точок О_п і О_к.

Для визначення величини нормальної реакції на ведені колеса У_п складаємо рівняння моментів сил відносно точки О_к. При цьому приймаємо, що сили, які діють по ходу годинникової стрілки, створюють момент зі знаком “ – “, а проти ходу – зі знаком “ + “. Також враховуємо, що М^¢_к = Р^¢_к × r_к. Сила Р^¢_к прикладена в точці О_к і направлена в бік, протилежний напрямку руху.

Рівняння моментів має наступний вигляд

Враховуючи те, що при швидкостях руху менших 10 км/г для колісного трактора Р_w» 0; cosg_г» 1; Р_fк × 0 = 0; Р_fп × 0 = 0; Р^¢_к ×0 = 0, рівняння (2.95) записуємо так

Рівняння (2.96) можемо записати в іншому вигляді

Враховуючи те, що У_к × а_к = М_fк, а У_п × а_п = М_fп, по аналогії з рівнянням (2.79), можемо записати

(2.98)

де М _f - момент опору перекочування колісної машини, Н×м;

М _{f к} - момент опору перекочування ведучих коліс, Н×м;

М _{f п} - момент опору перекочування ведених коліс, Н×м.

Підставляємо значення М _f у рівняння (2.97) і виконуємо такі арифметичні дії

(2.99)

(2.100)

Враховуючи те, що рівняння (2.100) переписуємо так

(2.101)

Для визначення величини нормальної реакції на ведучі колеса У_к складаємо рівняння моментів сил відносно точки О_п. При цьому приймаємо тіж самі допущення, які були прийняті раніше при визначенні величини нормальних реакцій на ведені колеса.

Рівняння моментів має наступний вигляд

Враховуючи те, що при швидкостях руху менших 10 км/г для колісного трактора Р_w»0; ; cosg_г» 1; У_к × а_к = М _{f к}; У_п × а_п = М _{f п}; M _f = М _{f к} + М _{f п}, після відповідних математичних дій, рівняння (2.102) записуємо так

(2.103)

При сталому русі на горизонтальній ділянці Р_j = Р_i = 0, а cosa = 1. Тому рівняння (2.101) і (2.103) приймають вигляд

(2.104)

(2.105)

Виконаємо такі арифметичні дії

(2.106)

де У_п.стат та У_к.стат - нормальні реакції грунту на ведені та ведучі колеса

нерухомої машини, Н.

В кінцевому вигляді рівняння (2.106) перепишемо так

(2.107)

(2.108)

Для нагляднішнього представлення про розподілення нормальних реакцій ґрунту на колеса машини використовують питомі показники. Отримують питомі показники діленням обох частин рівнянь (2.107) і (2.108) на вагу машини. Виконаємо це так:

(2.109)

(2.110)

В рівняння (2.109) і (2.110) підставимо значення У_п.стат і У_к.стат (рівняння 2.106). З урахуванням того, що значення буде надто малим по відношенню до інших значень, то рівняння (2.109) і (2.110) запишемо у вигляді

(2.111)

(2.112)

Виконаємо такі арифметичні дії

(2.113)

(2.114)

В рівняння (2.113) і (2.114) підставимо загальноприйняті умовні позначення отриманих величин. У цьому випадку вони матимуть вигляд

(2.115)

(2.116)

де l_п і l_к - динамічні коефіцієнти навантаження ведених і ведучих коліс. Вони показують, яка частина ваги машини приходиться на відповідні колеса при рухові машини;

l_п.стат і l_к.стат - статичні коефіцієнти навантаження ведених і ведучих

коліс.

2.12. Нормальні реакції ґрунту на колеса трактора при роботі з навісною машиною

При рухові трактора з навісною машиною в транспортному положенні на трактор діє вага навісної машини, яка повністю передається на колеса трактора. У цьому випадку змінюється положення центра ваги агрегата по відношенню до центра ваги трактора: а > а_агр; h_агр > h. Для визначення величини нормальних реакцій грунту на колеса трактора використовують рівняння, анологічні приведеним в розділі 2.11 (з відповідними змінами). В дійсному курсі лекцій розглядати ці рівняння ми не будемо. Вони викладені у підручниках [1, 2].

При роботі колісного трактора з навісною машиною в робочому положенні, крім ваги машини, розглядаються реакції грунту, які діють на робочі органи машини і її опорні колеса (якщо вони є).

Для прикладу розглянемо методику визначення нормальних реакцій грунту на колеса трактора з колісною формулою 4´2 при роботі з плугом, який має опорне колесо. При цьому приймемо такі припущення: плуг встановлений на задньому механізмові навішування; трактор працює при сталому русі; ділянка поля горизонтальна.

Основні параметри тракторного агрегату та сили, які на нього діють у цьому випадку, приведені на рис. 2.14.

На рис. 2.14 прийняті ті ж позначення, що і на рис. 2.12 і 2.13. Додатково позначено: L_н - продольна база плуга, м; У_н - нормальна реакція грунту на опорне колесо плуга, Н; h_г - глибина обробки (оранки), м; R_рез - результуюча сила реакцій грунту на робочі органи плуга, Н; R_х - горизонтальна складова результуючої сили R_рез; a_н - кут відхилення напряму дії R_рез відносно лінії поверхні поля; О_в - миттєвий центр обертання навісного плуга; m - плече результуючої сили R_рез відносно миттєвого центра О_в.

Для визначення величини нормальних реакцій грунту на ведене колесо складаємо рівняння моментів відносно точки О_к.

Рівняння моментів має такий вигляд

(2.117)

Виконаємо наступні математичні дії

(2.118)

(2.119)

(2.120)

Так, як величина h_г мала по відношенню до інших геометричних параметрів трактора, то R_х×h_г» 0. Рівняння (2.120) запишемо так

(2.121)

Поділимо обидві частини рівняння (2.121) на L

(2.122)

Рис. 2.14. Сили, які діють на колісний трактор при роботі з

навісним плугом, який має опорне колесо

Звідки

(2.123)

Для визначення величини нормальних реакцій грунту на ведуче колесо складаємо рівняння моментів відносно точки О_п.

Дата добавления: 2017-02-01