Лекция 9.5. Поворачивающий момент и момент сопротивления повороту гусеничного трактора

9.5.1. Момент сопротивления повороту гусеничного трактора. Результирующий момент сопротивления повороту

При вращении гусениц вокруг полюсов и (рис. 79, ) между гусеницами и дорогой возникают силы трения и другие боковые реакции, препятствующие повороту. В простейшем случае с учётом принятых ранее условий поворота создаваемый ими момент сопротивления повороту может быть подсчитан следующим образом. Выделим на гусенице элементарный участок с бесконечно малой длиной , расположенный на расстояние от линии , проходящей через полюсы вращения гусениц. Элементарная нормальная нагрузка, передаваемая этим участком на опорную поверхность,

,

где - вес, приходящийся на каждую гусеницу; - длина опорной поверхности гусеницы.

Элементарная сила, с которой выделенный участок гусеницы сопротивляется повороту, может быть представлена в виде произведения , где - приведённый коэффициент сопротивления повороту, учитывающий все боковые реакции дороги, действующие на гусеницы при повороте. Эти реакции примем одинаковыми по всей длине опорной поверхности гусениц. Так как каждая элементарная сила создаёт элементарный момент сопротивления повороту на плече , то суммарный момент сопротивления повороту

.

Таким образом, момент сопротивления повороту прямо пропорционален весу трактора, длине его гусениц и приведённому коэффициенту сопротивления повороту.

При выводе этой формулы не учтено влияние ширины гусениц на сопротивление повороту.

Коэффициент сопротивления повороту зависит от механических свойств почвы, конструкции гусениц и глубины их погружения в почву. Его значение изменяется в широких пределах в зависимости от условий поворота. На коэффициент существенно влияет радиус поворота: чем круче поворот, тем больше коэффициент и наоборот.

В ориентировочных расчётах значения приведённого коэффициента сопротивления повороту при разных радиусах поворота можно определить по эмпирической формуле

,

где - наибольшее значение коэффициента сопротивления повороту в данных почвенных условиях при ; в зависимости от почвенных условий.

Расчётные значения берут в пределах от 0,7 для твёрдых дорог до 1,0 для рыхлых полевых почв; на влажных и обледенелых дорогах может быть значительно ниже. Чем плотнее почва, на которой совершается поворот, тем больше должна быть величина и наоборот.

Если поворот осуществляется с нагрузкой на крюке (с прицепом), то дополнительно действует сила , приложенная в точке на расстоянии от середины длины опорных поверхностей гусениц (рис. 79, ). Разложим силу на две составляющие: продольную и поперечную , направленную в сторону отстающей гусеницы. Сила смещает ось с середины длины опорной поверхности гусениц и изменяет эпюру давлений. Это приводит к изменению момента сопротивления повороту , однако в теоретическом плане учесть это изменение довольно сложно и поэтому влиянием продольной составляющей мы будем пренебрегать. Под действием поперечной составляющей тягового сопротивления на крюке возникает момент , препятствующий повороту.

Тогда результирующий момент сопротивления повороту при ориентировочных расчётах можно в связи с этим допущением определить в следующем виде:

.

Угол , определяющий направление тягового сопротивления на крюке при повороте, зависит от конструкции прицепа, способа его соединения с трактором, расположения точки прицепа на тракторе и радиуса поворота и определяется по различным методикам.

9.5.2. Поворачивающий момент гусеничного трактора

Для преодоления результирующего момента сопротивления повороту необходимо иметь соответствующий поворачивающий момент. Этот момент возникает при создании на забегающей и отстающей гусенице различных касательных сил тяги. Чтобы определить поворачивающий момент , используем изображённую на рисунке 80 схему сил, действующих на трактор при установившемся повороте с прицепом.

Обозначим касательную силу тяги на забегающей гусенице через , а на отстающей – через . При повороте они имеют разное значение, а иногда и разное направление. Сопротивление качению трактора на повороте больше, чем при прямолинейном движении, причём сопротивление качению забегающей и отстающей гусениц могут быть различны. В соответствии с этим сопротивление качению трактора представлено на схеме двумя разными по значению силами: на забегающей гусенице и на отстающей. Кроме указанных сил, на трактор действует момент сопротивления повороту и тяговое сопротивление на крюке .

Напишем условия равновесия трактора относительно полюсов и вращения гусениц, составив следующие уравнения моментов:

;

.

Вычитая почленно из верхнего уравнения нижнее, получим

,

откуда следует, что результирующий момент сопротивления повороту преодолевается поворачивающим моментом, величина которого

.

Разность является регулируемой величиной и создаётся в результате воздействия на механизм поворота, а разность возникает самостоятельно и зависит от условий поворота. Если разность положительна, то поворачивающий момент трактора увеличивается. Наиболее существенно влияние этой разности при крутых поворотах на низких передачах с большой нагрузкой на крюке, когда из-за боковой составляющей тягового сопротивления на отстающую гусеницу приходится большая весовая нагрузка, чем на забегающую, и коэффициент сопротивления качению отстающей гусеницы больше ввиду значительной разницы в радиусах поворота обеих гусениц.

В эксплуатационных условиях величина незначительна, поэтому для надёжности расчётов примем , где - коэффициент сопротивления качению трактора на повороте. В соответствии с таким допущением поворачивающий момент

.

Дата добавления: 2015-10-24