Лекция 9.6. Влияние типа механизма поворота на величину поворачивающего момента

9.6.1. Определение касательных сил тяги на забегающей и отстающей гусенице при движении трактора на повороте

Установим значения касательных сил тяги каждой гусеницы при повороте. Для этого разделим приведённые выше уравнения моментов на ширину колеи , в результате чего получим

;

,

где - суммарная касательная сила тяги, развиваемая трактором при движении на повороте с нагрузкой на крюке.

При выводе этих формул учтены следующие допущения: (здесь - общее сопротивление качению трактора на повороте) и .

Касательная сила тяги забегающей гусеницы всегда положительна, а касательная сила тяги отстающей гусеницы в зависимости от условий поворота может быть положительна, равная нулю или отрицательна. Условие , необходимое для выполнения поворота без создания на отстающей гусенице отрицательной касательной силы тяги, выполнимо преимущественно при движении трактора с нагрузкой на крюке, когда ему приходится развивать значительную касательную силу тяги . Чем тяжелее условия поворота, т.е. чем больше , тем больше должна быть при этом нагрузка на крюке. При холостом ходе трактора условие выполнимо главным образом при плавных поворотах с относительно большим радиусом, когда результирующий момент сопротивления повороту невелик.

9.6.2. Влияние типа механизма поворота на распределение ведущих моментов между гусеницами и на величину поворачивающего момента

Рассмотрим механизмы поворота в той же последовательности, в какой это сделано при анализе кинематики поворота.

Механизм поворота с простым симметричным дифференциалом (рис. 75) распределяет подводимый к нему крутящий момент поровну между обеими полуосями, т.е. на каждую из них передаёт момент . На забегающей полуоси этот момент уравновешивается моментом, создаваемым касательной силой тяги гусеницы , а на отстающей полуоси – моментом сил трения тормоза и моментом, создаваемым касательной силой тяги отстающей гусеницы . В соответствии с этим касательные силы тяги гусениц при повороте можно определить по следующим формулам:

; .

Как видно из полученных формул, . При сила положительна, а при - отрицательна.

Вследствие неравенства касательных сил тяги и возникает поворачивающий момент , который определяется по формуле:

.

Таким образом, поворачивающий момент, создаваемый механизмами поворота с простыми дифференциалами, прямо пропорционален моменту тормоза и регулируется изменением степени затяжки его на отстающей полуоси.

Мощность двигателя при повороте распределяется дифференциалом между ведущими полуосями пропорционально частотам их вращения. По мере уменьшения радиуса поворота поступающая на забегающую гусеницу мощность растёт, а при минимальном радиусе поворота, т.е. при полной остановке отстающей полуоси, на забегающую гусеницу передаётся вся мощность двигателя. Однако крутящий момент на забегающей гусенице из-за действия дифференциала не изменяется. Поэтому увеличение мощности, приходящейся на её долю, не отражается на развиваемой гусеницей касательной силе тяги, а только повышает её поступательную скорость.

Когда касательная сила тяги становится отрицательной, отстающая гусеница из ведущей превращается в ведомую. Мощность, создаваемая отрицательной силой тяги отстающей гусеницы, передаётся тормозу, суммируется там с мощностью, поступающей к тормозу через дифференциал, и вместе с ней затрачивается на преодоление трения в тормозе.

Двойной дифференциал (рис. 76), как и простой, при прямолинейном движении трактора распределяет крутящие моменты между гусеницами поровну. При повороте в результате торможения дифференциала с отстающей стороны трактора, ведущие моменты на гусеницах становятся различными, что приводит к возникновению поворачивающего момента. При установившемся повороте поворачивающий момент

.

Из формулы следует, что поворачивающий момент, создаваемый двойным дифференциалом, зависит от степени затяжки тормоза, т.е. от момента . Полученный поворачивающий момент в раз больше поворачивающего момента, создаваемого при том же тормозном моменте простым дифференциалом.

Однако все дифференциальные механизмы поворота при прямолинейном движении не обеспечивают устойчивого сохранения заданного направления. При несовпадении линии тягового сопротивления с продольной плоскостью симметрии трактора, движения с поперечным наклоном, неодинаковом сцеплении с почвой правой и левой гусениц и по другим причинам трактор довольно легко отклоняется в сторону.

В связи с этим дифференциальные механизмы поворота не применяют на гусеничных тракторах. Простые дифференциальные механизмы поворота используют лишь в качестве дополнительных средств поворота на колёсных и полугусеничных машинах.

Муфты поворота (рис. 77) при прямолинейном движении трактора распределяют ведущий момент между гусеницами пропорционально приложенным к ним сопротивлениям.

При установившемся повороте распределение ведущих моментов между гусеницами зависит от того, как осуществляется поворот – без торможения отстающей гусеницы или с торможением. В первом случае момент , подводимый к ведущему мосту при повороте, распределяется между гусеницами следующим образом:

; ,

где - момент трения муфты, расположенной со стороны отстающей гусеницы.

Поворачивающий момент регулируют изменением момента трения муфты. В соответствии с формулой для определения поворачивающего момента можно записать

.

При полном выключении муфты на отстающем борту, когда её момент трения , поворачивающий момент

.

В этом случае , т.е. весь момент, подводимый к ведущему мосту трактора, передаётся забегающей полуоси.

Во втором случае поворот осуществляется выключением муфты и притормаживанием отстающей гусеницы. Весь момент , как и в предыдущем варианте, передаётся забегающей гусенице, а на отстающей гусенице создаётся отрицательный момент, численно равный моменту трения тормоза . При этом поворачивающий момент

.

В данном случае поворачивающий момент регулируют изменением затяжки тормоза.

Одноступенчатый планетарный механизм поворота (рис. 78) по динамике тождествен механизму с муфтами и тормозами поворота. Освобождение тормоза планетарного механизма равносильно выключению муфты поворота. Полуосевые тормоза у обоих сравниваемых механизмов выполняют одинаковые функции. Если поворот осуществляется без торможения отстающей гусеницы, то поворачивающий момент регулируют изменением затяжки тормоза планетарного механизма. При необходимости тормозить отстающую гусеницу поворачивающий момент регулируют изменением затяжки полуосевого тормоза. Тормоз планетарного механизма должен быть при этом полностью отпущен.

9.6.3. Рекуперация мощности при повороте

Как было отмечено ранее поворачивающий момент, создаваемый двойным дифференциалом, зависит от степени затяжки тормоза (рис. 76), т.е. от момента .

Если затяжка тормоза настолько велика, что момент на отстающей гусенице становится отрицательным, то отстающая гусеница из ведущей превращается в ведомую. В отличие от простого дифференциала в данном случае часть мощности, развиваемой отрицательной силой тяги отстающей гусеницы, а при затяжке тормоза до отказа вся эта мощность передаётся забегающей гусенице, поскольку отстающая при любом радиусе поворота продолжает вращаться и всегда сохраняет кинематическую связь с забегающей гусеницей. Мощность, поступающая от отстающей гусеницы на забегающую, передаётся последней остову трактора, а оттуда возвращается обратно к отстающей гусенице в виде мощности, развиваемой действующей на неё отрицательной касательной силой тяги.

Таким образом, в замкнутом контуре «забегающая гусеница – остов трактора – отстающая гусеница – дифференциал – забегающая гусеница» циркулирует дополнительная мощность, помимо мощности, получаемой от двигателя. Описанный процесс называется рекуперацией мощности. Благодаря рекуперации мощность, возникающая на отстающей гусенице при действии на неё отрицательной силы тяги, используется частично или полностью для движения трактора.

Дата добавления: 2015-10-24