Трактори І автомобілі конспект лекцій



Скачати 483.62 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації05.03.2017
Розмір483.62 Kb.
  1   2   3
МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра "Трактори та сільськогосподарські машини"



Трактори і автомобілі

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ



СУМИ – 2012


Міністерство аграрної політики ТА ПРОДОВОЛЬСТВА України

Сумський національний аграрний університет

Кафедра "Трактори та сільськогосподарські машини"
Трактори і автомобілі
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

для студентів спеціальності 6.100102


"Процеси, машини та обладнання аграрного виробництва"

денної форми навчання

Суми – 2012



ББК 40.72

УДК 631.3
Укладачі: Руденко В.А., канд. техн. наук, доцент.
Трактори і автомобілі. Конспект лекцій для студентів спеціальності 6.100102 «Процеси, машини та обладнання аграрного виробництва», очної форми навчання. – Суми: СНАУ, 2012. – 46 с., рис.

Рецензенти:

Слугінов Володимир Митрофанович к.т.н., доцент кафедри “Трактори та сільськогосподарські машини”.

Саржанов Олександр Анатолійович к.т.н., доцент, завідувач кафедрою “Експлуатація техніки”.

Відповідальний за випуск доцент кафедри ,,Трактори та сільськогосподарські машини” Руденко В.А.

Рекомендовано до видання вченою радою навчально – наукового

Інженерно–технологічного інституту СНАУ



(протокол № ___ від "__" _________ 2012 р.)
© Сумський національний аграрний університет, 2012


Лекція 6. Динаміка колісних машин
План лекції

6.1. Динаміка веденого колеса

6.2. Динаміка ведучого колеса

6.3. Рівняння руху і тяговий баланс трактора та автомобіля

6.4. Визначення нормальних реакцій на колеса машин

6.5. Нормальніреакціїґрунту на колеса трактора під час роботи з начіпними машинами та знаряддями



Конспект лекції

6.1. Динаміка веденого колеса
До осі О веденого колеса (рис.6.1) прикладаються: штовхаюча сила Fп, радіальна сила Qп.

Навантаження втискають колесо в опорну поверхню (ґрунт), виникають реакції, рівнодійна яких становить R, сила опору коченню Рfп.

Умова рівномірного руху колеса записується в вигляді:

(6.1)

де rп – динамічний радіус веденого колеса;



fпкоефіцієнт опору коченню веденого колеса.

Звідки


(6.2)

У
жорсткого колеса коефіцієнт fп залежить від властивостей і стану ґрунту але й від ширини колеса, чим воно ширше, тим менше значення ап, адже зменшується глибина сліду hmax. Коефіцієнт fп прямо пропорційний ап і обернено пропорційний динамічному радіусу rп. Отже, для зменшення сили Рfп опору коченню потрібно знижувати навантаження Qп, плече ап і збільшувати радіус та ширину колеса.

Визначимо силу Рfп жорсткого веденого колеса на ґрунті, що деформується, в разі неусталеного руху з врахуванням моменту тертя в підшипниках колеса і аеродинамічного опору Мr.

(6.3)

де δоб – коефіцієнт, що враховує обертальні маси при розрахунку сил інерції;



m – маса колеса.

Рис. 6.1. Схема сил та моментів,

що діють на ведене колесо.


У цьому виразі перша складова сили опору коченню жорсткого веденого колеса враховує втрати на незворотну деформацію ґрунту та тертя колеса по ньому. Друга – втрати на тертя в підшипниках осі колеса і обода колеса об повітря, третя – враховує інерційні сили опору коченню під час розгону або сповільнення руху.

Розглянемо переміщення на твердій основі веденого колеса, обладнаного пневматичною шиною умова руху колеса списується системою рівнянь(6.1).

Коли пневматичне колесо рухається з постійною швидкістю по горизонтальній поверхні, що деформується, коефіцієнт опору коченню залежить від втрат на деформацію основи (ґрунту) та шини.

Затрати енергії на деформацію ґрунту в загальному балансі втрат на перекочування колеса значно більші від втрат на деформацію шини. Для зниження опору коченню потрібно зменшити деформацію ґрунту, тобто глибину сліду, утвореного колесом. Цього можна досягти збільшенням площі контакту колеса з опорною поверхнею, для чого потрібно зменшити тиск повітря в шині. Хоча із зменшенням тиску зростають втрати в шині, проте сумарні затрати на кочення колеса будуть меншими. Саме тому на тракторах використовують шини низького тиску.

Експериментальне визначення коефіцієнта опору коченню веденого колеса полягає в реєстрації за допомогою приладів штовхаючої сили Fпfп і радіального навантаження Qп. Після цього розраховується fп за формулою (6.2).

6.2. Динаміка ведучого колеса
В
едучим називається колесо (рис.6.2), до осі
О якого, крім радіального навантаження Qк та реакції остова Fк, прикладається ведучий моментМвед, котрий зумовлює дію дотичної сили тяги Рк.

Рис. 6.2. Схема сил та моментів,що діють на ведуче колесо.
Умова рівномірного руху колеса
(6.4)

де rкдинамічнийрадіусведучого колеса, а Мведк∙rк, тому



(6.5)

6.3. Рівняння руху і тяговий баланс трактора та автомобіля

Розглянемо випадок нерівномірного руху на підйом під кутом до горизонталі трактора (рис.6.3.), який працює з тяговим навантаженням Рт і має задні ведучі та передні ведені колеса.






Рис. 6.3.Схема рушійних сил та сил опору руху, що діють на трактор в поздовжній площині
Рівняння тягового балансу машини для загального випадку руху:
, (6.6)

де Рj- сила інерції мас трактора, що рухаються поступально;

об-коефіцієнт, що враховує обертальні маси;

РW-сила опору повітря.

Знак плюс перед силами та ставиться у випадку прискореного руху на підйом; знак мінус – в режимі сповільненого руху на схилі. Якщо вектор сили Ртвідхиляється вниз від площини паралельної до опорної поверхні, складова входить в рівняння (6.6) із знаком плюс, а у протилежному випадку – із знаком мінус.
6.4. Визначення нормальних реакцій на колеса машин
Значення нормальних реакцій Ук та Уп (рис.6.3) на задні і передні колеса машини суттєво впливають на показники тягово–зчіпних властивостей.

Сила тягового опору Рт переноситься вздовж напрямку її дії. Отримана точка називається умовною точкою прикладення тягового опору, висота якої над поверхнею шляху



. (6.7)

Рівняння суми моментів всіх сил, вказаних на рис. 3, відносно точки О2 записується у вигляді:


. (6.8)

Введемо позначення:



(6.9)

де: Mfмомент сил опору коченню трактора або автомобіля;



Mfk, Mfn – відповідно моменти сил опору коченню ведучих і ведених коліс.

З врахуванням виразу (9) отримуємо:



. (6.10)

Прийнято, що ,

Оскільки ,

. (6.11)

У разі руху на схилі кут  набуває від`ємного значення, тому складову необхідно підставляти в рівняння (6.10) і (6.11) із знаком мінус. Сила інерції також може мати у вказаних рівняннях різні знаки: для сповільненого руху машини силу Рj треба брати із знаком мінус, а для розгону – плюс.

Нормальні реакції на передні і задні колеса характеризують наступні питомі показники:

, (6.12)

, (6.13)

де – коефіцієнти навантаження ведучих і ведених коліс.



6.5. Нормальніреакціїґрунту на колеса трактора під час роботи з начіпними машинами та знаряддями





Рис.6.4. Схема сил, що діють на тракторний агрегат під час роботи на горизонтальній ділянці
Керованість трактора, його тягово–зчіпні і гальмівні властивості залежать від нормальних навантажень на ведучі і ведені колеса. Під час роботи з начіпними знаряддями слід врахувати їх силову дію на трактор.
Допустимо, що точка прикладання до ґрунтообробного знаряддя реакції R розміщується в поздовжньо – вертикальній площині, яка проходить через центр тяжіння с.–г. машини; сила тяжіння Gн знаряддя і реакції R прикладені в одній точці, а їх результуюча ; опір коченню опорного колеса знаряддя незначний і тому реакція Ун проходить через центр колеса; висота точки прикладання реакції R відносно поверхні поля .

Сила Rрез є рівнодійною двох складових: горизонтальної Rх, що визначає тяговий опір ґрунтообробного знаряддя і вертикальної Ry+GH, котра дорівнює сумі вертикальної Rу складової реакції R ґрунту та сили тяжіння Gн знаряддя. Якщо кут між векторами Rрез і Rх позначитито .

Ґрунтообробне знаряддя може переміщатися у вертикальній площини під дією зусилля N, створеного гідроциліндром начіпної системи трактора.

Умова статичної рівноваги агрегату записується у вигляді:



(6.14)

Звідки знаходимо реакції ґрунту на передні Уп та задні Ук колеса:



; (6.15)

.(6.16)

Отримані формули свідчать про залежність зусиль Укі Упвід реакції Ун на опорне колесо начіпного знаряддя.

Значення реакції Ун можна коректувати: положенням миттєвого центру повороту Он начіпного механізму трактора; положенням опорного колеса і зусиллям N, створюваним гідроциліндром (тобто тиском у гідроциліндрі начіпної машини) .

Для перших двох способів коректування значення реакції Ун становить



Ун=mRрез/lн, (6.17)

де: mRрез – момент , що сприяє заглибленню знаряддя;



lн—плече сили Унвідносно точки Он .

Реакцію Ун регулюють без зупинки трактора, змінюючи тиск в гідроциліндрі, і таким чином підтримують необхідне значення реакції:



, (6.18)

де: l – плече сили N відносно точки Он.


Контрольні запитання і завдання


  1. На які експлуатаційні якості машини впливають властивості пневматичної шини ? 2.Назвіть основні властивості пневмошини і показники оцінки цих властивостей. 3.Дайте визначення радіусів пневматичної шини. 4.Яке колесо називається веденим ? 5.Вкажіть складові опору коченню колеса. 6.Що таке коефіцієнт опору коченню коліс, чому він дорівнює і як він оцінюється? 7.Головні складові сили опору коченню веденого колеса у випадку неусталеного руху. 8.Які сили і моменти діють на ведуче колесо ? 9.Що таке кінематичний радіус колеса і в яких межах може змінюватися його значення ? 10.Що таке буксування колеса і як воно визначається експериментально? 11.Чому дорівнює ККД ведучого колеса ? 12.Вкажіть способи підвищення ККД ведучих коліс. 13.Тяговий баланс трактора . 14.Запишіть і проаналізуйте диференціальне рівняння руху машини . 14.Як впливають обертові маси двигуна, трансмісії і коліс машини на їх опір руху ? 15.Що таке коефіцієнт урахування обертання мас і чому він дорівнює. 16.Сила приведеного опору руху ,що спричиняється дорогою. 17.Який взаємозв`язок тягового балансу з диференційним рівнянням руху машини ? 18.Як змінюються нормальні навантаження на колеса машини залежно від тягового опору? 19.Чому дорівнюють коефіцієнти навантаження ведучих та ведених коліс? 20.Від яких факторів залежить момент, що заглиблює робочі органи начіпного ґрунтообробного знаряддя? 21.Способи довантаження задніх ведучих коліс трактора, що працює з начіпним знаряддям? 22.Що зумовлює виникнення паразитної потужності трактора? 23.Які типи приводів ведучих осей застосовуються у тракторі з колісною формулою 1К1? 24.З якою метою на тракторах з чотирма ведучими колесами використовуються міжосьові муфти вільного ходу (обгінні муфти ). 25.В яких випадках застосовують симетричні і несиметричні міжосьові диференціали? 26. Переваги і недоліки диференційного міжосьового приводу.

Рекомендована література

1. Скотников В. А., Мащенский А. А., Солонський А. С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. М.: Агропромиздат, 1986. –383 с.

2. Чудаков Д. А. Оснивытеории и расчета трактора и автомобиля. М.: Колос, 1972. – 384 с.

Лекція 7. Динаміка гусеничних машин
План лекції
7.1. Особливості кінематики і динаміка гусеничного рушія

7.2. Зовнішні сили, що діють на гусеничний трактор

7.3. Розподіл тиску вздовж опорної поверхні гусеничного рушія
Конспект лекції

7.1. Особливості кінематики і динаміка гусеничного рушія

Гусеничний рушій (рис.7.1) складається з двох замкнутих гусениць 1, направляючих 2 і ведучих коліс 4, опорних котків 3 і підтримуючих роликів 2, амортизуючих та натяжних пристроїв. Гусенична стрічка 1, замкнута по контуру, утворює гусеничний обвід.



Вітка обводу довжиною lp, що розташована між ведучим колесом та ґрунтом і навантажена дотичною силою тяги Т2, називається робочою або ведучою. Частина обводу між ведучим колесом та ґрунтом, не навантажена дотичною силою тяги, називається вільною віткою; ділянка довжиноюLr між крайніми опорними котками–опорною віткою.




Рис. 7.1. Принципова схема гусеничного рушія
Основним типом зачеплення гусениць з ведучими колесами є нормальне цівкове зачеплення, за якого крок tл ланок гусениці дорівнює кроку tк зубів ведучого колеса. Рухаючись без буксування і ковзання, гусеничний рушій за один оберт ведучих коліс, теоретичний радіус яких rк, проходить шлях

, (7.1)

де Zka – число активно діючих зубів ведучого колеса (якщо кожен зуб послідовно входить в зачеплення з черговою ланкою гусеничного обводу, то число активно діючих зубів дорівнює загальному числу зубів ведучого колеса Zka=Zk, а якщо зачеплення діється через зуб то Zka=0,2·Zk).

На основі виразу (7.1)

. (7.2)

Якщо відома частота nк обертання ведучих коліс гусеничного рушія, середня теоретична швидкість руху трактора дорівнює



. (7.3)

У гусеничного трактора навіть у процесі рівномірного обертання ведучих коліс дійсна швидкість поступального руху періодично змінюється під час кожного переходу заднього опорного котка на наступну ланку гусениці. Інтенсивність періодичних коливань швидкості зростає з переходом на вищу передачу і за умови збільшення кроку ланок гусеничного обводу. Надалі під поступальною швидкістю руху гусеничного трактора будемо розуміти середню швидкість без врахування нерівномірності ходу.

Піддієювласноїсилитяжінняверхнявіткагусениціпровисає ,як ланцюг, і сила статичного натягу визначається з виразу:

, (7.4)

де q – сила тяжіння одиниці довжини гусениці ;



a – довжина прольоту провисаючої вітки ;

h – стріла провисання.

Під час руху сила натягу То провисаючих віток гусениці дорівнює



, (7.5)

де Vo – швидкість перемотування гусениці по обводу.

Перша складова виразу (7.5) враховує статичний натяг гусениці, а друга – інерційні сили.

Натяг Т1 – лобової вітки гусениці, що розташована між направляючим колесом і першим опорним котком, повинен бути таким, щоб колесо могло обертатися навколо осі О1. За умови рівномірного руху сила натягу визначається з рівняння суми моментів сил відносно осі О1.



T1rn – T0 rn–Mn= 0, (7.6)

T1 = Mn /rn– T0, (7.7)

де rn – радіус направляючого колеса, момент опору обертанню якого Мп.

З рівняння суми моментів сил відносно осі О2 ведучого колеса визначається натяг Т2 робочої вітки гусениці

; (7.8)

, (7.9)

де Мвед – ведучий момент;

дв – механічний ККД, що враховує втрати на дуговій вітці гусениці, яка контактує з ведучим колесом.

Під час усталеного руху Мвед/rk дорівнює коловій силі Р0на ведучому колесі і визначається за формулою



, (7.10)

а дотична сила тяги Рк становить:



, (7.11)

де Мr – приведений до осі ведучих коліс момент внутрішніх опорів гусеничного рушія .

Крім вказаних сил, на гусеничний рушій (рис.7.1) діють: Rпрезультуюча нормальної Уп і повздовжньої Rfn реакцій ґрунту, що передаються лобовій вітці гусениці; У – рівнодійна нормальних реакцій ґрунту на опору вітки Lr.

Сила опору коченню Рf гусеничного трактора становить :



. (7.12)

Коефіцієнт опору коченню f під час руху по горизонтальній ділянці



, (7.13)

де fr і fп – коефіцієнти, що враховують внутрішні втрати в гусеничному рушії та зовнішні втрати на деформацію ґрунту;



G–сила тяжіння трактора.

Як зазначалось, до внутрішніх відносяться втрати на тертя в підшипниках опорних котків і підтримуючих роликів та направляючих коліс, перекочування опорних котків по бігових доріжках гусениць, тертя в шарнірах ланок гусениць і їх биття. Зовнішні втрати зумовлюються деформацією ґрунту під час кутових поворотів ланок опорної вітки і пресування ґрунту .

Коефіцієнт опору коченню f значно зростає на розпушених ґрунтах за рахунок збільшення коефіцієнтів fr і fп. Зростання викликане попаданням надмірної кількості абразивних частинок в шарніри гусениць, на їх бігові доріжки, та додатковою деформацією ґрунту.

ККД гусеничного рушія становить:



, (7.14)

де – ККД, що враховують відповідно втрати на перекочування трактора і буксування гусениць;



– ККД, які характеризують відповідно втрати на подолання внутрішніх опорів у гусеничному рушії і на пресування ґрунту.

На мінеральних ґрунтах нормальної вологості до 60...70 % всіх втрат в гусеничному рушії становлять внутрішні втрати, тому в умовах експлуатації особливо важливо підтримувати необхідний натяг гусениць і дотримуватись правил технічного обслуговування; втрати на деформацію (пресування) ґрунту досягають 20..30 %, а на буксування гусениць – 2...4 %.



Буксування гусеничного рушія визначають як відношення швидкості буксування V до теоретичної швидкості руху:

, (7.15)

де: Vд– дійсна швидкість руху.

Під час експериментальних досліджень  розраховується за формулою:

, (7.16)

де nкх – число обертів ведучих коліс гусеничного рушія під час проходження без тягового навантаження гону, довжина якого SГ;



nkp – число обертів ведучих коліс за час проходження з тяговим навантаженням на заданому агрофоні гону довжиною SГ.
7.2. Зовнішні сили, що діють на гусеничний трактор

Розглянемо загальний випадок прямолінійного несталого руху гусеничного трактора з причепом на підйом з кутом нахилу до горизонталі. На трактор діють наступні зовнішні сили та реакції (рис.7.2):

– сила тяжіння трактора G, складові якої і ;




Рис. 7.2. Схема сил та реакцій, що діють в поздовжній

площині на гусеничний трактор у загальному випадку руху

результуюча сила інерції ;

- тяговий опір на гаку Рт, зведений до умовної точки причепу ;

- реакції ґрунту, паралельні поверхні шляху: дотична сила тяги Рк та складова Pfn опору коченню;

- реакція У, направлена по нормалі до опорної поверхні, це результуюча всіх нормальних реакцій ґрунту, які діють на окремі ланки гусениць.


  1   2   3


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка