ЗАГАЛЬНА ДИНАМІКА КОЛІСНИХ МАШИН 2 1. Сили, що діють на трактор в загальному випадку руху. 2. Тяговий баланс трактора і диференційне рівняння руху. 3. Визначення нормальних реакцій грунту на напрямні та ведучі колеса трактора. 4. Баланс потужності та діаграма балансу потужності трактора. 3 1. Сили, що діють на трактор в загальному випадку руху. 4 Сили, що діють на трактор Рушійні сили: Рк Сили опору руху: Ркр; Рj; Pf; Pw; P 5 Сили, що діють на трактор 6 Сили, що діють на трактор 7 Сили, що діють на трактор 8 Сили, що діють на трактор 9 Сили, що діють на трактор 10 Загальний випадок руху: трактор рухається на підйом опірною поверхнею, яка розташована під кутом α до обрію, зі швидкістю V та тяговим навантаженням на крюку Pкр, прикладеним на висоті hкр у точці підвісу. Трактор рухається з прискоренням (розгін) на транспортній передачі, задні колеса - ведучі, а передні - ведені. 11 Сили, що діють на трактор 12 Сили, що діють на трактор 13 Сила тяжіння G (вага) машини, що прикладена в центрі тяжіння машини і спрямована вертикально донизу. Центр тяжіння має дві координати: поздовжню a та вертикальну h. 14 Сили, що діють на трактор 15 Сила тяжіння розкладається на дві складові: нормальну складову G·cos α, що спрямована перпендикулярно до опірної поверхні, та горизонтальну складову G·sin α , яка паралельна поверхні руху. 16 Сили, що діють на трактор 17 Нормальні реакції дороги Yk на задні (ведучі) та Yn на передні (напрямні) колеса спрямовані перпендикулярно поверхні руху та прикладені на відстані та від геометричних осей ведучих та напрямних коліс відповідно. 18 Сили, що діють на трактор 19 Сили опору коченню та ведучих та напрямних коліс, відповідно, умовно прикладені в одній з точок контакту колеса з грунтом. 20 Сили, що діють на трактор 21 Сила інерції Pj прикладена в центрі тяжіння та паралельна поверхні руху. 22 Сили, що діють на трактор 23 Сила опору повітря Pw прикладена в центрі парусності машини на висоті hw. 24 Сили, що діють на трактор 25 Дотична сила тяги Pk ведучих коліс трактора - це рівнодіюча сил реакцій грунту, прикладених до ведучих коліс у точках зіткнення з грунтом. Вона є спрямованою у бік руху трактора. 26 Сили, що діють на трактор 27 Ведучий крутний момент Mвед – це момент, що підводиться від двигуна трактора до осі його ведучих коліс. Радіуси та - це радіуси ведучих та напрямних коліс, відповідно. 28 Сили, що діють на трактор 29 Поздовжня база трактора L це відстань між вертикальними осями ведучих (задніх) та напрямних (передніх) коліс. 30 2. Тяговий баланс трактора та диференціальне рівняння руху 31 Тяговий баланс трактора характеризує розподіл дотичної сили тяги на подолання сил опору руху. 32 Зпроеціюємо всі сили, що діють на трактор, на опірну поверхню. 33 34 Дорівнюючи їх до нуля, отримуємо рівняння: 35 Запишемо рівняння відносно Pk: 36 Сума сил опору коченню ведучих та напрямних коліс визначає силу опору перекочуванню трактора 37 Сила опору перекочуванню дорівнює де - коефіцієнт опору перекочуванню. 38 Коефіцієнт опору перекочуванню характеризується відношенням сили опору перекочуванню до нормальної складової сили тяжіння : 39 Сила опору підйому (спуску) визначається горизонтальною складовою сили тяжіння 40 Рівняння тягового балансу для загального випадку руху трактора має вигляд: (1) 41 де знак “+” перед силами і Рα означає рух трактора на підйом з розгоном, а знак “–“, відповідно, означає рух на спуску з гальмуванням. 42 Рівняння тягового балансу колісного трактора, що виконує с.г. операцію, має вигляд: (2) 43 При русі трактора із сталою швидкістю (прискорення j дорівнює нулю: j=0) по горизонтальній ділянці (α=0) рівняння тягового балансу трактора приймає вигляд: 44 Диференційне рівняння руху 45 Сила інерції Pj визначається виразом: 46 де m – маса машини, кг, ; j – прискорення мас, які рухаються поступально, м/с2, ; – коефіцієнт, що враховує маси, які обертаються : . 47 Підставляючи відповідні значення, маємо: (3) 48 Позначимо в рівняннні тягового балансу (2) суму сил опору коченню, сил опору підйому і тягового опору на крюку сумою сил опору: 49 Тоді рівняння (2) приймає вигляд : 50 Підставляючи в отриманий вираз (3), маємо: (4) 51 Вирішуючи (4) відносно прискорення диференційне рівняння руху: , ,отримаємо 52 3. Визначення нормальних реакцій ґрунту на напрямні та ведучі колеса трактора. 53 Величина нормальних реакцій дороги суттєво впливає на тягові та гальмівні якості трактора, на його поздовжню стійкість, а також на навантаження, яке сприймають його вузли та деталі. 54 Для визначення нормальної реакції грунту на напрямні (передні) колеса Yn складемо рівняння моментів всіх сил відносно точки опори задніх колес Ок: 55 56 Дорівнюючи іх до нуля, маємо: (5) 57 де – момент опору коченню передніх коліс; – момент опору коченню задніх коліс. 58 момент опору коченню усього трактора 59 При виконанні сільськогосподарських робіт силою опору повітря можна знехтувати: 60 Перетворюючи рівняння моментів (5), визначаємо нормальну реакцію грунту на напрямні колеса: (6) 61 Нормальну реакцію грунту на ведучі (задні) колеса Yк можно визначити з рівняння, що характеризує трактор, який стоїть на горизонтальній поверхні: , звідки 62 Підставляючи значення Yк, маємо: 63 приводячи до загального знаменника, отримаємо 64 При сталому русі трактора на горизонтальній ділянці (j=0, , , ) реакції Yn та Yк відповідно дорівнюють: 65 Моменти опору коченню Mf і тягового опору на крюку Pкр, hкр долаються ведучим моментом Мвед, тобто Мf+Pкрhкр= Мвед, тоді 66 Реакції Yn и Yк, діючі на колеса трактора, коли він стоіть нерухомо (Мвед=0), називаються статичними реакціями Позначимо їх Ynст та Yкст. Тоді 67 Змінення реакцій виникає в результаті перерозподілу нормальних навантажень між передніми та задніми колесами. Зниження навантаження на передні колеса викликає таке ж саме збільшення навантаження на задні колеса. 68 69 Для визначення перерозподілу навантаження між передніми і задніми колесами за різних умов руху введені питомі вимірювачі значень Yn и Yк: – коефіцієнт навантаження передніх коліс; – коефіцієнт навантаження задніх коліс. 70 Коефіцієнт λn характеризує керованість трактора та його тягово-зчіпні якості при схемі 4К4, а коефіцієнт λк – його тягово-зчіпні якості (у тракторів як із схемою 4К4, так і 4К2). Зменшення λn погіршує поздовжню стійкість і керованість машини, а зменшення λк – тягово-зчіпні якості трактора. 71 4. Баланс потужності трактора. 72 Баланс потужності характеризує розподіл потужності, що розвивається двигуном, на подолання основних сил опору руху та втрати в трансмісії. 73 Потужність, що розвивається двигуном трактора, дорівнює: або 74 де Nтр – потужність, що витрачається на подолання тертя (механічні втрати) у вузлах трансмісії трактора. 75 де Nк – потужність, що розвивається на ведучих колесах трактора. З рівняння тягового балансу трактора шляхом множення всіх складових на швидкість руху отримаємо потужність, що розвивається на ведучих колесах 76 де Nf – потужність, що витрачається на подолання опору коченню ; Nα – підйомів потужність, що витрачається на подолання 77 Nj– потужність, що витрачається на подолання сил інерції, ; Nкр– тягова (крюкова) потужність 78 У загальному випадку рівняння балансу потужності має вигляд: 79 – потужність, що витрачається на подолання буксування рушіїв де Vт– теоретична швидкість руху трактора; δ – коефіцієнт буксування рушіїв. 80 Рівняння балансу потужності трактора, що працює з відбором потужності, буде мати такий вигляд: 81 де NВВП– потужність, що витрачається на обертання механізмів, які приєднані до вала відбору потужності (ВВП) 82 Nпр– потужність, що витрачається на подолання тертя (механічні втрати) у приводі ВВП де – ККД привода ВВП. 83 Загальний ККД трактора при сталому русі на горизонтальній ділянці визначається відношенням: 84 Тяговий ККД трактора при сталому русі на горизонтальній ділянці визначається відношенням: 85 При роботі трактора без використання вала відбору потужності тяговий ККД визначається відношенням: 86 Діаграма балансу потужності трактора при ідеальних умовах експлуатації – автоматичному безступеневому регулюванні швидкості руху і номінальному завантаженні двигуна. 87 88 89 90 91 92 93 94 Отримана крива називається потенційною тяговою характеристикою трактора 95 З потенційної тягової характеристики видно, що трактор може працювати з високими значеннями тягового ККД тільки у визначеному діапазоні зусиль на крюку. 96 Для виконання різноманітних видів сільськогосподарських робіт з високим тяговим ККД необхідно мати трактори різних класів. 97 Принцип тягових класів покладено в основу прийнятого типажу тракторів. Він включає 10 класів з тяговими зусиллями 0,2; 0,6; 0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5; 6; 8 кН. 0,2 0,6 «Ріони», Т-25А м. Кутаісі 0,9 Т-40 1,4 2 МТЗ-80 МТЗ-142 3 4 5 6 8 Т-150К ДТ-75С Т-4А К-701 Т-130 К-710 Дякуємо за увагу
