Обоснование выбора силовых параметров устройств для перераспределения сцепного веса с гидравлическим или пневматическим приводом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обоснование выбора силовых параметров устройств для перераспределения сцепного веса с гидравлическим или пневматическим приводом

Обоснование величин силовых воздействий, применяемых при работе устройств для перераспределения сцепного веса, установленных в ходовую часть колёсных энергетических средств, является необходимым условием математического расчёта их конструктивно-режимных параметров.

Основными видами силового воздействия, и наиболее энергозатратными, предусмотренными предложенными ранее методологическими решениями [1, 2], являются:

- гидравлические - устройства, в рабочей схеме которых в качестве силового органа присутствует воздействие гидростатического давления жидкости;

- пневматические - устройства, в рабочей схеме которых в качестве силового органа присутствует воздействие силового давления газов.

Применение гидравлических или пневматических силовых цилиндров является наиболее обоснованным методом, так как не требует установки дополнительных устройств, усложняющих конструкцию энергетического средства, увеличивающих металлоемкость и себестоимость изготовления устройств для перераспределения сцепного веса.

Известно достаточное количество силовых схем, применяемых на производстве и в машиностроении, имеющих различные силовые характеристики и габаритные размеры. Обоснование их выбора по силовому воздействию с учётом ограничительных факторов для использования при конструировании перспективных устройств снизит себестоимость предварительных исследований, опытных испытаний и позволит уменьшить сроки разработки новых устройств.

Так, предлагается в расчёте силового воздействия при работе устройства для перераспределения сцепного веса учитывать такие важные ограничительные величины, как:

максимальная силовая нагрузка на дышло прицепа, Н;

максимальная силовая нагрузка на сницу сельскохозяйственного агрегата, Н;

максимальная силовая нагрузка на шину заднего ведущего моста энергетического средства, Н;

максимальная силовая нагрузка на шину переднего управляемого моста энергетического средства, Н;

максимальная силовая нагрузка на шину дополнительного ведущего моста энергетического средства, Н;

максимальная силовая нагрузка на шину прицепа, Н.

При этом в ходе расчёта передаваемой силовой нагрузки, где в рабочей схеме устройства задействовано несколько ограничительных величин, расчёт передаваемого усилия должен проводиться по величине с наименьшим значением нагружения. Также предельную нагрузку величины с наименьшим нагружением в расчётах предлагается принимать с поправочным коэффициентом 0,95 как нормальную, без последующей потери работоспособности, не влекущую разрушение конструкции при дальнейшей эксплуатации.

Проведём расчёт силового воздействия на примере устройства для перераспределения сцепного веса - вилочного пневмокорректора машинно-тракторного агрегата, выполненного в виде конструкции, состоящей из пневморегулятора 1, установленного на фронтальной части поворотной рамы 2 прицепа 3, через пневмоэлектроклапан подключенного к пневмосистеме прицепа, и корректирующего торсионного рычага 4, включающего торсионную ось 5 с продольными шлицами, вставленную в подшипниковые узлы 6 в отверстиях дышла 7 прицепа, в средней части которой на шлицах установлен силовой рычаг 8, и нажимной реактивной тяги 9 с внутренними шлицами и вилочным демпфером 10, также установленной в продольные шлицы торсионной оси (рис. 1 а, б) [3].

Рис. 1 а. Принципиальная схема вилочного пневмокорректора машинно-тракторного агрегата

колесный растениеводство гидравлический пневматический

Рис. 1 б. Схема машинно-тракторного агрегата с установленным вилочным пневмокорректором машинно-тракторного агрегата:

1 - пневморегулятор; 2 - поворотная рама; 3 - прицеп; 4 - корректирующий

торсионный рычаг; 5 - торсионная ось; 6 - подшипниковые узлы;

7 - дышло прицепа; 8 - силовой рычаг, 9-нажимная реактивная тяга;

10-вилочный демпфер

Передаваемая нагрузка при перераспределении сцепного веса с заднего ведущего моста на ходовую часть прицепа достигает величины, на установочных шарнирах дышла прицепа равной [2, 3]:

). (1)

Учитывая, что в конструкции данного устройства присутствуют три ограничительные величины, а именно: , , производим выбор по ограничительной величине с наименьшим максимальным значением силового нагружения. Согласно нормативным данным, при учёте установки на задний мост трактора класса 1,4 марки «МТЗ» шины Бел-15 20.8R38 с ИНС (индекс нагруженности шины)=161, то 4625 кг=46,2 кН. При выборе шины Я-324 9,00 -16 с ИНС=125 для сельскохозяйственного прицепа 2ПТС-4 1650 х2 =3250 кг= 32,5 кН.

По формуле расчёта максимальной нагрузки дышла прицепа 2 ПТС-4 получаем:

, (2)

где: масса энергетического средства, кг; полная масса прицепа, кг.

Следовательно, максимальная нагрузка 24600 кг=246,0 кН.

Получен следующий математический ряд для предлагаемого устройства:

. (3)

Следовательно, максимальная величина нагружения при работе устройства для перераспределения сцепного веса по учёту минимальной ограничительной величины с учётом поправочного коэффициента для одной шины загружаемой передней оси прицепа должна соответствовать неравенству

 =) 0,95 . (4)

Полагая, что масса прицепа 2 ПТС-4 равна 1750 кг, грузоподъёмность - 4000 кг, снаряжённая масса составляет 5750 кг, получаем, что на переднюю ось прицепа приходится 2875 кг, из них на каждую шину - 1437,5 кг. В соответствии с полученными ранее зависимостями (4) определяем максимальную догрузку одной шины передней оси прицепа

0,95 (0,95 х 3250)/2=1568 кг=15,7кН (5)

Значит, при нормальной нагрузке на каждую шину, равной 1437,5 кг, получаем максимальную нагрузку с учётом поправочного коэффициента

=(1568 кг - 1437,5 кг) х 2 =130,5 х 2=261 кг=2,61 кН. (6)

Следовательно, для соблюдения параметров работоспособности конструкции необходим подбор пневматического силового цилиндра с тянущим усилием не более 2,61 кН.

Рассмотрим расчёт формирования максимальной нагрузки для заднего моста трактора. С учетом приведенной ранее формулы догружения заднего моста трактора [4, 5] получаем:

N===, (7)

где - максимальная величина нагружения, Н.

При (3) и 92,4 кН максимальная нагрузка на задний ведущий мост трактора, следовательно, на одну шину заднего моста трактора, по нормативу составляет 4625 кг=46,2 кН, с учётом поправочного коэффициента эта величина будет равна 0,95 = 43,9 кН. При массе трактора МТЗ-82, равной 3800 кг, и конструкционной развесовке по осям в соотношении 1/3 получаем нормальную вертикальную нагрузку на задний мост, равную 2530 кг = 25,3 кН, соответственно, нормальная нагрузка на одну шину трактора составит 1265 кг=12,65 кН. Исходя из полученных результатов, получаем:

(43,9 кН - 12,65 кН) х 2=31,25 кН х 2=62,5 кН. (8)

Следовательно, для соблюдения параметров работоспособности конструкции необходим подбор пневматического силового цилиндра с усилием выдвижения не более 6250 кг = 62,5 кН.

Общие силовые параметры для пневмоцилиндра вилочного пневмокорректора машинно-тракторного агрегата составили: для догружения заднего моста трактора - 62,5 кН, для догружения передней оси прицепа - 2,61 кН. По таблице подбора пневмоцилиндров оптимальным вариантом предлагаемого устройства для трактора МТЗ-82 и прицепа 2ПТС-4 является пневмоцилиндр двойного действия ПЦ XJC 160/0500 (D-160, S-500) - 32376 с тянущим усилием 2,5 кН и усилием выдвижения 4,5 кН.

Для более наглядного представления величин изменения передаваемой нагрузки (Р) при работе устройства в режиме догружения заднего ведущего моста энергетического средства в виде зависимостей от изменения угла и действующей силы была составлена комбинированная модель детерминированного факторного анализа (рис. 3):

Рис. 3. Комбинированная модель детерминированного факторного анализа работы устройства

В целях проверки предлагаемых решений были проведены экспериментальные исследования по перераспределению сцепного веса в составе МТА, фрагмент которых представлен на рис. 4. В ходе исследования использовался весовой контрольно-измерительный комплекс CAS RW-10 P повышенной точности c дискретностью отсчёта 5 килограммов. Достоверность полученных данных подтверждается сходимостью теоретических обоснований и экспериментальных показателей, определенных в реальных условиях эксплуатации экспериментального МТА. При сравнении полученных результатов с данными, ранее полученными авторами [6], наглядно определена эффективность предложенного решения, ранее в прикладной науке рассматривавшегося не в полном объёме.

Рис. 4. Фрагмент исследований по перераспределению сцепного веса в составе МТА

Анализ полученных результатов исследований позволяет сделать вывод, что предлагаемое обоснование подбора гидравлических и пневматических силовых органов для устройств перераспределения сцепного веса по критерию ограничительных величин позволяет определить максимальные параметры догружения при проектировании, что снизит сроки опытного конструировании и внедрения предлагаемых устройств для перераспределения сцепного веса в ходовую систему энергетических средств, тракторно-транспортных и машинно-тракторных агрегатов.

Список использованных источников

1. Кузнецов Е.Е. и др. Расширение функциональных возможностей тракторов класса 1,4 // Дальневосточный аграрный вестник. - 2016, №1 (37). - С. 64-70.

2. Кузнецов Е.Е. и др. Методологическое обоснование выбора конструкции устройств рационального перераспределения сцепного веса // АгроЭкоИнфо. - 2016, №2 (24). - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2016/2/st_209.doc.

3. Вилочный пневмокорректор машинно-тракторного агрегата / Кузнецов Е.Е., Щитов С.В. // Пат. на полезную модель №166864. Рос. Федерация. Заявитель и патентообладатель Дальневосточный гос. агр. университет. Заявл. 11.12.2015, зарегистрирована 10.12.2016, опубл. 10.12.2016, Бюл. №45. 10 с.

4. Щитов С.В., Поликутина Е.С., Кузнецов Е.Е. Пути и методы оптимизации тягово-сцепных свойств энергетического средства // Техника и оборудование для села. - 2015, №8. - С. 26-27.

5. Щитов С.В. Пути повышения агротехнической проходимости колёсных тракторов в технологии возделывания сельскохозяйственных культур Дальнего Востока: дис. д-ра техн. наук: 05.20.01. - Благовещенск. - 2009. - 325 с.

6. Кузнецов Е.Е. и др. Перераспределение сцепного веса в звене «прицеп-колёсное энергетическое средство» тракторно-транспортного агрегата // Дальневосточный аграрный вестник. - 2017, №2 (42). - С. 146-152.

Размещено на Allbest.ru