Расширение функциональных возможностей колесных энергетических средств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расширение функциональных возможностей колесных энергетических средств

При использовании колесных тракторов на почвах с низкой несущей способностью при наличии твердого подстилающего слоя в виде мерзлоты очень часто, особенно на поворотах, они теряют способность передвигаться. Это объясняется тем, что в это время колесо, находящееся в неблагоприятных условиях, в результате недостаточных сцепных свойств начинает буксовать, и трактор теряет проходимость. Поэтому решить данную проблему можно за счет увеличения веса, приходящегося на ведущее колесо, путем использования корректора сцепного веса. Данный корректор позволяет создавать дополнительное усилие на прицепное устройство трактора и изменять расположение прицепного устройства. Изменяя точку прицепного устройства на тракторе, мы тем самым изменяем дополнительный сцепной вес между ведущими колесами, находящимися на одной оси [1-6].

Для составления динамических уравнений движения тракторно-транспортного агрегата по ровной горизонтальной поверхности с однородным фоном используется принцип Даламбера. Принцип Даламбера приемлем для любой системы: если в любой момент времени к каждой из точек системы, кроме действующих на нее внешних и внутренних сил, присоединить соответствующие силы инерции, то полученная система сил будет уравновешенной, и к ней можно применять все уравнения статики. Математически принцип Даламбера выражается дифференциальными уравнениями движения системы. Для их составления необходимо рассмотреть схему сил, действующих на серийный тракторно-транспортный агрегат при повороте.

Движение трактора будем рассматривать в неподвижной системе координат :

+

,

колесный трактор сцепной тяговый

где: ускорение, направленное вдоль оси , ;

ускорение, направленное вдоль оси , ;

угловое ускорение, рад/с²;

тяговое усилие ведущего моста, ;

боковые силы, действующие на передний и задний мосты, соответственно,

суммарный момент сопротивления повороту, ^.м;

силы сопротивления движению переднего и заднего мостов, соответственно,

составляющая тягового сопротивления агрегатируемой машины, параллельная поверхности пути,

расстояние между передним управляемым мостом и центром масс трактора, м;

расстояние между задним ведущим мостом и центром масс трактора, м;

расстояние между задним ведущим мостом трактора и точкой прицепа, м;

длина сцепки, м;

длина прицепа, м;

угол поворота управляемых колес, град;

угол между продольной осью трактора и осью абсцисс, град;

угол между продольной осью трактора и направлением действия нагрузки на крюке, град.

Анализ системы уравнений (1) показывает, что на движение тракторно-транспортного агрегата большое влияние оказывает касательная сила тяги ведущих колес. Для работы тракторов в условиях временного ухудшения почвенно-грунтовых условий необходимо повысить касательную силу тяги за счет улучшения тягово-сцепных свойств. Как показывают исследования, касательная сила тяги зависит от двух факторов: нормальной реакции дороги и коэффициента сцепления колес с почвой:

Касательная сила тяги ведущих колес при криволинейном движении определяется из уравнения

(2)

где: - нормальная реакция дороги на правое ведущее колесо, Н;

- коэффициенты сцепления правого и левого ведущих колес;

- нормальная реакция дороги на левое ведущее колесо, Н.

Если , то колесо, находящееся в худших условиях, начинает вращаться быстрее, а колесо, находящееся в лучших по коэффициенту сцепления условиях, из ведущего превращается в ведомое. При этом весь ведущий момент передается первому колесу. Второе колесо вращаться не будет, и машина остановится. Для устранения этого недостатка необходимо повысить сцепной вес на ведущие колеса трактора за счет использования корректора сцепного веса. Еще больший эффект может быть достигнут, если перераспределить сцепной вес между ведущими колесами трактора за счет смещения точки прицепа от центра трактора. Это позволит дополнительно перераспределять сцепной вес между задними ведущими колесами трактора, что еще больше улучшит тяговые качества трактора и уменьшит буксование ведущих колес при криволинейном движении.

Рассмотрим влияние дополнительной нагрузки и точки прицепа на сцепной вес. В результате проведенных теоретических исследований были получены зависимости, позволяющие определить касательную силу тяги:

- дополнительная нагрузка одинаково воздействует на оба ведущих колеса

где: - касательная сила тяги ТТА с точкой прицепа в центре, кН;

G - вес, приходящийся на шарнир сцепки, кН;

- габаритный размер прицепного устройства, м;

- точка приложения дополнительной нагрузки, м;

- дополнительная нагрузка, кН;

- угол приложения дополнительной нагрузки.

- дополнительная нагрузка смещена относительно центра трактора

где: - касательная сила тяги ТТА со смещенной точкой прицепа, кН;

s - расстояние от центра трактора до ведущего колеса ТТА, м;

l - величина перемещения точки прицепного устройства, м.

Для упрощения уравнений (3) и (4) введем следующее обозначение:

Тогда уравнения (3) и (4) примут вид:

Решая совместно уравнения (6) и (7), получим

Анализируя формулу (8), можно сделать вывод, что касательная сила тяги ТТА со смещенной точкой прицепа больше, чем касательная сила тяги ТТА с точкой прицепа в центре трактора, на величину . Из уравнения (5) следует, что данная величина зависит от дополнительной нагрузки, величины смещения и от коэффициентов сцепления ведущих колес.

При const и , т.е. при одинаковых сцепных условиях, под всеми ведущими колесами из формулы (6) следует, что

Приconst и

При const и

Коэффициент использования сцепного веса машины пропорционален коэффициенту неравномерности нагрузки ведущих колес. Из этого следует, что для повышения значения машины требуется больше нагружать то ведущее колесо, под которым хуже сцепные условия. Более наглядно влияние положения точки прицепа и дополнительной нагрузки на распределение сцепного веса между ведущими колесами трактора представлено на рис. 2.

Из анализа зависимости видно, что при нахождении точки прицепа в центре и кН сцепной вес, приходящийся на каждое ведущее колесо, равен 4,9 кН, т.е. равномерно распределяется между ведущими колесами трактора. При смещении точки прицепа на 0,3 м влево, при той же дополнительной нагрузке, сцепной вес колеса, в сторону которого происходит смещение, увеличивается до 7,4 кН, сцепной вес правого колеса уменьшается до 2,5 кН. При дальнейшем перемещении сцепной вес левого колеса увеличивается и при смещении 0,6 м вся дополнительная нагрузка приходится на левое колесо, а правое полностью разгружается. При смещении точки прицепа в противоположную сторону увеличение сцепного веса на правое колесо и разгрузка левого происходят по аналогии, таким образом, смещение точки прицепа и увеличение дополнительной нагрузки в сторону буксующего колеса позволяет увеличить его сцепной вес, тем самым повысить тягово-сцепные свойства тракторно-транспортного агрегата, особенно при криволинейном движении.

колесный трактор сцепной тяговый

Зависимость распределения сцепного веса между ведущими колесами трактора от дополнительной нагрузки и положения точки прицепа:

1 - = 4,9кН; 2 - = 9,8 кН; 3 - = 14,7 кН; 4 - = 19,6 кН

Список использованных источников

1. Щитов С.В., Сенникова Н.Н., Сенников В.А. Производительность тракторно-транспортного агрегата при меняющихся сцепном весе и точки прицепа при криволинейном движении // «АгроЭкоИнфо», 2017, №4, http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/4/st 416.doc.

2. Щитов С.В., Кузнецов Е.Е., Поликутина Е.С. Влияние перераспределения сцепного веса между мостами трактора на ширину захвата, буксование и производительность машинно-тракторного агрегата // «АгроЭкоИнфо», 2017, №1, http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2017/1/st_106.doc.

3. Щитов С.В., Кривуца З.Ф., Двойнова Н.Ф., Попова Е.В., Сахненко А.В. Влияние транспортно-технологического обеспечения на формирование машинно-тракторного парка хозяйств // АгроЭкоИнфо. - 2016, №4. http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2016/4/st_445.doc.

4. Щитов С.В., Кузнецов Е.Е., Поликутина Е.С., Панова Е.В. Методологическое обоснование выбора конструкции устройств рационального перераспределения сцепного веса // «АгроЭкоИнфо», 2016, №2. http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2016/2/st_209.doc.

5. Щитов С.В., Кузнецов Е.Е., Рыбаков С.А., Евдокимов В.Г. Повышение тягово-сцепных свойств колесного трактора применением способов пурификации колесного движителя // Научное обозрение. - 2016, №10. - С. 70-75.

6. Щитов С.В., Кузнецов Е.Е., Панова Е.В., Шарипова Т.В., Кузин В.Ф. Повышение тягово-сцепных свойств тракторно-транспортных агрегатов за счет использования межколесного регулятора // Дальневосточный аграрный вестник. - 2017, №1 (41). - С. 96-103.

Размещено на Allbest.ru