07 марта 2016г.
Эффективность работы, особенно колесных энергетических средств, во многом зависит от реализации тягово-сцепных свойств. Обладая большим энергетическим потенциалом, энергетические средства имеют один существенный недостаток - низкие тягово-сцепные свойства. Особенно это относится к климатическим особенностям, создавшимся в условиях Амурской области. Энергетические средства не реализуют свои потенциальные тяговые возможности, так как в весенне-осенний период почва обладает низкой несущей способностью, а в зимний период – вследствие наличия глубокого снежного покрова или наледей. Для устранения этого существуют различные способы, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки [3].
Поэтому представляет большой практический и теоретический интерес задействование для решения данных вопросов, не используемых в этот период колесных энергетических средств. Особый интерес для малых и средних хозяйств с невысоким уровнем механизации представляют колесные энергетические средства в тяговом диапазоне до 3кН.
Для полного использования мощностных показателей энергетического средства должно выполнятся следующее условие
Рк>Рс , (1)
где Рк - касательная сила тяги, развиваемая энергетическим средством, Н; Рс- общая сила сопротивления, Н. В общем случае касательная сила тяги определится по выражению [1]
Рк = φ ∙ Gсц, (2)
где Gсц – сцепной вес энергетического средства; φ – коэффициент использования сцепного веса.
Изменяя сцепной вес, как видно из выражения (2), можно изменить касательную силу тяги. Поставленная
задача достигается путем перераспределения частисцепного веса, приходящегося на передние управляемые колеса, на задниеведущие колеса. Таким образом можно автоматически изменять приходящийся сцепной вес. Для сохранения управляемости энергетического средства вес, приходящийся на передний мост, можно разгружать не более, чем до 75%, так как при большей разгрузке энергетическое средство теряет управляемость, особенно ярко это выражено при недостаточных сцепных свойствах. В общем случае вес трактора можно представить следующим образом
Gтр = Gсц + Gупр, (3)
где Gупр– вес, приходящийся на управляемые колеса, Н.
Тогда из уравнения (3) сцепной вес серийного энергетического средства можно представить следующим образом
G
сцс=Gтр−Gупр,
где Gсц - сцепной вес серийного энергетического средства.
При использовании устройства [2] для перераспределения сцепного веса с учетом фактора управляемости выражение (4) будет иметь вид
G
сцм=Gтр−0,25Gупр,
где Gсц- сцепной вес серийного энергетического средства с устройством.
Сравнивая выражения (4) и (5), можно отметить, что сцепной вес с использованием предлагаемого устройства больше по сравнению с серийным вариантом. Это позволяет повысить тягово-сцепные свойства и производительность энергетического средства и тем самым выполнить больший объем работ за один и тот же промежуток времени.
Анализ показывает, что пружинно-разгрузочный механизм (ПРМ) в системе колесного трактора при определенных условиях может разгружать мост ведущих колес, тем самым изменять величину касательной силы тяги. Внутренние силы, вызываемые перемещением штока гидроцилиндра ПРМ, по третьему закону Ньютона равны по величине и направлению вдоль одной прямой в противоположные стороны. Следовательно, эквивалентное их действие равно нулю, их можно отбросить и не учитывать. Но эти усилия вызывают нагрузки, воздействующие на остов трактора и на ведущий мост, которые перемещаются под действием этих сил. На основании теоремы динамики об изменении количества движения:
Мост∙𝑉ост=Мвн∙𝑉вн, (6)
где Мост, Мвн – соответственно масса остова, приходящаяся на ведущий мост и масса ведущего моста, кг; Vост, Vвм – скорости остова и ведущего моста соответственно, м/с.
Из уравнения (1) следует
Перемещение ведущего моста происходит с ускорением, которое и определяет величину дополнительной нагрузки на мост, так как
Основание дополнительной нагрузки на мост подтверждается и известной теоремой динамики об изменении кинематической энергии системы [3]:
Т−То=ΣАке+Ак/, (9)
гдеΣАке,Ак/- сумма работ внешних и внутренних сил соответственно, Н·м;
То, Т – начальная и конечная кинетическая энергия системы, Н·м.
Обычно работой внутренних сил для неизменяемых систем пренебрегают, но в данном случае для ПРМ работу внутренней силы следует учитывать. В частности, для рассматриваемого ПРМ внутренняя сила взаимодействия ведущего моста и механизма является внешней.
Для выбора рациональных геометрических параметров ПРМ рассмотрим относительное равновесие этого механизма в рабочем положении, при выдвинутом штоке гидроцилиндра на определенную величину. [4]
Предположим, что ПРМ невесом, (так как масса ПРМ мала по сравнению с массой трактора).
Рассмотрим равновесие ПРМ при выдвижении штока гидроцилиндра. Покажем действующие силы и реакции связи ПРМ:
- в точке А - шарнирно неподвижная реакция.
- в точке В - давление гидроцилиндра (шток выдвигается).
- рессора ВС давит на передний мост, возникает реакция гладкой поверхности.
ПРМ конструктивно можно рассмотреть в трех положениях относительно прямых АВ и АС, где АВ - вертикальная, АС – горизонтальная:
1) нейтральное положение;
2) смещение точек В и С против часовой стрелки;
3) смещение точек В и С по часовой стрелке.
Рассмотрим равновесие ПРМ при выдвижении штока в нейтральном положении (рис.1).
оставляем уравнение моментов сил, действующих на пружинно-разгрузочный механизм относительно точки А и находим реакцию гладкой поверхности
В результате проведенных исследований составлены комбинированные модели детерминированного факторного анализа представляющих реакцию гладкой поверхности при нагрузке и разгрузке
переднего моста в виде зависимостей от угла наклона
гидроцилиндра и выдвижением штока.
Реакция гладкой поверхности при нагрузке
Более
наглядно зависимость реакции гладкой поверхности от угла наклона
и длины выдвижения штока гидроцилиндра представлена на Рисунке 2.
Как показывает анализ с увеличением угла наклона штока гидроцилиндра, величина
реакции снижается.
Список литературы
1.
Скотников, В.А. Тракторы
и автомобили /под ред. В.А.
Скотникова. – М.: Агропромиздат, 1985. – 440 с.
2. Е.Е. Кузнецов
Cтабилизатор продольной устойчивости колёсного трактора
Пат. на полезную модель № 151136/С.В. Щитов, Е.Е. Кузнецов,
Е.С. Поликутина.//, заявитель
и патентообладатель Дальневосточный гос. агр. университет. заявка № 2014138208 от 22.09.2014 г., зарегистрирована 22.09.2014, опубл. 20.03. 2014, Бюл. № 8. 9 с.
3.
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.
4.
Яблонский, А.А. Сборник
задач для курсовых
работ по теоретической механике
/ под ред. А.А. Яблонского. -М.: Высшая
школа, 1982. -382 с.
