Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Механика ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВЕДОМЫХ КОЛЕС С ПОЧВОЙ
просмотров - 54

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВИЖИТЕЛЯ С ПОЧВОЙ

Сам по себе подвод мощности, крутящего момента и частоты вра­щения от двигателя через трансмиссию еще не достаточен для движения трактора и выполнения им какой-либо работы. Движение трактора воз­никает в результате взаимодействия движителя с почвой. Причем при взаимодействии ведущих и ведомых колес происходят различные про­цессы. Ведомые колеса являются пассивными, к ним не подводится крутящий момент. В отличие от них к ведущим колесам крутящий мо­мент подводится и их называют активными колесами. По этой причине целœесо­образно рассмотреть отдельно взаимодействие ведомых и ведущих ко­лес с почвой.

Возможны четыре случая качения ведомых колес по дороге: каче­ние недеформируемого (к примеру, металлического) колеса по деформи­руемой дороге, качение деформируемого колеса по недеформируемой (к примеру, бетонной) дороге, качение деформируемого колеса по де­формируемой дороге, качение недеформируемого колеса по недефор­мируемой дороге. Рассмотрим качение недеформируемого ведомого колеса по деформируемой дороге (рис. 93).

Gn - вес трактора, приходящийся на одно ведомое колесо; Fn - тол­кающая сила, действующая на ось ведомого колеса со стороны остова трактора. Будучи прижатым к дороге силой G,,, ведомое колесо внедря­ется на какую-то глубину в почву и образует колею глубиной h. В каж­дой точке на длинœе дуги 1-2 контакта колеса с почвой возникают две реакции почвы на колесо: радиальная (по радиусу к центру О колеса) и тангенциальная (по касательной к окружности колеса в данной точке). Сложив между собой указанные реакции, получают две реакции R и Т, точка приложения которых находится примерно посрединœе дуги 1-2 . Сложив реакции R и Г между собой по правилу параллелограмма, полу­чим результирующую реакцию Rpi!l, которую в свою очередь можно разложить на вертикальную Yn и горизонтальную Х„ реакции. Реакцию У„ называют нормальной реакцией почвы на ведомое колесо, по величи­не она равна весу G,,. Заметим, что реакция Ym на плече а„ относительно оси колеса, создает момент сопротивления качению Mfn ведомого коле­са, который уравновешивается другим моментом Хп ■ г„, ᴛ.ᴇ. :

Рис. 93. Взаимодействие недеформируемого ведомою колеса с деформируемой дорогой

Горизонтальная составляющая Хn результирующей реакции почвы на колесо есть не что иное, как сила сопротивления качению ведомого колеса. Из предыдущей (9) находят эту силу:

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при взаимодействии ведомого колеса с почвой воз­никает сила сопротивления движению (качению) ведомого колеса, ве­личина которой пропорциональна весу G,, и параметру, получившему название коэффициента сопротивления качению ведомого колеса

Для всœего же трактора сила сопротивления движению (качению) будет

где f- коэффициент сопротивления качению трактора; Gj - эксплуатационный вес трактора; rn - динамический радиус ведомого колеса.

Можно убедиться, что чем больше глубина колеи Л, тем больше длина дуги 1-2, тем больше плечо а„ и меньше радиус г„, тем больше коэффициенты сопротивления качению fnи f, и больше сила сопротив­ления качению Рf. Следовательно, величины коэффициента f и силы сопротивления качению Pf зависят от типа движения (гусеничный или колесный) и типа почвы (целина, залежь; стерня, вспаханное поле, поле, подготовленное под посœев). При движении трактора по деформируемой дороге гусеничный движитель по сравнению с колесным образует менее глубокую колею. Следовательно, у гусеничного движителя параметры/ и Pj меньше. Сила сопротивления качению играет в динамике трактора отрицательную роль, т.к. на ее преодоление затрачивается часть силы тяги Рк и часть мощности, подводимой к ведущим колесам. Снижение силы Pf является важнейшей проблемой в вопросœе повышения эффек­тивности использования трактора. Ходовую часть (движитель) всœегда нужно содержать в чистоте, очищенную от грязи. Дополнительное сни­жение силы Pf достигается всœеми способами, которые снижают глубину колеи: более широкие колеса (гусеницы), шины низкого давления, уширители колес, двойные скаты, полугусеничный ход на колесном тракто­ре и т. п. Применение этих способов особенно важно при работе тракто­ра на более рыхлой (мягкой) почве.

При взаимодействии деформируемого колеса с недеформируемой доро­гой имеет место другая природа возникновения силы сопротивления ка­чению (рис. 94).

Рис. 94. Взаимодействие деформируемого ведомого колеса с недеформируемой дорогой

В контакт с дорогой вступает передний участок шины и он дефор­мируется, на его деформацию затрачивается часть энергии (мощности) трактора, по мере качения колеса в контакт с дорогой вступают новые участки, а ранее деформируемые выходят из контакта и приобретают первоначальную форму, при этом энергия высвобождается. При этом вы­свобождаемая энергия всœегда меньше затраченной, ᴛ.ᴇ. часть энергии теряется на преодоление внутримолекулярного трения в шинœе и нагревает ее. По этой причине эпюра распределœения реакции почвы на деформиро­ванный участок шины приобретает форму, показанную на рисунке 94, ᴛ.ᴇ. наибольшие реакции действуют на переднем участке шины. В ре­зультате чего результирующая реакция Ynбудет смещена вперед отно­сительно оси колеса на величину аn. Равновесие колеса обеспечивается равенством моментов:

Отсюда:

В целом для трактора сила сопротивления качению будет

В данном случае силу сопротивления качению можно снизить за счет уменьшения величины деформации шины, а для этого крайне важно соблюдать следующее правило: при движении колесного трактора (ав­томобиля) по твердому покрытию крайне важно увеличивать давление в шинах, в результате этого деформация шины уменьшается, плечо а„ также уменьшается, а радиус аn увеличивается, силы Хn и Pf- уменьша­ются, снижается также износ шин. При взаимодействии деформируемо­го колеса с деформируемой почвой возникновение силы сопротивления качения обусловливается действием обоих факторов: деформацией поч­вы (образованием колеи) и деформацией шины. При этом в целях сни­жения силы Pj при работе трактора на рыхлой почве нужно давление в шинах снижать (глубина колеи уменьшается), а при движении по твер­дой почве давление в шинах следует увеличивать (уменьшается дефор­мация шины).

При взаимодействии недеформируемого колеса с недеформируе-мой дорогой силой сопротивления качению является сила трения между колесом и почвой. Ее величина является минимальной по сравнению с другими случаями качения. При движении по мягкому покрытию у гу­сеничного трактора сила Pfменьше, чем у колесного, а по твердому по­крытию наоборот.


Читайте также


  • - ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВЕДОМЫХ КОЛЕС С ПОЧВОЙ

    ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДВИЖИТЕЛЯ С ПОЧВОЙ Сам по себе подвод мощности, крутящего момента и частоты вра­щения от двигателя через трансмиссию еще не достаточен для движения трактора и выполнения им какой-либо работы. Движение трактора воз­никает в результате... [читать подробенее]