Оценка компоновки колесного трелевочного трактора

Задание:

1. Разработать расчетную схему сил колесного трелевочного трактора.

2. Оценить давление колес на опору при подъеме и спуске трактора с пачкой и без пачки при отсутствии крена.

3. Определить такое положение центра масс трактора, при котором максимальная нагрузка на колеса будет наименьшей.

Исходные данные:

Масса трактора без колес – 3400 кг.

Масса колеса – 150 кг.

Объем трелюемой пачки – 3 м³.

Координаты точки приложения технологических сил

Координаты центра масс трактора = 1,7; = 1,2 м.

Крутящий момент двигателя Н×м.

Передаточное число трансмиссии i = 70.

Радиус колеса r_к = 0,75 м.

Коэффициент сопротивления волочению пачки f_c = 0,8.

Расстояние между осями колес = 2,5 м.

Максимальный угол уклона местности = 180⁰.

Ускорение = 0.

Часть массы, приходящейся на коник, – 0,5.

Выполнение задания.

Расчетная схема сил, действующих на колесный трактор, показана на рис. 1.16. Положение точки приложения всех сил комментария не требует. Следует лишь уточнить положение точки приложения касательной силы Т. Если ускорение равно нулю, то касательную силу тяги можно считать приложенной в нижней точке опоры пачки.

Если положение центра тяжести задано для всего трактора (вместе с колесами), то необходимо произвести пересчет центровки на случай, когда колеса сняты. Пересчет производим по формулам

м,

м.

Силу тяжести трактора без колес обозначим G₀.

Рис. 1.16. Расчетная схема сил, действующих на колесный трактор

2. Для оценки давления колес на опору приведем все силы к корпусу трак-тора и рассмотрим его равновесие

Отсюда имеем реакции на оси

= 15,6 кН,
кН.

Давление передних колес на опору

кН.

Давление задних колес на опору

кН.

Максимальная нагрузка приходится на задние колеса.

Оценим теперь давление на колеса при спуске трактора без пачки, когда имеет место максимальная нагрузка на передние колеса.

При спуске без тяги или при стоянке имеем

Отсюда

кН,

кН.

Давление передних колес на опору

кН.

Давление задних колес на опору

кН.

Представляет интерес случай компоновки трактора, когда максимальное давление задних колес равно максимальному давлению передних колес.

3. Определим такое положение центра тяжести , , при котором максимальное давление колес на опору будет наименьшим.

Символически поиск оптимального решения можно записать в виде

Очевидно, что min , max достигается при равенстве максимального давления задних колес при движении с пачкой на подъем и максимального давления передних колес при движении или стоянке трактора под уклон.

Оценим центровку из условия одинакового давления на переднюю и заднюю оси при условии, что положение центра тяжести по высоте остается неизменным.

Отсюда имеем

м.

Представляет практический интерес проанализировать влияние различных факторов на максимальную нагрузку осей (колес).

Вертикальная центровка трактора должна быть по возможности ниже. В этом случае уменьшается влияние горизонтальной составляющей силы тяжести на реакции опоры. В пределе, если бы центр тяжести трактора размещался на уровне осей колес, то давление на оси при подъеме и при спуске было бы одинаковым (имеется в виду движение трактора без пачки).

Положение точки приложения технологических сил оказывает сильное влияние на реакции опор. Чем ближе точка приложения технологической силы Т к оси колеса, тем меньше влияние технологической силы на нагрузки осей. В пределе при равенстве сила Т не оказывает влияния на распределение нагрузок на оси.

Смещение точки приложения технологических сил вперед положительно сказывается на распределении нагрузок осей. Очевидно, что если бы сила N была приложена посередине, т. е. при , то они равномерно распределялись бы между осями.

Крутящий момент M_P разгружает переднюю ось, торможение догружает.