25820-1 (590959), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

(4.22)

,

следовательно, прочность стойки обеспечена.

Данные для расчетов взяты из программы расчета реакций в шарнирах упругих элементов, входящей в пакет программ прикладного моделирования AEngiCAD.

5. Анализ результатов проведённых исследований

5.1 Программная эмуляция работы ведущего колеса с внутренним подрессориванием на поверхности с неровностями почвы

Как уже неоднократно упоминалось выше, результаты кинематического и кинетостатического анализа передаются в ПЭВМ с целью построения адекватной модели движение колеса по поверхности с неровностями почвы.

Данная программная эмуляция, преследуя определенные и описанные выше цели, в качестве объектов исследования использует ключевые точки колеса. В данном случае в их роли применяются координаты точек шарниров упругих элементов как необходимые и достаточные условия, однозначно определяющие положение каждого из элементов колеса в пространстве и времени. Более того, для каждой из указанных точек также измерялись величины реакций, размер деформации упругого элемента, величину крутящего момента. В силу громоздкости вычислений и невозможности проверки полученных данных на опытно-экспериментальной модели остановимся лишь на геометрическом моделировании работы.

Обратимся к рисункам 5.1–5.3. На них в виде графических примитивов, заменяющих элементы колеса, изображены стадии движения колеса при наезде на неровность. Рассмотрим их подробнее.

Н

Рисунок 5.1 Моделирование движения колеса по поверхности с неровностями. Первая стадия. Скриншот программы.

а рисунке 5.1 мы видим, что колесо занимает нейтральное положение, обод равноудален от ведомых ступиц, упругие элементы равнодеформируемы. В таком режиме колесо движется с наименьшими потерями крутящего момента (98%–100% от номинала), не вызывая каких либо перемещений в механизме подрессоривания.

Рисунок 5.2 показывает стадию наезда колеса на неровность почвы, когда высота неровности меньше вертикального хода обода, составляющего 70–90 мм, в зависимости от конструктивных параметров.

Рисунок 5.2 Моделирование движения колеса по поверхности с неровностями. Вторая стадия. Скриншот программы.

З

Рисунок 5.2 Моделирование движения колеса по поверхности с неровностями. Вторая стадия. Скриншот программы.

убчатый обод, замененный в программе на окружность соответствующих пропорций, перемещается по вертикали относительно центра вращения самого колеса, приводя в движение упругие элементы (треугольники) и ведомые ступицы (прямые линии). Упругие элементы претерпевают деформацию, расширяясь в верхней части колеса и сжимаясь в нижней. Колесо движется с небольшими потерями крутящего момента (92%–98% от номинала, по оценочным расчётам программы). Перемещения ведущих ступиц укладываются в расчетные. Реакции в шарнирах не превышают максимально предусмотренные.

И, наконец, на рисунке 5.3 показан момент максимального перемещения обода колеса, с максимальной упругой деформацией подрессоривающих элементов.

Рисунок 5.3 Моделирование движения колеса по поверхности с неровностями. Третья стадия. Скриншот программы.

При этом ведомые ступицы максимально перемещаются вдоль направляющих, выбирая весь заложенный зазор, упругие элементы испытывают максимальную деформацию (до 3/5 от запаса прочности), крутящий момент падает до 88%–90% от номинала (однако, так как данный режим работы колеса занимает не более 1,2–2% от всего времени работы, это не вызывает беспокойства с точки зрения физической реализации движения трактора).

Основываясь на результатах описанного выше моделирования процесса работы ведущего колеса с внутренним подрессориванием, можно сделать вывод о принципиальной реализуемости идей, заложенных в конструкцию данного колеса. Однако не следует забывать, что проведенный эксперимент — все лишь моделирование в машинных условиях, и его результаты обязательно требуют подтверждения экспериментом «в железе».

5.2 Расчет навесоспособности трактора с ведущим колесом с внутренним подрессориванием

Так как у трактора с опущенной ведущей звёздочкой в связи с увеличением базы и перемещением центра тяжести, возможно, ожидать увеличение навесоспособности, необходимо произвести расчет навесоспособности по методике, предложенной в ГСКБ ВГТЗ.

Согласно ГОСТ 26817–86 навесоспособность определяется массой груза, при котором центр масс смещается на 0,2 длины опорной поверхности от середины опорной поверхности назад. Однако данная формулировка страдает некоторыми недостатками. Во-первых, смещение центра масс не вполне характеризует способность трактора нести тот или иной вес на большем или меньшем плече с сохранением минимально допустимой нагрузки на передние колёса или катки ходового аппарата. Во-вторых, в вышеприведенной редакции отсутствуют даже указания на необходимость определения навесоспособности при различных положениях центра масс орудия. А поскольку эти положения для различных операций или перемещения полезного груза существенно отличаются, то, в зависимости от конструкции ходового аппарата, механизма навески и положения центра масс трактора, превосходство одного положения навешиваемого груза над другим не гарантирует его превосходства при расположении груза на другом расстоянии от центра масс трактора. В этой связи применяемую в ряде испытательных организациях методику оценки навесоспособности, когда максимальный навешиваемый груз определяется из условия сохранения контакта передних опорных катков или колес с поверхностью или максимальной нагрузки на них, следует считать более рациональной с точки зрения объективной оценки данного свойства.

Вертикальная нагрузка, приложенная к трактору сзади и приводящая к отрыву переднего катка, определяется из условия равенства нулю суммы моментов от веса трактора и веса навешиваемого груза относительно предполагаемой оси вращения остова при опрокидывания трактора назад вокруг оси ведущей звёздочки. При этом не учитывается остающаяся неподвижной и не создающая момент часть массы трактора в виде нижней ветви гусеницы, задних опорных катков или, как в нашем случае, ведущей звездочки.

Минимальная масса груза или орудия, обуславливающая опрокидывание трактора назад определяется из выражения

(5.1)

,

где М — масса трактора;

х₂ — расстояние от середины опорной поверхности до предполагаемой или фактической точки опрокидывания, измеренное по горизонтали;

х — горизонтальная координата центра тяжести трактора относительно середины опорной поверхности;

х₁ — горизонтальная координата центра тяжести сзади расположенного орудия или груза относительно середины опорной поверхности.

Подставляя физические параметры реально существующего трактора ВТ–100 и проектируемого трактора получим:

для трактора ВТ–100

М = 8060 кг;

х₂ = 615 мм;

х = 187 мм;

х₁ = 3163 мм;

(5.2)

(кг).

для конструкции трактора с опущенным на грунт ведущим колесом

М = 8060 кг;

х₂ = 1150 мм;

х = 98 мм;

х₁ = 3500 мм;

(5.3)

(кг).

Таким образом, навесоспособность N определится, как отношение минимальной массы груза или орудия, обуславливающей опрокидывание трактора назад к массе трактора

(5.4)

для трактора ВТ–100

для конструкции трактора с опущенным на грунт ведущим колесом

Увеличение навесоспособности вновь проектируемого трактора по сравнению с серийным трактором семейства ВТ–100 составит

(5.5)

раза.

Данное увеличение достаточно весомое, что является неоспоримым преимуществом, так как потребность в тракторах с повышенной навесоспособностью, как уже говорилось выше, в последнее время значительно возросла.

5.3 Расчет угловой жесткости трактора с ведущим колесом с внутренним подрессориванием

Одним из преимуществ новой конструкции, по нашим предположением, должно явиться улучшение характеристик плавности хода, что значительно улучшить ряд характеристик, связанных с условиями работы тракториста.

Параметром, непосредственно влияющим на плавность хода трактора, является угловая жесткость подвески.

Для определения данного параметра сначала необходимо найти положение центра тяжести вновь спроектированного трактора. Положение центра тяжести (центра масс) гусеничного трактора устанавливают так, чтобы получить равномерное распределение вертикальных нагрузок по опорным каткам при наиболее вероятном тяговом усилии. Оптимальная координата центра тяжести определяется из формулы

(5.6)

,

где L_г — длина опорной поверхности гусеницы;

h_кр — высота линии тяги над плоскостью контакта колёс с почвой;

Р_Н — номинальное тяговое усилие по типажу;

— коэффициент перераспределения номинального усилия, равный 1,51,75;

G — эксплуатационный вес трактора (см. рисунок 5.4).

П

Рисунок 5.4. Расчетная схема для определения центра масс трактора и угловых перемещений трактора.

одставляя размеры конструкции трактора, получим, что центр масс располагается на расстоянии 1223 мм от оси ведущей звездочки.

Найдём угловое перемещение рамы трактора при статической нагрузке (Q=0). Считаем, что жесткость упругих элементов звёздочки равна жесткости пружин катков, то есть с₁=с₂=с₃.

Находим расстояния от середин подрессоренных отрезков до центра масс:

(мм)

(мм)

(мм)

Угловое перемещение рамы вычислится из формулы:

(5.7)

,

где G₀ — вес подрессоренной части трактора;

G

(5.8)

₀=(0.850.9)G [12]

(кг)

с_i — жесткость упругих элементов;

l_i — расстояние от упругих элементов до центра тяжести.

Подставляя данные по конструируемому трактору в формулу (5.7) получим следующее:

(5.9)

рад

Найдем величину углового перемещения рамы для случая движения трактора с поднятым плугом массой Q=600 кг.

Вначале определим координаты смещенного центра тяжести трактора и новые плечи — расстояния от упругих элементов трактора до центра тяжести:

(5.10)

где — горизонтальная координата сзади расположенного орудия или груза относительно середины опорной поверхности (базы) трактора;

а — смещение центра тяжести;

х — горизонтальная координата центра тяжести трактора относительно середины опорной поверхности.

Согласно [11], величина горизонтальной координаты сзади расположенного орудия составит

мм.

Отсюда:

(5.11)

мм

Как и следовало ожидать, центр масс сместился по направлению к ведущей звёздочке.

Характеристики

Список файлов ВКР