Поперечная устойчивость трактора

Устойчивость тракторов и автомобилей. Способы повышения продольной и поперечной устойчивости

Один из важных эксплуатационных показателей проходимости трактора — устойчивость, которая характеризует его способность работать на продольных и поперечных уклонах без опрокидывания. Различают продольную и поперечную устойчивость трактора. Устойчивость оценивают статическими углами продольного и поперечного уклонов, на которых может стоять, не опрокидываясь, заторможенный трактор без прицепа и навесной машины. Оценка устойчивости трактора в агрегате с машиной в динамике представляет большие трудности ввиду большого числа взаимодействующих факторов, влияющих на устойчивость движения системы трактор-машина.

Продольная устойчивость

Опрокидывание наступает при подъеме, когда передние колеса трактора и автомобиля полностью разгружаются. Весь вес машины воспринимается задними колесами. В этом случае опрокидывание определяется координатами центра тяжести машины.

При движении под уклон опрокидывание наступает при полностью разгруженных задних колесах. В этом случае опрокидывание определяется координатами центра тяжести и расстоянием между осями колес.

Поперечная устойчивость

При стоянке трактора или автомобиля на поперечном уклоне одна из сторон их разгружается. При полной разгрузке одной из сторон наступает опрокидывание, которое определятся шириной колеи и вертикальной координатой центра тяжести. В связи с этим при работе на уклонах у колесных тракторов увеличивают колею.

Принято считать, что тракторы, не оборудованные специальными приспособлениями для предупреждения опрокидывания, могут работать на склонах крутизной не более 12° (гусеничные) и 8° (колесные).

Большие площади плодородных земель нашей страны расположены в горной местности, что обусловило необходимость создания для горного земледелия специальных тракторов повышенной устойчивости, которые называют также крутосклонными.

Способы повышения устойчивости

При наиболее простом способе повышения продольной устойчивости в передней части трактора на раме 2 размещают специальные балластные грузы 1. Такой способ используют для повышения продольной устойчивости колесного трактора при агрегатировании с тяжелыми, навешиваемыми сзади машинами, поскольку при разгрузке передних колес управляемость трактора нарушается, а грузы способствуют восстановлению ее.

Один из эффективных способов повышения устойчивости трактора как в продольном, так и в поперечном направлении — понижение его центра тяжести в результате уменьшения дорожного просвета. Этот способ применен на модифицированной модели трактора ЛТЗ-55АМН.

Трактор ЛТЗ-55АМН предназначен для работ общего назначения и транспортировки грузов на склонах крутизной до 16° и равнинной местности. Он может также работать на склонах крутизной до 20°, на участках с ровным микрорельефом и при ограниченной скорости движения. Высота трактора уменьшена в сравнении с базовой моделью на 0,34 м, а агротехнический просвет — на 0,32 м.

Из соображений безопасности в кабине применен жесткий каркас, защищающий тракториста в случае опрокидывания трактора. В кабине под щитком приборов установлена панель сигнализации креномера, предупреждающего тракториста о предельном крене трактора.

Рисунок. Повышение устойчивости трактора: а — балластировка грузами: 1 — грузы; 2 — рама трактора; б — шарнирный механизм стабилизации остова

Трактор, находящийся в неподвижном состоянии на склоне, опрокидывается под действием силы G sina, где G — его вес. Опрокидывание трактора произойдет при некотором угле аmах, когда направление действия силы G будет проходить левее точки опоры. Опасность опрокидывания уменьшится, если правую и левую части трактора соединить шарнирным механизмом, позволяющим трактору сохранять вертикальное положение в некотором диапазоне значений угла склона a. Этот принцип реализован в конструкциях некоторых колесных крутосклонных тракторов.

Устойчивое движение такого трактора по склону обеспечивается механизмом выравнивания, выполненным в виде поворотных конечных передач и свободной подвески переднего моста на механизме шарнирного параллелограмма.

Гусеничные тракторы более приспособлены для работы на горных склонах, так как центр их тяжести расположен относительно низко, динамическая устойчивость лучше и они менее подвержены сползанию со склона. Эти тракторы используют для наиболее энергоемких работ на горных, овражных и балочных склонах крутизной до 20°, расположенных на высоте до 2 км над уровнем моря.

Для лучшей безопасности гусеничные тракторы оборудуют специальной опорой, которая при помощи рычажной системы и гидравлического цилиндра устанавливается в сторону крена и препятствует опрокидыванию. Колея и продольная база этих тракторов увеличены.

Устойчивость тракторов и автомобилей

Продольная устойчивость.

Устойчивость МЭС характеризуется их способностью работать на продольных и поперечных уклонах без опрокидывания и сползания. В связи с этим различают продольную и поперечную устойчивость.

Скатыванию колесного трактора, стоящего на подъеме, препятствуют тормозная сила Рт и момент сопротивления качению Л/д, его опрокидывание может произойти вокруг точки 02 (рис. 2.36, а) при условии, что передние колеса полностью разгрузятся и вес будет восприниматься только задними колесами. Таким образом, в качестве критерия статической продольной устойчивости от опрокидывания на подъеме принимают значение нормальной реакции почвы на передние колеса, которое должно удовлетворять условию Уп>0.

Оценочным показателем устойчивости от опрокидывания считают предельный статический угол подъема aUm. Это наибольший угол подъема, при котором машина может стоять, не опрокидываясь.

Уравнение равновесия моментов относительно точки 02 при MfK~() имеет вид:

где а — продольная координата центра тяжести; hu — вертикальная координата центра тяжести;

откуда

Очевидно, что опрокидывание трактора начнется, когда вектор силы тяжести G пройдет левее точки О, и момент &cosalim примет отрицательное значение.

Предельным статическим углом уклона считают угол ajim (рис. 2.36, б), соответствующий положению трактора при YK = 0 . Схема сил и другие условия аналогичны случаю, когда трактор стоит на подъеме.

Рис. 2.36. Схема сил, действующих на остановившийся трактор: а — колесный на предельном подъеме; б — то же, на предельном уклоне; в — гусеничный на предельном подъеме; г — то же, на предельном уклоне; /гп — плечо приложения силы

Составим уравнение равновесия моментов относительно точки Cj: откуда

Из выражений tgaUm и tgajim видно, что предельные утлы подъема и уклона зависят главным образом от положения центра тяжести трактора. Чем ниже центр тяжести, тем устойчивее трактор и автомобиль. Чем больше удален центр тяжести от точки опрокидывания, тем устойчивее машина от опрокидывания.

Для тракторов колесной формулы 4К2 и автомобилей с грузом в кузове alim = 35…40°, ajim = 60°.

Наибольший угол подъема и уклона, на котором заторможенное транспортное средство может стоять, не сползая, обозначим через аф и а’,. Предельное положение на подъеме из условий сползания характеризуется равенством составляющей силы тяжести (Уsin а и силы сцепления заторможенных колес с почвой. Стояночная тормозная система, как правило, представляет собой центральный тормоз, встроенный в трансмиссию и действующий только на ведущие колеса. Тогда сила, препятствующая сползанию трактора (автомобиля), будет равна предельной силе сцепления ведущих колес с почвой или дорогой, т.е.

где А,т — коэффициент нагрузки тормозящих колес, равный отношению —

(Ст — вес, приходящийся на тормозящие колеса).

Уравнение равновесия заторможенной машины имеет вид

или tga =А-Тср (на подъем) и tga^=XT(p (под уклон).

Для трактора или автомобиля, у которого стояночные тормоза установлены на все колеса, = I. Если стояночные тормоза установлены только на задние колеса, то ф > аф . Физический смысл данного явления состоит в том, что на подъеме тормозящие задние колеса трактора догружаются нормальной силой, а на уклоне разгружаются от нее. При догрузке колес увеличивается сила сцепления их с почвой, а при разгрузке — снижается.

На предельном по условию опрокидывания уклоне (a[jm ) трактор нельзя удержать от сползания с помощью его собственных тормозов, поскольку отсутствует необходимая для удержания сила сцепления задних колес (YK = 0 ).

Трактор или автомобиль, у которого стояночные тормоза установлены на все колеса, имеет одинаковое сцепление на подъеме и на уклоне.

Коэффициент сцепления фк на асфальтной дороге равен 0,6…0,8. Следовательно, для машины, оснащенной тормозами на всех колесах, предельный угол из условия продольного сползания аф=31…39°.

Продольная устойчивость гусеничного трактора определяется положением центра давления относительно гусеничной цепи. Для заторможенного без прицепа трактора с полужесткой ходовой системой предельный угол подъема будет соответствовать такому положению, когда центр давления D (рис. 2.36, в) сместится к задней кромке опорной поверхности гусеницы. На уклоне предельное состояние по устойчивости наступит в тот момент времени, когда центр давления расположится на передней кромке опорной поверхности гусеницы (рис. 2.36, г).

Уравнение равновесия моментов относительно центра давления трактора соответственно на подъеме и уклоне можно записать следующим образом:

откуда

Как видно из этих выражений, предельный статический угол продольной устойчивости гусеничного трактора на уклоне меньше, чем на подъеме. Это объясняется тем, что компоновку гусеничных тракторов выполняют таким образом, чтобы центр его тяжести был смещен относительно центра давления вперед на величину а0 (см. подраздел 2.9).

При угле подъема или уклона свыше alim и a[jm трактор повернется относительно наружной кромки гусеницы в точку D до упора в почву передней или задней наклонной ветвью и направляющим или ведущим колесом.

Предельные углы alim и ajim продольной устойчивости тракторов с двухопорной балансирной подвеской определяют в положении, когда центр давления перемещается к середине каретки. Принимают, что опрокидывание такого трактора происходит вокруг оси балансира. Поэтому в выражения для определения предельного угла наклона вместо LT подставляют LK — продольную базу балансирных кареток.

Гусеничные тракторы имеют высокие сцепные свойства благодаря развитой поверхности пятна контакта с почвой и низкому давлению q.

Их устойчивость против сползания выше продольной устойчивости опрокидывания. Поэтому достаточно проверить только устойчивость на опрокидывание. При стоянке на подъеме (или под уклон) торможение осуществляется обоими тормозами механизма поворота, если нет стояночного тормоза.

Рассмотренные показатели, влияющие на предельную устойчивость транспортных средств, относятся к их статическому состоянию. В процессе движения на устойчивость дополнительно влияют: момент (или сила) сопротивления качению MfK; тяговая нагрузка на крюке Ркр; вес транспортируемой навесной машины или часть веса рабочей машины, передаваемая за счет гидродогружающих устройств на задние колеса трактора; силы инерции, возникающие при неравномерном движении. Углы подъема (или уклона), при которых нарушается устойчивость машин называют критическими акр. Как правило aKplim.

Применяют различные способы повышения не только продольной устойчивости, но и управляемости МЭС. Это уменьшение вертикальной координаты центра тяжести /?ц (у низкоклиренстных тракторов), навешивание грузов спереди трактора, увеличение продольной базы машин, а для повышения аф — осуществляют привод всех колес от трансмиссии.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *