Мелиоративные машины (стр. 12 )

Рис. 3.31. Схема сил, действующих на машину при транспортном

передвижении по горизонтальному участку пути.

Здесь

Pдопдв = (0,05…0,07) Pдв = 0,06 × 132,3 = 7,9 кВт. (3.137)

Рассчитанное значение vmax сопоставляем с максимальной транспортной скоростью vт, указанной в технической характеристике базовой машины. Должно выполняться условие vт £ vmax.

Получили 7,79 £ 8,28.

условие не соблюдается, значит, передвижение с максимальной транспортной скоростью невозможно.

Определим возможный преодолеваемый угол уклона.

При данном расчетном положении определяется максимальный угол подъема a, который может преодолеть проектируемая машина на первой транспортной передаче vт при принятых дорожных усло-виях, т. е. при известных fo и jсц. Для расчета машины используем рис. 3.32.

Из рис. 3.32 следует, что

Rг = (Gт + Gp) cos a. (3.138)

Сопротивление передвижению

Fs = Rг fo = fo (Gт + Gp) cos a. (3.139)

Проектируя силы на ось Х, получим уравнение для выражения Fт

Fт = (Gт + Gp) sin a + fo (Gт + Gp) cos a =

= (Gт + Gp)(sin a + fo cos a). (3.140)

51

В уравнении (3.140) два неизвестных – Fт и a. Для того чтобы машина преодолела подъем с углом a на скорости vт, двигатель должен иметь мощность Рдв, позволяющую получить на движителе силу тяги Fт, т. е.

Fт = (Pдв – Pдопдв)ηтр ηх ηб /vт =

= (132,3 – 7,9)×0,9×0,8×0,95/0,39 = 218,2 кН. (3.141)

Х

Y

Рис. 3.32. Схема к определению максимального угла подъема.

Приравняв правые части уравнений, получим уравнение, решив которое относительно a, определим искомый максимальный угол подъема из условия полной загрузки двигателя:

(Gт + Gp) (sin a + fo cos a) = Fт. (3.142)

Приведем уравнение к следующему виду:

sin a = – fo cos a + Fт /(Gт + Gp). (3.143)

Заменив sina на , обозначив последний член уравнения через А, которое оказалось равным 2, и возведя обе части уравнения в квадрат, получим

1 – cos2a = 0,12 cos2a – 2 × 2 × 0,1 cosa + 22. (3.144)

Выполнив действия, получим

1,21 cos2a – 0,4cosa + 3 = 0.

Уравнение представляет собой квадратное уравнение, где аргументом х является cos a. Решим полученное уравнение:

x = (– 0,4 ±)/(2 × 1,21).

a = аrccos x. (3.145)

Дискриминант уравнения получился отрицательным. отрицательный дискриминант уравнения означает, что значения угла превышают 90º, т. е. мощности двигателя больше, чем необходимо, чтобы с принятой скоростью двигаться вверх по вертикальной поверхности.

52

Угол a, найденный из условия развиваемой мощности двигателя, необходимо проверить по условиям сцепления (проверка на отсутствие сползания). Он рассчитывается по формуле

a = arctg (jcц – fo) = arctg (0,8 – 0,1) = 35°. (3.146)

Искомым углом a является угол, равный 35°.

3.2.4. Статические расчеты

Определение коэффициентов запаса устойчивости в продольной вертикальной плоскости. При расчете коэффициента запаса устойчивости в продольной вертикальной плоскости считаем, что опрокидывание возможно относительно оси А–А или Б–Б.

Рис. 3.33. Схема к статическому расчету в продольной вертикальной

плоскости.

Выполним расчет коэффициентов запаса устойчивости в продольной вертикальной плоскости. Расчетная схема машины приведена на рис. 3.33.

Относительно линии А–А опасности опрокидывания нет, так как нет опрокидывающего момента.

Для линии Б

kуб = Мвб/Мопрб = 101,3 / 19,1 = 5,3. (3.147)

Мвб = Gт l1 = 84,4 × 1,2 = 101,3 кН. (3.148)

Мопрб = FY l2 + Fx h = 20,23 × 0,4 + 36,5 × 0,3 = 19,1 кНм. (3.149)

Получили kу = 5,3. машина устойчива.

Расчет проходимости. Из условия равновесия машины относи-тельно одной из расчетных осей опрокидывания (Б–Б) находим хд. При этом используем ранее определенные Мвб, Мопрб.

Для схемы, приведенной на рис. 3.34, условие равновесия имеет вид

53

Мопрб – Мвб + Rг (L/2 – хд) = 0. (3.150)

Отсюда

хд = (Мопрб – Мвб + Rг L/2)/Rг =

= (19,1 – 101,3 + 103,3× 2,3/2)/103,3 = 0,35 м.

После этого определяем среднее давление на грунт рср. Для гусеничных машин

рср = Rг/(2b l) = 103,3/(2 × 0,47 × 2,3) = 47,8 кПа, (3.151)

где b – ширина гусеницы (b = 0,47 м);

l – длина опорной поверхности гусеницы (l = 2,3 м).

Рис. 3.34. Схема к определению величины смещения

реакции грунта в продольном направлении.

При работе на осушенных торфяниках с дерновым покровом должны соблюдаться условия: [pcp] £ 25…30 кПа; рmax /рср £ 1,6…1,8.

Получили, что рср оказалось больше, чем [рср] = 30 кПа. Это превышение составило 47,8/30 = 1,59 раза. Для обеспечения проходимости пропорционально увеличим опорную площадь гусениц, приняв b = = 0,47× √1,59 = 0,59; L = 2,3× √1,59 = 2,9 м. На основании расчетов принимаем b = 0,6; L = 3 м с конструктивными изменениями ходовой части. После этих изменений получим

рср = 103,3/(2 × 0,6 × 3) = 28,7 кПа.

Тогда

хд = (19,1 – 101,3 + 103,3 × 3/2)/103,3 = 0,70 м.

Находим минимальное рmin и максимальное рmax давления на грунт:

pmin= рср (1 – 6 хд /L) = 28,7(1 – 6 × 0,7/3) = 11,48 кПа. (3.152)

рmax= рср(1 + 6 хд /L) = 28,7(1 + 6 × 0,7/3) = 68,88 кПа. (3.153)

рmax /рср = 68,88/28,7 = 2,4.

54

Отношение получилось больше допустимого.

строим эпюру давлений гусениц на грунт (рис. 3.35).

Рис. 3.35. эпюра давлений гусениц на грунт.

Необходимо предусматривать мероприятия по выравниванию давлений.

Используем установку противовеса.

Допустимую силу тяжести противовеса Gп определим по формуле

Gп = [pcp]2b l – Rг = 30 × 2 × 0,7 × 3 – 103,3 = 22,7 кН.

Сила тяжести противовеса должна соответствовать рекомендации

Gп ≤ (0,2…0,25) Gт = (0,2…0,25) 84,4 = 16,88…21,1 кН.

Принимаем Gп = 20 кН.

Rг'– изменившаяся после установки противовеса опорная реакция

Rг' = Rг + Gп = 103,3 + 20 = 123,3 кН. (3.154)

Установка противовеса изменяет значение хд. Оно должно подчиняться для неосушенных торфяников условию

хд ≤ (0,05…0,08) L = (0,05…0,08) 3 = 0,15…0,24 м.

принимаем хд = 0,2 м.

Для рис. 3.36 из условия åMБ = 0 получим

lп = [Rг' (L/2 – хд) + MопрБ – МвБ]/ Gп =

= [123,3(3/2 – 0,2) + 19,1 – 101,3]/20 = 3,9 м. (3.155)

Получили плечо противовеса менее базы трактора. Принимаем конструктивно по его данным lп = 4,5 м, т. е. предусматриваем установку противовеса на стандартной передней навесной системе трактора. Тогда необходимо пропорционально значениям плеч скорректировать силу тяжести противовеса:

Gп = 20 × 3,9/4,5 = 17,3 кН.

Выполним оценку проходимости с противовесом

хд = (Мопрб – Мвб – Gп lп + (Rг + Gп )L/2)/(Rг + Gп ) =

= [(19,1 – 101,3 – 17,3 × 4,5 + (103,3 + 17,3)3/2)]/(103,3 + 17,3) =

= 0,17 м. (3.156)

55

рср = (103,3 + 17,3)/(2 × 0,6 × 3) = 33,5 кПа.

Рис. 3.36. Схема к определению параметров противовеса.

Находим минимальное рmin и максимальное рmax давления на грунт с учетом противовеса:

pmin = 33,5(1 – 6 × 0,17/3) = 22,11 кПа;

рmax = 33,5(1 + 6 × 0,17/3) = 44,89 кПа.

Используя полученные значения давлений гусениц на грунт, построим эпюру давлений (рис. 3.37).