CC BY
81
УДК 631.1 С.В. Щитов, Е.Е. Кузнецов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАСАТЕЛЬНОЙ СИЛЫ ТЯГИ НЕПОЛНОПРИВОДНОГО КОЛЕСНОГО ТРАКТОРА
С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ВЕДУЩИМ МОСТОМ
В статье расматривается вопрос формирования касательной силы тяги неполноприводного колёсного трактора с дополнительным ведущим мостом, установленным между его осями, при передаче нагрузки, приходящейся на передние колёса трактора через двуплечий рычаг на дополнительный ведущий мост.
Ключевые слова: неполноприводный колёсный трактор, касательная сила тяги, дополнительный ведущий мост.
S.V. Shchitov, Е.Е. Kuznetsov
RAIL TRACTIVE EFFORT DETERMINATION OF THE SINGLE- DRIVE WHEELED TRACTOR WITH THE ADDITIONAL DRIVING AXLE
The issue of formation of rail tractive effort of the single-drive wheeled tractor with the additional driving axle which is installed between its axle groups in the process of transmission of the load, which falls at the tractor front wheel group to the additional driving axle by means of the double-arm lever is considered in the article.
Key words: single-drive wheeled tractor, rail tractive effort, additional driving axle.
Введение. При использовании неполноприводных колесных тракторов на ранневесенних полевых работах при наличии твердого подстилающего слоя задние колеса трактора при движении срывают верхний слой почвы до мерзлоты, обеспечивая забивание грунтом протектора колесного движителя, увеличивая буксование, снижение тягово-сцепных свойств и невозможность проведения сельскохозяйственных работ.
Поэтому для повышения тягово-сцепных свойств колесного трактора предполагается установить дополнительный ведущий мост между его осями, передав на него часть собственной нагрузки, приходящейся на передние колеса трактора.
Существующие математические модели взаимодействия ведущих колес с почвой не позволяют использовать их для сравнительной оценки тягово-сцепных свойств серийного неполноприводного трактора и трактора с дополнительным ведущим мостом ввиду отсутствия явно выраженных зависимостей (например, изменение площади пятна контакта вследствие передачи части веса трактора с передней оси на устройство). Для выявления данных зависимостей были сформулированы цели и задачи исследований, построена достоверная математическая модель, внедрено полезное изобретение и рассмотрен процесс формирования касательной силы тяги в зависимости от изменения вертикальной нагрузки, приходящейся на ось ведущего колеса дополнительного моста.
Общая касательная сила тяги колеса, по мнению ряда авторов, зависит от числа грунтозацепов, входящих в почву, т.е. от длины опорной поверхности колеса. Основную роль в создании силы сцепления играют силы упругой и радиальной деформации шин в зоне загрузки и разгрузки при движении и упорные реакции почвы на выступы протектора. Исходя из этого, величина касательной силы тяги в основном зависит от изменения вертикальной нагрузки, приходящейся на ось трактора, и значений площади пятна контакта колеса с поверхностью [1,2,3].
Методика, материалы и результаты исследований. Рассмотрим схему сил, действующих на трактор с дополнительным ведущим мостом.
Касательная сила тяги трактора с дополнительным мостом в общем случае равна:
Ркст=Рзос+Рктр, (1)
где Ркст - касательная сила тяги трактора; Рзос - касательная сила тяги задней оси трактора; Рктр -касательная сила тяги, развиваемая дополнительным мостом трактора.
Учитывая, что величина касательной силы тяги ведущего моста трактора Рзос подробно рассмотрена в работах [1, 2, 3], детально рассмотрим касательную силу тяги, развиваемую дополнительным мостом трактора.
Касательную силу тяги, развиваемую дополнительным мостом трактора, можно представить как произведение:
РKmp=Pk(t)*P (2)
где Pk(t) - среднее нормальное контактное давление пневматических колес дополнительного моста на деформируемый грунт в мгновенный момент времени; р- коэффициент сцепления.
Рассмотрим процесс формирования касательной силы тяги, развиваемой дополнительным мостом трактора и оценим изменение среднего контактного давления, определяемого выражением:
Pk(t) , (3)
S (t)
где Fk(t) - мгновенное значение вертикальной нагрузки, приходящейся на ось дополнительного моста трактора; S(t) - мгновенное значение площади пятна контакта пневматического колеса с поверхностью.
Величину мгновенного значения вертикальной нагрузки, приходящейся на ось дополнительного моста трактора, можно определить по формуле:
Fk(t)=Pk(T) + Pk(y) , (4)
где Pk(T) - собственная нагрузка на дополнительный мост трактора; Pk(y) - нагрузка, передаваемая на дополнительный мост трактора; Fk(t) - мгновенное значение вертикальной нагрузки, приходящейся на ось дополнительного моста трактора [2].
Для передачи части собственной нагрузки трактора, приходящейся на передний мост, предполагается использовать двуплечий рычаг, состоящий из пакета полуэллиптических листовых рессор, шарнирно установленный в нижней части кронштейна, установленного на раме трактора. Изменяя длину плеч рычага,
можно изменять передаваемую нагрузку на дополнительный мост. Передаваемую вертикальную нагрузку,
приходящуюся на ось дополнительного моста трактора, можно определить по формуле:
Pky)=-— , (5)
h2
где hl, h2 - плечо приложения силы; F - прилагаемая сила.
Анализируя формулу (5), можно предположить, что изменение плеча h1 и h2 позволит изменить величину Pk(y) - передаваемую нагрузку на дополнительный мост трактора.
Установим математические закономерности взаимодействия колеса с деформируемой опорной поверхностью при изменении вертикальной нагрузки на дополнительный ведущий мост трактора (рис.).
Схема взаимодействия колеса с деформируемой опорной поверхностью Общая длина контакта колеса с деформируемой поверхностью
L=І1+І2 ,
(6)
где 11 - длина контакта в зоне то, 12 - длина контакта в зоне оп. Нормальное контактное давление в зоне загрузки Р1 и разгрузки Р2 (соответственно участки то и оп выражаются формулами): для почвы:
то-Р1-01Х1; оп-Р2-в2Х2; для шин (если деформация не превышает критического значения):
Р1-Э1У1 ; Р2-Э2У2,
(7)
(8)
где С1,02 - коэффициенты полной Х1 и упругой Х2 деформации грунта; S1,S2 - коэффициенты упругой деформации шины в зоне загрузки и разгрузки; У1,У2 - радиальная деформация шины в зоне загрузки и разгрузки [4,5,6].
Проанализируем, как изменяется длина пятна контакта Ь
Определим элементарную вертикальную силу fR, действующую на элементарную площадку й (рис.), с учетом ширины контакта колеса с грунтом WВш, и дополнительной нагрузки Fk, переданной от переднего моста, получим мгновенное значение вертикальной нагрузки
б.ШЕш [(“■ Р(О)/О+!^ Р(О)/0\,
где Q - продольная координата точки і.
Среднее значение величины нормального контактного давления можно записать как соотношение
Pi
к(і)=
ЖБ ш Ь
Используя схему рисунка, определим длину пятна контакта и
L - í“1 — fQ+ í 0
1
cosa cosa
Решив уравнение (11) и введя следующие обозначения:
fQ.
Vi
і
ґ г Л 1 + Gi
,V2=
Gi (G2 + S 2) G2 (Gi + Si)
S
1 У
1 + — S
T =
WB ш G1
3r0 (G1 + S1)
V 4- V G1 (G2 + S 2)
S1 + S1-^ G, (G1 + S1)_
2 y
Ai= Vі + Vt)2, А2= Vi + (v2t)2. U = T^Fk, U2= V2T^Fk
(10)
(11)
получаем зависимость среднего нормального контактного давления дополнительного моста на деформируемый грунт от нагрузки, приходящейся на его ось [4, 5, 6].
Таким образом, формулу (2) касательной силы тяги, развиваемой дополнительным мостом трактора, можно представить как выражение:
F х*
pk(y)- -
U л 1 1
— A +--------х 1n
2 1 2V
f
1
V
vu + a + ■ / \
1 1 2V2Í G22 (Q+S1)
gG+sT)
x У . (12)
[U A + In (U + A )]x WB, *2
Из вышесказанного можно сделать вывод, что касательная сила тяги неполноприводного трактора с дополнительным ведущим мостом будет выше серийного неполноприводного трактора на величину выражения (12).
Выводы
Таким образом, в результате проведенных теоретических и опытных исследований:
- определены зависимости касательной силы тяги неполноприводного трактора с дополнительным ведущим мостом в зависимости от нагрузки, переданной на дополнительный ведущий мост трактора.
- исследовано формирование касательной сила тяги неполноприводного трактора с дополнительным ведущим мостом, которая оказалась выше серийного неполноприводного трактора на величину выражения (12).
- опытным путем было установлено увеличение величины касательной силы тяги неполноприводного трактора с дополнительным ведущим мостом по сравнению с серийным неполноприводным трактором на 74-78 %.
“2
r
r
0
0
Литература
1. Пути повышения эффективности использования колесных тракторов класса 1,4 в условиях Амурской области / С.В. Щитов, И.А Архипов, В.И. Злобин [и др.]. - Благовещенск: Изд-во ДальГАУ, 2008. - 267 с.
2. Щитов С.В. Зависимость тягово-сцепных свойств трактора от площади контакта колеса с почвой // Техника в сельском хозяйстве. - 2002. - № 5. - С. 17-18.
3. Повышение тягово-сцепных свойств колесных машин / Ю.Г. Горшков, А.В. Богданов, Ю.И. Аверьянов [и др.] // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2004. - Вып. 12. - С. 20-22.
4. Водяник И.И. Оптимальный режим работы трактора // Техника в сельском хозяйстве. - 1991. - № 2. -С. 47-48.
5. Ульянов Н.А. Основы теории и расчета колесного движителя землеройных машин: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - М., 1963.
6. Цвик БД, Бахтеев Р.Х., Степанов В.Е. Исследование линейной модели взаимодействия пневмоколеса с деформируемой опорной поверхностью // Научно-технический бюллетень. - 1981. - № 48. - С. 12-17.
УДК 631.3 М.М. Константинов, И.Н. Глушков,
Б.Н. Нуралин, С.С. Пашинин
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТЕРА ПОРЦИОННОЙ ЖАТКИ
В статье дан анализ существующих валковых жаток, рассмотрены перспективы их совершенствования. Приведены теоретические исследования режима работы сплошного ленточного транспортера валковой жатки и представлены оптимальные условия работы транспортера. Проверены теоретические предпосылки по повышению производительности работы ленточного транспортера валковой порционной жатки.
Ключевые слова: валковая порционная жатка, мотовило, режущий аппарат, ленточный транспортер, угол наклона транспортера, ширина валка.
M.M. Konstantinov, I.N. Glushkov, B.N. Nuralin, S.S. Pashinin
SUBSTANTIATION OF THE BATCH WINDROWER CONVEYOR PARAMETERS
The existing windrower analysis is given, the prospects of their perfection are considered in the article. Theoretical research of the windrower continuous belt conveyor operating mode and the conveyor optimum operating conditions are given. Theoretical preconditions on operating productivity increase of the batch windrower belt conveyor are tested.
Key words: batch windrower, reel, cutting machine, belt conveyor, conveyor angle of tip, windrow width.
Введение. Одним из резервов повышения сборов зерна является уменьшение потерь урожая в период уборки. В условиях Южного Урала основная часть потерь приходится на операции скашивания зерновых и подбора валков, причем, из-за неправильного выбора технологии работ величина потерь может составить 5-20 %. Одной из причин повышенных потерь при уборке является несоответствие типоразмеров применяемых жатвенных машин зональным особенностям [1].
В качестве решения ряда проблем, связанных с уборкой зерновых на Южном Урале, является использование валковых порционных жаток [2].
Анализ существующих конструкций жаток, функционально пригодных для формирования порционного валка [2, 3], позволил наметить пути совершенствования режимов работы, а также реализовать его в разработанной конструкции самоходной порционной жатки СПЖ-8.
Объекты и методы исследований. Данная машина выполнена в навесном варианте как более маневренная и производительная в сравнении с прицепным вариантом.
Самоходная порционная жатка состоит из мобильного средства 1, навесного устройства 2, платформы жатки 3, режущего аппарата 4, мотовила 5, транспортера 6, ленточного делителя 7, башмаков 8 (рис. 1).
