CC BY
71
УДК 631.3(075.8) Н.И. Селиванов, Н.В. Кузьмин
АГРЕГАТИРУЕМОСТЬ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА С ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИМИ МАШИНАМИ
Обоснованы рациональные диапазоны тяговых усилий гусеничного трактора ВТ-150 с разными массоэнергетическими параметрами на основных почвенных фонах и условия агрегатирования с навесными орудиями в транспортном положении.
Оценка агрегатируемости гусеничного трактора в составе почвообрабатывающих комплексов должна учитывать положение центра масс в режиме рабочего хода и в транспортном положении навесного орудия, которое определяется продольным смещением координаты центра давления трактора (агрегата) относительно середины опорной поверхности гусениц (СОПГ).
В соответствии с ГОСТ 26817-86 величина этого смещения назад от СОПГ в транспортном положении орудия (рис. 1) не должна превышать 0,2 длины опорной поверхности Ьоп гусеницы. То есть предельное
а /
значение коэффициента смещения у = дпр/ < 0,20 [1]. По условию передачи давления на почву всей
пр / Ь
оп
опорной поверхностью гусениц в режиме рабочего хода упр = ±(0,17 - 0,20).
Координата ад центра давления в режиме рабочего хода существенно влияет на эпюру распределения нормальных реакций почвы по длине опорной поверхности гусеницы. Результирующая нормальная реакция почвы проходит через центр масс трактора и его положение определяет форму эпюры.
При прямоугольной эпюре центр давления трактора совпадает с серединой опорной поверхности гусениц и ад = 0. В этом случае касательная сила тяги Бе тах, а сопротивление перекатыванию Р{ тп [2]. При смещении центра давления от СОПГ в обе стороны возрастает, в первую очередь, сопротивление перекатыванию Р{ из-за повышенного колееобразования и уменьшается касательная сила Рк.
Для условия равномерного движения трактора по горизонтальной поверхности с небольшой глубиной колеи и параллельным поверхности направлением силы тяги (см. рис. 1) гусеницы трактора не догружаются нормальной составляющей силы Рер , и силовое воздействие выражается лишь в смещении центра давления.
ер
При этом взаимосвязь продольной координаты ад с положением центра масс ао определится из выражения
Ре • к,
' ЄР ер ч /Ич
ай = р р - а,, (1)
У
или аа =ФёВ • кер - ао . (2)
Как следует из формулы (2), изменяя продольную координату центра масс ао , можно добиться оптимального положения центра давления ад = 0 при любом значении тяговой нагрузки. Для этого продольная координата ао должна изменяться по зависимости
Р • к /
ао = ер % . (3)
/ у
В таблице 1 приведены результаты расчета продольных координат ао и ад трактора ВТ-150 с разными массогеометрическими параметрами при работе на различных почвенных фонах в тяговом диапазоне^, = Рер так/Р =1,86, по которым получены зависимости ао, ад = / (Рер) (рис. 2). При тяговой на-
/ ер тіп
грузке Рер тп < Рер < Рер тах центр масс ао трактора, работающего в агрегате с прицепными машинами или технологическими комплексами, должен быть смещен вперед относительно СОПГ, пропорционально вели-
чине Pgp . Для достижения условия ад = 0 или в общем случае ад = idem необходимо непрерывно перемещать продольную ординату ао центра масс при изменении тяговой нагрузки, что не всегда целесообразно. Указанное заменяется смещением центра масс трактора вперед относительно СОПГ путем балластирования.
Применительно к трактору ВТ-150 штатной комплектации (m3 =7820 кг) ао =-0,022 м, а при балластировании (m3 =8600 кг) ао =-0,265 м [2].
Рис. 1. Эпюра нормальных реакций почвы на гусеничный движитель при различной координате центра давления: в тяговом режиме (а и б); в транспортном положении с навесным орудием (в)
Таблица 1
Влияние тяговых диапазонов
Р
на расположение центров
ер тій
Рис. 2. Зависимость смещения центров давления ад и масс ао трактора ВТ-150 от тяговой нагрузи:
1 - стерня; 2 - пар; 3 - поле, подготовленное под посев
При ао =-0,022 м наибольшее смещение центра давления от СОПГ назад на стерне в режиме Рертах =49,86 кН составляет 0,238 м (0,818 адпр ). На других фонах адтах =0,168-0,208 м (0,58-0,72)адпр из-за снижения величины максимально допустимой тяговой нагрузки. В режиме Рерт1п =20-27 кН на разных фонах смещение адтіп =0,08-0,118 м не превышает (0,28-0,41) адпр.
У трактора с балластом (тб тах =780 кг, ао =-0,265 м) смещение центра давления в режиме Рертах от СОПГ вперед составляет 0,005-0,075 м, или (0,017-0,258) адпр, что практически обеспечивает наивысшие
показатели использования. Однако в режиме минимальных тяговых нагрузок смещение ад =(0,43-0,56) адпр
весьма неблагоприятно отражается на сопротивлении перекатыванию.
В таблице 2 приведены рациональные диапазоны тяговых усилий трактора ВТ-150 с разными массоэнергетическими параметрами. По результатам теоретического анализа и экспериментов установлено, что балластирование следует использовать для обеспечения наивысших тягово-сцепных свойств и показателей трактора в режиме максимальных тяговых нагрузок, соответствующих диапазону
^VKp, = (^p max -Pkp min)Opt Фи Пт > 0,99Пт max . В этом тяГОв°м диапазоне ад max =(0,25-0,35) ад np
обеспечивает функционирование трактора с максимальной реализацией потенциальных возможностей и наименьшими энергетическими затратами.
При тяговых нагрузках Dsg < \рёдmn • (G, + Gd )]ppt агрегатировать трактор с прицепными почвообрабатывающими комплексами целесообразно без балластных грузов. Это обеспечивает его использование в диапазоне пт max с минимальными энергозатратами, поскольку при ад max =(0,54-0,65) adnp сохраняется возможность реализации наивысших тяговых показателей (см. рис. 2).
При работе трактора в составе навесного агрегата увеличение реакции почвы под опорным колесом навешенной машины перемещает центр давления вперед. Это выравнивает форму эпюры нормальных реакций почвы на опорную поверхность гусеницы при высокой тяговой нагрузке и приближает ее у трактора без балласта к прямоугольной.
Для обеспечения рациональной формы эпюры элементарных реакций почвы на гусеницу балластированного трактора следует максимально уменьшить реакцию почвы под опорным колесом навешенной машины (см. рис. 1).
Таблица 2
Рациональные диапазоны тяговых усилий трактора ВТ-150 с разными массоэнергетическими параметрами
Фон тэ=7820 кг т, =8600 кг
(Р ї ^ max (ад ї д max ад i (Р ї ^ max (ад ї д max ад i
Р opt, у ^ min J кН opt, а у д min J м адщ % Р opt, у ^ min J кН opt, а у д min J м адщ %
Стерня 40,5 26,8 0,189 0,118 65,0 40,5 54,8 40,5 - 0,005 - 0,073 1,7 25,1
Пар 38,0 23,8 0,176 0,102 60,5 35,1 48,5 38,0 - 0,035 - 0,085 12,0 29,2
Поле под посев 34,2 19,6 0,156 0,080 53,7 27,5 40.1 34.2 - 0,075 - 0,103 25,8 35,4
Для наглядной оценки возможности агрегатирования трактора с различными навесными машинами в транспортном положении можно использовать сопоставление опрокидывающего и уравновешивающего моментов относительно координаты допустимого смещения центра давления адпр. Опрокидывающий момент создается навешенной на трактор машиной, а уравновешивающий - массой трактора относительно точки
адпр (см. рис. 1).
Исходя из равенства моментов, для расчета используется формула
О (X -0,2Ь +1 )= О (а + 0,2Ь ). (4)
ор \ оп ’ оп ор I э\ о ’ оп / ' '
Это выражение представляет уравнение равносторонней гиперболы с началом координат в точке ашд = 0,2Ьп , связывающей между собой возможную массу навесного орудия о ш = Ош / g и ее положение относительно точки допустимого смещения центра давления адпр = (хоп - 0,2Ьоп + 1ор).
4500
т ор,
кг
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
0 0,5 1 1,5 2 М 3
l ор _______________
Рис. 3. Оценка возможности агрегатирования трактора ВТ-150 с различными навесными орудиями
Если на графике (рис. 3) через ось подвеса провести дополнительную ось ординат и нанести в этой новой системе в принятых при построении гиперболы масштабах точки, соответствующие массе агрегати-руемых навесных машин, и ее расстояния от оси подвеса, то по их расположению относительно гиперболы можно судить о возможности агрегатирования трактора с той или иной машиной в транспортном положении. Расположение точек под гиперболой или на ней характеризуют возможность агрегатирования трактора с указанной машиной. Расположение точек выше гиперболы свидетельствует о невозможности агрегатирования навесной машины в соответствии с ГОСТ 26817-86.
Выводы
По результатам оценки величины продольных координат центра давления установлены рациональные по энергозатратам диапазоны тяговых усилий трактора ВТ-150 с разными массоэнергетическими параметрами на основных почвенных фонах.
Исходя из установленных предельных смещений центра давления, определены условия агрегатирования гусеничного трактора ВТ-150 с различными навесными орудиями в транспортном положении.
Литература
Лысов, А.М. Оценка агрегатируемости гусеничного трактора с навесными орудиями по его навесоспо-собности / А.М. Лысов, Р.А. Каюмов // Тракторы и с.-х. машины. - 2006. - № 5. - С. 42-43.
Основы теории и расчета трактора и автомобиля / В.А.Скотников [и др.]. - М.: Агропромиздат, 1986. -383 с.
-----------♦'-------------
т э =8600 кг
тэ =7820 кг
/ / БДМ-СВТ-4*2
ч ч АПК-3,9 j к А Б ДТ-3 ПЛН -6-35 ▲
" ^ - ПБО-4 ' А—
А ПЧ-2 ,5 ““ —А ПЛН-5-35
Вариа пы: 3,4
