ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ ДОРОГИ НА КОЛЕСА МАШИНЫ

ЗАДАНИЕ

1. Изучить методику расчета распределения нормальных реакций дороги на колеса автомобиля и трактора;

2. Определить влияние тяговой нагрузки на распределения нормальных реакций дороги на колеса автомобиля и трактора в соответствии с заданием (таблица 1):

Таблица 1

Основные параметры тракторов

Параметры	Номер варианта
Параметры	1	2	3	4	5	6	7
трактор	МТЗ-922.3	МТЗ-1022.3	МТЗ-1222.3	МТЗ-1523	МТЗ-2022.3	МТЗ-2822ДЦ	МТЗ-3022.ДВ
масса эксплуатационная, кг	4300	5300	6000	6000	7220	11500	11500
база, мм	2440	2760	2760	2760	2920	3010	2960
продольная координата центра тяжести, мм	813	920	920	920	973	1003	987
радиус колес, мм	=0,735 м
диапазон тяговой нагрузки, кгс	0–2000	0–2500	0–2500	0–2500	0–3000	0–5000	0–5000
высота точки прицепа,	м

Определение нормальных реакций дороги на передние и задние колеса тракторов и автомобилей

Нормальные реакции дороги на колеса трактора и автомобиля могут иметь разные значения в зависимости от внешних сил и моментов, действующих на машину во время работы. Величина этих реакций оказывает существенное влияние на тяговые и тормозные качества машины, ее продольную устойчивость и управляемость, а также на нагрузки, воспринимаемые ее узлами и деталями.

Рассмотрим возможный общий случай, когда трактор с прицепом движется ускоренно на подъем под углом кгоризонту (рис. 1). Трактор – типа 4 2 с задними ведущими и передними ведомыми колесами. Для простоты чертежа колеса трактора представлены на рисунке их теоретическими окружностями с радиусами у ведущих и радиусами у ведомых колес.

При прямолинейном движении трактора на него действуют в продольной плоскости следующие внешние силы и реакции.

Рис. 1. Внешние силы, действующие на трактор в продольной плоскости в общем случае движения

1. Вес трактора ; он приложен в центре тяжести трактора; положение центра тяжести зафиксировано на схеме двумя координатами: продольной и вертикальной ; первая из них определяет расстояние от центра тяжести до прямой, проведенной через геометрическую ось ведущих колес перпендикулярно поверхности пути; вторая – расстояние от центра тяжести до опорной поверхности колес.

2. Нормальные реакции дороги: – на ведущие колеса, – на ведомые; реакция смещена на расстояние , а реакция – на расстояние от прямых, проведенных через оси соответствующих колес перпендикулярно их опорной поверхности.

3. Реакции дороги, параллельные поверхности пути: действующая по направлению движения толкающая сила , приложенная на расстоянии от геометрической оси ведущих колес, и действующая против направления движения реакция ,приложенная на расстоянии от геометрической оси ведомых колес.

4. Тяговое сопротивление , приложенное в точке прицепа, находящейся на высоте от поверхности пути; в общем случае тяговое сопротивление направлено под утлом к этой поверхности.

5. Суммарная сила инерции поступательно движущихся масс трактора, возникающая при неравномерной скорости движения.

В продольной плоскости действуют еще касательные силы инерции колес и вращающихся деталей трансмиссии, сидящих на поперечных валах. Моментами, создаваемыми указанными касательными силами инерции, а также сопротивлением воздуха пренебрегаем ввиду их относительно небольшого влияния на общую динамику трактора.

Для удобства дальнейших вычислений перенесем силу тягового сопротивления по направлению ее действия до пересечения с плоскостью, проходящей через ось ведущих колес нормально к поверхности пути. Новую точку приложения тягового сопротивления назовем условной точкой прицепа. Высота ее над поверхностью пути определяется из соотношения:

,
где – продольное расстояние от действительной точки прицепа до оси ведущих колес.

Угол условимся считать положительным, когда линия тягового сопротивления наклонена вниз по направлению к опорной поверхности, и отрицательным, когда она наклонена вверх. На рассматриваемой схеме принят первый случай.

Чтобы определить нормальную реакцию дороги , действующую на передние колеса, составим уравнение моментов всех сил, показанных на рисунке 17, относительно точки , в которой толкающая сила пересекается с нормалью к поверхности пути, проведенной через геометрическую ось ведущих колес. Уравнение моментов имеет следующий вид:

,
где – продольная база трактора.

Заменим в приведенном уравнении произведения и соответствующими моментами сопротивления качению и ведущих и ведомых колес. Учитывая далее, что представляет собой момент сопротивления качению всего трактора, который условимся обозначать через , получим следующую формулу для определения реакции :

. (1)

Здесь, как и всюду дальше, принимаем .

Нормальную реакцию дороги можно определить, написав уравнение проекций действующих сил на поперечную плоскость, перпендикулярную поверхности пути: . Подставив сюда вместо реакции ее значение из уравнения (1), получаем следующую формулу:

. (1, а)

Если рассматривается движение под уклон, то угол имеет отрицательное значение и член должен входить в уравнения (1) со знаком минус. Сила инерции также может иметь в уравнениях (1) разный знак; при замедленном движении (например, в случае торможения машины) ее нужно брать со знаком минус.

При установившемся движении трактора с прицепом на горизонтальном участке реакции и имеют следующие значения:

(2)

Назовем реакции и , действующие на колеса трактора, когда он стоит неподвижно без прицепа на горизонтальной площадке, статическими реакциями и будем обозначать их и . Приравняв в предыдущем уравнении нулю все силы и моменты, отпадающие в рассматриваемом случае, получаем:

(3)

Сравнение значении реакций и , действующих на передние и задние колеса трактора при различных условиях, показывает, что они не остаются постоянными. Если трактор движется без прицепа или если линия тягового сопротивления параллельна поверхности пути, то изменение реакций и происходит в результате перераспределения нормальных нагрузок между передними и задними колесами; снижение нагрузки на передние колеса вызывает такое же увеличение нагрузки на задние колеса, и наоборот; сумма остается равной . При наклоне линии тягового сопротивления к поверхности пути изменение реакций и происходит не только в результате перераспределения нормальных нагрузок между колесами, но и в ре-чультате того, что в этом случае

При подсчете нормальных реакций и для автомобилей необходимо среди действующих внешних сил учитывать также силу сопротивления воздуха , приложенную в центре парусности, находящемся на высоте от поверхности пути. В связи с этим, применяя формулы (1) для нахождения реакций и у автомобилей, нужно дополнить правую часть формул моментом ; в формулу для он должен входить со знаком минус, в формулу для – со знаком плюс, так как этим моментом передние колеса разгружаются, а задние догружаются.

Для более наглядного представления о том, как распределяются нормальные реакции между передними и задними колесами при различных условиях движения, и для возможности сравнения в этом отношении различных машин вводятся удельные измерители значений и . Назовем отношение – коэффициентом нагрузки передних колес,а отношение – коэффициентом нагрузки задних колес и будем обозначать эти отношения соответственно через и .Значения и могут быть определены по приведенным выше формулам для подсчета реакций и . В частности, при установившемся движении трактора с прицепом на горизонтальном участке коэффициенты и имеют следующие значения:

(4)

В этих формулах и – значения коэффициентов нагрузки передних и задних колес при статическом положении машины.

Если линия тягового сопротивления на крюке параллельна поверхности пути , то . Если , то при наклоне линии тягового сопротивления вниз , а при наклоне вверх .

У автомобилей, движущихся равномерно по горизонтальной дороге без прицепа,

(5)

Величина имеет значение для суждения об управляемости машины; величина у машин с задними ведущими колесами характеризует сцепной вес машины.

На распределение нормальных нагрузок между передними и задними колесами существенное влияние оказывает продольная координата центра тяжести машины. У колесных тракторов с задними ведущими колесами центр тяжести располагается ближе к задним колесам с таким расчетом, чтобы . Уменьшение веса, приходящегося на задние колеса, ухудшает сцепные качества трактора; уменьшение веса, передаваемого передним колесам, отрицательно сказывается на его управляемости и продольной устойчивости. У самоходных шасси на передние колеса передается значительно меньшая часть веса , поскольку имеется в виду, что при размещении на раме шасси навесных машин центр тяжести агрегата переместится вперед. У легковых автомобилей, а также у грузовиков при отсутствии груза на платформе центр тяжести располагается примерно посредине продольной базы. При наличии груза, соответствующего номинальной грузоподъемности автомобиля, и равномерном распределении его по платформе на задние колеса приходится в статическом положении примерно .

Конструктивные параметры машины также оказывают влияние на перераспределение нормальных нагрузок между передними и задними колесами. Чем короче продольная база машины и чем выше у нее расположены центр тяжести и условная точка прицепа, тем при прочих равных внешних условиях резче происходит перераспределение.

У трехосных автомобилей распределение нормальных нагрузок между колесами зависит, помимо прочих факторов, от системы подвески среднего и заднего ведущих мостов к раме автомобиля. При обычной подвеске указанных мостов на общей балансирной тележке с реактивными штангами трехосный автомобиль может рассматриваться как двухосный, продольная база которого равна расстоянию между осью передних колес и осью качания задней тележки. В этом случае изложенный метод определения нормальных реакций дороги на колеса двухосного автомобиля может быть применен для определения нормальных реакций дороги на передние колеса и на колеса задней тележки трехосного автомобиля. Установив, чему равна суммарная нормальная реакция на тележку, можно затем разложить ее по колесам среднего и заднего мостов, исходя из условия равновесия тележки относительно своей оси качания.

Методические указания

Требуется определить нормальные реакции дороги на передние и на задние колеса трактора при различных нагрузках на крюке.

Колесный трактор движется с равномерной скоростью вхолостую и с различной нагрузкой на крюке по дороге, на которой коэффициент сопротивления качению ; участок дороги горизонтальный.

Определяем нормальные реакции и , действующие на передние и задние колеса трактора в статическом положении по формулам

Нормальные реакции и , действующие на передние и задние колеса трактора определяются по формулам:

Момент сопротивления качению трактора

где – радиус ведущих колес.

При холостом ходе трактора нормальные реакции дороги на колеса определяются по формулам

При движении трактора с нагрузкой на крюке

. .

Построить графики зависимостей , при различном для своего варианта.

Практическое занятие №4

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 2133; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!