Кафедра «Автомобильный транспорт»
ДИНАМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ
ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН ПРОТИВ
ОПРОКИДЫВАНИЯ
Методические указания к выполнению
дипломных, курсовых и лабораторных работ по курсу
«Проектирование транспортного и технологического оборудования»
Нижний Новгород 2017
Составители: В.С.Козлов, Н.А.Кузьмин
УДК 629.113.004
Динамическая устойчивость грузоподъемных машин против опрокидывания: Метод. указания к выполнению дипломных, курсовых и лабораторных работ по курсу «Основы расчета, проектирования и эксплуатации технологического оборудования АТП» для студентов специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» всех форм обучения / НГТУ; Сост.: В.С. Козлов, Н.А. Кузьмин, Н. Новгород, 2017,12 с.
Приведена методика расчета грузоподъемных автосистем по условиям граничного динамического равновесия.
Редактор Г.В. Пачурин
Компьютерный набор А.Е. Лисина, Т.С. Тихонова, А.Н. Сергеечева
Подп. к печ. 28.03.05. Формат 60х84 1 /16 . Бумага газетная. Печать офсетная.
Усл.печ.л. 0,75. Уч.-изд. л. 0,5. Тираж 100 экз. Заказ 462.
Нижегородский государственный технический университет.
Типография НГТУ. 603600, Н.Новгород, ул.Минина,24.
© Нижегородский государственный
технический университет, 2017
Цель работы
Освоить методику расчет параметров динамической устойчивости грузоподъёмных автосистем на примере условий граничного динамического равновесия.
Краткие теоретические сведения о работе
Особенности поведения машины при динамическом нагружении
При действии на систему динамических сил ей сообщается равномерное или ускоренное (замедленное) движение. Оно может вызвать небольшие смещения системы, не выходящие за пределы какой-то наперед заданной малой величины, либо эти смещения могут оказаться неограниченно большими.
Несколько нарушая скорость определения динамического равновесия системы, которое дается в аналитической механике, будем считать, что при нагружении машины динамическими силами, действующими в сторону ее опрокидывания, она будет находиться в динамическом равновесии, если в этих условиях сохраняется контакт опор (колес и гусениц) машины с основанием.
В статике нарушение состояния равновесия или покоя машины неизбежно приводит к отрыву ее внешних опор от основания и к ее опрокидыванию. При этом переход машины из одного состояния в другое происходит практически мгновенно.
Потеря динамического равновесия машины, вызывающая отрыв ее внешних опор от основания, не обязательно связана с ее опрокидыванием. Все зависит от изменения движения машины после потери контакта ее внешних опор с основанием, т.е. от того, как будет развиваться процесс перехода динамической системы из одного состояния в другое. На характер и продолжительность переходного процесса в свою очередь влияют такие факторы, как начальные условия движения системы, предшествующие потери устойчивости, возмущения, действующие на входах системы, ее инерционный свойства. В зависимости от сочетания этих факторов начавшееся движение машины относительно оси опрокидывания может вызвать либо кратковременный отрыв ее внешних опор от основания, после чего машина вернется в первоначальное положение равновесия, либо это движение будет необратимым и приведет к опрокидыванию машины. В первом случае машина является динамически устойчивой, а во втором – динамически неустойчивой против опрокидывания.
Таким образом, процесс нарушения устойчивости машины в результате воздействия на нее внешних возмущений можно представить состоящим из двух фаз. Первая фаза наступает при равенстве нулю нормальной реакции на внешних опорах машины; будем считать, что это условие соответствует состоянию граничного динамического равновесия. Вторая фаза – это движение машины в сторону опрокидывания, связанное с отрывом ее внешних опор от основания.
Рис.1. Расчетная схема фронтального погрузчика:
а – при движении на подъем с ускорением; б – при движении под уклон с торможением; в – перераспределение нормальных реакций на колесах при изменении положения рабочего оборудования машины
Определение нормальных реакций на колесах фронтального погрузчика. Рассмотрим ускоренное движение на подъем фронтального погрузчика (рис.1. а). В центре масс базового шасси приложена сила тяжести, представленная на схеме двумя составляющими – нормальной G тcosα и параллельной опорной плоскости G тsinα; в том же центре масс приложена сила инерции P и.т, направленная при разгоне против движения машины. В центре ковша приложены приведенная сила тяжести рабочего оборудования (ее составляющие G оcosα и G оsinα) и сила инерции P и.о .
Для определения нормальных реакций Rк1 и Rк2 на передних и задних колесах погрузчика составим уравнения моментов относительно точек А и В:
Из этих уравнений находим:
Воспользовавшись расчетной схемой, показанной на рис.1- б, можно аналогичным образом найти нормальные реакции на колесах того же погрузчика при его движении под уклон с торможением.