Кафедра «Тракторы и автомобили»
Соколов В.В.
Красовских В.С.
дисциплина
«Тракторы и автомобили»
раздел
«Основы теории и расчета трактора и автомобиля»
методическое руководство
к лабораторной работе
для студентов инженерного факультета
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ
И АНАЛИЗ ПРОДОЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
КОЛЕСНОГО ТРАКТОРА
Барнаул 2013
Тема: «Определение координат центра тяжести и анализ продольной устойчивости колесного трактора».
Цель и задачи работы: Закрепить и углубить теоретические знания. Освоить одну из методик определения координат центра тяжести колесного трактора, проанализировать его продольную устойчивость.
Место проведения занятий: 101 аудитория.
Время занятий: 4 часа.
Оборудование и приборы:
1. Колесный трактор.
2. Кран-балка с талью на 30 кН.
3. Тяговый динамометр.
4. Рулетка.
5. Стропы.
6. Приспособление для определения угла наклона трактора.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
I. Определение веса и координат центра тяжести
Колесного трактора
На устойчивость и другие динамические качества тракторов существенное влияние оказывает их вес и положение центра тяжести. Наиболее просто и достоверно эти параметры определяются опытным путем.
Вес колесного трактора G может быть определен как сумма веса трактора, приходящегося на задние колеса Gк и веса трактора, приходящегося на передние колеса Gп:
G = Gк + Gп. (1)
Значения Gк и Gп можно определить, замерив усилия P, необходимые для отрыва от горизонтальной опорной поверхности задних P1 = Gк и передних P2 = Gп колес трактора. Для подъема трактора использовать кран-балку, а усилия измерить пружинным динамометром. Линия действия силы P должна проходить через оси колес.
Зная вес трактора и его распределение по осям, можно определить продольную координату центра тяжести a - расстояние от центра тяжести до оси ведущих колес:
a = L(Gп/G), (2)
где L - продольная база трактора, м.
Координату центра тяжести по высоте h можно определить, измерив усилие Pд, необходимое для удержания трактора под некоторым углом a к горизонтальной поверхности за передний или задний мост (рисунок 1). Подъем трактора и замер усилия производить так же, как и при определении сил P1 и P2.
Координата центра тяжести по высоте h в этом случае может быть определена из уравнения моментов сил, действующих на трактор относительно центра задних колес Oк:
SМок = GCosa·a – GSina(h – rк) – PдCosa·L – PдSina(rк – rп) = 0
или после деления на GSina:
SМок = a/tga – (h – rк) – (Pд/G)[L/tga + (rк – rп)] = 0,
откуда
h = rк + a/tga – (Pд/G)[L/tga + (rк – rп)], (3)
где rк и rп - радиусы, соответственно, задних и передних колес, м.
Продольная устойчивость колесного трактора
При положительном значении реакции почвы на передние направляющие колеса yп они прижимаются к поверхности пути, и опрокидывание трактора невозможно. Поэтому общее условие продольной устойчивости колесного трактора выражается неравенством:
yп ³ 0. (4)
Различают устойчивость трактора статическую (трактор неподвижен) и динамическую (трактор движется).
2.1. Статическая устойчивость трактора
В качестве мер продольной устойчивости трактора в статике приняты предельные статические углы подъема и уклона по опрокидыванию и по сползанию.
Предельные статические углы подъема alim и уклона alim’ по опрокидыванию это такие углы, на которых может стоять, не опрокидываясь, заторможенный трактор (без прицепа и навесных орудий) при условии, что сцепления колес с почвой достаточно для удержания трактора на этом подъеме и уклоне. Их определяют по формулам (см. рисунок 2):
alim = arctg(a/h); alim’ = arctg[(L – a)/h]. (5,6)
Для универсальных колесных тракторов и грузовых автомобилей с грузом alim = 35…40o, alim’ ³ 60o, для грузовых автомобилей без груза и легковых автомобилей alim @ alim’ ³ 60o.
Предельные статические углы подъема aj и уклона aj’ по сползанию для трактора с задними заторможенными колесами равны:
aj = arctg[j(L – a)/(L – jh)]; (7)
aj’ = arctg[j(L – a)/(L + jh)], (8)
При всех заторможенных колесах:
aj = aj’ = arctgj, (9)
где j - коэффициент сцепления.
Так, для стерни, сухой грунтовой дороги aj = 30…40о, для укатанной снежной дороги aj = 15…20о.