5.3. Трехосные машины

На рис. 9б приведена расчетная схема определения нагрузок на оси трехосных автомобилей типа 6х2, 6х4, 6х6. Для автомобилей с колесной формулой 6х4 и 6х2 на расчетной схеме соответственно не учитываются силы и,. Наличие в конструкции ходовой части машины балансирной подвески среднего и заднего мостов вносит коррективы в порядок расчета нагрузок.

Порядок расчета автомобиля 6х2 при движении в незагруженном режиме аналогичен расчету автомобиля с колесной формулой 4х2 и 4х4. При движении с грузом (поддерживающая задняя ось опущена) расчет соответствует схеме автомобиля 6х4.

Методика определения нагрузок на оси машины аналогична рассмотренной в пункте 5.2.

Первоначально определяется статическая нагрузка на оси (при неподвижной машине на горизонтальной поверхности). Особенность определения нагрузок на оси для трехосных машин заключается в том, что при определении нагрузки на переднюю ось сумма моментов действующих сил берется относительно проекции на грунт точки, которая лежит на вертикали, проходящей через ось балансирной каретки. Соответственно определяется и нагрузка, приходящаяся на средний и задний мосты (и).

Взяв сумму моментов всех сил, действующих на машину, относительно проекции на грунт точки , получим равенство, из которого определяется нагрузка на переднюю осьмашины:

, откуда … (5.7)

Рис. 11. Расчетная схема для определения статических углов поперечной

устойчивости по опрокидыванию и боковому сползанию машины

При этом необходимо учитывать, что наличие в подвеске средней и задней оси реактивных штанг и расположение оси тележки примерно на уровне осей колес предотвращает перераспределение нагрузок на оси балансирной тележки.

Принимаем, что , где– высота оси балансира.

Поэтому и .

Следовательно,

. (5.8)

Сумма моментов сил сопротивления ,иопределяется из выражения (5.2).

Нагрузку на ось балансирной каретки определяем, спроектировав все силы на плоскость, перпендикулярную поверхности движения:

, откуда =… (5.9)

Нагрузка на задний и средний мосты определяется из условия равновесия балансирной каретки:

. (5.10)

Оценку неравномерности, предельные углы продольной и поперечной устойчивости определяем согласно равенствам (5.4) – (5.6).

5.4. Гусеничные машины

В курсовом проекте рассматриваются вопросы общей динамики гусеничных машин с целью определения нагрузок на элементы ходовой системы (катки, балансиры, рессоры). Многокатковые ходовые системы гусеничных машин рассчитываются по методу, предложенному профессором С. Ф. Орловым.

Для решения задач по определению нагрузок на оси опорных катков используют следующий порядок расчета.

1. На общей схеме трактора (рис. 12) выделяют корпус () и точки его связи с элементами ходовой системы – оси ведущих звездочек, оси кареток или балансиров и при жесткой подвеске – оси катков.

2. Наносят на схему силы и моменты сил, действующие на корпус.

3. Составляют уравнения статики для корпуса трактора. При решении уравнений определяются нормальные и касательные силы, действующие на корпус в точках соединения с ходовой системой. Эти силы численно равны нагрузкам на узлы ходовой системы.

4. Определяют общее воздействие на грунт нагрузок от корпуса и ходовой системы.

Расчетные схемы для вычисления нагрузок под катками приведены на рис. 12 и 13. Методика определения нагрузок под катками в принципе мало чем отличается от методики определения нагрузки на оси колес у трехосных машин.

Первоначально определяются нагрузки для неподвижного трактора на горизонтальной поверхности в незагруженном и загруженном режимах, после этого нагрузки под катками у движущегося с грузом трактора на руководящий подъем.

Порядок определения нагрузок:

1. Определяем нормальные реакции, действующие на корпус в точках соединения корпуса (рамы) трактора с осями балансиров передней и задней кареток – точках А и В.

Взяв сумму моментов действующих на корпус машины сил относительно точки В (или точки А), определим нагрузки (реакции) соответственно на переднюю или заднююопору корпуса.

, откуда =… или, откуда=… (5.11)

Спроектировав все силы, действующие на корпус трактора, на плоскость, перпендикулярную поверхности движения, определим нагрузку на заднюю или переднююопору корпуса.

, откуда =… (или=…). (5.12)

2. После определения инаходим нагрузки (реакции грунта) под катками. С этой целью рассматриваем равновесие каретки, приложив реакцииилив противоположном направлении (рис. 13). При этом необходимо учитывать вес каретки. Если расчет проводится для одной каретки (левой или правой), то при расчетах необходимо оперировать значениями 0,5и 0,5. Кроме того, необходимо учитывать, что для подвески трактора типа ТДТ-55 (ТБ-1) вертикальные координаты осей переднейи заднейопоры корпуса одинаковы и принимаются равными радиусу опорного катка «r».

Взяв сумму моментов действующих сил относительно точки (передняя каретка), получим равенство, решая которое относительно, определим реакцию под первым катком:

, откуда … (5.13)

Спроектировав на плоскость, перпендикулярную поверхности движения, все силы, действующие на переднюю каретку, получим равенство, из которого определяем реакцию Z₂:

, откуда … (5.14)

Аналогично определяются реакции под опорными катками задней каретки. Взяв сумму моментов действующих сил относительно точки , получим равенство, решая которое относительно, определим реакцию под третьим катком:

, откуда =… (5.15)

Спроектировав на плоскость, перпендикулярную поверхности движения, все силы, действующие на заднюю каретку, получим равенство, из которого определяем реакцию :

, откуда … (5.16)

Расчетная схема для пятикатковой ходовой системы тракторов типа ТТ-4 приведена на рис. 14.

Методика определения нагрузок под катками у тракторов с пятикатковой ходовой системой аналогична методике определения нагрузок под катками у тракторов с четырехкатковой ходовой системой. Нормальные реакции и, действующие на корпус (раму), реакции под первым и вторым каткамииопределяются теми же равенствами, что и для четырехкатковой ходовой системы.

Реакция грунта под третьим катком определяется из условия равновесия промежуточной каретки.

Взяв сумму моментов действующих сил относительно точки С, получим равенство, решая которое относительно , определим реакцию под третьим опорным катком (рис. 15).

, откуда =… (5.17)

Спроектировав на плоскость, перпендикулярную поверхности движения, все силы, действующие на промежуточную каретку, определим реакцию заднего балансира на рычаг промежуточной каретки :

, откуда … (5.18)

Реакции иопределяются из условия равновесия задней каретки.

Взяв сумму моментов сил, действующих на заднюю каретку, относительно точки получим равенство, решая которое относительно, определим реакцию под четвертым катком:

, откуда =… (5.19)

Спроектировав на плоскость, перпендикулярную поверхности движения, все силы, действующие на заднюю каретку, получим равенство, из которого определяем реакцию :

, откуда … (5.20)

Необходимые данные для расчетов выбираются по табл. 6 Приложений, исходя из заданного веса машины и схемы подвески.

Степень нагруженности опорных катков определяется из равенства

%, (5.21)

где .

Коэффициент неравномерности нагрузок на катки

. (5.22)

Для современных конструкций трелевочных тракторов значения нагруженности катков %.

При движении трактора с грузом коэффициент неравномерности нагрузок = 2 … 3.

На проходимость гусеничных машин существенное влияние оказывает координата центра давления – координата точки приложения результирующей нормальной реакции грунта на опорную поверхность гусеницы. Продольное расстояние от середины опорной поверхности до центра давления называют смещением центра давления и обозначают.

Спроектируем на плоскость, перпендикулярную поверхности движения, все силы, действующие на трактор при установившемся режиме движения (с учетом ):

, откуда … (5.23)

Взяв сумму моментов всех сил, действующих на трактор с грузом, относительно точки О – точки контакта заднего опорного катка с грунтом (рис. 16), получим равенство, из которого определим .

, откуда =… (5.24)