5. Определение нагрузок на оси и колеса машин

5.1. Общие положения

На колеса (катки) тяговой машины при ее движении действуют нормальные и касательные силы. Знание величин этих сил позволяет проводить анализ устойчивости и управляемости, а также тяговых и сцепных качеств машин и др. Решение прочностных задач деталей ходовой части машин требует определения суммарных реакций грунта на опорный аппарат. При определении нагрузок вводят ряд допущений, не влияющих принципиально на общую модель движения машины. Считают, что скорость движения машины мала () и движение установившееся, т. е..

В курсовом проекте подлежат определению следующие величины и параметры колесных машин:

1. Статические нагрузки на оси незагруженной и груженой машины на горизонтальном участке пути ().

2. Нагрузка на оси колесных машин при движении с грузом на руководящем подъеме с заданной скоростью.

З. Углы продольной и поперечной устойчивости, угол сползания для машин с грузом.

4. Анализ устойчивости машины и распределения нагрузок по осям.

Вопросы общей динамики гусеничной машины, подлежащие разработке в курсовом проекте, приведены в пункте 5.4.

5.2. Двухосные колесные машины типа 4х2 и 4х4

Для проведения расчетов по определению нагрузок на оси машины выбираются расчетная схема согласно заданию на курсовой проект (работу) и геометрические параметры машины, исходя из табл. 5 Приложений.

Расчетные схемы приведены на рис. 10. Следует учитывать конкретное назначение машины, колесную формулу, наличие крюковой силы и технологического оборудования и при необходимости вносить коррективы в расчетную схему.

Статические нагрузки на оси машины определяются на горизонтальном участке пути из схемы на рис. 10а.

Для определения нагрузки на оси незагруженной (груженой) машины, расположенной неподвижно на горизонтальной поверхности (), необходимо взять сумму моментов сил, действующих в данном режиме на машину, относительно соответствующих точек.

Рис. 10. Расчетные схемы для определения нагрузок на оси машины

Так, для определения нагрузки на переднюю ось машины берется сумма моментов сил относительно проекции на грунт точки В (рис. 10а), а на заднюю ось–относительно проекции на грунт точки А (для загруженной машины учитывается вес груза, приходящийся на машину).

При движении машины на руководящем подъеме с углом α при наличии крюковой силы тяги, окружного усилия на ведущих колесах и реактивного момента на балках мостов происходит перераспределение нагрузок на оси.

Для определения нагрузки на заднюю (переднюю) ось движущейся машины необходимо взять сумму моментов действующих сил относительно точки А (для передней оси – относительно точки В), учитывая моменты сил сопротивления качению всех колес¹:

, откуда Z₂=… или, откудаZ₁=… (5.1)

Моменты сил сопротивления качению равны произведению нормальной реакции на коэффициент сопротивления качению и радиуса колеса.

, (5.2)

где .

Подставляя значения ииз (5.2) в уравнение (5.1), окончательно получают выражение для определенияZ₂илиZ₁.

Нагрузку на переднюю (заднюю) ось определяют, спроектировав все силы на плоскость, перпендикулярную поверхности движения.

, откуда Z₁=… илиZ₂=… (5.3)

Оценка неравномерности нагрузки на одно колесо в статике и динамике производится через коэффициент неравномерности

, (5.4)

где и– максимальная и минимальная нагрузки на шины груженой машины.

При превышении допустимого предела следует пересчитать значенияZ₁иZ₂, изменив значениеb_гр.

Потеря продольной устойчивости машины наиболее вероятна при движении на подъем, когда нагрузка на переднюю ось равна нулю.

Предельный угол определяется из уравнения моментов сил относительно точки В при Z₁= 0 и равен:

для незагруженной машины

, (5.5)

для груженой машины

. (5.6)

Статический угол поперечной устойчивости по опрокидыванию и боковому сползанию машины определяется из расчетной схемы на рис. 11.

Статические углы продольной и поперечной устойчивости грузовых автомобилей должны быть не менее 30⁰.