Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ работ, направленных на повышение проходимости гусеничных машин (тракторов) 7
1.1. Анализ ходовых систем гусеничных тракторов 7
1.1.1. Анализ существующих схем гусеничных движителей 7
1.1.2. Анализ используемых гусеничных сельскохозяйственных тракторов по конструкции ходовой системы и выбор объекта исследования 11
1.2. Анализ работ по исследованию взаимодействия системы гусеничный трактор - опорное основание 14
1.2.1. Анализ динамических моделей МТА 14
1.2.2. Анализ взаимодействия гусеничного движителя с опорным основанием 21
1.2.3. Анализ основных моделей почв 29
1.3. Систематизация основных факторов влияющих на опорную проходимость 34
1.4. Цели и задачи исследований 37
2. Описание модели взаимодействия гусеничного движителя с опорным основанием 39
2.1.Классификация факторов влияющих на опорную проходимость МТА 39
2.2. Модель равновесного положения звена гусеничного движителя при взаимодействии с почвой 41
2.3. Укладка звеньев лобового участка гусеничной цепи первым катком 47
2.3.1. Элементарное нагружение 50
2.3.2. Сложное нагружение 53
2.4. Укладка звеньев опорного участка гусеничной цепи последующими катками 56
2.5. Укладка звена ведущего участка гусеничной цепи последним катком
2.6. Учет механических и физико-механических характеристик почвы
2.7. Учет деформации опорного основания в динамической модели МТА 69
2.8.Условие контакта-перехода катка по тракам 70
2.9. Выводы 73
3. Описание динамической модели ТТС 74
3.1. Выбор обобщенных координат и обоснование вводимых ограничений в динамической модели 74
3.2. Уравнения колебаний подрессоренных масс остова трактора 77
3.3. Массово-инерционные параметры колебательной системы 81
3.4. Силовые возмущения 83
3.5. Возмущения со стороны микропрофиля пути 84
3.6. Уравнения, учитывающие колебание масс трансмиссии 87
3.7. Описание программного комплекса 88
3.8. Выводы 91
4. Экспериментальные исследования 92
4.1. Программа и методика проведения экспериментальных исследований 93
4.1.1. Измеряемые величины 93
4.1.2. Методика преобразования измеряемых величин в исследуемые 94
4.2. Экспериментальная установка 101
4.3. Измерительная аппаратура и условия проведения эксперимента 104
4.4. Последовательность проведения эксперимента 108
4.5. Оценка погрешности измерений 109
4.6. Оценка адекватности математической модели 111
4.7. Выводы 114
5. Исследование и оптимизация параметров ходовой системы тракторов семейства ВТ 115
5.1. Исследование опорной проходимости ходовой системы гусеничных сельскохозяйственных тракторов семейства ВТ 115
5.2. Выводы 123
Основные выводы и рекомендации 124
Список использованной литературы 126
Приложение 136
- Анализ используемых гусеничных сельскохозяйственных тракторов по конструкции ходовой системы и выбор объекта исследования
- Модель равновесного положения звена гусеничного движителя при взаимодействии с почвой
- Выбор обобщенных координат и обоснование вводимых ограничений в динамической модели
- Исследование опорной проходимости ходовой системы гусеничных сельскохозяйственных тракторов семейства ВТ
Введение к работе
В условиях интенсификации сельскохозяйственного производства определяющим требованием к технике является повышение её производительности. В основном развитие сельскохозяйственной техники идет, главным образом, по пути увеличения ширины захвата орудий и повышения рабочих скоростей, что достигается применением новых конструкций сельскохозяйственных машин и агрегатируемого оборудования. Это приводит к перераспределению массово-инерционных параметров как машинотракторного агрегата (МТА) в целом, так и параметров системы «движитель-почва», что особенно проявляется в период весенне-осенних полевых работ, когда несущая способность опорной поверхности существенно снижается. С точки зрения агротехники это ведет к более интенсивному воздействию движителей машин на почву, к разрушению её структуры, переуплотнению и, в итоге, к снижению плодородия с одной стороны, с другой - к существенному снижению тягового КПД МТА .
В действительности показателей характеризующих процесс взаимодействия движителя с почвой на много больше, и одним из них является опорная проходимость, которая характеризуется вертикальной осадкой почвы и сопротивлением сдвигу (сцепление). При этом прессуемость поверхности определяет опорные качества движителя и затраты энергии на образование колеи, а сцепление влияет на формирование тягового усилия. Поэтому выполнение условий обеспечения опорной проходимости в зависимости от характеристик почвы и кинематики ходовой системы дает возможность сохранять скоростные режимы работы МТА и выполнять вспашку, боронование, культивацию в установленные агротехнические сроки.
Следовательно, на основании выше сказанного требуется улучшать показатели опорной проходимости ходовых систем сельскохозяйственной техники, которые включают в себя следующие направления: снижение показателей воздействия на почву; уменьшение сопротивления движению машин по почве; повышение тягово-сцепных свойств гусеничных машин (тракторов); уменьшение буксования за счет совершенствования механизма поворота.
Для ускорения решения этих задач необходимо использовать не только результаты экспериментальных исследований, но и создать расчетные методы определения показателей взаимодействия движителей с почвой. Применение теоретических методов позволит в сжатые сроки найти оптимальные показатели взаимодействия ходовых систем транспортных средств с опорным основанием и позволит улучшить показатели работы сельскохозяйственных машин и другой техники.
Поэтому работа посвященная решению задач по созданию расчетных методов определения показателей взаимодействия движителя с почвой, позволяющих определять оптимальные конструктивные параметры ходовой системы, движителя, подвески и элементов трансмиссии - является актуальной.
Объектом исследования в настоящей работе являются ходовая система гусеничных тракторов.
На защиту выносятся следующие основные научные разработки: метод расчета равновесного состояния звена гусеничного движителя, позволяющий создать динамическую модель взаимодействия ходовой системы с опорной поверхностью, включающую в себя описание направляющей и ведущей наклонных ветвей гусеничной цепи; обобщенная пространственная динамическая модель тягово-транспортного средства (ТТС), измерительный и программный комплекс, позволяющий проводить исследования и оптимизацию параметров ходовой системы и систем подрессоривания гусеничных тракторов с учетом конкретных условий эксплуатации; результаты экспериментальных исследований давлений в почве, значений нагрузок на катках, глубины колеи и физико-механических свойств почвы при различных условиях эксплуатации сельскохозяйственных гусеничных тракторов, необходимые для моделирования; - результаты теоретических исследований показателей опорной проходимости МТА, включающей в себя нормальные давления в почве, распределение нагрузок по опорным каткам, глубину колеи, с моделированием реальных условий эксплуатации.
1. Анализ работ, направленных на повышение проходимости гусеничных машин (тракторов)
При движении МТА в тяжелых дорожных условиях большое значение имеет информация об изменениях физико-механических свойств в различных почвенных горизонтах в результате движения по ней машин, которая необходима для разработки мероприятий по снижению воздействия на почву ходовых систем и для разработки технико-экономических критериев оптимизации параметров сельскохозяйственных машин.
Анализ используемых гусеничных сельскохозяйственных тракторов по конструкции ходовой системы и выбор объекта исследования
Анализ литературных источников [3, 43, 67, 76] и анализ структуры хозяйств Волгоградской области показал, что основной состав сельскохозяйственных тракторов, выполняющих вспашку под зерновые культуры, основан на гусеничных машинах, относящихся к тяговому классу 3. Таким образом, основой тракторного парка, направленного на выполнение этих работ, являются гусеничные тракторы с эластичной подвеской, позволяющей выполнять в заданные агротехнические сроки работы в весенний и осенний периоды. Предопределяющими критериями в выборе таких ходовых систем явились более высокая опорная проходимость, меньший коэффициент буксования, больший запас тягового усилия, меньший расход топлива и меньшая избыточная масса по сравнению с колесными тракторами того же тягового класса.
Недостатками ходовой системы находящихся в эксплуатации гусеничных тракторов являются [14, 43]: - истирание и распыление почвы (характерно в период с мая по октябрь, особенно для засушливых зон) при выполнении культивации и т.п. работ; - ограниченная навесоспособность, затрудняющая работу с тяжелыми навесными машинами; - ограниченная возможность размещения технологических емкостей. Потребность в гусеничных тракторах хозяйств России по последним данным [3, 43, 76] составляет в среднем 70 тысяч штук в год. Поэтому основные усилия производителей такой техники должны быть направлены на оптимизацию параметров ходовой системы и набора используемого агротехнологическо-го оборудования. Решение этой задачи в направлении улучшения опорной проходимости дает возможность решать следующие проблемы: - расширение агротехнических сроков выполнения работ, за счет более раннего выхода МТА; - уменьшение удельных и максимальных давлений на почву; - уменьшение сопротивления движению, буксования и пылеобразования; - уменьшение удельного расхода топлива на единицу обрабатываемой площади; - увеличение навесоспособности. В связи с выше приведенными фактами объектом исследования в этой работе был выбран серийный гусеничный сельскохозяйственный трактор семейства ДТ - ВТ ОАО ВгТЗ. Кинематическую схему гусеничного трактора (рис. 1.2) представляли в виде плоской многомассовой системы сосредоточенных масс, связанных упругими и демпфирующими связями, и включающую в себя следующие элементы [70, 72]: - остов, включающий все сборочные единицы и детали, сила веса которых воспринимается упругими элементами подвески. Все детали остова и соединения между ними не являются абсолютно жесткими, однако для расчетной схемы принимаются таковыми; - подвеску, которая включает в себя гусеницу, опорные катки, тележки, упругие элементы и демпферы; - часть веса орудия, приходящегося через упругие связи на остов трактора. При исследовании опорной проходимости трактора не достаточно рассматривать его кинематическую схему в плоскости. Поэтому следует представлять его как систему подрессоривания, включающую в себя упругую балансирную подвеску, опорные катки, гусеничную цепь, подрессоренный остов, на который приходится часть веса орудия с изменяющейся внешней нагрузкой с учетом координат её приложения (и воздействия почвы на опорную ветвь гусеничного движителя в том числе) в пространстве. Движение МТА неразрывно связано с физико-механическими свойствами опорной поверхности. В связи с чем, характеристики почвы во многом являются предопределяющими в выборе конструктивных особенностей машины и её режимов работы. На современном этапе развития сельскохозяйственной техники необходимо давать комплексную оценку её ходовой системе, как системе «движитель - почва - урожай». При этом используются различные методы, влияющие на возможность сопоставления модельных исследований и результатов натурных экспериментов. Учет при исследовании показателей опорной проходимости сезонности выполняемых работ и физико-механических свойств опорной поверхности, позволит уменьшить отрицательное воздействие движителя ТТС на почву. В связи с этим необходимо рассмотреть существующие динамические модели, т.к. отклик со стороны опорного основания на воздействие движителя является одним из основных факторов влияющих на динамику МТА и непосредственно связан с системами подрессоривания. Расчет систем подрессоривания гусеничных машин базируется на фундаментальных исследованиях: Платонова В.Ф. [69], Опейко А.Ф. [20], Дмитриева А.А., Чобитока В.А., Тельминова А.В.[21], Барского И.В., Аниловича В.Я., Ксеневича И.П.,Кутькова Г.М. [4], Григоренко Л.В. [17] и др. В частности, в работах Кутькова Г.М. [48], Забавникова Н.А. [28], Колма-коваВ.И. [39] расчет систем подрессоривания гусеничных машин основан на результатах исследования дифференциальных уравнений колебаний корпуса. При составлении математической модели принимается ряд допущений, которые позволяют упростить теоретические исследования и расчет системы подрессоривания путем исключения из дифференциальных уравнений связей, оказывающих второстепенное влияние на колебания корпуса гусеничной машины. В числе этих допущений следующие: - движение гусеничной машины считают прямолинейным и равномерным; - профиль пути движения для обеих гусениц одинаков; - влиянием гусеничного движителя на колебания корпуса пренебрегают. Принятые допущения позволяют ограничиться исследованием колебаний корпуса в вертикальной плоскости, параллельной направлению движения гусеничной машины. Поэтому для описания движения корпуса авторами принимаются следующие координаты: - горизонтальное перемещение центра тяжести корпуса, отсчитываемое от неподвижной точки местности; - вертикальное перемещение центра тяжести корпуса; - продольно - угловое перемещение корпуса гусеничной машины.
При этом авторы исходят из того, что основная особенность гусеничной машины, как механической системы, состоит в том, что внешние силы, действующие на корпус (за исключением силы веса), являются силами реакции. Силы реакции, возникающие при взаимодействии опорных катков с гусеницами, имеют направление, которого проходит через центры опорных катков. В общем случае движения гусеничной машины эти силы можно разложить на горизонтальные и вертикальные составляющие. Так как движение гусеничной машины принято считать прямолинейным и равномерным, то сумма горизонтальных составляющих реакций должна быть принята равной нулю. Следовательно, колебания корпуса в вертикальной плоскости, параллельной направлению движения, обусловлены вертикальными составляющими сил реакций, которые через балансиры катков и рессоры передаются на корпус.
Модель равновесного положения звена гусеничного движителя при взаимодействии с почвой
Система дифференциальных уравнений, описывает вертикальные, продольно-угловые колебания остова трактора с балансирной или индивидуальной системами подрессоривания.
В этой математической модели авторами учтено искажение микропрофиля следующим образом. Рассматривается три области возмущений от неровностей пути. В первой области, с периодом неровности, меньшим длины звена, происходит полная фильтрация возмущающего воздействия звеньями гусениц. В области длинных неровностей происходит полное копирование профиля неровности гусеницей. В средней области рассматривается взаимодействие звеньев гусеницы и опорных катков с неровностями различной длины. Заменив неровности каждой длины математическим ожиданием этой величины, авторы получают зависимость, учитывающую сглаживающее влияние звеньев гусеницы.
В математической модели Горобцова А.С. [91] моделируется система трактора, состоящая из четырех твердых тел, имитирующих раму с агрегатами, кабину, двигатель и сиденье водителя. Считается, что сиденье водителя имеет одну поступательную степень свободы, остальные тела обладают шестью степенями свободы тремя поступательными и тремя вращательными.
Тела между собой связаны податливыми связями, моделирующими виброизоляторы кабины и двигателя. Подвеска кабины трактора включает в себя четыре виброизолятора. Рама с агрегатами через упругую подвеску связана с опорной поверхностью. Характеристики подвески трактора задаются табличным способом. Деформации подвески определятся перемещением соответствующей точки рамы и вертикальной координатой микропрофиля. В расчетной схеме сделано допущение, что каждый опорный каток имеет индивидуальную подвеску.
При этом автор считает, что на центры масс всех тел действуют силы веса. На центр масс двигателя действует вращающийся в поперечной вертикальной плоскости вектор силы, имитирующий возмущения от неуравновешенных вращающихся масс двигателя. Кроме этого, на двигатель действует момент, направленный вдоль его продольной оси, и складывающийся из постоянной и периодической составляющих. На раму сзади действует постоянная сила от прицепного орудия, на ведущие катки - продольная сила тяги, равная половине силы на крюке. Кроме того, на ведущий каток действует периодическая импульсная сила, обусловленная ударом звена гусеницы о каток. Скорость этого удара -величина, пропорциональная скорости трактора. По скорости удара и времени импульса была определена сила, действующая на звездочку. На опорные катки также действует периодическая сила, возникающая при попадании катков на стык звеньев гусеницы. Эта сила моделируется условно попаданием катка в лунку заданной глубины. Дифференциальные уравнения составлены на основании уравнение Лагранжа второго рода.
В рассматриваемой математической модели частоты свободных колебаний масс двигателя, радиатора и кабины трактора в три и более раз превышают частоты свободных колебаний навесного орудия в транспортном положении, тракториста на сиденья и остова трактора., поэтому подрессоренные массы двигателя, радиатора и кабины можно рассматривать как массы, жестко связанные с остовом трактора. В подвесках остова и навесного орудия нет возможности перемещения в поперечной плоскости, также основные виды сельскохозяйственных работ производятся при движении МТА поперек или вдоль борозды, поэтому при решении задач плавности хода трактора можно с достаточной достоверностью результатов ограничиться плоской математической моделью МТА. Это уменьшает время расчета, что существенно для решения задач по оптимизации параметров подвески трактора. В математической модели также не учтено влияние физико-механических свойств почвы на колебания МТА.
В работе Сафронова Л.Л., РощинаИ.М. и Резникова Е.Н. [83] моделируются системы подрессоривания с целью автоматизации оценки загруженности на стадии проектирования. Это означает, что подсистема САПР при оценке на-груженности систем подрессоривания должна автоматизировать не только расчет характеристик нагруженности по математической модели, но и процесс составлення систем уравнений динамического состояния конструкции, что освободит проектировщика от составления систем уравнений и вычисления коэффициентов. Расчетная динамическая модель механической системы представляется произвольным пакетом плоскопараллельных упругих стержней с поперечными вязкоупругими жесткими связями.
Входное воздействие представляется авторами стационарным случайным процессом с нулевым математическим ожиданием. На разные входы динамической модели подается одно и то же входное воздействие с определенным запаздыванием во времени. Величина запаздывания зависит от скорости движения системы.
Уравнения колебаний формируются автоматически на основе схематизации структуры системы набором типовых элементов.
Под входами авторами понимаются безинерционные типовые элементы, воспринимающие случайное внешнее воздействие. В программе реализовано два типа входов - единичный и балансирный. По своей природе внешнее воздействие на динамическую модель может быть кинематическим (вертикальное или угловое перемещение) и силовым (сила или момент). В рамках одной динамической модели может быть только один вид внешнего воздействия. Следовательно, нагруженность на эксплуатационных режимах с орудием может представляться суммой нагруженностей для двух динамических моделей с двумя видами воздействий - кинематическим и силовым. Эксплуатация данной программы показала ее высокую надежность, универсальность и простоту кодировки расчетных схем.
Необходимо отметить ценность этой работы, как попытки создания универсального программного комплекса для обеспечения конструктора-проектировщика средством, позволяющим существенно повысить качество и производительность труда.
Выбор обобщенных координат и обоснование вводимых ограничений в динамической модели
Из многообразия условий эксплуатации гусеничных сельскохозяйственных тракторов наиболее существенными, с позиции динамики МТА, являются условия взаимодействия ходовой системы с опорным основанием.
Факторы, влияющие на систему «МТА - опорное основание», можно представить в виде блочно-структурной схемы, приведенной на рис. 2.1. Верхний блок (1) представляет собой конструктивные параметры ходовой системы ТТС (рассмотренные в п. 1.З.).
Блок (2) отображает агро-технологические особенности работы МТА и включает в себя кинематику выполнения поворота, технологические особенности движения. Блок (3) представляет собой факторы, зависящие от кинематики прицепного устройства ТТС и конструктивных особенностей технологического оборудования. Нижний блок (4) представляет собой свойства опорной поверхности, такие, как особенность микрорельефа, структурность почвы, твердость и плотность почвы, влажность, глыбистость почвы, сопротивление почвы обработке, свойства и характеристики почвы (минералогический состав, возраст гумуса и т.д.), от которых зависит степень изменения физических и других показателей почвы. Анализ этих факторов позволяет комплексно охарактеризовать и наиболее полно отразить влияние конструктивных параметров ходовой системы на почву. Схема передачи давления трактора на почву осуществляется через опорную поверхность движителя, при этом гусеничный движитель, в данной работе, представлен в виде шарнирно-соединенных балок. Звенчатость опорной части гусеницы и непрерывное изменение нагру-женности создает со стороны почвы нормальные и касательные реакции, которые определяют величину и характер распределения удельных давлений по длине опорной поверхности движителя. Характер распределения удельного давления по всей длине опорной поверхности гусеничного движителя складывается из распределения нормальных реакций почвы по опорной поверхности каждого звена. Характер распределения касательных давлений по ширине каждого звена определяет коэффициент сцепления и буксования каждого трака, и при сложении дает среднюю величину коэффициента сцепления и буксования по всей длине опорной поверхности гусеничного движителя. Из теории взаимодействия почвы с опирающимися на него балками известно, что распределение реакций почвы по опорной поверхности балки определяется характером воздействия сил, которыми нагружена балка [28, 44]. Если сила приложена в произвольной точке (или действует система сил, которая приводится к силе и моменту), будет происходить не только перемещение звена в вертикальной плоскости, но и его поворот вокруг шарнира. Перемещения в вертикальной плоскости и поворот звена вокруг шарнира в любой момент времени будет зависеть от места приложения силы и её величины. При движении катка по звену гусеницы, благодаря шарнирному соединению происходит погружение шарниров в почву. В свою очередь со стороны опорного основания происходит отклик на воздействие, который можно представить в виде распределенной нагрузки по длине контакта звена. При движении гусеничного движителя процесс смятия почвы и образование колеи происходит как за счет лобового участка гусеничной цепи, так и за счет деформации почвы опорной частью гусеничного обвода. Рассмотрим укладку звеньев более подробно, приняв следующие допущения: - звено принимаем за абсолютно твердое тело; - толщина звена не учитывается; - начало движения трактора начинается с горизонтальной площадки, при статической деформации опорного основания; - начальный угол наклона первого звена относительно горизонта равен углу наклона направляющего участка гусеничного движителя. Для выяснения характера сил, действующих на опорную ветвь гусеницы при движении машины по почве, на рис. 2.2. представлены силы, приложенные к отдельно выделенному из опорной ветви звену, которое находится в равновесном состоянии. Выделенное из опорной ветви звено находится в равновесии при действии на него нагрузки от катка Qn, распределенной по длине звена нормальной нагрузки со стороны почвы (q n + q"n), касательных сил Тп и Тп+Ь приложенных со стороны соседних звеньев и равнодействующих элементарных реакций почвы P kn и P"kn.
Исследование опорной проходимости ходовой системы гусеничных сельскохозяйственных тракторов семейства ВТ
Экспериментальные исследования динамической системы гусеничного МТА, особенно учитывающие взаимодействие его движителей с опорной поверхностью, требуют больших затрат ресурсов, времени и средств [8, 42, 80, 92]. Это особенно значимо в настоящее время в условиях, когда средства на ОКР весьма ограничены.
Для исследователей систем подрессоривания гусеничных тракторов вопрос взаимодействия движителя с почвой всегда вызывал непреходящий интерес, связанный с необходимостью определения параметров опорной и профильной проходимостей и демпфирующих сил в колебательных контурах подвесок тракторов. Сложность получения этих параметров экспериментальным путем обусловлена не только необходимостью записи большого количества разнообразных измерений в масштабе реального времени, но и вязко-упругопластическими свойствами опорной поверхности, микропрофиль которой до прохода движителя имеет одни параметры, во время прохода - другие, а после прохода - третьи.
С целью снижения материальных, временных и ресурсных затрат на проведение экспериментальных исследований и получения данных для математического моделирования взаимодействия гусеничного движителя МТА с почвой, предложена оригинальная методика проведения эксперимента. Экспериментальная часть в данной работе включает в себя исследования гусеничного движителя трактора ДТ-75 с целью повышения опорной проходимости, а также оценки адекватности предложенной математической модели. В ходе эксперимента, в режиме реального времени, выполнялись замеры следующих величин: - определение значений вертикальной нагрузки на опорных катках при движении МТА по реальному микропрофилю на различных почвенных фонах (пахота, поле подготовленное под посев, целина); - определение значений давлений в опорном основании при движении МТА по реальному микропрофилю на различных почвенных фонах (пахота, поле подготовленное под посев, целина); - определение значения глубины колеи после проезда МТА. План экспериментальных исследований включает в себя следующие этапы: - определение свойств почвы (твердость, влажность), на которых происходит эксперимент; - исследование изменений давления в почве, глубины колеи в зависимости от величины сил, действующих на опорные катки, при движении ТТС по реальному микропрофилю с целью изучения процесса взаимодействия гусеничного движителя с почвой. Исследования опорной проходимости проходили в опытном и крестьянском хозяйствах Волгоградской области на различных видах агрофона (пахота, поле подготовленное под посев, целина), с применением навесного плуга ГШЛ-4-35. Объектом исследования являлся гусеничный сельскохозяйственный трактор ОАО «ВгТЗ» ДТ-75. В связи с поставленными целями и задачами эксперимента, указанными в п.4, для оценки опорной проходимости и подтверждения адекватности математической модели были определены следующие параметры: - давления в почве; - силы, действующие на опорные катки; - глубина колеи после проезда ТТС. Для этого в данной работе, при проведении эксперимента, регистрировались следующие величины [63, 79]: - твердость и влажность почвы; - величина давлений в почве на разной глубине (10см, 15см, 20см) под опорными катками при движении ТТС; - глубина колеи после прохода каждого опорного элемента гусеничной машины; - перемещения осей опорных катков гусеничного движителя ТТС; - теоретическая скорость МТА; - движение трактора передним или задним ходом; - пройденный МТА путь за время проведения опыта; - продолжительность проведения опыта. Используя измеренные величины можно получить исследуемые приведенным ниже способом. Для получения значений нагрузки на опорных катках производилась запись осциллограммы перемещения опорных катков, на основании которой можно получить также следующие величины: - плечи горизонтальных проекций балансиров относительно цапфы; - угол поворота каретки относительно цапфы; - угол поворота остова трактора вдоль продольной оси. Рассмотрим подробнее кинематику балансирной каретки, для определения вертикальных сил, действующих на опорные катки. На рис.4.1 представлена кинематическая схема балансирной каретки и учет величины перемещения катков относительно остова трактора. (4.1) где: rh r2, r3, ff - геометрические параметры балансирной каретки, соответственно расстояния от оси катка основного балансира до оси цапфы, от оси цапфы до оси качания, от оси качания до оси катка прицепного балансира и угол излома основного балансира, с вершиной в оси цапфы; аъ й2, а3, - углы, определяющие положения балансиров каретки соответственно между осью основного балансира от оси катка до цапфы и вертикалью, между осью основного балансира от цапфы до оси качания и вертикалью и между осью прицепного балансира и вертикалью. При этом угол поворота каретки будет однозначно определяться положением основного балансира и будет равен углу а і.
Зная зависимость нагружения каретки от угла между балансирами (рис.4.2), можно определить значение силы действующей на цапфу, а также распределение нагрузки между опорными катками, т.к. статическая деформация упругого элемента каждой балансирной каретки является геометрической функцией линейных параметров самой балансирной каретки, экспериментальной установки и показаний датчиков перемещений ее опорных катков.
При проведении опытов можно также уточнять упругую характеристику подвески. Кривая 1 (рис.4.2) зависимости, нагружения каретки от угла между балансирами, представляет собой экспериментальную зависимость, полученную при нагружении каретки вертикальной силой. Кривая 2 - уточненное значение характеристики, полученное при проведении эксперимента следующим образом. При статическом положении остова определяется по методике статическое значение угла между балансирами и по кривой 1 сравнивается со значением статического угла. Разность между этими углами и будет давать величину усадки упругого элемента подвески.
