книги из ГПНТБ / Барский И.Б. Динамика трактора

Ускорения Z\ и z% при единичном воздействии для короткой и длинной неровности мало различаются при а ^ 3 -г 4 м/с и не­ прерывно возрастают (рис. 104).

При периодическом воздействии амплитудно-частотные ха­ рактеристики имеют выраженные максимумы в области значе­ ний 10—12 1/с (рис. 105). В этой же области частот имеют мак­ симумы спектральные плотности ускорений точек остова. Орди­ наты последних графиков для воздействий /, II, III последова­ тельно уменьшаются.

Рис. 104. Ускорение точек остова при единичном воздействии:

Графики среднеквадратичных значений ускорений представ­ лены на рис. 106. Характерной особенностью этих зависимостей является то, что ускорения точки остова над задней кареткой больше, чем над передней, несмотря на симметрию подвески. То же наблюдается и при гармоническом воздействии. Асимметрия ускорений может быть объяснена лишь запаздыванием ускоре­ ний передней и задней частей остова относительно друг друга.

В т о р о й в а р и а н т — э т а ж е с и с т е м а с п л у г о м в т р а н с п о р т н о м п о л о ж е н и и . При единичном воздей­ ствии ускорения передней и задней опор несколько уменьшаются по сравнению с ускорениями при симметричном варианте. Этот эффект более ощутим при переезде длинной неровности.

При гармоническом и случайном воздействии во втором вари­ анте амплитудно-частотные характеристики по абсолютной ве­

201

плуга в транспортное положение. Среднеквадратичные ускорения для точки остова над передней кареткой увеличились, а над зад­ ней уменьшились, в результате чего ускорения остова в указан­ ных точках стали приблизительно равными. Во втором варианте отсутствует резкое увеличение ускорений при скорости v = = 1,5 м/с, наблюдающееся у трактора без плуга.

1, м/сг

з,

'Ж

/V

Рис. 106. Среднеквадратичные ускорения точек остова при раз­ личном воздействии (сплошные линии соответствуют передней опоре, штриховые — задней)

к о т о р о м к о э ф ф и ц и е н т р а с п р е д е л е н и я ж е с т к о с -

В результате спектральные плотности ускорений не имеют выра­ женных максимумов в области частот собственных колебаний системы.

Среднеквадратичные ускорения в области скоростей движе­ ния 3—4 м/с также резко увеличились.

Таким образом подъем плуга в транспортное положение при­ водит к улучшению плавности хода трактора, а снижение уско­ рения колебания за счет приведения системы к симметричной путем увеличения жесткости задней опоры не наблюдается. Это объясняется тем, что с увеличением жесткости возрастает часто-

204

та собственных колебаний, а это неблагоприятно влияет на под­ рессоренную систему.

Поэтому приведение системы к симметричной можно реко­ мендовать выполнять лишь за счет изменения расположения центра тяжести относительно опор без увеличения жесткости упругих элементов.

Приведенную жесткость задней подвески не следует сущест­ венно увеличивать, с тем чтобы не ухудшить плавность хода трактора. Жесткость дополнительного упругого элемента должна быть минимально необходимой для обеспечения достаточного ди­ намического хода каретки после подъема плуга в транспортное положение.

Параметры упругих характеристик рессор. На плавность хо­ да существенное влияние оказывает характеристика упругого элемента подвески. Упругий элемент может быть встроен в хо­ довую часть. Тогда под характеристикой упругого элемента по­ нимают приведенную к расчетной схеме упругую характеристику подвески. Упругая характеристика определяется жесткостью — тангенсом угла наклона касательной к средней линии характе­ ристики (в общем случае жесткость — величина переменная), а также коэффициентом динамичности, равным отношению мак­ симальной деформации при выключении (посадка на упор) упругого элемента к деформации при статической нагрузке.

Жесткость подвески является одним из основных парамет­ ров, который существенно влияет на плавность хода машины. Уменьшение жесткости, как правило, приводит к снижению ус­ корений колебаний. Однако при этом увеличивается статическая деформация подвески.

Коэффициент динамичности характеризует напряженность упругого элемента и энергоемкость подвески. Увеличение коэф­ фициента динамичности приводит к повышению энергоемкости подвески, к увеличению динамического прогиба, что благопри­ ятно сказывается на плавности хода, так как при больших коле­

сотрясений остова. Однако при большом коэффициенте динамич­

подвески, по-разному влияют на ее эффективность. Поэтому воз­ никает задача о выборе их оптимальных значений.

На основании исследований воздействия колебаний на орга­ низм человека известно, что частота действующих колебаний должна быть fa > 1,2 -г- 1,5 Гц. Поскольку в большинстве режи­ мов остов трактора колеблется с низкой частотой собственных колебаний, равной частоте угловых колебаний, следует положить

со0 = 2 я / 0 ^ 7 , 5 ~ 9 , 5 1/с.

205

Такое значение соответствует ненагруженному трактору. При транспортировании орудия из-за увеличения веса и момента инерции остова частота собственных колебаний снижается.

Значения приведенных к вертикальному перемещению стати­ ческих ходов в выполненных конструкциях гусеничных тракто­ ров даны в табл. 13. Как видим, статические хода во всех маши­ нах, кроме трактора Т-150, ниже рекомендуемых значений. И только в тракторе Т-150 они соответствуют рекомендациям. Для того чтобы при движении по неровностям не было пробоев подвески и отрывов упругих опор от поверхности пути, подвеска должна иметь достаточную энергоемкость, т. е. достаточный упругий ход и, следовательно, коэффициент динамичности. Оценку необходимости упругого хода выполним снова на осно­ вании анализа угловых колебаний симметричной подвески трак­ тора.

Дифференциальное уравнение колебаний имеет вид

а + 2/га а + (о„а = -у-(<7г—Я\) + - у - {q2—Q\)-

Введем

где £ — относительная деформация упругих элементов при угло­ вых колебаниях.

206

смещенными на величину базы трактора 2а.

Если ускорения q2 и qx имеют одинаковую амплитуду и фазу, равную нулю или 360°, то угловые колебания будут отсутство­ вать; если фаза равна 180°, то угловые колебания будут макси­ мальными. Оценим наиболее вероятное значение разультирую-

законом распределения со. Примем нормальную плотность рас­

пределения

1

№(со): / 2 л стш о

где m m — математическое ожидание со;

стш — среднеквадратичное ее отклонение.

Определим математическое ожидание множителя Яу (со). Оно»

1 /2лаш

207

Вычислим интегралы J{ и J 2, для чего обозначим

совпадает с частотой собственных колебаний системы. Средне­

ровностей поступает не непосредственно на упругие опоры ма­ шины, а через ходовую часть. Пусть, например, рассматривается кареточная балансирная подвеска машины. Каретка представ­ ляет собой устройство, которое суммирует два смещенных на ве­ личину базы каретки сигнала.

По аналогии с предыдущим можно ввести среднее значение коэффициента Хк, которое отразит эффект от смещения воздей­ ствий. Получим

(

208

Для расчета дисперсии деформации упругой опоры сформи­

Принимая исходные данные г|за = 0,3; соа = 9 1/с, будем иметь

Ф= 0,432; р = 1;ЛУ = 0,15. Тогда (см. рис. 102)

1,52.

я

Следовательно, YЕ>ъ~ 7,5 см.

Динамический ход получен при учете только угловых колеба­ ний остова. Оценим, какова динамическая деформация подвес­ ки при вертикальных колебаниях остова. Вертикальные переме­ щения остова максимальны, когда основной спектр воздействия близок к частоте собственных колебаний остова. Для этого слу­ чая сог = 19 1/с. Сформируем опасное воздействие (см. гл. IV) .

Получим ] / Д Г = 6 м/с2 ; р = 18 1/с; а = 7 1/с; v = 1 м/с.

Дифференциальное уравнение деформаций подвески при вертикальных колебаниях симметричной системы может быть получено из уравнения (107) аналогично уравнению для угло­ вых колебаний

где

Отличие состоит в том, что в первой части уравнения присут­

колебаний: квадрат частоты и коэффициент демпфирования со­ ответствуют аналогичным величинам в уравнении для вертикаль­

Упругий ход при вертикальных колебаниях существенно мень­ ше, чем упругий ход при угловых колебаниях. Поэтому при вы­ боре упругого хода можно ориентироваться только на угловые колебания. Суммируя статическую деформацию подвески, вы­ числим полный упругий ход

L = for + V~Dl = 2,8 + 7,5 = 10,3 см.

В этих пределах подвеска гусеничной машины не должна до­ пускать ударов в ограничители хода или замыкания витков пружины. В существующих конструкциях подвесок тракторов динамические хода близки к указанным выше значениям (см. табл. 13). Тем не менее дальнейшее увеличение динамического хода целесообразно. Зная динамический ход, потребный для обеспечения хорошей плавности хода, и статическую осадку, можно вычислить требуемый средний коэффициент динамично­ сти

К д = - ^ = 3,7.

/ с т

По-видимому, можно считать параметры подвески хорошими, если коэффициент динамичности не меньше чем Кл = 3 -г- 3,5. Значения коэффициентов динамичности в выполненных конст­ рукциях удовлетворяют этому условию (см. табл. 13). Однако такие значения коэффициентов динамичности для всех тракто­ ров, кроме трактора Т-150, получены из-за малого статического хода. Динамические же хода во всех машинах меньше, чем реко­ мендуемые выше величины. И только в тракторе Т-150 динами­ ческий ход удовлетворяет рекомендациям. Верхнее значение

210

коэффициента динамичности ограничивается максимальными напряжениями в упругих элементах подвески. Касательные на­

кальных колебаниях приходится широко пользоваться выраже­ ниями для коэффициентов X остова и каретки.

Целесообразно для облегчения расчетов привести графики этих коэффициентов в функции безразмерных параметров. Если

которых создаются неблагоприятные условия для возникновения

видно, что максимальное значение произведения достигается при