книги из ГПНТБ / Барский И.Б. Динамика трактора

Если использовать условие равенства частот собственных колебаний и коэффициентов апериодичности при вертикальных колебаниях, то получим зависимости

При таком выборе жесткости упругого элемента в много­ опорной машине статический прогиб ее подвески равен стати­ ческому прогибу двухопорной подвески. Используя отноше­ ние (121), получим выражение для коэффициента эффектив­ ности

IWo V Я о у

Эту формулу можно обобщить на случай вертикальных коле­ баний, если положить вместо А»у и Хоу коэффициенты >„;в и XQB для вертикальных колебаний остова, а также а,- = ak = 1.

Тогда получим

Рассмотрим метод оценки кареточной подвески трактора. Поскольку каретка суммирует два смещенных относительно друг друга воздействия, то подвеску с каретками можно рас­ сматривать как индивидуальную, но коэффициент эффективно­ сти умножить на V Кн- Следовательно,

Поскольку коэффициент каретки Л* ^ 1, то очевидно, что кареточная система всегда эффективнее, чем система с тем же количеством упругих опор, но без кареток.

Рассмотрим теперь жесткую каретку. График для коэффи­ циента каретки показан на рис. 93. Как и ранее, введем среднее значение

232

Рассмотрим симметричный вариант, при котором со = —21— .

Получим

Х„ = Ф ( - 2 М 0 . 5 .

Для оценки эффективности различных подвесок рассчитаны коэффициенты эффективности для многоопорного трактора с каретками и с жестким опорным механизмом (рис. 123).

6 8 ill k / I I

/ vT

Рис. 123. Коэффициент эффективности многоопорного трактора с каретками и жестким опорным механиз­ мом:

Расчеты выполнены для следующих исходных данных:

v = 0,3; Я[ = 0,25м; й2 = 3аь а2о = 2а1; /0 , равной 0,5L, L , 1,5/.; a* = 2/g ; 18 = 1 м .

Из рис. 123 видно, что коэффициенты эффективности v y для четырех-, шести-, восьмиопорных индивидуальных подвесок в зависимости от отношения длины неровности к базе трактора

233

изменяются в пределах 0,2—0,55. При этом эффективность шести- и восьмиопорных подвесок незначительно выше, чем эф­ фективность четырехопорной подвески, для которой v y = = 0,45 0,55, т. е. четырехопорная подвеска существенно эф­ фективнее двухопорной, а дальнейшее увеличение числа опор малоэффективно.

Наличие балансирной каретки, как уже указывалось, повы­ шает эффективность системы подрессоривания (vy .K = 0,22 -f- -ъ0,75). Однако коэффициент эффективности в этом случае в

ка также эффективна в широком диа­ пазоне длин неровностей, а жесткая ка­ ретка более эффективна на коротких неровностях (до-^г- ~1,2-ь-

-+-1,3) и менее эффективна на длинных. При вертикальных коле­ баниях многоопорная подвеска при-^- > 1,3 оказывается менее

эффективной, чем двухопорная и кареточные системы. Этот результат не является основанием для ограничения использо­ вания подвесок, поскольку абсолютная величина коэффициента

Хк для многоопорной подвески при у - ~ 2 меньше единицы. Такой же результат получен потому, что коэффициент Х2 для двухопорной подвески при -j- ~ 2 мал. Для иллюстрации на

рис. 124 приведены результаты расчетов Як.у и А,к.в для четырех- и двухопорных подвесок. Для двухопорной подвески %2в = 0,12, а для четырехопорной %4В = 0,5.

С помощью коэффициентов К можно установить важные гео­ метрические соотношения между базой трактора или базой упругих элементов и базой каретки трактора.

234

Рассмотрим балансирную систему подвески. В этом случае, как указывалось выше, коэффициент к равен произведению ко­ эффициентов Як для каретки и Хоу остова:

Рис. 125. Коэффициенты Хоу и ков для многоопорной подвески (сплошные линии соответствуют угловым коле­ баниям; штриховые — вертикальным колебаниям)

фективно гасит угловые колебания. Неблагоприятная неров­

Первое значение нельзя практически реализовать, поэтому минимальное значение, обеспечивающее меньшую базу тракто­ ра, равно 2. При этом характеристики угловых колебаний осто­ ва трактора будут минимальными.

В современных конструкциях тракторов это соотношение равно: Т-74— 1,83; Т-150—1,9; ДТ-75 —2,01. Отношение базы трактора к базе каретки близко к рекомендуемому из условия уменьшения угловых колебаний.

235

опорами, а при — = 2 вторая и третья опоры расположены на

середине половины базы. Из графиков видно, что последний вариант лучше, чем первый, и по вертикальным и по угловым колебаниям практически во всем диапазоне отношений

2Й1/70.

3. Колебания колесного трактора

Весовые и компоновочные параметры. В колесном тракторе отсутствуют специалььые устройства в ходовой части машины (каретка, тележка), которые существенно улучшают плавность хода.

В связи с увеличением базы колесного трактора по сравне­ нию с базой гусеничного трактора колебания передней и задней частей трактора разделяются. Физически это значит, что при наезде на неровность передним колесом остов над задними коле­ сами не будет испытывать колебаний, и наоборот.

Если трактор без сельскохозяйственного орудия, то коэф­ фициент е практически удовлетворяет этому условию. При транспортировке орудия момент инерции остова увеличивается, а центр тяжести смещается к задней опоре. Увеличение момента инерции остова приводит к однозначному увеличению коэффи­ циента распределения масс е. Смещение же центра тяжести влияет на коэффициент е неоднозначно.

Максимальное значение произведения ab достигается при

тяжести остова без орудия был смещен вперед относительно середины базы, то подъем орудия в транспортное положение приводит к увеличению произведения ab и, следовательно, спо­ собствует не столь резкому увеличению коэффициента е. Для тракторов обычной компоновки центр тяжести, как правило, смещен к заднему колесу относительно середины базы машины. Поэтому подъем орудия в транспортное положение приводит к увеличению коэффициента е как за счет увеличения момента

236

базы машины. Как видно из табл. 16, серийные тракторы Т-25, МТЗ-5 удовлетворяют этому требованию.

В противном случае малая связанность угловых и вертикальных колебаний обеспечивается в существенно более узких пределах изменения коэффициента еь

Для тракторов схемы 2 X 4 коэффициент ei хотя и мал, но лежит в приемлемых пределах, однако отношение частот верти­ кальных угловых колебаний не удовлетворяет указанному выше необходимому соотношению. Обычно без подрессоривания пе­ реднего моста соа > coz, поэтому нельзя ожидать несвязанности угловых и вертикальных колебаний остова.

Для удовлетворения условий разделения колебаний следует повысить коэффициент ei до единицы. Этого можно достигнуть уменьшением жесткости передней опоры за счет введения под­ рессоривания переднего моста трактора. Таким образом, если правильно подобрать жесткость рессорного элемента, то можно обеспечить независимость угловых и вертикальных колебаний остова.

Колесные тракторы последних лет выпуска имеют четыре ведущих колеса, смещенный вперед центр тяжести и подрессо­ ренный передний мост. Коэффициент распределения масс для некоторых модификаций этих тракторов без сельскохозяйствен­

237

Таблица 16

Параметры подрессоривания колесных тракторов

Тракторы

струкциях, не оказывает решающего влияния на колебания остова колесного трактора.

С учетом коэффициента распределения масс в колесных машинах колебания переднего и заднего мостов можно считать

239

большой скорости подрессоренная масса остова и неподрессоренная масса моста движутся синхронно, т. е. остов трактора как бы колеблется на пружинах приведенной жесткости без

?о м/с*

Рис. 126. Ускорения при единич­ ном воздействии (сплошные линии соответствуют короткой неровности, штриховые — длин­

ной неровности)

4 v, м/с

неподрессоренных масс (см. рис. 99). Тогда дифференциальное уравнение моста

Мkzk + Кпр kzk + С п р k z k = Кпр kqk + С'п р kqk (k=l, 2),

где Mk, Сари и Knph — приведенные масса, жесткость и коэф­ фициент демпфирования эквивалентной подвески (см. гл. V ) .

240

При высокочастотном воздействии наблюдаются интенсив­ ные колебания неподрессоренной массы. При этом подрессорен­ ная масса также испытывает высокочастотные колебания,

которые характеризуются большими вертикальными ускорения­ ми и малыми перемещениями. Последнее обстоятельство ис­ пользуется для построения упрощенной модели расчета коле­ баний неподрессоренной массы, в которой подрессоренная масса принимается неподвижной.

Дифференциальное уравнение колебаний такой системы

т 1 + К П р | + Сп р£==Сш <7,