МОМЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОВОРОТУ И ПОВОРАЧИВАЮЩИЙ МОМЕНТ

При повороте машин по сравнению с прямолинейным движением возникают дополнительные силы и моменты, препятствующие повороту. Суммарное дополнительное силовое воздействие, препятствующее повороту, называют моментом сопротивления повороту, который преодолевается за счет поворачивающего момента. Момент сопротивления повороту у заднеприводных машин 4К2 создается за счет силы тяги задних ведущих колес Рк о = = РкЛ + Рк.2> передаваемой остову (рис. 10.3а), по отношению к оси передних управляемых колес эта сила является толкающей, т. е. задняя ось машины имеет толкающий режим работы.

У переднеприводных машин 4К2 передняя ось, колеса которой образуют суммарную силу тяги Рк = Ркл + Рк2 (рис. 10.3d), имеет тянущий режим работы по отношению к задней ведомой оси. У МЭС 4К4 (4x4) имеет место комбинация обоих режимов работы.

Рассмотрим определение поворачивающего момента для заднеприводных и переднеприводных машин.

В обоих случаях момент сопротивления повороту, определяемый относительно центра поворота задних колес 02, создается за счет действия (рис. 10.3а): силы сопротивления качению передних колес Pf и (ее плечо Lsina); составляющей Рц cosy4 инерционной центробежной силы Рп (ее плечо — продольная координата а центра тяжести машины); окружных сил тяги Ркл и Рк2 соответственно на забегающем и отстающем колесе и поперечной составляющей PKpsinyn усилия на крюке трактора Ркр.

Суммарный момент сопротивления повороту

Окружные силы тяги РкЛ и Рк 2 задних колес через остов автомобиля (трактора) передаются на передний мост в виде равнодействующей Рк 0. В результате

Рис. 10.3

Схема сил и моментов, действующих на заднеприводную (а) и переднеприводную (?>)

машины при повороте взаимодействия передних колес с почвой образуется результирующая сила сопротивления работе этих колес F0 (рис. 10.3а), F0 = Рк о. Сила F0 разложена на две составляющие Pfu и Ри.

Сила Р, „ является сопротивлением качению управляемых колес, Pf a = Gaf, где Ga — вертикальная нагрузка на управляемые колеса. Составляющая Р„ направлена перпендикулярно к силе Pf a, она является результирующей боковых реакций почвы, действующих в пятне контакта управляемых колес с почвой. Силу Рп называют поворачивающей силой, а момент, образованный этой силой относительно точки 02, — поворачивающим моментом заднеприводных машин Мп з. Из рисунка 10.3а имеем:

При повороте с постоянной угловой скоростью

где V — скорость движения МЭС при повороте Мп = Мс, отсюда

Из рисунка 10.3а следует, что сила, действующая на переднюю ось со стороны остова, будет:

и

При а = 0 (прямолинейное движение) Рк 0 = Рf u. Продольная составляющая поворачивающей силы приложена к шарниру передней оси и направлена против движения. В связи с этим сопротивление качению на повороте значительно больше, чем при прямолинейном движении в аналогичных условиях, так как увеличивается момент сопротивления повороту Мс из-за возрастания общего сопротивления движению управляемых колес, центробежной силы Ри, трения в дифференциале и составляющей усилия на крюке трактора Ркр • siny„. Значит, по сравнению с прямолинейным движением, если скорость движения при повороте не меняется, потребуется дополнительная энергия, получаемая за счет увеличения загрузки двигателя.

Подставляя в формулу (10.3) поворачивающую силу Рп (формула (10.5)) получим формулу поворачивающего момента заднеприводных машин

Предельное значение Рк о и поворачивающей силы Р„ (формула (10.5)) зависит от сцепления управляемых колес с почвой, а управляемость сохранится, если

Отсюда поворот возможен при

На скользких дорогах и рыхлых почвах из-за малого значения фк условие (10.8) часто не выполняется, особенно при крутых поворотах и больших скоростях движения.

G f

Учитывая, что Рко=——, формулу (10.7) можно записать так: cos а

где /п — коэффициент сопротивления качению управляемых колес.

Формула (10.9) показывает, что поворот машины может быть осуществлен только в том случае, если коэффициент сопротивления качению меньше произведения коэффициента сцепления на косинус угла поворота управляемых колес. Если коэффициент сопротивления качению /„ управляемых колес больше cpKcosa, то колеса будут двигаться юзом в направлении вектора Рко и поворота не произойдет.

На дорогах с хорошими сцепными свойствами коэффициент сцепления (рк в несколько раз больше fn, поэтому управляемость машины в этих условиях хорошая. На скользкой дороге коэффициенты <рк и /„ близки между собой и управляемость снижается.

Для обеспечения надежного поворота необходимо:

  • 1) увеличение срк за счет применения шин с соответствующим условиям эксплуатации рисунком протектора управляемых колес, не допуская чрезмерного износа шин;
  • 2) применение балластных грузов для увеличения Ga предусмотрено на многих универсально-пропашных тракторах с колесной формулой 4К2 и 4К4а;
  • 3) уменьшение момента сопротивления повороту Мс за счет снижения скорости движения при повороте; подтормаживание внутреннего заднего ведущего колеса при повороте для уменьшения касательной силы тяги Рк2 (рис. 10.3а), предусмотренное на многих универсально-пропашных тракторах; снижение тягового сопротивления рабочих машин Ркр при повороте, если это возможно. Для удовлетворительной управляемости колесных тракторов 4К2 и 4К4а вертикальная нагрузка на передние управляемые колеса должна быть не менее 15-20% от веса трактора.

Улучшению управляемости колесных МЭС способствуют применяемые на многих МЭС усилители рулевого привода. К ухудшению управляемости приводит подтормаживание управляемых колес при повороте, так как это снижает их сцепление с почвой.

У МЭС с передними ведущими колесами поворачивающий момент в тяговом режиме работы создается силами тяги Рк1 и Рк2 этих колес (рис. 10.36), а не результирующей боковых реакций почвы Рп (рис. 10.3а). В этом случае поворачивающий момент

Значит, поворачивающий момент зависит от силы тяги ведущих колес и радиуса поворота. Условие осуществления поворота по сцеплению такое же, как у заднеприводных машин (формула (10.3)).

Момент сопротивления повороту Мс у переднеприводных машин в принципе зависит от тех же факторов, что и у заднеприводных машин.

Сопоставим поворачивающие моменты для заднеприводных и переднеприводных машин, обозначив их соответственно через Мпз и Мп п.

М

Из формул (10.6) и (10.10) получим отношение —— = cosa. Так как при

Мп.п

повороте а > 0 и cosa < 1, то при прочих равных условиях (одинаковые значения L, Рк и а) Мпз > Мп п. По мере увеличения угла поворота колес эта разница моментов Маз и Ма и будет увеличиваться вследствие уменьшения cosa. Значит, при одинаковых значениях момента сопротивления повороту Мс у заднеприводных машин необходимо обеспечить более высокое значение Рко, чем у переднеприводных машин Рк (рис. 10.3а и б).

В принципе тянущий режим работы передних управляемых колес при повороте более устойчив, чем толкающий режим работы передних ведомых управляемых колес, но при повороте следует обходиться без торможения передних ведущих колес.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >