РАЗДЕЛ 2. ТЯГОВО-СЦЕПНЫЕ СВОЙСТВА И УПРАВЛЯЕМОСТЬ ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА ПРИ ЗАГРУЗКЕ КОРНЕПЛОДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ
Обоснованы новые закономерности изменения тягово-сцепных свойств и управляемости тракторного агрегата при переменной массе груза прицепа, характерные для непрерывной погрузки транспортером свеклоуборочного комбайна корнеплодов сахарной свеклы.
Предложены рекомендации по повышению тягово-сцепных свойств и управляемости тракторного агрегата при различных условиях его работы.
2.1. Модель заполнения кузова прицепа тракторного агрегата
В технологическом процессе уборки корнеплодов сахарной свеклы уборочный комплекс движется параллельным курсом, при этом выгрузная часть погрузочного транспортера опускается в кузов транспортного средства [76]. Величина погружения определяется допустимой высотой падения корнеплодов на дно кузова транспортного средства. При этом за счет непрерывной подачи корнеплодов погрузочным транспортером 2 корнеуборочной машины 1, увеличивается высота горки корнеплодов в кузове транспортного средства 3 (рис. 2.1).
После прохода погрузочного транспортера свеклоуборочного комбайна вдоль поверхности дна кузова транспортного средства, он устанавливается на более высокий уровень и повторяет загрузку в обратном направлении. После заполнения кузова транспортного средства погрузочный транспортер устанавливается в начальное положение.
Описанную последовательность действий погрузочного транспортера можно представить в виде уравнений движения его выгрузной части (точки С) в декартовой системе координат, которая связана с основанием свеклоуборочного комбайна.
Рис. 2.1. Схема уборочного комплекса корнеплодов сахарной свеклы:
1 - свеклоуборочный комбайн; 2 - погрузочный транспортер; 3 - тракторно-транспортное средство.
Считая линейные скорости выгрузной части погрузочного транспортера постоянными, запишем уравнения движения точки С в системе координат для следующих технологических движений (рис. 2.1):
- погружение выгрузной части погрузочного транспортера в кузов транспортного средства:
при (2.1)
- переход выгрузной части погрузочного транспортера в исходное положение загрузки кузова транспортного средства:
при (2.2)
- загрузка кузова транспортного средства:
при ;
при ;
при ; (2.3)
при ;
при ;
- возврат в начальное положение погрузки:
при (2.4)
где - координаты точки С в начальном положении;
- максимальное время на отрезке пути;
- аппликата точки С в конечном положении движения;
- проекции линейной скорости точки С на декартовые координаты;
- величина сдвига точки С по ординате;
- число сдвигов;
- высота подъема точки С на следующий уровень загрузки;
- число уровней загрузки кузова транспортного средства.
Таким образом, загрузку кузова транспортного средства погрузочным транспортером свеклоуборочного комбайна можно представить в виде совокупности последовательных движений выгрузной части погрузочного транспортера по прямолинейным участкам с постоянной скоростью.
Определим характер увеличения высоты горки корнеплодов в течение всего цикла загрузки кузова.
Для упрощения математической модели примем следующие допущения: процесс заполнения кузова двухфазный: первая фаза - образование горки в виде клиновой пирамиды с прямоугольным основанием и с параллельным продольной оси кузова гребнем постоянной длины, равной разности длины и ширины кузова; вторая фаза - наращивание пирамиды, основание которой совпало с дном кузова, до ее предельной высоты, обусловленной глубиной кузова и соображениями транспортировки без потерь.
При равномерной подаче свеклы в кузов в первой фазе загрузки высота горки растет неравномерно со скоростью, уменьшающейся от начального наибольшего ее значения до значения, остающегося постоянным в течение второй фазы загрузки.
Для получения зависимости высоты горки от времени составим выражение объема клиновой пирамиды (рис. 2.2 а):
, (2.5)
где - угол естественного откоса горки корнеплодов, рад;
- длина гребня пирамиды, м;
и - длина и ширина кузова, м.
, (2.6)
где - подача корнеплодов выгрузным транспортером, кг/с;
- плотность вороха корнеплодов сахарной свеклы, кг/м3.
Рис. 2.2. Модель горки корнеплодов в кузове транспортного средства:
а - фазы загрузки кузова; б - горка корнеплодов; - угол естественного откоса корнеплодов; , - длина и ширина кузова; - высота бортов кузова; , - высота горки корнеплодов в 1-й и 2-й фазах загрузки; - длина гребня пирамиды.
Таким образом, для получения зависимости в явной форме надо решить уравнение
. (2.7)
Необходимый нам по смыслу положительный корень уравнения (2.7) будет единственным, так как коэффициенты при - положительны, а свободный член - отрицателен.
По известным формулам для корней кубического уравнения (77, 78( получаем
, (2.8)
(2.9)
. (2.10)
В выражении (2.8) , что при м, =2,5 м, , кг/с, кг/м3 соответствует диапазонам с; м.
В выражении (2.9) изменяется от до значения, которое получится, если в (2.5) подставить , что дает . Сравнивая с этим значением величину , видим, что при вышеперечисленных численных значениях она составляет лишь 2%, т. е. процесс формирования горки корнеплодов в первой фазе осуществляется преимущественно по зависимости (2.9), когда .
Во второй фазе, когда , высота горки меняется по закону