РАЗДЕЛ 2
УСТОЙЧИВОСТЬ ДВИЖЕНИЯ
ПАХОТНОГО АГРЕГАТА НА ГОНЕ
В известных работах [15, 21, 70, 71] устойчивость движения машинно-тракторного агрегата оценивается при условии стабильности нагрузки по бортам колесного трактора, в работе [10] данная проблема решена для равномерного распределения центров давления на почву правой и левой гусениц трактора с разностно-скоростным ступенчатым механизмом поворота.
В данном разделе обоснованы новые закономерности по оценке устойчивости движения на гоне гусеничного трактора с гидрообъемным механизмом поворота (ГОП) при неравномерном распределении нагрузок по бортам. Рассматривается устойчивость прямолинейного движения пахотного агрегата при передаче мощности от двигателя к ведущим колесам только через ступенчатую коробку передач трактора и при подворотах агрегата при передаче мощности через ступенчатую коробку передач и гидрообъемный механизм поворота. Предложен способ стабилизации устойчивости движения на гоне гусеничного трактора с ГОП.
2.1. Особенности движения гусеничного трактора с ГОП
на пахотных работах
Движение гусеничного трактора на пахотных работах рассматривается при прямолинейном движении на гоне, с подворотами и на поворотах в конце загонок (рис. 2.1) [29, 72]. Поворот условно разделяется на три этапа: вход в поворот с переменным радиусом () и переменной угловой скоростью () по дуге ; равномерный поворот с постоянным радиусом () и постоянной угловой скоростью () по дуге окружности ; выход из поворота с переменным радиусом () и переменной угловой скоростью () по дуге .
При уводе трактора на гоне от прямолинейного движения () после участка осуществляется поворот трактора путем кратковременного воздействия на механизм поворота.
Рис. 2.1. Схема движения гусеничного трактора на пахотных работах
К выполнению поворота трактора по данной схеме, особенно на участках с переменным радиусом (), наиболее приспособлены трактора типа ХТЗ-200 с двухпоточной трансмиссией, обеспечивающей ступенчатое изменение скорости трактора при прямолинейном движении и бесступенчатое - при поворотах. Кинематическая схема данного трактора имеет замкнутый контур ДВКД, состоящий из кинематически связанных между собой звеньев (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Структурная схема гусеничного трактора
с гидрообъемным механизмом поворота:
Д - двигатель внутреннего сгорания (ведущее звено); КП - коробка передач; ГОП - гидрообъемный механизм поворота; РК - раздаточная коробка; БП1, БП2 - бортовые передачи; ВК1, ВК2 - ведущие колеса; В, К - звенья РК; х1, х2 - ведомые звенья
В зависимости от режима работы трактора (прямолинейное движение, подворот, поворот по определенному радиусу, поворот на месте) направление потоков мощности () в звеньях трансмиссии характеризуются следующими вариантами:
- прямолинейное движение: мощность передается по ветвям Д?КП?РК?(БП1 = БП2)?(ВК1 = ВК2); ;
- прямолинейное движение с подворотом (например, вправо): мощность передается по ветвям ?Д?КП?РК, Д?ГОП?РК??(БП2 ? БП1)? ?(ВК2 ? ВК1); ;
- поворот трактора: мощность передается по ветвям Д?КП?РК?(БП1 = БП2), Д?ГОП?РК?(БП2?БП1); ; при повороте вправо ; при повороте влево ;
- поворот трактора на месте: мощность передается по ветвям Д?ГОП?РК?БП2 (поворот вправо); Д?ГОП?РК?БП1 (поворот влево); , (поворот вправо), (поворот влево).
Прямолинейное движение. Технологические особенности агрегатирования трактора с плугом определяют необходимость смещения оси симметрии трактора и плуга. При расстоянии между кромкой борозды предыдущего прохода трактора и гусеницей = 0,27 м разница в смещении осей при агрегатировании трактора ХТЗ-200 с плугом ПЛН-5-35 составляет 278 мм, с плугом ПЛП-6-35 - 133 мм. При этом для первого случая характерна поперечная составляющая тягового усилия, приводящая к отклонению движения трактора от прямолинейного, в пределах (0,95...1,0) кН, второго случая - (1,1...1,15) кН.
Анализ результатов экспериментальных исследований (см. разд. 5) показывает, что сопротивление качению правой гусеницы трактора, движение которой осуществляется по грунту несколько разрыхленному от предыдущего прохода, при агрегатировании с различными плугами в 1,8...2,0 раза больше сопротивления левой гусеницы. Это приводит к различным крутящим моментам по бортам трактора.
При прямолинейном движении трактора ХТЗ-200 с плугом вследствие разности передаваемых крутящих моментов правого и левого ведущего колеса нагрузка на валу гидромотора ГОП нестабильна. Это приводит к изменению угловых скоростей ведущих колес правого, левого бортов и соответственно к уводу трактора от прямолинейного направления движения [13].
Прямолинейное движение с подворотом. Движение трактора ХТЗ-200 осуществляется на определенном диапазоне на соответствующей передаче при кратковременном воздействии на ГОП. Обычно пахота выполняется при включении второго диапазона на первой ( - 8,37 км/ч), второй ( - 9,9 км/ч) и третьей ( - 11,2 км/ч) передачах.
Экспериментально было определено (см. разд. 5), что при подворотах трактора ХТЗ-200 в агрегате с плугом на деталях отстающего борта наблюдается отрицательное значение крутящего момента. В зависимости от условий работы трактора ХТЗ-200 необходимо сравнивать два случая поворота: при положительном и отрицательном значениях касательной силы тяги на отстающем борту. Для данных случаев справедливы соотношения [29]:
, (2.1)
где - результирующий момент сопротивления повороту; - касательная сила тяги трактора при прямолинейном движении; - поперечная база трактора.
При положительной касательной силе тяги на отстающей гусенице установившийся поворот трактора достигается уменьшением момента отстающей гусеницы (). В этом случае момент, передаваемый забегающей гусеницей равен разности , где - суммарный крутящий момент, приложенный к ведущему колесу при ус