CC BY
17УДК629.114.2 Ахметов А.А., Камбарова Д.У.
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РУЛЕВОЙ ТРАПЕЦИИ ВЫСОКОКЛИРЕНСНОГО УНИВЕРСАЛЬНО-ПРОПАШНОГО ТРАКТОРА
Ахметов А.А. - д.т.н., профессор, нач. отдела (КТЦСМ); Камбарова Д.У. -ассистент (ТГТУ)
Мацолада юцори клиренсли турт гилдиракли универсал агдарувчи тракторнинг рул юритмаси рул трапециясининг параметрларини асослаш учун утказилган тадцицотларнинг баъзи натижалари келтирилган.
Калит сузлар: рул трапецияси, рул юритмаси, универсал агдарувчи трактор, бурилиш, гилдирак, бурилиш бурчаги.
Some results of studies conducted to substantiate the parameters of the steering trapezoid of the steering drive of a high-clearance four-wheel universal row-crop tractor are presented.
Key words: steering trapezoid, steering gear, universal row-crop tractor, turning, wheel, steering angle.
При возделывании хлопчатника для обеспечения вписываемости конструкции в междурядья с развитыми кустами хлопчатника на междурядных обработках почвы и при борьбе с вредителями и болезнями, на дефолиации и десикации хлопчатника используется высококлиренсный 3-х колесный трактор [1]. Но этот трактор имеет низкую поперечную устойчивость, делающий его движение опасной на уклонах и на поворотах [2].
Недостатки 3-х колесного трактора в определенной степени отсутствуют у 4-х колесных тракторов. Поворот 4-х колесного универсально-пропашного трактора осуществляется рулевым приводом с рулевой трапецией заднего расположения, состоящий из неподвижной балки передней оси, двух одинаковых рычагов поворотных цапф управляемых колес, связанных между собой тягой [3]. Хотя 4-х колесный трактор по сравнению с 3-х колесным имеет неоспоримое преимущество по устойчивости, по распределению масс по опорным колесам, по прямолинейности движения и по многим другим показателям, но он имеет большой радиус поворота и недостаточную агротехническую проходимость [2]. Для устранения упомянутых недостатков в ООО «Конструкторский технологический центр сельскохозяйственного машиностроения» (КТЦСМ) разрабатывается высококлиренсный 4-х колесный универсально-пропашной трактор.
При выполнении полевых работ на неровной местности как у 3-х колесного, так и 4-х колесного высококлиренсного трактора снижаются продольная и поперечная устойчивость, вследствие перераспределения вертикальной нагрузки по элементам ходовой части нарушается их управляемость [3]. Управляемость это способность изменять направление движения трактора по заданной траектории при соответствующем воздействии с минимальным усилием на рулевое управление. Следовательно, рулевое управление должно обеспечить изменения направления движения колесного трактора при условии минимальных физических и психологических нагрузок на машиниста-оператора.
Если у 3-х колесного универсально-пропашного трактора направляющее колесо поворачивается в горизонтальной плоскости относительно остова трактора вместе с передней осью, то у 4-х колесного применяются расставленные направляющие колеса (рис. 1), при котором поворачиваются только направляющие колеса при неподвижной оси.
При повороте трактора с расставленными направляющими колесами каждое колесо должно катиться по дугам различных радиусов. Качения расставленных направляющих колес без скольжения по дугам различного радиуса достигаются различными углами ß и а поворота этих колес. При этом в любом положении поворота продолжение осей цапф
передних колес, т.е. линии j-j и /-/ должны пересекаться в одной точке Ц, так называемом
Указанная закономерность чаще всего обеспечивается применением рулевой трапеции. Следует отметить то, что максимальное значение угла а ограничивается взаимными расположениями колеса и лонжерона трактора. При максимальном значении угла а колесо не должно соприкасаться лонжерону трактора. В противном случае при максимальном повороте внутреннего колеса может произойти заклинивание его шины между опорной поверхности и лонжероном трактора. У серийных тракторов максимальное значение этого угла составляет а=41030'. Тогда как у разрабатываемого в КТЦСМ высококлиренсного универсально-пропашного трактора из-за высокого расположения лонжерона относительно опорной поверхности этот угол увеличен до а=55°, что дает возможности изменения конструкции рулевой трапеции в целях уменшения радиуса поворота трактора.
Если учесть, что внутреннее колесо должно всегда поворачиваться на большой угол а, чем внешнее в, то для обеспечения вышеизложенного условия соотношение между углами поворота управляемых колес должно удовлетворять зависимости [4]
В
^Р - ^а = —, 0)
где в и а - углы поворота собственно внешнего и внутреннего управляемых колес, градус;
В зависимости от компоновки трактора рулевую трапецию располагают перед передней осью или за ней. На большинстве тракторов применяется заднее расположение рулевой трапеции (рис. 2).
Для получения правильного соотношения между углами в и а поворота управляемых колес необходимо подобрать размеры длины бокового рычага m и длины поперечной тяги п рулевой трапеции и согласовать их с продольной базой L трактора и расстоянием В между осями шкворней поворотных цапф для заданной ширины колеи.
На пропашных колесных тракторах с переменной колеей при ее изменении необходимо изменение длины поперечной тяги, что ведет к ухудшению кинематики поворота управляемых колес. Поэтому оптимальные параметры рулевой трапеции устанавливаются для наиболее часто применяемой ширины колеи подобных тракторов, чтобы ее изменение меньше сказывалось на увеличении бокового скольжения управляемых колес.
Рассмотрим отдельно рулевую трапецию (рис. 2). Аналитическая связь между углами поворота управляемых колес трактора и параметрами рулевой трапеции согласно работе [4] описывается уравнением
п „ mcos(# + а) . m + 2Вsin#-2msin2в-Вsin(e + a)
Р = в + arctg------arcsin-. —---, (2)
В - m sin(e + а) ^В2 + m2 - 2Bm sin(e + a)
где в - угол наклона бокового рычага, градус.
Из выражения (2) видно, что основными параметрами, определяющими кинематику рулевой трапеции, являются угол в наклона боковых рычагов при нейтральном положении управляемых колес, расстояние B между осями шкворней поворотных цапф и длина m каждого из боковых рычагов.
Угол наклона бокового рычага рулевой трапеции определяется из рис. 2по следующему выражению
XL
в = arcctg-, (3)
0,5В
Согласно работе [4] оптимальное значение угла находится при х = 0,7-1,0.
Длину бокового рычага m находят согласно расчетной схеме (см. рис.2) из выражения
В - n ... m =-. (4)
2sine
Из этой же схемы можно определить длину поперечной тяги рулевой трапеции при переднем расположении
В
n =
m
1 - 2—sine
(5)
n
Из выражений (3) и (4) видно, что m и п взаимосвязаны. Поэтому их соотношения,
обозначив величиной k =m, длину n поперечной тяги рулевой трапеции запишем в
n
следующей форме
В
n =-. (6)
1 - 2k sin в
С учетом принятой величины выражение (2) напишем в следующей форме
ß = в + arctg
kn cos(e + а)
arcsm
kn + 2В sin в - 2kn sin2 в - В sin(e + а)
(7)
В - kn sin(e + а)
■у!В2 + k2n2 - 2Bkn sin(e + а)
Таким образом, воспользовавшись выражениями (1), (3), (6) и (7) можно определить основные параметры рулевой трапеции рулевого привода 4-х колесного универсально-пропашного трактора. Во всех этих выражениях определяющим фактором остается значения величины k.
Из многочисленных источников [4, 5] известно, что оптимальное отношение длины т бокового рычага трапеции к длине п поперечной рулевой тяги составляет £=0,12-0,16. Принимая £=0,14 и подставляя его в выражения (6) и (7) находят значения в и п, а выражениями (1), (3) и (4) определяют величины а, в и т.
По изложенной методике были определены основные параметры рулевой трапеции 4-х колесного высококлиренсного универсально-пропашного трактора, разработанного в КТЦСМ для работы с комплексом машин предназначенных для одноразового сбора хлопка-сырца. У которого при L=2350 мм, 5=1419,0 мм рекомендуемыми значениями параметров рулевой трапеции были: в =16°58', п=1325,6 мм и т=160 мм.
По изложенной методике были определены основные параметры рулевой трапеции 4-х колесного высококлиренсного универсально-пропашного трактора, для работы с комплексом машин предназначенных для одноразового сбора хлопка-сырца.
Рекомендуемыми значениями параметров рулевой трапеции 4-х колесного высококлиренсного универсально-пропашного трактора являются: В = 1419,0 мм, в = 16°58',п = 1325,6 мм и т = 160 мм.
1. Система машин и технологий для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 2011-2016 гг. Ч. 1, Растениеводство. - Ташкент: НПЦ при МСВХ РУз, 2012. - 199 с.
2. Ахметов А.А. Универсально-пропашные тракторы для междурядной обработки посевов хлопчатника. - Ташкент: Фан, 2017. - 210 с.
3. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система - почва - урожай. - М.: Агропромиздат, 1985. - 304 с.
4. Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов. - М.: Машиностроение, 1976. - 456 с.
5. Тракторы. Конструкция. Учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению «Наземные транспортные системы» и специальности «Автомобиле- и тракторостроение» / И.П. Ксеневич, В.М. Шарипов, Л.Х. Арустамов и др. Под общ. ред. И.П. Ксеневича, В.М. Шарипова. - М.: МГТУ «МАМИ», 2001. - 821 с.
ЛИТЕРАТУРА
