CC BY
77
УДК 622.331.002.5 А.Л. Яблонев
ВЛИЯНИЕ СИЛЫ ИНЕРЦИИ НА НАГРУЗКУ
КОЛЕСНОГО ХОДА ТРАКТОРОВ
ДЛЯ ТОРФЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Представлены зависимости, определяющие силы инерции, действующие на машиннотракторный агрегат. Рассмотрено взаимодействие трактора с торфяными машинами при ворошении, валковании, уборке, транспорте, фрезеровании и профилировании. Показано, что сила инерции, действующая на агрегат в составе трактора и торфяной машины способна существенно изменить нагрузки на колесные опоры.
Ключевые слова: торф, торфяная залежь, колесный трактор, пневматический колесный ход, сила инерции.
Гареме силы веса трактора и силы
-*»- тяги на крюке, нагрузки на пневматический колесный ход трактора определяются силами инерции. От нагрузок на колесный ход и его характеристик зависят и удельные давления под колесами и сцепные свойства колес с торфяной залежью, следовательно, нагрузки на пневматический колесный ход трактора могут определять его проходимость. Поэтому исследование факторов, влияющих на нагруженность колесного хода, является вопросом актуальным.
Силы инерции МТА, состоящего из трактора-тягача и прицепной машины, складываются из сил инерции поступательно движущейся массы всего МТА и сил инерции его вращающихся частей. Из вращающихся деталей, обладающих наибольшими маховыми массами, основную роль в формировании сил инерции играют маховик двигателя и колеса.
С учетом инерции вращающихся масс суммарная сила инерции Ри [1, 2]:
Ри = 5та, Н, (1)
где 8 - коэффициент учета вращающихся масс (коэффициент приведенной мас-
сы); т - масса машины, кг; а - линейное ускорение МТА, м/с2.
До настоящего времени нет достаточно точных и апробированных методов определения линейного ускорения, которое является величиной переменной и зависит от многих факторов - психологического, технического, технологического характера. В расчетах для одиночных колесных тракторов допускается принимать значения а = 0,3.. .1 м / с2 (среднее ускорение а = 0,65 м / с2), для МТА - а = 0,2...0,8 м /с (среднее ускорение а = 0,5 м / с2) [1-3].
Точное определение коэффициента 8 затруднительно и может быть выполнено главным образом экспериментальным путем. В теории колесных тракторов и грузовых автомобилей рекомендуется следующая формула [1]:
5к = 1,04 + 0,0542, (2)
где ік - передаточное число коробки передач.
Как известно, передаточное число первой передачи имеет наибольшее значение, а поскольку в формулу (2) оно входит даже во второй степени, то ясно, что на первой передаче коэффициент учета вращающихся масс наибольший, а
шающий разгон (рис. 1). Определим реакции опор Ra и Rb, которые по Третьему закону Ньютона равны нагрузкам на колесные опоры:
Я =
О а + Т,Ъ,
к сц
L
Рис. 1. Схема сил, действующих на трактор при разгоне наибольшая и сила
Р Ъ + Р Ъ
ит ц им сц
Я = ОтЬ + ТкЪсц
Р Ъ + Р Ъ
ит ц им сц
(5)
(6)
следовательно, инерции.
Передаточное число первой передачи в коробках передач у рекомендованных моделей тракторов для торфяной промышленности [4] составляет 9,9...15,5. Тогда коэффициент учета вращающихся масс для этих условий в соответствие с (2) ёк = 5,94.13,05 со средним значением 8к = 9,5.
При трогании с места и торможении тракторного поезда, состоящего из колесного трактора-тягача и прицепной торфяной машины силы инерции можно определить так [5]:
ри = рит + рим = а {5ктт + 5п тм ), Н (3) где
Рит - сила инерции трактора-тягача, Н; Рим - сила инерции прицепной машины, Н; тт - масса трактора, кг; тм - масса прицепной машины, кг; ёп - приведенный коэффициент инерции вращающихся масс прицепной неприводной машины, определяемый по формуле [5]:
5п = 1 + 0,05-^, (4)
где Спм - вес прицепной машины с грузом, Н; Ом - вес прицепной машины без груза, Н.
Рассмотрим трактор с приложенной к нему крюковой нагрузкой ТК, совер-
где Ь = а+Ь - продольная колесная база трактора, м.
Рассмотрим трактор с приложенной к нему крюковой нагрузкой, двигающийся замедленно. Определим реакции опор Яа и Яь.
R = Ота + ТкЪсц
Я =
Ь
ОЬ - Т,к
Рит Ъц + Рим Ъсц
Ь
Ь
Выражение
ъ Р Ъ + Р Ъ
к сц + _ ^^ ц им'^сц
Ь
Рит Ъц + Рим Ъсц
Ь
(7)
(8)
представля-
ет собой дополнительную нагрузку (разгрузку) колес от действия суммарной силы инерции Qд0n■ С учетом того, что высота расположения центра тяжести у рассмотренных 8-ми моделей тракторов находится в пределах Ъц = 0,7.. .1,0 м, колесная база - Ь = 2,28 .2,86 м, а высота сцепки Ъсц = 0,4. 0,5 м, можно записать:
Р Ъ + Р Ъ
Qдоп 111 ц Ь им сц = 0,33Рит + 0,18Рим.. (9)
Масса тракторов, рекомендованных для ворошения и валкования, изменяется от 3345 кг (у ЛТЗ-60АБ) до 3820 кг (у МТЗ-
920) со средним значением тт1 = = 3582,5 кг. Масса тракторов, рекомендованных для профилирования, уборки, вывозки и
+
Ь
Ь
Рит* кН Сухая масса машины, кг Масса машины с грузом, кг бп Рим, кН Qдоп, кН
Ворошение 17 1850 1850 1,05 0,97 5,78
Валкование 17 3390 3390 1,05 1,78 5,93
Уборка торфа 25,22 5640 10900 1,1 5,99 9,39
Фрезерование 25,22 2000 2000 1,05 1,05 8,51
Вывозка торфа 25,22 4000 11200 1,14 6,38 9,46
Профилирование 25,22 5700 5700 1,05 2,99 8,85
Рис. 2. Распределение дополнительной вертикальной нагрузки на колеса трактора МТА от действия суммарных сил инерции по операциям
фрезерования, изменяется от 4640 кг (у МТЗ - 1221) до 5981 кг (у ЛТЗ - 155) со
средним значением тт2 = = 5310,5 кг. В соответствии с этими значениями средние силы инерции, действующие на тракторы:
Р“7 = = 17 кН; РГ = 25,22 кН.
ит1 ? ит2 ?
Учитывая (3, 4 и 9), а также данные о средних значениях масс тракторов тт1 и тт2 , коэффициентов учета вращающихся масс 8к, и линейного ускорения а, можно подсчитать дополнительную нагрузку Qдоn на колеса трактора МТА от действия суммарной силы инерции
для различных операций. Данные об этом представлены в таблице и на рис. 2.
Анализ данных таблицы позволяет сделать следующие выводы. Максимальная дополнительная вертикальная нагрузка на колеса трактора-тягача от действия суммарных сил инерции наблюдается на операциях по вывозке торфа прицепами на пневмоходу. Сила инерции, воздействующая на тяговосцепное устройство трактора-тягача от прицепной машины в несколько раз меньше силы инерции, которая вызвана вращающимися массами самого трактора.
Трактор, в составе МТА, разгоняясь и притормаживая, поочередно испытывает дополнительные нагрузки и разгрузки на передние и задние колеса. При расчете на проходимость необходимо рассматривать ситуации максимальной на-груженности колес, когда и передние и задние колеса нагружаются дополнительной вертикальной нагрузкой Qдоn, возникающей от действия суммарной силы инерции МТА.
1. Чудаков Д.А. Основы теории трактора и автомобиля. М.: Изд-во с /х литературы, журналов и плакатов, 1962. - 312 с.
2. Анилович В.Я., Водолажченко Ю.Т.
Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов. М.: Машиностроение,
1976.- 456 с.
3. Солопов С.Г. Горцакалян Л.О, Самсонов Л.Н. и др. Торфяные машины и комплексы. М.: Недра, 1981- 416 с.
4. Яблонев А.Л. Алгоритм выбора колесного трактора-тягача для торфяной промышленности. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010. № 10. С. 113-117.
5. Вахламов В.К. Автомобили. М.: Академия, 2007. - 812 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ ----------------------------------
Яблoнeв А.Л. - доцент, кандидат техничеcких наук,
Tверcкoй гocударcтвенный техничежий универ^тет, alvovich@mail. ru
--------------------------------------------------------------------- РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ
ЗАБОЙКИ, ПВ И ГРУНТА ПРИ ВЗРЫВАХ СКВАЖИННЫХ ЗАРЯДОВ
Ганопольский М.И., кандидат технических наук, технический директор, Центральная производственно-экспериментальная специализированная строительная лаборатория по инженерному обеспечению буровзрывных работ,
Смолий Н.И., кандидат технических наук, Центральная производственно-экспери-ментальной специализированной строительной лаборатории треста «Соювзрывпром»
(827/06-11 от 15.03.11) 37 с.
Приведены результаты исследования кинематических параметров движения забойки, продуктов взрыва и грунта, зарегистрированные кинометодом при взрывах одиночных скважинных зарядов с грунтовой забойкой и без забойки (воздушная забойка). Определено время образования котловой полости и величины динамического коэффициента простреливаемости при взрывании известняков.
Ключевые слова: взрывные работы, забойка, продукты взрыва, кинематическое движение, коэффициент простреливаемости.
Ganopolskiy M.I., Smoliy N.I. INVESTIGATION OF KINEMATIC PARAMETERS OF MOTION OF STEMMING, EXPLOSION PRODUCTS AND ROCKS IN HOLE BLASTING
The results of investigitions of kinematic parameters of movement of stemming, explosion products and rocks. Registered by cinema-method. Single hole blasting was with stemming and without stemming. Indicate the time of chamber formation and dinamic coefficient of holes expansion in limestones.
Key words: hole blasting, stemming, explosion products, kinemattic parameters of motion, coefficient of holes expansion.
