Лекция 16. УСТОЙЧИВОСТЬ ТРАКТОРА И АВТОМОБИЛЯ 1. ПРОДОЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ 2. ПОПЕРЕЧНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

1. ПРОДОЛЬНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ Устойчивость тракторов и автомобилей характеризуется их способностью работать на продольных и поперечных уклонах без опрокидывания. В связи с этим различают продольную и поперечную устойчивость тракторов и автомобилей. Устойчивость тракторов и автомобилей характеризуется их способностью работать на продольных и поперечных уклонах без опрокидывания. В связи с этим различают продольную и поперечную устойчивость тракторов и автомобилей. Наибольший угол подъема, на котором трактор или автомобиль может стоять без опрокидывания, назовем предельным статическим углом подъема и обозначим его αп. Схема внешних сил и моментов, действующих в этом случае на колесный трактор, показана на рисунке 1, а. Опрокидывание наступает, когда передние колеса трактора полностью разгружаются и действующая на них нормальная реакция дороги У п = 0. Вся весовая нагрузка воспринимается задними колесами, поэтому на них действует нормальная реакция дороги Под влиянием составляющей веса G sin а п трактор стремится скатиться вниз. Для предотвращения этого к его задним колесам приложена тормозная сила Р т. Скатыванию трактора препятствует также момент сопротивления качению задних колес M fк, действующий, как показано на схеме, по ходу часовой стрелки. Влияние его невелико, поэтому при расчетах им можно пренебречь. Опрокидывание наступает, когда передние колеса трактора полностью разгружаются и действующая на них нормальная реакция дороги У п = 0. Вся весовая нагрузка воспринимается задними колесами, поэтому на них действует нормальная реакция дороги Под влиянием составляющей веса G sin а п трактор стремится скатиться вниз. Для предотвращения этого к его задним колесам приложена тормозная сила Р т. Скатыванию трактора препятствует также момент сопротивления качению задних колес M fк, действующий, как показано на схеме, по ходу часовой стрелки. Влияние его невелико, поэтому при расчетах им можно пренебречь. Из условия равновесия трактора относительно возможной оси опрокидывания О2 имеем Из условия равновесия трактора относительно возможной оси опрокидывания О2 имеем

где а и hц.т соответственно продольная и вертикальная координаты центра тяжести трактора. Отсюда Если не учитывать момент сопротивления качению задних колес M fK, то при предельном статическом угле подъема вектор силы тяжести должен проходить через ось О 2. Введем аналогичное понятие о предельном статическом угле уклона и обозначим его а 1 (рис. 1,б). При стоянке на предельном уклоне полностью разгружаются задние колеса и реакция У к = 0. Нормальная реакция дороги на передние колеса Моментом сопротивления качению Мf П передних колес ввиду малости пренебрегаем. Условно принимаем, что от скатывания вниз трактор удерживается тормозной силой Р т, приложенной к его передним нагруженным колесам. Уравнение равновесия трактора относительно возможной в данном случае оси опрокидыванияО 1 имеет вид

Рис. 1 Схема сил, действующих на остановившийся трактор: а колесный на предельном подъеме; б то же, на предельном уклоне; в гусеничный на предельном подъеме, г то же, на предельном уклоне.

откуда (1) При предельном статическом угле уклона вектор силы тяжести G проходит через ось О1. При предельном статическом угле уклона вектор силы тяжести G проходит через ось О1. Для трактора с навесными машинами в указанных выше формулах координаты а и hц.т центра тяжести трактора надо заменить координатами агар и hагр центра тяжести навесного агрегата. Аналогично при соответствующих подсчетах для автомобиля координаты а и hц.т в каждом отдельном случае следует подставлять в зависимости от заданного для перевозки груза. Для трактора с навесными машинами в указанных выше формулах координаты а и hц.т центра тяжести трактора надо заменить координатами агар и hагр центра тяжести навесного агрегата. Аналогично при соответствующих подсчетах для автомобиля координаты а и hц.т в каждом отдельном случае следует подставлять в зависимости от заданного для перевозки груза. Для универсальных колесных тракторов а п = °, а п = 60° и больше. Приблизительно в этих же пределах находятся рассматриваемые углы для грузовых автомобилей, работающих с установленной для них номинальной грузоподъемностью при равномерном распределении груза по платформе. Для самоходных шасси общего назначения без навесных машин а п = °, an'>60°. Центр тяжести легковых автомобилей и грузовых без груза на платформе находится приблизительно посредине продольной базы, поэтому у них значения предельных статических углов подъема и уклона почти одинаковы, в большинстве случаев они не меньше 60°. Для универсальных колесных тракторов а п = °, а п = 60° и больше. Приблизительно в этих же пределах находятся рассматриваемые углы для грузовых автомобилей, работающих с установленной для них номинальной грузоподъемностью при равномерном распределении груза по платформе. Для самоходных шасси общего назначения без навесных машин а п = °, an'>60°. Центр тяжести легковых автомобилей и грузовых без груза на платформе находится приблизительно посредине продольной базы, поэтому у них значения предельных статических углов подъема и уклона почти одинаковы, в большинстве случаев они не меньше 60°.

Продольная устойчивость при стоянке на подъемах и уклонах может быть нарушена не только в результате опрокидывания машины, но и в результате ее сползания, когда максимально возможная в данных условиях тормозная сила ^ттах недостаточна для удержания машины на наклонной поверхности. Обозначим наибольшие углы подъема и уклона, на которых заторможенный трактор может стоять, не сползая, соответственно через аφ и а'φ. Если тормоза установлены только на задних колесах, как это обычно делают у тракторов, то значения указанных углов ограничиваются следующими условиями: Из этих уравнений получаем (2) Продольная устойчивость при стоянке на подъемах и уклонах может быть нарушена не только в результате опрокидывания машины, но и в результате ее сползания, когда максимально возможная в данных условиях тормозная сила ^ттах недостаточна для удержания машины на наклонной поверхности. Обозначим наибольшие углы подъема и уклона, на которых заторможенный трактор может стоять, не сползая, соответственно через аφ и а'φ. Если тормоза установлены только на задних колесах, как это обычно делают у тракторов, то значения указанных углов ограничиваются следующими условиями: Из этих уравнений получаем (2)

Предельный угол уклона а' φ, на котором можно удержать трактор при наличии тормозов только на задних колесах, значительно меньше угла подъема a, при котором трактор может стоять, не сползая. На уклоне с предельным статическим углом а' п опрокидывания торможение трактора совершенно прекращается, поскольку задние колеса в этом случае полностью разгружаются. Таким образом, для трактора с тормозами на задних колесах определение предельного статического угла уклона: по формуле (1) не имеет практического смысла; проверка продольной устойчивости при стоянке на уклоне должна ограничиваться определением угла а' φ. Если тормоза установлены на всех колесах и сцепные качества передних и задних колес одинаковы, то максимальная тормозная сила на подъеме и уклоне имеет одно и то же значение В этом случае условия сползания на подъеме и уклоне одинаковы, т. е. При движении трактора передним ходом его продольная устойчивость снижается под действием момента сопротивления качению, тяговой нагрузки на крюке или веса транспортируемых навесных машин (если они расположены сзади трактора). Однако в этих случаях опрокидывание трактора назад маловероятно, так как снижению продольной устойчивости предшествует нарушение управляемости трактора вследствие разгрузки передних колес. Это препятствует движению на подъемах, опасных с точки зрения опрокидывания. Предельный угол уклона а' φ, на котором можно удержать трактор при наличии тормозов только на задних колесах, значительно меньше угла подъема a, при котором трактор может стоять, не сползая. На уклоне с предельным статическим углом а' п опрокидывания торможение трактора совершенно прекращается, поскольку задние колеса в этом случае полностью разгружаются. Таким образом, для трактора с тормозами на задних колесах определение предельного статического угла уклона: по формуле (1) не имеет практического смысла; проверка продольной устойчивости при стоянке на уклоне должна ограничиваться определением угла а' φ. Если тормоза установлены на всех колесах и сцепные качества передних и задних колес одинаковы, то максимальная тормозная сила на подъеме и уклоне имеет одно и то же значение В этом случае условия сползания на подъеме и уклоне одинаковы, т. е. При движении трактора передним ходом его продольная устойчивость снижается под действием момента сопротивления качению, тяговой нагрузки на крюке или веса транспортируемых навесных машин (если они расположены сзади трактора). Однако в этих случаях опрокидывание трактора назад маловероятно, так как снижению продольной устойчивости предшествует нарушение управляемости трактора вследствие разгрузки передних колес. Это препятствует движению на подъемах, опасных с точки зрения опрокидывания.

Примем, что трактор обладает 100% за пасом продольной устойчивости, когда он стоит на горизонтальной площадке, т. е. когда нормальная реакция поверхности пути на его передние колеса равна Y п ст. При движении на подъем указанная реакция уменьшается до У п. а за пас продольной устойчивости соответственно снижается до значения Предельный угол подъема, на котором за пас продольной устойчивости снижается до допустимого минимального значения χдоп min, назовем критическим углом подъема трактора по управляемости и обозначим его ак упр- При дальнейшем снижении за паса продольной устойчивости нормальная управляемость трактора нарушается. Для колесных тракторов, у которых tgan0,8, можно принимать χдоп min= 0,4... 0,6. Чем меньше для трактора угол а п и хуже сцепление его передних управляемых колес с дорогой, тем больше должен быть требуемый минимальный за пас продольной устойчивости. Значение этого за паса следует также повысить, если на трактор при движении действуют отклоняющие моменты, стремящиеся нарушить его курсовую устойчивость, т. е. «увести» его от заданного на правления движения. Повышение за паса продольной устойчивости необходимо i таких случаях для увеличения сопротивления трактора боковому уводу. Примем, что трактор обладает 100% за пасом продольной устойчивости, когда он стоит на горизонтальной площадке, т. е. когда нормальная реакция поверхности пути на его передние колеса равна Y п ст. При движении на подъем указанная реакция уменьшается до У п. а за пас продольной устойчивости соответственно снижается до значения Предельный угол подъема, на котором за пас продольной устойчивости снижается до допустимого минимального значения χдоп min, назовем критическим углом подъема трактора по управляемости и обозначим его ак упр- При дальнейшем снижении за паса продольной устойчивости нормальная управляемость трактора нарушается. Для колесных тракторов, у которых tgan0,8, можно принимать χдоп min= 0,4... 0,6. Чем меньше для трактора угол а п и хуже сцепление его передних управляемых колес с дорогой, тем больше должен быть требуемый минимальный за пас продольной устойчивости. Значение этого за паса следует также повысить, если на трактор при движении действуют отклоняющие моменты, стремящиеся нарушить его курсовую устойчивость, т. е. «увести» его от заданного на правления движения. Повышение за паса продольной устойчивости необходимо i таких случаях для увеличения сопротивления трактора боковому уводу.

Рис. 2. Зависимость угла подъема, преодолеваемого колесным универсально-пропашным трактором класса 1, 4, от нагрузки на передние управляемые колеса (а) и схема опрокидывания на подъеме того же трактора при заклинивании ведущих колес (б).

Если углы а п малы (tga n <0,8), то при определении угла а п упр необходимо учитывать, что для сохранения удовлетворительной управляемости трактора нормальная реакция дороги на его передние колеса должна быть не ниже значения У п = (0,15...0,2) G. Значения углов ак следует находить для конкретных агрегатов и заданных условий работы. При их определении можно использовать метод последовательного подсчета реакций Уп при разных значениях углов подъема, постепенно возрастающих до тех пор, пока значение реакции будет ниже допустимого минимального предела. Зависимость YП/G = f(a) (рис. 2, а) построена на применительно к универсально-пропашному трактору класса 1,4 при его равномерном движении (Р, = 0) холостым ходом (Ркр = 0); величины Pω и Mf не учтены ввиду их малости. Из зависимости видно, что предельный критический угол по управляемости акупр значительно меньше (на 21°) предельного статического угла подъема а п. Опасность опрокидывания может возникать также в случае заклинивания ведущих колес (рис. 2,б). При этом ведущие полуоси перестают вращаться. Остов машины при опрокидывании поворачивается вокруг оси Ок остановившихся колес. В данном случае шестерни трансмиссии обкатываются по неподвижным шестерням конечных передач. Такие явления могут происходить даже на горизонтальном пути. Если углы а п малы (tga n <0,8), то при определении угла а п упр необходимо учитывать, что для сохранения удовлетворительной управляемости трактора нормальная реакция дороги на его передние колеса должна быть не ниже значения У п = (0,15...0,2) G. Значения углов ак следует находить для конкретных агрегатов и заданных условий работы. При их определении можно использовать метод последовательного подсчета реакций Уп при разных значениях углов подъема, постепенно возрастающих до тех пор, пока значение реакции будет ниже допустимого минимального предела. Зависимость YП/G = f(a) (рис. 2, а) построена на применительно к универсально-пропашному трактору класса 1,4 при его равномерном движении (Р, = 0) холостым ходом (Ркр = 0); величины Pω и Mf не учтены ввиду их малости. Из зависимости видно, что предельный критический угол по управляемости акупр значительно меньше (на 21°) предельного статического угла подъема а п. Опасность опрокидывания может возникать также в случае заклинивания ведущих колес (рис. 2,б). При этом ведущие полуоси перестают вращаться. Остов машины при опрокидывании поворачивается вокруг оси Ок остановившихся колес. В данном случае шестерни трансмиссии обкатываются по неподвижным шестерням конечных передач. Такие явления могут происходить даже на горизонтальном пути.

Остов поворачивается под действием реактивного момента, действующего на заклиненные колеса и численно равного ведущему моменту. Его предельное значение М вед. пр ограничивается моментом трения сцепления. На первой передаче где β коэффициент за паса сцепления. Уравнение равновесия остова относительно оси Ок опрокидывания при отрыве от земли передних колес имеет вид где G ост вес остова, равный весу трактора без ведущих колес, Н; l ост плечо действия веса G ост относительно оси ведущих колес. Поскольку центр тяжести ведущих колес расположен на их геометрической оси, то момент от веса этих колес относительно указанной оси равен нулю. Поэтому где G полный вес трактора; I плечо действия веса G относительно оси ведущих колес. Остов поворачивается под действием реактивного момента, действующего на заклиненные колеса и численно равного ведущему моменту. Его предельное значение М вед. пр ограничивается моментом трения сцепления. На первой передаче где β коэффициент за паса сцепления. Уравнение равновесия остова относительно оси Ок опрокидывания при отрыве от земли передних колес имеет вид где G ост вес остова, равный весу трактора без ведущих колес, Н; l ост плечо действия веса G ост относительно оси ведущих колес. Поскольку центр тяжести ведущих колес расположен на их геометрической оси, то момент от веса этих колес относительно указанной оси равен нулю. Поэтому где G полный вес трактора; I плечо действия веса G относительно оси ведущих колес.

Так как то условие невозможности поворота остова вокруг оси заклиненных колес можно выразить в следующем виде: Так как то условие невозможности поворота остова вокруг оси заклиненных колес можно выразить в следующем виде: Это условие обычно не выдерживается. Однако оно позволяет судить о факторах, влияющих на возможность опрокидывания остова трактора вокруг оси ведущих колес. Чем больше удельная мощность трактора, характеризуемая отношением Mн/G, чем ниже его первая скорость (т. е. больше tтрi), чем меньше продольная координата центра тяжести а и больше вертикальная координата hц.т, а также чем больше коэффициент β за паса сцепления, тем вероятнее возможность опрокидывания. Условия сохранения продольной устойчивости остова ухудшаются, если заклинивание ведущих колес происходит при движении а подъем. Это условие обычно не выдерживается. Однако оно позволяет судить о факторах, влияющих на возможность опрокидывания остова трактора вокруг оси ведущих колес. Чем больше удельная мощность трактора, характеризуемая отношением Mн/G, чем ниже его первая скорость (т. е. больше tтрi), чем меньше продольная координата центра тяжести а и больше вертикальная координата hц.т, а также чем больше коэффициент β за паса сцепления, тем вероятнее возможность опрокидывания. Условия сохранения продольной устойчивости остова ухудшаются, если заклинивание ведущих колес происходит при движении а подъем. Следует отметить, что поворот остова вокруг оси ведущих колес и отрыв от земли передних колес еще не означают аварийного опрокидывания трактора. Такое опрокидывание произойдет лишь в том случае, если двигатель трактора (с учетом кинетической энергии его движущихся масс) за соответствующий промежуток времени сможет совершить работу, необходимую для поворота остова на угол γост. Тогда центр тяжести остова переместится в вертикальную плоскость, проходящую через ось ведущих колес, и дальнейшее опрокидывание завершится под действием веса остова. Следует отметить, что поворот остова вокруг оси ведущих колес и отрыв от земли передних колес еще не означают аварийного опрокидывания трактора. Такое опрокидывание произойдет лишь в том случае, если двигатель трактора (с учетом кинетической энергии его движущихся масс) за соответствующий промежуток времени сможет совершить работу, необходимую для поворота остова на угол γост. Тогда центр тяжести остова переместится в вертикальную плоскость, проходящую через ось ведущих колес, и дальнейшее опрокидывание завершится под действием веса остова.

Если до поворота на указанный опасный угол двигатель заглохнет от перегрузки, то остов под действием силы тяжести вернется в исходное положение, и опрокидывания не произойдет. Особую осторожность следует соблюдать при работе на энергонасыщенных тракторах. Если до поворота на указанный опасный угол двигатель заглохнет от перегрузки, то остов под действием силы тяжести вернется в исходное положение, и опрокидывания не произойдет. Особую осторожность следует соблюдать при работе на энергонасыщенных тракторах. Наличие тягового сопротивления на крюке при обычном расположении условной точки прицепа ниже оси ведущих колес препятствует повороту остова и, таким образом, уменьшает вероятность рассматриваемого случая опрокидывания. Наличие тягового сопротивления на крюке при обычном расположении условной точки прицепа ниже оси ведущих колес препятствует повороту остова и, таким образом, уменьшает вероятность рассматриваемого случая опрокидывания. В современных конструкциях наблюдается некоторое снижение продольной устойчивости колесных тракторных агрегатов в результате широкого применения тяжелых навесных машин, раслоложенных сзади трактора; распространения самоходных шасси, у которых продольная устойчивость при отсутствии навесных машин значительно ниже, чем тракторов обычного типа; применения полуприцепов, передающих часть своего веса на трактор; (Повышения удельных мощностей тракторов и других причин. В современных конструкциях наблюдается некоторое снижение продольной устойчивости колесных тракторных агрегатов в результате широкого применения тяжелых навесных машин, раслоложенных сзади трактора; распространения самоходных шасси, у которых продольная устойчивость при отсутствии навесных машин значительно ниже, чем тракторов обычного типа; применения полуприцепов, передающих часть своего веса на трактор; (Повышения удельных мощностей тракторов и других причин. Существуют различные приемы повышения продольной устойчивости и улучшения управляемости колесных тракторов: навешивание грузов на передние колеса и спереди трактора, увеличение продольной базы трактора там, где есть возможность регулирования ее длины. Последнее наиболее эффективно, когда одновременно с увеличением продольной базы снижается центр тяжести (у колесных тракторов класса 0,6). Существуют различные приемы повышения продольной устойчивости и улучшения управляемости колесных тракторов: навешивание грузов на передние колеса и спереди трактора, увеличение продольной базы трактора там, где есть возможность регулирования ее длины. Последнее наиболее эффективно, когда одновременно с увеличением продольной базы снижается центр тяжести (у колесных тракторов класса 0,6).

Критерием продольной устойчивости гусеничного трактора может быть также положение центра давления. При полужесткой системе подвески остова предельный угол подъема, на котором заторможенный трактор без прицепа и навесных машин может стоять, не опрокидываясь (см. рис. 1, б), характеризуется смещением центра давления D к задней кромке опорной поверхности гусениц, а предельный угол уклона (см. рис. 1, г) смещением центра давления к передней кромке гусениц. Используя схемы сил на указанных рисунках, составим уравнения равновесия относительно центров давления Критерием продольной устойчивости гусеничного трактора может быть также положение центра давления. При полужесткой системе подвески остова предельный угол подъема, на котором заторможенный трактор без прицепа и навесных машин может стоять, не опрокидываясь (см. рис. 1, б), характеризуется смещением центра давления D к задней кромке опорной поверхности гусениц, а предельный угол уклона (см. рис. 1, г) смещением центра давления к передней кромке гусениц. Используя схемы сил на указанных рисунках, составим уравнения равновесия относительно центров давления где а 0 продольное расстояние от центра тяжести трактора до середины опорных поверхностей гусениц; ао>0, если центр тяжести расположен впереди середины опорных поверхностей гусениц, и йо 0, если центр тяжести расположен впереди середины опорных поверхностей гусениц, и йо<0, если центр тяжести расположен сзади. Отсюда Отсюда(3) При выводе этих формул не учтен момент Pfп hn, создаваемых лобовым сопротивлением Pfп. При выводе этих формул не учтен момент Pfп hn, создаваемых лобовым сопротивлением Pfп.

Если статические углы подъема и уклона больше значений, определяемых формулами, то аварийного опрокидывания трактора еще не произойдет. Повернувшись вокруг наружных кромок опорных поверхностей гусениц, трактор удержится на наклонных ветвях гусениц. Если статические углы подъема и уклона больше значений, определяемых формулами, то аварийного опрокидывания трактора еще не произойдет. Повернувшись вокруг наружных кромок опорных поверхностей гусениц, трактор удержится на наклонных ветвях гусениц. Продольная устойчивость тракторов с двухопорной балансирной подвеской нарушается при смещении центра давления от середины опорных поверхностей гусениц на расстояние, равное половине продольной базы опорных кареток. Это выражается в опрокидывании остова трактора вокруг оси соответствующей каретки. Поэтому для нахождения предельных статических углов продольной устойчивости тракторов с такой подвеской в формулах (3) следует заменять длину Lгyc опорной поверхности гусениц продольной базой LK балансирных кареток. Продольная устойчивость тракторов с двухопорной балансирной подвеской нарушается при смещении центра давления от середины опорных поверхностей гусениц на расстояние, равное половине продольной базы опорных кареток. Это выражается в опрокидывании остова трактора вокруг оси соответствующей каретки. Поэтому для нахождения предельных статических углов продольной устойчивости тракторов с такой подвеской в формулах (3) следует заменять длину Lгyc опорной поверхности гусениц продольной базой LK балансирных кареток. Для тракторов с полужесткой подвеской предельные статические углы продольной устойчивости находятся в пределах °, для тракторов с двухопорной балансирной подвеской в пределах °. Для тракторов с полужесткой подвеской предельные статические углы продольной устойчивости находятся в пределах °, для тракторов с двухопорной балансирной подвеской в пределах °. Благодаря высоким сцепным качествам гусеничных тракторов их продольная устойчивость против сползания в большинстве случаев не ниже, чем против опрокидывания. Торможение гусеничных тракторов осуществляется тормозами, применяемыми для поворота; суммарный тормозной момент, который может быть создан обоими тормозами поворота, обычно вполне достаточен для удержания трактора на предельных подъемах и спусках. Благодаря высоким сцепным качествам гусеничных тракторов их продольная устойчивость против сползания в большинстве случаев не ниже, чем против опрокидывания. Торможение гусеничных тракторов осуществляется тормозами, применяемыми для поворота; суммарный тормозной момент, который может быть создан обоими тормозами поворота, обычно вполне достаточен для удержания трактора на предельных подъемах и спусках.

2. ПОПЕРЕЧНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ Предельным статическим углом поперечного уклона назовем наибольший угол уклона, на котором трактор или автомобиль может стоять, не опрокидываясь набок и не сползая вниз. Угол поперечного уклона, на котором машина начинает опрокидываться, обозначим βп, а угол, на котором она начинает сползать. На рисунке 3 изображена схема внешних сил и реакций, действующих на колесный трактор, стоящий на предельном поперечном ук лоне. Угол βп можно определить из условия, что опрокидывание начнется, когда нормальная реакция почвы Y" на колеса, расположенные в верхней части уклона, снизится до нуля. Уравнение моментов относительно возможной оси О' опрокидывания имеет вид Откуда (4) (4) где В ширина колеи трактора.

Рис. 3 Схема сил, действующих на колесный трактор при стоянке на предельном поперечном уклоне.

При выводе этой формулы было принято, что центр тяжести трактора находится в продольной плоскости симметрии его колес. Дополнительное влияние на поперечную устойчивость колесных тракторов оказывает применение у них качающейся передней оси, которая может поворачиваться в вертикально-поперечной плоскости на некоторый ограниченный угол относительно остова трактора. Вследствие этого при боковом крене трактора остов его сначала поворачивается вокруг шарнира передней оси, и только после упора в ограничители качания опрокидывание продолжается по схеме, принятой в первоначальном расчете. При повороте центр тяжести остова несколько смещается вбок в сторону опрокидывания, что снижает поперечную устойчивость трактора. Если учесть также разный прогиб шин у колес, расположенных на противоположных сторонах трактора, то, согласно опытным данным, оба фактора в совокупности будут снижать предельные статические углы поперечной устойчивости колесных тракторов на ° по сравнению с расчетными значениями, полученными по формуле (4). При достаточной твердости почвы опрокидывание гусеничных тракторов происходит вокруг оси, образуемой наружными боковыми кромками звеньев гусеницы. В этом случае (5) При выводе этой формулы было принято, что центр тяжести трактора находится в продольной плоскости симметрии его колес. Дополнительное влияние на поперечную устойчивость колесных тракторов оказывает применение у них качающейся передней оси, которая может поворачиваться в вертикально-поперечной плоскости на некоторый ограниченный угол относительно остова трактора. Вследствие этого при боковом крене трактора остов его сначала поворачивается вокруг шарнира передней оси, и только после упора в ограничители качания опрокидывание продолжается по схеме, принятой в первоначальном расчете. При повороте центр тяжести остова несколько смещается вбок в сторону опрокидывания, что снижает поперечную устойчивость трактора. Если учесть также разный прогиб шин у колес, расположенных на противоположных сторонах трактора, то, согласно опытным данным, оба фактора в совокупности будут снижать предельные статические углы поперечной устойчивости колесных тракторов на ° по сравнению с расчетными значениями, полученными по формуле (4). При достаточной твердости почвы опрокидывание гусеничных тракторов происходит вокруг оси, образуемой наружными боковыми кромками звеньев гусеницы. В этом случае (5)

где b ширина гусениц. Система автоматической стабилизации остова трактора работает следующим образом. При наклоне остова трактора маятник 5 под действием силы тяжести перемещает золотник распределителя 4. Поток масла от насоса 2 через делитель потока 1, золотник распределителя и за порные кла паны 8 поступает в противоположные полости гидроцилиндров 9, перемещая в разные стороны штоки цилиндров. Масло из смежных полостей цилиндров через золотник распределителя возвращается в бак 3. Система автоматической стабилизации остова трактора работает следующим образом. При наклоне остова трактора маятник 5 под действием силы тяжести перемещает золотник распределителя 4. Поток масла от насоса 2 через делитель потока 1, золотник распределителя и за порные кла паны 8 поступает в противоположные полости гидроцилиндров 9, перемещая в разные стороны штоки цилиндров. Масло из смежных полостей цилиндров через золотник распределителя возвращается в бак 3. Цилиндры 9 через коромысло 6, продольные тяги 7 поворачивают в противоположные стороны по вертикали бортовые редукторы 10, выравнивая остов трактора в вертикальном положении. Маятник при этом поворачивается и перемещает золотник распределителя в нейтральное положение, соединяя нагнетательную полость со сливом. За порные кла паны 8 устанавливаются в нейтральное положение, предотвращая подтекание масла из силовых цилиндров 9. Цилиндры 9 через коромысло 6, продольные тяги 7 поворачивают в противоположные стороны по вертикали бортовые редукторы 10, выравнивая остов трактора в вертикальном положении. Маятник при этом поворачивается и перемещает золотник распределителя в нейтральное положение, соединяя нагнетательную полость со сливом. За порные кла паны 8 устанавливаются в нейтральное положение, предотвращая подтекание масла из силовых цилиндров 9.

Рис 4. Схемы механизма выравнивания остова крутосклонного колесного трактора: а принципиальная конструктивная, б - гидравлическая система автоматической стабилизации остова. Рис 4. Схемы механизма выравнивания остова крутосклонного колесного трактора: а принципиальная конструктивная, б - гидравлическая система автоматической стабилизации остова.

Для работы на склонах крутосклонный гусеничный трактор оборудован специальной опорой, которая с помощью рычажной системы и гидравлического силового цилиндра устанавливается в сторону крена и препятствует опрокидыванию. Этот трактор имеет увеличенную колею и удлиненную продольную базу. Для наиболее безопасной работы челночным способом (ходы трактора вперед и назад рабочие, развороты отсутствуют) трактор оснащен реверс-редуктором, двумя навесными устройствами (спереди и сзади), двумя сиденьями. Его органы управления могут быстро и легко изменять на правление движения агрегата. На поперечную устойчивость трактора и автомобиля при криволинейном движении существенно влияют возникающие при этом инерционные силы. Рассмотрим простейший случай поворота колесной машины на горизонтальном участке с установившейся скоростью и постоянным радиусом вращения вокруг центра поворота. Допустим, что центр поворота О (рис. 5, а) расположен в точке пересечения геометрических осей всех колес машины. При повороте возникает результирующая центробежная сила Рц, приложенная к центру тяжести машины и на правленная по радиусу от центра поворота. Ее определяют по формуле Для работы на склонах крутосклонный гусеничный трактор оборудован специальной опорой, которая с помощью рычажной системы и гидравлического силового цилиндра устанавливается в сторону крена и препятствует опрокидыванию. Этот трактор имеет увеличенную колею и удлиненную продольную базу. Для наиболее безопасной работы челночным способом (ходы трактора вперед и назад рабочие, развороты отсутствуют) трактор оснащен реверс-редуктором, двумя навесными устройствами (спереди и сзади), двумя сиденьями. Его органы управления могут быстро и легко изменять на правление движения агрегата. На поперечную устойчивость трактора и автомобиля при криволинейном движении существенно влияют возникающие при этом инерционные силы. Рассмотрим простейший случай поворота колесной машины на горизонтальном участке с установившейся скоростью и постоянным радиусом вращения вокруг центра поворота. Допустим, что центр поворота О (рис. 5, а) расположен в точке пересечения геометрических осей всех колес машины. При повороте возникает результирующая центробежная сила Рц, приложенная к центру тяжести машины и на правленная по радиусу от центра поворота. Ее определяют по формуле

где ωп угловая скорость вращения машины вокруг центра поворота; Rц.т радиус поворота центра тяжести машины. Разложим силу Рц на две составляющие, действующие в продольной и поперечной плоскостях машины. Первая из них вызывает перераспределение нормальных нагрузок между передними и задними колесами, а вторая стремится опрокинуть машину набок. Поперечная (боковая) составляющая центробежной силы. Разложим силу Рц на две составляющие, действующие в продольной и поперечной плоскостях машины. Первая из них вызывает перераспределение нормальных нагрузок между передними и задними колесами, а вторая стремится опрокинуть машину набок. Поперечная (боковая) составляющая центробежной силы. Рис. 5. Схема сил, действующих при криволинейном движении и повороте: а на колесный трактор в горизонтальной плоскости; б на автомобиль в поперечной плоскости.

где γ ц угол наклона результирующей центробежной силы к поперечной плоскости; vсредняя скорость машины на повороте; R радиус поворота. С увеличением скорости движения и уменьшением радиуса поворота центробежная сила резко возрастает и может превысить все прочие боковые силы, действующие на машину. Как следует из формулы (7), даже при сравнительно умеренной скорости движения автомобиля v=15 м/с и не очень крутом радиусе поворота R = 40 м боковая составляющая Р'ц превышает 0,5G. С увеличением скорости движения и уменьшением радиуса поворота центробежная сила резко возрастает и может превысить все прочие боковые силы, действующие на машину. Как следует из формулы (7), даже при сравнительно умеренной скорости движения автомобиля v=15 м/с и не очень крутом радиусе поворота R = 40 м боковая составляющая Р'ц превышает 0,5G. При входе машины в поворот, помимо центробежной силы, возникают также другие инерционные силы, так как переход от прямолинейного движения к установившемуся криволинейному с постоянным радиусом кривизны сопровождается непрерывным изменением положения центра поворота, уменьшением радиуса поворота и соответствующим увеличением угловой скорости поворота ωп. Для боковой устойчивости имеет значение то При входе машины в поворот, помимо центробежной силы, возникают также другие инерционные силы, так как переход от прямолинейного движения к установившемуся криволинейному с постоянным радиусом кривизны сопровождается непрерывным изменением положения центра поворота, уменьшением радиуса поворота и соответствующим увеличением угловой скорости поворота ωп. Для боковой устойчивости имеет значение то

обстоятельство, что при входе в поворот происходит относительное вращение центра тяжести машины вокруг середины заднего моста О 2 с тангенциальным ускорением adω п /dt, где а продольная координата центра тяжести (радиус относительного вращения), dω п /dt изменение угловой скорости поворота ω п. В результате этого возникает тангенциальная сила инерции (на рис. 5,а показана штриховой линией), приложенная к центру тяжести машины и действующая в том же на правлении, что и центробежная сила Р' ц. Тангенциальная сила инерции зависит при прочих равных условиях от ускорения dω п /dt, т. е. от резкости поворота. Резкий поворот, в особенности на большой скорости, может привести к значительному увеличению суммарной поперечной силы стремящейся нарушить устойчивость машины. При выходе из поворота радиус постепенно увеличивается, вследствие чего на правление ускорения dω п /dt противоположно, и тангенциальную силу инерции следует вычитать из силы Р' ц.

При движении автомобиля по дорогам на его поперечную устойчивость существенно влияет поперечный профиль полотна дороги на закруглениях. Если поперечный уклон дороги на правлен в сторону, противоположную центру закругления, то боковая составляющая веса автомобиля и соответствующая составляющая центробежной силы, возникающей при повороте, действуют в одном на правлении, стремясь опрокинуть автомобиль. Если поперечный уклондороги на правлен к центру закругления, то указанные две силы на правлены в разные стороны. Очевидно, что во втором случае устойчивость автомобиля на повороте будет выше, чем в первом. При движении автомобиля по дорогам на его поперечную устойчивость существенно влияет поперечный профиль полотна дороги на закруглениях. Если поперечный уклон дороги на правлен в сторону, противоположную центру закругления, то боковая составляющая веса автомобиля и соответствующая составляющая центробежной силы, возникающей при повороте, действуют в одном на правлении, стремясь опрокинуть автомобиль. Если поперечный уклондороги на правлен к центру закругления, то указанные две силы на правлены в разные стороны. Очевидно, что во втором случае устойчивость автомобиля на повороте будет выше, чем в первом. На рисунке 5,б изображена схема сил, действующих на автомобиль в поперечной плоскости при установившемся движении на закруглениях с уклоном, на правленным к оси УУ закругления. В данном случае опрокидывание возможно вокруг оси О". Так как в момент начала опрокидывания левые колеса оторвутся от дороги и реакция У будет равна нулю, то условие равновесия автомобиля относительно возможной оси опрокидывания О" примет вид На рисунке 5,б изображена схема сил, действующих на автомобиль в поперечной плоскости при установившемся движении на закруглениях с уклоном, на правленным к оси УУ закругления. В данном случае опрокидывание возможно вокруг оси О". Так как в момент начала опрокидывания левые колеса оторвутся от дороги и реакция У будет равна нулю, то условие равновесия автомобиля относительно возможной оси опрокидывания О" примет вид

Подставив в это выражение вместо составляющей центробежной силы ее значение (G/g) (v/R2), получим условие сохранения устойчивого движения автомобиля на закруглениях рассматриваемого профиля: Разделим обе части неравенства на Ghц.т cos β. Тогда Разделим обе части неравенства на Ghц.т cos β. Тогда С учетом формулы (134) получим из этого неравенства, что скорость на повороте не должна превышать значения С учетом формулы (134) получим из этого неравенства, что скорость на повороте не должна превышать значения(8) Если поперечный уклон дороги на правлен в сторону, противоположную центру закругления, то Если поперечный уклон дороги на правлен в сторону, противоположную центру закругления, то(9) Чтобы увеличить поперечную устойчивость при высоких скоростях движения, закругления на автомагистралях выполняют с радиусом м, а полотну дороги придают на закруглениях поперечный уклон, на правленный к центру закругления; угол уклона выбирают в пределах β = °. Чтобы увеличить поперечную устойчивость при высоких скоростях движения, закругления на автомагистралях выполняют с радиусом м, а полотну дороги придают на закруглениях поперечный уклон, на правленный к центру закругления; угол уклона выбирают в пределах β = °.

При движении автомобиля на повороте под действием центробежной силы может возникать значительный боковой крен кузова, в результате чего центр тяжести последнего смещается в на правлении к возможной оси опрокидывания. Это снижает поперечную устойчивость машины и дополнительно ограничивает допустимые по уравнениям (8) и (9) скорости движения. Эффективные способы уменьшения бокового крена кузова следующие: расширение так называемой рессорной колеи, т. е. расстояния между упругими элементами правой и левой подвесок, увеличение угловой жесткости подвески, которая характеризуется отношением момента, вызывающего поперечный крен кузова, к углу крена. Однако повышение угловой жесткости подвески не должно влиять на ее линейную жесткость. Этому требованию удовлетворяют так называемые стабилизаторы поперечной устойчивости кузова, устанавливаемые на некоторых легковых автомобилях. При движении автомобиля на повороте под действием центробежной силы может возникать значительный боковой крен кузова, в результате чего центр тяжести последнего смещается в на правлении к возможной оси опрокидывания. Это снижает поперечную устойчивость машины и дополнительно ограничивает допустимые по уравнениям (8) и (9) скорости движения. Эффективные способы уменьшения бокового крена кузова следующие: расширение так называемой рессорной колеи, т. е. расстояния между упругими элементами правой и левой подвесок, увеличение угловой жесткости подвески, которая характеризуется отношением момента, вызывающего поперечный крен кузова, к углу крена. Однако повышение угловой жесткости подвески не должно влиять на ее линейную жесткость. Этому требованию удовлетворяют так называемые стабилизаторы поперечной устойчивости кузова, устанавливаемые на некоторых легковых автомобилях.