автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Рулевой привод трактора МТЗ-82К и его влияние на устойчивость движения

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Устойчивость движения тракторного агрегата и критерии ее оценки.

1.2. Основные факторы, влияющие на устойчивость движения тракторного агрегата, работающего на склоне и пути ее улучшения.

1.3. Влияние устойчивости движения тракторного агрегата на технико-экономические и агротехнические показатели

1.4. Обзор и анализ существующих конструкций по рулевому приводу крутосклонных тракторов и самоходных шасси

1.5. Задачи исследования

2. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КРУТОСКЛОННОГО ТРАКТОРА НА СКЛОНЕ

2.1. Конструкции переднего ведущего моста и рулевого привода крутосклонного трактора МГЗ-82К

2.2. Влияние особенностей конструкции переднего моста трактора МГЗ-82К на устойчивость движения и основные пути его улучшения.

2.3. Рулевой привод предлагаемой конструкции крутосклонного трактора МГЗ-82К.

2.4. Особенности сил и моментов, действующих на крутосклонный трактор при криволинейном движении по склону

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Кинематика рулевого привода существующей и предлагаемой конструкций трактора МГЗ-82К

3.2. Выбор основных параметров рулевого привода крутосклонного трактора

33. Метод оценки курсовой устойчивости движения трактора

3.4. Математическая модель крутосклонного трактора при круговом движении на склоне

3.5. Методика и результаты теоретического исследования

4. ПРОГРАША-МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Цель и объект исследования.

4.2. Установка для исследования, методика проведения исследований

4.3. Оценка погрешности и результаты экспериментальных исследований

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Сравнение и анализ теоретических и экспериментальных результатов

5.2. Экономический эффект от внедрения модифицированной конструкции рулевого привода крутосклонного трактора

В решениях У съезда Коммунистической партии Вьетнама / I / указывается, что интенсификация сельскохозяйственного производства на основе его всемерной механизации остается основным направлением аграрной политики партии на современном этапе, большая роль в этом деле принадлежит расширению сельскохозяйственных угодий и освоению новых земель.

Значительными резервами обладают горные районы нашей страны, охватывающие 1Ъ% общей площади. Несмотря на важность освоения этих земель, уровень механизации работ в горном земледелии в 3-г4 раза ниже, чем для равнинных земель. Благоприятные же климатические условия южных районов позволяют при определенных капитальных вложениях увеличить удельный вес валовой продукции горной зоны в 2*3 раза.

В связи с этим вопрос создания высокопроизводительных машин для механизации работ по применению химических средств защиты растений, по улучшению сенокосов, пастбищ, борьбе с ветровой и водной эрозией почвы и работ в горном земледелии является актуальным.

Создание энергетических средств для механизации работ в горном земледелии СССР и зарубежных стран идет в основном по двум направлениям:

- разработка тракторов с пониженным центром тяжести и уширенной колеей (низкоклиренсных);

- разработка тракторов и самоходных шасси с автоматическим выравниванием остова на склоне (крутосклонных).

Первое направление не требует значительного изменения конструкции серийных тракторов. Созданы следующие низкокжренсные тракторы: в СССР - Т-40АНМ; ГЛТЗ-52Н, МГЗ-82Н; ДТ-75К; в Болгарии -ТК-224К; в ЧССР - -5647; ТН-4К2-Ю; в Румынии - СМ-400, в Австрии - Реформ-2000. Тракторы и самоходные комбайны с системой стабилизации остова разработаны в Италии, Франции, США, ФРГ, СССР. Среди зарубежных моделей можно отметить: % -Ьлхисбог игр-2 6 0 ; Домнатор-85 в - 55Н и 95Н в США, склоноходы конструкции Веронезе (Италия) и фирмы (Франция) и другие.

Первый советский трактор с выравниванием остова - Т-50К -был создан в результате совместной работы Минского тракторного завода и ВНИИГорсельмаш. Дальнейшее его усовершенствование привело к появлению моделей МТЗ-52К, а затем МГЗ-82К. Указанные тракторы универсальны и могут использоваться как на равнине, так и на склонах. В СССР большая работа проводится также по созданию самоходных шасси с выравниванием остова (СШ-6611; Т-16МГ).

Необходимыми условиями, удовлетворяющими агротехническим и противоэрозийным требованиям и определяющими конструкцию горных средств механизации, является обеспечение совершения движения машинно-тракторными агрегатами при выполнении всех без исключения сельскохозяйственных технологических операций в поперечном направлении склона и по склонам, по возможности совпадающем с горизонталями местности, и максимально ориентированное в направлении движения - рабочих ходов - положение тракторов и, в особенности, агрегатируемой с ним машины. Это же способствует улучшению технико-экономических и социальных показателей агрегата - росту производительности, снижению затрат энергии на передвижение, экономии топлива, безопасности и облегчению труда водителя.

Существующие тракторы и машины, даже специальные горные, имеют на осваиваемых под однолетние культуры естественных склонах превышающие допустимые агротехническими требованиями курсовые углы, а внедрение на них известных средств противосползания задерживается низкой эффективностью одних, высокой конструктивной сложностью вторых, недостаточной разработкой и последовательностью третьих.

Испытания указанных выше тракторов в горных условиях показали, что курсовая устойчивость с ростом крутизны склона ухудшается, что обусловлено боковым уводом шин и сползанием колес. Это приводит к повреждаемости рядков посаженных культур и уменьшению реально используемой ширины захвата агрегата. Снижение устойчивости движения ограничивает возможности возделывания пропашных культур на склонах и уменьшает производительность работы машинно-тракторного агрегата (МТА). Одной из главных причин снижения устойчивости движения является изменение углов поворота управляемых колес при изменении крутизны склона микропрофиля /2, 3, 4 /.

Известные мероприятия по повышению устойчивости движения трактора не позволяют решить указанную проблему, так как не обеспечивают в достаточной степени корректировку его направления движения в зависимости от характера действия внешних возмущений.

Динамика тракторного агрегата находится в тесной связи с такими важными свойствами, как управляемость, легкость управления и устойчивость движения, что находится в функциональной зависимости с производительностью агрегата, утомлением тракториста, перерасходом горючего, повреждением обрабатываемых культур и качеством обработки. Отсюда очевидно, что изучение вопросов управляемости колесных тракторов на склонах имеет важное значение.

Целью данной работы является выявление причин произвольного изменения углов поворота направляющих колес крутосклонного трактора при изменении крутизны склона и мероприятия по борьбе с ними.

Работа является частью комплекса исследований, направленных на повышение устойчивости, управляемости, поворотливости и проходимости горных машинно-тракторных агрегатов, проводимых кафедрой "Тракторы" и отраслевой НИЛ колесных тракторов Белорусского политехнического института под научным руководством заслуженного деятеля науки и техники БССР, доктора технических наук, профессора В.В.Гуськова.

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.3. Основные выводы работы

Анализируя все полученные результаты, можно сделать следующие выводы:

1. Основным недостатком переднего моста и рулевого управления крутосклонного трактора МГЗ-82К является возникающее при стабилизации на склонах кинематическое несоответствие между звеньями механизмов управления и стабилизации, которое вызывает принудительный доповорот направляющих колес. Последнее обстоятельство нарушает кинематику поворота, в результате чего имеют место проскальзывание шин и, следовательно, увеличение их износа и силы сопротивления передвижению переднего моста. Кроме того, принудительный доповорот колес на критическом склоне при наличии ограничителей вызывает, как следствие, поломку какой-либо детали в рулевом управлении. Если же ограничители отсутствуют, то при максимальном повороте рулевого управления штурвала на критическом склоне внутреннее направляющее колесо неизбежно становится неуправляющим и разворачивается вовнутрь на 90° от нейтрального нормального расположения.

2. Модифицированная конструкция рулевого привода крутосклонного трактора, признанная изобретением, позволяет почти полностью устранить принудительный доповорот направляющих колес. Таким образом, она способствует снижению износа шин и силы сопротивления передвижению колес, повышению устойчивости движения тракторного агрегата на склонах, облегчению труда водителя и, следовательно, она повысит производительность агрегата и качество обработки сельскохозяйственных операций. Таким образом, она удовлетворяет основным требованиям рулевого управления трактора.

3. В связи с тем, что передняя балка выполнена в К-образной форме, изменения склона микропрофиля под передними колесами сопровождаются отклонением продольной оси симметрии крутосклонного трактора от прямолинейного направления, при этом крутосклонный трактор уводится все время вниз по склону.

4. Существенное влияние на стабильность прямолинейного движения крутосклонного трактора МГЗ-82К оказывает расположение направляющих колес между собой и относительно продольной плоскости симметрии трактора.

5. С увеличением склона возрастает несимметричность расположения направляющих колес крутосклонного трактора, что со своей стороны вызывает перераспределение нагрузок на передние колеса (нижнее и верхнее). При этом появляется поворачивающий момент и крутосклонный трактор уводится в сторону более нагруженного колеса, то есть вниз по склону.

6. Анализ кинематики поворота трактора МТЗ-82К на склоне показывает, что в зависимости от расположения трактора на склоне самопроизвольно меняется радиус поворота., при повороте вверх по склону имеем излишнюю поворачиваемость, а при повороте вниз по склону - недостаточную. Причиной этого является кинематическое несоответствие между звеньями параллелограммного механизма переднего моста и трапеции рулевого привода и недостатки конструкции переднего моста. Для трактора МГЗ-82К с модифицированной конструкцией рулевого привода, благодаря согласованию кинематики механизмов управления и стабилизации изменение радиуса поворота трактора на склонах не представляет большого значения.

7. Многие авторы /2, 31 / пришли к выводу, что первостепенной задачей является проектирование схемы и создание такой конструкции, такого сочетания переднего моста с рулевым управлением, где будут исключены отмеченные недостатки. Основное требование при этом должно заключаться в том, чтобы крутизна склона и, следовательно, наклон переднего моста не сказывались на углах поворота направляющих колес.

Таким образом, рассмотренная нами модифицированная конструкция рулевого привода крутосклонного трактора полностью решила первостепенную задачу совершенствования конструкции переднего моста крутосклонного трактора.

1. УоСп/ ЖкбП' Ле?/ о£*4 ¿¡¿и* ум>ос /¿ам б/ш' £~1. О<я.пу £л>п> пЛлваХ Зм' ' гьо; <3*<>

2. Ксеневич И.П. и до. Кинематика рулевой трапеции и управляемость крутосклонного трактора со стабилизацией остова. -Тракторы и сельхозмашины, 1974, № 4.

3. Гамкрелидзе К.К. Исследование рулевого привода с качающейся передней осью. Дисс. канд.техн.наук, Тбилиси, 1978.

4. Эбаноидзе Н.Е. Исследование работы переднего моста склонохода с поворотными редукторами. Дисс. канд.техн.наук, Сухуми, 1974.

5. Управляемость и устойчивость автомобиля. Сборник статей. Пер. с англ. под ред. А.С.Литвинова. М.: Машиностроение, 1963.

6. Мельников Д.И. К определению устойчивости направления движения трактора. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1964, № 2, с. 49-50.

7. Гуськов В.В. Тракторы. Ч. 2. Теория. М.: Машиностроение, 1978.

8. Амельченко П.А. Исследование и обоснование некоторых параметров крутосклонных и низкоклиренсных тракторов. Автореферат канд. дисс. Минск, 1974.

9. Пасенченко П.М. Исследование прямолинейного движения трактора с 4-мя ведущими колесами при работе с навесным плугом на поперечных склонах. Автореферат канд. дисс., Киев, 1965.

10. Мирзоев Э.С. Измерители устойчивости самоходов в направлении движения. В кн.: Ученые записи Азербайджанского сельскохозяйственного института. Серия механизации, № I, Кировобад, 1969, с. 23-33.

11. Амельченко П.А. и др. Обеспечение устойчивого движения крутосклонных машинно-тракторных агрегатов. Экспресс-информация. Серия: Сельское хозяйство, Минск, 1978, с. 13.

12. Хачатуров А.А. Динамика системы дорога шина - автомобиль - водитель. - М.: Машиностроение, 1976. - 535 с.

13. Мельников Д.И. К определению устойчивости направления движения трактора. Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1964, & 2, с. 48-50.

14. Гинцбург Л.Л. К вопросу об оценке управляемости автомобилей при прямолинейном движении. Автомобильная промышленность, 1966, й 8, с. 15-18.

15. Мариенбах Ю.Л., Черейский Е.Е. Исследование устойчивости движения автомобиля по прямолинейной траектории. Автомобильная промышленность, 1973, № 10, с. 40-49.

16. Ким В.А. Исследование курсового движения тракторного поезда в составе колесного трактора 14 кН, одноосного и двухосного прицепов. Автореферат канд. дисс. Минск, 1977, 21 с.

17. Войтиков А.В. Исследование курсовой устойчивости колесного трактора класса 14 кН на склоне. Дисс. канд.техн.наук. Минск, 1979.

18. Непаридзе Г.М., Мшвилдадзе О.П. Создание механизмов, противодействующих сползанию крутосклонного трактора. Тракторы и сельхозмашины, 1971, №2, с. 14.

19. Зеленый П.В., Яцкевич В.В. и др. Обеспечение устойчивости движения крутосклонных машинно-тракторных агрегатов. Экспресс-информация. Сер. Сельское хозяйство, БелНИИНТИ. Минск, 1978.

20. Хантадзе Г.А., Непаридзе Г.М. Зависимость силы тяги и бокового скольжения склонохода от параметров механизма противо-сползания. Труды Груз. НИИМЭСХ. Тбилиси, 1972, т. 17, с. 117

21. Мшвилдадзе о.П. Исследование динамических показателей трактора. Т-50К. Автореферат канд.дисс. Тбилиси, 1369, с. 19.

22. Якубович А.И. Исследование тягово-сцепных качеств крутосклонного трактора кл. 1,4 Т. Со всеми ведущими стабилизируемыми колесами. Автореферат дисс. канд.техн.наук. Шнек, 1974, 21 с.

23. Ефремов Д.А. Исследование управляемости устойчивости движения колесного тракторного агрегата на междурядной культивации. Автореферат дисс. канд.техн.наук. Горки, 1971, 20 с.

24. Бурдули Н.И. Исследование механизма рулевого управления трактора-склонохода портального типа. Дисс. канд.техн.наук. Тбилиси, 1964.

25. Протокол № 27 74. Ведомственных испытаний трактора МГЗ-82К. Груз. МИС, 1974.

26. Гамкрелидзе К.К. и др. Рулевое управление крутосклонного трактора. Авт.свид. № 500103.

27. Гамкрелидзе К.К. и др. Рулевое управление крутосклонного трактора. Авт.свид. № 647166, кл. В 62 Д.

28. Гамкрелидзе К.К. и др. Механизм выравнивания остова трактора для работы на крутых склонах. Авт.свид. № 171279.

29. Мелашвили А.Л. и др. Колесный трактор для работы на крутых склонах. Авт.свид. № 171279, кл. 63с 50.

30. Амельченко П.А. и др. Колесные тракторы для работы на склонах. М.: Машиностроение, 1978, 248 с.

31. Копия отчета о НИР. М.: ВНТИЦ, 1978, 248 с.

32. Поспелов Ю.А. Устойчивость трактора. М.: Машиностроение, 1966, 246 с.

33. Гячев Л.В. Устойчивость движения сельскохозяйственных машин и агрегатов. М.: Машиностроение, 1981, 205 с.

34. Артемьев П.П. и др. Тракторные поезда. М.: Машиностроение, 1982, 181 с.

35. Барский И.В. Конструирование и расчет тракторов. М.: Машиностроение, 1980, 334 с.

36. Вырабов Р.В., Салим Эль Иман. Расчет рулевой трапеции как пространственного механизма. Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1965, В 4.

37. Лысов М.И. Механизм рулевого управления. М.: Машиностроение, 1950, 153 с.

38. Лысов М.И. Рулевые управления автомобилей. М.: Машиностроение, 1972, 160 с.

39. Шевелов Ф.Н. Кинематика трапеции Жанто как пространственная система и влияние собственного гироскопического эффектана устойчивость автомобиля. Канд. дисс. М.: ВТУ, 1940.

40. Кудинов П.А. К определению силы сопротивления качению тракторных колес при движении трактора с боковым уводом. Кн.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, Киев, 1965.

41. Кацыгин В.В. и др. Перспективные мобильные энергетические средства (МЭС) для сельскохозяйственного производства. -Минск, Наука и техника, 1982, 272 с.

42. Мшвилдадзе О.П., Хантадзе О.П. Влияние различных факторов на прямолинейность хода крутосклонного трактора Т-50К. В кн.: Сборник трудов научных сотрудников и аспирантов. Тбилиси, Груз. НШМЭСХ, 1968.

43. Кацыгин В.В., Хоанг Куок До. Кинематический анализ рулевого привода трактора МГЗ-82К. Межведомственный тематический сборник. Механизация и электрификация с-.х. Выпуск 27. Мн.: Ураджай, 1984, с. 167-173.

44. Кацыгин В.В., Хоанг Куок До. Рулевое управление крутосклонного трактора. Решение от ВНИИГПЭ Ш 3632567/27-11(122822).

45. Добронравов В.В. Основы аналитической механики. М.: Высшая школа, 1978, 262 с.

46. Добронравов В.В. Основы механики неголономных систем. -Высшая школа, 1970, 269 с.

47. Добронравов В.В. Курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1968, 623 с.

48. Атаманов Ю.Е. Аналатическое исследование управляемости колесного трактора с различными схемами привода ведущих колес.

49. В кн.: Автомобиле- и тракторостроение. Динамика движения автомобилей и тракторов. Минск, Высшая школа, 1970, с. 20-29.

50. Зеленый П.В. Изыскание и исследование средств повышения устойчивости курсового движения колесного машинно-тракторного агрегата на склоне. Дисс. канд.техн.наук. Минск, 1982.

51. Сазонов И.С. Устойчивость движения самоходных шасси класса 0,9 Т, агрегатируемых с фронтальным широкозахватными жатками. Дисс. канд.техн.наук. Минск, 1983.

52. Кацыгин В.В., Хоанг Куок До. Математическая модель крутосклонного трактора при круговом движении на склоне. Межведомственный тематический сборник. "Механизация и электрификация сельского хозяйства", Вып. 27, Мн.: Ураддай, 1984, с. 174-178.

53. Лихачев B.C. Испытание тракторов. М.: Машиностроение, 1974. - 283 с.

54. Василевич В.И., Куделка И.И. Методические указания по экономической части конструкторских дипломных проектов для студентов специальностей 0503 и 0502. Минск, Белорусский политехнический институт, 1982, 26 с.

55. Амельченко П.А. и др. Обеспечение устойчивого движения крутосклонных машинно-тракторных агрегатов. Экспресс-информация. Серия: Сельское хозяйство. Минск, 1978, 13 с.

56. Хухуни Т.В., Кацобашвили Б.Э. Устойчивости склонохода Т-50К в направлении движения. Труды ВИИТИМТП. 197I, с. 277-283.

57. Мудров В.И., Кушко В.Л. Метод наименьших модулей. М.: Знание, 1971. 97 с.