Структурный анализ механизма изменения базы четырехколесного трактора | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 1 мая, печатный экземпляр отправим 5 мая.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Ахметов, А. А. Структурный анализ механизма изменения базы четырехколесного трактора / А. А. Ахметов, А. К. Каримов, Д. К. Бегматов, Ж. А. Султанов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 11 (353). — С. 17-20. — URL: https://moluch.ru/archive/353/79163/ (дата обращения: 21.04.2021).



Механизации полевых работ на горных и предгорных, а также на пустынных и полупустынных зонах имеют свои специфические особенности. Здесь поверхность земель не всегда ровная, а зачастую холмистая, из-за чего продольная и поперечная устойчивость серийных тракторов не всегда будет достаточной. В ООО «КТЦСМ» начаты работы по разработке трактора с изменяемой базой, отвечающего специфическим требованиям данной зоны. Для работы на холмистых участках со значительными неровностями и склонами, где требуется повышенная устойчивость, база у этого трактора устанавливается наибольшая. Для работы на небольших участках, где требуется минимальный радиус поворота, установка базы будет наименьшей. Структурный анализ механизма изменения базы, представляющего собой параллелограммный механизм, показал, что у него обеспечена определенность движения звеньев при одном ведущем звене.

Ключевые слова: трактор, база, колея, механизм, нагруженность, радиус поворота, устойчивость, управляемость, структурный анализ.

Механизация полевых работ на горных и предгорных, а также на пустынных и полупустынных зонах имеют свои специфические особенности [1, 2]. Здесь поверхность земель не всегда ровная, а зачастую холмистая, из-за чего продольная и поперечная устойчивость серийных тракторов не всегда будет достаточным [3]. У колесных тракторов продольная и поперечная устойчивость во многом зависит от базы и колеи трактора [4, 5].

С точки зрения устойчивости движения более благоприятно и безопасно работать с трактором с большей колеей, удлиненной базой и низким расположением центра тяжести [6, 7]. Поэтому при работе на неровных холмистых участках для обеспечения устойчивости трактора его база и колея должна быть наибольшими. В то же время для обработки междурядий, возделываемых в этих регионах на небольших участках культур, требуется минимальный радиус поворота трактора. Многими исследователями установлено [8–9], что обеспечение минимального радиуса достигается при наименьшей базе трактора. Однако применяемые в сельскохозяйственном производстве серийные отечественные, а также завезенные из зарубежья универсально-пропашные тракторы не имеют такой возможности. Для решения данной проблемы в ООО «Конструкторском технологическом центре сельскохозяйственного машиностроения» (КТЦСМ) начата разработка трактора, снабженного специальным механизмом изменения базы трактора [10]. Для оценки работоспособности разрабатываемого механизмаизменения базы трактора возникла необходимость в проведении структурного анализа данного механизма.

Цель исследования — проведение структурного анализа механизма изменения базы трактора.

Материалы и методы. При проведении структурного анализа механизма изменения базы трактора приняты общепринятые теории механизмов и машин [11], а также учтены отличительная особенность разрабатываемого трактора с изменяемой базой от серийных тракторов — наличие в нем механизма изменения базы.

Результаты и обсуждение. Для предварительной проверки работоспособности разрабатываемого механизма изменения базы трактора была разработана его 3D-модель (рис. 1).

Механизм изменения базы трактора

Рис. 1. Механизм изменения базы трактора

Разрабатываемый механизм изменения базы трактора представляет собой параллелограммный механизм, вмонтированный между лонжероном 7 и брусом 11 полурамы, соединенной посредством оси 13 с балкой 1 переднего моста с направляющими колесами 2 трактора. Шарнирно соединенный между собой лонжерон 7, брус 11, передние 12 и задние 5 звенья представляют собой параллелограммный механизм.

Привод механизма изменения базы — гидравлический. Приводится в действие силовым гидроцилиндром 6, который принудительно поворачивает передние звенья 12 параллелограммного механизма вокруг шарнира (рис. 2 точка О ). Поворот вокруг точки О передних звеньев приводит к изменению положения всех 5 и 12 звеньев параллелограммного механизма, следовательно, балки 1 переднего моста трактора. При принудительном выдвижении штока 4 гидроцилиндра 6 производится наращивание базы трактора, если шток задвигается — уменьшение базы. Как показали замеры, максимальное приращение при этом базы трактора составляет 673 мм.

Изменение длины базы трактора происходит следующим образом.

При необходимости увеличения длины базы трактора с помощью гидроцилиндра 6 шток 4 выталкивается в наружном направлении. В свою очередь шток посредством шарнира 3 поворачивает закрепленные с нею звенья 12 и, тем самым перемещает шарнирно связанный с передними 12 и задними 5 звеньями брус 11 полурамы вперед до тех пор, пока он не упирается к упору 10. Положение бруса 11 полурамы после оперения в упор 10 фиксируется фиксатором 9. Такое перемещение относительно лонжерона 7 бруса 11 полурамы вперед увеличивает длину базы трактора, и она будет максимальной.

Для уменьшения длины базы трактора шток 4 втягивает внутрь гидроцилиндра 6. При этом связанный штоком шарнир 3 поворачивая закрепленный с ним звено 12, перемещает шарнирно связанный с передними 12 и задними 5 звеньями брус 11 полурамы назад до тех пор, пока он не упирается к упору 8. Положение бруса 11 полурамы после оперения в упор 8 фиксируется фиксатором 9. Такое перемещение относительно лонжерона 7 бруса 11 полурамы назад уменьшает длину базы трактора, и она будет минимальной.

Во избежание поломок, а также для обеспечения безотказной работы разрабатываемого механизма изменения базы трактора предварительно проверяют его наиболее ответственные узлы и детали на прочность. Для этого сначала проводят структурный анализ механизма изменения базы, и на его основе в дальнейшем определяют нагрузки, действующие в каждой кинематической паре в отдельности, а затем проверяют наиболее нагруженных деталей механизма изменения длины базы на прочность.

Структурный анализ механизма изменения базы (см. рис. 2), проведенный по известной методике [11], показал, что число степеней свободы равно

W = 3 n — 2 p 2 p 1

где n — число подвижных звеньев;

р 2 — число вращательных звеньев;

р 1 — число кинематических пар, допускающих движение одного звена относительно другого

Расчетная схема

Рис. 2. Расчетная схема

Механизма изменения базы как уже было сказано, представляет собой параллелограммный механизм, состоящий из удлиненного лонжеронов шарнирно закрепленного к нему посредством двух передних и двух задних звеньев бруса. При этом передние и задние звенья совершает вращательное, а брус возвратно-поступательное движение, тогда

W = 3  3–2  4–0 = 1,

следовательно, в предложенном механизма изменения базы обеспечена определенность движения звеньев при одном ведущем звене.

Из расчетной схемы видно, что на механизм изменения базы действуют сила тяжести трактора, приходящийся на переднюю ось G п , и сила сопротивления перекатыванию передних колес трактора P f ., которые будут базовыми при определении нагрузок, действующих в каждой кинематической паре в отдельности.

Выводы. Таким образом, у разрабатываемого трактора с изменяемой базой для работы на холмистых участках со значительными неровностями и склонами, где требуется повышенная устойчивость, база устанавливается наибольшим. Для работы на небольших участках, где требуется минимальный радиус поворота его база, устанавливается наименьшим. Структурный анализ механизма изменения базы показал, что у него обеспечена определенность движения звеньев при одном ведущем звене.

Литература:

  1. Джавакянц Ю. М. Технология обработки почвы в горных богарных садах и виноградниках Узбекистана. — Ташкент: Фан, 2004. — 43 с.
  2. М. М. Жилейкин, Е. В. Ягубова.Обоснование принципов повышения устойчивости и управляемости колесных тракторов при движении на склоне в режиме вспашки // Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2014. — М. — #9 [654]. — С. 67–76.
  3. Амельченко П. А., Ксеневич И. П., Гуськов В. В., Якубович А. И. Колесные тракторы для работы на склонах. — М., Машиностроение, 1978. — 248 с.
  4. Тракторы: Теория: / В. В. Гуськов, Н. Н. Велев, Ю. Е. Атаманов и др.; Под общ. ред. В. В. Гуськова. — М.: Машиностроение, 1988. — 376 с.
  5. Анилович В. Я., Водолажченко Ю. Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов. — М.: Машиностроение, 1976. — 456 с.
  6. Пановко Я. Г. Введение в теорию механических колебаний. — М.: Наука, 1971. — 240 с.
  7. Мамити Г. И., Льянов М. С., Плиев С. Х., Салбиева З. С. Устойчивость колесного трактора в повороте. Тракторы и сельхозмашины, 2011. — № 8. — с. 18–21.
  8. Қамбаров Б., Холиқов Б., Сейтимбетова З. Тўрт ғилдиракли тракторнинг минимал бурилиш радиусини тадқиқ этиш // «Ресурстежамкор ва фермербоп қишлоқ хўжалик машиналарини яратиш ва улардан фойдаланиш самарадорлигини ошириш» мавзусида Республика илмий-амалий конференцияси илмий мақолалар тўплами. — Гулбаҳор: ҚХМИТИ, 2020. — Б. 37–43.
  9. Ахметов А. А. Универсально-пропашные тракторы для междурядной обработки посевов хлопчатника. — Ташкент: Фан, 2017. — 210 с.
  10. Ахметов А. А., Усманов И. И., Асамов С. Выбор конструкции универсально-пропашного трактора с изменяющейся базой // ФарПИ ИТЖ, 2017 й. — Том 21. — № 2. — С.132–135.
  11. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. — М.: Наука, 1988. — 640 с.
Основные термины (генерируются автоматически): звено, механизм изменения базы, структурный анализ механизма изменения базы, ведущее звено, изменяемая база, механизм, определенность движения звеньев, поперечная устойчивость, разрабатываемый механизм изменения базы трактора, трактор.


Ключевые слова

управляемость, устойчивость, трактор, механизм, структурный анализ, база, колея, нагруженность, радиус поворота
Задать вопрос