Обеспечение устойчивости транспортного агрегата

Под устойчивостью следует понимать те свойства трактора или агрегата, которые сохраняют направление движения и противостоят действию внешних сил, стремящихся вызвать занос или опрокидывание.

От характера действия этих сил зависит безопасность труда и движения транспортного средства (агрегата). Различают устойчивость по направлению движения (курсовая устойчивость), по опрокидыванию (поперечному и продольному) и по боковому смещению (боковая устойчивость).

Для улучшения продольной устойчивости на передней части рамы размещают специальные балластные грузы. Для транспортных агрегатов наиболее опасно поперечное опрокидывание.

На рисунке 3.21 приведена схема внешних сил и реакций, действующих на трактор, стоящий на уклоне. Опрокидывание трактора может произойти при условии, когда нормальная реакция почвы R_п = 0. Из уравнения моментов относительно возможной оси опрокидывания О₂ получаем предельный статический угол поперечного уклона b_ст:

(3.16)

где В – ширина колеи трактора, м; h_ц – высота центра тяжести трактора, м; m – смещение центра тяжести трактора от продольной плоскости симметрии, м.

Для колесных тракторов с четырьмя колесами b_ст находится в пределах 40…50° в зависимости от ширины колеи и расположения центра тяжести, для тракторов трехколесного типа b_ст = 30…35°, для грузовых автомобилей при полной нагрузке, равномерно распределенной по платформе, b_ст = 35°.

Рисунок 3.21 – Схема сил, действующих на колесный трактор при движении на склоне

При перевозке легковесных сельскохозяйственных грузов, таких как сено, солома, силос и т.д., груз укладывается значительно выше бортов. При этом высота центра тяжести увеличивается, а боковая устойчивость снижается. В этих случаях требуется особая осторожность при вождении. Допустимый угол поперечного уклона при работе колесных тракторов 5…6 %, гусеничных – 8…10 %.

При движении агрегата по склону возможно и его сползание без опрокидывания. В основном это случается при снижении коэффициента оцепления (грязь, песок, мокрый снег, гололед) в месте контакта движителя и поверхности качения. Опрокидывание без бокового скольжения происходит очень редко.

Анализ несчастных случаев, связанных с нарушением устойчивости трактора, показывает, что опасные ситуации, вызывающие боковое опрокидывание, часто возникают из-за микронеровностей пути, неподвижных препятствий (бордюры дороги, смерзшиеся комья земли, пни на лесных дорогах и др.), неравномерности нагрузки на колеса и т.д., при углах уклона, значительно меньше предельных. Чем выше скорость движения и жестче неровности пути, тем интенсивнее проявляется действие динамических процессов.

Наибольшую опасность представляет ситуация, когда трактор движется по склону и совершает поворот. Для повышения устойчивости и безопасности движения, например, крутосклонный трактор ДТ-75К оборудован специальной опорой, которая при помощи рычажной системы и гидравлического силового цилиндра устанавливается в сторону крена и препятствует опрокидыванию.

В конструкции некоторых тракторов, предназначенных для работы на крутых склонах, применяют также устройство для сохранения вертикального положения трактора в некотором диапазоне угла склона. Устойчивое положение трактора обеспечивается механизмом выравнивания, выполненном в виде поворотных конечных передач и свободной подвески переднего моста. При работе колеса постоянно находятся в вертикальном положении.

Опрокидывание агрегата можно предотвратить при помощи специальных устройств. Эти устройства могут иметь различные приводы исполнительного механизма. При недопустимом наклоне (крене) они автоматически снижают скорость и останавливают трактор.

Для предотвращения скатывания транспортного агрегата, когда при движении на подъем глохнет двигатель, используются устройства, приводы исполнительных механизмов, которые непосредственно связаны с противоскатными упорами. Последние при указанных условиях автоматически устанавливаются под колеса трактора.

Опрокидывание транспортного средства возможно не только при работе на склоне, но и на горизонтальном участке пути от действия центробежных сил при повороте.

Поперечную составляющую центробежной силы определяют из формулы:

(3.17)

где G – масса транспортного средства, кг; v – линейная скорость движения на повороте, м/с; R – радиус поворота, м; g – ускорение силы тяжести, м/с².

Из формулы видно, что чем больше скорость и меньше радиус поворота, тем больше центробежная сила и, следовательно, опасность опрокидывания транспортного средства увеличивается. Начало опрокидывания произойдет тогда, когда момент от центробежной силы будет равен моменту от силы тяжести или превысит его:

(3.18)

где h_ц – высота расположения центра тяжести трактора, м; В – ширина колеи, м.

Отсюда можно определить критическую скорость v_кр (м/с), при которой возможно опрокидывание трактора при данном радиусе кривизны поворота:

(3.19)

Увеличить поперечную устойчивость трактора (агрегата) и тем самым обеспечить безопасные условия работы для тракториста можно путем увеличения колеи трактора (перестановка колес на широкую колею), равномерным размещением груза на платформе и его надежным креплением, приведением к норме давления в шинах и рядом других мер.