Задачи и общая методика статических расчетов

Статические расчёты мелиоративных машин выполняются для определения устойчивости, средних и максимальных давлений на грунт, характера их распределения по длине опорной поверхности гусениц, для обеспечения проходимости машин.

Принято рассматривать машину в трех основных расчетных положениях:

1. Рабочее - разработка сооружения заданной глубины и ширины за один проход при максимальном сопротивлении обрабатываемой среды и наибольшем, возможном в данном положении, вылете рабочего органа. Принимается, что машина при этом движется прямолинейно по горизонтальной поверхности.

2. Перевод рабочего органа в транспортное положение при максимальном вылете. Считается, что машина неподвижно стоит на горизонтальной поверхности и учитываются только силы тяжести.

3. Транспортное. Рассматриваются три случая: а) разгон машины при движении на подъем (на машину действуют силы тяжести, силы инерции, сила ветра, способствующие опрокидыванию); б) торможение при движении машины под уклон — учитываются те же силы, что и при разгоне; в) движение с транспортной скоростью по косогору с поворотом при минимальном радиусе. Принимается, что рабочее оборудование находится в транспортном положении, ветер способствует опрокидыванию, центробежная сила, возникающая при повороте, также направлена в сторону опрокидывания. Кроме указанных, в расчет принимаются и силы тяжести.

Расчет для рабочего положения в общем случае выполняется в трех плоскостях: продольной вертикальной, поперечной вертикальной и горизонтальной. Расчет при переводе рабочего органа в транспортное положение выполняется в той вертикальной плоскости, в которой действует опрокидывающий момент от силы тяжести рабочего оборудования. Расчеты в транспортных положениях при разгоне и торможении выполняются в продольной вертикальной плоскости, а при движении по косогору с поворотом в поперечной вертикальной плоскости. При прицепном способе агрегатирования выполняются вначале расчеты прицепной машины, затем переходят к рассмотрению тягача. При расчете тягача обычно бывает достаточно выполнить расчеты в продольной вертикальной плоскости в рабочем и транспортном положении.

Устойчивость машины оценивается коэффициентом запаса устойчивости , который определяется по формуле

, (3.1)

где - восстанавливающий момент, т. е. момент, создаваемый силами, препятствующими опрокидыванию, кНм; - опрокидывающий момент, т.е. момент сил, способствующих опрокидыванию, кНм.

Считается, что в вертикальных плоскостях для нормальной работы машины должно выполняться условие [1, 2].В дальнейшем будем считать машину, удовлетворяющей условиям устойчивости, если .

Стабильность прямолинейного хода машины, на которую действуют силы, стремящиеся повернуть ее в горизонтальной плоскости, оценивается коэффициентом запаса горизонтальной устойчивости , который определяется по формуле:

, (3.2)

где - момент сил, удерживающих машину от поворота; - момент сил, стремящихся повернуть машину. Для того чтобы машина не отклонялась под действием внешних сил от заданного направления, необходимо соблюдение условия [1]. Мерой устойчивости при транспортном положении является максимально безопасный угол, т.е. максимальный угол уклона, по которому возможно движение машины без опасности опрокидывания.

Среднее давление на грунт определяется следующим соотношением:

, (3.3)

где - площадь опорной поверхности движителя, на которую действует реакция .

Поскольку давления по опорной поверхности распределены неравномерно, то проходимость машины оценивается также максимальным давлением отношением или смещением реакции от центра опорной поверхности по продольной оси симметрии машины.

В соответствии с общей методикой статического расчета выполняют следующие этапы:

1. Определяют силы тяжести и положения центров тяжести узлов и агрегатов машины методами, известными из теоретической механики.

2. Определяют силы и реакции, действующие на машину в рабочем положении.

3. Определяют коэффициенты запаса устойчивости в вертикальных плоскостях для рабочего положения.

4. Определяют реакцию грунта.

5. Вычисляют координаты центра давления.

6. Рассчитывают средние и максимальные опорные давления.

7. При необходимости разрабатывают мероприятия по повышению устойчивости (подбор противовеса или перекомпоновка машины) или снижению опорных давлений (замена базовой машины, изменение ходовой части).

8. Рассчитывают коэффициент запаса устойчивости в горизонтальной плоскости (выполняют при наличии поворачивающих сил).

9. Рассчитывают коэффициент запаса устойчивости при переводе рабочего органа в транспортное положение и максимальном его вылете.

10. Определяют максимально безопасные углы при транспортном положении.