Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Кабины трактора

Расчетная оценка энергии удара при опрокидывании трактора

Эмпирические формулы стандартов, как отмечалось выше, учитывают влияние на энергию удара либо массы трактора, либо его массы и колесной базы. Это также относится и к стандартам на статические методы испытаний, так как энергия приложения нагрузки на кабину принята в них как доля энергии удара маятниковым грузом. В действительности энергия удара кабины о грунт зависит от ее конструктивного исполнения, высоты трактора, зоны расположения кабины на тракторе и т. д. Поэтому стандарты на методы испытаний защитных кабин и каркасов носят контрольный и во многом условный характер. Методы испытания защитных свойств кабин тракторов и землеройных машин постоянно совершенствуются на основе изучения процесса реальных случаев опрокидывания. Проведенные в США исследования ряда случаев опрокидывания тракторов в процессе эксплуатации показали, что в половине из рассмотренных случаев высота склона выше высоты (127 см), определенной стандартом ASAE J 336. В тоже время, по данным работы [101], реальная энергия удара, действующего на кабину при опрокидывании трактора с насыпи, имеющей склон длиной 10,7 м и высотой 3,9 м, не выше, а ниже рассчитанной по стандарту для тех же условий. Потенциальная и кинетическая энергии рассмотренных 36 случаев опрокидывания тракторов, происшедших в штате Небраска (США), превышали энергию, предусмотренную испытаниями маятниковым грузом. В 14 % аварийных ситуаций по подсчетам исследователей трактор при опрокидывании развивал энергию более 136 кДж. Вследствие значительного несоответствия расчетного и полученного при испытании (табл. 6.2) значений энергии поставлены под сомнение положения стандартов [101]. Безусловно, полного соответствия расчетного значения энергии удара для реального опрокидывания значению, полученному при динамических испытаниях, достичь трудно, так как энергия, например при восприятии удара только кабиной, расходуется на местное смятие металла и грунта, волновые явления в конструкции кабины, трение кабины о грунт и др. В различных странах теоретически исследована динамическая устойчивость трактора, разработаны математические модели для определения, кинематики опрокидывания на склоне и влияния различных конструктивных параметров тракторов и кабин на энергию удара по

кабине в случае опрокидывания трактора [99, 105]. Так, в работе [97] подтверждено существенйое влияние положения центра масс, размеров и расположения кабины на энергию удара по кабине при опрокидывании трактора, помимо его массы и колесной кабины. Для каждого трактора можно определить реально нагружающую энергию удара и в соответствии с ней рассчитать и спроектировать кабину, обеспечивающую безопасность оператора, допустим, с вероятностью 0,9 или 0,95. Рассмотрим приближенный аналитический метод оценки энергии удара при опрокидывании трактора назад и набок. В случае опрокидывания трактора набок направление удара можно определить как геометрическую сумму векторов скоростей поступательного движения и падения центра тяжести в начальный момент удара. При движении трактора по уклону и наезде его левых и правых колес на препятствие, высота которого выше предельной, на нег будет действовать крутящий момент, выводящий в положение неустойчивого равновесия. В дальнейшем трактор опрокидывается набок вокруг наружной кромки шины заднего колеса в результате перемещения его центра тяжести. Рассмотрим случай, когда удар о грунт при опрокидывании воспринимается выступающим краем крыши кабины. В момент удара кабины энергия поступательного движения частично расходуется на трение скольжения облицовки и колес о грунт при вращении опрокинутого набок трактора относительно точки F (рис. 6.12). Чем меньше отношение высоты h 0 центра масс трактора к его высоте Я, тем большая часть энергии расходуется на трейие о грунт. При ударе скорость распространения деформации ниже скорости удара, поэтому удар кабин при опрокидывании трактора рассматривается как замедленное движение

=9,5 км/ч. Результаты расчета приведены в таблице 6.3. Анализируя табличные данные, можно сделать вывод, что значения энергии удара спереди и сбоку близки между собой, а при ударе сзади они различаются в 1,7 раза. Однако если сместить заднюю кромку кабины на 440 мм вперед, значения энергий удара сзади станут одинаковыми.

Из рассмотренного примера следует, что энергия удара кабины о грунт при опрокидывании назад существенно зависит от расположения и размеров кабины.

Реклама