Подвески и их характеристики
Как отмечалось выше, подвески существующих тракторов можно разделить на жесткие, полужесткие и эластичные. Жесткие подвески в настоящее время для тракторов применяют очень редко. Полужесткая подвеска в некоторых пределах обеспечивает перемещение передних колес или тележек гусеничного движителя относительно остова или относительно друг друга. При полужесткой подвеске задние колеса трактора не подрессорены. У гусеничного трактора тележки правого и левого бортов в передней части связаны между собой и с остовом упругими элементами, а в задней части оси качения они жестко прикреплены к остову.
Эластичная подвеска дает возможность перемещаться каждому опорному колесу относительно остова или относительно друг друга. Подвеска состоит из жестких кинематических звеньев (направляющих устройств), упругих и диссипативных (демпфирующих) элементов, например, амортизаторов. В качестве упругих элементов используют: листовые рессоры, пружины, торсионы, а также резиновые, пневматические, и гидропневматические элементы. В некоторых случаях один и тот же элемент выполняет разные функции. Так, листовая рессора может одновременно быть направляющим устройством, а гидропневматический упругий элемент — амортизатором.
Кинематические звенья обеспечивают перемещения опорных колес по отношению к остову и определяют его характер. От устройства кинематических звеньев также зависят усилия, передаваемые на упругие элементы, и'их деформация. Соответственно схеме соединения звеньев подвески делят на независимые и зависимые. При независимой подвеске каждое опорное колесо подвешивается к остову через самостоятельные кинематические звенья и упругие элементы. При зависимой подвеске между колесами существует связь: перемещение одного колеса по отношению к остову вызывает перемещение другого. Связи бывают двух видов: поперечные — между одноименными колесами двух бортов (через неразрезные мосты) и продольные — между опорными колесами одного борта. Зависимую подвеску с продольными связями называют балансирной. Подвески, содержащие в плоскостной схеме их элементы, называют смешанными. Подвески большинства колесных и гусеничных тракторов относятся к смешанным.
Основным параметром, определяющим свойства подвески, является полный ход (полный прогиб), равный перемещению оси колеса относительно остова по вертикали от нижнего до верхнего ограничителя хода. Полный ход подвески состоит из хода отбоя и хода сжатия. Ход отбоя — перемещение оси колеса от нижнего ограничителя до положения, соответствующего статической нагрузке. Ход сжатия — перемещение оси колеса от статического положения до верхнего ограничителя. Прогибы измеряют в плоскости колеса. Характеристика подвески представляет собой зависимость между вертикальным перемещением оси опорного колеса и действующей на него вертикальной нагрузкой. Характеристика подвески может быть линейной и нелинейной. Жесткостью подвески называют производную от нагрузки по перемещению.
У подвески с линейной характеристикой жесткость постоянная и выражается тангенсом угла наклона характеристики, т. е. При нелинейной характеристике жесткость различна. Так, для вогнутой характеристики жесткость возрастает с увеличением нагрузки. Жесткость на отдельных участках определяется аналитически как производная функция, если она задана уравнением, или графически как тангенс наклона касательной в каждой точке. Среди точек, выбранных для определения жесткости, обязательно должна быть точка, соответствующая статической нагрузке. Характеристика подвески может быть получена опытным путем или построена аналитически. При этом для колесного трактора возможны два вида характеристик — с учетом и без учета упругости шины. Вследствие трения в сопряженных элементах подвески кривые ее характеристики при нагрузке и разгрузке не совпадают
и образуют замкнутую петлю гистерезиса. Если в подвеске отсутствуют специальные гасители колебаний, рассеяние энергии происходит только вследствие трения в сопряжениях, которое необходимо учитывать при исследовании плавности хода. Работа трения определяется площадью петли гистерезиса, заключенной между кривыми разгрузки и нагрузки. Трение без смазочного материала в элементах подвески представляют обычно в виде диссипативной функции т. е. диссипативные силы пропорциональны скоростям перемещения элементов подвески. Кроме того, эти силы, достигая крайних точек перемещения, изменяют знак при обратном ходе. В последнее время подвески тракторов для гашения колебаний оборудуют специальными устройствами — амортизаторами, которые бывают гидравлическими, пневматическими, резиновыми и др. Сила сопротивления амортизаторов пропорциональна скорости перемещения.
Характеристика амортизатора имеет вид, аналогичный характеристике трения без смазочного материала. Чтобы перейти от характеристики упругого элемента к характеристике подвески, следует установить зависимость между перемещением опорного колеса и деформацией упругого элемента, а также между нагрузками на опорные колеса и упругий элемент. Таким образом, на тракторах применяют различные виды подвесок. Их характеристики могут быть линейными и нелинейными. При колебаниях остова трактора возникают упругие и диссипативные силы. Для перехода от характеристики упругого элемента к характеристике подвески устанавливают зависимость между перемещением опорного колеса и деформацией упругого элемента, а также между нагрузками на колесо и упругий элемент.