قياس مركز ثقل الجرار والتحليل الفني الأساسي

 

(ط) الوظائف الأساسية

باعتباره أحد معدات الطاقة الأساسية، يمكن استخدام الجرار على نطاق واسع في العديد من السيناريوهات الزراعية والهندسية مثل جر الأدوات، وقيادة معدات التشغيل، ونقل البضائع.

(ثانيا) المكونات الأساسية

يتكون الجرار بشكل أساسي من جزأين أساسيين:

1، المحرك: الجرارات الزراعية مجهزة بشكل عاممحركات الديزل ذات الإشعال-الأسطوانات المتعددة-الديزلوالتي تتميز بالخاصية الأساسية المتمثلة في عزم الدوران العالي عند السرعات المنخفضة، مما يلبي متطلبات الطاقة للعمليات الزراعية؛

2، نظام النقل: يتكون من خمسة أنظمة فرعية بما في ذلك نظام نقل الطاقة ونظام التوجيه ونظام الكبح والنظام الهيدروليكي والنظام الكهربائي. يؤدي وجودها إلى توسيع سيناريوهات التطبيق والحدود الوظيفية للجرارات في العمليات الزراعية بشكل كبير.

 

يحدد موضع مركز ثقل الجرار بشكل مباشر توزيع الوزن الإجمالي، وهو أمر بالغ الأهمية للسلامة والكفاءة التشغيلية:

1,ارتفاع مركز الجاذبية من الأرض: يؤثر على استقرار عمليات المنحدرات وسلامة المنعطفات عالية السرعة-، وهو معلمة أساسية لتجنب مخاطر الانقلاب؛

2 ، المسافة من مركز الجاذبية إلى مقدمة المحور الخلفي: يمكن لإعداد المسافة المعقولة أن يحسن بشكل فعال قدرة الجر للجرار ويحسن الكفاءة التشغيلية.

(I) مركز الجاذبية العالي بشكل مفرط

زيادة حادة في خطر الانقلاب: عرضة للانقلاب بسبب قوة الطرد المركزي أو مكونات الجاذبية عند الانعطاف أو القيادة على المنحدرات أو تجنب العوائق. يكون الخطر أعلى عند العمل على تضاريس معقدة مثل التلال الميدانية؛

ضعف الثبات أثناء القيادة: اهتزاز الجسم بشدة عند السرعات العالية، مما يؤدي بسهولة إلى الإحساس "بالطفو". يؤثر ميل الجسم الكبير أثناء الكبح بشكل خطير على دقة التحكم؛

التآكل غير المتساوي للإطارات: يؤدي الضغط غير المستقر عند ملامسة الإطارات للأرض بسبب تأرجح الجسم إلى تسريع تآكل الكتفين وزيادة تكاليف التشغيل.

(II) مركز الجاذبية الأمامي المفرط

التوجيه الثقيل: يتجاوز حمل العجلات الأمامية معايير التصميم، مما يتطلب قوة أكبر للتوجيه، مما يزيد بشكل كبير من إجهاد السائق؛

التصاق غير كافٍ لعجلة القيادة: يؤدي انخفاض الحمل على العجلات الخلفية إلى سهولة الانزلاق أثناء العمليات الميدانية، وانخفاض كفاءة الجر، وزيادة استهلاك الوقود؛

تسارع تآكل الإطارات الأمامية: تتحمل العجلات الأمامية الوزن الزائد لفترة طويلة، مما يؤدي إلى تآكل مداسها بشكل أسرع بكثير من العجلات الخلفية، مما يؤدي إلى تقصير عمر خدمة الإطارات.

(III) مركز الجاذبية الخلفي بشكل مفرط

خطر رفع العجلات الأمامية: عند تعليق أدوات ثقيلة أو الرجوع للخلف على المنحدرات، تكون العجلات الأمامية عرضة للرفع، مما يؤدي إلى فقدان القدرة على التوجيه وحوادث السلامة؛

انخفاض كفاءة الكبح: أثناء الكبح، ينتقل مركز الجاذبية إلى الخلف بشكل أكبر، مما يمنع قوة كبح العجلة الأمامية من بذل جهد كامل، مما يؤدي إلى إطالة مسافة الكبح وزيادة مخاطر السلامة المحتملة؛

ضعف القدرة على التحكم: "يطفو" الاتجاه أثناء القيادة؛ قد تؤدي عمليات التوجيه الطفيفة إلى تأرجح الجسم، مما يجعل من الصعب التحكم فيه بدقة.

1,مبدأ توزيع الوزن: بالنسبة للجرارات ذات الدفع الخلفي-بالعجلات-، تتحمل العجلات الخلفية عادةً 55%-80% من إجمالي وزن الماكينة. في ظل ظروف التشغيل العادية، يجب أن يقع مركز الثقل المثالي إلى الأمام قليلاً من منتصف قاعدة العجلات بين العجلات الأمامية والخلفية. الهدف الأساسي هو تحقيق التوازن بين استقرار القيادة والسلامة التشغيلية؛

2,المفاضلة بين-ارتفاع مركز الجاذبية والخلوص الأرضي: من منظور الاستقرار، تحتاج الجرارات إلى أقل مركز ثقل ممكن أثناء التصميم. ومع ذلك، تتطلب العمليات الزراعية أن تتمتع الجرارات بخلوص أرضي مرتفع نسبيًا للتكيف مع بيئة حقول المحاصيل، مما يؤدي إلى رفع مركز الثقل. لذلك، أثناء تصميم الجرارات الزراعية،-يجب إجراء مفاضلة بين "خفض مركز الثقل" و"ضمان خلوص أرضي كافٍ فوق المحاصيل" لإيجاد التوازن الأمثل؛

3. التناقض بين موضع مركز الجاذبية ونصف قطر الدوران: تؤدي زيادة المسافة من مركز الجاذبية إلى مقدمة المحور الخلفي إلى إطالة قاعدة عجلات الجرار، مما يؤدي بدوره إلى زيادة نصف قطر الدوران. ومع ذلك، تحتاج الجرارات الزراعية إلى أصغر نصف قطر دوران ممكن للتكيف مع سيناريوهات التشغيل الميداني، مما يتطلب تنسيق هذا التناقض من خلال تحسين التصميم.

ظروف عمل الجرارات أثناء العمليات العادية معقدة. وللحد من صعوبة البحث والقياس، يجب وضع الافتراضات التالية:

كائن البحث هو جرار ذو دفع خلفي عام-بأربع عجلات-عجلات-؛

يتحرك الجرار بسرعة ثابتة في خط مستقيم على سطح أفقي؛

تقع نقطة الجر في منتصف عجلات القيادة، ويكون خط الجر موازيًا لاتجاه حركة الجرار؛

قوة رد فعل التربة تكون عمودية وتمر عبر مركز المحور؛

تكون قوة الجر عند نقطة الاتصال بين عجلة القيادة والأرض مماسة لعجلة القيادة؛

يتم تجاهل مقاومة التدحرج في المرحلة الأولية؛

يتم تجاهل جميع القوى الثانوية.

(ط) طريقة التعليق 1

طريقة التشغيل: استخدم خطاف الرافعة لرفع الجرار من نقطة ثابتة مثل المحور الأمامي، مما يضمن بقاء المحورين الأمامي والخلفي أفقيًا؛

المبدأ: في هذا الوقت، سيكون مركز الثقل على المستوى الرأسي الذي يمر عبر نقطة التعليق؛

الخطوات الأساسية: كرر العملية المذكورة أعلاه مع نقطة تعليق أخرى للحصول على مستوى عمودي ثانٍ. إن تقاطع المستويين هو مركز ثقل الجرار. (مع رسم تخطيطي: رسم تخطيطي لعملية التعليق بالطريقة الأولى)

(ثانيا) طريقة التعليق 2

طريقة التشغيل: تعليق الجرار باستخدام الحبال (أو السلاسل) بحيث يكون أحد الجانبين أطول من الآخر؛

الخطوات الأساسية: قم بإجراء التعليق مرتين-أولاً، قم بتوصيل الجانب الأطول بالمحور الخلفي؛ ثانيًا، قم بتوصيل الجانب الأطول بالمحور الأمامي (عكس المرة الأولى)؛

المبدأ: إن تقاطع المستويين العموديين الناتج من المعلقين هو مركز ثقل الجرار. (مع رسم تخطيطي: رسم تخطيطي لعملية التعليق بالطريقة الثانية)

(ثالثًا) طريقة التوازن

سيناريو التطبيق: يستخدم بشكل رئيسي لقياس مركز ثقل الجرارات المجنزرة؛

الأدوات المساعدة: تتطلب كتلة خشبية كبيرة طولها يساوي العرض الإجمالي للجرار وارتفاعها حوالي 15 سم؛

طريقة التشغيل: قم بقيادة الجرار على الكتلة الخشبية وقم بموازنته على الكتلة في كلا الاتجاهين الأمامي والخلفي؛

المبدأ: إن تقاطع المستويين العموديين الناتج من حالتي التوازن هو مركز ثقل الجرار المجنزر. (مع رسم تخطيطي: رسم تخطيطي لعملية طريقة التوازن)

(رابعا) طريقة الوزن

سيناريو التطبيق: طريقة قياس دقيقة شائعة الاستخدام في ظل ظروف المختبر؛

المنطق الأساسي: قياس الوزن الإجمالي للجرار وقوى التفاعل على المحورين باستخدام موازين الوزن، وحساب مركز الثقل عن طريق الاستبدال في صيغ خاصة؛

ملاحظة تكميلية: إذا كنت بحاجة إلى خطوات وزن محددة وصيغ حسابية، فيمكنك ترك رسالة في الخلفية للحصول على البرنامج التعليمي التفصيلي.