2.12. Нормальні реакції ґрунту на колеса трактора при роботі з навісною машиною

При рухові трактора з навісною машиною в транспортному положенні на трактор діє вага навісної машини, яка повністю передається на колеса трактора. У цьому випадку змінюється положення центра ваги агрегата по відношенню до центра ваги трактора: а  а_агр ; h_агр  h . Для визначення величини нормальних реакцій грунту на колеса трактора використовують рівняння, анологічні приведеним в розділі 2.11 ( з відповідними змінами ). В дійсному курсі лекцій розглядати ці рівняння ми не будемо. Вони викладені у підручниках [1, 2].

При роботі колісного трактора з навісною машиною в робочому положенні, крім ваги машини, розглядаються реакції грунту, які діють на робочі органи машини і її опорні колеса (якщо вони є).

Для прикладу розглянемо методику визначення нормальних реакцій грунту на колеса трактора з колісною формулою 42 при роботі з плугом, який має опорне колесо. При цьому приймемо такі припущення: плуг встановлений на задньому механізмові навішування; трактор працює при сталому русі; ділянка поля горизонтальна.

Основні параметри тракторного агрегату та сили, які на нього діють у цьому випадку, приведені на рис. 2.14.

На рис. 2.14 прийняті ті ж позначення, що і на рис. 2.12 і 2.13. Додатково позначено: L_н - продольна база плуга, м; У_н - нормальна реакція грунту на опорне колесо плуга, Н; h_г - глибина обробки (оранки), м; R_рез - результуюча сила реакцій грунту на робочі органи плуга, Н; R_х - горизонтальна складова результуючої сили R_рез; _н - кут відхилення напряму дії R_рез відносно лінії поверхні поля; О_в - миттєвий центр обертання навісного плуга; m - плече результуючої сили R_рез відносно миттєвого центра О_в.

Для визначення величини нормальних реакцій грунту на ведене колесо складаємо рівняння моментів відносно точки О_к.

Рівняння моментів має такий вигляд

(2.117)

Виконаємо наступні математичні дії

(2.118)

(2.119)

(2.120)

Так, як величина h_г мала по відношенню до інших геометричних параметрів трактора, то R_хh_г  0. Рівняння (2.120) запишемо так

(2.121)

Поділимо обидві частини рівняння (2.121) на L

(2.122)

Рис. 2.14. Сили, які діють на колісний трактор при роботі з

навісним плугом, який має опорне колесо

Звідки

(2.123)

Для визначення величини нормальних реакцій грунту на ведуче колесо складаємо рівняння моментів відносно точки О_п.

Рівняння моментів має такий вигляд

(2.124)

Виконаємо такі математичні дії

(2.125)

(2.126)

(2.127)

(2.128)

(2.129)

Величина горизонтальної складової R_х результуючої сили реакцій грунту в рівняннях (2.123) і (2.129) визначається за залежністю

(2.130)

де G_н - вага плуга, Н;

R_у - результуюча всих вертикальних реакцій грунту, які діють на

робочі органи плуга, Н. Величина R_у визначається по спеціальним методикам, які детально викладені у відповідному розділі дисципліни “Сільськогосподарські машини”.

Величина нормальних реакцій грунту визначається із рівняння моментів сил, які діють в плузі відносно миттєвого центра обертання навісної машини О_в, і дорівнює

(2.131)

В чисельнику залежності (2.131) знаходиться величина заглибляючого момента навісної машини. Стійка робота агрегату можлива в тому випадку, коли заглибляючий момент має додатнє значення.

Оптимальне значення нормальних реакцій грунту на опорні колеса навісної машини знаходиться в межах 600…1000 Н, а заглибляючого момента навісної машини – 2000…3000 Нм.

Із рівняння (2.131) видно, що навантаження на опорні колеса навісної машини залежить від величини заглибляючого момента, який при даній результуючій силі реакцій грунту на робочі органи R_рез визначається положенням миттєвого центра обертання О_в, а також від місця встановлення опорних коліс. Чим більша відстань між опорними колесами і миттєвим центром обертання, тим менший вплив здійснює на навантаження опорних коліс переміщення їх в практично можливих межах вперед або назад.

При паралельності тяг навісного пристрою нормальне навантаження на опорні колеса навісної машини можливо регулювати, змінюючи нахил тяг до горизонту. Якщо тяги направленні вгору, то навантаження на опорні колеса більше, чим результуюча вертикальна сила R_x  tg_н = G_н + R_у, яка діє на навісну машину. Якщо тяги направлені вниз, то на опорні колеса діє лише частина вертикальних навантажень, які діють на машину; більша частина навантажень передається на колеса трактора. При цьому, чим більший кут нахилу тяг, тим менше навантажені опорні колеса навісної машини.

При роботі трактора з навісною машиною сумарна вертикальна реакція грунту на колесах трактора на величину R_х  tg_н - У_н більша ваги трактора. Тому при зменшенні навантаження на опорні колеса збільшується загальне довантаження трактора, збільшується його зчіпна вага та зменшується тяговий опір навісної машини. Одночасно зі збільшенням навантаження на опорні колеса хід навісної машини стає нестійким; порушується рівномірність глибини обробітку; можливе виглиблення робочих органів. В звязку з чим виникає необхідність в коректуванні навантажень на опорні колеса навісного агрегату у відповідності до умов його роботи.

Коректування навантажень опорних коліс навісного агрегату здійснюється двома способами:

1. Зміною положення миттєвого центра обертання навісної машини О_в зміною кута нахилу верхньої тяги навісного механізму.

Недоліком цього способу є ступеневість регулювання, а також необхідність зупинки агрегату для переставляння верхньої тяги. При цьому має місце нерівномірність глибини обробітку при рухові агрегату по нерівним ділянкам поля.

2. Зміною тиску в обємах гідравлічного циліндра навісного механізму. Для цього в гідравлічній системі навісного механізму застосовуються гідравлічні збільшувачі зчіпної ваги ведучих коліс трактора. Детально будова та принцип дії цих пристроїв розглядаються при вивченні курсів “Трансмісія тракторів”, “Гідравлічні системи тракторів” та в підручниках по конструкції тракторів.

Питання для самопідготовки та самоконтролю

1. Назвіть всі сили та моменти, які діють на трактор чи автомобіль в загальному випадку їх руху.

2. Як впливають обертальні маси двигуна трансмісії і коліс трактора (автомобіля) на їх опір руху?

3. Що таке коефіцієнт врахування обертових мас?

4. Що таке тяговий баланс машини?

5. Який зв'язок між тяговим балансом і диференціальним рівнянням руху машини?

6. Що таке ведучий момент по зчепленню з ґрунтом?

7. Що таке ведучий момент по двигуну і від яких параметрів залежить його значення?

8. Який зв'язок ведучого момента по двигуну з крутним моментом двигуна?

9. Що таке коефіцієнт запасу крутного моменту двигуна і коефіцієнт пристосованості двигуна по частоті обертів колінчастого валу, які їх значення?

10. Від яких факторів залежить значення ведучого моменту при змінному русі трактора чи автомобіля?

11. Які значення має механічний ККД трансмісії трактора?

12. Назвіть усі відомі радіуси пневмошини.

13. Яке колесо називається ведене? Скільки відомо складових опору кочення колеса?

14. Що таке коефіцієнт опору кочення колеса, чому він дорівнює і як знайти його значення експериментально?

15. Які три головні складові сили опору кочення веденого колеса при змінному русі?

16. Які сили і моменти діють на ведуче колесо?

17. Чим відрізняється характер утворення дотичної сили тяги під ведучим колесом на твердій основі і на деформованому ґрунті?

18. Що таке кінематичний радіус кочення колеса і в яких межах може змінюватися його значення?

19. Що таке буксування колеса і як воно вимірюється експериментально?

20. Що таке ККД ведучого колеса?

21. Як зв'язані нормальні навантаження на колеса трактора (автомобіля) з коефіцієнтом опору кочення та зчеплення?

22. Як змінюються нормальні навантаження на колеса машини в залежності від навантаження на гаку?

23. Що таке коефіцієнт навантаження?

24. Які відомі способи довантаження ведучих задніх коліс трактора, що працює з начіпним знаряддям?