1.Подовжня стійкість агрегату з колісним та гусеничним трактором у робочому і транспортному положеннях.

Повздовжня стійкість машинно-тракторного агрегату визначається в основному умовами перекидання трактора. У навісних агрегатів на стійкість впливає положення навісної машини. Крім того, буде впливати положення агрегату (транспортне або робоче), напрямок сили тяги, розташування центру ваги і точки причепа стосовно задньої осі трактора. Перекидання трактора в повздовжній площині можливо при прямуванні на підйом і при спуску.

Роздивимося умови перекидання колісних і гусеничних тракторів в агрегаті з причіпними, напівпричіпними (шарнірне з'єднання) і навісними (жорстке з'єднання) машинами.

На рис. 42 зображена схема колісного трактора з напівпричіпною машиною, що рухається на підйом під кутом до горизонту.

Рис. 42. Розрахункова схема сил, що діють на колісний трактор, що рухається на підйом із навісною машиною.

Перекидання трактора в складі такого агрегату можливе відносно осі О. Рівняння моментів усіх сил щодо цієї осі

,

де - реакція ґрунту на направляючі колеса, Н; - повздовжня база трактора, м; - сила ваги трактора, Н; - координати центру ваги трактора, м; - кут підйому до горизонту, град; Р_кр - сила тяги на кроні, Н; h_кр - висота шарніра кріплення сниці машини до трактора, м.

Стійкість колісного трактора порушиться при якомусь критичному куті підйому схилу, що визначають по формулі

.

Якщо трактор рухається на підйом без машини ( ), то граничний кут підйому

(3)

Повздовжня стійкість гусеничного трактора з причіпною машиною залежить від координати центру тиску. Значення цієї координати визначають із рівняння моментів усіх зовнішніх сил щодо осі О (рис. 43).

Рівняння моментів усіх зовнішніх сил при рівномірному прямуванні

де - проекція всіх зовнішніх сил на вертикальну вісь із координатою, Х_д, Х_д ≥ С_к; С_к. - координата кінця опорної поверхні гусениць.

Критичний кут нахилу схилу, при якому порушиться стійкість трактора:

Без машини, коли Р_кр=0, граничний кут

Рис. 43. Розрахункова схема сил, що діють на гусеничний трактор, при прямуванні з причіпною машиною на підйом

Повздовжня стійкість колісного трактора з навісними машинами залежить від розташування навіски (передня або задня) і від положення навісної машини (транспортне або робоче). При роботі агрегату в борозні з заднім навіскою перекидання трактора неможливо, тому що при відриві передніх коліс від землі він буде спиратися на робочу навісну машину. У цьому випадку порушується тільки керованість агрегату. Задня навіска знижує повздовжню стійкість агрегату при прямуванні нагору по схилі з піднятою навісною машиною. При прямуванні під ухил задня навіска збільшує повздовжню стійкість агрегату.

Передня навісна система з піднятої в транспортне положення навісною машиною збільшує стійкість агрегату при прямуванні на підйом і зменшує її при прямуванні під ухил.

Отже, небезпечним для повздовжньої стійкості агрегату є його прямування на підйом із піднятою навісною машиною на задній навісці трактора. Тому при конструюванні навісних і напівнавісних агрегатів одним з основних елементів розрахунку є перевірка їхньої повздовжньої стійкості.

Для визначення критичного кута підйому, при якому агрегат, що рухається із піднятою навісною машиною почне перекидатися, складають рівняння моментів зовнішніх сил щодо осі О (рис. 44), за умови початку відриву передніх коліс від ґрунту, тобто при N = 0:

де - сила опору від перекочування задніх коліс, - коефіцієнт перекочування коліс, ( ); - радіус кочення задник коліс.

Рис. 44. Розрахункова схема сил, що діють на колісний трактор який рухається на підйом з навісною машиною

Після перетворення

де - граничний кут підйому, при якому трактор без навісної машини втрачає стійкість, розраховується по формулі (3).

Для спрощення оцінки повздовжньої стійкості аналізованих агрегатів рекомендують користуватися коефіцієнтом запасу повздовжньої стійкості Х_н. Цей коефіцієнт визначають при горизонтальному положенні агрегату;

Тоді розмір критичного кута підйому

Від розміру повздовжньої стійкості залежить керованість агрегату. Так, при Х_Н = 0,4 керованість агрегату починає різко погіршуватися, тобто радіус R повороту агрегату різко збільшується і стає значно більше теоретичного радіуса R_T повороту: R>R_T. Тому значення коефіцієнта Х_Н більш 0,4 стає небажаним із погляду безпеки роботи.

Одним із засобів поліпшення стійкості агрегату є установка на передку трактора додаткових вантажів, тоді

,

де - сила ваги додаткових вантажів; а_х - координата до центру ваги додаткових вантажів.

При розрахунку агрегатів з колісними тракторами на стійкість необхідно пам’ятати про паспортну допустиму вантажопідйомність коліс трактора, тобто навантаження на колеса трактора не повинна перевищувати допустимих значень.

Навантаження:

на передні колеса

;

на задні колеса

.

(По ДЕРЖСТАНДАРТ 122019-86 і ДЕРЖСТАНДАРТ 122.111-85 навантаження на керовані колеса повинно бути не менше 0,2 експлуатаційної маси трактора і 0,12 експлуатаційної маси машини, щоб зберігалася гарна керованості агрегату).

Показником, що характеризує можливість навішення машини на гусеничний трактор, є коефіцієнт зсуву центру тиску над опорою трактора під дією маси машини, піднятої в транспортне положення.

Цей коефіцієнт являє собою відношення повздовжнього зсуву центру тиску трактора щодо середини його опорної поверхні за рахунок маси піднятої навісної машини або сили тиску на навіску трактора напівнавісною машиною, до довжини опорної поверхні гусениць (рис. 45):

,

де повздовжній зсув центру тиску трактора щодо його центру ваги ; ; повздовжня координата центру ваги піднятої в транспортне положення навісної машини ; С - повздовжня координата середини опорної поверхні гусениць щодо центру ваги трактора.

Рис. 45 Розрахункова схема сил, що діють на гусеничний трактор при прямуванні на підйом із навісною машиною

Для напівнавісних машин

,

де ; - сила тиску напівнавісною машини на навіску трактора; ; - повздовжня координата шарніра нижніх тяг навіски щодо осі задньої зірочки трактора.

У кінцевому виді коефіцієнт зсуву центру тиску

По дослідженнях Д.А.Чудакова [12] встановлено, що коефіцієнт не повинний перевищувати значення 0.2 (це граничне значення коефіцієнта = 0,2 включено в ДЕРЖСТАНДАРТ 12.2.111-85).

Критичний кут нахилу схилу, при якому порушується стійкість трактора:

із навісною машиною

;

без машини

.

Припустима сила ваги навісної машини, яка навішується на гусеничний трактор, або припустимий тиск на навіску від напівнавісною машини при допустимому значенні