3. Применение рациональных размеров шин и рисунка протектора
Применение рациональных размеров шин и рисунка протектора связано с разработкой новых шин, учитывающих особенности работы тракторов на слабых грунтах. Такие шины должны обладать повышенной самоочищаемостью и дифференцированной высотой грунтозацепа. Примером могут служить арочные и широкопрофильные шиныпневмокатки. Снижение давления воздуха в шинах ведущих и ведомых колес всегда дает положительный эффект с точки зрения проходимости. Увеличивается площадь контакта шины с грунтом, улучшаются тяговые качества и снижается сопротивление перекатыванию. Однако чрезмерное понижение давления воздуха вызывает ускоренный износ шин и может привести к проворачиванию их относительно обода колеса. У современных шин давление может быть снижено до 0,08 кПа. Очевидно, тракторы должны иметь устройства, автоматически снижающие давление воздуха при работев тяжелых условиях и повышающие его при работе на дорогах. Одним из эффективных мероприятий по улучшению тяговых качеств и проходимости колесных тракторов является использование всех Колее в качестве ведущих, В этом случае сцепной Массой является эксплуатационная масса трактора. Для сохранения универсальности пропашного трактора применяют передний мост портальной конструкции (тракторы МТЗ82, Т40А). Впервые в мире эта схема была разработана в СССР и применена на универсальнопропашных тракторах. Динамика трактора со всеми ведущими колесами и ее влияние на проходимость мы не будем рассматривать.
Вследствие силового воздействия агрегатируемых с трактором сельскохозяйственных машин происходит перераспределение реакций грунта на колесах трактора. При агрегатировании необходимо стремиться к тому, чтобы трактор обладал наилучшими тяговыми свойствами и имел максимальный КПД, который при одном и том же значении эксплуатационной нагрузки зависит от распределения ее между передними и задними колесами. Распределение нагрузки по осям оценивается коэффициентом нагрузки. При увеличении скорости происходит разгрузка задних колес и догрузка передних управляемых колес, поэтому вследствие возрастания потерь на буксование и перекатывание КПД трактора стремится к нулю. Наоборот, наибольшее значение тягового КПД может быть при полной разгрузке передних колес и передаче всей нагрузки на задние колеса, но при этом трактор теряет управляемость. Практически максимальный тяговый КПД может быть и при Х > 0, т. е. при некоторой нагрузке на передние колеса. Это зависит от условий движения, конструкции и параметров ходовой части, физико-механических свойств грунта.
Шины изготовляют в зависимости от назначения и условий эксплуатации со следующими рисунками протектора: дорожный (Д), универсальный (У), повышенной проходимости (ПП), зимний (3) и карьерный (Кар).
Типы рисунков протектора шин: 1 - дорожный; 2 - универсальный; 3 - повышенной проходимости; 4 - карьерный; 5 – зимний.
4. Увеличение опорной поверхности и эффективности зацепления ведущих колес с грунтом
Увеличение опорной поверхности и эффективности зацепления ведущих колес с грунтом достигается, помимо уменьшения давления воздуха в шинах, применением дополнительных приспособлений. Из применяемых на практике приспособлений можно отметить накладные и выдвижные металлические зацепы, уширительные решетчатые или сдвоенные колеса и полугусеничный ход. Эти приспособления позволяют существенно улучшить тяговые качества колесного трактора и КПД при работе на слабых грунтах. Также способствует улучшению проходимости колесного трактора применение активных прицепов и рабочих органов сельскохозяйственных машин. При этом часть мощности двигателя передается на активный мост прицепа или активные рабочие органы агрегатируемой машины, что дает возможность создать дополнительную силу тяги и существенно улучшить тяговые качества и проходимость агрегата в целом. Блокировка дифференциалов передних и задних ведущих мостов оказывает большое влияние на проходимость тракторов и улучшение их тяговых качеств.
Принципиальным недостатком дифференциального привода является его отрицательное влияние на тяговые качества, а следовательно, и на проходимость трактора в тех случаях, когда ведущие колеса попадают в неодинаковые условия сцепления с грунтом или дорогой. Например, трактор с колесной формулой 4К2 с меж колесным дифференциалом обычного типа, у которого внутреннее трение предельно мало. Ввиду действия дифференциального эффекта ведущие моменты на обоих колесах одинаковы.
В повышении проходимости трактора при движении по мягким и переувлажненным грунтам шины могут иметь решающее значение. В таких условиях применяются шины специальных конструкций — с автоматически регулируемым давлением на ходу, арочные шины, пневмокатки и др. Применяются также шины обычной конструкции, но с повышенными грунтозацепами. Колесные машины с вышеуказанными шинами, кроме последних, не уступают по проходимости машинам на гусеничном ходу.
Обычные шины с грунтозацепами (высотой 15—25 мм) повышают сцепление колес с мягким грунтом в 1,5—2 раза. Они также применяются и на дорогах с твердым покрытием, отчего получили сравнительно большое распространение. Однако шины такой конструкции не дают должного эффекта на снежных, рыхлых и заболоченных грунтах, где требуется резкое снижение удельного давления и работы на срез грунта. В таких условиях резко повышают проходимость шины с регулируемым внутренним давлением воздуха. Арочные шины, пневмокатки и другие специальные шины имеют большую ширину профиля и работают при очень низком давлении воздуха.
Шины с регулируемым давлением воздуха при наличии на автомобиле специального устройства дают возможность на ходу изменять внутреннее давление воздуха, уменьшая его до 0,07—0,05 Мн/м2 (0,7— 0,5 кГ/см2) при движении по мягким грунтам, при этом опорная площадка шины на грунт увеличивается в 3—4 раза, что является достаточным при движении по бездорожью.
Арочные шины имеют грунтозацепы 40—60 см и очень большую ширину профиля, в 2—2,5 раза большую, чем у обычных автомобильных шин и достигающую 0,7—0,8 м. Эти шины могут работать при малом внутреннем давлении воздуха 0,05—0,15 Мн/м2 (0,5—1,5 кГ/см2). При таких шинах по мере погружения колеса в грунт увеличивается общая поверхность среза грунта, что снижает напряжение грунта на срез и улучшает проходимость. Регулирование давления воздуха на ходу в арочных шинах не производится, что позволяет использовать их на обычных автомобилях, не имеющих системы подкачки воздуха, но одновременно затрудняет использование этих шин на дорогах с твердым покрытием.
Сравнение площадей опоры арочной и обычной сдвоенной шин на твердом покрытии показывает, что опорная площадь арочной шины в 2,5—4 раза больше, чем общая опорная площадь сдвоенных шин, отчего резко снижается удельное давление на грунт и обеспечивается повышение проходимости автомобиля. К недостаткам арочных шин относятся некоторое снижение грузоподъемности автомобиля и меньший срок их службы по сравнению с обычными шинами.
Пневмокатки (роллингоны) имеют еще большую ширину профиля и меньшее внутреннее давление воздуха, чем арочные шины; применяются на специальных машинах при работе на топких и заболоченных грунтах.
