2.3.2 Тяговый баланс агрегата

Большинство практических расчетов по определению состава и работе агрегатов проводится с использованием опытных данных, полученных при установившемся движении, когда и скорость const. В этом случае из уравнения (2.7) следует, что

. (2.8)

Сумма сил сопротивления состоит из силы сопротивления качению трактора , сопротивления при движении трактора на подъем (спуск) и лобового сопротивления воздушной среды , т.е.

.

Подставляя это выражение в уравнение (2.8), получим

.

При скоростях движения современных МТА сопротивлением воздушной среды можно пренебречь , тогда в окончательном виде

. (2.9)

Уравнение (2.9) является уравнением тягового баланса агрегата при его установившемся движении, и из него следует, что движущей силой агрегата преодолеваются силы сопротивления движению трактора и сопротивление машины.

В практических расчетах силу принимают пропорциональной весу трактора . При движении по горизонтальной поверхности

,

где  коэффициент пропорциональности.

В теории трактора его называют коэффициентом сопротивления качению и численные значения приводят в справочных данных, которые зависят от типа и состояния почвы, типа движителя трактора.

Составляющие сопротивления движению трактора и при установившемся движении на подъем с углом склона определяется в соответствии со схемой (рис. 2.4).

Как следует из рис. 2.3, сила сопротивления качению трактора при движении на подъем

.

Рис. 2.4 К расчету сил сопротивления при движении трактора на подъем

Сила сопротивления движению трактора на подъем

. (2.10)

С учетом принятых на рис. 2.4 обозначений отношение , которое при расчетах представляют либо дробным числом, либо в процентах, называют подъемом (спуском) рабочего участка поля.

Учитывая, что углы подъема (спуска) в условиях республики не превышают , а при этих значениях , то уравнение (2.10) можно записать в виде:

.

В окончательном виде уравнение тягового баланса агрегата при движении на подъем (спуск) примет вид:

.

2.3.3 Движущая сила МТА и ее пределы

Из уравнения тягового баланса агрегата следует, что важнейшая величина в нем  движущая сила, источником которой является двигатель трактора. В двигателе энергия сгоревшего топлива преобразуется в механическую и снимается с коленчатого вала в виде крутящего момента . Указанный момент через трансмиссию трактора с передачным отношением подводится к ведущим колесам ходового аппарата и имеет значение

,

где  КПД трансмиссии трактора.

Крутящие моменты и являются внутренними силовыми факторами и не могут вызвать движения МТА, тогда как возникновение движущей силы должно быть обусловлено внешним силовым фактором.

Рассмотрим механизм ее возникновения на ведущем колесе трактора (рис. 2.5).

При этом принимаем следующие допущения:

• радиус колеса равен радиусу качения ;

- опорная поверхность является жесткой, т.е. качение происходит без образования следа от прохода колеса.

Как следует из рис. 2.5, на колесо действуют часть веса трактора , называемая сцепным весом, и вертикальная реакция почвы .

Рис. 2.5 Схема сил, действующих на ведущее колесо

Крутящий момент ведущего колеса можно заменить парой сил с плечом действия , т.е.

.

Силу , действующую на плече , принято называть касательной силой тяги колеса. Приложенная к колесу сила за счет трения и сцепления в контакте с опорной поверхностью уравновешивается равной ей по величине, но противоположно направленной равнодействующей реакции почвы .

Таким образом, . Но сила является внутренней, а сила  внешней по отношению к трактору, которая способна вызвать движение трактора и агрегата.

Из схемы следует, что сила , приложенная в центре колеса и направленная в сторону движения, и является движущей силой. Таким образом, движущей силой трактора является внешняя сила, приложенная к оси ведущего колеса (звездочки гусеничного трактора), направленная в сторону движения, источником которой является работа тракторного двигателя и наличие сцепления ведущих колес или гусениц ходового аппарата с почвой.

Пределы движущей силы

При установлении пределов изменения движущей силы рассматривают соотношение между касательной силой и силой сцепления (равнодействующей реакций почвы) .

Если в данных условиях движения соотношение указанных сил таково, что , то говорят о достаточном сцеплении ведущих колес с почвой, в противном случае, при   о недостаточном сцеплении.

Верхним пределом (при достаточном сцеплении) касательной и движущей силы является номинальное ее значение, когда от двигателя к ведущим колесам через трансмиссию подводится номинальный крутящий момент двигателя, т.е.

.

Учитывая, что номинальная мощность двигателя 6,28 , и подставляя значение в предыдущее уравнение, получим

,

где  номинальный крутящий момент двигателя, кН ;

 номинальная (максимальная) мощность двигателя, кВт;

 передаточное число трансмиссии на данной передаче;

 КПД трансмиссии;

 радиус качения (начальной окружности ведущей звездочки) веду-

щего колеса, м;

 номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, .

Верхним пределом (при недостаточном сцеплении) движущей силы является номинальная сила сцепления ведущих колес трактора с почвой, т.е.

,

где  горизонтальная составляющая реакций почвы при допустимом

буксовании колес (гусениц) трактора. Допустимое буксование для

гусеничных тракторов составляет 7 %, колесных  15 % (по

ГОСТ 705181);

 коэффициент пропорциональности (сцепления) ведущих колес

(гусениц) трактора с почвой. Численное значение приводит-

ся в справочных данных и зависит от типа почвы и ее состояния, а

также типа движителя трактора;

 сцепной вес трактора, кН.

Сцепной вес для колесных со всеми ведущими колесами 44 и гусеничных тракторов на горизонтальном участке равен весу трактора, т.е.

.

На уклоне с углом

Аналогично сила сцепления на горизонтальном участке , на уклоне с углом

Для колесного трактора с одним ведущим мостом на уклоне с углом

.

Сила сцепления

где  продольная база трактора (рис. 2.4);

 расстояние от вертикальной плоскости, проходящей через ось зад

них ведущих колес, до центра тяжести трактора.

Таким образом, если сцепление недостаточно и > , имеет место недоиспользование касательной силы тяги и ограничение движущей силы на величину

.

Графически зависимость касательной (движущей) силы трактора от типа почвы имеет следующий вид (рис. 2.6)

Рис. 2.6 Зависимость касательной (движущей) силы от состояния почвы

В зависимости от условий работы трактора в составе МТА тяговое усилие, которое он может реализовать, равно:

- при достаточном сцеплении

- при недостаточном сцеплении

.