5. Скорости движения агрегата

В эксплуатационных расчетах по определению скорости поступательного движения машинно – тракторных агрегатов дается несколько определений общему понятию скорости.

Прежде всего, следует различать теоретическую, действительную, рабочую и эксплуатационную скорости движения.

Под теоретической скоростью следует понимать скорость прямолинейного движения трактора на заданных оборотах двигателя по ровной абсолютно жесткой горизонтальной поверхности, при отсутствии буксования движителей и постоянном радиусе качения r_к

V_m=60∙2πr_кn_д/1000i_m=0,377n_дr_к/i_m, (4.21)

где V_m-теоретически возможная поступательная скорость движения трактора, км/ч; r_к - теоретический радиус качения, м; n – частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин; i_m – общее передаточное число трансмиссии.

Радиальная деформация пневматических шин ведущих колес слагается из статической, вызываемой вертикальной нагрузкой, и динамической, вызываемой касательной силой Р_к. В результате этой деформации уменьшается радиус качения колеса r_к и соответственно скорость движения V_m. Радиус перекатывания пневматической шины также зависит от давления воздуха в ней и от твердости поверхности качения.

Для практических расчетов радиус качения тракторных шин низкого давления ведущих колес определяют по формуле:

r_к=r₀-λh, (4.22)

где r₀ – наружный радиус разгруженной шины, м; λ – коэффициент усадки шины, который можно принять равным для дорог с покрытием и укатанных грунтовых – 0,2, стерни зерновых – 0,17, вспаханного поля – 0,14; h – высота поперечного профиля шины в свободном состоянии, м.

Для гусеничных тракторов радиус ведущей звездочки

r_к=l_звm_зв/(2π), (4.23)

где l_зв – шаг звена гусеницы, м; m_зв – число звеньев гусеничной цепи, укладывающихся на ведущей звездочке.

Так как l_зв и m_зв зависят от величины износа гусеничной цепи и зубьев ведущей звездочки, то для приближенных расчетов можно принять r_к равным радиусу начальной окружности ведущей звездочки.

Действительная величина поступательной скорости V ведущего колеса из-за буксования всегда меньше теоретической V_m. Величина буксования δ ведущего колеса определяется отношением потерянной скорости поступательного движения к возможному ее теоретическому значению и выражается в процентах:

δ=(V_m-V)100/V_m. (4.24)

Теоретически передача момента М_к обязательно должна сопровождаться буксованием колес – большим или меньшим. Буксование может быть равно нулю, когда не возникает ни горизонтальных деформаций почвы, ни тангенциальных деформаций шин, это может быть только при М_к=0. В действительности нулевое буксование также невозможно, как и движение ведущего колеса без момента М_к.

Величина буксования зависит от почвенных условий, от размеров и формы отпечатка, образуемого при контакте шины с почвой, от величины касательной силы тяги, величины сцепного веса, и скорости движения изменяющихся случайным образом.

Аналитически выражение для определения буксования движителей тракторов затруднено сложностью явления и поэтому существует ряд упрощенных формул, более или менее отражающие первоначальную стадию явления.

Определив по результатам тяговых испытаний значение буксования (в долях от единицы), легко найти действительную скорость поступательного движения трактора:

V=V_m(1-δ). (4.25)

Под рабочей скоростью V_p следует понимать ее фактическое среднее значение за один или несколько рабочих проходов агрегата при обработке участка.

Рабочая скорость может быть установлена опытным путем в полевых условиях и вычислена по формуле:

V_p=ΣL_p/Σt_p, (4.26)

где ΣL_p – измеряемая (по прямой линии движения) суммарная длина пути пройденная агрегатом, км; Σt_p – время прохождения пути L_p без остановок, ч.

Фактический же путь движения центра агрегата будет длиннее L_p из-за отклонений от прямолинейности как в плоскости движения (неизбежное виляние агрегата), так и в профиле (обкатывание ведущими колесами неровностей поперечного профиля поля). Рабочая скорость движения агрегата определяет его производительность.

Различают также скорость холостого хода V_х (без обработки). Устанавливается она так, как и V_p, но при движении без обработки материала.

Движение агрегата может прерываться остановками по технологическим надобностям (заправка сеялок семенами, очистка рабочих органов от остатков растительности, смена транспортных средств и т. д.). Если учитывать время технологически необходимых простоев, то получим понятие эксплуатационной скорости движения агрегата:

V_экс=ΣS/Σt, (4.27)

где ΣS – весь путь движения, км; Σt – все время, затраченное на прохождение пути ΣS, включая и технологически необходимые остановки.

Следует отметить, что величина буксования, определяемая при тяговых испытаниях тракторов как отношение количества оборотов движителей при холостом ходе трактора к количеству оборотов при ходе с нагрузкой (на определенном отрезке пути), включает в себя не только снижение скорости поступательного движения трактора из-за проскальзывания и тангенциальной деформации шины (буксования), но и снижение этой же скорости за счет извилистого хода. Поэтому при использовании опытных данных по буксованию, полученных в результате тяговых испытаний трактора, по формуле (3.29.) можно определить рабочую поступательную скорость, определяющая производительность агрегата:

V_p=V_m(1-δ). (4.28)