Снижение циркуляционной мощности в комбинированных двух и более двигательных приводах.

Циркуляция мощности возникает при кинематически жесткой связи между собой двух и более ведущих колес в случае нарушения кинематического соответствия в их приводе или при рассогласовании скорости перемещения осей колес. Возникают забегающие и отстающие колеса. Отстающие колеса, подталкиваемые забегающими колесами, начинают перемещаться со скольжением (юзом). В пятне контакта их с дорогой возникает реакция Rn (рис. 147), направленная в противоположную сторону по сравнению с реакцией Хп, создающей силу тяги колеса. В результате этого ведущий момент М"веа на отстающих колесах, подводимый от двигателя через трансмиссию, начинает выполнять функцию тормозного по отношению к моменту, создаваемому реакцией почвы, который стремится вращать отстающие колеса с большей скоростью, чем скорость, подводимая к ним от трансмиссии. Как следует из физики процесса, на образование реакции почвы Rn затрачивается некоторая часть толкающей реакции ДЛ^ забегающих колес. Часть реакции Rn затрачивается на скольжение отстающих (передних) колес, а другая часть создает крутящий момент MR на плече гд, который дополняет ведущий момент Л/'вед (склады-

Рис. 147. Схема сил и моментов, вызывающих циркуляцию мощности

вается с ним: Л/'всд + MR) и через передний мост, карданный вал к нему, через раздаточную коробку, второй карданный вал и задний мост передается задним (забегающим) колесам.

Момент MR 3, передаваемый заднему мосту от переднего, меньше момента MR на величину КПД трансмиссии, через которую он прошел. Чем больше кинематическое несоответствие, тем большая часть касательной силы задних колес АХК затрачивается на создание реакции почвы Rn под передним колесом, тем больший момент MR передается с отстающих колес на забегающие.

Так возникает циркуляция момента и мощности в замкнутом контуре: пятно контакта забегающих колес с почвой — корпус машины — пятно контакта отстающих колес с почвой — трансмиссия — забегающие колеса.

Циркуляция момента и мощности сопровождается дополнительными потерями энергии на трение в пятне контакта отстающих колес с опорной поверхностью и в трансмиссии. Замкнутые контуры, в которых возникает циркуляция мощности, составляют не только сочетание переднего и заднего ведущих мостов. На рис. 148 приведены схемы локальной циркуляции мощности в отдельных узлах трансмиссии и ходовой системы за счет того, чтопод колесами разный рельеф (рис. 148, а),  (рис. 148, б),  (рис. 148, в).

Стремление предотвратить циркуляцию мощности на полноприводных машинах привело к появлению большого многообразия способов соединения и передачи энергии от двигателя к ведущим колесам (рис. 149).

При заблокированном приводе и наличии кинематического несоответствия потери энергии особенно проявляются в тех случаях, когда колеса имеют хорошее сцепление с дорогой и пробуксовывание или проскальзывание забегающих колес относительно отстающих (или наоборот) требует большого расхода энергии. Потери составляет энергия, затрачиваемая в основном на трение протектора шины о поверхность дороги. На эксплуатационных показателях это сказывается через снижение долговечности шин и расход топлива на их износ.

Условия работы тяговой полноприводной машины существенно отличаются от условий работы транспортной машины. Сельскохозяйственные тракторы работают, как правило, на почвах, коэффициент сцепления которых с шиной ниже коэффициента сцепления асфальтированного шоссе. Высокая тяговая нагрузка, сопровождающая работу трактора, и более низкие сцепные свойства опорной поверхности вызывают увеличенное буксование тракторных движителей по сравнению с автомобильными. Так, сельскохозяйственный колесный трактор работает с буксованием ведущих колес, достигающим 20...25%, а нормальным является буксование 10... 16%. Эти значения превосходят буксование колес, возникающее вследствие кинематического несоответствия в приводе. Они с избытком компенсируют его. Поэтому работа трактора на сельскохозяйственных тяговых операциях с заблокированным приводом может повышать его тягово-сцепные свойства и тяговый КПД при наличии некоторого кинематического несоответствия в приводе ведущих колес. Аналогичная картина возникает при преодолении участков дороги со слабым несущим слоем грунта автомобилями со всеми ведущими колесами.

Рис. 148. Схема циркуляции паразитной мощности: а — между сдвоенными колесами одного борта; б — между колесами одной тележки; в — между колесами одного моста

Рис. 149. Типы трансмиссий полноприводных легковых автомобилей

Следует подчеркнуть, что кинематическое несоответствие возникает не только вследствие эксплуатационных факторов, перечисленных ранее. В приводе переднего и заднего ведущих мостов некоторых сельскохозяйственных тракторов кинематическое несоответствие предусмотрено конструкцией трансмиссии. Рассогласование в кинематическом приводе составляет 6...8% и необходимо для обеспечения чистого выключения (без дергания) муфты свободного хода, которая автоматически включает передний ведущий мост, когда буксование задних ведущих колес достигает установленного предельного уровня. Рассмотрим это на следующем примере.

Графическое представление тягового процесса трактора 4К4. Рассмотрим случай движения трактора тягового класса 3, когда ведущие мосты заблокированы (рис. 150). Коэффициент блокировки дифференциала кн = 0,92. Тяговому усилию Р н. соответствует буксование колес 16% по ГОСТ.

Эксплуатационный вес трактора, рассчитанный по формуле (48), принимаем равным 78 кН. Исходя из распределения веса трактора по осям 40/60% на переднюю и заднюю оси соответственно на переднюю ось приходится 31,2 кН и на заднюю — 46,8 кН, что соответствует силе тяги 12,2 кН передней осью и 18,7 кН — задней.

На графике влево от точки О отложено значение силы сопротивления качению Ру забегающих колес — 00х. Из точки Oi начинается график зависимости 5 =f(PKp) забегающих колес /. Точку Вноминального значения силы тяги забегающих колес (18,7 кН) откладываем на линии, соответствующей 5 = 16%. При 8% буксования забегающих колес (точка И) отстающие колеса переходят с режима скольжения в тяговый режим работы. Когда оба моста работают в режиме тяги, общее буксование снижается и зависимость 5 =f(PKp) протекает по линии АС более полого, чем по линии ОхА. Точка С получена сложением силы тяги забегающего и отстающего мостов (30,9 кН). Максимальное буксование ведущих колес по ГОСТ соответствует 30%. Сила тяги при максимальном буксовании — точка D.

Работа отстающих колес происходит следующим образом. В точке Оь где только начинается буксование забегающих колес, а сила тяги на крюке отсутствует, отстающие колеса работают со скольжением 8%, соответствующим значению кинематического несоответствия 0,92. По мере нарастания силы тяги буксование забегающих колес увеличивается.

Когда буксование ведущих колес / достигает величины коэффициента кинематического несоответствия, равного 0,92 (точка А), отстающие колеса переходят в точке 02 с режима проскальзывания и торможения в режим тяги и буксования. Чем больше коэффициент кинематического рассогласования в пределах кн= 1, тем ближе к началу координат расположена точка 02, тем шире рабочий диапазон

Рис. 150. Влияние кинематического несоответствия в приводе ведущих колес переднего 2 и заднего 1 мостов на зависимость 5 = ЯРкр)

сил тяги трактора, где оба моста работают в режиме тяги, и уже диапазон 0Х02 чистого скольжения отстающих колес.

В зоне малых сил тяги, где отстающие колеса проскальзывают, нет необходимости включать в работу передний мост. Следовательно, блокировка дополнительного моста сельскохозяйственного трактора (или тягача другого назначения) на рабочих тяговых режимах (при Р больше, чем в точке 02) способствует повышению его тягово-сцепных свойств и тягового КПД.