понимать радиус окружности, длина которой 
равна периметру многоугольника 
, описанного вокруг ведущего колеса, с длиной стороны, равной шагу гусеничного звена (рис. 1.12):
где 
– число звеньев.
КПД трансмиссии. Развиваемая двигателем мощность 
передается к движителям машины агрегатами трансмиссии, при этом часть мощности 
затрачивается на преодоление трения между зубьями шестерен коробки передач, раздаточной коробки, ведущих мостов, в подшипниках и сальниках, а также на преодоление трения шестерен о масло, находящееся в агрегатах, и на его разбрызгивание. Поэтому мощность 
, подводимая к движителю при равномерном движении машины, равна 
, следовательно, КПД трансмиссии колесной машины
где 
– мощность на ведущих колесах, кВт; 
– эффективная мощность двигателя, кВт; 
– мощность, теряемая в трансмиссии на трение, кВт.
Величина мощности 
зависит от конструкции трансмиссии, величины передаваемого крутящего момента, частоты вращения валов и т. д.
КПД трансмиссии гусеничных машин зависит от количества элементов кинематической цепи:
где 
и 
– КПД одной пары цилиндрических и конических шестерен;
и 
– количество пар соответствующих шестерен.
КПД трансмиссии не остается постоянным 
остается величиной постоянной, после чего начинает уменьшаться в результате изнашивания деталей, нарушения их номинальных размеров и образования чрезмерных зазоров.
У машин с гидравлическими элементами в трансмиссии (гидромуфты, гидротрансформаторы) 
равен произведению механического 
и гидравлического 
КПД, т. е. 
Уравнение движения машины. Сила тяги по условиям сцепления движителя с дорогой
Уравнение движения автомобиля связывает силу тяги 
с силами сопротивления его движению и позволяет определить характер движения машины в каждый момент времени.
На рис. 1.13, а показаны силы, которые действуют на автомобиль в общем случае равноускоренного прямолинейного движения. Сила тяжести 
(рис. 1.13, а) приложена на высоте центра тяжести 
машины и направлена вертикально вниз. Суммарная сила сопротивления разгону условно приложена на высоте центра тяжести и направлена противоположно ускорению 
. Силы сопротивления качению передних и задних колес – 
,
. Сила сопротивления воздушной среды – 
.
Спроецировав все силы на ось, параллельную поверхности дороги, получим уравнение движения автомобиля при движении на подъеме:
Тяговая сила 
на ведущих колесах автомобиля ограничивается силой сцепления шин с поверхностью дороги; качение ведущих колес без буксования
28
возможно при условии
где 
– сила сцепления колес с опорной поверхностью; 
– сцепной вес машины, приходящийся на ведущие колеса (для неполноприводных автомобилей и колесных тракторов 
определяется с учетом распределения нормальных реакций от веса машины по осям); 
– коэффициент сцепления ведущих колес с опорной поверхностью.
Сила сцепления 
противодействует скольжению колес относительно дороги и зависит от силы трения, возникающей в месте контакта колеса с дорогой, от типа и состояния дороги, рисунка и степени износа протектора, давления воздуха в шине и т. д.
У автомобилей коэффициент сцепления 
колес автомобиля численно равен отношению реакций дороги при движении машины: горизонтальной 
(рис. 1.13, б), вызывающей равномерное скольжение колеса, к нормальной реакции 
, т.е. 
.
а) 
б) 
Рис. 1.13. Силы и реакции:
а – силы, действующие на автомобиль во время движения; б – реакции дороги, действующие на колесо автомобиля
Реакция 
возникает под действием силы 
, а 
– под действием силы 
. Коэффициент сцепления колесных и гусеничных движителей с дорогой 
обычно определяют экспериментально, учитывая действие грунтозацепов:
где 
– касательная сила тяги; 
– сцепной вес транспортного средства. Для гусеничных тракторов, полноприводных автомобилей и колесных
тракторов сцепной вес 
равен эксплуатационному весу машины
.
В общем случае движения машины на подъем (уклон) сцепной вес равен 
, где 
– угол уклона пути движения.
Тяговый баланс и сопротивление движению гусеничного трактора с прицепами
Скорость движения тракторов значительно ниже скорости движения автомобилей, поэтому для тяговых расчетов тракторов нет надобности пользоваться динамическими характеристиками, а можно исходить из их заводской технической характеристики.
В заводской характеристике трактора приводятся номер передачи, скорость движения 
, км/ч, и тяговое усилие на крюке 
, даН (кгс), на указанной передаче при движении на горизонтальной площадке, равное
29
где 
– сила тяги, приложенная к гусеницам, даН (кгс); 
– основное удельное сопротивление движению при гусеничном ходе (величина, аналогичная коэффициенту качения пневмошин); для грунтовых дорог, сухих и ровных, 
, а для неровных и грязных 
; 
– вес трактора, даН (кгс).
Тяговое усилие трактора с прицепами на пневмоколесном ходу (рис. 1.14), например, при движении на подъем,
где 
– количество прицепов; 
– полный вес прицепа, даН (кгс); 
– коэффициент качения.
Рис. 1.14. Схема к расчету сопротивления движению тракторного поезда
Рис. 1.15. Тахограмма движения тракторного поезда
Из формул получим
Отсюда сила тяги на крюке
Зная необходимую величину 
, по технической характеристике трактора устанавливают на какой передаче будет двигаться тракторный поезд и какова будет его скорость.
Чтобы гусеницы не буксовали, должно соблюдаться условие
Коэффициент сцепления гусениц 
значительно выше, чем пневмоколес. Например, для грунтовых дорог 
, а на разрыхленном грунте
.
Следовательно, по условиям сцепления из формул
или
Тяговые расчеты тракторного транспорта
В условиях строительных площадок угол наклона дорог не превышает 15– 16°. Поэтому можно принимать 
, а 
, что значительно упрощает формулы, приведенные выше. Сила тяги на крюке груженого поезда, идущего на подъем,
Сила тяги на крюке порожнего поезда, идущего под уклон,
30
где 
– вес порожнего прицепа, даН (кгс); 
– вес трактора, даН (кгс). Возможное количество прицепов в тракторном поезде определяют исходя
из расчета движения груженого поезда на подъем, т. е
Однако формула действительна только в том случае, если соблюдается неравенство, т. е. отсутствует буксование гусениц.
Расход топлива трактором (килограмм на 100 км) определяется примерно так же, как и для автомобиля.
Для груженого поезда, идущего на подъем,
для порожнего поезда, идущего под уклон,
Тяговые и динамические характеристики Тяговая характеристика колесной машины
Тяговой характеристикой называется графическая зависимость тяговой силы в функции поступательной скорости движения машины. Тяговая характеристика строится по результатам стендовых или дорожных испытаний или по расчетным данным.
Поступательная скорость 
(м/с) движения колесной машины зависит от угловой скорости 
ведущих колес и радиуса их качения 
:
Угловые скорости (рад/с) коленчатого вала 
и ведущих колес 
связаны равенством
где 
– передаточные числа основной и дополнительной коробок передач и главной передачи соответственно.
Следовательно, поступательная скорость (м/с) движения колесной машины определяется по формуле
Развиваемый двигателем момент 
передается через агрегаты трансмиссии и величина его будет изменяться пропорционально передаточным числам агрегатов. Момент, подводимый к полуосям (Нм):
Следовательно, тяговая сила (Н) будет равна
и будет меняться во всем диапазоне угловой скорости 
коленчатого вала. Для построения графика тяговой характеристики колесной машины (рис.
1.16, а) следует определить 
для нескольких значений 
(от минимума до максимума). Для этих же значений 
определяют поступательную скорость 
движения колесной машины при изменении передаточного числа 
коробки передач. Число кривых тяговой силы 
по оси ординат будет соответствовать числу ступеней в коробке передач. По оси абсцисс откладывают значения скорости поступательно движущейся машины.
31
Рис. 1.16. Графики тяговой характеристики колесной (а) и гусеничной (б) машины
Вначале, задаваясь размерами графика, по значению максимальной скорости 
на высшей передаче определяют длину 
шкалы скорости. Такая же длина должна быть у отрезка шкалы угловой скорости двигателя, который помещается ниже оси абсцисс. При постоянной угловой скорости двигателя значение скорости колесной машины на различных передачах обратно пропорционально передаточным числам коробки передач: 
, 
и т. д., поэтому размер деления шкалы угловой скорости двигателя, например, для первой передачи в 
раз меньше размера деления шкалы для прямой передачи. Следовательно, масштаб скорости поступательного движения колесной машины будет общим для всех передач, а масштаб угловых скоростей двигателя будет различным для каждой передачи.
Кривые, образующие тяговую характеристику, строятся в зависимости от скорости движения для каждой передачи (I, II, III) отдельно.
Для гусеничных машин (тракторов) тяговая характеристика (рис. 1.16, б) строится по результатам испытаний. По оси абсцисс откладывается касательная сила тяги, развиваемая гусеничной машиной на первой передаче. Такой же длины под осью абсцисс откладывается значение момента 
, подводимого на движитель. С переходом на повышенную передачу скорость трактора возрастает, но изменяется и момент 
, предельное значение которого определяется длиной линии 
и т. д.
Поступательная скорость движения гусеничной машины при отсутствии буксования и скольжения определяется аналогично скорости колесной машины, т. е.
,
где 
– угловая скорость ведущего колеса движителя, рад/с; 
– радиус зацепления ведущих колес гусеничного движителя, м.
Дизельные двигатели, устанавливаемые на современных тракторах, оборудуются всережимными регуляторами частот вращения. Частота вращения двигателя 
, развиваемая в регуляторном режиме, называется номинальной. Мощность и вращающий момент при номинальной частоте вращения называется номинальной мощностью 
и номинальным вращающим моментом 
. Вращающий момент, передаваемый на движитель, меняется в зависимости от общего передаточного числа трансмиссии.
Регулятор, уменьшая подачу топлива в цилиндры двигателя, понижает эффективную мощность; скоростные характеристики с регуляторной ветвью
32