Рівняння тягового балансу гусеничного трактора.

В загальному випадку під час прискореного руху гусеничного трактора на підйомі на нього діють такі сили і моменти, що й при русі горизонтальною дорогою, крім того додається сили інерції Р_j, а вага G розкладається на складові Gcos i Gsin, які спрямовані нормально до опорної поверхні і паралельно до неї (рис. 5).

Рис. 5. Схема прикладання сил під час прискореного руху на підйомі

Нормальна реакція дороги зміщується назад відносно лінії дії сили Gcos. Розглянемо рівняння рівноваги сил відносно осей х та z і рівноваги моментів відносно точки О:

З першого і третього рівнянь рівноваги можна визначити координату b^', що відповідає прикладанню нормальної реакції R_z:

з якого видно, що чим більша сила на гаку трактора, тим значніше точка прикладання реакції R_z зсувається до гака трактора. В нерухомого трактора b=b^'.

Рівняння рівноваги сил, що діють паралельно осі х, називається рівнянням тягового балансу трактора. Його частіше записують у вигляді

або

,

де m – маса трактора;

v_д – дійсна швидкість;

f – коефіцієнт опору коченню гусеничного рушія.

Особливості тягового розрахунку трактора.

Як і для автомобіля, завданнями тягового розрахунку трактора є визначення максимальної потужності двигуна та передатних чисел трансмісії.

Максимальна потужність двигуна повинна забезпечити задане максимальне значення сили на гаку при русі на найнижчій передачі. При заданій силі на гаку Р_{гк max} дотична тягова сила визначається з виразу

,

де _е= 0,8…0,9 – коефіцієнт експлуатаційного навантаження.

Максимальна потужність двигуна визначається за формулою:

де v_т1 - теоретична швидкість руху трактора на першій передачі;

_т – к.к.д. трансмісії.

Передатні числа трансмісії трактора визначаються двома способами і, залежно від обраного способу, вони утворюють або геометричну прогресію, або арифметичну. Як відомо, геометричну прогресію утворюють і передатні числа трансмісії автомобіля. Але на відміну від автомобіля, в якого для кожної передачі діапазон зміни частот обертання колінвала є однаковим, для трактора використовується умова, що на кожній передачі однаковим є діапазон зміни крутного моменту двигуна. (рис. 6).

Рис. 6. Визначення передатних чисел трансмісії

На рисунку T_max, T_min – найбільше і найменше значення вибраного діапазону зміни крутного моменту двигуна.

Відомо, що дотична тягова сила

Використавши цю формулу, можна записати

;

;

;

звідки

де – знаменник геометричної прогресії

На підставі цього

u₂ = u₁q;

u₃ = u₂q = u₁q²;

u_m = u₁q^m-1,

де m – кількість передач трансмісії.

При геометричній прогресії нижчі передачі дуже близько зсуваються одна до одної, між вищими передачами виходить великий розрив. В результаті цього середня швидкість руху трактора, яка залежить насамперед від роботи на вищих передачах, знижується. Для зближення вищих передач а, отже, й підвищення середньої швидкості трактора, можна вибирати арифметичний ряд передатних чисел трансмісії. Для арифметичної прогресії різниця швидкостей на суміжних передачах є сталою:

Кінематика повороту гусеничного трактора

Для встановлення кінематичних залежностей розглядається поворот трактора з постійним радіусом кривини при русі горизонтальною дорогою з невеликою усталеною швидкістю, (тобто при відсутності інерційних сил). Центр повороту точка О розташовується на поперечній осі, що проходить через середини опорних поверхонь гусениць (рис. 7).

Рис. 7. Схема повороту гусеничного трактора

Кутова швидкість повороту трактора

,

де v_c – поступальна швидкість центра мас – точки с;

R – радіус повороту центра мас.

Точки О₁ і О₂, які розташовані посередині площин симетрії відстаючої і випереджуючої гусениць, називаються полюсами гусениць. При відсутності буксування та проковзування гусениць швидкості їх полюсів визначаються за виразами:

;

,

де В – колія трактора.

При повороті трактора гусениці беруть участь у двох рухах – поступальному і обертовому. Здійснюючи обертовий рух, гусениці зминають і зрізають грунт у напрямі, перпендикулярному до поздовжньої осі трактора. При цьому на трактор діють такі сили (рис. 8):

Р_к1 і Р_к2 – тягові сили на відстаючій і випереджуючій гусениці;

Р_f1 і P_f2 – сили опру поступальному рухові відстаючої і випереджуючої гусениць;

R₁ і R₂ – сили опору повороту, які діють перпендикулярно до гусениць.

Рис. 8. Схема дії сил при повороті гусеничного трактора

Сили опору поступальному рухові

,

де f – коефіцієнт опору поступальному рухові.

Сили опору повороту зумовлені тертям гусениць при боковому зсуві, вони залежать від коефіцієнта опору повороту µ. Рівнодійні елементарних бокових сил

.

Рівняння рівноваги моментів всіх сил відносно полюсів повороту О₁ і О₂:

Підставивши значення іта здійснивши перетворення, одержуємо

;

Тягова сила випереджуючої гусениці Р_к2 завжди має додатне значення. Тягова сила відстаючої гусениці Р_к1 часто може набувати від’ємного значення, оскільки )(f = 0,03…05; µ = 1,15…0,7).