2. Види кочення коліс

Колесо здійснює плоско-паралельний рух, що є рядом послідовних обертань навколо миттєвих центрів обертання. Миттєвий центр обертання може розташовуватись у точці контакту колеса із ґрунтом або нижче чи вище даної точки.

Для ведених та ведених привідних коліс і котків характерним є кочення із ковзанням. При цьому центр колеса за один його оберт проходить шлях більший довжини обода ( ) (рис. 3.2, а). У такому випадку віддаль від центра колеса до миттєвого центра обертання буде більшою радіуса колеса і відбуватиметься проковзування ободу відносно ґрунту у напрямку протилежному напрямку обертання колеса. Якщо , то колесо не обертається, а лише ковзає поверхнею ґрунту (рухається юзом).

Рис. 3.2. Реальне та уявне колесо: а – при кочення колеса із ковзанням; б – при коченні колеса із буксуванням

Для ведучих коліс характерним є рух із буксуванням. При цьому центр колеса за один його оберт проходить шлях менший довжини обода ( ) (рис. 3.2, б). У такому випадку віддаль від центра колеса до миттєвого центра обертання буде меншою радіуса колеса і відбуватиметься проковзування ободу відносно ґрунту у напрямку, що співпадає з напрямком обертання колеса. Якщо , то колесо лише обертається навколо своєї осі, а поступальний рух відсутній (повне буксування).

Для аналізу процесу буксування та ковзання коліс В.П. Горячкін запропонував ввести до розрахунків поняття уявного колеса. Для випадку ковзання – більшого розміру, а для випадку буксування - меншого.

Якщо через позначити радіус дійсного колеса, а через - приріст радіусу через ковзання колеса, то при русі колеса з ковзанням шлях, який воно пройде за 1 оберт становитиме . А уявне колесо із радіусом пройде даний шлях за 1 оберт при русі без ковзання.

Для кількісної оцінки явища ковзання вводять поняття коефіцієнту ковзання , який рівний відношенню шляху пройденого ковзанням до загального шляху:

.

У випадку буксування ведучого колеса за 1 оберт воно пройде шлях , а уявне колесо із радіусом за 1 оберт пройде даний шлях без буксування.

Аналогічно коефіцієнту ковзання вводять поняття коефіцієнту буксування , який становить:

.

3. Параметри котків і коліс

Колеса та котки характеризуються діаметром, шириною ободу колеса або робочою шириною захвату котка.

Котки і колеса сільськогосподарських машин пересуваються нерівною поверхнею поля. Для виявлення механізму впливу коліс та котків на цю поверхню розглянемо їх взаємодію з окремою грудкою (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схема взаємодії колеса із грудкою

Нормальна сила спричинює появу сил тертя між колесом і грудкою та поверхнею поля . Для якісної роботи котка та зменшення енергозатрат на перекочування колеса вони повинні защемити грудку і викотитись на її поверхню. У такому випадку повинна виконуватись умова

,

але , , , де і - кут тертя між колесом і грудкою та колесом і поверхнею поля відповідно; - вага котка чи колеса разом із вагою машини, що припадає на дане колесо.

У свою чергу

.

Звідки

Або

Тоді отримаємо

Отже, грудка буде вдавлюватись в поверхню ґрунту у випадку виконання умови:

Оскільки

,

а

Тому

Задавшись висотою грудок (нерівностей поля) та кутами тертя і можна визначити граничне значення діаметра котка чи колеса . Для зменшення поздовжнього переміщення ґрунту кут охоплення приймають . Тоді діаметр колеса можна визначити з умови

.

Тиск, який чинить коток чи колесо на ґрунт наближено становить

,

де - ширина профілю колеса (ширина захоплення котка);

- довжина відбитку колеса (котка) на ґрунті.

Оптимальним тиском для прикочування ґрунту є значення МПа.