Лекция 2.3. Условия возможности движения автомобиля и трактора

2.3.1. Буксование ведущего колеса с пневматической шиной

Физические процессы в пятне контакта ведущего тракторного и автомобильного колеса с дорогой одинаковые. Однако в отличие от автомобиля трактор – это тяговая машина. Тракторное колесо нагружено большим ведущим моментом, чем автомобильное, и работает на сельскохозяйственных фонах, существенно отличающихся от дорожных условий. Поэтому процесс буксования тракторного колеса – норма, а не исключение.

Величина буксования ведущего колеса характеризуется отношением потерянной скорости поступательного движения к возможному её теоретическому значению и выражается обычно в процентах или в долях:

, или .

Так как КПД буксования колеса определяется отношением , то имеет место взаимосвязь: .

На величину буксования колеса влияют: размеры и формы отпечатка, образуемого при контакте шины с почвой; величина развиваемой касательной силы тяги; действующая на колесо весовая нагрузка, т.к. она прижимает его к поверхности пути и от неё зависит сцепление шины с почвой. Суммарный вес , передаваемый ведущими колёсами, называется сцепным весом. Чтобы отразить совокупное влияние, оказываемое на величину буксования ведущих колёс силами и , вводят понятие коэффициента использования сцепного веса . В зависимости от условий работы он может варьировать от нуля при до максимального значения, когда полностью использовано сцепление колеса с дорогой.

В виду трудности замера буксование ведущих колёс обычно представляют как функцию от силы тяги на крюке .

Экспериментальное определение буксования движителей трактора заключается в том, чтобы на мерном участке поля сопоставить суммарное число оборотов ведущих колёс при движении трактора на холостом ходу и под нагрузкой . Нагрузку на крюке следует задавать ступенчато от минимального значения до значения, при котором происходит интенсивное буксование колёс.

Число оборотов ведущих колёс измеряют в процессе тяговых испытаний, регламентируемых ГОСТ 7057 – 81. Чтобы найти величину буксования опытным путём нужно замерять во время испытаний действительные радиусы качения ведущих колёс и теоретический радиус колёс , поскольку . Действительный радиус определяется путём замера длины гона и числа оборотов ведущих колёс в соответствующих почвенных условиях с заданной нагрузкой на крюке и рассчитывается по формуле:

, откуда .

Точный замер теоретического радиуса весьма затруднён, в связи с невозможностью создать условия движения ведущих колёс без буксования и тем, что величина нормальной нагрузки колеблется из-за условий движения. Поэтому ГОСТ установил приближённый метод определения теоретического радиуса ведущих колёс на основании следующих допущений: 1) принимается, что при установившемся холостом ходе трактора на горизонтальном участке пути ведущие колёса трактора не буксуют; 2) считается, что теоретический радиус ведущих колёс имеет на данном почвенном фоне постоянное значение, не зависящее от нагрузки на крюке и других условий движения. Исходя из этого .

Определив, таким образом, и , вычисляют величину буксования ведущих колёс при заданной нагрузке на крюке

.

2.3.2. Касательная сила тяги

Как было отмечено ранее касательная сила тяги - это есть отношение момента, подводимого к ведущему колесу или ведущей звёздочке автомобиля и трактора к теоретическому радиусу ведущих колёс . Величина касательной силы тяги может изменяться в широких пределах в зависимости от условий движения от до максимального значения, которое ограничивается различными обстоятельствами. Потребная величина касательной силы тяги, необходимая для обеспечения движения в различных условиях, определяется суммой сил сопротивления движению. К силам сопротивления движению относятся: нагрузка на крюке; сила сопротивления воздуха; сила сопротивления, связанная с движением машины в подъём; сила сопротивления качению и др.

С другой стороны максимальное значение касательной силы тяги всегда ограничено либо со стороны двигателя, либо со стороны сцепления колеса с почвой.

Если ограничение максимального значения касательной силы тяги происходит со стороны двигателя, то это максимальное значение называется касательной силой тяги по двигателю. Её величина определяется по формуле:

.

Здесь следует заметить, что правильнее было бы в этой формуле поставить вместо номинального момента максимальный момент двигателя . Однако из характеристики дизеля (см. рис. 7) видно, что наибольшему значению мощности и наименьшему значению удельного расхода топлива двигателя соответствует номинальное значение крутящего момента . Поэтому целесообразно работать при значениях , находящихся в узком диапазоне, близком к номинальному значению .

Если ограничение максимального значения касательной силы тяги происходит со стороны сцепления колеса с дорогой, то это максимальное значение называется касательной силой тяги по сцеплению. Её величина определяется по формуле:

, где - коэффициент сцепления.

Коэффициент сцепления зависит от многих факторов, характеризующих свойства шины и опорной поверхности, а также от характера нагрузок на колесо. К эксплуатационным факторам, влияющим на , относятся: тип и состояние фона, дороги; давление воздуха в шине; износ протектора шины.

Значение коэффициента колёсных и гусеничных машин для различных дорожных условий приводятся в таблицах.

2.3.3. Условия возможности движения автомобиля и трактора в выбранном режиме

Для определения возможности движения автомобиля и трактора в заданных условиях необходимо сравнить потребную величину касательной силы тяги, определяемую как сумму сил сопротивления движению, с касательной силой тяги по двигателю и касательной силой тяги по сцеплению.

Движение машины в заданном режиме возможно, если соблюдены следующие условия:

;

.

Если не выполняется первое условие, то движение автомобиля и трактора невозможно из-за недостаточной величины крутящего момента, подводимого к ведущим колёсам машины на заданной передаче. Для того чтобы выполнить это условие необходимо перейти на более низкую передачу с большим передаточным числом .

Если не выполняется второе условие, то движение автомобиля и трактора невозможно из-за недостаточности сцепления ведущих колёс с поверхностью пути. Для того чтобы выполнить это условие необходимо уменьшить силы сопротивления движению: делать поля и дороги горизонтальными; улучшать обтекаемость машины; создавать ходовые системы, обеспечивающие меньшие значения силы сопротивления перекатыванию и большие значения коэффициента сцепления.