Силы, действующие на трактор и автомобиль

Выполнение операций при движении трактора в агрегате с технологическими машинами или орудиями происходит при определённом соотношении действующих на него сил.

В общем случае при неустановившемся движении трактора на подъём под углом, а (рис.229) на него действуют силы: сила тяжести G, движущая сила Р_п сила сопротивления качению Р_кан> сила сопротивления движению на подъём Р^, сила инерции Рсила сопротивления воздуха Р*>, и сила тяги на крюке Р_кр.

Рис. 229. Схема сил, действующих на трактор.

Сила тяжести трактора G соответствует его эксплуатационному весу и приложена в центре тяжести ЦТ, определяемому координатами а и И. Она раскладывается на две составляющие: нормальную Gcosa, перпендикулярную поверхности, и горизонтальную Gsina, параллельную поверхности. Первая составляющая прижимает опорный участок движителя к поверхности почвы. При этом возникают нормальные реакции Y (рис. 229, а) на опорном участке гусеничной цепи или У* (рис. 229, б) и Y" на колёсах колёсного движителя. Эти реакции создают моменты, препятствующие перематыванию гусениц или вращению колёс. Вторая составляющая направлена против движения трактора.

Движущая сила Р_к является результатом действия ведущего момента на ведущие колёса (звёздочки) и представляет собой реакцию почвы, приложенную к почвозацепам (ведущим колёсам) или опорным частям (гусеничной цепи) движителя и вызывает движение трактора или автомобиля. Максимальное значение движущей силы ограничивается мощностью двигателя или силой горизонтальной реакции почвы Х_к, то есть силой сцепления движителей с почвой Per

Предел движущей силы по мощности двигателя равен полной окружной силе Р_коу то есть

Движущая сила, при которой уплотнение грунта не превышает определённой величины, называется максимально допустимой движущей силой тяги по сцеплению Р" . Она определяется по формуле.

где (р — коэффициент сцепления гусениц или колёс трактора (автомобиля) с почвой.

Значения коэффициентов сцепления для различных грунтов приведены в табл.8.

Таблица 8.

Значение коэффициентов сцепления и сопротивления качению для различных грунтов и типа движителя.

Ведущий момент на ведущих звездочках (колесах) можно использовать, если выполняется условие

Сила сопротивления качению Р_кач появляется в связи с деформацией почвы и шин колесных тракторов и автомобилей. Она рассчитывается по формуле

где/- коэффициент сопротивления качению.

Коэффициент сопротивления качению f учитывает сопротивления перекатыванию ходовой части (движителя) и прессованию грунта при движении. Его величины приведены в таблице 8.

Для уменьшения потерь на движение трактора или автомобиля, необходимо совершенствовать конструкцию ходовой части, уменьшая потери на трение в подшипниках. В случае применения навесных машин и машин, монтируемых на трактор, при определении сил сопротивления качению Р_кт необходимо учитывать полную массу трактора (трактора и машины). В автомобилях следует учитывать вес перевозимого груза.

Сила сопротивления движению на подъём численно равна составляющей силы тяжести, параллельной поверхности пути. Она направлена против движения трактора (aiperaTa) или автомобиля, увеличивая сопротивление, а при движении под уклон — в сторону их движения, уменьшая сопротивление движению. Эта сила рассчитывается по формуле.

Сила инерции P_w возникает при ускоренном или замедленном движении, препятствуя или способствуя движению трактора или автомобиля. Её определяют по формуле

где m — масса трактора (агрегата) или автомобиля, кг;

j — линейное ускорение, м/с²;

g — ускорение свободного падения, м/с².

При ускоренном движении (разгоне) сила инерции увеличивает сопротивление движению (знак"+"), а при замедленном — уменьшает сопротивление движению (знак"-«).

Сила инерции Р^ направлена параллельно поверхности пути в сторону, противоположную ускорению. При установившемся движении силу инерции не учитывают, то есть Р_1Ш= 0.

Сила сопротивления воздуха Р*, определяется по эмпирической формуле

где K_w — коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости), Н’С²/м ,.

F — лобовая поверхность трактора или автомобиля, м²;

V_d — действительная скорость движения трактора (автомобиля), м/с.

Коэффициент обтекаемости зависит от конструктивной формы трактора или автомобиля и состояния её поверхности. Значения коэффициента обтекаемости изменяется в пределах 0,6…0,7 Нс²/м Сила Р_во, существенно проявляется только при скоростях движения К*>8,3 м/с (ЗОкм/ч). В связи с этим при выполнении технологических операций тракторными агрегатами, где скорости движения значительно меньше 8,3 м/с (30 км/ч) силу Р_воз можно не учитывать.

Сила тяги P_v — это сопротивление, создаваемое технологическими машинами, орудиями, прицепами. Она противодействует поступательному движению трактора или автомобиля, действуя через навесное (прицепное) устройство. Сила тяги Р^ обычно параллельна поверхности пути и направлена в сторону, противоположную движению агрегата.

Тяговый баланс трактора (автомобиля). Сложив все силы, действующие в продольной вертикальной плоскости, получим уравнение тягового баланса:

При установившемся движении, то есть при Р_ш= 0, уравнение тягового баланса примет вид:

Тяговым балансом называется уравнение, отражающее зависимость между развиваемой силой тяги и силами сопротивления движению трактора или автомобиля.

Из уравнения тягового баланса можно получить значение силы тяги на крюке, то есть