Силы, действующие на трактор

Выполнение операций при движении трактора в агрегате с технологическими машинами или орудиями происходит при определенном соотношении действующих на него сил, представленных на рис. 165.

В общем случае при неустановившемся движении трактора на подъем под углом, а на него действуют силы: сила тяжести G, движущая сила Р_к, сила сопротивления качению Р_кач, сила сопротивления движению на подъем Р_под, сила инерции Р_ин, сила сопротивления воздуха Р_воз и сила тяги на крюке Р_кр.

Сила тяжести трактора G соответствует его эксплуатационному весу и приложена к центру тяжести ЦТ, определяемому координатами а и h. Она раскладывается на две составляющие: нормальную G cos а, перпендикулярную поверхности, и горизонтальную G sin а, параллельную поверхности. Первая составляющая прижимает опорный участок движителя к поверхности почвы. При этом возникают нормальные реакции Y (рис. 163, а) на опорном участке гусеничной цепи или Y_k (рис. 163, б) и Y_n на колесах колесного движителя. Эти реакции создают моменты, препятствующие перематыванию гусениц или вращению колес. Вторая составляющая направлена против движения трактора.

Рис. 165. Схема сил, действующих на трактор:

а — гусеничного лесного; б — колесного.

Движущая сила Р_к является результатом действия ведущего момента на ведущие колеса (звездочки) и представляет собой реакцию почвы, приложенную к почвозацепам (ведущим колесам) или опорным частям (гусеничной цепи) движителя и вызывает движение трактора. Максимальное значение движущей силы трактора ограничивается мощностью двигателя или силой горизонтальной реакции почвы Х_к, т. е. силой сцепления движителей с почвой Р_сц. Предел движущей силы Р_К по мощности двигателя равен полной окружной силе Р_ко, т. е.

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

где ф — коэффициент сцепления гусениц или колес трактора с почвой.

Значения коэффициентов сцепления для различных грунтов приведены в табл. 4.

Таблица 4

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

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

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

где/— коэффициент сопротивления качению.

Коэффициент сопротивления качению / трактора учитывает сопротивления перекатыванию ходовой части (движителя) и прессованию грунта при движении. Его величины приведены в табл. 4.

Для уменьшения потерь на движение трактора 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_кач, необходимо учитывать полную массу трактора (трактора и машины).

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

где т — 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_ин направлена параллельно поверхности пути в сторону, противоположную ускорению. При установившемся движении силу инерции не учитывают, т. е. Р_ин = 0.

Сила сопротивления воздуха Р_воз определяется по эмпирической формуле.

где K_w — коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости), Н-с²/м⁴; F — лобовая поверхность трактора или автомобиля, м²; У_д — действительная скорость движения трактора (автомобиля), м/с.

Коэффициент обтекаемости зависит от конструктивной формы трактора или автомобиля и состояния ее поверхности. Значения коэффициента обтекаемости изменяется в пределах 0,6…0,7 Н-с²/м⁴.

Сила Р_в03 существенно проявляется только при скоростях движения Уд > 8,3 м/с (30 км/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 Р_кр — это сопротивление, создаваемое технологическими машинами, орудиями, прицепами. Она противодействует поступательному движению трактора или автомобиля, действуя через навесное (прицепное) устройство. Сила тяги Р_кр 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, т. е. при Р_ин = 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, т. е.