Тяговый баланс трактора

На рисунке 4.2 представлена схема внешних сил, действующих на гусеничный трактор, движущийся ускоренно и на подъеме с углом α.

Рисунок 4.2. Схема внешних сил, действующих на трактор

В направлении движения действует только одна активная сила, это сила движущая агрегат F. Все другие силы, направленные в противоположную сторону движения трактора - это силы сопротивления: составляющая тягового сопротивления рабочей части агрегата R_a, возникающая в связи перемещением и выполнением рабочими машинами технологического процесса (приложенная к трактору она называется тяговым усилием P_кр), сопротивление движению самого трактора со стороны опорной поверхности P_f, сопротивление воздушной среды P_в, силы инерции P_j и дополнительное сопротивление на преодоление подъема (спуска) P_α. Сумма сил сопротивления движения трактора может быть выражена формулой:

P_c=R_a+P_f±P_α±P_j±P_в, (4.6)

Так как m_пр·dv/dt представляет собой приведенную силу инерции P_j, то уравнение движения агрегата (4.5) с учетом формулы (4.6) может быть представлена уравнением, в котором сила, движущая агрегат, равна алгебраической сумме внешних сил, действующих на движущийся трактор:

F=R_a+P_f±P_в±P_j±P_α(4.7)

Формула (4.7) называется уравнением тягового баланса трактора.

В направлении, перпендикулярном движению агрегата, действуют следующие внешние силы: составляющая веса трактора m∙g∙cosα, составляющая от воздействия рабочих машин на трактор R_в.м=P_крtgβ и соответствующие реакции почвы R_осн (для гусеничного трактора) или действующие на ведущие R_в и направляющие колеса R_н (колесных тракторов).

Сопротивление движению трактора со стороны почвы зависит от конструкции ходового аппарата и веса трактора, свойств и неровностей почвы, величины тягового усилия, скорости движения. Все эти факторы находятся в сложной взаимосвязи и определение сопротивления движению от каждого фактора в отдельности весьма затруднительно. Поэтому для практических расчетов сопротивления передвижению используют упрощенную зависимость:

P_f=f(m∙g+m_м∙g∙p), (4.8)

где m – эксплуатационная масса трактора, кг; m_м – масса рабочей машины, кг; р – коэффициент, показывающий, какая часть массы рабочей машины нагружает трактор; f – коэффициент пропорциональности, обычно называемый коэффициентом сопротивления передвижения; g – ускорение свободного падения, м/с²

Понятие эксплутационной массы включает конструктивную массу трактора, массу тракториста (по стандарту 75 кг), массу балластных грузов и возимого инструмента, массу полной заправки всех емкостей горюче-смазочными материалами и охлаждающей жидкостью и массу устанавливаемого на тракторе дополнительного оборудования, указанного в технической документации.

Из рисунка 4.2 видно, что сопротивление подъему (спуску) выражается зависимостью:

P_α=±m∙g∙sinα (4.9)

Так углы подъемов (спусков) небольшие, то без большой ошибки можно принять sinα≈tgα, а tgα=h/l=i (то есть отношение величины подъема h к величине ее заложения l). Тогда сопротивление подъему можно представить более удобной для расчета формулой:

P_α=±m∙g∙i (4.10)

Из формулы (4.10) видно, что при подъеме (спуске) на один процент (градус) сопротивление машины изменяется (увеличивается или уменьшается в зависимости от знака) на один процент ее веса.

Сопротивление воздушной среды P_в обычно учитывается при относительной скорости воздушного потока более 18 км/ч

Так как скорости движения машинно-тракторных агрегатов сравнительно небольшие ТО, сопротивление воздушной среды невелико и им обычно при расчетах пренебрегают, принимая Р_в=0.

Величина dV/dt зависит от большого числа случайных факторов и, как показывают многочисленные опытные данные, распределена по нормальному закону. Поэтому наиболее вероятной средней величиной ускорения прямолинейно-поступательного движения является нуль. Это служит основанием для упрощения расчетов по составлению агрегатов, принимая движение установившимся и Pj=0.

Силы инерции Pj обычно учитывают при расчете разгона или торможения МТА, когда ускорение может достигать 10 м/с².

В большинстве практических расчетов по составлению МТА принимают, что движение установившееся (dv/dt=0) и сопротивление воздушного потока невелико. В этом случае уравнение тягового баланса трактора имеет вид:

F=R_a+P_f±P_α, (4.11)

Как видно из уравнения (4.11) и рисунка 4.2 в случае установившегося движения тяговое усилие трактора Р_кр=R_a, движущая агрегат сила F=P_c.