выполняются как двухступенчатые редукторы, удваивающие общее число передач трактора.

При передаче мощности от двигателя к ведущим колесам часть ее теряется на трение в зацеплении зубчатых пар промежуточных редукторов трансмиссии, в подшипниках их валов, их уплотнениях и на разбрызгивание масла в корпусах. Все эти потери учитываются механическим КПД трансмиссии η м, который определяется как отношение мощности Nк, подведенной к ведущим колесам трактора, к эффективной мощности Nе двигателя.

N

η м = Nк

е

Заменяя значения мощностей их составляющими и используя выражение (4.1), имеем

	η м =	М кω к	=	М к	, (4.2)
		Мдω д		Мдuо

где Мд - крутящий момент двигателя; Мк - ведущий момент на колесах.

С помощью зависимости (4.2) ведущий момент на колесах трактора Мк определяется как

Мк = Мд uо η м . (4.3)

Таким образом, моменты подведенные к ведущим колесам трактора зависят от крутящего момента, развиваемого двигателем, передаточного числа трансмиссии и ее механического КПД.

4.4. Тяговый баланс трактора и лучевой график

Для того чтобы получить представление о силе тяги, развиваемой трактором и экономичности работы двигателя, рассмотрим условную принципиальную схему установившегося движения трактора по горизонтальной поверхности с нагрузкой на крюке. При этом отсутствуют силы инерции и составляющие силы тяжести, возникающие при движении по наклонной поверхности. Примем, что нагрузка на крюке и сопротивление качению трактора постоянны, а сцепление движителя с почвой обеспечено.

На рис.4.2 представлена условная схема движения колесного трактора классической компоновки с задними ведущими колесами 6, радиусом rк, с постоянной скоростью V.

Крутящий момент Мд двигателя 1 подводится через агрегаты трансмиссии - сцепление 2, КП 3, ЦП 4 и конечную передачу 5 - к ве-

273

дущим колесам 6, на которых создается ведущий момент Мк. Вследствие надежного сцепления ведущих колес с почвой под действием момента Мк в почве образуются касательные реакции, равнодействующая которых сила Рк направлена в сторону движения трактора. Эта сила Рк, называемая касательной силой тяги, передается через детали движителя остову трактора и двигает его вперед. Часть этой силы расходуется на преодоление сопротивления качению трактора со стороны почвы, условно представленной силой Рf перед направляющими колесами 7. При работе МТА основная часть силы Рк используется для полезной силы тяги Ркр на крюке трактора и тоже направлена в сторону противоположную его движению.

Рис. 4.2. Схема движения колесного трактора классической компоновки на горизонтальной поверхности пути

Проецируя внешние силы, действующие на трактор, на горизонталь, имеем

Рк = Рf + Ркр . (4.4)

Это уравнение называют тяговым балансом трактора при установившемся его движении по горизонтали. Оно показывает на что расходуется касательная сила тяги Рк . Если трактор движется холостым ходом без нагрузки на крюке, то Рк =Рf. Здесь касательная сила тяги Рк расходуется только на преодоление сопротивления движению трактора со стороны почвы.

Связь между силой Рк и моментом двигателя Мд определяет за-

висимости (4.3).
При обеспеченности сцепления движителя с почвой Мк		можно
определить через касательную силу тяги	Рк и радиус ведущего	коле-
са rк:
Мк = Рк rк .	(4.5)

274

Приравнивая значения Мк по зависимостям (4.3) и (4.5) и решая новое уравнение относительно Рк, получим

Рк = М дuоη м / rк .

Принимая С = uо η м /rк, окончательно получим Рк = Мд С. Коэффициент С с достаточной степенью точности может быть

принят постоянным ввиду незначительности колебаний значений η м и rк, а uо - величина постоянная для данного передаточного числа.

Таким образом, касательная сила тяги Рк прямо пропорциональна крутящему моменту двигателя Мд, а коэффициент С зависит от общего передаточного числа трансмиссии uо, которое изменяется в зависимости от включенной передачи в КП.

При установившемся движении МТА сила тяги Ркр равна силе сопротивления Rм, вызываемой машиной-орудием, т.е. Ркр = Rм.

Для наглядного представления необходимости применения КП в трансмиссии трактора рассмотрим случай его работы без нее (рис. 4.3). Допустим, что трактор имеет только одну передачу с большим передаточным числом, позволяющую при номинальном крутящем моменте двигателя Мдн и минимальном удельном крюковом расходе топлива qкрmin получить наибольшую силу тяги Ркmax , но при относительно небольшой скорости движения МТА. В данном ограниченном тяговом диапазоне Ркрmax работа МТА будет весьма эффективна.

Рис. 4.3. Лучевой график

275

Посмотрим, как будет работать трактор с машиной-орудием, имеющей небольшое тяговое сопротивление Rм.

Для определения эффективности работы МТА с Rм построим так называемый лучевой график (рис. 4.3), на котором по оси абсцисс откладываются значения: Рf , Ркр , Рк и Rм, а по оси ординат - Мд , Мдн и qкр. Отсчет Рf и Рк осуществляется из точки О, а Ркр и Rм – из точки О’. Возведя в точке Ркрmax перпендикуляр до пересечения с горизонталью, проведенной через точку Мдн, получаем точку А. Луч ОА характеризует известную пропорциональность Рк = Мд . С. Его наклон зависит от коэффициента С, отражающего величину передаточного числа трансмиссии uо. Чем оно меньше, тем меньше наклон луча ОА. На этом же перпендикуляре откладываем значение qкрmin и строим график его зависимости от Ркр.

Для того чтобы определить момент двигателя Мд и крюковой удельный расход топлива qкр при работе МТА с силой сопротивления Rм восстановим перпендикуляр из точки Rм. Точки его пересечения 1 и 1’ соответственно с графиками Мд и qкр на первой передаче указывают соответственно на недостаточную загрузку двигателя и большой крюковой расход топлива. Это свидетельствует о малопроизводительной и неэкономичной работе МТА, так как он движется с небольшой скоростью и большим расходом топлива.

А можно ли повысить эффективность работы данного МТА с силой сопротивления Rм на крюке?

Предположим, что на этом тракторе имеется КП с несколькими передачами и произведем аналогичные построения графиков еще для трех передач, с меньшими значениями Ркр (Ркр2, Ркр3 и Ркр4), но большими скоростями движения (показаны штриховыми линиями).

Из анализа этих графиков видно, что при переходе работы МТА на вторую передачу загрузка двигателя (Мд) стала больше (точка 2), а крюковой расход топлива qкр уменьшился (точка 2’ ). При переходе на третью передачу загрузка двигателя близка к номинальной (точка 3), а крюковой расход топлива (точка 3’ ) близок к минимальному. Однако попытка перехода на четвертую передачу приводит уже к останову двигателя и остановке трактора, так как Ркр4 < Rм.

Таким образом, благодаря КП можно всегда выбрать такую передачу (в данном случае третью), на которой МТА будет работать с высокой производительностью и экономичностью.

276