18).Внешние силы, действующие на трактор (автомобиль). Тяговый баланс.

Тяговый баланс трактора аналитически можно выразить уравнением, отражающим баланс движущей силы и сил сопротивления.

где — реактивная, толкающая трактор сила, возникающая в пятне контакта ведущего колеса с почвой;

— горизонтальная составляющая силы тягового сопротивления (приложена в месте соединения трактора с машиной); — реактивная сила в пятне кон такта ведомого колеса с почвой; — сила инерции (приложена в центре масс); — сила сопротивления воздуха (приложена в центре парусности).

Режим движения сельскохозяйственного трактора по полю характеризуется следующими особенностями:

• скорость 5...12 км/ч; сопротивление воздуха мало и им можно пренебречь — ;

• машино-тракторный агрегат движется без значительных изменений скорости, поэтому инерционными силами

также можно пренебречь — ;

• как правило, уклоны полей незначительные и можно принять . С учетом этих особенностей уравнение тягового баланса имеет следующий вид:

Уравнения тягового баланса автомобиля и трактора для общего случая движения идентичны:

Трактор никогда не работает без тяговой нагрузки на крюк.

В тяговом балансе трактора не учитывают силу сопротивления воздуха , потому что она мала при тех скоростях.

Силу , затрачиваемую на преодоление подъемов, также не рассматривают в теории трактора, потому что поля, на которых работают сель сельскохозяйственные трактора, как правило, горизонтальные или имеют небольшой постоянный уклон.

19. Работа ведомого колеса. Сила и коэффициент сопротивления

На колесо действуют силы:

Gk - вес, воспринимаемый колесом при качении.

Pt - толкающая сила, обеспечивающая качение колеса, приложена со стороны корпуса машины к центру колеса.

Pf - сила сопротивления качению колеса

R - равнодействующая реакции почвы, обуславливаемая весом Gk

rd - динамический радиус колеса

c - коэффициент трения качания

Качение колеса неравномерно, надо учитывать инерционные нагрузки: силу инерции Ри и момент, обуславливаемый неравномерностью вращения колеса Ми.

Силы сопротивления качанию: Pf = Р1 + Р2 + Р3

Р1, Р2 , Р3 - силы сопротивления качению колеса от деформации почвы, деформации шины и трению упругого проскальзывания.

Зависимость Pf от:

1) условий работы - тип покрытия, состав

- скорость движения колеся

- давление воздуха в шине

- температура шины

- нагрузки на колесо

Коэффициент сопротивления качению f_k=P_f/G_H

20. Работа ведущего колеса. Коэффициент сцепления, буксования/

конструктивности (размер колеса, материал, момент, передаваемый колесу)

Ведущее колесо

На него действуют силы:

Gk - вес, воспринимаемый колесом при качении.

Pt - толкающая сила, обеспечивающая качение колеса, приложена со стороны корпуса машины к центру колеса.

Pf - сила сопротивления качению колеса

R - равнодействующая реакции почвы, обуславливаемая весом Gk

rd - динамический радиус колеса

c - коэффициент трения качания

Мк - крутящий момент, подведенный от двигателя.

Баланс мощности, подведенной к колесу

Мк w= ( Рт + Ри +Мс/ rd) VtVд + Мсw(1 -d) + Риw+ Рт Vд

где Vt и Vд - теоретическая и действительная скорость

Мс - момент сопротивления.

Vt ¹Vд, т.к. движение колеса может быть со скольжением (Vt>Vд) или буксованием (Vt<Vд).

d= (Vt - Vд) / Vt - коэффициент буксования

В реальных условиях машины чаще всего буксуют.

Сцепные свойства в наибольшей степени зависят от:

1) типа и состояния покрытия

2) состояния и типа протектора

21

Шины делятся по назначению, форме профиля, форме рисунка протектора, по принципу герметизации, конструкции (радиальные, диагональные, широкопрофильные, низкопрофильные, низкого и высокого давления)Размеры шин указываются в дюймах, надписи делают на боковых поверхностях покрышки. Шины низкого давления обозначаются так: первое число — ширина В профиля, а второе после тире — диаметр d обода колеса. Например, маркировка шины 12—38" обозначает, что шина низкого давления, ширина профиля 12 дюймов, а диаметр обода 38 дюймов (1 дюйм = 25,4 мм). Шины высокого давления маркируют также двумя числами, из которых первое — внешний диаметр покрышки D, а второе — ширина В профиля (оба размера в дюймах). Для шин низкого давления тракторов установлено смешанное обозначение этих размеров — в миллиметрах и дюймах (в скобках) шин высокого давления между числами ставят не тире, а знак умножения. Например, надпись 34X7,0" означает, что шина высокого давления, внешний диаметр покрышки 34 дюйма, ширина профиля 7 дюймов. Принимается, что между размерами D, В и d такая зависимость: D = d+2B при допущении, что высота профиля шины равна ее ширине, то есть Н=В.Пример маркировки шины: 155-13/6,15-13, И 151 75Р ГОСТ 4754-80 172Вл 007451, где 155 и 6,15 - обозначение ширины профиля шины в миллиметрах идюймах соответственно; И-151 - модель шины; 75 - индекс грузоподъемности; Р -индекс скорости, допускает скорость движения 150 км/ч; ГОСТ 4754-80 -стандарт,покоторому производится шина;

Свободный радиус r₀ — это радиус беговой дорожки колеса, свобод­ного от внешней нагрузки. Он равен расстоянию от поверхности бего­вой дорожки до оси колеса. Значение свободного радиуса колеса зави­сит от давления воздуха в шине и частоты вращения колеса.

Статический радиус r_ст представляет собой расстояние от оси непо­движного колеса, нагруженного нормальной нагрузкой, до плоскости его опоры.

Динамический радиус r_а — это расстояние от оси движущегося колеса до точки приложения результирующей элементарных реакций почвы, действующих на колесо.

Кинематический радиус, или радиус качения колеса представляет со­бой поделенный на 2л действительный путь колеса S_K, пройденный за один оборот. Кинематический радиус можно также определить как ра­диус фиктивного колеса с жестким ободом, которое при отсутствии пробуксовывания и проскальзывания помимо такой же, как у действи­тельного колеса, частоты вращения, имеет и одинаковую с ним ско­рость качения, т. е.

r_K = S_{k /} 2k = v_k/cd_k, (5)

где S_K — путь колеса, пройденный за один его оборот; v_K — поступательная скорость ка­чения колеса; ш_к — угловая скорость вращения колеса

Окружная деформация шины возникает под действием крутящего мо­мента Мвед, который вызывает деформирование боковин и протектора шины. Вследствие этого обод колеса поворачивается на некоторый угол закрутки (р'т относительно неподвижной части протектора, находящей­ся в контакте с поверхностью качения. Если на боковину шины, свобод­ную от действия крутящего момента, нанести лучевую линию ab (рис. 4, а), то вследствие тангенциальной деформации точка а на ободе колеса переместится в точку а' и лучевая линия ab примет вид кривой а'b

Тангенциальная деформация шины не ограничивается только скру­чиванием боковин под действием крутящего момента. Реакция дороги Хк на касательную силу Рк растягивает протектор шины на величину bb', в результате чего ось колеса смещается из точки О\ назад в точку О (рис. 5,6). Продольную деформацию оценивают по смещению С=bb' оси колеса относительно геометрического центра пятна контакта шины. Со­отношение между крутящим моментом М_вед и деформацией шины, из­меряемой углом закрутки ф_т (рис. 5, а), характеризует ее жесткость в ок­ружном направлении

σ_φ=дМ_вед/дφ_Т

Рис. 4. Тангенциальная деформация шины:а— схема деформации; б— за­висимость угла закрутки шины от крутящего момента при дав­лении воздуха в шине: 1 — р„ = = 0,35 МПа; 2-pw= 0,6 МПа

Окружная деформация шины влияет главным образом на динамику машины. В сравнении с жесткой податливая шина в большеймере снижает динамические нагрузки на трансмиссию при торможении, трогании и раз­гоне, а также при работе машины с переменной тяговой нагрузкой на при­цепном устройстве. Однако податливая шина подвержена большему из­носу в тормозном и ведущем режимах.

Рис. 5. Продольная деформация шины:

а — схема деформации; б — за­висимость продольной дефор­мации шины от приложенной к колесу касательной силы Р_к: 1 — радиальная шина; 2 — ди­агональная шина

Поперечная (боковая) деформация шины возникает под действием бо­ковой силы P_z (рис. 6) и существенно влияет на устойчивость и управля­емость машины. Боковая сила вызывает деформацию шины, вследствие которой диск колеса смещается относительно пятна контакта на неко­торую величину h_z. При этом, помимо изгиба протектора, в боковом на­правлении происходит искажение формы профиля шины и не только в зоне контакта с опорной поверхностью, но и за его пределами. Под дей­ствием боковой силы элементы протектора шины в нижней части коле­са (ближе к дороге) еще до их контакта с почвой в точке Ь приобретают некоторую деформацию, достигающую максимального значения в пят­не контакта протектора с дорогой.

Рис6. Поперечная деформация шины

Угловая деформация шины возникает под действием момента М_{п к}, поворачивающего колесо в плоскости, параллельной поверхности его качения (рис. 8). Угловая деформация шины нарастает по мере увели­чения поворачивающего момента до тех пор, пока в пятне контакта ши­ны с дорогой сохраняется сцепление. В пределах упругой деформациишина разворачивается относительно пятна контакта на некоторый угол Рп и средняя линия ее протектора принимает форму abOcd (точки а и й находятся на проекции обода колеса).Деформация шины растет с увеличением приложенного к ней mq-мента до потери сцепления с дорогой. Первыми начинают проскальзы­вать элементы протектора, периферийные по отношению к центру зоны контакта, т. е. расположенные вблизи линии границы контакта. С уве­личением момента Mn K проскальзывание шины распространяется от краев к центру пятна контакта. При некотором значении Мпк все элег менты проектора начинают проскальзывать с разной интенсивностью.Угловую жесткость шины оценивают по коэффициенту

Для некоторых автомобильных шин коэффициент угловой жесткос­ти составляет 22... 25 Н*м/град.Угловая жесткость (податливость) влияет на легкость управления машиной. Вследствие угловой деформации шины облегчается поворот колеса во время движения. Излишняя податливость приводит к запаз­дыванию поворота колеса относительно управляющего воздействия со стороны водителя. Чрезмерное запаздывание поворота управляемого колеса вследствие излишней податливости шины может приводить к ухудшению управляемости автомобиля.