Уравнение тягового баланса трактора. Схема сил и моментов, действующих на трактор в продольной плоскости в общем случае движения, страница 15

Наличие кинематического несоответствия привода колес ухудшает тяговые показатели трактора. Наилучшие тяговые показатели трактор теоретически развивает при равенстве окружных скоростей , т. е. при  Чем больше k_н, тем меньше используются сцепные свойства трактора, так как уменьшается участие отстающих колес в процессе тягообразования.

5.10.2. Циркуляция паразитной мощности

Циркуляцией паразитной мощности называется процесс, возникающий при нарушении кинематического соответствия в жестком приводе ведущих колес. Когда отстающие колеса начинают перемещаться со скольжением (юзом), в пятне контакта их с дорогой возникает реакция R_п (рис. 5.16), направленная в противоположную сторону по сравнению с реакцией Х_п. В результате этого, подводимый от двигателя через трансмиссию ведущий момент М’’_вед на отстающих колесах, начинает выполнять функцию тормозного по отношению к моменту, создаваемому реакцией почвы M_R=R_пr_д, который стремится вращать отстающие колеса с большей скоростью, чем скорость, подводимая к ним от трансмиссии. Как следует из физики процесса, на образование реакции почвы R_п и момента от нее M_Rзатрачивается некоторая часть толкающей реакции ∆Х_к забегающих колес. Момент M_Rчерез передний мост и карданный вал к нему, через раздаточную коробку, карданный вал и задний мост передается задним (забегающим) колесам и дополняет ведущий момент M^’_вед, передающийся на эти колеса от двигателя. Момент M_R3, передаваемый заднему мосту от переднего, меньше момента M_R, который образовался в результате действия реакции почвы R_п, на величину КПД трансмиссии, через которую он прошел. Чем больше кинематическое несоответствие, тем больший момент М_Rпередается с отстающих колес на забегающие.

Так возникает циркуляция момента и мощности в замкнутом контуре: пятно контакта забегающих колес с почвой — корпус трактора — пятно контакта отстающих колес с почвой — трансмиссия — забегающие колеса. Аналогичный процесс происходит в приводе гусеничных тракторов при распределении мощности по бортам на повороте. В этих машинах его называют рекуперацией мощности.

Рисунок 5.16 - Схема сил и моментов, вызывающих циркуляцию мощности

Циркуляция мощности сопровождается дополнительными потерями энергии в трансмиссии и пятне контакта отстающих колес с опорной поверхностью. Помимо этого тяговая сила, затрачиваемая дополнительно на создание скольжения отстающих колес, повышает буксование забегающих.

При заблокированном приводе и наличии кинематического несоответствия потери особенно проявляются при хорошем сцеплении колес с дорогой. Тогда пробуксовка забегающих колес или проскальзывание отстающих требует большого расхода энергии. Потери составляет энергия, затрачиваемая в основном на трение протектора шины о поверхность дороги. На эксплуатационных показателях это сказывается через снижение долговечности шин и повышенный расход топлива.

Сельскохозяйственные тракторы 4к4 выполняют энергоемкие операции на основных почвенных фонах с повышенным буксованием (10-20 %), что с избытком компенсирует буксование колес из-за кинематического несоответствия в приводе. Поэтому работа трактора в составе почвообрабатывающих и посевных агрегатов с заблокированным приводом повышает его тягово-сцепные свойства и тяговый КПД.

5.10.3. Работа дифференциала

Для снижения буксования и проскальзывания ведущих колес, вызываемого кинематическим несоответствием в их приводе, применяется дифференциал. Дифференциал распределяет поровну подводимый к нему крутящий момент и позволяет вращаться полуосям с одинаковой или разной угловой скоростью. Схема работы дифференциала показана на рисунке 5.17. Подводимый к корпусу дифференциала крутящий момент передается на конические шестерни полуосей через ось сателлитов. При этом сателлиты выполняют функцию рычага с равными плечами r_с, который делит силу Р пополам между шестернями полуосей. Поэтому и момент М_о, подводимый к корпусу дифференциала, делится на две равные части:

М₁=М₂=0,5Рr_c,

М_о=0,5М₁+0,5М₂,                                 (5.42)

где М₁, М₂ — вращающие моменты на полуосях.

Рисунок 5.17 - Схема работы простого дифференциала: 1 — колеса машины; 2 — полуоси; 3 — корпус дифференциала; 4 — главная передача, 5 — сателлиты дифференциала; 6— оси дифференциала, 7— шестерни полуосей