Уравнение тягового баланса трактора. Схема сил и моментов, действующих на трактор в продольной плоскости в общем случае движения, страница 3

Рисунок 5.4 - Силы, действующие на навесное орудие и трактор в продольной плоскости

Для определения нормальной реакции У_о почвы на колесо орудия составим уравнение моментов вокруг мгновенного центра О_н вращения рабочего органа вместе с навесной системой:

R_резm_н=Y_оl_н, откуда

Y_о=R_резm_н/l_н.

Величина R_peзm_нназывается заглубляющим моментом навесного орудия. Чем больше этот момент, тем больше нагрузка на опорное колесо орудия.

Реакция R_peз неизменна и является характеристикой орудия. Тогда нагрузку на колесо можно увеличивать или уменьшать, изменяя размеры m_н и l_н, а также положение мгновенного центра вращения О_н или опорного колеса. На рисунке 5.4 показано, что изменение угла наклона верхней тяги навесного устройства сместило положение мгновенного центра вращения в точку О'_н, а значения размеров т_п и l_н стали т'_н и l^’_н.

Для определения взаимосвязи между нормальными реакциями на почву колеса навесного орудия и реакциями колес трактора составим уравнение проекций сил и реакций на вертикальную ось (рис. 5.4). Из условия статического равновесия ΣY=0. Тогда

Y_п+Y_к=G_э+R_xоtgθ–Y_о.                         (5.14)

Из уравнения видно, что за счет силового воздействия навесного орудия суммарная реакция на колеса трактора увеличилась на величину ΔY=R_xоtgθ–Y_о.

Следовательно, варьируя значением нагрузки Y_о на опорное колесо навесного орудия, можно изменять реакцию почвы на колеса трактора. При уменьшении величины У_о сумма реакций почвы на колеса трактора будет увеличиваться, а при увеличении — уменьшаться. Физическая сущность этого явления заключается в следующем: при постоянной суммарной нагрузке на все колеса, равной (G_э+R_хоtgθ), происходит перераспределение ее по осям колес. Технически это обеспечивается гидроцилиндром (рис. 5.4), установленным в системе трактора и соединенным штоком с нижним рычагом навесной системы. Начальным можно считать положение, когда на колеса трактора действует полная нагрузка от веса трактора, а на колесо навесного орудия — нагрузка R_xоtgθ. Далее, изменяя внешнюю силу P_N, вывешиваем навесное орудие с опорой на тракторе, или наоборот — трактор на навесной машине.

Изменением вертикальной нагрузки на колеса, корректируется тяговый баланс машинно-тракторного агрегата, так как при этом возрастает или снижается сцепной вес трактора, а следовательно, и максимальная касательная сила тяги. Сопротивление качению опорного колеса навесного орудия при этом можно снизить до нуля (при У_о=0).

Так как большинство навесных орудий являются почвообрабатывающими и обладают высоким тяговым сопротивлением, а следовательно, и значительной силой R_рез, то отмеченный эффект целесообразно использовать в первую очередь именно в почвообрабатывающих машинно-тракторных агрегатах [1]. Во-первых, наиболее ощутимой будет догрузка ведущих колес (тяговое усилие может быть повышено на 25 %), во-вторых, именно при работе с этими машинами и орудиями необходимы высокие тягово-сцепные свойства трактора при минимальных потерях на качение.

С учетом полученных в п.п. 5.2 уравнений и выражения 5.12 реакции почвы на передние колеса и задние трактора

                        (5.15)

       (5.16)

Из уравнений (5.15) и (5.16) следует, что при работе с навесным орудием статистическая реакция почвы на передние и задние колеса перераспределяется и в значительной мере зависит от реакции почвы под опорным колесом Y_о. При увеличении нагрузки на опорное колесо снижается реакция на задние колеса трактора и увеличивается на передние. Поэтому для повышения тягово-сцепных свойств трактора с колесной формулой 4к2 нужно уменьшить реакцию Y_о на опорное колесо, т.е. вывесить орудие с опорной на тракторе с помощью силы Р_N, создаваемой гидроцилиндром.