Агротехнические показатели трактора. Продольная устойчивость трактора. Статическая устойчивость от опрокидывания

8. АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТРАКТОРА

8.1. Продольная устойчивость трактора

8.1.1. Статическая устойчивость от опрокидывания

Опрокидывание колесного трактора, стоящего на подъеме и заторможенного тормозной силой Р_т,может произойти вокруг точки О₂ (рис. 8.1, а), если передние колеса полностью разгрузятся и вес будет восприниматься только задними колесами. Таким образом, критерием статической продольной устойчивости трактора от опрокидывания на подъеме можно принять значение нормальной реакции почвы на передние колеса, которое должно удовлетворять условию

Y_п≥0.

Оценочным показателем устойчивости от опрокидывания принято считать предельный статический угол подъема α_lim. Это наибольший угол подъема, при котором трактор может стоять, не опрокидываясь.

Рисунок 8.1 - Схема сил, действующих на колесный трактор:

а — на предельном подъеме; б— на предельном уклоне

Уравнение равновесия моментов относительно точки О₂ имеет вид:

G_эа_цcosα_lim=G_эh_usinα_lim, откуда

tgα_lim=a_ц/h_ц.                                                (8.1)

Опрокидывание трактора начнется когда вектор силы тяжести G_эпройдет левее точки О₂.

Предельным статическим углом уклона считают угол α_lim (рис. 8.1, б), соответствующий положению трактора при Y_к=0. Схема сил и другие условия аналогичны случаю, когда трактор стоит на подъеме.

Уравнение равновесия моментов относительно точки О₁:

G_э(L -a_u)cosα^’_lim = G_эh_цsinα_lim, откуда

tgα’_lim=(L-a_u)/h_ц.                                         (8.2)

Из выражений tgα_lim и tgα’_lim следует, что предельные углы подъема и уклона зависят главным образом от положения центра масс трактора. Чем ниже центр тяжести, тем устойчивее трактор. Абсцисса центра масс зависит от компоновки трактора и распределения его веса по осям. Чем больше удален центр масс от точки опрокидывания по оси X, тем устойчивее трактор от опрокидывания.

Для тракторов колесной формулы 4К2 и 4к4а α_lim=35-40°, α’_lim-60°, а для тракторов 4к4б: 55-60^о и 35-40^о.

Опрокидывание трактора назад при заклинивании задних ведущих колес происходит под действием реактивного момента М_р, равного ведущему моменту М_вед, сообщаемому ведущим колесам трансмиссией. Утрата подвижности колес может произойти из-за их механического заклинивания, примерзания и др. В таком случае остов трактора обкатывается вокруг оси О₁ неподвижных ведущих колес и трактор опрокидывается на кабину.

Уравнение равновесия остова трактора относительно оси ведущих колес имеет вид

G_эа=М_р=М_вед.

Тогда условие неопрокидывания можно выразить неравенством

G_эа≥М_вед=β_мМ_кmaxi_трη_тр, где а – расстояние от центра масс до оси задних колес; β – коэффициент запаса муфты сцепления.

Выразив величину а через коэффициенты центра масс трактор, условие неопрокидывания запишется в виде

Трактор, стоящий на подъеме, опрокинется под действием меньшего реактивного момента, чем находящийся на горизонтальной площадке.

8.1.2. Статическая устойчивость колесного трактора от сползания

Предельное положение трактора на подъеме из условий сползания характеризуется равенством составляющей эксплуатационного веса трактора G_эsinα и силы сцепления заторможенных колес с почвой. Стояночная тормозная система, как правило, представляет собой центральный тормоз, встроенный в трансмиссию и действующий только на ведущие колеса. Тогда сила, препятствующая сползанию трактора, будет равна предельной силе сцепления ведущих колес с почвой или дорогой, т. е.

Р_φ=Y_кφ.

На передних колесах тракторов, как правило, нет тормозов, поэтому уравнение равновесия имеет вид

G_эsinα_φ=Y_кφ.

Трактор, у которого стояночные тормоза установлены на все колеса, имеет одинаковое сцепление на подъеме и на уклоне, т. е.

G_эsinα_φ=φ(Y_п+Y_к)=φG_эcosα_φ, или

tgα_φ=φ.

Поскольку центр тяжести ведущих колес совпадает с осью, вокруг которой происходит опрокидывание трактора, то их вес не учитывают.

Коэффициент сцепления φ на стерне равен 0,60-0,70. Следовательно, для трактора, оснащенного тормозами на всех колесах, предельный угол из условия продольного сползания α_φ=31-39°.

8.1.3. Продольная статическая устойчивость гусеничного трактора

Продольная устойчивость гусеничного трактора определяется положением центра давления относительно гусеничной цепи. Для заторможенного без прицепа трактора с полужесткой ходовой системой предельный угол подъема будет соответствовать такому положению, когда центр давления D_г(рис. 8.2, а) сместится к задней кромке опорной поверхности гусеницы. На уклоне предельное состояние по устойчивости наступит в тот момент времени, когда центр давления расположится на передней кромке опорной поверхности гусеницы (рис. 8.2, б).

Уравнения равновесия моментов относительно центра давления трактора соответственно на подъеме и уклоне можно записать следующим образом:

G_э(0,5L_oп+а_о)cosα_lim=G_эh_usinα_lim ;

G_э(0,5L_oп-а_о)cosα^’_lim=G_эh_usinα^’_lim , откуда

tgα_lim=(0,5L_oп+а_о)/h_u;

tgα’_lim=(0,5L_oп-а_о)/h_u.

а                                        б

Рисунок 8.2 - Схема сил, действующих на стоящий гусеничный трактор: а — на предельном подъеме; б—на предельном уклоне