Работа тракторных движителей. Физико-механические свойства почвы и пневматической шины. Общие сведения о почве, страница 5

•  вертикальное прессование почвы и образование уплотненного следа (колеи);

•  упругая деформация шины, вызывающая внутреннее трение в материале шины;

•  трение протектора шины о поверхность дороги в пятне контакта. Уравнение баланса сил сопротивления качению колеса имеет следующий вид

P_f =P_fп+P_fш+P_fтр, где P_fп, P_fш, P_fтр, — силы сопротивления качению колеса от деформации почвы, деформации шины и трения упругого проскальзывания.

При качении эластичного колеса по деформируемой поверхности коэффициент сопротивления качению равен сумме коэффициентов, учитывающих потери на смятие почвы и f_п и деформацию шины f_ш

f=f_п+f_ш.

При эксплуатации тракторов важно правильно выбрать давление воздуха в шинах. На дороге с твердым покрытием давление воздуха в шине должно быть по возможности большим, поскольку f_п практически равен нулю, а f_ш имеет минимальное значение. На мягких и слабосвязных почвах из условия обеспечения f_min давление воздуха в шинах должно обеспечивать (f_п+f_ш)=min. При пониженном давлении воздуха в шине увеличивается ее радиальная деформация, сила и коэффициент f_ш из-за повышенных гистерезисных потерь. Однако одновременно снизится коэффициент f_п вследствие увеличения площади контакта шины с поверхностью и уменьшения глубины колеи. И наоборот, при повышенном давлении воздуха в шине, ее деформация будет меньше, а почвы – больше.

У пневматических катков, обладающих очень низким давлением воздуха, в их деформации участвует большая масса материала. Поэтому потери энергии на гистерезис катка сопоставимы, а иногда и превосходят потери энергии на деформацию почвы. При некотором значении давления воздуха p_w суммарный коэффициент сопротивления качению снижается до минимальной величины, после чего начинает увеличиваться. При работе на песке для пневмокатка оптимальное давление p_w=0,04 МПа. При увеличении давления воздуха в катке относительно оптимального значения возрастают потери на образование колеи, а при снижении давления воздуха — гистерезисные потери на деформацию катка.

На рисунке 4.3 представлена зависимость коэффициента сопротивления качению от давления воздуха в гипотетической шине, которая условно обладает реальными характеристиками. Предположим, что по мере снижения давления воздуха в шине изменяется и характер опорной поверхности от недеформируемой до слабонесущей. Тогда перегиб зависимости f=f(p_w), при котором сумма f_п+f_ш=min(при движении по песку), будет соответствовать давлению воздуха 0,04 МПа. Для тракторной шины существует ограничение минимального давления воздуха (0,06-0,1 МПа) и его нельзя снизить до величины, при которой f_п=f_ш, f_п+f_ш=f_.min (в рассмотренном примере f=0,04). Поэтому при работе на мягких сельскохозяйственных фонах давление воздуха в шинах трактора следует снижать до минимально допустимого заводской инструкцией.

Рисунок 4.3 - Зависимость коэффициента сопротивления качению от давления воздуха в «гипотетической» шине

Минимальное давление воздуха в шине ограничивается следующими факторами: нормальной деформацией шины, определяющей срок ее службы; проворачиванием шины на ободе при передаче высокого момента или при экстренном торможении; боковой деформацией шины направляющих колес, снижающей устойчивость против бокового увода.

4.2.3. Конструкции шины и сопротивление качению колеса

Конструктивные особенности шины существенно влияют на сопротивление ее качению.

Толщина протектора и шины. Гистерезисные потери в значительной мере зависят от толщины стенок шины. При увеличении массы шины затрачивается больше сил и энергии, необходимых для ее деформации. Влияние толщины проектора на сопротивление качению особенно заметно в диагональной шине. Показатель такого влияния — повышенный износ шины в процессе эксплуатации. При полностью изношенном протекторе сопротивление качению диагональной шины снижается на 20-25 %.