Основные методы повышения сцепных качеств колесных тракторов и автомобилей
Способы повышения тягово-сцепных свойств тракторов
Тягово-сцепные свойства тракторов (автомобилей) зависят от физических характеристик почвы, конструктивных параметров, сцепного веса и колесной формулы трактора, размеров движителей, давления воздуха в шинах, рабочей скорости и др.
Взаимодействие движителей с грунтом не только определяет динамику трактора и его производительность, но и влияет на агротехнику возделывания данной культуры. Уплотнение почвы и образование на ней углубления (следа) сказываются на развитии растения и последующих технологических операциях — уборке, междурядной обработке, а в конечном счете на урожайности выращиваемой культуры.
У колесных тракторов с целью снижения давления на почву и буксования применяют шины широкого профиля и низкого давления. На некоторых моделях тракторов применяют сдвоенные колеса. В тракторах с колесной формулой 4К2 эти колеса устанавливают на задние полуоси, а в тракторах с колесной формулой 4К4 — на полуоси обоих ведущих мостов.
Для увеличения сцепного веса трактора применяют балласт и догружатели ведущих колес. В качестве балласта используют чугунные грузы, навешиваемые на ведущие колеса, и балластную жидкость, которую заливают в камеры ведущих колес. Однако следует отметить отрицательные стороны балластировки трактора. Так, при снижении тяговых усилий и повышении скорости движения трактора балласт способствует увеличению потерь на качение и уменьшению коэффициента полезного действия (КПД).
Эффективным способом увеличения сцепного веса трактора считают применение догружателей ведущих колес механического и гидравлического типов. Принцип действия их основан на переносе части веса машины на ведущие колеса трактора.
Наиболее совершенные способы повышения КПД и тягово-сцепных свойств колесного трактора — установка привода к передним ведущим колесам (например, в тракторах Т-150К, К-701, МТЗ-82, ЛТЗ-55А) и применение автоматической блокировки дифференциала ведущих колес.
Для снижения давления на опорную поверхность (почву) наиболее эффективно применять гусеничные тракторы. Среднее давление гусеничного движителя на почву меньше, чем колесного. Оно находится в пределах 0,04…0,05 МПа.
СПОСОБЫ УЛУЧШЕНИЯ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ
При работе на мягких и влажных почвах наблюдается явление скольжения ведущего колеса трактора в сторону, противоположную направлению движения, которое называют буксованием. Колеса проскальзывают, что снижает скорость движения и приводит к увеличению затрат энергии на перекатывание трактора. При буксовании снижается производительность агрегата и увеличивается расход топлива. Одновременно движители уплотняют почву, что сказывается на развитии растений, а в конечном счете — на урожайности возделываемых культур. Буксование зависит от сцепных свойств движителей и от тяговой нагрузки на трактор.
Допустимым для трактора с колесной формулой 4К2 считается буксование до 16%. Для его снижения используют различные приемы и устройства.
Применение шин различного профиля и сдвоенных шин.Для снижения буксования ведущих колес (особенно на почвах с малой несущей способностью) на тракторы устанавливают шины с увеличенным профилем. Однако работа с ними на обработке междурядий ограничена. На тракторах МТЗ-80 и МТЗ-100 применяют сдвоенные шины. Второе колесо устанавливают с помощью специальной проставки, обеспечивающей зазор между боковинами шин.
Изменение давления воздуха в шинах.С уменьшением этого давления увеличивается площадь контакта колеса с почвой, улучшается их сцепление. На влажных и рыхлых почвах, как правило, работают при пониженном давлении воздуха в шинах.
Замена шин при износепочвозацепов. С увеличением износа шин, т. е. снижением высоты почвозацепов, буксование ведущих колес увеличивается. При износе почвозацепов более чем на 80 % производительность агрегата резко снижается. В этом случае шины ведущих колес заменяют на новые.
Установка полугусеничного хода.На тракторы МТЗ-80 и МТЗ-100 устанавливают полугусеничный ход, который значительно улучшает тягово-сцепные свойства трактора, особенно в зимних условиях.
Увеличение сцепного веса.Сцепной вес трактора увеличивают, применяя балласт и догружатели ведущих колес.
В качестве балласта используют чугунные грузы. Для тракторов МТЗ-80 и МТЗ-100 масса одного груза составляет 20 кг. Спереди трактора размещают 9. 18 грузов на специальный кронштейн, который крепят к переднему брусу трактора. В задней части их устанавливают на диски задних колес. На каждом колесе в зависимости от требуемой загрузки можно расположить попарно 4 груза.
Также используют балластную жидкость. Обычно это вода, а при температуре ниже 5°С — раствор, состоящий из 25 частей хлористого кальция и 75 частей воды. Температура застывания раствора —32 °С. Камеру заполняют жидкостью до 3/4 объема, что позволяет увеличить массу колеса с размером шин 12-38 на 170 кг. После заполнения жидкостью в камеру подкачивают воздух до нормы.
Однако применение балласта имеет и отрицательные стороны. При переходе на высокие скорости он обусловливает увеличение потерь на качение и снижение КПД трактора. С увеличением массы шина становится жесткой. Глубина колеи и уплотнение почвы повышаются.
Чтобы повысить сцепной вес трактора, используют догружатели ведущих колес.
НАСТРОЙКА ХОДОВОЙ ЧАСТИ
Дорожный и агротехнический просветы тракторов МТЗ-80, МТЗ-82, МТЗ-100 и МТЗ-102 не регулируют.
Колею трактора МТЗ-80можно изменять от 1350 до 1850 мм по направляющим и от 1400 до 1600 и от 1800 до 2100 мм по ведущим колесам, что позволяет работать на всех стандартных междурядьях пропашных культур. Для передних направляющих колес этот параметр регулируют с интервалом 100мм при симметричном и 50мм при несимметричном расположении колес.
Для установки требуемой колеи направляющих колес переднюю часть трактора поднимают домкратом до отрыва от почвы. Ослабляют болты 7 (см. рис. 64) и вынимают пальцы 6 крепления выдвижных кулаков 8 в трубчатой балке 9 передней оси. Затем поочередно передвигают выдвижные кулаки, одновременно изменяя длину рулевых тяг вращением труб в наконечниках, и закрепляют их в балке 9. При установке колеи более 1400 мм рулевые тяги 4 необходимо заменить на удлиненные. Затем трактор опускают, проверяют и при необходимости регулируют схождение колес.
Колею трактора МТЗ-100можно изменять по передним колесам от 1250 до 1850 мм и по задним — от 1400 до 2100 мм для шин 15.5R38 и от 1350 до 2100 мм для шин 11,2-42. Колею передних колес трактора МТЗ-100 регулируют ступенчато от 1250 до 1750мм с интервалами 100мм. Колея 1850мм обеспечивается перестановкой колес, т. е. их установкой на ступицах противоположными опорными поверхностями дисков.
Колею передних ведущих колес трактора МТЗ-100изменяют бесступенчато винтовым механизмом, расположенным на рукавах переднего моста, в интервалах 1335. 1605, 1427. 1697 и 1541. 1811 мм. Для этого переднюю часть трактора поддомкрачивают, обеспечивая просвет между колесами и почвой. Для установки колес на ширину 1427. 1697 мм (рис. 67, б) вместо 1335. 1605 мм (рис. 67, а) снимают и переворачивают обод колеса так, чтобы его кронштейны прошли через прорези в диске. После этого обод закрепляют. Чтобы колея находилась в пределах 1541. 1811 мм (рис. 67, в), необходимо снять колеса с дисков и поменять местами. Нужно следить, чтобы рисунок протектора соответствовал направлению вращения колес (согласно стреле, указанной на боковине шины). При монтаже колес также изменяют положение крыльев. Для этого в кронштейнах и опорах крыльев имеются дополнительные отверстия. Чтобы получить требуемую колею, следует снять крышку с червячного механизма, освободить клинья для свободного перемещения рукавов и установить ограничивающий штифт в положение, соответствующее выбранной колее (табл. 22).
Рис. 67. Схема установки передних колес трактора МТЗ-102 на различную ширину полей:
Если необходимо переставить штифт из положения I в положение II или наоборот, то его расшплинтовывают и, заворачивая болт с помощью стакана, выдвигают штифт. Вращением регулировочного винта с помощью ключа передвигают в рукавах переднего моста корпуса бортовых редукторов с колесами. При вращении винтов изменяют длину рулевых тяг.
22. Рекомендуемая установка колеи трактора МТЗ-102
| Колея, мм | Положение диска и обода (рис. 67) | Расстояние от края рукава до края выдвижного корпуса, мм | Положение штифта |
| а | I | ||
| а | I | ||
| а | II | ||
| б | II | ||
| в | II |
В зависимости от выбранной колеи размещают обод в одно из необходимых положений. После регулировки колеи затягивают гайки клиньев, устанавливают шплинты и крепят на место крышки червячных механизмов.
Ширину колеи задних колес тракторов МТЗ-80, МТЗ-82, МТЗ-100 и МТЗ-102регулируют следующим образом. Поднимают домкратом заднюю часть трактора до отрыва колес от почвы. Ослабляют болты, соединяющие половину ступицы, к которой крепится диск колеса, и, вращая червяк механизма плавного изменения колеи гаечным ключом, перемещают колесо до полуоси.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Повышение тягово-сцепных качеств колесных тракторов
Максимальная сила тяги трактора ограничивается буксованием движителя. Пневматические шины на влажных, рыхлых и заснеженных грунтах не развивают достаточного сцепления (буксуют). В результате уменьшаются сила тяги и скорость (ухудшается проходимость трактора), а также возрастают потери мощности на передвижение трактора и снижается экономичность его работы.
Способы повышения тягово-сцепных качеств условно можно подразделить на две группы: первые увеличивают сцепление движителей с почвой, грунтом или дорожным покрытием; вторые позволяют увеличить сцепной вес трактора, т.е. вес, приходящийся на его ведущие колёса.
Повышение тягово-сцепных качеств сельскохозяйственных тракторов может быть достигнуто: рациональным подбором типа шин и давления в них; сдваиванием и страиванием ведущих колес; использованием полугусеничного хода.
Увеличение площади контакта может достигаться при применении широкопрофильных и арочных шин, сдвоенных и строенных ведущих колес.
Например, трактор МТЗ-80 со сдвоенными ведущими колесами на шинах 12-38 на стерне суглинка развивает тяговое усилие на 20% больше и имеет на 40% меньшую глубину колеи, чем на одинарных шинах.
Для тракторов 4К46 массой свыше 7 т сдваивание и даже страивание колес применяется в основном для снижения давления на почву и уменьшения глубины колеи. Для этой цели используют специальные приспособления.
Основными элементами приспособления для сдваивания колес (рис. 7.14) являются захват 4, цепляющийся за скобы кронштейна 3, прижим 7, стяжной болт 5 и проставочное кольцо 6.
Рис. 7.14. Приспособление для сдваивания колес трактора Т-150К:
Для особых условий работы колесных тракторов (заболоченная местность, пойма реки) применяют полугусеничный ход, позволяющий одновременно увеличить площадь контакта и сцепление движителей с почвой.
У трактора “Беларусь” полугусеничный ход выполнен в виде съемного приспособления, состоящего из эластичной ленточной гусеницы, монтируемой на задние колеса размером 12-38 и дополнительного колеса размером 6,5-16.
Натяжное колесо 1 полугусеничного хода (рис. 7.15) с осью 2 устанавливают на кронштейне б, приваренном к балансиру 7. Задний конец балансира 7 через серьги 12 шарнирно соединен с кронштейном 13, привернутым к рукаву полуоси заднего колеса болтами 14.
На оси 2 имеется рейка, в зацеплении с которой находится червяк 4, устанавливаемый в кронштейне 6 балансира. Вращением червяка ось натяжного колеса может перемещаться в отверстии кронштейна. Перемещением осей в сочетании с переворачиванием натяжных колес на ступицах достигают бесступенчатого регулирования колеи натяжных колес 1 в пределах 1500. 1800 мм. Крышка 3 и заглушка 5 предохраняют внутреннюю полость кронштейна 6 от попадания грязи. В отверстии кронштейна 6 ось 2 фиксируют клиновидным болтом 8. К продольной трубе балансира приварена шаровая опора 9, в которой шарнирно закреплена шаровая головка натяжного винта 10 винтовой цилиндрической пружины 11. Последний служит для регулирования натяжения гусеницы ввинчиванием или вывинчиванием винта 10 из внутренней трубы 17 и прижатия натяжного колеса к грунту перестановкой верхнего конца наружной трубы 16 в различные отверстия кронштейна 15.
Увеличение сцепного веса трактора может быть достигнуто за счет увеличения собственной массы трактора и использования в качестве сцепного веса всего веса трактора (привод ко всем колесам), а также применением обоих способов.
Балластирование сельскохозяйственных тракторов является распространенным способом увеличения веса трактора и широко применяется на практике.
При недостатке сцепного веса, помимо установки грузов, камеры ведущих колес могут быть заполнены на 3/4 объема водой в теплое время года или 25% раствором хлористого кальция в холодное время.
Ведущие колеса тракторов для выполнения этой операции имеют водовоздушные вентили, а в комплект инструмента тракториста входят приспособления для выполнения этой операции.
Недостатки рассмотренных способов статического балластирования трактора (трудоемкость установки и снятия балластных грузов и заполнения шин жидким балластом и слив жидкости) устраняются при более совершенном динамическом способе увеличения сцепного веса.
При работе трактора с навесными машинами и орудиями увеличение сцепного веса обеспечивается специальными устройствами гидросистемы и механизма навески, позволяющими догружать ведущие колеса за счет части массы навесных орудий и части вертикальной составляющей реакции почвы, воздействующей на рабочие органы орудия.
Наиболее эффективным способом повышения тягово-сцепных качеств колесных тракторов является установка привода ко всем колесам трактора. В результате полный вес трактора используется в качестве сцепного. В последние годы такие тракторы получили широкое распространение.
Одним из средств повышения тяговых качеств трактора является блокировка ведущего моста, исключающая раздельное буксование ведущих колес.
Повышение тягово-сцепных качеств промышленных и лесопромышленных тракторов достигается применением шин со специальными зацепами протектора, применением цепей противоскольжения на тракторах-погрузчиках и лесопромышленных тракторах.
Увеличение сцепления и уплотняющего действия погрузчиков мусора достигается применением металлических колес с зацепами в виде шипов.
Для уравновешивания массы ковша и увеличения усилия копания ковша на фронтальных погрузчиках применяют металлический балласт и жидкостное балластирование.
Основные методы повышения сцепных качеств колесных тракторов и автомобилей
Во время движения трактора с нагрузкой под действием почвозацепов ведущих колес почва сминается и несколько сдвигается. Колеса при этом проскальзывают, что приводит к снижению поступательной скорости трактора и увеличению затрат энергии на перекатывание трактора. Это явление проскальзывания ведущих колес при движении трактора носит название буксование.
Буксование — явление чрезвычайно вредное, так как
Полугусеничный ход делается съемным и устанавливается на трактор в том случае, когда в этом возникает необходимость. Он состоит из гусеницы, надеваемой на ведущее и натяжное колесо, для каждой стороны трактора.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Гусеница изготовлена из двух резинотканых лент, соединенных между собой стальными почвозацепами, а натяжное устройство — из натяжного колеса, балансира и пружинного амортизатора.
Своевременная замена шин ведущих колес при износе почвозацепов. По мере износа высоты почвозацепов шин ведущих колес буксование возрастает, а при износе почвозацепов на 80 % становится настолько большим, что приводит к резкому снижению производительности тракторного агрегата и повышению расхода топлива. Дальнейшая эксплуатация этих шин становится нецелесообразной, и их следует заменять новыми.
Изменение давления воздуха в шинах. Давление воздуха в шинах — один из важных факторов, влияющих на буксование ведущих колес. При понижении давления увеличивается деформация шин, а следовательно, и площадь контакта колес с почвой, что улучшает их сцепление.
На влажных и рыхлых почвах целесообразно работать с пониженным давлением в шинах. Однако этим способом нужно пользоваться очень осторожно и понижать давление только до пределов, ограниченных пред-приятием-изготовителем шин. При переходе трактора на работу на твердом грунте давление воздуха следует увеличивать до нормы.
Установка почвозацепов на ведущие колеса. Это мероприятие в значительной степени улучшает сцепление и уменьшает буксование на рыхлых и влажных почвах. Известно очень большое количество самых разнообразных конструкций почвозацепов. Кроме того, на трактор устанавливают полугусеничный ход, применение которого значительно повышает тяговые свойства трактора при его работе в тяжелых условиях.
Увеличение сцепной силы. Сцепной силой Gcu называется часть силы тяжести G подготовленного к работе трактора (заправленного топливом, маслом и водой, в кабине находится тракторист), прижимающая к почве его ведущие колеса.
Если трактор неподвижен, то на него действует сила тяжести и нормальная реакция почвы. Сила тяжести приложена к центру тяжести трактора, на горизонтальном участке поля направлена перпендикулярно к почве и равна произведению массы подготовленного трактора на ускорение свободного падения (G = mg).
Значение сцепной силы, приходящейся на каждое из колес трактора, у тракторов различной конструкции неодинаковое.
У тракторов универсально-пропашного типа с колесной формулой 4К2 (рис. 91, а) на задние ведущие колеса падает примерно Giu— 0,67 G/2, а на передние направляющие GcU=0,33G/2, а с колесной формулой 4К.4 (см. рис. 91, б, в) на передние ведущие колеса приходится Gju==0,33G/2, а на задние ведущие колеса G^ц = = 0,67G/2.
У тракторов общего назначения с колесной формулой 4К4 на передние ведущие колеса падает = 0,65G/2, а на задние ведущие колеса Gcu = 0,35(7/2.
Рис. 91. Сцепные силы на колесах тракторов с колесной формулой: а — 4К2; б, в — 4К4; г — действие сцепных сил при вспашке.
При движении трактора с нагрузкой сцепная сила вследствие перераспределения сил, действующих на трактор, как правило, увеличивается на задних колесах и уменьшается на передних.
Развиваемый двигателем крутящий момент преобразуется трансмиссией в крутящий момент Мх (см. рис. 91, а) на ведущих колесах и обеспечивает появление силы тяги трактора, называемой силой тяги по двигателю Ра.
Наибольшая сила тяги Р, при которой почва может удерживать колеса трактора, не допуская буксования, называется силой тяги по сцеплению PQц. Следует заметить, что сила тяги Р непосредственно на трактор не передается, но вызывает появление равной ей по значению и направлению толкающей силы Р’, приложенной к остову трактора через оси ведущих колес и непосредственно обеспечивающей движение трактора. Толкающая сила преодолевает силу сопротивления качения Р и обеспечивает буксирование машин.
Рассмотрим основные способы, позволяющие увеличить сцепную силу трактора.
Навешивание чугунных грузов на диски колес. Этот способ применяют у универсально-пропашных и некоторых специальных тракторов. Причем если трактор работает с боронами, сеялками и т. п. машинами и орудиями, то грузы укрепляют на правые и левые колеса.
В том случае, когда трактор работает на пахоте, вследствие того, что его правое колесо идет по дну борозды, а сам он наклонен вправо, расстояние от проекции центра тяжести G трактора до правого колеса у меньше, а до левого колеса х больше. В результате сцепная сила правого колеса G“u оказывается больше сцепной силы левого колеса GcU. Если же учесть и то обстоятельство, что
левое колесо идет по более рыхлой почве, где коэффициент сцепления меньше, а правое — по плотному дну борозды, где коэффициент сцепления больше, то для увеличения сцепной силы, приходящейся на левое колесо на Grp, и силы тяги трактора необходимо чугунные диски с правого колеса переставить на левое.
Заполнение камер шин ведущих колес жидкостью. Если, например, камеру ведущего колеса трактора с шиной размером 330—965 (12—38) заполнить на 3/4 объема водой, то масса колеса увеличится на 170 кг.
При температуре окружающего воздуха ниже +5 °С вместо воды нужно заливать водный раствор хлористого кальция (СаС12), состоящий из 25 частей хлористого кальция и 75 частей воды. Температура замерзания такого раствора —32°С.
Укрепление на раме трактора дополнительного груза (балласта). Такой способ увеличения сцепной силы применяют на тракторах общего назначения (см. рис. 91, в), направляемых на транспортные работы с двухосными прицепами, у которых на раме можно установить платформу и положить на нее груз массой 1000… 1500 кг. Такая догрузка дает положительные результаты и при работе трактора с прицепными сельскохозяйственными машинами.
Как показали специальные исследования с трактором Т-150К, укрепление груза эффективно только на плотных почвенных фонах: производительность при этом возрастает на 5…10%, а расход топлива снижается на 3…12%.
Применение догружателей ведущих колес. Эти приспособления рассматриваются в главе XIII § 4. Использование догружателей весьма эффективно, так как они просты в использовании и не требуют каких-либо переоборудований трактора.
Анализ методов улучшения тягово-сцепных качеств и снижения буксования колесных движителей мобильных сельскохозяйственных агрегатов
Коновалов Дмитрий Николаевич,старший преподавателькафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис» ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет», г. Тамбовkdn1979dom@mail.ru
Коновалова Маргарита Валерьевна,магистранткафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис» ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет», г. Тамбовkmv16041979dom@yandex.ru
Анализ методов улучшения тяговосцепных качеств и снижения буксования колесных движителеймобильных сельскохозяйственных агрегатов
Аннотация. Встатье рассматриваются мероприятия, улучшающие тяговосцепные качества и проходимость колесных тракторов. Приводятся новые конструктивные решения, улучшающие тяговосцепные свойства колесного агрегата.Обосновывается целесообразность оборудования движителей устройствами, устанавливаемыми на ведущие колеса трактора, с автоматическими выдвижными грунтозацепами.Ключевые слова:тяговосцепные свойства, колесный движитель, буксование, грунтозацеп.
Характеристики ходовых систем тракторов существенно влияют на технический уровень агрегата [1]. Однозначно установлены преимущества колесных движителей перед гусеничными. Это малая удельная металлоемкость и возможность применения на автомобильных дорогах. Колесные тракторы обеспечивают лучшие условия труда водителя и обслуживающего персонала. В последнее время, с развитием фермерских и индивидуальных хозяйств, значимость, особенно маломощных тракторов, еще больше возрастает.В работе [2] отмечаются следующие мероприятия, улучшающие тяговосцепные качества и проходимость колесных тракторов:1) использование всего веса трактора в качестве сцепного;2) увеличение контакта шины с почвой;3) разработка новых конструктивных решений;4) разработка новых технологическихрешений.Эти мероприятия для трактора с двумя ведущими колесами решаются: превращением всех четырех колес в ведущие, сдваиванием колес, применением догружателей и гидравлических увеличителей сцепного веса, грунтозацепов и полугусеничного хода. Однако существенным недостатком полугусеничного хода является малый срок службы деталей, износ ведущих колес и некоторое увеличение силы сопротивления на передвижение.Второе условие для всех колесных агрегатов может выполнятся регулированием внутреннего давления воздуха в шинах, увеличением диаметра и ширины шины, улучшения сцепления их с почвой при помощи дополнительных приспособлений, а также установкой сдвоенных и арочных шин на ведущие оси.К новым конструктивным решениям, улучшающим тяговосцепныесвойства колесного агрегата следует отнести:а) создание новых тракторов с гидродинамическими и гидростатическими трансмиссиями;б) конструирование новых компоновок приводов тракторов;в) резервирование запаса мощности двигателя для компенсации потерь на буксование, автоматическое переключение передач в зависимости от нагрузки.Перспективным в деле создания новых технологических операций является использование сельскохозяйственных машин с активными рабочими органами.Современные универсальнопропашные тракторы оборудуются агрегатной гидравлической системой с гидроувеличителем сцепного веса (ГСВ) и силовым (позиционным) регулятором, обеспечивающей работу трактора с сельскохозяйственными орудиями, как с опорными колесами, так и без них. ГСВ предназначен для догружения ведущих колес трактора за счет заглубления орудия в почву. Однако ГСВ, например, описанный в руководстве [3], требует множества регулировок, а датчик регулирования недостаточно информативен (о буксовании можно судить лишь косвенно). В результате повышение производительности тракторного агрегата и уменьшение расхода топлива незначительны, особенно на влажных и рыхлых почвах. Определенную сложность представляет настройка ГСВ перед использованием в конкретных условиях и неэффективность на почвах с переменной плотностью, что требует применение грузов на задних колесах для компенсации недостатков системы при максимальных отклонениях тягового сопротивления орудия.Для оперативного регулирования сцепного веса в зависимости от мгновенного значения буксования ведущих колес спроектировано устройство [4], которое автоматически поддерживает буксование трактора в заданных пределах, обеспечивая максимальную силу тяги. Недостатком этого устройства является конструктивная сложность, что неизбежно приведет к большимфинансовым затратам на изготовление.Таким образом, более половина из известных методов повышения сцепных свойств агрегатов (применение догружателей, гидравлических увеличителей сцепного веса, заполнение жидкостью камер ведущих колес и т.д.) достигаются за счет увеличения сцепного веса. Однако на почвах с низкой несущей способностью с увеличением нагрузки на колесо сила сопротивления движению повышается более интенсивнее, чем касательная сила тяги.С уменьшением несущей способности почв величина максимального крюкового усилия, которое может развить трактор в данных условиях эксплуатации, снижается вместе с параметром вертикальной нагрузки на колесо. Следовательно, подобные мероприятия по повышению сцепных свойств движителя на мягких почвах не решают данную проблему.Повышение тяговосцепных свойств колесного движителя можно добиться за счет применения сдвоенных колес [5,6].Сдвоенные шины, установленные на тракторы, позволяют снизить среднее статическое контактное давление ходовых систем на почву почти на 50%, улучшить проходимость колесных машин при работе на малосвязных и переувлажненных грунтах. Сдвоенные колеса целесообразно применять при работе на влажных почвах (на ранневесенних и посевных работах, а также на подкормке озимых, уборке многолетних и однолетних трав первых укосов). Однако сдвоенные колеса с широкопрофильными шинами увеличивают в два раза площадь пашни, уплотняемую ходовыми системами, трактор с такими колесами нельзя использовать на пахотных и транспортных работах.Недостатком данных мероприятий является то, что шины дорогостоящие и быстроизнашивающиеся элементы трактора [7,8]. За время службы трактора они обновляются примерно тричетыре раза. Иметь несколько комплектов шин разного типа могут позволить себе далеко не все хозяйства. На эксплуатационные издержки, относящиеся к шинам, падает примерно шестая часть общих затрат на эксплуатацию трактора. Доля шин в общей годовой потребности трактора в запасных частях составляет 42% по стоимости и около 50% по весу [9].Что же касается внутреннего давления воздуха в шинах, то его необходимо систематически контролировать в соответствии с техническими требованиями на их эксплуатацию и в зависимости от условий работы и способов агрегатирования.В свою очередь, буксование движителей трактора вызывает уплотнение, разрушение структуры почв, повреждение растений и их корневой системы и относится к одному из важных критериев при выборе типа движителя для мобильных сельскохозяйственных агрегатов [10].В настоящее время широкое распространение получили полноприводные схемы трансмиссии, имеющие блокированные или дифференциальные межосевые узлы связи [11,12,1315].При дифференциальном приводе не существует определенной зависимости между угловыми скоростями отдельных колес, а также любого из них и коленчатого вала двигателя. Строгая зависимость существует только между угловой скоростью коленчатого вала (точнее –корпуса дифференциала) и суммой их всех ведущих колес.Дифференциалы распределяют крутящий момент между ведущими колесами и обеспечивают их вращение с равными угловыми скоростями. Они классифицируются по кинематической схеме (симметричные и несимметричные), величине внутреннего трения, коэффициенту и способу блокировки и др. [11].Распределение крутящего момента симметричным дифференциалом поровну между ведущими колесами рационально при движении по дорогам с высоким сцеплением. При этом уменьшается нагруженность привода, замедляется изнашивание шин, снижается расход топлива. Однако проходимость с таким дифференциалом ухудшается при попадании одного из колес на почву с низкими сцепными качествами.Для устранения этого недостатка применяют механизм блокировки или самоблокирующиеся дифференциалы. Конструктивных схем самоблокирующихся дифференциалов множество. Однако ни одна из них не решает проблемы полностью, хотя многие нашли применение.Существенным недостатком такого привода является ручное управление, так как незначительная ошибка значительно снижает эффективность движения.Улучшение конструкции грунтозацепов наиболее эффективный метод повышения тяговых качеств движителей [16]. Тяговая способность колеса существенно повышается с увеличением длины зацепа, после чего интенсивность роста сопротивления грунта снижается. Ширина грунтозацепа существенно сказывается на увеличении сопротивления грунта перемещению. В целом влияние параметров зацепа на тяговую способность колеса носит почти прямолинейный характер.Изменение скорости перемещения погруженных зацепов слабо сказывается на величине касательной силы тяги колеса. Наиболее существенный фактор, влияющий на тяговосцепные качества движителя это свойства почвы [17].Колесные тракторы [18] интенсивно используются в течение всего года. По условиям эксплуатации тракторных шин можно выделить две принципиально различные группы работ: сельскохозяйственные работы в поле и транспортные. В зависимости от условий эксплуатации требования к конструкции шин существенно различаются.Для работы на мягком грунте шины должны обеспечить агрегату максимальные тяговосцепные показатели. Это может быть достигнуто применением эластичных шин с редкими, высокими грунтозацепами. Но такие шины не пригодны для эксплуатации на грунтовых и усовершенствованных дорогах изза большой интенсивности износа рисунка протектора.Использовать на каждом тракторе два комплекта различных по конструкции шин для сельскохозяйственных и транспортных работ неудобно, так как потребовалась бы частая смена шин. Кроме того, эксплуатация агрегата по усовершенствованным дорогам сопряжена с постоянными въездами в поле.Наиболее целесообразным выходом из данного положения является оборудование движителей устройствами, устанавливаемыми на ведущие колеса трактора, с автоматическими выдвижными грунтозацепами[19], позволяющими без использования труда человека изменять величину сцепления в зависимости от поверхности качения колеса.На рисунке 1 представлено устройство, которое состоит из обода 1, представляющего собой кольцо 2 с отверстиями 3 для грунтозацепов 4 и боковой части 5. Боковая часть 5 жестко соединена с кольцом 2. На поверхности кольца 2 имеются неровности 6 для лучшего сцепления с дорогой. На боковой части обода 5 имеются прорези 7, в которые входят пальцы грунтозацепов 8. Эти пазы ограничивают вращение обода 1 относительно диска колеса 9. Пальцы грунтозацепов 8 монтируются непосредственно на диск колеса 9. Обод 1 подпружинивается относительно диска колеса 9 с помощью пружин 10, один конец которых крепится к пластинам 11 на ободе 1, а другой конец пружин 10 упирается в пальцы грунтозацепов 8. В центре колеса жестко крепится ось 12. На эту ось на подшипниках 13 устанавливается обод 1.
Рис.1.Модель колесного движителя:а –радиальное сечение, б –вид со стороны диска.
Устройство работает следующим образом.Транспортное средство двигается по поверхности с малым коэффициентом сцепления с установленным устройством. Обод 1 имеет меньший диаметр, чем основное колесо 9. Это обеспечивает подвешенное состояние устройства при движении по дороге с твердым покрытием. Как только колесо попадает на поверхность с малым коэффициентом сцепления (пахоту), входит в зацепление обод 1, т.к. на такой поверхности под действием веса транспортного средства колесо проваливается на некоторую глубину. Если величина сцепления основного колеса 9 и обода 1 изменяется, т.е. происходит пробуксовка основного колеса 9, то обод 1, сжимая пружины 10, проворачивается на некоторый угол так, что грунтозацепы 4 выдвигаются и входят в зацепление с покрытием. Выезжая на дорогу с твердым покрытием, основное колесо 9 приподнимается. Под действием пружин 10 обод 1 поворачивается в первоначальное положение, грунтозацепы 4 выходят из зацепления. Этим обеспечивается автоматическое изменение сцепления движителей с поверхностью дороги.На базе мотоблока МБ1 разработан колесный движитель с противобуксовочным устройством. На рисунке 2 представлен экспериментальный образец противобуксовочного устройства, на рисунке 3 –колесный движитель в сборе.
Рис. 2. Экспериментальный образец противобуксовочного устройства
Рис. 3. Колесный движитель в сборе
В ФГБОУ ВО «ТГТУ»проведены исследования по оптимизации конструктивнорежимных параметров [20]иколичества грунтозацепов [21]колесного движителя с улучшенными эксплуатационными показателями.
Ссылки на источники1.Ксеневич И.П. Ходовая система –почва –урожай /И.П.Ксеневич, В.А.Скотников, М.И.Ляско.М.: Агропромиздат, 1985.304 с.2.ЗимагуловА.Х. Повышение тяговосцепных качеств колесных тракторов /А.Х.Зимагулов, А.К.Юлдашев.Казань: Татарское кн. издво, 1975.64 с.3.Соловейчик А.Г. Уплотнение почвы трактором на сдвоенных шинах /А.Г. Соловейчик, В.Г.Шевцов, В.А. Челозерцев и др. //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1977.№ 5.С. 2426.4.Геращенко В.В. Устройство для регулирования сцепного веса трактора /В.В.Геращенко, П.В.Жадик, А.В.Жадик //Тракторы и сельскохозяйственные машины.2002.№ 5.С. 1415.5.Юшин А.А. Пути снижения уплотнения почвы мобильными агрегатами /А.А.Юшин, В.Г.Евтенко, Ю.Н.Благодатный //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1985.№ 4.С. 1720.6.Оценка сдваивания колес тракторов классов 30 и 50 кН по некоторым показателям /О.Л.УткинЛюбовцов, Л.Н.Кутин, А.А.Шабаров и др. //Тракторы и сельскохозяйственные машины.1981.№ 3.С. 47.7.Горбачевский В.А. Колесные трелевочнотранспортные машины /В.А.Горбачевский.М.: Лесная промсть, 1968.256 с.8.Ермаков И.Н. Эксплуатация и ремонт пневматических шин /И.Н.Ермаков.М.: Колос, 1966.223 с.9.Ревуцкий Л.Д. Эксплуатация и ремонт тракторных шин /Л.Д.Ревуцкий.М.: Россельхозиздат, 1974.94 с.10.Юшин А.А. Пути снижения уплотнения почвы мобильными агрегатами /А.А.Юшин, В.Г.Евтенко, Ю.Н.Благодатный //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1985.№ 4.С. 1720.11.Кольга А.Д. Повышение эффективности движения колесных машин /А.Д.Кольга //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1998.№ 2.С. 2930.12.Кочетков Н.В. Характер распределения энергозатрат в колесном движителе тяговой машины на транспортных работах /Н.В.Кочетков //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1994.№ 12.С. 2527.13.Баев В.С. О возможности применения дифференциала повышенного трения в межосевом приводе трактора класса 2 /В.С.Баев //Конструирование и эксплуатация автомобилей и тракторов: Сб. науч. тр. БПИ.Минск: Высшейшая школа, 1990.Вып. 5.С. 9193.14.Войтиков А.В. О влиянии комплектации шин на тяговосцепные качества полноприводных тракторов «Беларусь» /А.В.Войтиков, В.П.Бойков, А.Ю.Носик //Вопросы проходимости машин.Благовещенск, 1987.С. 98107.15.Стригунов С.И. Тяговые свойства и проходимость трактора 4×4 с дифференциальным приводом /С.И.Стригунов, А.Х.Лефаров //Вопросы проходимости машин.Благовещенск, 1982.С. 7682.16.Бойков В.П. Шины для тракторов и сельскохозяйственных машин /В.П.Бойков, В.Н.Белковский.М.: Агропромиздат, 1988.240 с.17.Калоцкий А.Н. Исследование прочностной характеристики суглинистой почвы, как среды взаимодействующей с движителем /А.Н.Калоцкий, А.М.Кононов //Тракторы и сельскохозяйственные машины.1982.№ 4.С. 1820.18.Шины для сельскохозяйственной техники.М.: Химия, 1986.112 с.19.Патент № 2241607 РФ, МКИ 7В 60 В 15/10. Колесо /И.М.Курочкин, Д.Н.Коновалов; Тамб. гос. техн. унт. 2002132995/11; Заявл. 06.12.2002; Опубл. 10.12.2004; Бюл. № 34.20.Курочкин И.М. Оптимизация конструктивнорежимных параметров колесного движителя с улучшенными эксплуатационными показателями / И.М.Курочкин, Д.Н.Коновалов // Вестник ТГТУ. –Тамбов: ТГТУ, 2005. –Том 11. №3. –С. 722730.21.Курочкин И.М. Оптимизация количества грунтозацепов колесного движителя / И.М.Курочкин, Д.Н.Коновалов // XIIIнаучная конференция ТГТУ. Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование. Сборник трудов. 24 25 апреля2008 года. Тамбов: ИздвоТГТУ, 2008. С. 251255.