Геометрические свойства поверхности грунтов
Геометрия поверхности грунтов оказывает большое влияние на динамические и тяговые качества, устойчивость и управляемость трактора. Поверхность грунта можно представить в виде поверхности с неровностями различной высоты и формы. Если высота и форма неровностей поверхности грунта соизмеримы с размерами трактора или превышают их, то такую поверхность можно отнести к макропрофилю. Например, подъемы, уклоны, ложбины и холмы составляют макрорельеф поверхности.
Если высота и форма часто повторяющихся неровностей не-соизмеримо меньше размеров трактора, то такую поверхность можно отнести к микропрофилю. Например, после вспашки даже исключительно ровного участка остаются продольные борозды, поперечный профиль которых образует более или менее правильную геометрическую форму. Аналогичный микропрофиль формируется при междурядной обработке и уборке пропашных культур, от следов колес комбайнов при уборке зерновых и т. д. Мелкие выбоины дороги, кочки и остатки пней целинной поверхности также можно отнести к микропрофилю.
Макропрофиль поверхности оказывает в основном влияние на проходимость, управляемость и устойчивость тракторного агрегата. Размеры и форма препятствий, вызывающих полную или неполную потерю проходимости машины, весьма разнообразны. Однако можно ограничиться рассмотрением только нескольких типов препятствий. Потеря проходимости может быть вызвана двумя причинами: зависанием машинно-тракторного агрегата на препятствие вследствие недостаточного клиренса и упором носовой части трактора в препятствие из-за недостаточного угла атаки. Оба случая могут быть при выпуклых или вогнутых профилях, образованных пересекающимися поверхностями.
Препятствие описывается полностью, если приведены все размеры профиля. Величины аобычно укладываются в очень широкий, но ограниченный ряд; сложная форма профиля встречается редко, и это упрощает описание препятствий. Формы препятствий с некоторыми допущениями сведены М. Г. Беккером к комбинации уступа и выступа, т. е. к канаве и насыпи. Дальнейшее упрощение препятствий, применяемое при исследованиях проходимости машин, сводится к представлению препятствий в виде прямоугольных канав и балок.
Поперечная и продольная устойчивость агрегата на склоне определяется углами подъема и склона и будет рассмотрена более подробно в главе, посвященной устойчивости трактора. Следует отметить, что геометрию поверхности грунта с точки зрения проходимости и устойчивости необходимо увязывать с размерами агрегата.
Микропрофиль поверхности в виде часто повторяющихся не-ровностей вызывает колебательные процессы в агрегате, что приводит к ухудшению условий работы водителя, увеличению нагруженности деталей и узлов, снижению скорости движения, управляемости и устойчивости.
Как правило, неровности носят случайный характер. Даже такие неровности, как поливные борозды, междурядья, пахотные борозды и другие, которые образованы в результате взаимодействия грунта с рабочими органами, не имеют точных геометрических форм. Это происходит потому, что свойства грунтов на разных участках непостоянны, скорость обработки и характер взаимодействия рабочих органов с грунтом колеблются в некоторых пределах и, кроме того, оказывают влияние атмосферные осадки и др. Грунтовые дороги, стерня, проселочные дороги, микропрофиль которых образуется в результате воздействия случайных факторов, не имеют постоянных характеристик. На рис показан микропрофиль двухлетней залежи.
Для описания характеристик воздействий на тракторы в последнее время широко применяют вероятностные методы — теорию случайных величин и для более полной оценки — теорию случайных функций. Движение трактора по микропрофилю можно рассматривать как стационарный случайный процесс, который не зависит от того, начнет ли трактор движение по данному микропрофилю с определенной скоростью в настоящий момент или некоторое время неизвестно.