Динамика тракторов со всеми ведущими колесами
Общие положения. Одним из наиболее эффективных способов повышения тяговых качеств колесного трактора является использование всех колес трактора в качестве ведущих. При этом эксплуатационный вес трактора используется в качестве сцепного, а следовательно, коэффициент использования веса достигает максимального значения при значительном буксовании по сравнению с трактором 4К2. Тяговая динамика трактора с колесной формулой 4К4 существенно зависит от типа межосевого привода к ведущим колесам. В тракторостроении находят применение два типа приводов — блокированный и дифференциальный. При блокированном приводе передняя и задняя оси кинематически жестко связаны между собой посредством раздаточной коробки.
При дифференциальном приводе связь между осями осуществляется при помощи межосевого, дифференциала. По сравнение с блокированным приводом, в котором мещду угловыми скоростями Осей трактора существует определенное неизменное соотношение, в дифференциальном приводе между угловыми скоростями в процессе работы могут устанавливаться различные соотношения, хотя и подчиненные определенному, закону.
Различный характер кинематической связи вызывает также различие в распределении между осями ведущих моментов. При блокированном приводе в определенных случаях возможна циркуляция мощности в трансмиссии вследствие неравенства окружных скоростей колес, что снижает КПД трактора и отражается на износе шин. Дифференциальный привод исключает циркуляцию мощности, но имеет другой недостаток, заключающийся в том, что если колеса одной оси попали в худшие условия сцепления, например, на лед, то и колеса другой оси, вследствие дифференциального эффекта, не могут развить полностью сцепных качеств, хотя и находятся в лучших сцепных условиях по сравнению с первыми. Таким образом, если колеса одной оси потеряли сцепление G грунтом, т. е полностью пробуксовали, то трактор не может продолжать движение. Колеса оси, имеющей лучшее сцепление, не вращаются, а буксующие колеса вращаются с повышенной угловой скоростью.
Наибольшее распространение в тракторах с колесной формулой 4К4 получил блокированный привод. Рассмотрим некоторые особенности кинематики и динамики тракторов обоих типов. Блокированный привод. Вследствие того, что теоретические окружные скорости передних и задних колес несколько различаются между собой, а их оси, жестко связанные с остовом трактора, имеют одинаковую скорость при поступательном движении, у тракторов с блокированным приводом почти всегда существует некоторое кинематическое несоответствие между передними и задними колесами. При прямолинейном движении различие в окружных скоростях, даже если на тракторе установлены колеса одинаковой размерности, возникает вследствие перераспределения нагрузки по осям трактора при работе с агрегатируемой машиной, при различной степени изношенности протектора,.из-за неодинакового давления воздуха в шинах и по другим причинам. Когда применяют передние и задние колеса разных номинальных диаметров, отличие в окружных скоростях колес получается также в результате невозможности по конструктивным условиям точно согласовывать угловые скорости вращения обеих осей.
Для выяснения влияния кинематического несоответствия на кинематику и динамику трактора рассмотрим прямолинейное движение трактора с колесной формулой 4К4 с блокированным приводом в агрегате с машиной по горизонтальному участку при наличии некоторой разницы в окружных скоростях передних и задних колес, причем задние колеса имеют большую окружную скорость, чем передние. Для упрощения анализа заменим радиусы качения колес динамическими, как это часто применяется при анализе кинематики и динамики трактора. Выравнивание поступательных скоростей обеих ведущих осей может быть достигнуто только при условии буксования или скольжения одной из них. Условимся называть колеса, у которых теоретическая окружная скорость больше, забегающими, а у которых меньше — отстающими. Очевидно, что забегающие колеса независимо от того, являются ли они задними или передними, всегда работают с некоторым буксованием, поскольку они создают толкающую силу, движущую трактор, в то время как отстающие колеса могут работать с буксованием, равным или меньшим, чем буксование забегающих колес, или со скольжением. Когда отстающие колеса работают с буксованием они создают дополнительное толкающее усилие. Если колеса работают со скольжением, то они создают дополнительное сопротивление качению. При А = О колеса перемещаются без скольжения и буксования.
Для каждого трактора коэффициент кинематического несоответствия будет различным причем этот коэффициент может изменяться в зависимости от условий работы. При наличии тягового сопротивления вследствие перераспределения реакций на ведущие колеса изменяются их радиусы качейия и соответственно теоретические окружные колеса, что ведет к изменению.