УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ АГРЕГАТА. Тяговый баланс трактора.

Силы, действующие на агрегат. В динамическом от­ношении машинно-тракторный агрегат представляет собой си­стему твердых тел, связанных между собой жесткими и упруги­ми связями. Агрегат движется и работает в результате взаимо­действия сил, действующих на него.

Источником энергии для агрегата с трактором, оборудован­ным тепловым двигателем, является топливо. Тракторный дви­гатель, преобразуя энергию топлива в механическую, реализует

ее в виде крутящего момента М_е. Весь момент (для прицепного агрегата) или часть его (для приводного) через трансмиссию переда­ется движителю, в результа­те чего при достаточном сцеплении трактора с поч­вой создается движущая си­ла F. Она сообщает тракто­ру и машинам ускорение при трогании с места и при изменении скорости движе­ния, а также преодолевает их сопротивление при уста­новившемся движении (по­стоянной скорости).

На рисунке представлена общая схема внешних сил, дей­ствующих на трактор, при его движении на подъем с углом а.

В направлении движения можно выделить следующие силы: 1) силу F, движущую агрегат; 2) силы сопротивления — тяговое сопротивление рабочей части агрегата R_а, возникающее в связи с перемещением и выполнением рабочей машиной технологиче­ского процесса; сопротивление движению трактора P_f, возни­кающее в связи с деформацией почвы ходовой частью, механи­ческими потерями и т. п.; сопротивление воздушной среды Р_возд и сопротивление подъему (спуску) трактора P_α= ±Gsinα (G —вес трактора*). Общее сопротивление Pc=Rа + P_f + P_B03Д.± P_α

Среди внешних сил сопротивления, действующих на агрегат решающее значение имеет сопротивление рабочей части агрега­та (рабочей машины) R_а.

В направлении, перпендикулярном к плоскости движения действуют следующие внешние силы: 1) составляющая веса трактора G cosα; 2) составляющие реакции почвы, действующие на ведущие и направляющие колеса R_B и R_H (для колесного трактора) или R_осн (для гусеничного); 3) составляющая от воз­действия рабочей машины R_в.м.

Работа и движение агрегата возможны только при опреде­ленном соотношении скорости движения v, приведенной массы агрегата т и сил, действующих на агрегат (трактор) в направ­лении движения. Это соотношение определяется уравнением движения

dυ/dt = (F-Pc.) / m.

В ряде случаев сельскохозяйственные агрегаты характеризуются переменной массой машин (главным

образом из-за поступления или разгрузки материалов). В этом случае уравнение движения агрегата имеетболее сложный вид. В эксплуатационных расчетах приведенную массу машин принимают постоянкой.

Вследствие непрерывного изменения условий: свойств почвы глубины обработки, микрорельефа и других, которые имеют случайный (в вероятностно-статистическом смысле) характер, все величины, входящие в уравнение движения, в процессе ра­боты агрегата также имеют случайный характер и непрерывно изменяются. В связи с этим изменяется (как правило, по закону нормального распределения) и ускорение dυ/dt. Это сказывает­ся на качестве технологического процесса и ухудшает работу агрегата. Для каждого технологического процесса существуют допустимые пределы вариации ускорения.

Если движущая сила F и силы сопротивления Р_с изменяют­ся сравнительно мало, то ускорение dυ/dt зависит только от приведенной массы агрегата: чем она больше, тем меньше уско­рение. Поэтому при прочих равных условиях агрегаты, имею­щие большую массу, устойчивее в своем движении.

Поскольку m dυ/dt представляет собой приведенную силу инерции pj, направленную в сторону, противоположную направ­лению ускорения, то силы, действующие в направлении движе­ния агрегата, можно представить уравнением, которое называет­ся тяговым балансом агрегата:

F= R_a+P_f+P_возд± P_α ±P_j

Так как скорости движения машинно-тракторных агрегатов сравнительно небольшие, сопротивление воздушной среды не­велико и им обычно пренебрегают, принимая Р_возд = 0.

В большинстве практических расчетов по ЭМТП (кроме про­цесса разгона и торможения агрегата), имея в виду закон нор­мального распределения ускорения, его считают по среднему значению, (dv/dt = 0), т. е. принимают, что движение установив­шееся.

В этом случае тяговый баланс определяется тем, что движу­щая сила равна сумме сил сопротивления, которые она преодо­левает:

F = R_a+Pf± P_α.

В случае когда требуется учитывать мгновенные значения действующих сил (при рассмотрении качества технологического процесса, прочности и вибрации частей трактора, действия ав­томатических устройств, при расчете ряда экономических пока­зателей и т. д.), следует исходить из неустановившегося харак­тера движения и принимать в расчет ±Рj.

Как видно из уравнений и из рисунка тя­говый баланс определяет соотношение фактических усилий, при­чем в случае установившегося движения тяговое усилие Р_т = R_а, а движущая сила F = P_C. Предельные же (или оптимальные) значения этих величин характеризуют эксплуатационные свойства трактора и зависят вовсе не от значения преодолеваемых со­противлений, а от возможностей (свойств) самого трактора и его двигателя.