Determination of traction coefficient of driving wheels of the MTZ-82 tractor

Full Text

Введение В работе [1] сделан вывод о том, что управлять величиной нормальных реакций под движителями трактора можно навешиванием балласта спереди и сбоку (наиболее известный и применяемый способ) или изменением компоновки трактора (треугольная схема гусеничного обвода). Но компоновка определяется на начальных этапах проектирования машины и представляет собой характеристику модели, а балласт не снимают даже на транспортных работах, когда сила тяги в несколько раз меньше номинальной. Исходя из работы [1], можно предложить способ управления положением центра давления путем регулирования высоты и угла приложения силы тяги. Преимущество этого способа заключается в создании необходимых условий для автоматического управления положением центра давления, что обеспечивает оптимизацию технико-экономических показателей работы машинно-тракторного агрегата. Коэффициент сцепления - важный показатель трактора, который наряду с буксованием используется для определения его оптимальных конструкционных параметров, построения тяговых характеристик проектируемых и сравнения характеристик испытываемых тракторов [2]. Цель исследования Цель данной работы состоит в описании двух вариантов испытаний трактора МТЗ-82 при действии силы тяги, направленной под углом, и их сравнении в части методов нахождения коэффициента сцепления ведущих колес. Материалы и методы Предлагается провести два испытания трактора, по результатам которых определим коэффициент сцепления ведущих колес и получим экспериментальную тяговую характеристику. Сила тяги на крюке будет приложена под углом . Первый вариант испытаний показан на рис. 1. На испытываемом тракторе установлены одинарные, сдвоенные или строенные ведущие колеса, блокируемые во время эксперимента. Перемещение трактора производится другой машиной задним ходом. При этом заблокированные колеса протаскиваются по принятому в опыте почвенному фону со 100%-м скольжением. Привод передних колес испытываемого трактора отключен, а сами передние колеса находятся в режиме свободного качения. Измерив динамометром силу на крюке, рассчитав силы , и зная массу трактора, приходящуюся на ведущие колеса, находим коэффициент сцепления [3, 4]. При отключенном переднем мосте и разблокированных передних колесах коэффициент сцепления ведущих колес будет равен отношению силы тяги к величине нормальной реакции под ними: Второй вариант основан на методике тяговых испытаний в соответствии с ГОСТ 30745-2001 [5] за исключением угла приложения силы тяги на крюке и наличия дополнительных балластных грузов в задней части трактора [1]. Коэффициент сцепления вычисляется расчетным путем исходя из силы тяги на крюке и развесовки трактора. Результаты и их обсуждение На примере трактора МТЗ-82 проведены теоретические расчеты двух способов нахождения коэффициента сцепления ведущих колес при движении трактора по бетону. При изменении угла изменяется развесовка по осям. Во время проведения опыта по первому варианту сила тяги на крюке возрастает от нуля до значения, при котором произойдет страгивание трактора с места. Силы и находим расчетным путем. Зная развесовку трактора и силу , можно вычислить коэффициент сцепления ведущих колес (см. таблицу и рис. 2). Расчетные значения коэффициента сцепления ведущих колес , град. , кН , кН , кН 0 30 30 0 0,54 5 30 29,9 2,6 0,62 10 30 29,5 5,2 0,73 15 30 29 7,8 0,87 20 30 28,2 10,3 1,09 Кривые на рис. 2 имеют некоторый радиус кривизны. Это объясняется тем, что приходящийся на заднее колесо вес зависит от величины силы В опыте по второму варианту получим экспериментальную тяговую характеристику. При увеличении угла нагрузка на задние колеса будет уменьшаться, что вызовет увеличение буксования (рис. 3). Построим зависимость при различных углах приложения силы тяги (рис. 4). Поскольку увеличивается, общий вес трактора уменьшается. Чтобы не терять сцепной вес и уменьшить буксование, предлагается использовать балластные грузы, навешиваемые в задней части трактора, например на колеса или тяги навесной системы. Из рис. 4 видно, что при вес балластных грузов должен быть не менее 10 кН, чтобы вернуть развесовку по осям к значениям, как при . На рис. 5 показана развесовка трактора по осям при различных углах приложения силы тяги. Видно, что вес под задней осью снижается быстрее, чем под передней. Уменьшение сцепного веса заднего моста снижает КПД трактора, особенно при больших значениях , поэтому необходимо догружать заднюю часть. В общем случае это можно сделать разнообразными способами, один из которых - выбор компоновки трактора на стадии проектирования. Таким же образом необходимо подходить к созданию и усовершенствованию с.-х. орудий, учитывая их влияние на работу машинно-тракторного агрегата в части рациональной развесовки. Уже построенные тракторы следует нагружать балластными грузами. В случае описываемых опытов предлагается использовать балластные грузы в задней части трактора. Однако как видно из рис. 5, при углах более 20° необходимая масса балласта для увеличения сцепного веса заднего моста становится слишком большой (более 1 т). Поэтому для конкретного трактора нужно найти рациональный угол приложения силы тяги, массу и расположение балласта. Оценить влияние балласта и угла приложения силы тяги можно по степени буксования колес и расходу топлива, определяемым во время тяговых испытаний. Выводы 1. Приложение силы тяги под углом позволяет увеличивать или уменьшать реакцию опорной поверхности на движители трактора во время выполнения конкретной работы и поэтому имеет преимущество по сравнению с традиционным балластированием передней части трактора. В сочетании с возможностью независимого изменения момента опрокидывания трактора назад это позволяет оптимизировать тягово-сцепные характеристики тракторов. 2. Предварительная расчетная проверка подтверждает возможность применения буксирования трактора задним ходом для определения коэффициента сцепления ведущих колес.

About the authors

K. I Gorodetskiy

Moscow Polytechnic University

Email: kg1101@yandex.ru
DSc in Engineering Moscow, Russia

V. V Serebryakov

Moscow Polytechnic University

PhD in Engineering Moscow, Russia

A. M Lavlinskiy

Moscow Polytechnic University

Engineer Moscow, Russia

References

Supplementary files