Поворот гусеничных тракторов

Кинематика и динамика поворота. Поворот гусеничного трактора в реальных условиях является сложным процессом, который осуществляется изменением скорости движения гусениц. В простейшем случае процесс поворота рассматривается с некоторыми допущениями: движение происходит по горизонтальной поверхности, силами инерции пренебрегают, нагрузки распределены на опорные поверхности равномерно.
При движении трактора с угловой скоростью ωт около центра поворота О (рис. 16.6) будем иметь:

где v0 — скорость точки O1 (точка пересечения перпендикуляра, опущенного из центра поворота О на продольную ось симметрии трактора); R — радиус поворота.
Перемещение гусениц при повороте можно разложить на движения: вращение вокруг полюсов O1 и O2 с угловой скоростью ωт и прямолинейно-поступательное движение со скоростями v1 и v2, которые можно выразить следующими соотношениями:

где В — колея трактора; v1, v2 — скорости соответственно отстающей и забегающей гусениц.

При повороте трактора, кроме линейного перемещения, гусеницы поворачиваются вокруг полюсов вращения 01 и 02, что вызывает появление сил трения и боковых реакций между опорной поверхностью и грунтом.
На рис. 16.7 показаны силы и моменты, действующие на трактор:
Pf1 и Pf2 — силы сопротивления перекатыванию соответственно отстающей и забегающей гусениц;
Pк1 и Рк2 — силы тяги соответственно на отстающей и забегающей гусеницах;
Mc — суммарный момент касательных сил трения и реакции грунта на опорные поверхности гусениц.
Суммарный момент от элементарных сил сопротивления повороту обеих гусениц выражается следующим интегралом:

где G — вес трактора; L — длина опорной поверхности гусениц; μ — коэффициент сопротивления повороту, учитывающий трение и реакции грунта при сдвиге опорной поверхности; он в большей мере определяется радиусом поворота и условно принимается одинаковым по всей длине поверхности.

Силы тяги Рк1 и Pк2, которые создают момент для поворота трактора, можно определить на основании рис. 16.7:

Откуда

На основании выражения для определения Mc и полагая равенство сил сопротивления перекатыванию гусениц Pf2 = Pf1 = f G/2, получим:

где f — коэффициент сопротивления перекатыванию гусениц.
Суммируя выражения для Pк1 и Pк2 и почленно вычитая их, получим:

Тогда выражение для определения момента сопротивления повороту Mc приобретает вид:

Таким образом, при повороте гусеничного трактора к забегающей и отстающей гусеницам должны подводиться силы тяги, отличные от сил тяги при прямолинейном движении.
Алгебраическая сумма этих сил должна быть равна силе сопротивления в прямолинейном движении fG, а поворачивающий момент (Pк2 - Pк1) В/2, создаваемый ими, был бы равен моменту Mc.
При движении трактора с крюковой нагрузкой изменяется распределение давления под гусеницей, а их совместное воздействие приводит к дополнительному увеличению момента сопротивления повороту.
Поворотливость трактора в значительной мере зависит от отношения L/B. При большом значении L/B сила тяги может возрасти настолько, что наступит ограничение по сцеплению гусеницы с грунтом.
Предельное значение L/B по сцеплению можно определить из соотношения:

или

Откуда:

Для трелевочных тракторов это соотношение составляет 1,8-2,2.
Поворот гусеничной трелевочной системы (трактор-пачка) при трелевке леса в полупогруженном состоянии можно разделить на две последовательные фазы: поворот трактора относительно пачки и поворот системы с появлением дополнительного момента сопротивления волочащейся части деревьев (рис. 16.8).
Применяют следующие выражения для определения момента сопротивления повороту по фазам.
Момент сопротивления повороту в первой фазе:

где Q1 и Q2 — вес пачки, приходящийся на трактор и грунт соответственно; Pf3 — сила сопротивления волочению пачки; l0 — смещение полюсов вращения гусениц; lтр — расстояние от точки приложения сил трения до центра тяжести трактора; μ — коэффициент трения пачки о щит; γ — угол между силой и продольной осью трактора.
Момент сопротивления повороту во второй фазе:

где lк — длина контакта кроны пачки с грунтом; μв — приведенный коэффициент сопротивления повороту волочащейся части пачки.
Дополнительное сопротивление от пачки приводит к появлению во второй фазе больших значений момента сопротивления повороту трелевочной системы. Экспериментальные исследования трелевочных тракторов в производственных условиях показали, что значения коэффициента сопротивления повороту волочащейся пачки деревьев изменяются в широких пределах.