Принцип работы трактора и факторы, влияющие на его работу

Принцип вождения
Способность к движению зависит от мощности двигателя внутреннего сгорания, передаваемой через трансмиссионную систему и позволяющей ведущим колёсам получать вращающий момент Mk. Ведущие колёса, обладая этим вращающим моментом, оказывают на грунт через протектор шины и поверхность шины небольшую горизонтальную силу назад (тангенциальную силу). Грунт, в свою очередь, оказывает на движущую силу горизонтальную реакционную силу Pk такой же величины, но противоположного направления. Эта реакционная сила Pk и является движущей силой, которая приводит трактор вперёд (ее также называют тяговым усилием). Когда движущая сила Pk достаточна для преодоления сопротивления качению передних и задних колёс, а также сопротивления тяге прицепных орудий, трактор начинает двигаться вперёд. Если ведущие колёса оторвутся от земли, в результате чего движущая сила Pk станет равной нулю, ведущие колёса начнут только пробуксовывать на месте, и трактор не сможет двигаться; если же сумма сопротивления качению и сопротивления тяге превысит величину движущей силы Pk, трактор также не сможет двигаться. Таким образом, можно увидеть, что движение колесного трактора осуществляется за счёт взаимодействия между ведущими колёсами, приводимыми вращающим моментом, и грунтом, причём движущая сила должна быть больше суммы сопротивления качению и сопротивления тяге.
Факторы влияния
1. Сопротивление качению. Сопротивление качению трактора в основном обусловлено деформацией шин и почвы. Под весом трактора шины сжимаются, а почва уплотняется. В процессе качения шина сплющивается и деформируется в различных точках контакта по окружности с грунтом, при этом почва перед колесом подвергается давлению, что приводит к её деформации и образованию колеи, создающей сопротивление качению, препятствующее продвижению колеса вперёд. На сопротивление качению влияет множество факторов, главным образом связанных с плотностью и влажностью грунта, а также величиной вертикальной нагрузки. Для одного и того же трактора сопротивление качению варьируется в зависимости от условий грунта; например, на асфальте, цементе или твёрдой сухой почве сопротивление качению низкое, что способствует лучшему сцеплению трактора с грунтом. При одинаковых условиях эксплуатации чем больше вес, приходящийся на шины, тем сильнее вертикальная деформация почвы и тем выше сопротивление качению. Как правило, снижение деформации шин и вертикальной деформации почвы помогает уменьшить сопротивление качению. При работе на мягкой почве использование шин пониженного давления для увеличения площади контакта шины с грунтом позволяет уменьшить вертикальную деформацию почвы и сопротивление качению, тем самым улучшая сцепление. Поскольку тракторы в основном используются в полях и часто работают на мягкой почве, для снижения вертикальной деформации почвы обычно применяют шины пониженного давления; по той же причине также используются более широкие шины. На практике следует обращать внимание на различия в эксплуатации шин пониженного давления, широких шин и шин высокого давления.
2. Тяговое сопротивление. Тяговое сопротивление — это сопротивление, которое трактор должен преодолеть для того, чтобы тянуть сельскохозяйственные орудия. Оно равно тяговому усилию, передаваемому орудиям через соединительное устройство. Поскольку тяговое усилие равно движущей силе минус сопротивление качению, увеличение движущей силы и снижение сопротивления качению являются эффективными мерами для улучшения тяговых характеристик.
3. Движущая сила. Это горизонтальная реактивная сила, оказываемая грунтом на ведущие колёса. Таким образом, величина вращающего момента Mk, передаваемого от двигателя внутреннего сгорания через трансмиссионную систему на ведущие колёса, указывает на величину движущей силы трактора Pk. Однако, поскольку Mk определяется мощностью двигателя, то и Pk также ограничена мощностью двигателя. В то же время Pk ограничивается условиями почвы и не может увеличиваться бесконечно, поскольку при достижении определённого уровня реактивной силы грунта — то есть движущей силы Pk — почва повреждается, ведущие колёса сильно пробуксовывают, и дальнейшее увеличение движущей силы Pk становится невозможным. Максимальная реактивная сила, которую почва способна оказать на ведущие колёса, называется «сцеплением». Поэтому максимальное значение движущей силы Pk ограничивается не только мощностью двигателя, но и сцеплением с почвой и не может возрастать бесконечно.
Сцепление отражает способность создавать максимальную движущую силу между ведущими колёсами и почвой. На сцепление влияют многие факторы, главным образом связанные с состоянием грунта, давлением в шинах, их размером, рисунком протектора и величиной вертикальной нагрузки на шины. Для тракторов при определённых условиях почвы снижение давления в шинах в пределах определённого диапазона, увеличение площади контакта шин с поверхностью, улучшение сцепления колёс с почвой и повышение веса, приходящегося на колеса, — всё это способствует улучшению сцепления трактора. На тракторах обычно используются шины низкого давления; некоторые тракторы также оснащаются более широкими шинами, шинами с высоким рисунком протектора и дополнительными балластными грузами на ведущих колёсах для повышения сцепления и улучшения тяговых характеристик. Однако следует отметить, что хотя добавление балластных грузов на ведущие колёса и повышает сцепление, оно также усиливает вертикальную деформацию грунта и увеличивает сопротивление качению. Поэтому решение о необходимости добавления балластных грузов зависит от конкретных условий эксплуатации и требует оценки общего эффекта.
Максимальная сцепляющая способность и устойчивость к проскальзыванию, возникающие между ведущими колёсами трактора и грунтом, называются сцепными характеристиками трактора. Если сцепные характеристики хорошие, а проскальзывание незначительное, крутящий момент при движении можно использовать полностью, и мощность двигателя может быть реализована в полной мере, что придаёт трактору ощущение мощности во время работы. Если же сцепные характеристики плохие и проскальзывание интенсивное, крутящий момент не может быть использован полностью, а мощность двигателя не может быть полностью раскрыта, в результате чего трактор кажется слабым или лишенным мощности во время эксплуатации. Сильное проскальзывание ведущих колёс снижает скорость движения трактора, уменьшает производительность и экономическую эффективность, ускоряет износ шин на ведущих колёсах, а также повреждает структуру почвы.