Почему у трактора задние колеса больше передних

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 20.09.2024

Вы когда-нибудь задавались вопросом, почему у трактора задние всегда большие, а передние маленькие? Ответ на этот вопрос не такой простой как кажется. В этом выпуске разберем несколько забавных версий, почему задние колеса у трактора всегда больше передних.

Возьмем, к примеру трактор МТЗ 82.1. После МТЗ-80 эти тракторы, также стали популярными в нашей стране. Здесь очевидная разница между передними и задними колесами. Давайте выясним, почему такое различие.

Для скорости – неверная версия

Многие думают, что задние колёса специально делают больших размеров, чтобы трактор мог набирать большую скорость. Чтобы из точки А в точку Б, как можно быстрее совершать заезды. У таких тракторов задний привод является постоянным, а передний вспомогательный и он работает только на низких скоростях. Почему эта версия не соответствует действительности? Все дело в том, что никому не мешало уменьшить диаметр колес, скорректировать передаточное отношение моста, так скорость трактора бы стала выше, и в тяге бы он не потерял. Однако этого не сделали.

Сэкономить на передних колесах – неверная версия

Это версия гласит, что чем больше колесе, тем дороже оно стоит. Тут хочется задаться вопросом, почему тогда не экономят на задних колесах? Конечно, экономическая составляющая может быть на колесах заднего моста, а не переднего. В конце расскажу об этом подробно.

Обзор из кабины – частично правильная

На больших колесах, если бы они стояли спереди, то трактористу было бы сложно разглядеть что находится впереди него, ведь нос был бы задран. Но многие тракторы не особо нуждаются в обзорности, ведь они работают в условиях, где точность выполнения операций необязательна.

Правильная версия

Для того чтобы понять правильную версию, следует обратить внимание на оси вращения передних колес.

У передних колес, ось вращения смещена вниз, по отношению к оси вращения задним колесам. Это было сделано не просто так. Большой диаметр колес у трактора, обеспечивает большой клиренс, и чтобы этот клиренс был равномерным, заднюю ось немного сместили вниз.

Тут могут возникнуть сразу 2 вопроса, почему не сделать все колеса маленькими или почему не сделать все колеса большими?

На передних колесах в приводе каждого колеса есть две угловые передачи. Такая конструкция недешевая, у нее небольшой ресурс и она не предполагает работы на больших скоростях. Кому доводилось работать на данном тракторе, знают, как важно ухаживать за передним приводом, особенно не допускать загрязнения в весенний и осенний периоды, когда в ночное время бывают морозы. Реализация такого решения с постоянно ведущими задними колёсам, приведёт к значительному удорожанию, усложнению, а главное снижению эффективности трактора.

Ну кто из нас хотя бы раз в жизни не видел трактор? Вопрос риторический. Думаю таких людей не встретить даже среди тех, кто всю жизнь, безвыездно прожил в крупном городе. И вот, многие задают вопрос, на который сразу ответить то в силах не каждый. Почему у трактора спереди относительно небольшие колеса, в то время как сзади, они просто огромные, в несколько раз больше передних?

И если вдруг, вы начнете искать в интернете ответ на этот вопрос, то с удивлением обнаружите, что обсуждая разные по размеру тракторные колеса, чаще всего в пример приводят именно советскую технику. Можно подумать, что только произведенные в СССР и СНГ трактора, имеют такую странную компоновку. Но нет, достаточно просто вбить в поиск трактора зарубежного производства, чтобы понять, что это вполне себе мировая практика. И именно такие трактора, за некоторым исключением, производят во всем мире. Почему за исключением? Потому что существует определенный класс "тяжелых" тракторов, которые основаны на совершенно иных принципах. И их колеса часто имеют одинаковый размер как спереди так и сзади. И они всегда большие.

Но перестанем лить воду, и таки ответим на заданный в самом начале вопрос.

Итак, со школьных уроков, многие из нас запомнили, что чем меньше площадь, тем большее она оказывает давление. Иными словами, более широкая поверхность, распределяет вес по большей площади, в то время как в случае с узкой, маленькой поверхностью, этот самый вес целиком и полностью давит на небольшую площадь. Вот потому женский каблучок и оставляет глубокие следы на мягкой поверхности, а длинные широкие лыжи, практически не проваливаются в сугроб.

В этом кроется и тайна большого заднего колеса трактора. Поскольку машина эта создана в первую очередь для сельхозработ, такое колесо позволяет ей с большей легкостью перемещаться по вспаханному полю, вместо того, чтобы увязнуть в почве.

Ну хорошо, с большим колесом разобрались. А почему же переднее - маленькое? А вы попробуйте управлять трактором, поворачивая большими колесами. Без дополнительных приспособлений, вы руль то повернуть без труда не сможете. Вот и ставят вперед колеса поменьше, для облегчения управляемости.

Такая вот простая отгадка. Большие задние колеса не дают трактору увязнуть в грязи, а маленькие передние, делают его при этом управляемым. При этом, вес самого трактора распределен так, чтобы основная его часть приходилась на корму, где установлены большие колеса. Потому передние, не смотря на меньший размер, в грязь и не увязают. В противном случае, трактор бы попросту зарывался в эту самую грязь носом.

Этот факт ведь вызывал у вас недоумение, признайтесь. Но находили ли вы ответ, даже если задумывались об этом? Предлагаем вам хорошенько подумать и узнать ответ на этот вопрос.

ВОПРОС 1 ИЗ 1

Привод на небольшие передние колеса - это просто дополнение к приводу задних колес. Ведущему переднему колесу легче "взобраться" на небольшое препятствие и таким образом улучшается проходимость. А большие задние колеса полноприводного трактора обеспечивают большое тяговое усилие (см. комментарии ниже). К тому же небольшим передним колесом можно рулить. Большое переднее колесо невозможно повернуть вокруг вертикальной оси, оно будет упираться в корпус трактора. В случае больших передних и задних колес используется шарнирная схема рамы трактора. Как например у трактора Кировец.

Если у трактора передние колеса небольшие, то привод на них - это просто дополнение к приводу задних колес. Привод на небольшие передние колеса позволяет им легче "взобраться" на небольшое препятствие и таким образом улучшить проходимость. К тому же небольшими передними колесами можно рулить. Большое переднее колесо невозможно повернуть вокруг вертикальной оси, оно будет упираться в корпус трактора. В случае больших передних и задних колес используется шарнирная схема рамы трактора, как например у Кировца.

Есть у тяговых тракторов очень хитрая задняя подвеска а в ней хитрое устройство: механический догружатель. Остальное, кому интересно, можно найти в интернете

Крутящий момент зависит только от мощности и оборотов вала. (Мкр=N/n) Чем больше диаметр колеса - тем меньше удельное давление на грунт и усилие перекатывания. Маленькие передние - их можно повернуть на больший угол. Полагаю, что и есть причина.

В дополнение к предыдущему комментарию - большой диаметр ( а точнее радиус) колеса позволяет именно уменьшить крутящий момент, имея при этом большое тяговое усилие (это опять о законе рычага). А уменьшенный крутящий момент и позволяет не проскальзывать колесу на грунте.

Насчет пятна контакта - ерунда. Можно сделать большое пятно контакта и на колесе небольшого диаметра. Это мало что даст. Есть трактора и с одинаковыми размерами передних и задних колес. Проходимость тоже ни при чем. Передние колеса у трактора расположены на высоких стойках и дорожный просвет у них не меньше, чем у задних. Причина совсем другая. Все дело в том, что задача трактора - тянуть груз (плуг, борону, телегу и пр.), и, что очень важно, тянуть этот груз на слабом грунте. А именно - на земле, пахоте, глине, стерне и т.п. А колесо большого диаметра при слабом усилии в точке сцепления с грунтом дает больше силу на оси этого колеса. То есть на крюке (или тяговом устройстве). Простой закон рычага. То есть большое ведущее колесо обеспечит нужную силу тяги и при этом не будет проскальзывать на грунте. Но должен сказать, что на мой вопрос "Почему у трактора Беларусь задние колеса большие?" даже профессиональные физики в большинстве случаев не могли аргументированно ответить. То есть ответы про проходимость были, но эта причина легко опровергалась. Просто при ответе на такой вопрос надо в первую очередь вспомнить о главном назначении трактора - его задача тянуть груз в условиях слабого грунта. Или толкать, что то же самое.

Насчет пятна контакта - ерунда. Можно сделать большое пятно контакта и на колесе небольшого диаметра. Это мало что даст. Есть трактора и с одинаковыми размерами передних и задних колес. Проходимость тоже ни при чем. Передние колеса у трактора расположены на высоких стойках и дорожный просвет у них не меньше, чем у задних. Причина совсем другая. Все дело в том, что задача трактора - тянуть груз (плуг, борону, телегу и пр.), и, что очень важно, тянуть этот груз на слабом грунте. А именно - на земле, пахоте, глине, стерне и т.п. А колесо большого диаметра при слабом усилии в точке сцепления с грунтом дает больше силу на оси этого колеса. То есть на крюке (или тяговом устройстве). Простой закон рычага. То есть большое ведущее колесо обеспечит нужную силу тяги и при этом не будет проскальзывать на грунте. Но должен сказать, что на мой вопрос "Почему у трактора Беларусь задние колеса большие?" даже профессиональные физики в 95% процентов случаев не могли аргументированно ответить. То есть ответы про проходимость были, но эта причина легко опровергалась. Просто при ответе на такой вопрос надо в первую очередь вспомнить о главном назначении трактора - его задача тянуть груз в условиях слабого грунта. Или толкать, что то же самое.

Мы давно привыкли, что у тракторов, как правило, задние колёса гораздо больше передних и не задумываемся о причинах этой конструктивной особенности. Но всё же это было придумано явно не просто так, верно?

Вряд ли вы не замечали, насколько велика разница в диаметре передних и задних колёс у трактора. Пришло время узнать, почему

Ещё в самом раннем детстве, когда приходило время заучивать, как выглядит и называется различная специальная техника, мы осваивали, что у трактора четыре колеса, причем разного размера. Но редко кто из старших родственников или воспитателей объяснял, как так получилось, что его передние колёса меньше задних.

Почему у трактора разные колеса

Ни у каких других транспортных средств нет столь же заметной разницы в размерах передних и задних колёс – кроме, пожалуй, дрэгстеров. Дело в том, что тракторам нужны большие шины с мощными грунтозацепами на ведущих колёсах, чтобы они могли уверенно передвигаться по земле, грязи, полям, в снегу и на других поверхностях. Передние колёса сделаны маленькими и лёгкими для того, чтобы облегчить водителю управление даже в грязи и снегу – иначе управлять трактором было бы практически невозможно.

Если задние колёса трактора всё равно кажутся слишком большими по отношению к передним, то следует вспомнить о том, что увеличить пятно контакта шины с грунтом можно не только путём увеличения её ширин, но и внешнего диаметра (вспомним о дрэгстерах). Вдобавок таким образом заодно увеличивается и дорожный просвет под ведущими колёсами, чтобы мост был как можно выше над землёй, улучшая проходимость. Наконец, едва ли не самое главное – крутящий момент на колёсах.

Большие колеса трактора являются не только главным плюсом в проходимости и главным минусом в безопасности, но они также защищают от опрокидывания (только в том случае, когда тракторист четко следует правилам инструкции по управлению тракторами)

Чем больше колесо, тем плавнее трактор будет передвигаться при воздействии на него тяги. Таким образом водитель избежит пробуксовки и сможет медленнее трогаться с места. Правда, есть в такой компоновке и очевидные минусы: из-за высокого крутящего момента и специфической развесовки тракторы склонны к опрокидыванию вокруг задней оси. Поэтому особое внимание следует уделять и расположению сцепного устройства для перевозки прицепа и другого оборудования.

Но почему задние колеса трактора настолько больше передних?

Есть несколько причин:

Улучшить сцепление шины с грунтом можно не только за счет увеличения ее ширины. Аналогично работает и увеличение внешнего диаметра шины. Этого можно достичь либо увеличением диаметра колеса, либо увеличением высоты покрышки. Это еще одно объяснение, почему колеса на многих тракторах такие большие.

Дорожный просвет выше, и это очень важно для трактора

Он как раз достигается за счёт использования на тракторах колес большего диаметра, позволяющих преодолевать не только целину после дождя, но даже не очень топкие болота, пески, бурелом и другие виды бездорожья. А еще мосты универсальных, пропашных машин должны располагаться над землёй так высоко, чтобы не повреждать растения, над которыми проезжает трактор.

Лишь благодаря большим задним колесам трактора рабочая зона, которая находится под задней осью, позволяет производить крепеж в различных точках. И главное — позволяет сделать это безопасно, при этом не жертвуя проходимостью трактора

Не менее важна для сцепления на влажных и скользких грунтах возможность нагружать колеса балластом. Обычно для этого через специальную воронку в огромные шины трактора вливают воду, десятки и десятки литров. Этот балласт позволяет снизить возможность буксования на десятки процентов.

Ещё один большой плюс — это то, что крутящий момент с такими большими колесами будет более плавным. Если бы задние колеса трактора были маленькими (с малым радиусом), то аналогичные обороты мотора заставили бы вращаться их быстрее, чем если бы такое же количество крутящего момента было приложено к большим, более тяжелым колёсам. Благодаря этому усилие на колёсах становится более управляемым, повышается проходимость.

Кроме того, максимальный крутящий момент обычно создается двигателем на более высоких оборотах, чем на холостом ходу. Небольшое увеличение крутящего момента для колёс с небольшим диаметром значительно увеличит скорость их вращения по сравнению с колесами большего диаметра, что также приведет к пробуксовке шин или рывкам при буксировке.

Как разноразмерные колеса тракторов защищают от опрокидывания

Если оглянуться вокруг и присмотреться к другим автомобилям — грузовым, легковым, квадроциклам и даже мотоциклам и велосипедам, — почти нигде не встретить ничего аналогичного. Да, задние колеса могут быть где-то немного больше передних, но разница в 99% случаев не будет столь разительной, и в некотором роде даже критичной.

Колеса большого диаметра для преодоления бездорожья и сложного рельефа

Первый ответ будет очевидным. Если вы тракторист, то вам будет нужна шина большего размера только потому, что ваш трактор будет работать, скорее всего, на грунте, на раскисших лесных тропках, на весенних полях, в снегах и других вариантах, где нет асфальта. Трактор нуждается в большой шине с достаточно большой площадью контакта, с мощными грунтозацепами. Следовательно, более широкое колесо используется для лучшего контакта с поверхностью земли, что, в свою очередь, позволяет трактору лучше вспахивать поле.

Кстати, передние колеса такие маленькие также абсолютно не просто так. Они сделаны небольшими и легкими для того, чтобы помочь облегчить управление даже в грязи и плотном снегу. Если бы на всех тракторах использовались колеса, соразмерные с диаметром задних колес, управлять такой махиной было бы практически невозможно физически, а диаметр разворота был бы просто феноменально огромным.

Но все же почему колесо такое большое?

1. Все дело в том же пятне контакта

Улучшить сцепление шины с грунтом можно, не только увеличив ее ширину. Аналогично работает и увеличение внешнего диаметра шины. Этого можно достичь либо увеличением диаметра колеса, либо увеличением высоты покрышки. Это еще одно объяснение, почему колеса на многих тракторах такие высокие. Не забудем и о протекторе. Он на тракторных покрышках очень "злой".

2. Дорожный просвет выше, и это очень важно для трактора

Он как раз достигается за счет использования колес большего диаметра, позволяющих преодолевать не только целину после дождя, но даже не очень топкие болота, пески, бурелом и другие виды бездорожья. А еще мосты универсальных, пропашных машин должны располагаться над землей так высоко, чтобы не повреждать растения, над которыми проезжает трактор.

3. В большие колеса можно залить балласт

Не менее важна для сцепления на влажных и скользких грунтах возможность нагружать колеса балластом. Обычно для этого через специальную воронку в огромные шины вливают воду, десятки и десятки литров. Этот балласт позволяет снизить возможность буксования на десятки процентов. Главное, чтоб воду не забыть слить зимой!

4. Что касается крутящего момента…

Еще один большой плюс, по мнению пользователей форумов с техническим уклоном, это то, что крутящий момент, приложенный к земле, с такими большими колесами будет более плавным. Если бы задние колеса были маленькими (с малым радиусом), то аналогичные обороты мотора заставили бы вращаться их быстрее, чем если бы такое же количество крутящего момента было приложено к большим, более тяжелым колесам. Благодаря этому усилие на колесах становится более управляемым, повышается проходимость.

Кроме того, максимальный крутящий момент обычно создается двигателем на более высоких оборотах, чем на холостом ходу. Небольшое увеличение крутящего момента для колес с небольшим диаметром значительно увеличит скорость их вращения по сравнению с колесами большего диаметра, что также приведет к пробуксовке шин или рывкам при буксировке.

Итого большие задние колеса:

Больше контакта с поверхностью
Меньшее давление, которое связано с площадью поверхности уравнением p = f / a. Чем больше площадь поверхности пятна контакта, тем меньше давление на грунт;
Увеличенная тяга;
Высокая проходимость;
Низкая скорость износа;
Легко установить различное навесное оборудование в задней части без потери устойчивости;
Равномерное распределение веса.

Хоть очень редко, но и среди автомобилей есть подражатели тракторов, у которых задние колеса больше передних. Это драгстеры (гоночные автомобили для драг-рейсинга), автомобили Smart ForTwo, Tata nano — самый дешевый автомобиль в мире и некоторые другие.

Большие задние колеса и безопасность

С одной стороны, большие по диаметру задние колеса сами являются причиной того, что ездить на тракторах неумелому оператору небезопасно. Может произойти следующее ЧП:

Несмотря на всю кажущуюся комичность, происшествие смертельно опасно. Немалое количество трактористов покалечилось или даже погибло после таких кульбитов. Вот лишь один из примеров происшествия давно минувших времен:

Но поскольку у инженеров, разрабатывавших трактора, выбора и особых компромиссов не было, пришлось идти на подобные жертвы. Со временем у тракторов появилась травмобезопасная кабина с мощными дугами безопасности и многие другие системы антиопрокидывания наряду с разработанной методикой инструктирования водителя по правильному управлению машиной.

Но вот что удивительно: большие колеса не только являются главным плюсом в проходимости и главным минусом в безопасности, они также защищают от опрокидывания (но только в том случае, когда тракторист четко следует правилам инструкции по управлению тракторами).

Поскольку под ведущим (задним) мостом располагается внушительный клиренс, инженерам удалось рассчитать места крепления прицепов оптимально, озаботившись не только возможностью расположения навесного и дополнительного оборудования, но и безопасностью передвижения с дополнительным грузом. Не будь у тракторов таких высоких колес, сделать это было бы просто невозможно.

Так, один из важнейших факторов безопасности заключается в том, что когда вы прикрепляете тяжелый прицеп или тракторные сани-волокуши — в общем, некий груз, который вам придется тянуть с большим усилием, — при буксировке крепление должно выполняться НИЖЕ задней оси (как показано на рисунке выше).

Таким образом, нагрузка, передаваемая на трактор, будет опускать нос трактора вниз, а не задирать его вверх. Если нагрузка находится на задней оси или выше ее, она может подтянуть переднюю часть трактора вверх, и весь трактор может очень быстро перевернуться назад (скорость переворачивания — секунда или полсекунды). И лишь благодаря большим задним колесам рабочая зона, которая находится под задней осью, позволяет производить крепеж в различных точках и главное — позволяет сделать это безопасно, при этом не жертвуя проходимостью трактора.

Читайте также: