Một trong những bộ phận nâng cao chất lượng kéo của máy kéo bánh là sử dụng sơ đồ kết cấu 2 cầu chủ động 4 4, nghĩa là tất cả các bánh xe đều là chủ động. Toàn bộ trọng lượng của máy kéo trở thành trọng lượng bám, nhờ đó tính chất kéo - bám được nâng cao đáng kể, nhất là khi làm việc trên các đồng ruộng nền yếu và có độ ẩm cao.
Khi sử dụng sơ đồ dẫn động cứng hầu như luôn luôn xuất hiện sự không tương ứng động học giữa các bánh xe trước và sau. Trường hợp chuyển động thẳng, sự không tương ứng động học biểu thị ở chỗ: vận tốc lý thuyết của các bánh xe trước và sau có thể khác nhau vz1 vz2 trong khi đó vận tốc thực tế của chúng ln ln bằng nhau v1 = v2 vì các trục bánh xe được gắn chặt với khung và buộc chúng phải chuyển động với cùng vận tốc tịnh tiến.
Vận tốc lý thuyết của các bánh xe trước và sau có thể được xác định theo các công thức: 1 2 1 2 1 2 ; t t r r v v i i (3.24) trong đó :
- tốc độ quay của động cơ;
i1, i2 - tỷ số truyền từ động cơ đến cầu trước và cầu sau;
r1, r2 - bán kính lăn lý thuyết của các bánh trước và các bánh sau.
Trong thực tế việc đảm bảo cho vận tốc lý thuyết của các bánh xe luôn luôn bằng nhau là không thực hiện được do nhiều nguyên nhân gây ra sự thay đổi bán kính bánh xe: sai số chế tạo, độ mịn của lốp, áp suất khơng khí trong lốp và dao động thẳng đứng trên các bánh xe v.v...
Khi máy kéo làm quay vòng sự không tương ứng động học do chuyển động vòng quãng đường đi được các bánh trước và của các bánh sau là khác nhau, trong khi đó vận tốc tịnh tiến của chúng vẫn luôn luôn bằng nhau do các trục được gắn chặt với khung.
Ta hãy xem xét trường hợp máy kéo chuyển động thẳng và vận tốc lý thuyết của các bánh sau lớn hơn so với các bánh trước vt1 < vt2.
Sự không tương ứng động học được đánh giá bởi tỷ số vt2 / vt1 và được gọi hệ số không tương ứng động học, ký hiệu là k:
2 1 2 1 1 2 t t v ri k v i r (3.25) Đối với từng máy kéo cụ thể hệ số k có thể bị thay đổi trong q trình làm việc, nhưng phạm vi thay đổi không lớn lắm.
Sự không tương ứng động học sẽ gây ra sự khác nhau về độ trựơt của các bánh xe trước và sau. Nếu bánh sau là bánh chạy nhanh (vt2 > vt1) thì ln ln bị trượt quay 2 > 0, còn các bánh chạy chậm (các bánh trước) có thể bị
trượt lê 1 < 0, hoặc khơng bị trượt 1 = 0 hoặc bị trượt quay nhưng mức độ
nhỏ hơn so với các bánh sau 0 < 1 < 2. Vì vận tốc thực tế của các bánh xe luôn luôn bằng nhau v1 = v2 nên ta có thể viết:
vT1(11) vT2(12) (3.26) Từ đó ta có thể xác định được mối quan hệ giữa độ trượt của các bánh trước và của các bánh sau:
2 1 2 2 1 1 T (1 ) 1 (1 ) T v k v (3.27) Trên hình 3.9 là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa1và 2khi giả thiết k =
const.
Khi hệ số không tương ứng động học k=1, độ trượt các bánh trước và sau sẽ như nhau 1 2, nghĩa là mức độ sử dụng khả năng bám của chúng là như nhau, chất lượng kéo của máy kéo sẽ tốt nhất.
Khi tồn tại sự không tương ứng động học (k > 1) chất lượng kéo bám của máy kéo sẽ bị giảm vì mức độ sử dụng khả năng bám của các bánh chạy chậm thấp hơn khả năng bám của các bánh chạy nhanh. Độ không tương ứng động học càng lớn thì chất lượng bám của các bánh xe trước và sau càng mất đồng đều, chất lượng kéo của máy kéo càng giảm.
Trường hợp xấu nhất là khi các bánh trước bị trượt lê. ở trường hợp này, thực chất máy kéo chỉ có cầu sau là chủ động, còn cầu trước làm việc ở chế
độ bị động. Dấu hiệu cho biết thời điểm cầu trước mất hiệu lực chủ động là 1 = 0 khi đó độ trượt của các bánh sau sẽ là:
2 1 1 k (3.28) Như vậy, nếu độ trượt của các bánh sau 2 < 1 < 1/k thì các bánh trước sẽ bị trượt lết 1 < 0. Nói cách khác, điều kiện để cầu chủ động trước góp phần vào nâng cao chất lượng kéo - bám của máy kéo là:
2 1 1 k (3.29) Trường hợp các bánh truớc bị trượt lê, không những chúng khơng góp
phần tạo ra khả năng kéo - bám của máy kéo mà cịn gây ra sự hao tổn cơng suất vơ ích. Phần cơng suất này được gọi là công suất ký sinh. Để thấy rõ vấn đề này ta hãy phân tích q trình tạo ra lực kéo tiếp tuyến và sự nảy sinh công suất ký sinh trên máy kéo (hình 3.10).
Hình 3.9 Quan hệ hệ số trượt Hình 3.10 Sơ đồ minh họa tuần hồn cơng suất
Do các bánh sau có khả năng chạy nhanh hơn, một phần lực kéo tiếp tuyến của chúngFk1sẽ truyền qua khung máy rồi tác động vào trục các bánh trước đẩy chúng chuyển động với cùng vận tốc như các bánh sau. Khi đó phản lực tiếp tuyến của mặt đất tác dụng lên các bánh trước Fk1 sẽ có chiều chống lại sự chuyển động của máy kéo và tạo mô men quay làm cho các bánh trước quay theo chiều tiến. Thông qua hệ thống truyền lực mô men do Fk1 tạo ra sẽ được truyền trở lại cho bánh chủ động sau.
Như vậy, công suất truyền đến các bánh chủ động sau bao gồm 2 dòng: một dòng từ động cơ truyền đến (đường 1) và một dòng từ cầu trước truyền
trở lại (đường 2).
Phần công suất do cầu trước truyền trở lại cầu sau thực chất không phải là nguồn năng lượng bổ xung mà chính do các bánh chủ động sau tạo ra và truyền cho cầu trước thông qua khung máy. Như vậy, sẽ tồn tại một phần cơng suất lưu thơng theo một vịng khép kín: từ các bánh chủ động sau qua khung máy đến các bánh trước, rồi lại từ các bánh trước qua hệ thống truyền lực trở lại các bánh chủ động sau. Phần công suất lưu thơng này là vơ ích, thậm chí là có hại, vì vậy nó được gọi là cơng suất ký sinh. Nó sẽ gây thêm tải trọng phụ cho hệ thống truyền lực và làm tăng tổn thất cơ học. Do đó cần hết sức tránh sử dụng cầu chủ động trước của máy kéo khi tồn tại công suất ký sinh.
Trên các nền đất cứng hoặc khi chạy trên đường các bánh chủ động có khả năng bám tốt, nếu tải trọng kéo nhỏ các bánh chủ động sau ít bị trượt. Trong trường hợp này không nên sử dụng thêm cầu chủ động trước vì khơng những khơng cần thiết mà cịn có hại do xuất hiện cơng suất ký sinh.
Khi làm việc trên đất xốp hoặc trên nền ruộng yếu, độ ẩm cao độ trượt của các bánh chủ động thường lớn. Nếu sử dụng thêm cầu chủ động trước chất lượng kéo bám của máy kéo sẽ được cải thiện rõ rệt, nhất là khi làm việc với tải trọng kéo lớn.
Công suất ký sinh luôn luôn xuất hiện khi máy kéo 2 cầu chủ động có sơ đồ dẫn cứng thực hiện quay vịng. Vì khi quay vòng các bánh trước phải di chuyển với quãng đường lớn hơn và ít nhiều cũng vị trượt lê. Bán kính quay vịng càng nhỏ cơng suất ký sinh càng lớn.
Ở các máy kéo một cầu chủ động cũng có thể xuất hiện cơng suất ký sinh nếu sử dụng khóa vi sai giữa các bánh chủ động và chuyển động trên đường mấp mơ hoặc thực hiện quay vịng.
Công suất ký sinh xuất hiện do nhiều nguyên nhân, do đó để tránh được sự ảnh hưởng xấu của nó địi hỏi người sử dụng máy phải có kinh nghiệm phán đốn những khả năng xuất hiện cơng suất ký sinh mới có thể khai thac có hiệu quả các máy kéo 2 cầu chủ động.
Để khắc phục hiện tượng sinh ra cơng suất ký sinh có thể sử dụng khớp nối một chiều (côn vượt) để thực hiện tự động gài cầu trước (ví dụ như ở máy kéo MTZ-82, T-40A).
Thông thường ở các máy kéo 2 cầu chủ động côn vựơt sẽ tự động nối truyền động cho cầu trước khi độ trượt các bánh sau 2 > 3 7%. Giá trị độ
trượt 2 để cơn tự động đóng lại sẽ tùy thuộc vào hệ số không tương ứng động học k2. Do đó ở các điều kiện làm việc khác nhau giá trị 2 để côn tự động
đóng mở cũng sẽ khác nhau. Sự thay đổi đó cũng xảy ra khi độ mịn của lốp hoặc áp suất khơng khí trong lốp bị thay đổi.