Необходимые тяговые показатели трактора могут быть достигнуты и эффективно использованы только в том случае, если будут правильно выбраны основные его параметры: масса, скорости движения (передаточные числа трансмиссии) и мощность двигателя. Эти параметры определяют при тяговом расчете трактора.
Исходные данные к тяговому расчету выбирают с учетом места, занимаемого рассматриваемым трактором в типаже! Трактор должен быть рассчитан на выполнение всех работ, соответствующих его тяговому классу, и некоторой части работ, относящихся к тяговой зоне соседнего с ним предыдущего класса. Перекрытие тяговых зон позволяет выполнять некоторые работы тракторами смежных классов, что расширяет сферу применения имеющихся в хозяйстве тракторов каждого класса.
Назовем отношение номинальной силы тяги на крюке, установленной для трактора данного класса, к минимальной силе тяги на крюке, на которую он должен быть рассчитан, расчетным тяговым диапазоном трактора и обозначим его через 6Т-Тяговый диапазон определяют по формуле
бт = еР„/ЛЛ
где е — коэффициент расширения тяговой зоны трактора. Рекомендуемые значения е= 1.25...1.3; Рн и Р'н — номинальные силы тяги на крюке тракторов рассчитываемого п-го по порядку класса и тракторов предыдущего п — 1 класса. .
Для тракторов, не имеющих общую тяговую зону с тракторами других классов, обычно принимают 6т=2.
Дальнейший этап тягового расчета — выбор массы трактора. Следует различать конструктивную (сухую) массу т0 и эксплуатационную (полную) массу т9. Под конструктивной массой будем понимать массу трактора в незаправленном состоянии, без тракториста, иструментов, дополнительного оборудования и балласта.
Эксплуатационная масса, т. е. масса трактора в работе, всегда больше конструктивной массы. Ее минимальное значение /Пэтш равно сумме масс конструктивной, заправочных материалов и тракториста. Для большинства тракторов mamin= (1,07 ... ... 1,1) m0.
Эксплуатационную массу колесных тракторов часто специально увеличивают, чтобы улучшить их тягово-сцепные качества. Для этого на ведущие колеса навешивают балластные грузы, в шины заливают жидкость, регулируют силовое воздействие, оказываемое на трактор навесными машинами, применяют одноосные транспортные прицепы и т. д. Максимальное значение тэтах эксплуатационной массы должно быть выбрано таким образом, чтобы при работе трактора в соответствующих ус­ловиях с установленной для него по типажу номинальной силой тяги на крюке буксование ведущих органов не превышало допустимых в этом случае пределов 6Д0П- Для колесных тракторов при установившейся работе на горизонтальном участке указанное требование выражается следующим уравнением:
Фк.доп^э max ё = Ры -Ь^Лэ max 
где фк.яон — значение коэффициента использования сцепного веса, которого» можно достичь в данных почвенных условиях при допускаемом буксовании. ведущих колес; Хк и ft—коэффициенты нагрузки ведущих колес и сопротивления качению, соответствующие принятым условиям работы.
Из этого соотношения
"*9 шах = (я^долГ-/,)^ • <^
Учитывая значительное перераспределение веса между передними и задними колесами при работе с большой нагрузкой на крюке, для тракторов с задними ведущими колесами принимают Лк=0,75...0,80, для тракторов со всеми ведущими колесам» Як = 1.
Для баллонных тракторов расчетные значения коэффициента использования сцепного веса <рк.доп=0,5... 0,65 в зависимости от конструкции и размеров шин ведущих колес.
Иногда балласт, требуемый для повышения эксплуатационной массы трактора до значения тэтах» полностью используют непосредственно для догрузки ведущих колес трактора, например при навешивании на колеса дополнительных грузов или заливке воды в шины. Тогда его масса
тб ~ Як (тэ щах—Щ mln) •
Для гусеничных тракторов формула (53) принимает следующий вид:
т'этз1== (Фк.доп~/')5 ' (54>
Вес гусеничных тракторов полностью используется в качестве сцепного, поэтому в процессе преобразования формулы (53) коэффициент Як принят равным единице. Кроме того, коэффициент сопротивления качению f\ заменен коэффициентом \\ учитывающим только внешние сопротивления качению, так как для преодоления внутренних сопротивлений в гусеничном движителе сцепления с почвой не требуется.
В процессе расчетов по формуле (54) можно принимать Фк.Доп=0,6...0,65 и f«0,5fi.
При существующих конструктивных массах гусеничных тракторов получаемая по формуле (54) масса тэ max ЧаСТО ПОЛуЧЗ-ется такой, что дополнительных догрузок не требуется. Это положение может измениться по мере дальнейшего снижения металлоемкости гусеничных тракторов.
Вследствие разнообразия выполняемых работ на тракторах должны быть передачи трех групп:
вспомогательные — для получения особо низких скоростей движения (они предназначены для работ, при которых допускаемые скорости движения ограничиваются условиями выполняемого технологического процесса);
основные — для выполнения большинства сельскохозяйственных операций; 
транспортные — для перевозки грузов и холостых переездов. Характерный пример работы с особо низкими скоростями — посадка рассады. При этом скорость движения, м/с,
и = /гнх/60,
где /П| — расстояние между пересадочными гнездами, м; х — число растений, •которое сажальщик успевает подавать в машину за 1 мин.
Из этой формулы видно, что допустимая скорость движения при выполнении посадочных работ ограничивается, с одной стороны, агротехническими условиями возделывания данной культуры, диктующими размер междугнездий, а с другой — техническими возможностями, определяющими пропускную способность посадочной машины (число На некоторых посадочных работах скорость движения должна быть меньше 0,28 м/с.
Число машин, которые должны работать на особо низких скоростях, велико, а требования, предъявляемые к выбору значений этих скоростей, разнообразны. В зависимости от тягового класса трактора диапазон расчетных значений особо низких скоростей должен быть в пределах 0,07 ...0,28 или 0,14... 0,28 м/с; в некоторых случаях применяют также диапазон скоростей 0,5... 1,0 м/с.
Для выполнения некоторых работ, например мелиоративных, требуются еще более низкие скорости движения трактора — 0,028 ...0,056 м/с, которые иногда называют «ползучими». Для получения столь низких скоростей приходится устанавливать специальный ходоуменьшитель.
Основные передачи трактора необходимо выбирать с учетом принятого диапазона тяговых усилий на крюке и требований агротехники относительно допускаемых скоростей работы на различных сельскохозяйственных операциях.
Назовем номинальными, или расчетными, скоростями трактора значения его теоретических скоростей при номинальной частоте вращения вала двигателя. Примем число основных передач равным z. Обозначим расчетные значения высшей основной скорости через uH(z>, а низшей основной скорости через иН|. Отношение vB{Z)/vRi назовем диапазоном номинальных основных скоростей трактора и обозначим его через б» ^
При скорости vBl должна быть обеспечена полная загрузка двигателя на номинальный крутящий момент Мв при работе трактора с номинальной силой тяги на крюке. В этом случае эксплуатационная масса трактора равна тэ шах-Скорость 1>Н(г) необходимо использовать при работе с минимальной расчетной силой тяги на крюке Рн/oV В данном случае достаточно, чтобы эксплуатационная масса трактора была минимальна m3min и двигатель несколько недогружен.
Эти требования можно выразить следующими уравнениями:
(тэ mln+m6g) Гк = MJrpl Лтр"» TP (z) 
где /rpi и »тр(*> — передаточные числа трансмиссии трактора соответственно' на низшей и высшей основных передачах; /| и Ь — коэффициенты сопротивления качению трактора соответственно при работе с номинальной и минимальной силами тяги на крюке; удтш — допускаемый минимальный коэффициент загрузки двигателя; обычно Уд mm=0,85.
Для обоих рассматриваемых вариантов работы КПД трансмиссии т)Тр принят одинаковым. Разделим верхнее уравнение на. нижнее и, имея в виду, что
iTpi/iTP (Z) — vH (Z)/u„i — 6Гос>,
получим
л * Ря + ft (m» mm + тб) 8
^осн-ТдтщОт Ян +/Aiming
Так как коэффициент сопротивления качению f\ значительна больше коэффициента /2, то можно принять
Для повышения производительности тракторных агрегатов максимальные значения основных скоростей трактора должны быть допустимы при современном уровне агротехники и сельскохозяйственного машиностроения. Устанавливать для них какие-либо пределы нецелесообразно, так как вследствие непрерывного изменения приемов и средств механизации процессов сельскохозяйственного производства создаются новые возможности для дальнейшего повышения скоростей трактора.
Число основных передач г выбирают в зависимости от требуемого диапазона основных скоростей б„осН. Поскольку у сельскохозяйственных тракторов этот диапазон невелик, то при применении коробок обычного типа с передвижными шестернями-' практически нецелесообразно иметь в группе основных передач больше четырех-пяти ступеней. Обычно к ним добавляют еще одну более низкую резервную передачу, которая позволяет получать на крюке тяговое усилие, несколько большее номинального, при соответственно повышенном буксовании ведущих органов. Вследствие усовершенствования конструкций коробок, в частности создания коробок с переключением передач на ходу, возникают более широкие возможности маневрирования передачи. В таких коробках число основных передач может быть увеличено.
Определим рациональные соотношения между отдельным» передачами, т. е. выберем структуру ряда основных передач.
Согласно исследованиям, практически равноценные результаты могут быть получены при применении нескольких вариантов рядов. Обычно ряд основных передач трактора строят по-принципу геометрической прогрессии и называют геометрическим. Он имеет следующий вид:
»н (z)/»h <z-i) = = «W°e = <Wwm = Я»
где индексы при номинальных скоростях vH — порядковые номера передач; q — знаменатель геометрической прогрессии. 
Перемножая эти отношения и учитывая, что 0h<*)A>hi = 6«och, получаем
откуда
В качестве показателей, характеризующих выбранный ряд, принимаем минимальные значения коэффициентов загрузки двигателя на разных передачах и интервалы значений касательных сил тяги, соответствующие работе на каждой из передач.
Для выяснения значений первого показателя рассмотрим, как загружается двигатель в граничных точках, т. е. в точках, где возможен переход с одной передачи на другую. Обозначим касательную силу тяги трактора в точке перехода с первой передачи на вторую через Р'к, а в следующих по порядку граничных точках соответственно через Рк", Рк'" и т. д. Для указанных граничных точек можно написать следующие уравнения:
Р к'^к/О'трг^тр)= Мя; ^к'лЛ'трхПтр)= М'к m!n;
Р кгк/(Ьрз^тр) =МН', РК"ГJ (i трг'Птр) = М"к mint
где М» — максимальные значения крутящего момента двигателя в этих точках, равные номинальным; М'Ктщ и М",,тт — минимальные значения крутящего момента двигателя в соответствующих граничных точках.
Разделив почленно правые уравнения каждой строчки на левые, получим
М к = 1'тра^*тР1» М к щщ/^н = *трв/'тр2' •'• •
Так как у геометрического ряда передач <трзЛтр. = |'трзЛ'тр2— в = 1/<7, то на всех передачах коэффициент загрузки двигателя ydm\n=MKminlMH=\lq имеет одинаковое минимальное значение, зависящее от знаменателя прогрессии.
Для наглядного представления об изменении зависимости крутящего момента Мн двигателя от развиваемой трактором карательной силы тяги Рк при работе на разных передачах построим диаграмму (рис. 56). Указанная зависимость имеет линейный характер, поэтому диаграмма представляет собой пучок лучей с началом в центре координат, где касательная сила тяги Р1{=0. Поэтому диаграмму называют лучевой.
Для построения диаграммы выполним следующее. На оси ординат отложим в принятом масштабе номинальный Мн и минимальный MKmIn= —MJq крутящие моменты, исиользуемые при геометрическом ряде передач. Через вершины отложенных отрезков проведем прямые, параллельные оси абсцисс. Луч первой передачи пересекает горизонталь Ми в точке а, абсцисса которой Рк^ЛО'тр^тр/Гк.
Точка Ь' пересечения проведенного луча первой передачи с горизонталью MKmin является граничной точкой перехода на вторую передачу. При касательной силе тяги Р'к, соответствующей данной точке, для перехода на следующую передачу необходимо повысить крутящий момент двигателя до номинального значения Мн. Поэтому луч второй передачи проводим через точку Ь, ордината которой равна Мв. Аналогично определяют граничные точки с', d' перехода на остальные передачи и точки с, d, через которые проводят лучи соответствующих передач.
Как видно из построенной диаграммы, при геометрическом ряде передач интервалы касательных сил тяги, охватываемые разными передачами, неодинаковы. Наиболее широк интервал касательных сил тяги на первой передаче. С повышением номера передачи он уменьшается.
Определив знаменатель геометрического ряда и выбрав номинальную скорость vB\ трактора на первой основной передаче, найдем значения номинальных скоростей на остальных основных передачах: Vn2=Vn\q, vBz—vH2Q = Va\q2 и т. д. Намеченный ряд необходимо корректировать в соответствии с практическими возможностями подбора чисел зубьев шестерен.
Число транспортных передач и их номинальные скорости выбирают в зависимости от типа ходовой части и подрессоренно-сти трактора. Для гусеничных тракторов сельскохозяйственного назначения часто ограничиваются одной транспортной переда-, чей, для тракторов на пневматических шинах их должно быть не менее двух. Чем лучше подрессорен трактор и чем более благоприятные условия созданы для работы водителя, тем выше может быть верхняя транспортная скорость.
Промежуточную транспортную скорость v\p можно выбирать как среднюю геометрическую, или арифметическую, величину между заданной максимальной транспортной скоростью Vmax и высшей основной скоростью VB{2), т. е.
^трв/^Лм Ш" У'тР=°.5(УтахН-уй(г))- (55)
Применение бесступенчатых трансмиссий, позволяющих получить в определенных пределах любые скорости движения трактора, повысит минимальные значения коэффициента загрузки двигателя. В этом случае двигатель сможет постоянно работать на режиме, близком к номинальному, в результате чего производительность трактора повысится.
Практическое использование указанных преимуществ бесступенчатой трансмиссии возможно при условии оборудования ее системой управления, обеспечивающей автоматическое изменение передаточного числа трансмиссии в соответствии с изменением тягового сопротивления тракторного агрегата. 
При сравнении тяговых и экономических показателей трактора с бесступенчатой и ступенчатой трансмиссиями необходимо учитывать также возможную разницу в значениях КПД этих трансмиссий.
Требуемую мощность тракторного двигателя определяют исходя из установленных предыдущими расчетами тяговых и скоростных параметров трактора. При этом следует учитывать следующую особенность тягового режима: силы сопротивления движению тракторного агрегата имеют неустановившийся характер и во время работы непрерывно колеблются в широких пределах. Колебания нагрузки происходят в результате влияния микрорельефа поля, неоднородности почвы, особенностей техноло­гического процесса выполняемой сельскохозяйственной операции, неравномерности сопротивления качению и многих других факторов.
Вследствие колебательного характера нагрузки необходимо резервировать некоторую часть мощности тракторного двигателя для преодоления систематически возникающих пиковых значений сопротивления движению. Некоторый резерв мощности может также потребоваться для обеспечения разгона тракторного агрегата без переключения передач.
Поэтому тракторный агрегат следует комплектовать таким образом, чтобы его средний приведенный к коленчатому валу момент сопротивления был несколько меньше номинального крутящего момента двигателя. Отношение указанных моментов, называемое коэффициентом Хэ эксплуатационной нагрузки тракторного двигателя, изменяется в пределах 0,8... 0,85 в зависимости от динамических качеств двигателя и колебаний сопротивлений движению трактора. При определении требуемой мощности тракторного двигателя резерв учитывают в расчетной формуле указанным коэффициентом. Итак, требуемая номинальная мощность, кВт, тракторного двигателя
Kmm+^)ir] tW(ioxPx3),
где Ря — номинальная сила тягн иа крюке, установленная для трактора данного класса по типажу, Нм; vHi — соответствующая этому тяговому усилию» номинальная скорость движения, м/с; fi — коэффициент сопротивления качению трактора при работе с номинальной силой тяги на крюке; Лтр—КПД. трансмиссии, соответствующий принятой схеме.
Подсчитанное по этому уравнению значение мощности округляют до ближайшего большего, так как в условиях неустановившейся нагрузки, с которой обычно работает трактор, двигатель несколько снижает развиваемую им мощность по сравнению с мощностью, получаемой при стационарном режиме.
Отношение расчетной мощности двигателя к массе трактора называют удельной мощностью трактора. Ее определяют по следующей формуле:
#уд = ЛГи/тэт1п. 
Удельная мощность JVyA является важным параметром, ха­рактеризующим энергонасыщенность трактора. Повышение удельной мощности трактора позволяет соответственно повысить его рабочие (основные) скорости.
Понятие, обратное удельной мощности, — удельная масса /Пуд. Этот измеритель обычно используют для характеристики металлоемкости трактора. Под удельной массой, кг/кВт, понимают отношение конструктивной массы трактора к номинальной мощности установленного на нем двигателя, т. е.
'яуд = т0/ЛГн.
Для колесных тракторов туд«40 ...50 кг/кВт, а для гусеничных туд«*60... 80 кг/кВт. По мере совершенствования конструкций тракторов удельная масса их постоянно снижается.