Энергонасыщенные тракторы: структура, производство и потребности АПК Беларуси Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»
ТРАКТОРЫ / ЕДИНИЧНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ МОЩНОСТЬ / УДЕЛЬНАЯ ЭНЕРГОНАСЫЩЕННОСТЬ / СРЕДНЯЯ РАБОЧАЯ СКОРОСТЬ / ПРОИЗВОДСТВО / АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМПЛЕКС / ТРАКТОРНЫЙ ПАРК / TRACTORS / UNIT OPERATING POWER / SPECIFIC POWER SATURATION / AVERAGE OPERATING SPEED / PRODUCTION / AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX / TRACTOR FLEET
Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Амельченко Петр Адамович, Дубовик Дмитрий Александрович, Жуковский Иосиф Николаевич
Рассмотрены назначение, особенности и параметры энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов , структура и объёмы их производства в Республике Беларусь, структура и состояние тракторного парка агропромышленного комплекса (АПК) страны и пути их совершенствования. Выявлены основные недостатки тракторного парка АПК, установлены наиболее вероятные причины этих недостатков, предложены пути их устранения
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Амельченко Петр Адамович, Дубовик Дмитрий Александрович, Жуковский Иосиф Николаевич
Использование универсально-пропашных тракторов серии «Беларус 1221» в зональных технологиях почвообработки
Технологическая потребность в высокомощных колесных тракторах
Проектирование модели блочно-модульной системы агрегатирования с целью повышения эксплуатационно-технологических свойств энергонасыщенных тракторов
Отечественные производители тракторов
Перспективы технического перевооружения сельского хозяйства Красноярского края
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
POWER-SATURATED TRACTORS: THEIR STRUCTURE, PRODUCTION AND NEEDS OF THE BELARUSIAN AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
The paper considers the purpose, features and parameters of power-saturated agricultural tractors , the structure and volumes of their production in the Republic of Belarus, the structure and state of the tractor fleet of the agro-industrial complex (AIC) of the country and the ways of their improvement. The main problems of the AIC tractor fleet are revealed, the most probable causes of these problems are identified, and the ways of their elimination are proposed.
Текст научной работы на тему «Энергонасыщенные тракторы: структура, производство и потребности АПК Беларуси»
П. А. Амельченко, Д. А. Дубовик, И. Н. Жуковский
ЭНЕРГОНАСЫЩЕННЫЕ ТРАКТОРЫ: СТРУКТУРА, ПРОИЗВОДСТВО И ПОТРЕБНОСТИ АПК БЕЛАРУСИ
P. A. Amelchenko, D. A. Dubovik, I. N. Zhukovsky
POWER-SATURATED TRACTORS: THEIR STRUCTURE, PRODUCTION AND NEEDS OF THE BELARUSIAN AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX
Рассмотрены назначение, особенности и параметры энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов, структура и объёмы их производства в Республике Беларусь, структура и состояние тракторного парка агропромышленного комплекса (АПК) страны и пути их совершенствования. Выявлены основные недостатки тракторного парка АПК, установлены наиболее вероятные причины этих недостатков, предложены пути их устранения.
тракторы, единичная эксплуатационная мощность, удельная энергонасыщенность, средняя рабочая скорость, производство, агропромышленный комплекс, тракторный парк.
The paper considers the purpose, features and parameters of power-saturated agricultural tractors, the structure and volumes of their production in the Republic of Belarus, the structure and state of the tractor fleet of the agro-industrial complex (AIC) of the country and the ways of their improvement. The main problems of the AIC tractor fleet are revealed, the most probable causes of these problems are identified, and the ways of their elimination are proposed.
tractors, unit operating power, specific power saturation, average operating speed, production, agro-industrial complex, tractor fleet.
Как энергетические средства для дальнейшего повышения производительности труда в растениеводстве на стыке 70-80-х гг. прошлого века появились энергонасыщенные тракторы. До настоящего времени они продолжают занимать все большее распространение в модельных рядах тракторов ведущих производителей. Повышение энергонасыщенности обеспечивается за счет наращивания мощности двигателей тракторов, а также дополнения модель-
ных рядов гусеничными тракторами нового технического уровня, близко унифицированными с колесными моделями аналогичной мощности [1]. При этом мировые производители тракторной техники продолжают поисковые исследования и интенсивные НИОКР по проработке концепции сельскохозяйственного трактора с двигателем мощностью свыше 500 л. с.
Энергонасыщенные тракторы предназначаются для агрегатирования с
© Амельченко П. А., Дубовик Д. А., Жуковский И. Н., 2020
комбинированными многооперационными агрегатами, в состав которых входят сельскохозяйственные машины с активными рабочими органами [2]. В этих тракторах мощность двигателя резервируется для её постоянного отбора на привод активных рабочих органов сельхозмашин и при штатной эксплуатационной массе трактора не может быть полностью реализована в тяговом режиме работы. При этом трактор из тягового превращается в тягово-приводной [3].
Целью настоящей работы явилось исследование соответствия структуры и объёмов производства энергонасыщенных тракторов в Республике Беларусь структуре и объёмам потребности сельскохозяйственных организаций АПК страны, выявление основных недостатков тракторного парка АПК, установление наиболее вероятных причин этих недостатков и выработка предложений по их устранению.
Энергонасыщенные тракторы характеризуются двумя основными параметрами — единичной эксплуатационной мощностью Ыз и удельной энергонасыщенностью [4, 5]. Последняя определяется из выражения
ростью Vp и номинальным тяговым усилием Ркрн:
где тз — штатная эксплуатационная масса трактора (без балласта); g — ускорение свободного падения.
Величина удельной энергонасыщенности Зт (1) имеет размерность кВт/кН = м/с и представляет собой условную теоретическую скорость движения трактора под воздействием мощности Ыз при преодолении суммарного сопротивления движению, равного сцепной силе (весу) Ос = тз • g.
Определим взаимосвязь удельной энергонасыщенности трактора с важнейшими эксплуатационными параметрами его движения — рабочей ско-
Э и max тЭ ■ £ ‘ФкрН
где ЛТ max — максимальный тяговый КПД; фкрН — номинальное значение коэффициента использования сцепной силы на крюке; V6h — номинальное значение безразмерной скорости движения
Для энергонасыщенных тракторов «Беларус» максимальный тяговый КПД лТmax — 0,625 , номинальное значение коэффициента использования сцепной силы на крюке фкрН — 0,4,
и, соответственно, номинальное значение безразмерной скорости движения
трактора Vбн — — 1,5625 [5].
Выражение (2) позволяет определить границу удельной энергонасыщенности, при которой трактор из тягового превращается в тягово-приводной. За граничное значение удельной энергонасыщенности Этг можно принять то значение, при котором реализуется номинальное тяговое усилие трактора Ркрн на средней рабочей скорости Vcp наиболее энергоёмкой почвообрабатывающей операции — пахоте.
На пахоте величина рабочих скоростей может изменяться в интервале значений от Vр min — 6 км/ч
до VJ> max — 12 км/ч [6]. При этом численное значение средней рабочей скорости Vcp трактора равно 9 км/ч (2,5 м/с).
Следовательно, граничная энергонасыщенность определится отношением значения средней рабочей скорости Vcp
к номинальному значению безразмерной скорости движения трактора Vбн:
V 2 5 ЭГГ = ^ = = 1,6 кВт/кН. (3)
Все сельскохозяйственные тракторы по удельной энергонасыщенности можно разделить на три группы:
1) малой удельной энергонасыщенности Эгм;
2) средней удельной энергонасыщенности Эгс;
3) высокой удельной энергонасыщенности Эгв.
В основу такой градации положен интервал значений рабочих скоростей V? на пахоте от 6 до 12 км/ч, разделенный на три скоростные группы: (7 ±1), (9 ± 1) и (11 ± 1) км/ч ((1,94 ± 0,28); (2,5 ± 0,28) и (3,06 ± 0,28) м/с) [7]. При этом града-
ция сельскохозяйственных тракторов по удельной энергонасыщенности будет иметь вид, соответст-
Первыми энергонасыщенными тракторами «Беларус» стали колесные тракторы МТЗ-100 мощностью 100 л. с. и массой 3 750 кг (рис. 1, а) и МТЗ-142 мощностью 150 л. с. и массой 4 800 кг (рис. 1, б), которые были созданы ГСКБ Минского тракторного завода в конце 70-х гг.
Впоследствии на основе тракторов МТЗ-100 и МТЗ-142 ГСКБ Минского тракторного завода были разработаны и освоены в производстве тракторы серии 1000 (рис. 2, а), серии 1200 (рис. 2, б), серии 1500 (рис. 2, в) и серии 2000 (рис. 2, г) тяговых классов 1,4; 2,0 и 3,0 [9].
Табл. 1. Градация тракторов по удельной энергонасыщенности
Группа удельной энергонасыщенности трактора ЭГМ, кВт/кН
Малая Эгм 1,067. 1,422
Средняя Эгс 1,423. 1,777
Высокая ЭГВ 1,778.2,133
Рис. 1. Тракторы модели МТЗ-100 (а) и МТЗ-142 (б) [8]
Рис. 2. Тракторы «Беларус» серии 1000 (а), серии 1200 (б), серии 1500 (в) и серии 2000 (г) [10]
В настоящее время к энергонасыщенным тракторам принято относить тракторы с единичной эксплуатационной мощностью Ыз = 150 л. с. (110 кВт) и выше. Технические характеристики белорусских современных сельскохозяйственных тракторов приведены в табл. 2.
В практике эксплуатации энергонасыщенных тракторов при отсутствии необходимых комбинированных агрегатов с активными рабочими органами и для реализации всей эксплуатационной мощности трактора в тяговом режиме работы приходится применять балластирование и спаривание ведущих колес. Это повышает эксплуатационную массу трактора до 20 % и выше её штатного значения по ТУ, снижает реальную энергонасыщен-
ность и превращает тягово-приводной трактор в тяговый.
Эксплуатация энергонасыщенных тракторов в тяговом режиме экономически и энергетически неэффективна. В МТА мощность трактора к агрегати-руемым сельхозмашинам может подводиться через тягово-сцепное устройство и (или) через вал отбора мощности (ВОМ). В первом случае мощность передается с тяговым КПД (ПТтах = 0,625 ) а во вт°р°м —
с КПД привода ВОМ, который у тракторов «Беларус» ^ВОМ = 0,94. 0,96 или
в 1,5 раза больше ЦТ тах.
Таким образом, отбор мощности на привод активных рабочих органов повышает общий КПД трактора. В тяговом режиме работы общий КПД тракто-
ра равен тяговому КПД, а в тягово-приводном режиме — общему КПД трактора [12]:
где у0 — относительная величина отбора мощности, у0 = И0. ; Л0 — КПД при-
вода ВОМ; Ы0 — мощность, расходуемая на привод ВОМ.
В табл. 3 приведены максимально возможные значения общего КПД трактора, подсчитанные по выражению (4) при максимальном значении тягового КПД и различных относительных величинах отбора мощности.
Табл. 2. Технические характеристики тракторов «Беларус» серийного и опытного производства
Модель Заявленный тяговый класс по ТУ Ыдв, кВт т, кг Р 1 крн при Лт тах Зн, кВт/кН Реализованная расчётная скорость при Лт тах , м/с (км/ч)
512 1,4 41,9 3640 14,56 1,151 1,8 (6,47)
522 1,4 45,6 3640 14,56 1,253 1,96 (7,05)
82.1 1,4 59,6 4100 16,4 1,454 2,27 (8,18)
892 1,4 65,4 4250 17 1,539 2,40 (8,66)
922 1,4 65,4 4300 17,2 1,521 2,38 (8,56)
923 1,4 65,4 4500 18 1,453 2,27 (8,17)
1021 1,4 73,5 4675 18,7 1,572 2,46 (8,84)
1025 1,4 77 4675 18,7 1,647 2,57 (9,26)
1126 1,4 77 4635 18,54 1,661 2,60 (9,34)
1220 2 90 5500 22 1,636 2,56 (9,20)
1221 2 95,6 5570 22,28 1,716 2,68 (9,65)
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
1222 2 100 6240 24,96 1,6 2,5 (9,00)
1223 2 95,6 6000 24 1,593 2,49 (8,96)
1523 3 110,3 6000 24 1,838 2,87 (10,34)
1523 (балласт) 3 110,3 7200 28,8 1,532 2,39 (8,62)
1525 3 109 6000 24 1,817 2,84 (10,22)
2022 3 154,4 7290 29,16 2,118 3,31 (11,91)
2022.3 3 156 7290 29,16 2,14 3,34 (12,04)
2022.4 3 168 7290 29,16 2,304 3,6 (12,96)
2422 4 156 8370 33,48 1,864 2,91 (10,48)
2422 (балласт) 4 156 9570 38,28 1,63 2,55 (9,17)
2522.1 5 195 11500 46 1,695 2,65 (9,54)
2822ДЦ 5 205 11500 46 1,783 2,78 (10,03)
3022.1 5 220,6 11500 46 1,918 3,00 (10,79)
3022ДЦ 5 223 11500 46 1,939 3,03 (10,91)
3522 5 275 12300 49,2 2,115 2,30 (11,9)
3522 (балласт) 6 275 13800 55,2 1,993 3,11 (11,21)
Табл. 3. Максимально возможные значения общего КПД трактора
У 0 0 0,15 0,30 0,45 0,5 0,6 0,7
«лгр 0,625 0,675 0,7255 0,7757 0,7925 0,826 0,8595
В настоящее время машиностроительный комплекс Республики Беларусь производит энергонасыщенные тракторы тяговых классов 3, 4, 5 и 6 с двигателем мощностью от 150 до 450 л. с. (110.330 кВт). Однако их количественное производство не может удовлетворить современные потребности АПК республики.
Так, в планах производства сельскохозяйственных тракторов на 2019 г. предусматривалось поставить в страны СНГ, включая Республику Беларусь, 19 257 тракторов (рис. 3), в числе которых энергонасыщенные тракторы со-
ставили 1 317 ед. или 6,7 %. В общем количестве энергонасыщенных тракторов тракторы тягового класса 3 (серии 1500 и 2000) составили 839 ед. или 63,7 %, тракторы тяговых классов 5 и 6 (серии 3000, 3500 и 4000) — 478 ед. или 36,295 %. При этом тракторов тягового класса 2 (серия 1200) планировалось произвести 2 759 ед. или 14,327 %, тракторов тягового класса 1,4 (серии 800, 900 и 1000) — 14 223 ед. или 73,859 %, тракторов тяговых классов 0,6-0,9 (серии 200, 300, 400 и 600) -958 ед. или 4,868 %.
Рис. 3. Диаграмма производства тракторов в Республике Беларусь для поставок в страны СНГ в 2019 г.
Такая структура производства тракторов в «МТЗ-Холдинг» отражается на структуре тракторного парка АПК Беларуси.
По данным [13], в структуре тракторного парка АПК (рис. 4) энергонасыщенные тракторы тяговых классов 5-6 с мощностью двигателя 250 л. с. и бо-
лее составляют 18,2 % (7,2 тыс. ед.), тракторы тяговых классов 3-4 с мощностью двигателя 150.180 л. с. -3,3 % (1,3 тыс. ед.), тракторы тягового класса 2 с мощностью двигателя 120.130 л. с. — 21,9 % (8,7 тыс. ед.). Основной состав тракторного парка АПК составляют тракторы тяговых
классов 0,6-1,4 с мощностью двигателя 30.. .100 л. с. — 56,6 % (22,4 тыс. ед.).
Основным поставщиком тракторов для белорусского АПК является «МТЗ-Холдинг», на долю которого приходится 94,8 % (37,4 тыс. ед.) всего тракторного парка сельскохозяйственных организаций Республики Беларусь (рис. 5). Остальная часть тракторов
(5,2 %, 2,1 тыс. ед.) поставлена в республику из России (С-ПТЗ, 2,7 %, 1,1 тыс. ед.), стран дальнего зарубежья («Джон Дир», «Фенд», «Нью-Холланд», 2,5 %, 1 тыс. ед.). Все поставленные белорусским сельскохозяйственным организациям зарубежные тракторы имеют тяговый класс 5 или 6 (рис. 6).
тракторы 30.10 л. с.
тракторы 120.130 л. с.
тракторы 150.180 л. с.
тракторы 250 л. с. и более
Рис. 4. Диаграмма тракторного парка АПК Республики Беларусь
Рис. 5. Доля тракторов отечественного производства в тракторном парке АПК Республики Беларусь
Рис. 6. Доля отечественных тракторов тяговых классов 5-6 в Республике Беларусь
За последние 5 лет (в период с 2014 г. по 2019 г.) выбытие тракторов в сельскохозяйственных организациях АПК республики превышает их поступление на 767 ед. (38,7 %). Поступление энергонасыщенных тракторов увеличилось на 223 ед. При этом обеспеченность тракторами тяговых классов 5-6 находится на уровне 65,6 % от их нынешней технологической потребности в количестве 10,9 тыс. ед. Причём 74 % состава тракторного парка имеет срок эксплуатации выше нормативного (Тнс = 8.10 лет). Среди энергонасыщенных тракторов тяговых классов 5-6 нормативный срок службы выработали 5,4 тыс. ед. или 75 %. Из приведенного анализа видно, что основными недостатками существующего тракторного парка АПК являются несоответствие его структуры реальным технологическим потребностям и его запредельная изношенность И = 74.75 %.
Допустимая ежегодная изношенность тракторного парка может быть описана выражением
При нормативном сроке эксплуатации Тнс = 8.10 лет допустимая еже-
годная изношенность тракторного парка
Ип = ——100% = 12,5. 10 %.
К сожалению, причины указанных недостатков в [13] не анализируются и пути устранения не предлагаются.
К наиболее вероятным причинам указанных недостатков в тракторном парке АПК могут быть отнесены несоответствия структуры и объёмов производства тракторов в «МТЗ-Холдинг» технологическим потребностям АПК, а также недостаточное финансовое обеспечение пополнения парка тракторов по мере их выбытия.
По мнению авторов, устранение отмеченных недостатков возможно двумя взаимодополняемыми путями:
1) совершенствование структуры и объёмов производства отечественных сельскохозяйственных тракторов и приведение их к технологическим потребностям АПК;
2) своевременное организационное и финансовое обеспечение, пополнение парка тракторов по мере выработки их ресурса и внедрения новых технологий в растениеводстве.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Современные тенденции сельхозтракторостроения / П. А. Амельченко, Д. А. Дубовик, А. В. Ключников, А. В. Ващула // Вес. Нац. акад. навук Беларуси Сер. фiз.-тэхн. навук. — 2018. — Т. 63, № 1. — С. 76-92.
2. Дубовик, Д. А. Основные направления развития автотракторокомбайностроения / Д. А. Дубовик, О. М. Еловой, Л. Ю. Бакалова. — Минск: ОИМ НАН Беларуси, 2014. — 176 с.
3. Основные тенденции развития современного сельскохозяйственного тракторостроения / П. А. Амельченко, Д. А. Дубовик, Л. Ю. Бакалова, А. В. Ващула // Наука, образование и производство в XXI веке : Современные тенденции развития : материалы юбилейной Междунар. конф. — Могилев: Бе-лорус.-Рос. ун-т, 2016. — С. 157-158.
4. О классификации энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов и расширении их тяговых возможностей / П. А. Амельченко, И. Н. Жуковский, А. Г. Стасилевич, А. И. Жуковский // Тракторы и сельхозмашины. — 2011. — № 7. — С. 3-7.
5. Тракторы XXI века: состояние и перспективы / С. Н. Поддубко [и др.]. — Минск: Беларуская навука, 2019. — 207 с.
6. Выбор типа и параметров современной тракторной трансмиссии / П. А. Амельченко [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. — 2013. — № 8. — С. 14-19.
7. Дубовик, Д. А. Скоростной класс тракторов / Д. А. Дубовик // Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых. — Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2018. — С. 38.
8. Экономичные и высокопроизводительные — это трактора МТЗ [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://pro-traktor.ru/traktory/mtz.html. — Дата доступа: 25.03.2020.
9. Дубовик, Д. А. Тенденции развития уборочной сельхозтехники / Д. А. Дубовик, Л. Ю. Бакалова, А. С. Шантыко // Новые материалы, оборудование и технологии в машиностроении: материалы Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых. — Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2018. — С. 39.
10. Семейство тракторов «Беларус» [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://steh.info/ samohodnaya-tekhnika/traktory/traktor-belarus-modeli.html#belarus-1000. — Дата доступа: 25.03.2020.
11. Высоцкий, М. С. Коэффициент полезного действия ходовых систем колесных машин / М. С. Высоцкий, Д. А. Дубовик // Доклады НАН Беларуси. — 2007. — Т. 51, № 2. — С. 91-94.
12. Анилович, В. Я. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов / В. Я. Анилович, Ю. Т. Водолажченко. — Москва: Машиностроение, 1966. — 34 с.
13. Совершенствование структуры парка сельскохозяйственных машин для реализации инновационных технологий / Н. Г. Бакач, В. И. Володкевич, А. В. Шах, П. А. Амельченко // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., Минск, 24-25 окт. 2019 г. — Минск: БГАТУ, 2019. — Ч. 1. — С. 263-267.
Статья сдана в редакцию 19 мая 2020 года
Петр Адамович Амельченко, д-р техн. наук, проф., Объединённый институт машиностроения НАН Беларуси. Тел.: +375-172-84-15-62.
Дмитрий Александрович Дубовик, д-р техн. наук, доц., Объединённый институт машиностроения НАН Беларуси. E-mail: ddoubovik@oim.by. Иосиф Николаевич Жуковский, инженер.
Petr Adamovich Amelchenko, DSc (Engineering), Prof., Joint Institute of Mechanical Engineering of the NAS of Belarus. Tel.: +375-172-84-15-62.
Dmitry Aleksandrovich Dubovik, DSc (Engineering), Associate Prof., Joint Institute of Mechanical Engineering of the NAS of Belarus. E-mail: ddoubovik@oim.by. Iosif Nikolayevich Zhukovsky, engineer.
Энергонасыщенные тракторы что это
Тракторы классифицируют по назначению, тяговому усилию, типу ходовой части, типу остова, типу двигателя.
По назначению тракторы подразделяют на сельскохозяйственные (универсально-пропашные, общего назначения и специальные) и промышленные (общего назначения и специальные).
Рис. 1. Схемы общего устройства тракторов и самоходных шасси: а — гусеничного трактора; б — колесного трактора; в — самоходного шасси; г — двигатель; П — трансмиссия; III — ходовая часть; IV — рабочее оборудование; V — вспомогательное оборудование.
Универсально-пропашные тракторы предназначены для наиболее эффективного выполнения работ по уходу за пропашными культурами, однако они могут использоваться и для выполнения трудоемких сельскохозяйственных операций (пахота, уборка зерновых культур и др.).
Характерные особенности универсально-пропашных тракторов: тяговое усилие 2, 6, 9, 14 и 20 кН, увеличенное расстояние между поверхностью земли и наиболее низко расположенными деталями между колесами или гусеницами, так называемый дорожный просвет (600…800 мм), малый радиус поворота (3…4 м), переменная колея, минимально возможная ширина колес или гусениц, рабочие скорости до 15 км/ч, транспортные 25…35 км/ч. Мощность двигателя у этих тракторов колеблется от 14 до 73,5 кВт.
Тракторы общего назначения (пахотные тракторы) применяют при выполнении наиболее трудоемкой сельскохозяйственной операции — пахоты, но могут выполнять также такие операции, как боронование, посев, уборка и др. Эти тракторы имеют расчетное тяговое усилие от 20 до 60 кН, рабочие скорости 5…11 км/ч, а в перспективе до 15 км/ч, мощность двигателя 9…220 кВт, дорожный просвет 250…350 мм.
Специальные тракторы, созданные на основе конструкций существующих тракторов, используют для работы в специфических условиях (болотистая или горная местность), а также для выполнения специальных работ, например обработки высокостебельных сельскохозяйственных культур, транспортирования хлыстов в условиях лесоразработок и т. п.
Конструктивные особенности специальных тракторов в зависимости от их назначения: болотных — широкая гусеница для уменьшения давления на опорную поверхность; горных — горизонтальное положение остова при работе поперек склона; хлопковых — трехколесная ходовая часть с увеличенным дорожным просветом и регулируемой колеей ведущих колес.
По номинальному тяговому усилию на низших рабочих передачах тракторы подразделяют на следующие тяговые классы: сельскохозяйственные — 2, 6, 9, 14, 20, 30, 40, 50 и 60 кН; промышленные — 100, 150 и 250 кН.
По типу ходовой части различают гусеничные, колесные и колесно-гусеничные тракторы.
Гусеничные тракторы имеют небольшое удельное давление на почву (0,035…0,050 МПа), сравнительно небольшие потери на буксование, повышенное сцепление ходового аппарата с опорной поверхностью и улучшенную проходимость.
Колесные тракторы отличаются сравнительно небольшими затратами мощности на самопередвижение, меньшей металлоемкостью, повышенными скоростями передвижения при выполнении транспортных операций на дорогах, однако склонны к повышенному буксованию. Для повышения тягово-сцепных свойств колесных тракторов иногда все четыре колеса трактора делают ведущими (колесная формула таких тракторов 4х4).
Колесно-гусеничные тракторы имеют упрощенные гусеничные движители, каждый из которых состоит из ведущего колеса, опорного катка и охватывающей их облегченной гусеницы.
Эти тракторы по сравнению с колесными менее склонны к буксованию вследствие пониженного удельного давления движителей на почву. Управляют такими тракторами так же как и колесными, при помощи рулевого управления и управляемых колес.
По типу остова тракторы бывают рамные, полурамные, безрамные.
Рамные тракторы в качестве остова имеют специальную раму, к которой крепятся все части и механизмы трактора. Рамный остов отличается повышенной жесткостью взаимного расположения механизмов и узлов, что особенно важно для сохранения соосности валов силовой передачи.
Остов полу рамных тракторов образуется из корпуса заднего моста, к которому прикрепляются две продольные балки, связанные в передней части поперечиной.
У безрамных тракторов остов образуется соединенными между собой корпусами механизмов силовой передачи и двигателем.
Полурамные и особенно безрамные тракторы имеют несколько облегченный, а следовательно, менее металлоемкий остов. Недостатки такого остова: пониженная жесткость взаимного расположения узлов силовой передачи и затруднительность доступа к отдельным узлам и деталям при техническом обслуживании и ремонте.
По типу двигателя различают тракторы с двигателем внутреннего сгорания-карбюраторным или дизельным и тракторы с электрическим двигателем. Преимущественное распространение на тракторах получили дизельные двигатели, обладающие высокой экономичностью и хорошими технико-эксплуатационными свойствами.
Классификация тракторов
Сельскохозяйственные работы очень разнообразны, поэтому для их механизации требуются тракторы общего назначения, универсально-пропашные и специализированные.
Тракторы общего назначения используют для выполнения наиболее энергоемких сельскохозяйственных операций, общих при возделывании большинства сельскохозяйственных культур.
Они обладают хорошим сцеплением с почвой и развивают тяговое усилие не менее 30 кН.
Универсально – пропашные тракторы применяют главным образом при возделывании и уборке пропашных культур. Тяговое усилие у них меньше, чем у тракторов общего назначения. Для обработки различных междурядий колею (т. е. расстояние между правыми и левыми колесами) таких тракторов можно регулировать.
Специализированные тракторы создают обычно на базе существующих тракторов, приспосабливая их для работ по возделыванию свеклы, хлопчатника, для работы в садах, виноградниках или в особых условиях.
По типу ходовой части тракторы подразделяют на гусеничные и колесные.
Гусеничные тракторы опираются на большую поверхность, поэтому имеют хорошее сцепление с почвой, незначительно сминают и уплотняют ее и работают даже на увлажненных и рыхлых почвах.
Колесные тракторы более универсальны, чем гусеничные. Но проходимость их на переувлажненных и рыхлых почвах хуже, чем у гусеничных.
По типу остова изучаемые тракторы бывают рамные и полурамные.
У первых основные части смонтированы на раме трактора, состоящей из продольных балок, скрепленных поперечными брусьями.
У вторых двигатель крепится на короткой полураме, которая жестко присоединена к корпусу трансмиссии.
По номинальному тяговому усилию тракторы подразделяют в соответствии с тяговым классом.
Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы не использовались тракторы. В сельском хозяйстве, например, тракторами выполняется весь комплекс работ по обработке почвы под посев, уход за растениями, уборка урожая и транспортирование его на склады.
В промышленности и строительстве тракторы используются при прокладке дорог, для внутризаводского транспорта, рытья канав, на землеройных работах и т. д. В лесном хозяйстве с помощью тракторов валят деревья и транспортируют их на склады, расчищают лесосеки и пр.
Для эффективного использования в разнообразных эксплуатационных условиях тракторы оснащаются соответствующими механизмами, позволяющими быстро и экономично выполнять необходимые работы.
Так, например, у тракторов, предназначенных для обработки пропашных культур, особое значение имеет величина дорожного просвета и ширина опорной поверхности, которые должны задаваться так, чтобы при проходе по междурядьям не повреждать крону растений и их корневую систему.
Для использования на транспорте тракторы должны иметь высокие скорости движения и возможность работать на дорогах с хорошими покрытиями в общих грузовых потоках с автотранспортом.
Создавать тракторы, одинаково хорошо работающие во всех условиях эксплуатации, невозможно. Поэтому создаются либо специальные тракторы, либо модификации базовых моделей за счет установки каких-либо механизмов или приспособлений, позволяющих им экономично работать в этих условиях.
Классификация тракторов проводится по различным признакам: назначению, типу двигателя, конструкции ходовой системы и т. п.
По назначению существующие тракторы можно разделить на:
1) сельскохозяйственные тракторы, которые, в свою очередь, делятся на пахотные и универсально-пропашные;
2) промышленные тракторы.
К группе сельскохозяйственных относятся тракторы, предназначенные для выполнения различных операций в сельскохозяйственном производстве: пахоты (пахотные тракторы), посева, культивации, уборки урожая и его транспортирования.
К группе промышленных относятся тракторы, предназначенные для выполнения тяжелых землеройных, дорожно-строительных, мелиоративных и других работ.
Отнесение трактора к той или иной группе определяется назначением базовой модели данного трактора.
По конструкции ходовой системы тракторы могут быть колесными или гусеничными.
По типу двигателя тракторы разделяют на тракторы:
1) с карбюраторным двигателем;
2) с дизельным двигателем;
3) с паровым двигателем;
4) с электродвигателем.
Трактором называется колесная или гусеничная самоходная машина, предназначенная для передвижения прицепных или навесных сельскохозяйственных, дорожных и других машин и орудий и буксирования повозок; при этом механизмы навешиваемых или буксируемых машин могут приводиться в действие от двигателя трактора через специальный вал отбора мощности. Двигатель трактора может также приводить в движение стационарные машины, для чего трактор оборудуют приводным шкивом.
Рис. 1. Тракторы общего назначения: а — трактор ДТ-75; б — трактор Т-4А; в — трактор Т-100М; г —трактор К-700
Область применения тракторов чрезвычайно обширна. Само собой разумеется, что для выполнения большого количества разнообразных по своему характеру сельскохозяйственных работ необходимы тракторы различных типов.
Современные сельскохозяйственные тракторы классифицируют следующим образом.
1. По назначению:
а) общего назначения — применяются для пахоты, посева, культивации, уборки зерновых культур и т. д.;
б) универсально-пропашные — предназначены главным образом для междурядной обработки и уборки пропашных культур
в) специализированные — используются при выполнении какого-либо определенного вида работ (на виноградниках и чайных плантациях, лесоразработках, болотистых почвах, в горном земледелии).
Рис. 2. Универсально-пропашные тракторы: а — трактор МТЗ -50; б —трактор Т-40; в— трактор Т-25; г— самоходное шасси Т-16М
2. По конструкции ходовой части:
а) колесные, ходовая часть которых имеет колесные движители;
б) гусеничные, ходовая часть которых имеет гусеничные движители.
3. По типу остова:
а) рамные, у которых остов представляет собой клепаную (Например, ДТ-75) или сварную раму;
б) полурамные, остов которых образуют корпус механизмов заднего моста и две продольные балки, привернутые или приваренные к этому корпусу (например, Т-130, Т-40, «Беларусь» МТЗ -50);
в) безрамные, остов которых состоит из соединенных между собой корпусов отдельных механизмов (например, Т-25).
Рис. 3. Специализированный (виноградниковый) трактор Т-54В
Колесный трактор по сравнению с гусеничным более универсален, легче, дешевле в изготовлении и эксплуатации. Его можно использовать для междурядной обработки и посева пропашных культур, механизации работ в садах, ягодниках, при возделывании овощных культур, а также на транспортных работах.
Однако гусеничные тракторы имеют и существенные преимущества перед колесными. Опорная поверхность движителей у них настолько велика, что удельное давление на почву значительно меньше, чем у колесных. Кроме того, движители гусеничных тракторов снабжены многочисленными почвозацепами. Меньшее удельное давление на почву и лучшее сцепление с ней повышают тяговые качества и проходимость гусеничных тракторов на увлажненных и рыхлых почвах. Важно и то, что гусеничный трактор меньше буксует и меньше уплотняет почву, чем колесный.
Тракторы специализированные в большинстве случаев представляют собой видоизмененные базовые модели тракторов.
Тракторы по мощности делятся на несколько классов в зависимости от максимального тягового усилия в тоннах на крюке трактора при номинальной мощности двигателя. Тракторы ДТ-54А, ДТ-55А и ДТ-75 относятся к тяговому классу 3 г; С-100 и Т-100М — 6 т и Т-140 — 9 т.
Тракторы подразделяются:
а) по назначению на три группы — сельскохозяйственные (общего назначения, универсальные и садово-огородные), транспортные и специальные;
б) по типу двигателя на две группы — с тепловыми и электрическими двигателями;
в) по типу остова на три группы — рамные (ДТ-54А, ДТ-55А, ДТ-75), полурамные (С-100, Т-100М, Т-140) и безрамные;
г) по типу ходовой части на две группы — гусеничные и колесные. Гусеничные тракторы имеют большую опорную площадь, поэтому удельное давление на почву составляет 0,35—0,5 кГ/см1, они обладают хорошей проходимостью, меньше буксуют и меньше уплотняют почву;
Расстояние от в. м. т. до крышки цилиндра называется камерой сжатия или камерой сгорания. Пространство цилиндра от в. м. т. и н. м. т. называется рабочим объемом цилиндра. Пространство цилиндра от крышки цилиндра до н. м. т. называется полным объемом цилиндра. Полный объем цилиндра представляет собой сумму рабочего объема цилиндра и объема камеры сжатия. Величина, полученная от деления полного объема цилиндра на объем камеры сжатия, называется степенью сжатия. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем воздуха или горючей смеси, поступивших в цилиндр при перемещении поршня от н. м. т. до в. м. т.
Рис. 4. Схема двигателя: а — продольный разрез; б — поперечный разрез; 1 — цилиндр; 2 — поршень; 3 — поршневой палец; 4 — шатун; 5 — шатунная шейка коленчатого вала; 6 — коренные шейки коленчатого вала; 7 — картер; 8 — коренные подшипники; 9 — коленчатый вал; А — камера сжатия; L —ход поршня; L=2R — ход поршня, равный двум радиусам кривошипа
Циклом работы двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, совершающихся в цилиндре двигателя и обусловливающих его работу. Часть цикла работы, происходящая за время движения поршня от одной мертвой точки до другой мертвой точки, называется тактом. Двигатели, в которых цикл работы совершается за четыре хода поршня, т. е. за два оборота коленчатого вала, называются четырехтактными, двигатели, в которых цикл работы совершается за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала, называются двухтактными.
Для осуществления всех процессов цикла работы в двигателе имеются, кроме кривошипно-шатунного механизма, механизм газораспределения и системы питания, регулирования, смазки, охлаждения, зажигания и пуска.
Цилиндр двигателя заполняется -воздухом или горючей смесью и освобождается от отработавших газов через отверстия, имеющиеся в головке цилиндра, которые плотно закрываются тарельчатыми клапанами. Головка цилиндров – служит крышкой, закрывающей цилиндр сверху.
Клапан, закрывающий впускное отверстие, называется впускным, а закрывающий выпускное отверстие — выпускным. Открытие и закрытие клапанов строго согласовано с движением поршня в цилиндре и приводится в действие механизмом распределения, соединенным шестеренчатой передачей с коленчатым валом двигателя.
По циклу работы двигатели внутреннего -сгорания разделяют на дизельные и карбюраторные.
Цикл работы одноцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя. Когда поршень находится в верхней мертвой точке (в. м. т.), оба клапана, впускной и выпускной, закрыты. При поворачивании коленчатого вала поршень, соединенный с коленчатым валом шатуном, будет перемещаться от в. м. т. к н. м. т. Так как поршень входит плотно в цилиндр, то при движении поршня вниз в цилиндре создается разряжение.
При открытии впускного клапана в начале движения поршня из в. м. т. и при его движении до н. м. т. цилиндр будет заполняться воздухом. Процесс заполнения цилиндра воздухом при движении поршня от в. м. т. до н. м. т. (при открытом впускном клапане) называется тактом впуска, который является первым тактом дизельного двигателя.
Когда поршень дойдет до н. м. т. и в начальный момент поднятия его вверх закрывается впускной клапан, прекращается доступ воздуха. Так как при этом закрыт также и выпускной клапан, то при движении поршня вверх воздух в цилиндре будет сжиматься. Сжатие воздуха происходит в течение всего периода движения поршня от н. м. т. до в. м. т. Это второй такт — такт сжатия. Когда поршень дойдет до
При положении поршня, близком к в. м. т., в цилиндр через форсунку начинается впрыск определенного количества жидкого мелкораспыленного топлива, который заканчивается после перехода поршнем в. м. т. Мелкие частицы топлива при соприкосновении с горячим воздухом нагреваются и воспламеняются. Горение топлива начинается одновременно во многих точках камеры сжатия и продолжается в течение всего периода впры-ска топлива в цилиндр и после его прекращения.
Образовавшиеся при сгорании топлива газы имеют очень высокую температуру (около 2000°С), а их давление достигает 55—60 кГ’1см2. В это время поршень переходит через в. м. т., газы стремятся расшириться (увеличить свой объем), но не имея выхода (оба клапана закрыты), газы давят с очень большой силой на днище поршня и перемещают поршень вниз до н. м. т. Давление газов передается поршнем через шатун и кривошип коленчатому валу, заставляя его вращаться и производить механическую работу. Процесс расширения газов, в результате которого поршень движется от в. м. т. до н. м. т., называется тактом расширения, являющимся третьим тактом дизельного двигателя. В результате расширения газов, от объема камеры сжатия до полного объема цилиндра, давление газов падает до 2— 3 кГ/см2, снижается их температура и объем цилиндра заполняется отработавшими газами. В конце такта расширения открывается выпускной клапан и отработавшие газы выходят из цилиндра в атмосферу и вытесняются поршнем при его движении из н. м. т. в в. м. т. Процесс удаления из цилиндра отработавших газов называется тактом выпуска, являющимся четвертым тактом дизельного двигателя. После перехода поршнем в. м. т. выпускной клапан закрывается, а впускной открывается и рабочий цикл дизельного двигателя повторяется. Таким образом, за четыре хода поршня от в. м. т. до н. м. т. и обратно (или при этом за два оборота коленчатого вала) происходит весь цикл работы четырехтактного дизельного двигателя.
Цикл работы одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя. Цикл работы карбюраторного двигателя отличается от цикла работы четырехтактного дизельного двигателя тем, что при такте впуска (первый такт) цилиндр двигателя заполняется горючей смесью, а не воздухом.
Смесь приготавливается вне цилиндра двигателя — в карбюраторе. Заполняя цилиндр, она перемешивается с отработавшими газами, частично оставшимися от предыдущего цикла, образуя рабочую смесь.
У дизельных двигателей рабочая смесь получается после смешения в цилиндре сжатого воздуха с топливом и отработавшими частично оставшимися газами.
В карбюраторных двигателях степень сжатия равна 4—8,5, поэтому давление рабочей смеси в конце сжатия достигает 5— 12 кГ/см2, а температура 300—400 °С. В конце такта сжатия (второй такт) рабочая смесь воспламеняется искрой, проскакивающей в запальной свече от электрического тока, подающегося в определенные моменты. В результате сгорания топлива в рабочей смеси температура газов достигает 2500 °С, а их давление— до 25—30 кГ/см2. Стремясь расшириться, газы давят на поршень и перемещают его вниз, т. е. происходит такт расширения (третий такт). Расширение и выпуск газов (третий и четвертый такты) у карбюраторного и дизельного двигателей проходят одинаково, а впуск и сжатие (первый и второй такты) — различно.
В одноцилиндровом четырехтактном двигателе коленчатый вал приводится во вращение толчком только при такте расширения, т. е. один раз (половина оборота) за два оборота коленчатого вала, что требует установки соответствующего веса маховика, выравнивающего неравномерность вращения коленчатого вала.
В одноцилиндровом двухтактном двигателе рабочий цикл происходит за два хода поршня или за один оборот коленчатого вала. В таких двигателях в одном такте совмещены впуск и расширение (половина оборота вала) и во втором такте — выпуск и сжатие (еще половина оборота вала).
Для равномерного вращения коленчатого вала дизельного двигателя на тракторах предусмотрена установка четырехцилиндровых двигателей и более, что значительно улучшает работу силовой установки, а также уменьшает вес и размеры маховика. В четырехцилиндровом четырехтактном дизельном двигателе такты расширения совершаются через каждый полуоборот коленчатого вала, т. е. в четыре раза чаще, чем у одноцилиндрового дизельного двигателя.
Последовательность, с которой происходят такты расширения в цилиндрах, называется порядком работы двигателя. У большинства тракторных четырехцилиндровых дизельных двигателей порядок работы цилиндров установлен 1—3—4—2 . При этом первым считается цилиндр, расположенный со стороны, противоположной маховику. Указанный порядок означает, что такт расширения совершается и поршень перемещается вниз при первом полуобороте в первом цилиндре, при втором — в третьем, при третьем — в четвертом и при четвертом— во втором цилиндрах, а затем повторяются в том же порядке такты расширения.
Метка: Энергонасыщенные
Энергонасыщенные трактора – это спецтехника, одна единица которой способна заменить 2 и более машин среднего класса.
БТЗ-243К: технические характеристики
СОВРЕМЕННЫЙ НАСЛЕДНИК Т-150К
Брянские трактора БТЗ-243К шарнирно-сочленённой конструкции, с современным дизельным двигателем ЯМЗ-536 и новой коробкой переключения передач заменили в своё время очень популярные и эффективные советские Т-150К, которые уже не производятся.
Трактор БТЗ-243К является аналогом харьковского ХТЗ-243К. На выставке «Юг-Агро 2022», где были представлены трактора БТЗ-243К, представители компании заверяли, что производство этой техники сейчас увеличивается, в связи с хорошим спросом на неё и финансовой поддержкой производственного процесса.
Читать дальше
Shantui SD32: технические характеристики
Могучий китаец японского происхождения
Бульдозер Shantui SD32 – это одна из самых крупных машин китайской компании «Шантуй». При его разработке были использованы современные технологии, полученные от японского производителя специальной строительной техники Komatsu. Модель SD32 принадлежит к 25-му тяговому классу и способна работать в экстремальных погодно-климатических условиях, сохраняя неизменно высокие производительность и эффективность.
Читать дальше
Case Magnum 340: технические характеристики
Породистый конь с отличной родословной. Правда, окупится такой не скоро
Case IH Magnum 340 – это универсальный сельскохозяйственный трактор, который предназначается для эксплуатации с широкозахватными агрегатами по нулевой, классической и минимальной технологиям. Данная модель была разработана с учётом отзывов потребителей сельхозтехники Кейс, работающих непосредственно на земле. В своём классе этот трактор был признан во многих странах одним из наиболее удачных.
Читать дальше
К-700 Горбатый: технические характеристики
Сейчас уже редко такой встретишь, поскольку их заменили более современными моделями Кировцев и Беларусов. А вот раньше, в 60-90-х гг., без него никуда. Кировец К-700 или, как народ прозвал эти трактора первого поколения, – «Горбатый». Эту технику ценили, ею гордились. И было за что!
К сожалению, очень часто можно прочитать, что К-700 стал результатом копирования германского энергонасыщенного трактора Wagner WA-14. Это чушь, когда-то выдуманная каким-то дилетантом и растиражированная в интернете.
Wagner WA-14 был перелицованным строителем. Он был хорошо приспособлен для использования его большой мощности, однако механическая трансмиссия сводила на нет все его преимущества. Wagner вообще прекратил выпуск тракторов в 1969 году, и с тех пор об этом бренде ничего не слышно.
Четра Т20: технические характеристики
Четра Т20 относится к категории мощных промышленных бульдозеров 20-го тягового класса. Данная машина просто незаменима при выполнении значительных объёмов работ, при разработке горных пород и в строительстве. Бульдозер демонстрирует высокую производительность и эффективность, которые обусловлены применением в конструкции передовых технологий и решений.
Удачный баланс тягово-сцепных характеристик, мощности дизеля и конструкции бульдозерно-рыхлительного агрегата обеспечивают бульдозеру Четра Т20 высокую производительность при низкой себестоимости выполняемых работ. Эта техника широко применяется в отечественной горнодобывающей промышленности, топливно-энергетическом комплексе, геологоразведке, лесной отрасли и строительной индустрии.
Читать дальше
К-703: технические характеристики
Наследник лучших традиций знаменитого К-700
К-703 – это колёсный промышленный трактор общего назначения, предназначенный для выполнения всевозможных работ в разных промышленных отраслях с навесными, полунавесными и прицепными машинами и орудиями. А также – для использования на транспортных работах на дорогах и бездорожье. K-703 предназначены для механизации дорожно-строительных, лесозаготовительных, сельскохозяйственных и промышленных работ.
Читать дальше
Четра Т15: технические характеристики
С 1999 года – в карьерах и на стройплощадках по всей стране
Четра Т15 – это бульдозер 15-го тягового класса от чебоксарского завода «Промтрактор». Он предназначен для использования в промышленном, нефтегазовом, дорожном, гидротехническом строительстве, а также в горнодобывающей отрасли. Современная конструкция данной техники, основанная на трёхточечной полужесткой подвеске с вынесенной осью качания тележек и микроподрессориванием натяжного колеса, гарантирует высокие тягово-сцепные свойства, снижение ударных нагрузок на ходовую систему и достойные условия труда для оператора в кабине.
Читать дальше
Кировец К-525: технические характеристики
С прицелом на основную часть фермерских хозяйств России и бывшего Союза
Кировец К-525 – запущенная в январе 2020 года в серийное производство модель универсального трактора для крупных и средних фермерских хозяйств. Основное предназначение К-525 – обработка сельскохозяйственных земель на площади от пятисот до двух тысяч гектар. Концепция данной модели – это многофункциональность с явным акцентом на качество, комфорт и удобство работы механизатора.
Читать дальше
Джон Дир 6195М: технические характеристики
Универсальный работник для крупных сельхозпроизводителей, флагман серии 6М и «Мерседес» среди тракторов!
Джон Дир 6195М – это сельскохозяйственный колёсный трактор универсального назначения, способный выполнять весь спектр сезонных работ –как в растениеводстве, так и в животноводстве. Высокопроизводительный, полноприводный 4К4. Мощность этой модели позволяет агрегатировать её с разнообразными широкозахватными орудиями. Трактор относится к популярной серии 6M, модели которой с момента своего дебюта в 2012 году и по сей день заслужили безупречную репутацию исключительно надёжных, долговечных и многофункциональных сельхозмашин.
Читать дальше
К-704 «Станислав»: технические характеристики
«Кировец» в более современном и универсальном воплощении
К-704 «Станислав» – это энергонасыщенный сельскохозяйственный колёсный трактор шарнирно-сочленённой конструкции, шестого тягового класса. Модель отличается высокой производительностью, в сочетании с экономичностью; надёжностью и долговечностью; современным дизайном и удобством в обслуживании. К-704 «Станислав» предназначен специально для агрегатирования с всевозможными широкозахватными комплексными орудиями и машинами – как почвообрабатывающими, так и посевными.
Читать дальше
Энергонасыщенность трактора
Энергонасыщенность является одним из основных параметров самодвижущейся машины, характеризующих ее тип, соответствие функциональному назначению и техническую концепцию. Наземные средства передвижения, воздушные и водные суда — каждая из машин обладает своей, свойственной ей энергонасыщенностью. Трактор не может быть такой же энергонасыщенности, как автомобиль; судно на воздушной подушке отличается по этому показателю от подводной лодки, а самолет — от электровоза.
Рассмотрим влияние этого показателя на функциональные свойства сельскохозяйственного трактора. Выражение для определения энергонасыщенности трактора известно:
где NH э — эксплуатационная мощность двигателя; GTp — эксплуатационный вес трактора без балласта.
Оценивать энергонасыщенность конкретной модели можно только путем сопоставления ее энергонасыщенности с некоторой эталонной энергонасыщенностью, присущей для машин данного типа. Определим, что эталонной энергонасыщенностью сельскохозяйственного трактора служит отношение эффективной мощности двигателя, развиваемой им при работе с номинальной тяговой нагрузкой и номинальной скоростью движения, к эксплуатационному весу трактора без балласта. Тогда выражение для определения эталонной энергонасыщенности сельскохозяйственного трактора можно записать в следующем виде:
где Ne P — эффективная мощность двигателя, соответствующая номинальному тяговому усилию Рк трактора при работе на стерне колосовых с номинальной скоростью vTp н.
Такое определение эталонной энергонасыщенности трактора как машины данного типа вытекает из его функционального назначения. Трактор — это тягач. Следовательно, он должен обладать свойством эффективного преобразования полной энергии двигателя в силу тяги на крюке. Эталонная энергонасыщенность трактора должна достаточно строго выдерживаться в конструкции. Это обусловлено тем, что полная реализация мощности двигателя возможна только через силу тяги трактора и в ограниченном (агротехническими требованиями) диапазоне скоростей движения. Если мощность двигателя будет превышать соответствующее ей значение веса трактора, то ее излишек не будет использован на большинстве сельскохозяйственных операций из-за ограничений по технологическим скоростям. При отклонении мощности в другую сторону трактор будет работать с пониженными скоростями из-за ее недостатка и МТА не сможет развить потенциально возможную производительность.
Для сельскохозяйственных тракторов диапазон скоростей определен агротехническими требованиями технологий возделывания культурных растений. Поэтому соотношение между мощностью двигателя и весом трактора, т.е. его эталонная энергонасыщенность, должно быть постоянным для достигнутого диапазона технологических скоростей МТА.
Выразим Ne р через Р и v . Так как номинальная сила тяги и номинальная скорость трактора соответствуют максимальному тяговому КПД Г|ттах,
Полученное выражение Ne P подставим в (63). С учетом можно записать
Выражение (64) позволяет вычислить эталонную энергонасыщенность для колесного и гусеничного тракторов общего назначения. Коэффициент использования веса трактора при номинальном тяговом усилии для различных тракторов при работе на стерне колосовых по ГОСТ 27021—86 (с соблюдением размерности) ср = 0,39 для колесных и ф = 0,49 — для гусеничных тракторов. Максимальный тяговый КПД при работе на стерне колосовых в соответствии со статистическими данными многолетних исследований можно принять г|тк = 0,65 для колесных тракторов и Г|тг = 0,75 — для гусеничных.
Номинальная скорость трактора не регламентирована нормативными документами, общепризнанная технической общественностью ее величина также отсутствует. В качестве таковой можно принять скорость выполнения характерной сельскохозяйственной операции для данного трактора. А типовой для всех сельскохозяйственных тракторов можно принять основную обработку почвы как наиболее энергоемкую. По сведениям отечественной и зарубежной литературы основные почвообрабатывающие операции (пахота, чизелевание, работа с тяжелой дисковой бороной) выполняются со скоростью
7. 10 км/ч. В качестве типовой технологической можно принять скорость vTT = vTp н = 9 км/ч, или 2,5 м/с, для колесных и 8 км/ч (2,2 м/с) — для гусеничных тракторов с металлической гусеницей.
В табл. 2 приведены полученные расчетом по выражению (64) значения Этр э колесных и гусеничных тракторов, а в табл. 3 — энергонасыщенность отечественных тракторов.
Эталонная энергонасыщенность тракторов
Коэффициент использования веса трактора
Номинальная скорость трактора
Максимальный тяговый КПД трактора
Энергонасыщенность отечественных тракторов общего назначения
В настоящее время на рынке появились тракторы с энергонасыщенностью, значительно превосходящей эталонную (табл. 4). Фирмы-производители мотивируют создание таких тракторов тем, что столь высокая (по сравнению с эталонной) энергонасыщенность позволяет расширить диапазон тяговых усилий трактора путем его балластирования. Например, трактор Fendt-936 с двигателем мощностью 260 кВт, обладая эксплуатационным весом без балласта 105 кН, догружается до веса 150 кН. Следовательно, в соответствии с отечественной системой классификации один и тот же трактор является трактором тягового класса 4 без балласта, трактором тягового класса 5 — при частичном балластировании и трактором тягового класса 6 — с полным балластом. При полном балластировании его энергонасыщенность практически соответствует эталонной — 1,73 кВт/кН.
Энергонасыщенность зарубежных тракторов
Мощность двигателя, кВт
В нашей стране (под научным руководством автора) также проведены в прошлом веке исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию и использованию в сельскохозяйственном производстве трактора такой же энергонасыщенности. Но излишек мощности двигателя преобразовывался в силу тяги применением третьего (подкатного) моста с активным приводом его колес от ВОМа трактора. При этом возможность балластирования также использовалась в качестве вспомогательной меры. Трактор высокой энергонасыщенности назвали энергетическим модулем (ЭМ); третий, подкатной мост, оснащенный необходимым технологическим оборудованием, — транспортно-технологическим модулем (ТТМ), а совокупность ЭМ и ТТМ — модульным энерготехнологическим средством — МЭС (рис. 50). Соединение ЭМ и ТТМ осуществляется с помощью штатного навесного устройства.
Рис. 50. Модульное энерготехнологическое средство (МЭС-200):
- 1 — энергетический модуль (ЭМ); 2 — тяги навесного устройства;
- 3 — согласующий редуктор; 4 — транспортно-технологический модуль (ТТМ);
- 5— навесное устройство ТТМ; 6 — вал привода колес ТТМ от согласующего редуктора;
- 7 — шарнирное сочленение ЭМ и ТТМ; 8 — вал от ВОМ ЭМ
Предложенная автором [1] система агрегатирования получила название блочно-модульной. Энергетический модуль имел энергонасыщенность 2,58 кВт/кН, а МЭС — 1,65 кВт/кН, что сопоставимо с энергонасыщенностью трактора Fendt-936 без балласта и с балластом — 2,61 и 1,73.
Трактор высокой энергонасыщенности не укладывается в техническую концепцию тягача. Полагая, что трактор с эталонной энергонасыщенностью является трактором тяговой концепции, энергетический модуль в разработке авторов модульных энерготехнологических средств получил название трактора тягово-энергетической концепции. Условимся трактором тягово-энергетической концепции называть трактор, энергонасыщенность которого превышает эталонную настолько, что путем балластирования или подсоединения третьего моста его можно обратить в трактор более высокого класса тяги с эталонной энергонасыщенностью.
Название трактора тягово-энергетической концепции мотивировано тем, что, во-первых, трактор несет на себе «излишек» энергии, а во-вторых, потому что этот «излишек» реализовывается в технологический процесс помимо ходовой системы энергетического модуля (трактора), через его ВОМ — механизм, предназначенный для передачи энергии на привод рабочих органов агрегатируемых с трактором машин.
Сопоставляя между собой два способа реализации «излишка» мощности трактора тягово-энергетической концепции: только балластированием (Fendt) и использованием третьего подкатного моста МЭС — можно отметить следующие преимущества последнего варианта:
- • повышается курсовая устойчивость МТА;
- • вертикальные и горизонтальные колебания от орудия воспринимает ТТМ, вследствие чего снижаются динамические нагрузки на трактор и улучшаются условия труда;
- • создается пространство для размещения емкости с технологическим материалом на ТТМ;
- • снижается осевая нагрузка, что снижает уплотнение подпахотного слоя почвы;
- • большее количество колес позволяет применять шины меньшего размера при равной грузоподъемности по сравнению с шинами балластируемого трактора, что очень важно для работы трактора в междурядьях пропашных культур;
- • движение трех осей след в след снижает силу сопротивления качению трактора на сельскохозяйственных фонах и повышает сцепные свойства движителей;
- • две навесные системы разного размера (одна на энергетическом, вторая на технологическом модуле) придают трактору большую приспособленность к работе с двумя системами машин, предназначенных для работы с тракторами смежного тягового класса. Перечисленные факторы оказывают положительное влияние на
КПД трактора и его топливную экономичность, а также на производительность и агротехнические показатели работы МТА.
- [1] Разработана совместно с Е.В. Габаем.