6. Тракторы и автомобили

Раздел 2. Тракторы и автомобили.

Тема 6. Общее устройство тракторов и автомобилей.

Содержание темы: Понятие о тракторе и автомобиле. Классификация тракторов и автомобилей. Общее устройство тракторов и автомобилей.

Тракторы и автомобили, применяемые в лесном комплексе, являются основными энергетическими средствами, с помощью которых осуществля­ются лесохозяйственные механизированные работы и перевозка различных грузов.

Трактором называется колесная или гусеничная самоходная маши­на, предназначенная для перемещения монтируемых, навесных, полунавес­ных и прицепных лесозаготовительных, лесохозяйственных, сельскохозяй­ственных, мелиоративных и других технологических машин, снабженных специальными рабочими органами, буксирования прицепов, повозок, саней. Двигатель трактора может приводить в действие активные рабочие органы и другие механизмы через вал отбора мощности, а также стационарные машины с помощью шкивного приспособления.

Автомобиль - это самоходное транспортное средство, предназна­ченное для перевозок грузов, людей или выполнения специальных работ.

Трактор и автомобиль созданы в результате кропотливых и целеуст­ремленных поисков нескольких поколений талантливых людей. Русские изо­бретатели и инженеры - одни из первых в мире еще в XVIII веке положили начало безрельсового транспорта и вездеходов-тягачей взамен живой тягло­вой силы в сельском хозяйстве. В 1752 г. крепостной крестьянин Нижегород­ской губернии, изобретатель-самоучка Леонтий Щамшуренков смастерил «самобеглую коляску». В 1791 г. русский механик и изобретатель Иван Кулибин построил трехколесную «коляску-самокатку» с двумя ведущими колесами. В ней он применил ряд механизмов, которые используются в со­временных тракторах и автомобилях: коробку передач, рулевое управление, тормоза. В то время еще не было механического двигателя, поэтому «само беглая коляска» и «коляска-самокатка» приводились в движение мускульной силой человека. Петербургский мастер К. Янкевич в 1830 г. разработал про­ект парового автомобиля. Механик Федор Блинов в 1880 г. построил первый в мире гусеничный трактор, где в качестве двигателя на раме стоял котел с двумя паровыми машинами. От каждой машины через шестеренчатые пере­дачи вращение передавалось к ведущим колесам, находившийся в зацепле­нии с гусеницами. Сначала он изобретает в 1877 году «вагон» на гусеничном ходу. Он напоминал железнодорожный вагон с деревянным кузовом и рамой. В нижней части рамы крепились на рессорах две тележки, которые могли поворачиваться в горизонтальной плоскости вместе с осями опорных колес. «Бесконечные рельсы» «вагона» представляли собой замкнутые железные ленты, состоящие из отдельных звеньев. Вагон имел четыре опорных колеса и четыре ведущие звездочки. В передней части опорной рамы было укреплено поворотное дышло для пароконной упряжки. «Вагон» имел тормозное устройство типа «горного упора», которое использовалось при движении под уклон. По существу, это был первый гусеничный прицеп. При всей кажущейся простоте «цепеобразного устройства» Блинова оно содержало все элементы современного гусеничного движителя, и, несмотря на столетний прогресс конструкторской мысли, предложенный Блиновым принцип остался неизменным по сей день. Однако из-за несовершенства конструкции трактор Ф. Блинова не получил распространения.

К сожалению, соотечественники не оценили всей важности его изобретения, но на него обратили внимание иностранцы, которым он отказался продать свое изобретение, несмотря на то, что предложенная сумма была достаточно велика. Этот человек не только опередил иностранную технику того времени, но и заложил основы тракторостроения.

Первые тракторы и автомобили были громоздкими и не обладали дос­таточной маневренностью и проходимостью. Паросиловые установки были тяжелы, тихоходны и неэкономичны. В этой связи для тракторов и автомо­билей требовался относительно легкий и небольшой по габаритным размерам двигатель.

Двигатель внутреннего сгорания, работавший на бензине с электриче­ским зажиганием, был построен в 1879-1884 г.г. русским инженером О.С. Костовичем, а в 1889 г. Е.А. Яковлев организовал производство автомо­бильных керосиновых двигателей.

Русско-Балтийский вагонный завод в г. Риге с 1908 по 1915 г. выпустил 800 легковых автомобилей, собранных из импортных частей. В 1910 ученик Ф. Блинова, Я.В. Мамин создал первый отечественный колесный трактор с дизельным двигателем собственной конструкции и назвал его «Русский трак­тор».

Начиная с 1918 г. налаживается серийный выпуск тракторов на маши­ностроительных заводах, а в годы первых пятилеток вступают в строй Ста­линградский (ныне Волгоградский), Харьковский, Челябинский, Кировский тракторные заводы. В годы Отечественной войны работали Алтайский (г. Рубцовск) и Владимирский тракторные заводы. После окончания войны были восстановлены разрушенные заводы, расширялись и реконструирова­лись действующие заводы, построены новые - Минский, Липецкий, Киши­невский.

Идея автомобиля уже давно не давала покоя изобретателям. Первым кто создал, самостоятельно передвигающееся, транспортное средство был француз Николя-Жозеф Кюньо. Случилось это в 1769 году и в движение это транспортное средство приводил паровой двигатель.

Английский математик и физик Исаак Ньютон в одном из своих трудов по механике написанный в 1680 году описал экипаж, движущейся благодаря реактивной силе пара. То есть в паровом автомобиле Ньютона был применен несколько иной принцип движения. Исходя из технических достижений наших дней, ошибок в конструкции модели Ньютона не было, но, по-видимому, требовался огромный напор пара, чтобы толкать подобную тележку. Не лишним будет отметить, что реактивный принцип паровика Ньютона применяться в современном самолето-и ракетостроении.

Первые попытки создать транспортное средство с двигателем внутреннего сгорания предпринял в 1884 году Эдуар Делямар-Дебутвиль, он собрал легкий газовый двигатель и оснастил им трехколесный автомобиль. Но именно Карлу Бенцу спустя год удалось довести эту разработку до окончательного результата. Бенц создал первое управляемое транспортное средство, оснащенное четырехтактным двигателем внутреннего сгорания, на основе простой повозки.

С 1886 года Бенц получает патенты на свои изобретения и принимает участие во многих выставках. Но даже несмотря на хвалебные статьи журналистов, автомобили не продавались. В 1893 году он сконструировал четырехколесный автомобиль, который вплоть до 1901 г. был реализован тиражом в 600 экземпляров. Так компания Benz & Co. во главе с Карлом Бенцом , Рене Панхардом и Эмилем Левассором стала первым в мире предприятием, наладившим серийное производство первых автомобилей.

Поэтому официальная история автомобиля насчитывает немногим более 100 лет. У ее истоков стояли Карл Бенц и Готлиб Даймлер, построившие в конце девятнадцатого века безлошадные экипажи с бензиновыми двигателями внутреннего сгорания. Однако за бортом официальной истории остались сотни изобретателей и конструкторов, благодаря усилиям которых, в конце концов, и появился автомобиль.

Рождением автомобильной промышленности считается 1924 год, когда на Московском автомобильном заводе (ныне ЗИЛ) был выпущен полутора­тонный грузовой автомобиль АМО-Ф15. В период довоенных пятилеток вступили в строй Ярославский и Горьковский заводы, Московский завод ма­лолитражных автомобилей (ныне «Москвич»). В послевоенный период по­строены Минский, Кутаисский, Кременчугский, Волжский, Камский, Павловский, Львовский, Запорожский, Ульяновский заводы.

Тракторы и автомобили, используемые в лесном хозяйстве, работают в более тяжелых условиях, чем в сельском хозяйстве и других областях про­мышленности.

Области применения тракторов в лесном хозяйстве чрезвычайно об­ширны. Основными видами работ, выполняемыми тракторами являются: обработка почвы на вырубках, на питомниках и других открытых площадях, а также под пологом леса; посадка лесных культур; уход за посевами, посад­ками и лесными культурами; корчевка пней и расчистка лесных площадей; проведение рубок ухода за лесом; транспортные работы и т.п. В связи с этим тракторы должны удовлетворять определенным требованиям, основными из

которых являются:

1. Возможность использования их в специфических условиях при лесовосстановительных, лесохозяйственных и транспортных работах на вырубках с различным количеством пней и различными почвенными условиями, при облесении овражно-балочных и горных склонов с крутизной до 20... 25°.

2. Должны быть универсальными, т.е. иметь возможность применения их на различных видах работ.

3. Иметь навесную раздельно-агрегатную систему и прицепное устрой­ство для агрегатирования с навесными, полунавесными и прицепными тех­нологическими машинами.

4. Обладать возможностью работы на различных, в том числе и пони­женных, скоростях движения.

5. Должны быть маневренны при работе на небольших участках лес­ных площадей.

6. Должны иметь легкую управляемость.

7. Обладать повышенной устойчивостью при переезде через препятствия.

8. Иметь возможность использования на стационаре.

Автомобили, используемые в лесном хозяйстве, также работают в бо­лее тяжелых условиях, по бездорожью, в труднопроходимых местах, поэтому должны иметь повышенную проходимость и грузоподъемность.

Для выполнения некоторых видов работ могут использоваться и сель­скохозяйственные тракторы. Все это говорит о том, что по характеру выпол­няемых работ лесному хозяйству необходимы тракторы и автомобили раз­личных типов.

Классификация тракторов. Основу тяговой энергетики в лесном хозяйстве составляют тракторы. Область их применения чрезвычайно обширна. Для выполнения различ­ных операций кроме лесохозяйственных тракторов, приспособленных для работы на вырубках, под пологом леса, на трелевке, рубках ухода за лесом и т.п., широко используются сельскохозяйственные тракторы, предназна­ченные для работ на открытых площадях.

Современные тракторы классифицируют по:

назначению, типу ходо­вой части, остова, двигателя и трансмиссии.

По назначению тракторы подразделяются на сельскохозяйственные, про­мышленные, транспортные и специальные.

1. Сельскохозяйственные тракторы представляют самую большую группу и служат для выполнения различных сельскохозяйственных работ. В эту группу входят тракторы общего назначения, универсально-пропашные и садово-огородные.

Тракторы общего назначения предназначены для выполнения основ­ных сельскохозяйственных работ: пахоты, боронования, сплошной культи­вации, посева, уборки. Они характеризуются сравнительно небольшим до­рожным просветом, который в основном не превышает 360 мм, повышен­ной мощностью - 55...120 кВт (75... 163 л.с.) и хорошим сцеплением с поч­вой, что позволяет развивать значительную силу тяги.

К ним относятся тракторы ДТ-75М, Т-4А, Т-150, Т-150К, К-701 и др.

Универсально-пропашные тракторы служат как для механизации ра­бот в междурядьях, так и для выполнения многих других сельскохозяйст­венных операций. Для них характерны большой дорожный просвет -350...900 мм, сравнительно небольшая мощность - 18...60 кВт (25...80 л.с.) и широкий диапазон рабочих скоростей - 0,15...10 м/с (0,5...36 км/ч). Они имеют малый радиус поворота, узкие гусеницы или колеса и позволяют изменять ширину колеи в соответствии с шириной междурядий. К этой группе относятся Т-25А, Т-40АМ, МТЗ-80, ЮМЗ 6Л и др.

Садово-огородные тракторы служат для обработки садов, ягодников и т.п. Характеризуются обтекаемыми внешними формами, малыми габарит­ными размерами, небольшой мощностью двигателя и малым радиусом по­ворота. Создаются в основном на базе универсально-пропашных тракторов Т-25, Т-30, Т-16М, Т-40 А.

2.Промышленные тракторы используются на крупных строительст­вах и в промышленности, а также на трубоукладочных, мелиоративных, дорожных и других тяжелых земляных работах. Отличаются наличием мощных двигателей - 120...300 кВт (160... 400 л.с.) и большой силой тяги ..150 кН (6...15 тс). К таким тракторам относятся Т-130, Т-170, ДЭТ-250 , К-702 и др.

3.Транспортные тракторы служат для перевозки грузов. Они снабжены рессорами и грузовой платформой и имеют повышенные скорости до 10 м/с (36 км/ч).

4.Специальные тракторы оборудованы лебедками, подъемниками, трелевочными щитами , манипуляторами, специальными прицепами.

К этому типу относятся лесные тракторы, используемые на заготовительных, трелевочных и лесохозяйственных работах (ЛХТ-55М, ТДТ-55А, ТТ-4М, ЛХТ-4, ЛХТ-100, ТЛТ-100, ТЛ-28 и др.); болотоходные - ДТ-75Б, Т-1ЗОБ; крутосклонные - ДТ-75К, МТЗ-82 Kи др.

По типу ходовой части тракторы разделяют на гусеничные, ходо­вая часть которых имеет гусеничные движители, и колесные - с колесны­ми движителями.

Гусеничные тракторы опираются на большую поверхность, вследст­вие чего имеют хорошее сцепление с почвой, оказывают на почву пони­женное давление - 0,025...0,05 МПа (0,25...0,5 кгс/см²) и поэтому незначи­тельно сминают и уплотняют ее. Они отличаются высокими тяговыми свойствами и хорошей проходимостью.

Колесные тракторы такой же мощности, как правило, легче гусенич­ных, более универсальны, но оказывают повышенное удельное давление на почву - до 0,2 МПа (2 кгс/см); сцепление с почвой хуже, вследствие че­го и сила тяги меньше, чем у гусеничных.

По типу остова тракторы делят на:

рамные, остов которых пред­ставляет собой самостоятельную раму. На ней крепятся все механизмы и агрегаты (ДТ-75М, ЛТ-157, ЛХТ-100 и др.);

полурамные, остов которых образует корпус механизмов заднего моста с двумя продольными балками, прикрепленными к этому корпусу (МТЗ-80, Т-40М, Т-70Л и др.);

безрам­ные, остов которых состоит из соединенных между собой отдельных меха­низмов (Т-25А, Т-16М, Т-30 и др.).

По типу двигателя тракторы бывают с тепловыми двигателями (в основном с двигателями внутреннего сгорания): дизельные, работающие на дизельном топливе; карбюраторные (керосиновые, лигроиновые, бензи­новые); с электрическими двигателями, питающиеся электроэнергией от электрической сети; с паровыми двигателями.

В РФ в настоящее время вы­пускаются в основном тракторы с дизельными двигателями. Карбюратор­ные двигатели на тракторах используются для запуска дизельного двигателя.

По типу трансмиссии тракторы могут быть:

-с механической трансмиссией - с преобразованием крутящего момента механическим способом;

-с гидравлической трансмиссией - с преобразованием крутящего мо­мента гидравлическим способом;

-с гидромеханической трансмиссией - с преобразованием крутящего момента гидравлическим (гидротрансформатор) и механическим путем (планетарный механизм);

-с электрической трансмиссией - с преобразованием крутящего момента электрическим способом.

Типаж тракторов . Типаж - это совокупность всех моделей тракторов с указанием их иных качественных показателей. В действующем типаже тракторы гидрофицированы по классам тяги, т.е. по номинальному тяговому усилию, и от их сцепления с почвой. Номинальное тяговое усилие для сельскохозяйственных тракторов определяется как наибольшее тяговое усилие, при котором буксование для гусеничных тракторов не превышает 4 %, а для колесных - 17 %. Для промышленных тракторов номинальное тя­говое усилие - наибольшее, развиваемое ими на плотном грунте.

Большое внимание уделяется дальнейшей унификации конструкций тракторов. Они создаются не в виде отдельных моделей, а в виде семейств многоцелевого назначения. Например, семейство тракторов, созданных на базе "Беларусь", включает четыре колесных и три гусеничных модели со степенью унификации 62...92 %. В типаже дальнейшее развитие находит принцип сочетания универсальных моделей с специальными тракторами. При огра­ниченной номенклатуре типов тракторов типаж предусматривает также производство специализированных, более производительных моделей.

Одно из основных направлений в развитии отечественных тракторов - повышение их мощности, энергонасыщенности и рабочих скоростей. Мощность тракторов повышают не с целью увеличения тягово­го усилия, а для того, чтобы тоже усилие достигалось при более высокой скорости. Однако на низких скоростях двигатели этих тракторов позволя­ют получать тяговое усилие значительно больше расчетного. В пределах каждого тягового класса наблюдается значительный рост мощности.

Сельскохозяйственные тракторы выпускаются следующих классов тяги 0,2; 0,6; 0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5; 6; 8 тс.

Для лесного хозяйства и лесной промышленно­сти создаются 10 типов специальных тракторов и комбинированных ма­шин класса тяги:

1.4тс –колесный форвадер на базе МТЗ 80;

2 тс - гусеничный лесохозяйственный Т-70Л;

3 тс - гусе­ничный лесохозяйственный ЛХТ -55, ЛХТ-100, трелевочный ТДТ-55А, трелевочный с гидроманипулятором ТБ-1М, валочно-трелевочный ЛП-17А, амфибия для лесосплава ТП-90 и колесный трелевочно-транспортный ЛТ-157, ЛТ-188; сучкорезная машина ЛП-30 Г;

4 тс - гусеничный трелевочный ТТ-4М и валочно-трелевочная машина ВМ-4А, ЛП -49; валочно -пакетирующая машина ЛП-19А; челюстной погрузчик Л-65 Б; сучкорезная машина ЛП-33;

5 тс - колесный трелевочно-транспортный К-703.

Кроме лесных тракторов для работ в лесном хозяйстве используются сельскохозяйственные тракторы следующих классов тяги: 0,6 тс - колес­ный Т-25А, Т-30, Т-ЗОА, и самоходное шасси Т-16М; 0,9 тс - колесный Т-40М; 1,4 тс - колесный МТЗ-80 и МТЗ-82 ; 3 тс - гусеничный ДТ-75М ; 4 тс - гусеничный Т-4А; 6 тс - гусеничный Т-130.

Основные механизмы и агрегаты трактора. Трактор представляет собой сложную машину, состоящую из от­дельных систем и механизмов, находящихся в определенном взаимодейст­вии друг с другом. Конструкция и расположение этих механизмов могут быть различными. Основные части трактора - двигатель, трансмиссия, ходовая часть, механизмы управления, рабочее и вспомогательное оборудование.

Двигатель служит силовой установкой, в которой тепловая энергия сгораемого топлива преобразуется в механическую силу. Он создает крутящий момент, передаваемый трансмиссии.

Трансмиссия передает крутящий момент от двигателя к ведущим звездочкам. Она состоит из сцепления, соединительных валов, коробки передач, главной и конечных передач.

Сцепление расположе­но непосредственно за дви­гателем. Оно служит для от­соединения коленчатого ва­ла двигателя от трансмиссии при переключении передач и кратковременных останов­ках, а также для плавного соединения с трансмис­сией при трогании с места.

Коробка передач слу­жит для изменения крутя­щего момента, подводимого к ведущим звездочкам при неизменном крутящем моменте коленчатого вала двигателя, для движения задним ходом и разобщения трансмиссии с работающим двигателем при длительных остановках трактора.

Соединительный вал установлен между сцепле­нием и коробкой передач.

Ходовая часть преобразует вращательное движение ведущих звез­дочек в поступательное движение трактора и передает его массу на опор­ную поверхность.. В нее входят рама , ведущие звездочки передка, передающий крутящий момент, подвески, направляющие колеса и опорные катки. При помо­щи ведущих звездочек и опорных катков трактор перекатывается по гусе­ницам, состоящим из шарнирно соединенных стальных звеньев. Подвеска осуществляет упругую связь между ходовой частью и рамой и уменьшает сотрясения механизмов трактора во время движения.

Механизмы управления служат для изменения направления движения трактора и для его торможения. К ним относятся механизм поворота и тормоза. Привод управления трактором выведен в кабину. Поворот гусеничного трактора осуществляется механизмом поворота, который с помощью тормозов изменяет силу тяги или скорость движения, отключая, а при необходимости затормаживая одну из гусениц.

Рабочее (технологическое) оборудование предназначено для исполь­зования полезной мощности двигателя трактора на лесохозяйственных и лесозаготовительных операциях с использованием различных лесных ору­дий. В его состав входят: передний и задний ВОМ, толкатель, гид­равлические передняя и задняя навески, лебедка, кузов, коник и др.

Вспомогательное оборудование включает кабину, сиденье, приборы освещения и сигнализации, систему отопления и вентиляции кабины и т.д.

Назначение механизмов колесного трактора в основном то же, что и гусеничного. Различаются лишь трансмиссия и хо­довая часть. В трансмиссии имеется дифференциал 22, обеспечивающий разную частоту вращения ведущих колес при поворотах и при движении Функция главной передачи - увеличение передаточного числа транс­миссии и передача крутящего момента к ведущим звездочкам, а конечной, кроме того, - увеличение этого момента. Конечная передача находится за механизмами поворота

Расположение основных механизмов и агрегатов колесного лесохозяйствен­ного трактора:

а - разрез, б - вид сверху; 1 - двигатель; 2 - сцепление; 3 - коробка передач; 4 - ру­левое управление; 5 - кабина; 6 - сиденье; 7 - ограждение; 8 - удлинитель кабины; 9 -трелевочная лебедка; 10 - механизм поворота колес; 11 - погрузочный щит; 12 -заднее колесо; 13 -задний ведущий мост; 14 - раздаточная коробка; 15 - межосевой дифференциал; 16 - передние колеса; 17 - передний ведущий мост; 18 - предпуско­вой подогреватель; 19- защита нижней части трактора; 20 - бульдозер; 21, 26 -главные передачи; 24, 25 - карданные передачи

Расположение основных механизмов и агрегатов гусеничного трактора:

а - лесохозяйственного ЛХТ-100; б - общего назначения; 1 - передняя навеска; 2 - толка­тель; 3 - передний ВОМ; 4 - кабина: 5 - сиденье; 6 - двигатель; 7 - лебедка; 8 - кузов; 9 -карданный вал привода лебедки; 10 — карданный вал редуктора; 11 - редуктор; 12 — крон­штейн: 13 - карданный вал; 14 - блок заднего моста и ВОМ; 15 - задняя навеска; 16 - ве­дущая звездочка; 17 - опорный каток; 18 - рама; 19 - подвеска: 20 - основной карданный вал; 21 — коробка передач; 22 — гусеница; 23 — направляющее колесо; 24 — привод управ­ления: 25 - сцепление; 26 - соединительный вал; 27 - механизм поворота; 28 - тормоза; 29 — конечная передача; 30 — главная передача.