3 Спосіб 1: менше давити на ґрунт
Які існують шляхи зменшення тиску на ґрунт?
Самими очевидними способами є:
- зменшення ваги машини;
- збільшення площі контакту колеса із ґрунтом.
У першому випадку ми відразу зіштовхуємося з тим же протиріччям: якщо зменшити вагу трактора, то тиск на ґрунт зменшиться, але також погіршаться його тягово-зчіпні властивості. Тому, щоб зберегти тягово-зчіпні властивості на рівні, необхідному для виконання агротехнічних операцій, доводиться використати більші грунтозацепи й збільшувати площу контакту коліс із ґрунтом. Це досягається за рахунок спарювання й строювання передніх і задніх коліс, установки коліс із широкопрофільними й арковими шинами, зниження тиску повітря в шинах (Рис. 3, 4, 5).
Застосування спарених шин знижує питомий тиск на ґрунт, що в 1,5-2 рази зменшує ступінь ущільнення по сліду трактора, підвищує прохідність агрегатів при підвищеної вологості й збільшує їхнє тягове зусилля. Це особливо важливо в ранній термін проведення весняно-польових робіт при високому змісті ґрунтової вологи [9].
Ці й інші способи зниження тиску на ґрунт докладно розглянуті в статті "Площа опори доброго колеса повинне бути багато" на с. 80 (див. http://www.trіz-profі.com/magazіn2.html). Тут будуть згадані лише деякі з них для того, щоб простежити тенденції розвитку рушіїв сільськогосподарських машин.
3.1 Шини наднизького тиску
Зменшити тиск колеса на ґрунт можна, збільшивши пятно контакту й рівномірно розподіливши тиск. Цього можна досягти, знизивши тиск повітря в колесі
Рис. 3. Трактор зі спареними колісьми [6]
Рис. 4. Трактор зі строєними колісьми [7]
Рис. 5. Трактор з арковими шинами [8]
Всюдихід ТТС-70
У воронезькому ЗАТ "Топаз плюс" виготовили легкий і прохідний всюдихід ТТС-70 на шинах наднизького тиску (Рис. 6).
Його шини - оболонки низького тиску 70-150 г/см2 діаметром 1,2 метри, так що питоме навантаження всюдихода на ґрунт у кілька разів менше, ніж у самого екологічного трактора.
Всюдихід працює по посівах у низькій фазі без ушкодження рослин і ґрунту.
Його рекомендують застосовувати для поливу й підгодівлі рослин, розсипання отрутохімікатів. Він здатний працювати й сінокосаркою, на нього можна встановити культиватор-розпушувач, жниварку.
По витраті пального ТТ-70 разів у двадцять економичнєє існуючих тракторів.
Установка системи глобального позиціювання (GPS) забезпечує нічну обробку полів без використання сигнальників [11].
Рисунок 6 - Всюдихід ТТС-70 на шинах наднизького тиску з обприскувачем.
Технічна характеристика [10]:
- Продуктивність, га/год - 50
- Розмах крил, м - 20
- Заправна ємність, л - 600
- Тиск на ґрунт, кПа - 8-13
- Діапазон швидкостей, км/год - 10-50
Усім гарний всюдихід ТТС-70, але гладкі колеса не можуть створити великого тягового зусилля.
3.2 Від колеса до гусениці
Знизити тиск трактора на ґрунт і збільшити його тягові характеристики можна, якщо замість коліс використати металеві гусениці.
Кращим вітчизняним колісним трактором визнаний К-701(Рис.7). На транспортно-технологічних операціях він незамінний. А при обробці ґрунту, посіві й обробці рослин важка машина сильно ущільнює ґрунт, при надлишку вологи колесо пробуксовує до глибокої колії, руйнуючи ґрунтовий покрив.
Рисунок 7 - Трактор К-701 на гусеницях.
Для усунення цього недоліку фахівці із Всеросійського науково-дослід-ного проектно-технологічного інституту механізації й електрифікації сільського господарства запропонували оперативно міняти колесо на гусеницю. Операція заміни займає не більше 5 годин. Ніяких особливих пристосувань і навичок не потрібно. Гусениця може бути металевою або гумотросовою.
Новинка випробувана в 2002 році на полях колгоспу ім. Ворошилова в Ставропольському краї. З переходом на гусеницю площа пятна контакту із ґрунтом збільшилася в 4 рази, а питомий тиск знизився вдвічі. Зменшилася в 2 рази й глибина колії на паровому полі [12].
Але металева гусениця теж не вирішує всіх проблем, у неї є свої недоліки:
- руйнує покриття доріг при переїзді з одного поля на інше;
- передає вібрації від двигунів і механізмів до ґрунту, від чого він сильно ущільнюється;
- нерівномірно розподіляє тиск по пятну контакту із ґрунтом - це викликано тим, що вертикальне навантаження від кожної котка передається на ґрунт практично через один трак й у результаті статичні тиски в зоні контакту гусениці зростають у декілька раз (Рис. 8 ) [13, с. 99-100].
Рисунок 8 - Розподіл тиску в металевій гусениці транспортера.
Щоб захистити покриття доріг від руйнування й знизити вплив вібрації на ґрунт, було запропоновано зробити гусеницю гумовою. Вона більш рівномірно розподіляє тиск по опорній поверхні, що зменшує деформацію, ущільнення й руйнування ґрунту.
Сучасні трактори оснащуються литими гумовотросовими гусеницями з автоматичним натягом. Вони забезпечують високу тягу при роботі на бруді й пухкому ґрунті, а щільний контакт із поверхнею забезпечує стійкість трактора (Рис. 9).
Рисунок 9 - Трактор з гумовотросовою гусеницею [14]