mehanizaciya i elektrifikaciya

У колесных тракторов и автомобилей повышенной проходимости ведущих мостов два или три. Тогда для распределения крутящего момента между ведущими мостами, а также дополнительного увеличения крутящего момента к коробке передач присоединяют раздаточную коробку.

От раздаточной коробки (у автомобиля и непосредственно от коробки передач) крутящий момент передается ведущему мосту карданной передачей, допускающей изменение взаимного положения соединенных ею агрегатов.

Ходовая часть служит для поддержания трактора и преобразования вращательного движения ведущих колес (звездочек) в поступательное движение трактора (автомобиля). Она объединяет остов, подвеску и движитель.

У колесного трактора и автомобиля ведущие пневматические колеса, отталкиваясь от почвы, перемещают трактор (автомобиль) вперед или назад с тем или иным тяговым усилием. Подвеска трактора обычно жесткая, автомобиля - эластичная.

Рисунок 2.6. Схемы ходовой части гусеничных тракторов:

а) - на эластичной подвеске:

1 - коленчатая ось; 2 - вилка; 3 - направляющее колесо; 4 - натяжной винт; 5 - натяжная гайка; 6 - шаровая опора; 7 - кронштейн; 8 - гусеничная цепь; 9 - поддерживающий ролик; 10 - ведущая звездочка; 11 - опорный каток; 12 - ось опорного катка; 13 - шарнир балансирной каретки; 14 - шарнир балансиров; 15 - внутренний балансир; 16 - пружина балансиров подвески; 17 - внешний балансир; 18 - гайка пружины натяжного устройства; 19 - пружина натяжного устройства б) - на полужесткой подвеске:

1 - рама трактора; 2 - задний шарнир подвески; 3 - ведущая звездочка; 4 - гусеничная цепь; 5 - поддерживающий ролик; 6 - опорный каток; 7 - рама гусеничной тележки; 8 - направляющее колесо; 9 - пружина натяжного устройства; 10 - пластинчатая рессора

21

Ходовая часть гусеничного трактора сложнее (рис.2.6). Она включает: остов (раму), ведущие звездочки, каретки с опорными катками, направляющие колеса, поддерживающие ролики и гусеничные цепи. При протягивании гусеничных цепей ведущими звездочками опорные катки кареток катятся по этим цепям, как по дороге. Направляющие колеса и поддерживающие ролики удерживают гусеничную цепь в натянутом состоянии.

Двигатель, трансмиссия и ходовая часть смонтированы на раме трактора. Механизмы управления, воздействуя на ходовую часть, изменяют направ-

ление движения трактора, останавливают его или удерживают неподвижно. К ним относят механизм поворота и тормоза. У колесного трактора, как и у автомобиля, механизм поворота разворачивает управляемые колеса или две части рамы друг относительно друга (рис.2.7). У гусеничного трактора он заставляет гусеничную цепь одной стороны двигаться быстрее другой.

Рисунок 2.7. Схемы поворота

колесных тракторов:

а) четырехколесный универсальнопропашной трактор с передними управляемыми колесами; б) трехколесный пропашной трактор;

в) трактор общего назначения с шарнирной рамой на повороте; г) трактор с шарнирной рамой, преодолевающий неровности пути

О - центр поворота, О1, - середина заднего моста; R - радиус поворота; L - колесная база

Для уменьшения усилия управления применяют гидроусилители.

Рабочее оборудование трактора состоит из гидравлической навесной системы, прицепного устройства, вала отбора мощности и приводного шкива.

Навесная система - это группа механизмов, служащих для присоединения навесных и других машин к трактору и управления их работой (рис.2.8).

Для соединения с трактором прицепной сельскохозяйственной машины к шарнирам 10 продольных тяг навесной системы присоединяют прицепную скобу, а центральную тягу 1 фиксируют пружинным зажимом. Аналогично присоединяют гидрокрюк для работы с тракторной тележкой.

Навесную и полунавесную машину (орудие) или автосцепку, которая при навешивании позволяет обойтись без прицепщика, присоединяют к шарнирам 9 и 10, образующим присоединительный треугольник.

Навесная система чаще используется в трехточечном варианте. Но на тяжелых работах, например, при пахоте четырех и более корпусными плугами, применяют двухточечный вариант, для чего шарниры 12 присоединяют к трактору

22

Рисунок 2.8. Схема трехточечного навесного устройства трактора:

1 - центральная регулируемая тяга; 2 - продольные тяги; 3 - левый раскос; 4 - правый раскос; 5 - подъемные рычаги; 6 - поворотный вал; 7 - силовой рычаг; 8 - гидроцилиндр; 9 - присоединительный шарнир центральной тяги; 10 - присоединительные шарниры продольных тяг; 11 - точка присоединения центральной тяги к трактору; 12 - точка присоединения продольных тяг к трактору; 13 - блокировочное устройство (растяжки).

а - высота присоединительного треугольника; б - ширина присоединительного треугольника; в - наибольшая высота оси подвеса от поверхности почвы; г - ход оси подвеса сельхозмашины; д - наименьшее расстояние оси подвеса до колеса; е - свободное качание шарниров продольных тяг в горизонтальной плоскости; ж - свободное качание шарниров продольных тяг в поперечно-вертикальной плоскости (при соединении раскосов с продольными тягами через прорези)

в одной точке. Это обеспечивает при работе большую подвижность соединения машины с трактором для предотвращения поломок от непрямолинейности движения.

Для ориентира: трехточечная навеска трактора МТЗ-80 допускает нормальное горизонтальное перемещение е = ±120 мм. У двухточечной навески это перемещение существенно больше.

При навешивании несимметричных машин центр двухточечной навески смещают относительно оси трактора, чтобы согласовать ширину захвата машин с колеей трактора. Так, для работы трактора ДТ-75 с 4-корпусным плугом величина смещения навески вправо от оси трактора - около 140 мм.

Для независимого от трактора копирования машиной с опорными колесами рельефа поля в поперечно-вертикальной плоскости навесная система допускает качание на величину "ж".

Управление силовым гидроцилиндром 8 производится с помощью гидравлической системы, которая включает: масляный бак, насос высокого давления, гидравлический распределитель, трубопроводы и шланги, а также дополнительные к основному выносные гидроцилиндры.

Гидравлический распределитель позволяет управлять каждым гидроцилиндром независимо от других с помощью отдельных рычагов. Каждый рычаг

23

гидрораспределителя в зависимости от его установки обеспечивает один из четырех режимов работы гидравлической навесной системы:

♦Нейтральный, при котором масло в обоих полостях гидроцилиндра (под и над поршнем) заперто, шток гидроцилиндра и соответственно навешенная машина сохраняют неизменное положение относительно трактора; масло при этом перекачивается насосом через распределитель назад в бак.

♦Плавающий, при котором обе полости гидроцилиндра соединены с баком; это позволяет навешенной машине при работе, опираясь на собственные колеса, копировать рельеф поля в продольно-вертикальной плоскости независимо от трактора; поршень при этом перемещается внутри цилиндра вверх-вниз; масло, как и в первом случае, перекачивается насосом с возвратом в бак.

♦Принудительный подъем, при котором масло насосом нагнетается под поршень гидроцилиндра; поршень перемещается вверх, вытесняя масло из надпоршневой полости в бак; навешенная машина при этом поднимается до момента, когда поршень упрется в корпус гидроцилиндра; затем давление масла в рабочем контуре гидросистемы увеличивается настолько, что рычаг распределителя автоматически перебрасывается в положение нейтральное и "запирает" масло в гидроцилиндре. Наибольшая высота подъема навешенных на трактор машин соответствует размеру "в".

♦Принудительное опускание, при котором масло насосом нагнетается в надпоршневую полость гидроцилиндра; машина опускается с последующим автоматическим переводом рычага распределителя в положение нейтральное.

Наименьшая высота шарниров 10 над почвой при этом - разность размеров "в"

и"г".

Некоторые гидроцилиндры для заданной остановки поршня прежде, чем он упрется при опускании в корпус гидроцилиндра, снабжены запорным клапаном и передвигаемым по штоку упором.

Рабочее положение технологической машины относительно трактора устанавливают с помощью винтов раскосов 3 и 4 и центральной тяги 1. Длину левого раскоса 3 изменяют при настройке на заданные условия работы. Тягами 1 и 4 дополнительно корректируют настройки в процессе работы.

Вал отбора мощности (задний или боковой) позволяет передавать часть мощности двигателя рабочей машине в движении или на стационаре при независимом включении. При этом частота вращения вала отбора мощности почти постоянна и при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя равна, в зависимости от марки трактора и включенного режима, 540-560 или 1000 мин-1. Эта частота вращения не меняется при выключении и включении разных передач с соответственным изменением скорости движения. При синхронном включении BОМ частота его вращения пропорциональна скорости движения трактора и равна 3,5 м-1 (оборота на метр пути, пройденного трактором). Такой режим работы позволяет варьировать передачами трактора соответственно нагрузке, сохраняя при этом настройку сельхозмашин (например, картофелесажалок на густоту посадки).

Приводной шкив, дополнительно монтируемый на тракторе, позволяет при продолжительной работе со стационарной машиной передавать ей мощность

24

плоским ремнем. Возможно, заднее и боковое присоединение приводного шкива. В практике используют также его нестандартное присоединение к вывешенному ведущему колесу трактора.

Дополнительно трактор может оснащаться ходоуменьшителем, если допустимая скорость рабочей машины меньше 2 км/ч (на посадке рассады, клонов картофеля, сборе овощей и т.д.); гидрофицированным прицепным крюком для работы с одноосными прицепами и сменным резинометаллическим полугусеничным ходом для работы на переувлажненных почвах.

Вспомогательное оборудование трактора (автомобиля) - это системы освещения, вентиляции, отопления и сигнализации.

2.4. Проходимость трактора и автомобиля

Проходимость - одно из основных качеств, определяющих возможность эффективного использования трактора или автомобиля.

Проходимость автомобиля - это его способность двигаться с грузом или без него по дорогам с различным покрытием или вне дорог.

Проходимость трактора - это его способность выполнять технологические процессы на требуемом агротехническом уровне в различных почвенных и природно-климатических условиях.

Так, при обработке междурядий пропашных культур, работе в садах и питомниках под кронами деревьев нужно исключить повреждения растений выступающими частями трактора. При движении по посевам и рядом с растениями нужно уменьшить давление на почву и уплотнение ее.

Проходимость, как возможность движения, можно улучшить, уменьшив буксование. На колесных тракторах и некоторых автомобилях этой цели служит блокировка дифференциала. При включенной блокировке дифференциала правые и левые ведущие колеса вращаются как закрепленные на одном валу, т.е. с одной скоростью.

Рисунок 2.9. Агротехниче-

ский просвет и вписываемость универсальнопропашного трактора в междурядья:

а) - пропашной трактор с одинарным передним колесом, б) - пропашной трактор с портальным остовом;

в) - контур вписываемости в междурядья четырехколесного универсально-пропашного трактора

hg - дорожный просвет трактора; ha - агротехнический просвет, К - колея трактора; bk - ширина колеса, b - междурядье посева; х и у - защитная зона

25

Проходимость в колее и над обрабатываемыми растениями тем лучше, чем больше дорожный просвет "hg"(рис.2.9).

Для универсальных пропашных тракторов весьма важен агротехнический просвет ha над рядком обрабатываемых растений. У некоторых тракторов (Т- 25А, Т-40М, Т-40АМ) он регулируется в зависимости от выполняемой работы.

Проходимость универсально-пропашных тракторов по междурядьям

"b" зависит и от ширины колес "bk", которая определяет защитную зону "х" и "у", и от колеи "К". Колея передних и задних колес этих тракторов регулируется в некоторых пределах в зависимости от обрабатываемой культуры (величины "b") и вида работы. Варианты конструкций (рис.2.9 а и б) универсаль- но-пропашных тракторов позволяют обрабатывать высокостебельные культуры.

Проходимость трактора (автомобиля) зависит и от радиуса поворота R (рис.2.7), который связан с колесной базой L.

Общее условие поворота: качение колес без скольжения. Наименьший радиус поворота - это минимальный радиус окружности, проведенной через середину следа наружного переднего колеса или забегающей гусеницы при движении по круговой траектории, при котором исключаются механические повреждения тягово-сцепных устройств или агрегатируемых машин.

Агротехнические характеристики колесных и гусеничных тракторов приведены в табл. 1 и 2 Приложений.

2.5. Сравнительная характеристика гусеничных и колесных тракторов

Колесные тракторы дешевле, универсальнее в использовании, но на переувлажненных и рыхлых почвах сильно буксуют.

Гусеничные тракторы равномерно распределяют свою массу по площади контакта движителя с почвой, и площадь эта больше, чем у колесного трактора. За счет меньшего давления на почву гусеничный трактор меньше колесного уплотняет ее, оставляет след меньшей глубины. У гусеничного трактора одновременно в почву погружено больше почвозацепов. Поэтому у него лучше тяговые свойства и проходимость в весенний период.

Гусеничные тракторы отличаются способностью выполнять самые тяжелые работы, обладая повышенной экономичностью и надежностью. При работе на склонах они меньше подвержены сползанию и опрокидыванию; меньше зависят от влажности почвы.

Вместе с тем, гусеничные тракторы сложнее в эксплуатации, требуют больших затрат на техническое обслуживание и ремонт. Они менее универсальны в работе: большая масса гусеничных движителей, ограничивающая транспортную скорость, непригодность для движения по дорогам с усовершенствованным покрытием затрудняют их использование на транспортных работах, а невозможность регулирования колеи ограничивает использование на междурядной обработке пропашных культур.

Все это приводит к тому, что в течение года гусеничные тракторы загружены менее равномерно, чем колесные.

26

Чтобы приблизить по тягово-сцепным качествам к гусеничным, ходовые системы колесных тракторов совершенствуют путем применения: четырех ведущих колес, пневматических шин низкого давления, спаренных и арочных шин, догружателей.

Но полностью заменить гусеничные тракторы колесными в весьма разнообразных условиях ведения сельского хозяйства России при плохо развитой сети дорог с усовершенствованным покрытием нельзя.

Пример 2.1: Проверить возможность междурядной обработки картофеля трактором МТЗ-80 при высоте растений 0,5 м и междурядьи посева b=0,7 м. Найти защитные зоны у колес.

При движении трактора по центрам междурядий, согласно рис.2.9, колея трактора К=2b= =2•0,7 = 1,4 м, т.е. 1400 мм.

По табл.1 Прилож. колея передних и задних колес МТЗ-80 с первым вариантом установленных шин регулируется в пределах 1250-1800 (2100 у задних) мм - по размеру колеи работа возможна.

Агротехнический просвет МТЗ-80 hа=645мм, т.е. больше высоты растений - работа без повреждения растений возможна.

Ширина шин задних колес МТЗ-80 (первый вариант) равна 12 дюймов, т.е. bk= 12•25,4= = 305 мм. Защитная зона (расстояние до растений) у колес при их движении по центрам междурядий х=у= (b - bк)/2 = (700 - 305)/2 =197,5 мм (≈ 20 см) - работа возможна с уплотнением около 40% ширины междурядий, по которым движется трактор.

2.6. Скорость движения и тяговое усилие трактора

В нейтральном положении рычага коробки передач трактор не движется. Скорость движения трактора тем больше, чем выше порядковый номер включенной передачи (на некоторых тракторах коробка передач имеет повышенный и пониженный режимы, у них один номер передачи соответствует разным скоростям). В справочниках приводят значения скорости движения в км/ч или в м/с.

Полезно помнить: 1 м/с соответствует 3,6 км/ч.

Тяговое усилие трактора с увеличением скорости уменьшается. В справочниках величину тягового усилия указывают в килоньютонах (кН) или в кГсила.

Полезно знать: 1 кГсила соответствует 9,81 Н (≈10 Н); 1 тоннасила соответствует 9810 Н (≈10 кН).

Значения скоростей движения и тяговых усилий на разных передачах в технических характеристиках тракторов и в таблицах справочников (табл.4 и 5 Прилож.) указывают обычно расчетные, не соответствующие истинным (рабочим).

Скорость движения трактора (теоретическая и рабочая)

Под расчетной или теоретической скоростью движения трактора VT понимают скорость на данной передаче по абсолютно жесткой горизонтальной поверхности при недеформирующихся ведущих колесах (движителях) и при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя. При этом не учитывают деформацию почвы с погружением в нее почвозацепов и образованием

27

колеи, деформацию шин при изменении давления воздуха в них и под действием вертикальных нагрузок от соединенных с трактором машин, а также от неровностей микрорельефа поля или дороги. Деформации почвы и шин непрерывно изменяются как при рабочем, так и при транспортном (холостом) ходе трактора. В целом они приводят к уменьшению действительного (динамического) радиуса качения движителя и, соответственно, скорости движения. Кроме этого, при движении трактора (автомобиля) всегда наблюдается буксование.

Буксование - это, когда колесный или гусеничный движитель трактора при перемещении по почве проскальзывает по ней назад из-за недостаточного сцепления или частицы, и слои почвы сдвигаются вместе с грунтозацепами в сторону, противоположную направлению движения. Чаще происходит и то, и другое. Буксование движителя имеет место и при движении по дороге не нагруженного трактора.

В результате на любой из выбранных передач фактическая скорость трактора и фактическое тяговое усилие меньше расчетных.

Предельный случай буксования: трактор или автомобиль стоит на месте, хотя колеса или гусеницы движутся и зарываются в почву. Коэффициент буксования в этом случае δ =1.

Коэффициент буксования достаточно просто определяется опытным путем и включает в себя влияние деформации почвы и шин под нагрузкой. Для определения коэффициента буксования (в предположении отсутствия буксования на холостом ходу трактора) пользуются формулой:

где nкр и nкх - среднее количество оборотов ведущих колес (звездочек), подсчитанное при рабочем и холостом ходах на зачетном участке пути (обычно 200-300м).

При известном коэффициенте буксования рабочая скорость трактора

В расчетах можно использовать значения коэффициента буксования при номинальном тяговом усилии, приведенные в табл.1 Приложений, корректируя их пропорционально тяговой загрузке трактора.

Зависимость тягового усилия от коэффициента буксования не столь очевидна и в практических расчетах не учитывается.

Пример 2.2: Определить коэффициент буксования трактора, если на отмеренном участке его ведущие колеса сделали 73 оборота под нагрузкой и 64 оборота без нагрузки - на холостом ходу.

Коэффициент буксования δ = (nкр-nкх)/nкр= (73 - 64)/73 = 0,123

28

2.7. Условия проявления буксования, способы его уменьшения

Величина коэффициента буксования зависит от соотношения величин действительной касательной тяговой силы РК, силы сцепления движителя с опорой Pφ и суммарного тягового сопротивления движению трактора ΣR.

Касательная тяговая сила определяется возможностями двигателя трактора на данной передаче при данной частоте вращения коленчатого вала. Она развивается на площади контакта движителя с опорой и направлена в сторону, обратную движению трактора. Сила сцепления, подобно силе трения, противодействует касательной. При "взаимодействии" этих двух сил образуется движущая

Если касательная сила меньше силы сцепления (Рк < Pφ), трактор движется с буксованием тем большим, чем ближе к равенству сил. При этом движущая сила равна касательной, т.е. PДВ= PK =ΣR. В этом случае говорят, что движущая сила и возможная тяговая нагрузка ограничены величиной касательной силы РK или силой тяги по двигателю.

При Рк ≥ Pφ движущая сила ограничена силой сцепления, т.е. Рдв = Pφ. Возможность движения трактора зависит от суммы сопротивлений:

если ΣR > Pφ, движение невозможно; имеем предельный случай буксования, т.е. δ =1;

если ΣR < Pφ, трактор движется с коэффициентом буксования, приближающимся к единице с приближением к равенству.

Итак, сила сцепления определяет при большом суммарном тяговом сопротивлении ΣR возможность движения и величину буксования в движении.

Буксование вредно, т.к. приводит к непроизводительной затрате мощности двигателя и уменьшению производительности машинного агрегата. Поскольку

где: φ - коэффициент сцепления, характеризующий сцепные качества трактора (автомобиля), т.е. сцепление движителя с опорой;

Gсц - сила тяжести трактора (автомобиля), приходящаяся на движители (сцепной

вес).

Как видно, на силу сцепления движителя с опорой влияют два фактора. Коэффициент сцепления φ зависит, прежде всего, от характеристики и со-

стояния опорной поверхности (Приложения, табл.7), которые в конкретных условиях работы трактора или автомобиля изменить нельзя. Но, ориентируясь на предстоящие условия работы, можно установить шины с неизношенным протектором или с иным рисунком протектора или шины большого профиля, сдвоенные колеса или полугусеничный ход. Самый простой способ увеличения коэффициента сцепления φ: снизить давление воздуха в шинах ведущих колес до нижнего допустимого предела, что увеличит площадь контакта движителя с опорой.

29

Сцепной "вес" гусеничных тракторов и колесных с 4-мя ведущими колесами в состоянии покоя равен их собственной силе тяжести:

GСЦ=Qтр (2.5) Для колесных тракторов с 2-мя ведущими колесами (одним ведущим мос-

том) с достаточной для практики точностью принимают:

Оба выражения справедливы для горизонтальной опорной поверхности. При движении по уклону (спуск или подъем) сцепной "вес" меньше и равен нормальной (перпендикулярной к наклонной опоре) составляющей, найденной с учетом приведенных формул и угла наклона поверхности к горизонту.

Приведенные рассуждения показывают: чем больше требуемая от трактора сила тяги (она преодолевает тяговые сопротивления), тем массивнее он должен быть, чтобы обеспечить достаточную силу сцепления.

Отсюда способ уменьшения буксования догрузкой движителей трактора.

Сцепной "вес" Gcц трактора увеличивают, применяя балласт или догружатели ведущих колес (ДВК). Увеличение количества ведущих мостов пре-

следует ту же цель.

Вкачестве балласта используют придаваемые к трактору металлические грузы, навешиваемые на ведущие колеса или раму, и балластную жидкость, ко-

торую заливают в камеры ведущих колес (вода или 25% раствор CaCl2 в воде, замерзающий при -30°С).

Сдвоенные колеса и полное балластирование (предусмотренное конструкцией трактора) дает прибавку фактического тягового усилия 50%. Однако, эти способы увеличивают массу ведущих колес и затрудняют работу трактора на повышенных скоростях.

Удобнее догружатели ведущих колес механические или гидравлические. При их использовании в принципе часть силы тяжести навесной машины в рабочем положении переносится на ведущие колеса трактора.

Вмеханических ДВК точку 11 навесного устройства трактора (рис.2.8) опускают ниже. В гидравлических ДВК в рабочем положении навесной машины под поршень гидроцилиндра под относительно небольшим регулируемым давлением подают масло, как бы пытаясь эту машину приподнять.

Тракторы повышенной проходимости (например, МТЗ-82 в сравнении с МТЗ-80) дают увеличение фактического тягового усилия примерно на 35% при одинаковом буксовании.

Буксование гусеничного движителя существенно меньше, чем колесного

из-за большей опорной поверхности гусениц и количества одновременно по-

груженных в почву почвозацепов. Соответственно и давление на почву гусеничных тракторов меньше, чем колесных.

По критерию распыления почвенных частиц считают допустимым буксование колесных движителей 0,12-0,13 (иногда больше), гусеничных- 0,05.

Следует учесть, что почти все способы уменьшения буксования увеличивают потери (силы тяги и мощности) на самопередвижение трактора.

30