Антощенков Р. В. канд. техн. наук, викладач 4 страница

Міжнародний розподіл праці та кооперування тракторобудівників різних країн є однією із чітко окреслених тенденцій останніх років: лише чисто тракторна фірма «Фендт» до 1996 р. зберігала свої позиції європейського і світового лідера (найякісніша техніка) з мінімальною закупівлею комплектуючих в інших фірм. Найбільш повно європейська концепція сполучення в одному енергозасобі ознак високоефективного трактора, транспортного засобу, самохідної машини і шасі для навішування складних машин–знарядь втілена в тракторах саме цієї фірми:

Для роботи з плугами та іншими пасивними знаряддями використано двигун сталої потужності, раціонально підібрані шини, у тому числі широкопрофільні, забезпечено привід на всі колеса з автоматичним блокуванням диференціалів і можливість значного баластування для збільшення зчіпної ваг: у серії «Фаворит» від 8 до 12 т загальної маси, що дозволяє створювати трактори класів 30, 40, 50 кН;

завдяки дрібноступінчастим трансмісіям із перемиканням під година рухові та безступінчастій передачі повністю використовується потужність двигуна і збільшується середня робоча швидкість за змінних умов на 25 %;

на транспортних роботах використовують максимальні швидкості 40 км/год (у новітніх серіях «Фаворит» і «Ксілон» до 50 км/год), що дозволяє підвищити продуктивність або економити до 30% пального за рахунок використання часткових режимів двигуна порівняно з тракторами, які мають транспортні швидкості до 30 км/год;

реверсивний пост керування та безступінчаста передача «Дуоспід», які встановлюють на замовлення (у моделі «Фаворит–926» потужністю 260 к.с. трансмісія «Фендт–Варіо» є постійним обладнанням), перетворюють класичний колісний трактор на ефективну самохідну збиральну машину типу «Полісся–250», зокрема для обирання кукурудзи і коренебульбоплодів;

трактори «Фаворит» ефективно працюють у комбінованих агрегатах, зокрема грунтообробнопосівних, завдяки наявності, крім задніх, переднього валу відбору потужності (ВВП) та начіпного прибудую про найбільшими серед тракторів аналогічного класу значеннями їх вантажопідйомності (9180 кгс –задня, 5100 кгс – передня);

використання чотиришвидкісних ВВП, що дозволяє економити пальне в тягово–приводних агрегатах.

«Фаворит» використовується як універсально–просапний трактор, має більшу максимальну потужність (в 1,4–1,7 рази), але поступається тракторам інтегрального типу («МБ–трак», «Євротрак», ЛТЗ–155, ХТЗ–121 тощо) лише відсутністю задньої вантажної площадки, зайвої при просапних роботах. Тому в меншому класі потужності (110–140 к.с.) фірма пропонує універсальні трактори–шасі «Ксілон» серії 500, які, крім начіпних систем спереду і позаду, мають вантажні площадки для технологічних ємкостей загальною вантажоздатністю 6,3 т при власній масі 6,2 т.

Концепція трактора–шасі «Фендт–Ксілон» розроблена на основі тракторного самохідного шасі ГТА–ГХА (у більшому класі, ніж аналогічне сш–16МГ або СШ–28) з передньою однобрусною рамою і тому здобула швидке визнання як альтернатива «трак–техніки» типу «МБ–трак».

Значні переваги трактору «Ксілон» надає модульна кабіна, розміщена посередині бази, як у ХТЗ–160, а завдяки горизонтальному розміщенню двигуна під кабіною забезпечується вільний огляд передньої начіпної системи. При такому ж огляді вперед, як у ХТЗ–160, на брусі шасі можна установити технологічну ємкість, фронтальний навантажувач вантажопідйомністю 2 т або робочі органи збиральних комбайнів (подрібнювальний апарат тощо). Модульна (капсульна) двомісна кабіна трактора–шасі створює виключно комфортні умови для праці водія: рівень шуму складає 72–73 дБ порівняно з 77–80 дБ у тракторів інших фірм.

Слід відзначити, що фірма «Фендт» йшла шляхом поступового удосконалення власних моделей тракторів класичного типу «Фармер–200/300», «Фаворит–500/600/800/900», тракторних самохідних шасі ГТВ/ГТА/ГХА та «Ксілон» і тепер має у своєму розпорядженні майже всі зразки новітніх МЕЗ підвищеної потужності, універсальності та ергономічності, крім тракторів із шарнірною рамою і гусеничних.

5.4. Характеристики тракторів класичного типу

Конкурентна боротьба призводить до того, що за основними показниками (потужністю, масою, довговічністю, інтервалами робочих швидкостей) серійні трактори провідних фірм, до яких відносять «Джон Дір», «Массей–Фергюсон», «Кейз–іх», «Нью–Холланд геотех» (табл. 5.2) і СЛХ, практично рівноцінні.

Таблиця 5.2. Характеристики тракторів класичного типу

Тому на європейському ринку окреслена тенденція кооперування виробників з метою подальшого підвищення універсальності, надійності, спрощення експлуатації: збільшення інтервалу заміни моторного масла до 500 годин, трансмісійного – до 2000, робочого в гідросистемі до 1000 годин тощо. Кооперація сприяє також розширенню можливостей конкуренції на ринках різних країн. Так, створення корпорації «Нью–Холланд геотех» («Форд – Нью–Холланд – Фіатагрі») з 80% італійського капіталу вивело її на перше місце з реалізації тракторів у Західній Європі. Кооперація фірми «Дойтц–Фаар» з тракторним об'єднанням СЛХ останньому дає можливість розширити випуск, і сільськогосподарської техніки (збиральні комбайни тощо) з досконало відпрацьованими двигунами повітряного охолодження.

Таким чином, у світовому тракторобудуванні слід відзначити такі тенденції:

диверсифікацію тракторних, автомобільних та інших фірм у виробництво сільськогосподарської техніки: створення тракторного концерну «Кейз інтернейшнл», випуск фірмою навантажувачів «Джей–Сі–Бі Лендпауа» сільськогосподарського трактора «Фасттрак» тощо;

намагання чисто промислових тракторних фірм «Трак–Маршалл» (Англія–Австралія), «Моруокі» (Японія) і особливо енергійної «Катерпіллар» (США) вийти на ринок потужних тракторів сільськогосподарського призначення з досконалими конструкціями гусеничних тракторів–модулей, електронним регулюванням двигунів тощо.

Нове покоління потужних колісних тракторів класичного та системного компонування забезпечує високу ефективність переважно на технологічних операціях з середніми тяговими зусиллями в комбінованих, ґрунтообробних і посівних агрегатах, які обладнані знаряддями з активними робочими органами, з переднім та заднім ВВП, а також на транспортних роботах. Тому подальший розвиток одержали відомі серії тягачів–тракторів «Унімог», «МБ–трак» і створено нову модель швидкісного трактора «Фасттрак» (Англія) з усіма однаковими ведучими колісьми, який має пневматичні амортизатори для забезпечення плавності ходу на швидкостях 60–80 км/год. Для забезпечення багатофункціональності та раціонального використання тракторів великої потужності провідні фірми удосконалюють практично всі системи трактора.

Контрольні запитання:

1. Проаналізувати загальну тенденцію розвитку мобільної енергетики.

2. Аналіз кваліфікаційної схеми поколінь МЕЗ.

3. Особливість стрімкого розвитку тракторів.

4. Аналіз характеристики надпотужних сільськогосподарських тракторів.

5. Аналіз характеристики тракторів класичного типу.

ЛЕКЦІЯ 6. ПАРАМЕТРИ І ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГУНІВ,
ТРАНСМІСІЇ ТА ХОДОВОЇ СИСТЕМИ МЕЗ

6.1. Параметри двигунів

6.2. Тенденції розвитку двигунів

6.3. Параметри і характеристики трансмісії

6.4. Тенденції розвитку трансмісії

6.5. Параметри і характеристики ходової системи

6.6. Тенденції розвитку ходової системи

Мета: прослухав лекцію студент повинен;

знати: параметри і характеристики двигунів, трансмісії, ходової системи а також загальні тенденції їх розвитку;

уміти: проаналізувати параметри і характеристики та візначати тенденції розвитку двигунів,трасмісіїґ,ходової системи у світі для забезпечення раціонального використання тракторів.

6.1. Параметри двигунів

На основних моделях сільськогосподарського тракторів установлюють тільки дизелі. Тому будемо розглядати вплив параметрів технічного рівня дизелів на технологічні властивості енергетичних засобів.

Основні параметри дизеля, що роблять прямий вплив на технологічні показники енергетичного засобу – це запас крутного моменту або пристосовність двигуна по регуляторній характеристиці та питома витрата палива.

Як відомо, запас крутного моменту уведений на тракторних дизелях для того, щоб можна було переборювати тимчасові підвищення сили опору сільськогосподарського машини без переходу на знижену передачу, що викликає зупинку МТА і втрату технологічного часу. Запас крутного моменту тракторного двигуна регламентований стандартом і становить 15...20 %. Ця величина встановлена на основі досвіду та обробки великої кількості статистичних даних по тимчасових опорах, отриманим при виконанні основних сільськогосподарських операцій у різних ґрунтово–кліматичних зонах країни.

Характер залежності крутного моменту : на коректорній ділянці регуляторної характеристики не регламентується (рис. 6.1), але загальноприйнятими є межі зниження кутової швидкості колінчатого залу двигуна до у порівнянні з номінальної на 30...40%. Це означає, що максимальний крутний момент двигуна досягається при кутовій швидкості колінчатого вала (0,6...0,7) .

Настільки полога залежність на коректорній ділянці регуляторної характеристики в порівнянні із крутим характером її на регуляторній ділянці має певний сенс.

Зниження кутової швидкості вала двигуна при перевантаженні на 30...40% є дуже істотним. При механічній трансмісії, який оснащені все сільськогосподарського трактори, швидкість поступального руху трактора до всього МТА в цьому випадку знизиться на таку ж величину. Внаслідок цього стане менше навантаження на двигун, що формується від взаємодії робочих органів машини з оброблюваним середовищем і залежить від швидкості обробки (рис. 6.2).

Рис. 6.1. Регуляторна характеристика дизеля: 1 – загальноприйнята; 2 – експериментальна	Рис. 6.2. Залежність питомого опору плуга від швидкості трактора

Відомо, що при роботі орного агрегату на швидкості = 5...9 км/год збільшення питомого опору серійного плуга = 4...5 % і швидкісного = 2...4 % при зміні швидкості на 1 км/год. Розглянемо випадок глибокого перевантаження. Припустимо, що при переході двигуна на режим роботи, що відповідає максимальному моменту, зниження кутової швидкості колінчатого вала двигуна та швидкості поступального руху орного МТА складе 40%. Якщо оранка виконувалася при швидкості 8 км/год, то внаслідок тимчасового підвищення сили опору плуга швидкість знизиться до 4 км/год, а навантаження на 12,8...16 % при роботі із серійним плугом і на 6,4...12,8 % при роботі зі швидкісним плугом.

Слід зазначити, що на всіх сільськогосподарського операціях зміна швидкості руху МТА супроводжує зміна сили або моменту опору, формованого на робочих органах машини, агрегатуємої із трактором. Межі збільшення питомого опору сільськогосподарського машин при зміні швидкості на
1 км/год становлять 1...5 і 3...8 % залежно від діапазону робочих швидкостей, відповідно 5...9 і 9...15 км/год.

Таким чином, прийнята форма коректорної ділянки регуляторної характеристики та конкретні параметри функціональної залежності дозволяють знизити тимчасове підвищення сили тяги опору або моменту опору сільськогосподарського машини за рахунок зменшення швидкості руху агрегату на всіх сільськогосподарського операціях.

Сполучення зниження тягового навантаження (до 16 % на оранці) з підвищенням на 15...20 % крутного моменту двигуна (це мінімальний запас крутного моменту) дозволяє більш успішно перебороти тимчасовий опір, чим у випадку, коли підвищується тільки крутний момент двигуна, а навантаження не знижується.

Крім того, істотне зниження кутової швидкості вала для тракториста є ознакою перевантаження двигуна. Він підвищує уважність і при подальшому збільшенні навантаження встигає перемкнути передачу. Якщо величина запасу крутного моменту (15...20 % ) не буде супроводжуватися істотним зниженням кутової швидкості вала двигуна, то тракторист не відчує зміни режиму двигуна при збільшенні навантаження.

Дослідження показали, що трактор з дизелем, що має експериментальну регуляторну характеристику 2 (рис. 6.1), не завжди може виконувати звичайні сільськогосподарського операції, тому що при тимчасових перевантаженнях двигун зупиняється (глухне) внаслідок ще до того, як тракторист почуває, що потрібно виключити муфту зчеплення, щоб включити нижчу передачу. Це відбувається внаслідок того, що кутова швидкість залу двигуна , що відповідає максимальному моменту двигуна, мало відрізняється від номінальної. Тому двигун практично моментально виходить на режим максимального моменту. При цьому зниження моменту опору не відбувається, як це має місце при стандартній характеристиці. Якщо момент опору навіть незначно перевищить максимальне значення крутного моменту двигуна . то двигун зупиниться дуже швидко.

6.2. Тенденції розвитку двигунів

Основним типом двигуна залишається дизель безпосереднього впорскування потужністю 25–35 к.с./л (18–26 кВт/л), уніфікований певною мірою з автотранспортними двигунами.

Номінальна швидкість обертання тракторних двигунів провідних фірм обмежується 2200–2400 об/хв через вимоги паливної економічності, а пристосування до змінного характеру тягових навантажень забезпечується високим запасом великого моменту (33–38 %). При цьому зовнішня характеристика двигуна має «ділянку» сталої потужності при зниженні кутової швидкості колінчастого вала на 35–40 % (до 1400 – 1800 об/хв). У деяких двигунів (трактори фірм «Джон Дір» серії 8000, «Фендт–Фаворит» серії 800/900, «Нью–Холланд геотех» серії «Фіат–G») на цій ділянці максимальна потужність двигуна перевищує номінальну на 7–12 % (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Характеристика сучасних тракторних двигунів:

а – зовнішня; б – багатопараметрова з різними рівнями потужності

Оскільки для приводних машин (збиральний комбайн), де треба підтримувати зазначену технологічну швидкість обертання робочих органів, достатньо мати невеликий запас крутного моменту, тому на сучасних тракторах («Катерпіллар», ХТЗ–120, «Міцубісі» тощо) установлюють дво– і трирівневі дизелі: нижчий за потужністю (тяговий) рівень має згаданий високий запас крутного моменту, а вищий технологічний рівень – більшу на 20–25 % потужність про меншим запас крутного моменту (8–12 %).

Для одержання різної потужності всередині родин тракторів і поліпшення паливної економічності використовують турбонаддування у варіанті з проміжним охолодженням повітря, як і у двигунах СМД вітчизняного виробництва.

З метою економії пального всі провідні фірми використовують ефективні щодо якісного сумішоутворення багатосоплові форсунки, клапани із закрученням потоку повітря, подвійну кількість клапанів на циліндр тощо, а також удосконалені форми камер згоряння в головці поршня типу ЦНІДІ, «Дойтц», «Квадрам ТВ».

Більшість моделей тракторів оснащується двигунами водного охолодження фірм МВМ (МWМ) і МАН (МАN), які установлює на деякі моделі своїх тракторів фірма «Фендт». Трактори останньої мають мінімальну витрату пального на коректорі 141–146 г/к.с. (191–199 г/(кВт·год)).

Удосконалюється і система більш простого і надійного повітряного охолодження («Дойтц» серій Ф 913/1011). На ринку з'явилися трактори «САМЕ Лазер–145» корпорації СЛХ (САМЕ – Ламборджіні – Хюрліман) з повітряно–масляним охолодженням двигуна, що використано і у вітчизняних двигунах для малогабаритних тракторів (ХКБД, м. Харків). Збільшення потужності тракторів понад 200 кВт (260 к.с.) у нових моделей тракторів («Штайр–9000» потужністю 450 к.с., макетний зразок трактора–тягача ЛРМЗ–460 тощо) ставити на перспективу питання використання двотактних дизельних двигунів, які працюють на емульсованому пальному, але з обов'язковою умовою зменшення витрати моторного масла до 1% від витрати пального, у тому числі 0,3% на чад.

Рис. 6.4. Динаміка зміни робочих швидкостей МТА:

І – косовиця; ІІ – культивація; ІІІ – оранка; ІV – фрезерування ґрунту;
1 – «Фордзон–путиловец»; 2 – «Комунар»; 3 – СХТЗ–15/30; 4 – СХТЗ–НАТИ;
D – рото плуг «Вірес»; × – дані ФРН; • – швидкості тракторів

Аналіз динаміки зміни робочих швидкостей тракторних агрегатів на основних видах робіт (рис. 6.4) свідчить, що тягова концепція тракторів практично вичерпана. Зростаюча енергоозброєність трактора повинна реалізовуватись у тягових агрегатах при раціональному співвідношенні підвищення як робочих швидкостей (у технологічно припустимих межах), так і ширини захопленню плуга. Випробування показали (табл. 3.3), що порівняно з трактором К–701 і «Челенджером» продуктивність трактора–тягача ЛРМЗ–460 вища на 43–47 % (розрахункове збільшення на час чистої години 50–66 %), тобто реальне підвищення порівняно з теоретичним складає 0,71–0,86 і дорівнює коефіцієнту використання змінного часу роботи агрегату з урахуванням коефіцієнта завантаження двигуна (0,92–0,95). Менший коефіцієнт використання змінного часу в трактора «Челенджер» пояснюється значною довжиною причіпного агрегату (близько 16 м), а недовикористання можливостей тягача ЛРМЗ–460 – низьким коефіцієнтом завантаження двигуна внаслідок недостатньої ширини захопленню плуга (13,9 см на тонну ваги замість 21,1 см у контрольного агрегату, 25,2 см у трактора К–701) і невідповідністю рушія. (нерозвинені ґрунтозачепи) та трансмісії (транспортного типу) умовам роботи. Наведені дані підтверджують світову тенденцію комбінування машин–знарядь у ґрунтообробно–посівних агрегатах, що дає суттєву економію пального (табл. 6.1), а також збільшення ширини захопленню знарядь із пасивними робочими органами, що дозволяє краще використовувати тягову потужність тракторів (табл. 6.2).

Таблиця 6.1. Показники роботи енергонасичених тракторів на оранці

Таблиця 6.2. Експлуатаційні показники агрегатів на сівбі зернових

Тому вихід на ринок сільськогосподарських тракторів непрофільних виробників повинні проводитись (як і при розширенні ринку профільних тракторних фірм) ретельні маркетингові дослідження, а також оцінка власних можливостей у вирішенні діалектичних протиріч у технічному плані: класичне, інтегральне або оригінальне компонування трактора; чисто тягова або тягово–приводна (тягово–енергетична) концепція створення МТА; гусенична, колісна або змішана ходова система; двигуни рідинного, повітряного або змішаного охолодження, трансмісії та механізми повороту різних типів тощо. Такі дослідження обов'язкові для успіху фірми, оскільки на ринках Європи і США щорічно в прайс каталогах пропонується до 400 моделей і модифікацій стандартних тракторів потужністю від 25 до 350 к.с. (останнім часом до 450 к.с.), до 200 моделей міні-тракторів, всюдиходів тощо, потужністю від 8 до 120 к.с.

6.3. Параметри і характеристики трансмісії

На мобільних енергетичних засобах сільськогосподарського призначення застосовують трансмісії різних типів. На універсально–просапних тракторах і тракторах загального призначення найбільше поширення одержали механічна трансмісія через простоту і компактність конструкції, невисокої питомої матеріалоємності, високого механічного ККД і надійності. Поряд з нею енергетичні засоби оснащують гідромеханічними і гідрооб'ємними трансмісіями.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: