Тягни-Штовхай, або Головна концепція трактора

/ Механізація АПК / Понеділок, 11 липня 2016 16:05
Анатолій ЛЕБЕДЄВпрофесор, доктор техн. наук
Микола МАКАРЕНКОдоцент
Харківський НТУ сільського господарства ім. П. Василенка
Основним енергетичним засобом сільськогосподарського виробництва в найближчому майбутньому залишається трактор. Скорочення трудових ресурсів, поява нових технологічних процесів і прогресивних форм організації праці з кожним днем висувають усе більш складні вимоги до його конструкції і параметрів.

 

Розв’язання питань, що виникають при цьому, сприяє процесу удосконалення як самого трактора, так і сільськогосподарських машин у складі машинно-тракторного агрегату. Підвищення продуктивності вимагає зростання потужності трактора та його маси.
 
Однак однією з найгостріших проблем сучасного землеробства України є занадто швидкі темпи деградації ґрунтів, різке зниження їх природної родючості. Таке становище є наслідком комплексу взаємно поєднаних явищ, серед яких особливо згубним є застосування важкої техніки. Це щорічно наносить колосальні збитки нашому сільському господарству.
 
Проведене науковцями прогнозування розвитку енергетичних засобів агровиробництва показало, що в процесі своєї еволюції кожне з них повинно пройти три основних етапи.
 
На першому етапі розвиток конструкції трактора відбувається відповідно до тягової концепції. Параметрична основа цієї концепції полягає в узгодженні потужності двигуна і маси енергетичного засобу таким чином, щоб потужність могла бути цілком реалізована через тягове зусилля трактора, який нарзі є мобільним тяговим засобом.
 
Згідно з концептуальними положеннями теорії трактора, зростання потужності двигуна неодмінно супроводжується відповідним збільшенням його експлуатаційної маси. Але енергонасиченість тягового засобу варіює при цьому мало й в основному є величиною постійною.
 
Енергонасиченість колісних тракторів, тяговий клас яких представлений середнім значенням величини, знаходиться на рівні приблизно 14,8 кВт/т. У гусеничних машин цей показник на 27% менший.
 
Сучасний етап розвитку енергетичних засобів характеризується завершенням тягової і зародженням нової, тягово-енергетичної концепції, відповідно до якої трактор є вже тягово-енергетичним засобом. Підвищення потужності двигуна останнього не супроводжується при цьому відповідною зміною його експлуатаційної маси.
 
Слід відмітити, що при підвищенні темпу наростання питомих тягових опорів робочих органів сільгоспмашин при підвищенні швидкості машинно-тракторного агрегату зростають енерговитрати на виконання технологічного процесу. За статистикою приріст на 1 кВт тягової потужності призводить до збільшення питомої витрати палива при найбільшій тягової потужності приблизно на 200 г/кВт-год.
 
Протиріччя вимог агротехніки і підвищення енергонасиченості тракторів тягової концепції досягло критичного стану і створює об’єктивні труднощі в їх технологічної адаптації.
 
Високу тягову потужність трактора тягової концепції при підвищенні його енергонасиченості можна реалізувати при агрегатуванні з широкозахватними сільськогосподарськими машинами, або при роботі МТА на підвищених швидкостях. Однак настає межа, при якій цими способами підвищити продуктивність агрегату стає неможливо.
 
Розвиток конструкції трактора в перспективі буде відрізнятися істотною перевагою енергетичних функцій. У результаті потужність двигуна тягово-енергетичного засобу навіть при повному його баластуванні не може бути цілком реалізована через тягове зусилля.
 
Наступна стадія розвитку мобільної енергетики передбачає часткове перетворення тягово-енергетичних засобів у стаціонарні.
 
Кожна з розглянутих вище концепцій розвитку трактора потребує розробки своєї системи агрегатування, щоб належним чином відповідати новим вимогам їхнього використання і забезпечувати:
 
  • підвищення продуктивності праці;
  • зниження енергетичних витрат і матеріалів;
  • зменшення шкідливого впливу на навколишнє середовище;
  • високу універсальність і зайнятість протягом року;
  • необхідну надійність і рівень уніфікації.
 
На сучасному етапі розвитку суспільства задоволення цих вимог у рамках старої тягової концепції побудови енергетичних засобів неможливе. Так, подальше зростання продуктивності праці машинно-тракторного агрегату за рахунок збільшення швидкості їхнього руху практично вичерпаний. Яскравим доказом цього є факт з минулого, що попри збільшення потужності тракторів Т-150К і К-701 у порівнянні з Т-74 відповідно в 2,2 і 4 разів, питома продуктивність агрегатів (га/год. кВт) на їхній основі не зросла, а знизилася на 15…20%. Питомі витрати палива (кг/га кВт) збільшилися при цьому на 10…15%.
 
Крім того, для більшості сучасних сільськогосподарських машин перехід на робочі швидкості вище 10 км/год. недоцільний перш за все з енергетичної точки зору. Цей висновок, цілком ймовірно, залишиться справедливим і на перспективу, тому що в найближчому майбутньому не вимальовується реальна можливість заміни старих робочих органів сільськогосподарських знарядь принципово новими.
 
Підвищення продуктивності праці за рахунок застосування широкозахватних машинно-тракторних агрегатів на базі енергозасобів також досягло своєї межі. Стримуючими факторами тут є:
 
  • транспортні габарити агрегатів;
  • час переналагодження машинно-тракторного агрегату з транспортного положення в робоче і навпаки;
  • ущільнюючий вплив ходових систем важких тракторів на структуру ґрунту і врожайність оброблюваних культур.
 
Аспекти всесвітньої екологічної проблеми перетворили останній фактор в один з найбільш значимих. Збиток від переущільнення ґрунтів оцінюється недобором врожаю і перевитратою палива. У зв’язку з цим одним з актуальних завдань землеробства в сучасних умовах є надійний захист ґрунтів від переущільнення і економія енергоресурсів за рахунок використання комбінованих та блочно-модульних машинно-тракторних агрегатів.
 
Однак зменшення тиску на ґрунт призводить до зниження тягових показників трактора і не може в окремих випадках, наприклад при міжрядній обробці і оранці, компенсуватися збільшенням площі контакту рушіїв з ґрунтом.
 
Таким чином, рушії тягових машин (тягова концепція) при агрегатуванні з сільськогосподарськими машинами з пасивними робочими органами вступили з протиріччя щодо забезпечення необхідних тягових властивостей і зниження тиску на грунт. Це визначає необхідність розробки з однієї сторони альтернативних рушіїв, з іншої — створення енергозасобів тягово-енергетичної концепції, що знижують частку переданої потужності по системі «рушій-грунт».
 
Необхідно відзначити, що теорія трактора тягової концепції ефективна, коли потужність двигуна реалізується в основному через тягу. Але з розвитком конструкцій тракторів і сільгоспмашин, нових технологій виробництва сільськогосподарських культур тощо практика поставила перед наукою необхідність обґрунтування теоретичних проблем теорії трактора тягово-енергетичної концепції. Передбачається використання в аграрному виробництві не тракторів-тягачів, а більш легких високоенергонасичених тракторів тягово-енергетичної концепції. Наразі надається можливість при створенні тракторів вийти з суворої параметричної залежності між потужністю двигуна і масою трактора-тягача і внаслідок цього істотно зменшити його матеріаломісткість. По суті трактор тягово-енергетичної концепції — це якісно нова машина нового покоління.
 
Прогнозується перехід трактора від тягового до тягово-енергетичного засобу для агрегатування з комбінованими сільгоспмашинами з активними робочими органами і надалі — в енергетичний засіб з розгалуженою системою відбору потужності.
 
Сучасні і перспективні сільгоспмашини мають складну будову і в окремих випадках велику масу, яка досягає маси тягового засобу. Її можна використовувати як зчіпну для створення сили тяги, що дозволить агрегатувати сільгоспмашини з тяговими засобами меншого тягового класу і зменшити при цьому ущільнення ґрунту.
 
Проте сільгоспмашини експлуатуються протягом року не увесь час, а застосування великої кількості спеціалізованих приводів може призвести до збільшення капіталовкладень, і у зв’язку з невеликим річним завантаженням — до подорожчання сільськогосподарської продукції. Зменшення капітальних вкладень може бути досягнуто, якщо перенести частину маси машин, що агрегатуються, на ведучі колеса додаткового тягово-технологічного візка або оснастити опорні колеса сільгоспмашин мотор-редукторами, що можуть використовуватись у міру необхідності неодноразово впродовж року.
 
Для оцінки створення ходових систем необхідний аналіз численних чинників. В теорії оптимальних параметрів мобільних сільськогосподарських машин застосовуються енергетичні, а також продуктивні, трудові і вартісні критерії вибору їх параметрів.
 
Найбільш важливим є вирішення питання про раціональне співвідношення між масами тягового засобу і сільгоспмашин з позицій енергетичного критерію. Сучасні трактори працюють в основному в тяговому режимі. Тяговий ККД колісних тракторів невисокий, наприклад, класу 50 кН за схемою 4К4 з колесами рівного розміру він становить лише 0,42–0,615 на стерні і 0,306–0,52 на полі, підготовленому під посів.
 
Трактори важких тягових класів зазнають великих втрат на перекочуванні і буксуванні, сильно ущільнюють ґрунт. У той же час, вони агрегатуються, наприклад, з декількома зерновими сівалками, маса яких у заправленому стані сягає понад 10 т. Щоб використовувати цю масу як зчіпну, необхідно передати енергію для приводу опорних коліс. З цієї метою може бути використаний механічний, гідро- або електропривід. У зв’язку з подвійним перетворенням енергії ККД у двох останніх приводів нижчий, ніж у механічної трансмісії. Таким чином, при виборі параметрів системи розосередженого приводу необхідно визначити, яку частину потужності енергозасобу доцільно реалізувати на ведучих колесах додаткового тягово-технологічного візка або на опорних колесах сільгоспмашин.
 
Системи з розосередженим приводом опорних коліс сільгоспмашин або додаткового ведучого моста особливо ефективні при роботі на полі, підготовленому під посів, та з низькою несучою здатністю ґрунту. Так, на полі, підготовленому під посів, у енергозасобу з системою розосередженого приводу енергетичні показники вищі, ніж у трактора. Тяговий ККД такого агрегату підвищується до 0,52–0,63.
 
За результатами досліджень можна зробити наступні висновки: застосування розосередженого приводу на додатковий ведучий міст або привід ходових систем сільгоспмашин дозволяє істотно зменшити масу машинно-тракторного агрегату, зменшити ущільнення ґрунту, скоротити типаж тягових засобів до трьох тягових класів масою 2, 5 і 12 т.
 
Агрегати з системою розосередженого приводу конкурентоспроможні за критерієм мінімуму енерговитрат з агрегатами, що працюють у тяговому режимі.
 
Потужність, яку слід реалізувати для приводу додаткових ведучих коліс, істотно збільшується зі зростанням маси сільськогосподарської машини і ККД приводу. Для сільгоспмашин масою 4–10 т доцільно реалізувати до 60%, для сільгоспмашин масою до 4 т — до 30% потужності двигуна.

svidome

 23 листопада 2020
Портовий термінал EVT відвантажив перший мільйон тонн зернових на експорт з початку 2020/21 маркетинговогороку. Позначку досягли 19 листопада в ході навантаження суднової партії кукурудзи на Панамакс Aqua Lady.
Портовий термінал EVT відвантажив перший мільйон тонн зернових на експорт з початку 2020/21 маркетинговогороку. Позначку досягли 19 листопада в ході навантаження суднової партії кукурудзи на Панамакс Aqua Lady.
23 листопада 2020
 23 листопада 2020
Враховуючи рівень виробництва основних видів насіння олійних культур у 2020 році, а також складні погодні умови, асоціація «Укроліяпром» знизила оцінку урожаю насіння олійних культур у 2020/21 МР до 18,85 млн тонн проти 22,23 млн тонн у 2019/20 МР (-3,38 млн тонн).
Враховуючи рівень виробництва основних видів насіння олійних культур у 2020 році, а також складні погодні умови, асоціація «Укроліяпром» знизила оцінку урожаю насіння олійних культур у 2020/21 МР до 18,85 млн тонн проти 22,23 млн тонн у 2019/20 МР (-3,38 млн тонн).
23 листопада 2020
 23 листопада 2020
Вже з початку 2021 року ціни на готову молочну продукцію можуть зрости на 2,5-5% залежно від продуктової категорії.
Вже з початку 2021 року ціни на готову молочну продукцію можуть зрости на 2,5-5% залежно від продуктової категорії.
23 листопада 2020
 23 листопада 2020
За даними дослідження щодо значення лісосмуг в ОТГ, проведеного проектом «Лісосмуги життя» благодійного фонду Peli can live спільно із Асоціацією об'єднаних територіальних громад, більше 96% громад не мають актуальної документації для наявних лісосмуг.
За даними дослідження щодо значення лісосмуг в ОТГ, проведеного проектом «Лісосмуги життя» благодійного фонду Peli can live спільно із Асоціацією об'єднаних територіальних громад, більше 96% громад не мають актуальної документації для наявних лісосмуг.
23 листопада 2020
 23 листопада 2020
Після тривалого зменшення цін на свиней забійних кондицій в Україні прогнозується ріст котирувань. Поточного тижня (з 23 по 29 листопада) середня ціна живця становитиме від 42 до 43 грн за кілограм.
Після тривалого зменшення цін на свиней забійних кондицій в Україні прогнозується ріст котирувань. Поточного тижня (з 23 по 29 листопада) середня ціна живця становитиме від 42 до 43 грн за кілограм.
23 листопада 2020
 23 листопада 2020
В Україні хочуть «законсервувати» понад 500 тисяч га землі. До таких заходів хочуть залучити території, які відносяться до техногенно забруднених або ж до малопродуктивних ділянках ґрунту.
В Україні хочуть «законсервувати» понад 500 тисяч га землі. До таких заходів хочуть залучити території, які відносяться до техногенно забруднених або ж до малопродуктивних ділянках ґрунту.
23 листопада 2020

Please publish modules in offcanvas position.