agro business 160 160

Трактор як інтелектуальна система оптимального керування

Трактор як інтелектуальна система оптимального керування

/ Механізація АПК / Понеділок, 26 лютого 2018 14:39

Вузли та агрегати сучасних тракторів оснащені системами автоматичного керування, що дозволяють максимально повно використовувати закладені в них можливості з підвищення продуктивності, зменшення витрати палива та забезпечення екологічних норм. Для роботи з максимальною продуктивністю при високих навантаженнях та у складних погодних умовах сучасні трактори вже мають достатньо модернізованих складових систем. Трактор якої комплектації підібрати для свого господарства, і як правильно та найбільш ефективно його використовувати? Детальніше про найважливіші агрегати та системи у цьому матеріалі.

Трансмісії

Швидкий технічний прогрес у конструюванні потужних тракторів значною мірою пов’язаний також зі створенням і впровадженням багатоступінчастих (до 44 передач уперед) та реверсивних гідромеханічних трансмісій з електрокеруванням, із більш раціональним конструктивно-компонувальним рішенням системи двигун-передній міст, з можливістю використання більшого розміру шин передніх коліс при збереженні мінімального радіусу повороту. Це забезпечує збільшення тяги і вантажопідйомності переднього начіпного механізму. Суттєве розширення необхідної кількості передач у робочому (4–12 км/ год.) і підвищеному транспортному (30–40 км/ год.) діапазонах, можливість агрегатування з комбінованими агрегатами, використання плугів із регульованою шириною захвату, легке реверсування для роботи з високопродуктивними начіпними збиральними машинами в поєднанні з економічними двигунами, системою електронного менеджменту, високою надійністю і комфортністю практично повністю зняли обмеження щодо недостатнього рівня використання потужності тракторів високого класу, яке мало місце в недалекому минулому.

У багатьох моделей тракторів застосовуються трансмісії із механічними ступеневими коробками передач. Для полегшення зміни швидкості руху в них широко використовуються шестерні постійного зачеплення із перемиканням передач без розриву силового потоку. Конструктивно це здійснюється за допомогою гідропідтискних муфт та електронного керування ними. Використовуються на таких тракторах також коробки передач Smootshift, що включають пристрої Selectronic, Autoshift Automatic і Autoshuttle.

Так, Selectronic дозволяє заздалегідь вибирати одну з трьох груп передач і перемикати їх під навантаженням за допомогою електроніки. Пристрій Auloshift Automatic виконує вибір і перемикання передач без розриву потоку потужності залежно від навантаження на двигун. Має чотири режими роботи: рух дорогою із причепом, оранка, агрегатування знарядь із приводом від ВВП з частотою обертання 540 або 1000 об./ хв. П’ятий режим може бути запрограмований водієм.

Значна частина трансмісій зарубіжних тракторів оснащена багатодисковими самопідтискними муфтами зчеплення «мокрого типу» (працюють у масляній ванні і мають високу зносостійкість) та гідравлічне керування, завдяки чому відрізняються високою ефективністю. На тракторах використовуються коробки передач: із повним автоматичним перемиканням усіх передач під навантаженням (в основному на колісних тракторах високої потужності 4К4а, 4К4б’ і гусеничних); синхронізовані (на колісних тракторах 4К4б’ Buhler Versatile, 4К4а середньої потужності Massey Ferguson 6495 і 6499, тракторах Fendt і Landini); синхронізовані діапазонні (тобто дві, що мають окремі групи передач і з автоматичним перемиканням) з частковим перемиканням передач під навантаженням (на колісних тракторах середньої потужності європейських фірм); безступеневі двопотокові з гідрооб’ємною і механічною гілками (на колісних тракторах 4К4а Challenger МТ 665В; John Deere 8530; Massey Ferguson 8480; Fendt серії Vario).

Максимальні транспортні швидкості зарубіжних тракторів збільшені до 28–40 км/ год. (трактори 4К4б’ і гусеничні з гумовоармованою гусеницею) та до 40–50 км/ год. (трактори 4К4а і 4К4б). Найчастіше число передач переднього ходу — 12–24, заднього — 2–6, окрім числа передач у реверсивних коробок передач, укомплектованих штатно або на замовлення ходозменшувачами для виконання тягових робіт із низькими технологічними швидкостями, у яких число передач переднього і заднього ходу доходить до 40–72.

Зменшенню енерговитрат та підвищенню надійності сприяють наступні тенденції розвитку трансмісій тракторів: збільшення максимальних транспортних швидкостей; заміна однодискових сухих муфт зчеплення багатодисковими, що працюють в оливі; значне збільшення кількості передач; електрогідравлічне перемикання передач одним важелем, який розміщується на підлокітнику сидіння; використання реверсивних безступінчастих передач із прийнятним ККД трансмісії.

На тракторах високої потужності широко застосовуються системи автоматичного вмикання приводу переднього ведучого моста під навантаженням і електрогідравлічного блокування диференціалу підвищеного тертя. Ці пристрої виконані, як правило, електрогідравлічними або автоматичними за рахунок електронного відстежування швидкості трактора та буксування задніх коліс.

 

Гальма

Гальма переважної більшості тракторів, як і муфти зчеплення «мокрі» дискові з гідравлічним керуванням, що не вимагають технічного обслуговування, при цьому у зв’язку з підвищенням у тракторів, починаючи з середньої потужності, транспортних швидкостей до 40–50 км/ год., гальмами, як правило, обладнано всі чотири колеса на обох осях. Гальмування передніх коліс — як за рахунок блокування валу приводу переднього моста, так і установки додаткових гальм у передньому мосту, у тому числі безпосередньо в механізмі передніх коліс. Крім того, також штатно або на замовлення трактори обладнують ще й пневмо- або гідроприводом для гальмівної системи причепів.

 

Ходові системи

Щоб забезпечити постійний контакт передніх коліс із ґрунтом, понизити навантаження на остов і галоп під час руху нерівною місцевістю на високій швидкості, трактори оснащують активною підвіскою різних конструкцій, переважно гідропневматичною (на тракторах американських виробників і Deutz-Fahr), гідравлічною (Fendt і Lamborghini) або пневматичною (Valtra). Щоб зменшити тиск на ґрунт і підвищити тягові показники, задні або одночасно передні і задні мости тракторів високої потужності мають подовжені осі зі здвоєними колесами.

 

Гідроначіпні системи

Як правило, всі трактори високої потужності штатно укомплектовують електрогідравлічними регуляторами задніх начіпних систем з автоматичним силовим, позиційним і змішаним регулюванням глибини обробітку ґрунту, що мають подвійні гідроциліндри і гасителі коливань важелів при транспортних переїздах. Такі регулятори додатково вдосконалені та забезпечені функціями для програмування послідовності виконання багатьох операцій (до 20), зокрема висота/ глибина положення робочих органів агрегатів, підняття-опускання, найбільша висота підйому навісних систем, тягові зусилля, плавність ходу, робота клапанів і антибуксовувальних систем, яку рекомендується пов’язувати з радарами, котрими трактори оснащують на замовлення. Гідросистеми з аксіально-поршневим гідронасосом забезпечують достатньо високий тиск (20 МПа).

Перспективним напрямом у розвитку гідравлічних систем тракторів є створення універсальних конструкцій, що дозволяють у разі потреби здійснювати силове, висотне або позиційне регулювання глибини обробітку ґрунту, відбір потужності для приводу сільськогосподарських машин і знарядь. На базі гідравлічних систем керування все більший розвиток отримує автоматизація керування тракторами при виконанні робочих операцій. Максимальна вантажопідйомність задніх начіпних систем перспективних тракторів підвищується для агрегатування із важчими машинами-знаряддями і зараз близька до власної маси трактора, причому управління навісними системами виведено також на пульти на задніх крилах тракторів, у безпосередній близькості від зони їх з’єднання з навісними машинами або знаряддями.

 

Вали відбору потужності

Задні ВВП більшості сучасних тракторів незалежного типу, двошвидкісні, з частотою обертання в основному 540/ 1000 об./ хв. і електрогідравлічним управлінням. При цьому на колісних тракторах 4К4а середньої потужності європейських фірм (Deutz-Fahr, Lamboghini, Renault, Same) частота обертання 540 об./ хв. замінена на економічну 540Е зі зменшеним числом обертів для зниження витрати палива. Потужніші трактори такого компонування, а також колісні 4К4б, 4К4б’ і гусеничні оснащені штатно або за домовленістю одношвидкісними задніми ВВП з частотою обертання 1000 об./ хв., окрім тих, що використовуються в основному на тягових роботах, у яких ВВП не передбачений.

Крім задніх, на колісних тракторах 4К4а середньої потужності для ешелонованого агрегатування встановлюють на замовлення також і передні ВВП із частотою обертання 1000 об./ хв., спільно з якими трактори, як правило, обладнуються (теж за домовленістю) передніми начіпними пристроями.

 

Електронні системи керування

Останніми роками масовим явищем у зарубіжному тракторобудуванні стало застосування електронних засобів автоматизації для управління, контролю і регулювання режимами роботи вузлів і агрегатів тракторів, якими в тому або іншому ступені штатно або на замовлення оснащені практично всі трактори зарубіжних фірм. Зокрема, переважна більшість машин штатної комплектації оснащена електрогідравлічним регулюванням задньої начіпної системи, системами автоматичного контролю технічного стану і режимів роботи трактора з електронними щитками приладів, часто з’єднаними з різними варіантами інформаційно-обчислювальної системи, що мають радарні датчики дійсної швидкості для оцінки роботи трактора і продуктивності машинно-тракторного агрегату.

Засоби автоматизації широко використовуються у конструкціях тракторів високої потужності, забезпечуючи наступні функції:

 

  • діагностики, тобто безперервного моніторингу роботи вузлів і агрегатів, інформації оператора й автоматичного корегування їх налаштувань із подачею сигналу тривоги при виникненні несправностей;
  • управління розворотом у кінці смуги з програмуванням операцій (до 35), що повторюються, при цьому реєструється пройдена відстань, проводяться розрахунки тривалості операцій, витрати палива та ін.;
  • регулювання двигунів на оптимальний режим роботи;
  • управління начіпним робочим устаткуванням (по шині CAN) з обміном даними між трактором і устаткуванням;
  • автоматичного водіння по сигналах супутникових навігаційних систем, збору і документування облікових даних, створення змінних карт робіт, аналізу врожайності полів, пошуку можливостей і резервів поліпшення результатів робіт.


Менша загальна кількість проводів полегшує і прискорює роботу конфігурації. Також на більшості сучасних машин встановлена GPS-навігація, яка дає можливість орієнтуватися у будь-якій ситуації.

Загальний принцип оцінки доцільності використання машин більш складної конструкції можна сформулювати наступним чином: чим більша потужність і вищий тяговий клас тракторів, тим вони продуктивніші, але і дорожчі. Тому на них більш економічно виправдане застосування додаткових дорогих пристроїв, що підвищують їх експлуатаційні властивості, оскільки частка в загальній вартості трактора менша, ніж у трактора малого тягового класу, а ефект від їх використання помітніший.

Микола МАКАРЕНКОдоцент, сільськогосподарський дорадник, Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. П. Василенка

 

 28 березня 2024
Цього тижня в Україні спостерігається чергове зниження цін на моркву.
Цього тижня в Україні спостерігається чергове зниження цін на моркву.
28 березня 2024
 28 березня 2024
Період залежності українського ринку від імпорту вершкового масла завершився. На тлі збільшення пропозиції вітчизняна продукція помітно подешевшала, і європейське масло стало неконкурентним в Україні.
Період залежності українського ринку від імпорту вершкового масла завершився. На тлі збільшення пропозиції вітчизняна продукція помітно подешевшала, і європейське масло стало неконкурентним в Україні.
28 березня 2024
 28 березня 2024
Перші аукціони з оренди державних земель в Україні можуть бути оголошені вже влітку цього року.
Перші аукціони з оренди державних земель в Україні можуть бути оголошені вже влітку цього року.
28 березня 2024
 28 березня 2024
До свого 25-річчя провідний виробник мікробних і ферментних препаратів провели ребрендинг та відкрили нову сторінку в історії компанії!
До свого 25-річчя провідний виробник мікробних і ферментних препаратів провели ребрендинг та відкрили нову сторінку в історії компанії!
28 березня 2024
 28 березня 2024
У 2023 році зберігалася загальна тенденція до скорочення обсягів імпорту сільгосптехніки до України.
У 2023 році зберігалася загальна тенденція до скорочення обсягів імпорту сільгосптехніки до України.
28 березня 2024
 28 березня 2024
Сучасне сільське господарство наголошує на ефективному та екологічно чистому використанні ресурсів з метою досягнення максимальної врожайності та якості врожаю. Передпосівне внесення добрив під час смугового обробітку ґрунту та внесення добрив під час вегетації є ключовими методами, що сприяють оптимальному розвитку рослин і досягненню бажаних результатів. Ця стаття присвячена різним технологіям та інноваціям від BEDNAR.
Сучасне сільське господарство наголошує на ефективному та екологічно чистому використанні ресурсів з метою досягнення максимальної врожайності та якості врожаю. Передпосівне внесення добрив під час смугового обробітку ґрунту та внесення добрив під час вегетації є ключовими методами, що сприяють оптимальному розвитку рослин і досягненню бажаних ...
28 березня 2024

Please publish modules in offcanvas position.