Механизация тракторов

                                          Введение

 

Современная сельскохозяйственная техника широко используется на всех этапах сельскохозяйственного производства: при подготовке и обработке почвы, посеве и сборке урожая, заготовке кормов.

Существует ошибочное мнение, что импортная сельскохозяйственная техника надежнее и экономичнее отечественных моделей именно потому, что она дороже.

Чтобы развеять этот миф, нужно посмотреть в лицо фактам. Производство сельскохозяйственной техники в Европе, связано с высокой себестоимостью и оплатой труда рабочих. Дорогие энергоносители, высокие заработные платы, значительные налоги и, в конце концов, ввозные пошлины и транспортные расходы, выводят на российский рынок сельскохозяйственной техники неимоверно дорогие машины. В то время, как отечественная сельскохозяйственная техника отвечает всем требованиям российских природно-климатических условий, агропромышленных технологий, почвенным особенностям, в 3-6 раз дешевле импортных аналогов и хорошо адаптирована к российским сортам ГСМ.

При этом, отечественная сельскохозяйственная техника на базе тракторов Владимирского тракторного завода, Липецкого тракторного завода и тракторов МТЗ не уступает по надежности и производительности европейским маркам. К тому же, содержание, ремонт, обслуживание и запасные части для отечественных моделей гораздо дешевле и доступнее. Для текущего ремонта отечественной сельскохозяйственной техники не нужно выписывать запасные части из-за рубежа, что позволяет избежать долговременных простоев в случае поломки, ведь запасные части для российских тракторов всегда имеются в наличии.

Кроме этого, выгодные условия  приобретения отечественной сельскохозяйственной техники обеспечиваются решением правительства  Российской Федерации о бюджетной  поддержке сельхозпроизводителей на приобретение агропромышленной техники российского производства. Это еще один стимул и существенное преимущество для ведения аграрного бизнеса в сложной экономической ситуации.

В настоящее время  главный акцент делается на поставку сельхозпроизводителям универсальных механизированных комплексов на базе тракторных агрегатов, которые позволяют минимизировать затраты сельскохозяйственного производства, эффективно осуществить полный цикл сельскохозяйственных операций и снизить сроки окупаемости приобретенной техники. Все эти факторы делают сельскохозяйственную технику российского и белорусского производства, несомненно, конкурентоспособной в России и странах СНГ, и сохраняют её доминирующие позиции на внутреннем агропромышленном рынке.

                    

1. Общее устройство  колесного трактора и назначение  его основных частей. 

 

Тракторами называют колесные и гусеничные самоходные машины, предназначенные для перемещения и приведения в действие прицепленных к ним или установленных на них машин-орудий для выполнения сельскохозяйственных, дорожных и других работ, а также для буксировки прицепов и привода стационарных установок (молотилок, насосов и др.).

 

 Трактор является сложной машиной, которая состоит из многих частей и механизмов, находящихся между собой в определенном взаимодействии. И хотя устройство и расположение (компоновка) механизмов одинакового назначения у различных тракторов могут несколько различаться, принцип действия их одинаков. Поэтому, зная устройство и работу механизма одного трактора, нетрудно разобраться в устройстве и принципе действия аналогичного механизма другого трактора.

 

 Трактор (рис.1) состоит  из следующих основных частей: двигателя 2, силовой передачи 5, ходовой части 1, механизмов управления 6, рабочего 4 и вспомогательного оборудования 3.

 

 Двигатель является  источником механической энергии  (движущей силы), необходимой для  передвижения как самого трактора, так и прицепляемых к нему или навешиваемых на него машин-орудий, а также для приведения в действие рабочих органов этих машин.

 

 Силовая передача (трансмиссия) предназначается для  передачи изменяемого по величине  и направлению крутящего момента  от двигателя к ведущим колесам или звездочкам трактора, а также для изменения частоты вращения ведущих колес (звездочек) трактора без изменения частоты вращения двигателя.

 

 Ходовая часть служит  для преобразования вращательного  движения ведущих колес в поступательное  движение трактора и поддержания его остова. У колесного трактора она состоит из ведущих (на которые передается крутящий момент от двигателя) и направляющих колес (могут быть также ведущими), а также деталей, соединяющих колеса с остовом. У гусеничного трактора в ходовую часть входят остов, подвеска и гусеничные движители. При сцеплении ведущих колес или гусениц с почвой за счет приложенного к ним крутящего момента

 

 

 

возникает сила тяги, которая  вызывает передвижение самого трактора и создает тяговое усилие на крюке  трактора, необходимое для передвижения рабочих машин и орудий.

 

 Механизмы управления  предназначаются для задания  нужного направления движению  трактора, для его торможения  и удержания в неподвижном  состоянии. Гусеничные тракторы  управляются муфтами поворота  или планетарными механизмами поворота и тормозами, колесные – рулевым управлением и тормозами.

 

 Рабочее оборудование  позволяет осуществлять агрегатирование  трактора с различными прицепными, навесными, полунавесными и стационарными  машинами и орудиями. Сюда относятся: раздельно-агрегатная навесная система, выносные гидроцилиндры, догружатели ведущих колес, пневматическая система, электрооборудование, вал отбора мощности (ВОМ), приводной шкив, прицепное устройство, автосцепка, гидрофицированный крюк.

 

 Вспомогательное оборудование – кабина с отоплением и вентиляцией, капот, крылья и т.п. Оно предназначено для обеспечения нормальных условий работы тракториста, защиты механизмов от грязи и атмосферных осадков и обеспечения требований техники безопасности при работе.

 

2. Технико-экономические показатели работы двигателей

 

Как известно, мощность —  это работа, совершенная в единицу  времени. Кроме эффективной мощности для оценки технико-экономической  эффективности двигателей используют индикаторную мощность Ni.

 

Индикаторная мощность — это мощность, развиваемая газами в цилиндрах двигателя.

 

Эффективная мощность меньше индикаторной вследствие того, что  часть последней затрачивается  на преодоление механических потерь в двигателе:

 

Ne = Ni—N„ (6.1)

 

Мощность механических потерь NM учитывает затраты части индикаторной мощности на преодоление сопротивлений трения движущихся деталей и приведение в действие вспомогательных устройств двигателя — масляного и водяного насосов, вентилятора, генератора, топливного насоса и

 

Др.

 

Механический коэффициент полезного действия двигателя (КПД) — отношение эффективной мощности к индикаторной:

 

4M=NJNi

 

При работе на номинальном  режиме, т. е. при полном использовании  мощности Ne, КПД автотракторных двигателей составляет 0,75…0,88. У дизелей КПД меньше, чем у карбюраторных двигателей, так как из-за более высокой степени сжатия выше затраты мощности на трение движущихся деталей.

 

Массу топлива, расходуемую  двигателем при определенной загрузке в течение 1 ч, называют часовым расходом топлива GT (кг/ч). Топливную экономичность различных двигателей оценивают по удельному расходу топлива ge |г/(кВт-ч)], под которым подразумевают массу топлива в граммах, расходуемую за 1 ч на создание единицы эффективной мощности:

 

Ge, (6.2)

 

Е

 

Номинальное значение ge современных автотракторных четырехтактных карбюраторных двигателей находится в пределах 280…300 г/(кВт-ч), а у дизелей — в пределах 220…260 г/(кВт-ч), т. е. дизели более экономичные, чем карбюраторные двигатели, за счет более высокой степени сжатия. Чем выше степень сжатия, тем экономичнее двигатель.

 

Применение на ряде современных  бензиновых двигателей вместо карбюратора  системы с впрыском топлива во всасывающий коллектор или непосредственно  в цилиндр обеспечивает снижение ge по сравнению с карбюра­торными двигателями. Наименее экономичными являются двухтактные двигатели, так как у них цилиндры продуваются горючей смесью, из-за чего часть ее уходит с отработавшими газами. Кроме того, их цилиндры хуже очищаются от продуктов сгорания.

 

Эффективность работы различных двигателей сравнивают не только по топливной экономичности, но и по литровой мощности и удельной массе.

 

Литровая мощность Nn —  это отношение эффективной мощности Ne к рабочему объему двигателя К,, показывающее, насколько эффективно используется рабочий объем. Чем больше литровая мощность при других равных условиях, тем меньше габаритные размеры и масса двигателя. У тракторных дизелей N = 11…20 кВт/л.

 

Современная тенденция  развития автотракторных двигателей характеризуется  увеличением их полной эффективной и литровой мощностей, снижением удельного расхода топлива и масел, уменьшением металлоемкости и токсичности выбросов отработавших газов, повышением надежности и долговечности. Этим объясняется широкое применение дизелей с турбонадду — вом, имеющим промежуточное охлаждение воздуха, поступающего в цилиндры, для повышения наполнения их воздухом. Многие зарубежные бензиновые двигатели вместо карбюраторов оснащают системой впрыска топлива, работающей в автоматическом режиме совместно с системой зажигания, что обеспечивает оптимальный режим работы обеих систем, повышение мощности и снижение расхода топлива, а также уменьшение токсичности выбросов отработавших газов. Такие «инжекторные» двигатели устанавливают и на некоторых отечественных легковых автомобилях.

 

Технико-экономические  показатели двигателей определяют на специальных обкаточно-тормозных  стендах, на которых замеряют загрузку двигателя и частоту вращения его коленчатого вала. По загрузке (показанию сило — измерительного механизма) определяют вращающий момент двигателя Мвр. (Нм) как произведение силы на плечо ее приложения относительно оси вращения коленчатого вала. Частоту вращения этого вала п (мин-1) замеряют та­хометром. Эффективную мощность двигателя рассчитывают по формуле

 

N — ^, (6.3)

 

Е 9550 V ‘

 

Технико-экономические  показатели при различных режимах  работы (частоте вращения и нагрузке) оценивают по характеристикам. Характеристики — это графические выражения  зависимости одного или нескольких показателей работы двигателя от другого независимого показателя. Характеристики строят по результатам испытаний двигателя на тормозном стенде.

 

Наиболее эффективно двигатель работает на режиме максимальной мощности. Частоту вращения коленчатого  вала и вращающий момент двигателя  на этом режиме называют номинальными. Недогрузка двигателя суще­ственно влияет на производительность и топливную экономичность тракторов и автомобилей. Так, удельный расход топлива интенсивно растет при уменьшении Ne от максимального значения до нуля.

 

3. Принцип районирования тракторов по типу ходовой системы

 

По типу ходовой системы подразделяются на колесные и гусеничные¹.

Колесные подразделяются по «колесной формуле», отражающей общее число колес, число ведущих  колес и их размеры. Так, «классический» четырехколесный трактор с передними управляемыми колесами меньшего диаметра и задними ведущими большего диаметра имеет колесную формулу 4К2. Здесь первая цифра «4» показывает общее число колес, а вторая цифра «2» - число ведущих колес. Если при тех же данных и передние колеса ведущие, но меньшего диаметра, то трактор имеет колесную формулу 4К4а, где вторая цифра «4» показывает, что трактор имеет четыре ведущих колеса (все колеса ведущие), а буква «а» - указывает на меньший диаметр передних ведущих колес. Тракторы со всеми четырьмя ведущими колесами одного диаметра имеют колесную формулу 4К46, где буква «б» указывает на равенство диаметров передних и задних колес. Встречаются тракторы с большим числом ведущих колес, особенно среди лесотехнических и лесохозяйственных (6К6, 8К8). Трактор с одним или двумя сближенными передними управляемыми колесами имеет колесную формулу ЗК2.

Кроме того, тракторы бывают полугусеничные и колесно-гусеничные. В первом случае трактор имеет  два движителя (колесный передний управляемый  и гусеничный задний ведущий), а во втором - они оба ведущие, но используется только один из движителей в зависимости от условий работы.

4. Цели повышения  энергонасыщенности и рабочих  скоростей тракторов.

  

Увеличение энергонасыщенности является одним из важнейших средств повышения производительности тракторов. За последние 20 лет была значительно увеличена энергонасыщенность сельскохозяйственных тракторов, вызванная увеличением рабочих скоростей МТА, при этом удельная мощность увеличилась более чем в 2,5 раза. Удельная мощность промышленных тракторов также ежегодно увеличивается со средним темпом 0,5 % в год. Энергонасыщенность современных гусеничных промышленных тракторов составляет 5,9—11 кВт на 1 т конструктивной массы трактора.

 

При известных тяговых  усилиях энергонасыщенность является функцией рабочей скорости. И, наоборот, при заданном уровне энергонасыщенности рабочая скорость есть случайная функция от тягового усилия, характеризуемая принятыми в теории вероятностей параметрами.

 

Рабочие скорости не эквивалентны кинематическим, указываемым в технических характеристиках тракторов. Так, для трактора с МТ принято указывать скорость при максимальной мощности двигателя, поскольку трактор работает большую часть времени с такой скоростью. Для трактора с ГМТ в характеристиках указывается скорость холостого хода, т. е. скорость при Рк = Р/ или Ркр = 0. При этом скорости распределяются от 0 до кинематически предельной скорости по одномодальному асимметричному закону