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).

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 та меншим запас крутного моменту (8–12 %).

Рис. 6.3. Характеристика сучасних тракторних двигунів:

а – зовнішня; б – багатопараметрова з різними рівнями потужності

Для одержання різної потужності тракторів і поліпшення паливної економічності використовують турбонаддув 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 житкостного 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;  – 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 захоплення 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 захоплення 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 захоплення знарядь із пасивними робочими органами, що дозволяє краще використовувати тягову потужність тракторів (табл. 6.2).

Таблиця 6.1. Показники роботи енергонасичених тракторів на оранці

Показник	Т-150К	К-701	"Челенд–жер-65"	Тягач ЛРМЗ-460
Потужність двигуна, к.с.	165	270	270	460
Маса, кг	7590	12500	13610	22590
Робоча швидкість, км/год.	7,31	6,62	5,62	8,32
Марка плуга	ПНЯ-4-42	ПТК-9-35	13 корпусний оборотний	ПТК-9-35
Ширина захопленню, м	1,6	3,15	4,55	3,15
Продуктивність, га/рік	1,39	1,98	2,04	2,47
Витрати пального, кг/га	19,2	21,2	23,3	22,9
Відносне зниження витрат праці, %	–	45	50	80

Таблиця 6.2 . Експлуатаційні показники агрегатів на сівбі зернових

Показник	«Конкорд» 4012/2000	ЗСЗ-3,6+ Т-150К	БДВ-6+ Т-150К	СЗНП-8+ Т-150К
Потужність двигуна енергозасобу, кВт	186,7	121,0	121,0	121,0
Ширина захопленню, м	12,0	10,8	6,0	8,0
Робоча швидкість, км/год	9,29	9,36	11,86	8,3
Ємкість насіннєвих бункерів, м^3	3,8	1,36	–	1,43
Продуктивність експлуатаційного години, га/год	6,91	3,57	5,33	3,55
Маса агрегату, кг	18000	13820	11540	13650
Питома матеріаломісткість посіву, кг–год./га	1565	3118	3118	3770
Питомі витрати пального, кг/га	4,40	6,11	6,11	6,20

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.