Лекція 2. Компонувальні схеми мобільних енергетичних засобів

2.1. Компонувальні схеми МЕЗ

2.2. Вплив ходової частини на тягові властивості і ущільнення ґрунту

Мета: прослухав лекцію студент повинен;

знати: за якою ознакою класифікують енергетичні засоби, а також вплив рушіїв енергетичного модуля на тягові властивості, ущільнення грунту та врожайність культур;

уміти: відрізняти енергетичні модулі за компонувальною схемою їх переваги і недоліки, а також як зменшити руйнуючий вплив рушіїв на грунт.

2.1. Компонувальні схеми мез

Компонувальні схеми колісних тракторів відрізняються більшою розмаїтістю, що пояснюється їх більше високою універсальністю і широким поширенням у порівнянні з гусеничними.

Гусеничні сільськогосподарського трактори на відміну від колісних варто вважати спеціальними, призначеними для виконання обмеженої кількості операцій, головним чином енергоємних ґрунтообробних. У зв'язку із цим вимоги до гусеничних тракторів не так різноманітні, як до колісних, а всі гусеничні сільськогосподарського трактори мають практично однакову компонувальну схему.

Колісний трактор класичної схеми, або традиційного компонування – це трактор з передніми керованими колесами меншого розміру, чим задні (рис. 2.1а). Передні колеса можуть бути веденими або мати активний привід. За цією схемою були створені перші трактори масового виробництва відповідно до існуючими тоді подань про функціональне призначення цієї машини, а багаторічні експлуатаційні показники підтвердили раціональність такого компонування.

Численні дослідницькі і конструкторські пошуки кращої компонувальної схеми привели до вдосконалювання класичної схеми. Найбільше істотно це виразилося в тім, що на тракторі стали застосовувати передню начіпну систему й передній ВВП. Поряд з іншими конструктивними заходами це дозволило створити замість одного два технологічних простори (рис.2.1б).

Під технологічним простором розуміють передбачене компонуванням енергетичного засобу місце для розташування сільськогосподарської машини або додаткового технологічного встаткування, наприклад, ємностей з технологічним матеріалом (насінням, добривами, гербіцидами).

Трактори колісної формули 4К4б загального призначення. Нова схема трактора (рис. 2.1в) з'явилася при створенні «супертракторів» – колісних машин великої потужності й сили тяги (50кН і більше). Для реалізації настільки високої сили тяги при компонуванні трактора за класичною схемою треба було б застосувати заднє ведуче колесо дуже великого розміру. Тому обидві осі зробили провідними, а передні і задні колеса – однакового розміру.

Рис.2.1. Компонувальні схеми енергетичних засобів:

а – класична; б – модернізована класична; в – трактор колісної формули 4К4б; г – модель «Ксилон»; д – самохідне тракторне шасі; е – модель «Интрак»: ж – «Мекс-Мобиль»; з – енергетичний засіб, що вивільняє; і – жорсткозчеплені агрегати; к – модульний енерготехнологічний засіб (МЕЗ)

Вага трактора при такому компонуванні розподілена по осях нерівномірно: 60% доводиться на передню вісь і 40% на задню. При роботі трактора з високою силою тяги на гаку нормальні реакції під передніми й задніми колісами приблизно вирівнюються, що сприяє більше повній реалізації зчіпної ваги й тягових властивостей трактора в режимі максимального тягового навантаження. Потім за такою схемою стали робити трактори меншого тягового класу.

Фірма «Мерседес-Бенц» (Німеччина) розробила модель універсально-просапного трактора «МБ-трак» відповідно до компонувальної схеми (рис. 2.1в). У технічній літературі універсально-просапний трактор такого компонування одержав назву «системний» або «інтегральний». Технологічні особливості цього трактора обумовлені високою вантажопідйомністю передніх коліс і гарною пристосованістю до роботи з комбінованими агрегатами.

При виконанні інших операцій на вантажній платформі встановлюють ємності з добривами і гербіцидами, що також підвищує технологічні властивості трактора і змінну продуктивність агрегату.

Фірма «Фендт» (Німеччина) розробила модель трактора «Ксилон» (рис. 2.1г) із чотирма технологічними просторами. Додатковий простір з'явився завдяки тому, що двигун з горизонтально розташованими циліндрами встановлений разом із трансмісією під кабіною енергетичного засобу.

Тракторне самохідне шасі. Тракторні самохідні шасі (рис. 2.1д) призначені для оброблення просапних культур і виконання транспортних робіт. Шасі в порівнянні з універсально-просапними тракторами мають:

– можливість трирядного ешелонованого розташування знарядь за рахунок використання міжосьового простору під рамою шасі (на відміну від дворядного розташування знарядь при агрегатуванні із тракторами);

– більш точне положення робочого органа знаряддя в міжряддя при навішенні культиватора в міжосьовому просторі шасі (у порівнянні з навішенням його позаду або поперед трактора);

– вільний (між осями) простір для розміщення технологічного встаткування збиральних машин;

– можливість використання вільного простору поперед кабіни для розміщення ємностей з технологічним матеріалом;

– гарну оглядовість із місця водія орієнтирів руху, керованих коліс, робочих органів машин зчіпних пристроїв.

Недоліками компонувальної схеми тракторних шасі є:

– складність навішення сільськогосподарського машин у міжосьовому просторі;

– труднощі здійснення приводу до передніх коліс при збереженні вільного простору між осями.

На рис. 2.2 показаний трактор класичного компонування з гарним фронтальним оглядом. У нього піднята кабіна, а капот двигуна нахилений уперед, внаслідок чого з місця водія видні приєднувальні місця переднього начіпного пристрою.

Рис. 2.2. Трактор класичного компонування, що володіє гарним фронтальним оглядом

Оригінальність компонування енергетичного засобу «Интрак» полягає в тому, що кабіна зрушена вперед і розташована над переднім мостом (рис. 2.1е).

Мобільний енергетичний засіб високої енергонасиченості. Модель мобільного енергетичного засобу «Штайер–8300А» фірми Штайер (Австрія) назвали «Мекс-Мобиль» (рис. 2.1ж). Ця модель відрізняється оригінальністю компонування:

– має переднє колесо більше заднього. Це створює враження, що трактор у роботі переміщається заднім ходом;

– високо розташована над заднім більшим колесом кабіна забезпечує гарний огляд технологічного процесу, виконуваного фронтально навішеною машиною, що особливо важливо для зерно-, кормо-, снігоприбиральних і інших машин з активними робочими органами.

Найбільш істотною відмінністю енергетичного засобу «Мекс–Мобиль» від трактора є його надзвичайно висока енергонасиченість. При потужності двигуна 191 кВт енергетичний засіб має вагу 45 кН. Вітчизняний трактор К–701 із двигуном потужністю 198 кВт важить 135 кН. Таким чином, модель «Мекс–Мобиль» в 3 рази перевищує по енергонасиченості трактор. Внаслідок цього вона втратила властивості тягача та призначалася для роботи тільки з машинами, що мають активні робітники органи.

Жорсткозчеплені агрегати (рис.2.1і). Харківський завод тракторних самохідних шасі розробив жорсткозчеплені агрегати на основі одноосьового трактора колісної формули 2К2 із двигуном потужністю 22...33 кВт. У результаті жорсткого з'єднання трактора з колісною формулою 2К2 з модулями різного призначення можна одержати наступні МТА: транспортний, транспортно–технологічний, самохідне шасі, універсальний трактор з колісною формулою 4К4, самохідний комбайн, кормороздавальний агрегат, навантажувач (рис. 2.3) та інші.

Залежно від числа провідних осей (одна або дві) номінальні тягові зусилля енергетичного засобу становить 6 або 12 кН.

Зразок одноосьового трактора створений на базі силового блоку самохідного шасі СШ–28 Харківського заводу тракторних самохідні шасі.

Рис. 2.3. Жорсткозчеплений агрегат на базі шасі СШ – 28

1 – енергомодуль; 2 – кормороздавач; 3 – навантажувач; 4 – лопата

Переваги модульних енерготехнологічних засобів і МТА на їхній основі наступні:

– більше висока продуктивність внаслідок підвищеної одиничної потужності;

– більша універсальність завдяки гнучкому маневруванню використанням ЕМ;

– менший шкідливий вплив рушіїв на ґрунт, що пояснюється збільшенням числа провідних осей і коліс МЕЗ та дозволяє працювати з більше низьким тиском повітря в шинах і меншому осьовому навантаженні;

– менша матеріалоємність агрегатів на основі МЕЗ, оскільки сила тяги створюється вагою всього агрегату, а не тільки трактора. Отже, трактор може бути легше на величину ваги ТТМ;

– менша витрата палива, що обумовлено змінюваністю зчіпної ваги, підвищенням ступеня завантаження протягом року і поліпшенням тягово–зчіпних властивостей у порівнянні із тракторами тягової концепції;

– більше висока пристосованість до реалізації прогресивних технологій і складанню комбінованих агрегатів завдяки збільшенню навантажувальної здатності ходової системи.

Класифікація мобільних енергетичних засобів по компонувальним схемах. Як класифікаційна ознака приймемо кількість просторів навколо трактора, які дозволяють розмістити встаткування, необхідне для виконання технологічного процесу. Окремий клас можна виділити модульні енергетичні засоби, які використаються в сполученні з візками, оснащеними технологічним устаткуванням і активними або пасивними колесами.

На підставі цього можна виділити наступні типи мобільних енергетичних засобів:

класик (рис. 2.1а) – енергетичний засіб з одним технологічним простором позаду, що володіє початковими технологічними властивостями, на рівні перших зразків тракторів;

класик–м (рис. 2.1б) – енергетичний засіб із двома технологічними просторами; модернізована класична схема з передньою начіпною системою та переднім ВВП (за замовленням), із запасом вантажопідйомності та тиску на ґрунт передніх і задніх коліс, посиленим рульовим керуванням, із запасом потужності двигуна;

системний–3 (рис. 2.1е) – енергетичний засіб із трьома технологічними просторами. У порівнянні з типом класик–м у такого трактора передні провідні і задні колеса; одного розміру. Цей тип енергетичних засобів має більше високий запас вантажопідйомності, має позад кабіни площадку для розміщення ємності з технологічним матеріалом, реверсивну трансмісію і пост керування;

системнъй–4 (модель «Ксилон») і самохідне тракторне шасі (рис. 2.1г, д) – енергетичний засіб із чотирма технологічним просторами; має ідеальний передній і задній огляд, оскільки двигун розміщений разом із трансмісією під кабіною, дві площадки позаду та поперед кабіни, для розміщення ємностей з технологічним матеріалом. У моделі «Ксилон» повний реверс трансмісії і поста керування, крім того, пост керування може фіксуватися під кутом до напрямку руху. Трактор повністю оснащений технологічним устаткуванням спереду та позаду;

модульні енергетичні засоби, що складаються з енергетичного засобу і технологічних візків рис. 2.1к. Всі вони різного призначення, тому не підлягають порівняльному аналізу.