Колісною формулою 4К4

Уся множина енергетичних засобів піддається чіткій класифікації за двома ознаками: функціональному призначенню та тяговому класу. Згідно першої ознаки вони (як і серійні трактори) поділяються на енергетичні засоби загального призначення, універсально - просапні та спеціалізовані. При цьому слід відмітити, що така класифікація носить умовний характер, оскільки потенційні можливості конструктивних схем нових енергетичних засобів забезпечують їм досить високу універсальність. У цьому плані по даним IМЕСГ [1] навіть кращі зарубіжні моделі тракторів тягової концепції поступаються ЕЗ нової модульної компоновки. Так, якщо у перших (Ford, Fendt, Dоhn Deere) максимальне значення коефіцієнта універсальності не перевищує 50%, то у енергетичних засобів на базі СШ-28 і Т-16МГ даний показник дорівнює 70 і 63% відповідно.

Як і трактори старої тягової концепції, нові ЕЗ у відповідності з ГОСТ 27021-86 можна розподілити по тяговим класам. Проте, з появою так званої модульної побудови мобільної енергетики, з'явились енергетичні засоби перемінного тягового класу. Так, наприклад, Мінським тракторним заводом розроблені зразки ЕЗ на основі трактора тягового класу 2, який у поєднанні з додатковим активно привідним мостом розвиває тягове зусилля, що дозволяє віднести даний енергетичний засіб до тракторів класу 3. ВАТ ХТЗ створений зразок ЕЗ на основі трактора класу 3, який у сполученні з аналогічним додатковим мостом відповідає трактору класу 5.

Серед розробок подібного типу слід відмітити створений ВIМом зразок трьохвісного мобільного енергетичного засобу [2]. Потужність двигуна даного ЕЗ, виконаного на базі вузлів і агрегатів трактора Т-150К, доведена до 184 кВт. Рама - жорстка і не має шарнірних зчленувань. Керування енергозасобом здійснюється поворотом передніх і задніх коліс з допомогою гідроприводу. З метою копіювання нерівностей шляху на всіх мостах встановлена гідромеханічна підвіска, причому пружні елементи другого і третього мостів з'єднані гідравлічним балансиром. Задній механічний незалежний одношвидкісний ВВП дозволяє відбирати до 80% потужності. Приблизно 81% її може бути передано технологічній частині МТА при допомозі спеціальної насосної станції. Конструкцією даного ЕЗ передбачена можливість установлювання технологічних вмістищ об'ємом 6-8 м³ для насіння та добрив.

Трьохвісний ЕЗ аналогічно призначення було розроблене і на базі трактора К-701. Потужність його двигуна становила 330 кВт, поздовжня база - 6 м, а мінімальний радіус повороту - 11 м.

Фінською фірмою Valmet створена модель трьохвісного трактора формули 6К4, у якого передні рушії керовані, а задні можуть підійматися в транспортне положення. З метою розширення діапазону використання даного ЕЗ його конструкцією передбачена установка арочних шин напівгусеничного ходу. Американською фірмою Versatile розроблений та випробуваний трактор BigRoy з двигуном потужністю 442 кВт, обладнаний чотирма підресореними вісями з вісьмома ведучими колесами.

Останнім часом в нашій країні і за кордоном з'явилися принципово нові розробки енергетичних засобів з колісною формулою 2К2, на основі яких можна отримати трактор формули 4К4, самохідне шасі, кормороздавальний та навантажувальний агрегати, самохідний комбайн, трактор - тандем тощо. Зниження питомої ваги ЕЗ в цих конструкціях доходить по масі до 50%, а по вартості - до 60%. МТА на основі ЕЗ формули 2К2 призначені в основному для механізації робіт на малих тваринницьких фермах, малоконтурних полях, в агроцехах промислових підприємств, селекційних та дослідних ділянках тощо. Разом з тим є зразки, де в якості основи передбачається використання передніх частин шарнірно - зчленованих тракторів загального призначення класу 3 та 5.

Найширша гама нових конструктивних рішень представлена енергетичними засобами з колісною формулою 4К4. Германською фірмою Мерседес-Бенц розроблений ЕЗ універсально-просапного призначення під назвою MB-Trak. Його схема (центральне розміщення кабіни, реверсивний пост керування, колеса однакового розміру, рівноцінні передня та задня начіпні системи і т.д.) була прийнята за основу у багатьох країнах при створенні енергозасобів загального призначення.

Прагнення суттєво підвищити універсальність сільськогосподарських енергетичних засобів привело до створення моделей оригінальної компоновочної схеми фірмами Fendt, Schluter (ФРГ) тощо. Характерною особливістю цих ЕЗ є наявність на місті двигуна вільної зони для розміщення знарядь, машин технологічних вмістищ і т.д. Iнтегральні трактори Euro Trak фірми Schluter, енергонасиченість яких досягає 20 кВт/т, мають 4 зони для навішування технологічного обладнання: передня і задня начіпні системи, а також простори спереду і ззаду кабіни.

На Україні зроблена спроба відтворити подібну модель ЕЗ. ВАТ ХТЗ розроблений трактор ХТЗ-120 (ХТЗ-121), конструктивні параметри якого створюють передумови його ефективного використання як в існуючих, так і в принципово нових технологіях вирощування с.-г. культур.

Слід підкреслити, що ешелоноване агрегатування знарядь, а також задовільний огляд переднього начіпного механізму і нині залишається пріоритетним напрямком розвитку тракторної енергетики. У зв'язку з цим деякі фірми застосовують або нахилений капот двигуна, або кабіну розташовують над переднім мостом. Останній варіант конструкції був використаній австрійською фірмою Steyr, яка розробила оригінальну модель енергетичного засобу “Steyr 8300”.

Незначною є перспектива використання швидкісних багатоцільових енергетичних засобів, які одночасно поєднують у собі якості всюдихіда, самоскида та колісного трактора. В першу чергу до них відноситься розроблене АТ “ВIСГОМ” сімейство “”УНIIМОГів”, малогабаритні блоково-модульні машини Рубцьовського індустріального інституту (Росія) та ін.

Найбільшу перевагу із розробок нового типу мають так звані “вивільняємі енергетичні засоби” (ВЕЗ) конструкції ВIСГОМу. ВЕЗ у зборі є однобрусне трьохвісне самохідне шасі класу 2,5-3,5 з колісною формулою 6К4 або 6К6. Як традиційне шасі воно може бути використане з різними машинами для посіву, догляду за посівами та інших операціях по вирощуванню сільськогосподарських культур. При цьому балансирна ходова система, керована з допомогою гідроциліндрів, значно спрощує агрегатування із знаряддями в міжвісевій зоні шляхом підняття переднього мосту і “наїзду” на них.

Аналогічна ідея використана французькою фірмою Dehondt під час створення пристрою PRM-200, яка стикується з колісним енергетичним засобом у передній його частині і має автономні опорні колеса з шинами. Для виконання різних сільськогосподарських операцій до пристрою приєднуються начіпні та напівначіпні машини фронтального типу.

Дослідження експериментальних зразків ВЕЗ показали, що МТА на їх основі хоч і недостатньо повороткі, проте мають високі тягово-зчіпні властивості і задовільну стійкість руху. Спеціалізовані по функціональному призначенню, вони, після відповідного доопрацювання конструкції, знайдуть широке застосування не тільки в овочівництві.

Слід відзначити, що у порівнянні з усіма розглянутими вище конструктивними розробки, ВЕЗ мають принципову відміну - вони є енергетичними засобами перемінного тягового класу. В основу їх побудови покладений модульний принцип.

4. Те­х­но­ло­гі­ч­ні вла­с­ти­во­с­ті но­вих ене­р­ге­ти­ч­них за­со­бів.

По­ряд з тя­го­вою фу­н­к­ці­єю, ене­р­ге­ти­ч­ний за­сіб по­ви­нен ві­д­по­ві­да­ти ці­ло­му ря­ду те­х­но­ло­гі­ч­них ви­мог як по ре­жи­му, так і по аг­ро­те­х­ні­ч­них яко­с­тях ви­ко­на­н­ня опе­ра­цій. У зв’язку з по­с­ті­й­ним удо­с­ко­на­ле­н­ням сі­ль­сь­ко­го­с­по­да­р­сь­ко­го ви­ро­б­ни­ц­т­ва ви­мо­ги до ЕЗ, як до еле­ме­н­та енерготехнологічного ко­м­п­ле­к­су, та­кож зро­с­тають, а йо­го фу­н­к­ціо­на­ль­ні вла­с­ти­во­с­ті бе­з­пе­ре­р­в­но ро­з­ши­рюю­ть­ся.

Важливим етапом в розвитку технологічних властивостей ЕЗ є застосування комбінованих МТА, які включають декілька сільськогосподарських машин різного призначення (в тому числі і з активними робочими органами). Поява таких агрегатів співпадає з періодом різкого зростання норм внесення хімічних препаратів, які одночасно стимулюють ріст культурних рослин і пригноблюють шкідники та бур’яни.

Зазначені технологічні новинки зажадали суттєвих конструктивних доопрацювань ЕЗ: підвищення вантажопід’ємності коліс без збільшення шкідливого їх впливу на грунт; збільшення вантажопід’ємності задніх і введення передніх навісних систем; застосування багатошвидкісних ВВП з різною схемою їх приводу (незалежний, синхронний тощо).

На­й­більш по­мі­т­ним і до­сить зна­ч­ним ета­пом ро­з­ви­т­ку те­х­но­ло­гі­ч­них вла­с­ти­во­с­тей ене­р­ге­ти­ч­них за­со­бів ста­ла ін­те­н­си­фі­ка­ція ко­р­мо­ви­ро­б­ни­ц­т­ва. Ко­р­мо­з­би­ра­ль­на те­х­ні­ка ві­д­рі­з­няє­ть­ся ви­со­ким рі­в­нем ене­р­го­с­по­жи­ва­н­ня, а її ви­ко­ри­с­та­н­ня по­т­ре­бує по­с­ті­й­но­го ві­зуа­ль­но­го ко­н­т­ро­лю за те­х­но­ло­гі­ч­ним про­це­сом. Ене­р­ге­ти­ч­ні за­со­би цьо­го на­п­ря­м­ку мають по­ту­ж­ний дви­гун, ре­ве­р­си­в­ний пост ке­ру­ва­н­ня і ре­ве­р­си­в­ну тра­н­с­мі­сію, а та­кож тро­хи пі­ді­й­ня­ту ка­бі­ну то­що. Так, наприклад, німецька фірма “Клаас” розробила самохідне шасі “Ксеріон 2500”, енергонасиченість якого становить близько 50 кВт/т [1]. Шасі має ряд конструктивних особливостей, які роблять його універсальною машиною. По - перше, це наявність трьох валів відбору потужності (заднього, верхнього та фронтального). По - друге, спеціально розроблена гідравлічно - механічна коробка передач, яка забезпечує плавну роботу приводу за будь - якого навантаження та швидкості. На базі цього шасі можна отримати: широкозахватну косарку, 4-х рядковий картоплекопач, буряко-збиральний комбайн, обприскувач, комбіновані МТА для обробітку грунту тощо. “Ксеріон 2500” відзначається надзвичайною маневреністю, оскільки може рухатися навіть боком.

Важко переоцінити вплив на технологічні властивості ЕЗ зручність керування МТА. Етапним рішенням слід вважати оснащення і комфорт кабіни. У описаного вище шасі ‘Ксеріон 2500’, для прикладу, можна легко, за лічені хвилини, змінити положення кабіни (посередині, спереду та збоку ліворуч), яка оснащена кондиціонером, зручним сидінням та електронним монітором управління агрегатом.

По­да­ль­ше збі­ль­ше­н­ня про­ду­к­ти­в­но­с­ті пра­ці в рі­ль­ни­ц­т­ві, як стве­р­джують про­г­но­зи ек­с­пе­р­тів, бу­де до­с­я­г­ну­то за­в­дя­ки ши­ро­ко­му впро­ва­дже­н­ню ко­м­бі­но­ва­них, ши­ро­ко­за­х­ва­т­них та шви­д­кі­с­них аг­ре­га­тів з ак­ти­в­ним при­во­дом ро­бо­чих ор­га­нів.

До си­с­тем ві­д­бо­ру по­ту­ж­но­с­ті дви­гу­нів но­вих мо­бі­ль­них ене­р­ге­ти­ч­них за­со­бів ви­су­ваю­ть­ся ви­мо­ги як за­га­ль­но­го, так і спе­ци­фі­ч­но­го ха­ра­к­те­ру:

- до­с­та­т­ньо ви­со­кий кое­фі­цієнт ко­ри­с­ної дії;

- мо­ж­ли­вість при­во­ду при ве­ли­ких пе­ре­мі­ще­н­нях ене­р­ге­ти­чно­го за­со­бу ві­д­но­с­но сі­ль­сь­ко­го­с­по­да­р­сь­ких ма­шин;

- мо­ж­ли­вість пе­ре­да­чі по­ту­ж­но­с­ті на ві­д­с­тань до 10 м (в трьох- та чо­ти­рьо­х­ма­ши­н­них аг­ре­га­тах);

- не­ви­со­ка ме­та­ло­мі­с­т­кість;

- технічна та технологічна на­ді­й­ність і до­в­го­ві­ч­ність при ек­с­п­луа­та­ції в по­льо­вих умо­вах;

- мо­ж­ли­вість гру­по­во­го та ін­ди­ві­дуа­ль­но­го при­во­ду хо­до­вих си­с­тем і ро­бо­чих ор­га­нів, а та­кож ав­то­ма­ти­за­ції ре­жи­мів ро­бо­ти; при­с­то­со­ва­ність до ко­ли­вань тя­го­во­го на­ва­н­та­же­н­ня, ши­ро­кий діа­па­зон ре­гу­лю­ва­н­ня си­ло­вих та шви­д­кі­с­них па­ра­ме­т­рів.

5. Си­с­те­ми ві­д­бо­ру по­ту­ж­но­с­ті і при­во­ду сі­ль­сь­ко­го­с­пода­р­сь­ких ма­шин.

Ро­з­г­ля­не­мо дея­кі якісні ха­ра­к­те­ри­с­ти­ки ос­но­в­них си­ло­вих пе­ре­дач (див. табл.). Ме­ха­ні­ч­на пе­ре­да­ча, не ди­в­ля­чись на ви­со­ке зна­че­н­ня коефіцієнта корисної дії (до 0.96), не­ви­со­кі по­ка­з­ни­ки ва­р­то­с­ті та ма­си, мо­жуть за­с­то­со­ву­ва­ти­ся для при­во­ду ті­ль­ки про­с­тих сі­ль­сь­ко­го­с­по­да­р­сь­ких ма­шин. У тих ви­па­д­ках, ко­ли по­т­рі­б­но ре­гу­лю­ва­ти ча­с­то­ту обе­р­та­н­ня, при­во­ди­ти де­кі­ль­ка ро­бо­чих ор­га­нів, ме­ха­ні­ч­ні тра­н­с­мі­сії сі­ль­сь­ко­го­с­по­да­р­сь­ких ма­шин стають скла­д­ни­ми, метало місткими і не­на­ді­й­ни­ми, а для пе­ре­да­чі по­ту­ж­но­с­ті на ве­ли­ку ві­д­с­тань - ва­ж­ко зді­й­с­не­н­ни­ми. Са­ме то­му на пе­р­с­пе­к­ти­в­них ене­р­ге­ти­ч­них за­со­бах ок­рім пе­ре­д­ньо­го, за­д­ньо­го і бо­ко­во­го ме­ха­ні­ч­них ВВП нео­б­хі­д­но пе­ре­д­ба­ча­ти бе­з­с­ту­пі­н­ча­тий ві­д­бір по­ту­ж­но­с­ті.

На­й­більш по­в­но по­с­та­в­ле­ним ви­мо­гам ві­д­по­ві­дають гі­д­рооб’ємна та еле­к­т­ри­ч­на тра­н­с­мі­сії. Во­ни ре­гу­люю­ть­ся і до­сить ле­г­ко пі­д­даю­ть­ся ав­то­ма­ти­за­ції. З їх до­по­мо­гою ду­же просто можуть бути здійснені груповий та індивідуальний приводи машин. ККД кращих зразків гідрооб’ємних передач складає на менше 0.92 в області максимуму, але характер його зміни в залежності від навантаження дуже крутий.

Коефіцієнт корисної дії однопоточної електричної передачі дещо нижчий - 0.75-0.80. Однак деякі переваги гідрооб’ємних передач по ККД зникають при подовженні і ускладненні комунікаційних зв’язків між гідроагрегатами (що необхідно при розосередженому приводі сільськогосподарських машин і збільшенні числа споживачів) із-за гідравлічних втрат в шлангах і муфтах, необхідності використання масляних радіаторів, вмістищ тощо. Крім того, показники роботи гідроприводу в значній мірі змінюються при коливаннях навколишнього середовища.

Порівняння які­с­них ха­ра­к­те­ри­с­тик си­ло­вих пе­ре­дач [1]

	Тип пе­ре­да­чі
Ха­ра­к­те­ри­с­ти­ки	ме­ха- ні­ч­на	елект- ри­ч­на	гі­д­ро- об’­ємн.	гі­д­ро- ме­хан.
Можливість індивідуального регулювання частоти обертання коліс
Незалежність розміщення силової установки
ККД
Можливість зміни потужності
Оцінка шумності роботи
Надійність
Легкість обслуговування
Вартість, %
Витрати на обслуговування, %

Енергонасиченість гідро об’ємних передач знаходиться в межах 105-115 кВт/т. У електричної передачі з машинами постійного струму цей показник дорівнює 85-105 кВт/т. Але у швидкісних машин (як електричних, так і гідрооб’ємних) він доведений до 270 кВт/т. По всім інших показниках електрична передача краща, ніж гідрооб’ємна. Діапазон регулювання елек-тричних передач значно ширший, в них легко може бути отримана ідеальна для тягового приводу гіперболічна характеристика.

Нині конструкції гідрооб’ємних передач більш відпрацьовані, а тому частіше застосовуються на тягових та транспортних засобах. Прийнято вважати, що дану передачу доцільно використовувати при числі споживачів енергії не більше 2. Для енергетичних засобів з розвинутою системою безступінчатого відбору потужності і числом споживачів 3 і більше - знайдуть застосування електротрансмісії. Найбільш придатною може бути система електричного відбору потужності, яка складається із генератора перемінного струму, електромотор-редукторів, випрямлячів та системи керування. Для нерегульованих приводів можливий відбір потужності на перемінному струмі.

Література:

1. Ксеневич И.П., Кутьков Г.М. Технологические основы и техническая концепция трактора второго поколения.- Тракторы и сельхозмашины, 1982, №12.- с.31-33.

2. Погорелый Л.В. Сельскохозяйственная техника и технологии будущего.- К.: Урожай, 1988.- 176 с.

3. Кутьков Г.М. Технологические основы и тяговая динамика мобильных энергетических средств.-Уч. пособие.-М.,1992.-154 с.

4. Кацыгин В.В. и др. Перспективные мобильные энергети-ческие средства (МЭС) для сельскохозяйственного производства.- Мн.: Наука и техника, 1982.- 272 с.

5. Кутьков Г.М., Ксеневич И.П. Блочно- модульные МТА.- Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1990, №1.- с.8-10.

6. Журнал “Пропозиція”, 1998, №3.- С.47.

7. Кацыгин В.В. и др. Перспективные мобильные энергетические средства (МЭС) для сельскохозяйственного производства.- Мн.: Наука и техника, 1982.- 272 с.

Питання для перевірки.

1. Принципи, які покладені в основу створення нових енергетичних засобів як з колісними, так і гусеничними рушіями.

2. Основні схеми агрегатів на основі стик- модулів та трьохвісних енергетичних засобів.

3. Суть концепції створення ВЕЗ, як проміжної ланки при переході до побудови енергетичних засобів перемінного тягового класу.

4. Основні напрямки зменшення ущільнюючого впливу ходових систем енергетичних засобів та сільськогосподарських машин і знарядь на грунт.

5. Основні напрямки застосування МЕЗ загального призначення.

6. Вплив модульної побудови енергетичних засобів на ущільнення грунту.