CC BY
2Процессы и машины агроинженерных систем
УДК 631.3-51 Код ВАК 05.20.03 (новый код - 4.3.1)
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СОВРЕМЕННЫХ ГУСЕНИЧНЫХ ТРАКТОРОВ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ КАЗАХСТАНА
С.И. Бобков1*
1 Костнанайский инженерно-экономический университет им. М. Дулатова, г. Костанай, Казахстан. *E-mail: [email protected]
Аннотация. В статье говорится об эффективности применения гусеничных тракторов в сельском хозяйстве Казахстана. При проведении исследований использовались теоретические методы, основанные на анализе научно-технической литературы и проведенных экспериментальных исследований, применении основных положений земледельческой механики, теории сельскохозяйственных машин.
Гусеничные тракторы могут осуществлять полевые работы с большей производительностью, чем колесные, что позволяет в более сжатые сроки выполнять различные технологические операции. Одним из главных преимуществ гусеничных тракторов является то, что они имеют лучшие тягово-сцепные качества по сравнению с колесными. За счет лучшего сцепления гусеницы с почвой буксование гусеничного трактора в 3 раза меньше, чем у колесного. Кроме того, применение гусеничных тракторов на весенне-полевых работах обеспечивает снижение удельного давления на почву до 3,0-5,2 раз по сравнению с применением колесных тракторов тягового класса 5.. .6.
Применение гусеничных тракторов позволит повысить производительность при выполнении различных технологических операций и сократить сроки проведения работ, соответственно, снизить потери продукции от превышения агротехнических сроков, снизить уплотняющее воздействие на почву и, как следствие повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
Ключевые слова: трактор, тракторный парк, тяговый класс, производительность, буксование, уплотнение почвы.
EXPLOITATION OF MODERN TRACKED TRACTORS IN AGRICULTURAL PRODUCTION OF KAZAKHSTAN S.I. Bobkov1*
1 Kostanay Engineering and Economic University nam. M. Dulatov, Kostanai, Kazakhstan. *E-mail: [email protected]
Abstract. The article talks about the effectiveness of the use of tracked tractors in the agriculture of Kazakhstan. During the research, theoretical methods were used based on the analysis of scientific and technical literature and experimental studies, the application of the main provisions of agricultural mechanics, the theory of agricultural machines.
Crawler tractors can carry out field work with greater productivity than wheeled tractors, which allows you to perform various technological operations in a shorter time. One of the main advantages of caterpillar tractors is that they have better traction and coupling qualities than wheeled tractors. Due to the better adhesion of the caterpillar to the soil, the slipping of a caterpillar tractor is 3 times less than that of a wheeled tractor. In addition, the use of caterpillar tractors in spring field work provides a decrease in the specific pressure on the soil up to 3.0-5.2 times compared with the use of wheeled tractors of traction class 5...6.
The use of caterpillar tractors will increase productivity in performing various technological operations and shorten the time of work, respectively, reduce product losses from exceeding agrotechnical terms, reduce the compacting effect on the soil and, as a result, increase the yield of agricultural crops.
Keywords: tractor, tractor park, drawbar category, productivity, skidding, soil compaction.
Постановка проблемы (Introduction)
В условиях резко континентального климата зоны северного региона Казахстана, в которую входят основные зерносеющие регионы: Костанайская, Акмолинская и Северо-Казахстанская области), успех работы сельхозтоваропроизводителей во многом зависит от своевременности и точности их действия. По данным исследований, проведенных в области оптимизации сельскохозяйственных работ, установлено, что при соблюдении агротехнически-допустимых сроков возможно повысить урожайность в среднем до 20-25% [1]. Если учесть, что в последнее время наблюдается тотальный дефицит механизаторских кадров, то в данных условиях своевременность выполнения работ может быть достигнута только за счет применения более производительной техники, в частности, тракторов, как основы механизации сельского хозяйства. В настоящее время на рынке северного региона Казахстана широко представлены тракторы ведущих производителей стран СНГ и дальнего зарубежья. Производители предлагают широкую гамму колесных и гусеничных тракторов в диапазоне мощности от 18 (25) до 455 (620) кВт (л.с.), которые могут применяться при возделывании зерновых, зернобобовых и масличных и кормовых культур. В конструкциях тракторов реализуются технические решения, способст -вующие повышению технико-экономических показателей, снижению уплотнения почвы, улучшению управления МТА и созданию удобств для работы механизаторов. Для сельскохозяйственного производства северного региона Казахстана необходим весь спектр тракторов различных тяговых классов [2-6].
Цель и методы исследования (Methods)
Цель исследований - изучить основные достоинства гусеничных тракторов, применение которых позволит повысить производительность полевых работ, снизить негативное воздействие движителей на почву.
При проведении исследований использовались теоретические методы, основанные на анализе научно-технической литературы и проведенных экспериментальных исследований, применении основных положений земледельческой механики, теории сельскохозяйственных машин и методов
измерений, регламентируемых нормативной документацией.
Результаты (Results)
В сельскохозяйственном производстве преимущественно используются колесные тракторы. Это связано с тем, что они более универсальны и находят широкое применение, как на полевых работах (посев, культивация, боронование, заготовка сена и т.д.), так и на любых транспортных - перевозка зерна, сена, силоса, воды и т.д. При этом гусеничные тракторы могут использоваться только на полевых работах, и не приспособлены для транспортных. А для их перемещения на дальние расстояния необходимы специальные тягачи с транспортными платформами (тралами), что является одним из главных их недостатков.
В настоящее время в сельхозформированиях Костанайской области насчитывается около 23000 тракторов, из которых порядка 3700 тракторов, т.е. 16,0% составляют гусеничные. В целом, в основных зерносеющих областях северного региона Казахстана (Костанайской, Северо-Казахстанской и Акмолинской) количество тракторов составляет около 51000 шт., из них гусеничных - примерно 8000 шт, т.е. не более 15,7%. Следует отметить, что основная масса имеющихся гусеничных тракторов - это устаревшие модели типа ДТ-75, Т-4А, оставшиеся в хозяйствах со времен Советского Союза. Их количество в Костанайской области составляет 90,0% от имеющихся гусеничных тракторов, а в целом по северному региону - 80,1%.
Однако это не говорит о том, что гусеничный трактор не востребован и в сельском хозяйстве можно обойтись только колесными тракторами. Интерес к гусеничным тракторам возрастает, особенно у сельхозтоваропроизводителей, представляющих крупные агроформирования с посевной площадью 10000-20000 га и более. Это связано с тем, что большая часть гусеничных тракторов, представленных на рынке - это мощные тракторы тягового класса 6-8 с мощностью двигателя до 570 л.с. и более, например John Deere серии 8RT, Challenger серия MT 800E, производства стран дальнего зарубежья. Из стран СНГ ОАО «Минский тракторный завод» выпускает гусеничные тракторы Беларус-2103 тягового класса 5, ООО «Комбайновый завод Ростсельмаш» выпускает тракторы Buhler Versatile 570 DT тягового класса 8 с возможностью их агрегатирования, как на колесном ходу, так и на гусеничной цепи Quadtrac (рисунок 1).
в) г)
Трактор John Deere серии 8RT Трактор Беларус-2103
Рисунок 1 - Гусеничные тракторы
Такие тракторы могут осуществлять полевые работы с большей производительностью, чем колесные, что позволяет в более сжатые сроки выполнять различные технологические операции, а это особенно актуально при больших площадях в крупных хозяйствах. Например, на одной из основных операций - посеве, соблюдение агротехнических сроков очень важно, а их растягивание может привести к большим потерям будущего урожая.
Одно из главных отличий современных гусеничных тракторов от тракторов Советского периода - замена металлических гусениц на резиноармированные, что позволяет им при небольших транспортных переездах с одного поля на другое не портить асфальтовое покрытие, а также повышение эргономических показателей работы механизаторов. На современных тракторах имеются очень удобные и комфортные кабины с шумоизоляцией, подогревом, конденционированием, что создает безопасные условия для
работы механизаторов. Кроме того, для управления направления движения гусеничной машины и маневрирования служит рулевое колесо с электронными системами, снижающими усилие и вибрацию и повышающими уровень комфорта механизатора, в отличие от ранее используемых механических рычагов.
При этом одним из главных преимуществ гусеничных тракторов является то, что они имеют лучшие тягово-сцепные качества по сравнению с колесными. За счет лучшего сцепления гусеницы с почвой буксование гусеничного трактора в 3 раза меньше, чем у колесного. Например, допустимое буксование для колесных тракторов с 4-мя ведущими колесами составляет не более 16%, а для гусеничных - не более 5%. Соответственно, проходимость у гусеничных тракторов выше, чем у колесных, и гусеничный трактор пройдет там, где не сможет это сделать колесный, особенно по неровностям и сильно увлажненной почве. А если сравнивать их по маневренности, то преимущество, безусловно, у гусеничного трактора, для которого радиус поворота существенно меньше.
Кроме того, применение гусеничных тракторов на весенне-полевых работах обеспечивает снижение удельного давления на почву до 3,0-5,2 раз по сравнению с применением колесных тракторов тягового класса 5.. .6 (у колесных тракторов удельное давление достигает 1,5.. .2,6 кг/см2, а у гусеничных
- 0,45.0,50 кг/см2). А уплотнение почвы при однократном проходе гусеничного трактора ниже на 1930%, чем у колесного (уплотнение по колее колесного трактора - 1,42.1,55 г/см3, а по колее гусеничного
- 1,15.1,20 г/см3). При этом потери урожая по колее гусеницы в 5 раз меньше, чем по колее колесного трактора. А одним из способов снижения удельного давления является замена колеса на трехосные тележки с гусеничной цепью Quadtrac (рисунок 1а). При этом движителю присущи преимущества колеса
- высокая скорость движения до 40 км/ч и преимущества гусеницы, проявляющиеся в низком удельном давлении до 0,5 кг/см2, при допустимом значении удельного давления движителей на почву до 0,6 кг/см2.
Трактор является тяговым средством и для его характеристики используется тяговый КПД, который в целом рассчитывается, как отношение мощности, затрачиваемой на перемещение орудия ко всей мощности на перемещение агрегата. За счет лучших тягово-сцепных качеств гусеничный трактор может преодолевать большее тяговое сопротивление на перемещение орудия и, соответственно, развивать большую тяговую мощность, поэтому его тяговый КПД в среднем на 9-12% выше, чем у колесного. В этой связи для инженеров, работающих в хозяйствах, необходимо знать, что такое тяговый класс трактора. Тяговый класс трактора определяется его номинальным тяговым усилием (таблица 1), которое в свою очередь зависит от эксплуатационной массы трактора (полная масса, состоящая из конструктивной массы трактора со всем оборудованием, массы механизатора, массы полной заправки всех емкостей горюче-смазочными материалами и охлаждающей жидкостью, массы инструментов), а не от мощности двигателя, влияющего на скоростные характеристики трактора. Говоря по-простому, номинальное тяговое усилие трактора - это то, сколько трактор может за собой потянуть в процессе
работы. И чем больше эксплуатационная масса трактора, тем больше его номинальное тяговое усилие и, соответственно, выше тяговый класс (таблица 1).
Таблица 1 - Соответствие тягового класса трактора его номинальному тяговому усилию (по официальной классификации в соответствии с ГОСТ)
Тяговый класс Номинальное тяговое усилие, кН (кг)
1,4 12,6-18,0 (1260-1800)
2 18,0-27,0 (1800-2700)
3 27,0-36,0 (2700-3600)
4 36,0-45,0 (3600-4500)
5 45,0-54,0 (4500-5400)
6 54,0-72,0 (5400-7200)
8 72,0-108,0 (7200-10800)
свыше 8 более 108 (более 10800)
Для этого и предусмотрена балластировка тракторов, за счет которой можно изменить эксплуатационную массу трактора. Раньше в технических характеристиках тракторов, выпускаемых в Советском Союзе, указывался тяговый класс трактора, сейчас его нет, но указывается эксплуатационная масса без балластных грузов и с ними (если они предусмотрены). Определить тяговый класс трактора расчетным способом сможет любой инженер в соответствии с несложной методикой, описанной в ГОСТ 27021.
При недостаточной массе трактора, даже при большой мощности двигателя (а она на современных тракторах, как правило, идет с запасом) будет происходить повышенное буксование, что в свою очередь приведет к повышенному расходу топлива, износу шин (гусениц) и снижению производительности. И если сравнить два трактора - колесный и гусеничный с одинаковой массой и мощностью двигателя, то тяговое усилие гусеничного трактора будет на 28% выше, чем у колесного за счет применения гусеничного хода. Это позволяет преодолевать большие тяговые сопротивления и агрегатировать сельскохозяйственные орудия с большей шириной захвата, что, соответственно, позволяет повысить производительность труда при выполнении полевых работ. По результатам исследований, проведенных учеными из Костанайского филиала ТОО «НПЦ агроинженерии», установлено, что за счет лучших тягово-сцепных качеств гусеничный трактор обеспечивает повышение производительности при обработке стерневых фонов до 16%, а на обработке паров - до 28%, при этом идет снижение удельного расхода топлива до 19% и до 27% соответственно.
Одним из важных показателей работы, как колесных, так и гусеничных тракторов является устойчивость, которая характеризует его способность работать на продольных и поперечных уклонах без опрокидывания. Гусеничные тракторы более приспособлены для работы на крутых склонах, так как
центр их тяжести расположен относительно низко, динамическая устойчивость лучше и они менее подвержены сползанию со склонов. Гусеничные тракторы можно использовать на энергоемких работах на горных, овражных и балочных склонах крутизной до 20 град.
Бытует мнение, что гусеничные тракторы - это довольно тихоходные машины, но несмотря на наличие гусениц вместо колес, современные гусеничные тракторы могут использоваться в широком диапазоне рабочих скоростей - от 2,5 км/ч до 40 км/ч.
Современные колесные и гусеничные тракторы - это довольно сложные в конструктивном исполнении механизмы, обслуживание и ремонт которых одинаково сложен и требует денежных вложений. Однако необходимо помнить, что новые современные тракторы, ввозимые в Республику Казахстан, в том числе и гусеничные, подлежат обслуживанию в специализированных сервисных центрах. Ремонтировать их самостоятельно, особенно в период их нахождения на гарантии, нежелательно. Для этих целей необходимо привлекать специалистов из сервисных и дилерских центров. Как показал анализ производственной ситуации, наиболее эффективно работают крупные сервисные центры, имеющие высококвалифицированных специалистов, склады запасных частей, производственную базу для ремонта машин и их составных частей, передвижные средства на базе автомобилей для выезда специалистов сервиса к местам дислокации обслуживаемой техники.
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
Таким образом, гусеничные тракторы - это востребованные в сельскохозяйственном производстве машины, которые могут эффективно использоваться на полевых работах. Анализ показывает, что в последнее время доля их приобретения за рубежом увеличивается и составляет около 30% от общего парка приобретаемых тракторов. Несмотря на довольно высокую цену (по сравнению с колесными тракторами), вкладывать деньги на их приобретение можно и нужно, особенно это будет оправдано в крупных хозяйствах с большими посевными площадями. Это позволит повысить производительность при выполнении различных технологических операций и сократить сроки проведения работ, соответственно, снизить потери продукции от превышения агротехнических сроков, снизить уплотняющее воздействие на почву и, как следствие повысить урожайность сельскохозяйственных культур. Результаты исследований показывают, что применение гусеничных тракторов на полевых работах позволит увеличить урожайность зерновых культур примерно на 4 ц/га за счет снижения уплотняющего воздействия на почву по сравнению с колесными тракторами.
Библиографический список:
1 Бейлис, В.М. Технологические системы и продолжительность полевых работ // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2012. № 5. С.14-17.
2 Каталог тракторных заводов, производителей тракторной техники. Российиский тракторный сервер [Электронный ресурс]. - 2021. - URL:http://www.traktor.ru (дата обращения 14.11.2021).
а. 18
3 Давидсон, Е. И. Как повысить эффективность АПК России // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2002. № 11. С.45-46.
4 Горбачев, В.И. и др. Состояние и перспективы развития тракторостроения для АПК России / В.И. Горбачев, А.М. Нефедов // Тракторы и сельхозмашины. 2012. №1. С.3-6.
5 Бобков, С.И. и др. Анализ структуры парка сельскохозяйственных тракторов в Северном Казахстане / С.И. Бобков, М.А. Плохотенко // Тракторы и с/х машины. 2013. № 6. С. 3-4.
6 Бобков, С.И. Анализ факторов, влияющих на эффективность функционирования тракторного парка северного региона Казахстана // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 8. С. 49-51.
Bibliography
1 Beilis, V.M. Technological systems and duration of field work // Agricultural machines and technologies. 2012. No. 5. P.14-17.
2 Catalog of tractor factories, manufacturers of tractor equipment. Russian tractor server [Electronic resource].- 2021. - URL: http: //www.traktor.ru (date of treatment 11/14/2021), (in Russian).
3 Davidson, E.I. How to improve the efficiency of the agro-industrial complex of Russia // Tractors and agricultural machines. 2002. No. 11. P.45-46.
4 Gorbachev, V.I. and other. State and prospects for the development of tractor construction for the agro-industrial complex of Russia / V.I. Gorbachev, A.M. Nefedov // Tractors and agricultural machines. 2012. No. 1. S.3-6.
5 Bobkov, S.I. and other. Analysis of the structure of the agricultural tractor park in Northern Kazakhstan / S.I. Bobkov, M.A. Plohotenko // Tractors and agricultural machines. 2013. No. 6. P. 3-4.
6 Bobkov, S.I. Analysis of the factors affecting the efficiency of the functioning of the tractor fleet in the northern region of Kazakhstan // Tractors and agricultural machines. 2015. No. 8. S. 49-51.
