CC BY
48
Раздел 1. Растениеводство.
УДК 631.3:629.114.2 ЩЕРБАКОВ В.А.
ПРЕДПОСЫЛКИ К РАЗРАБОТКЕ ТИПОРАЗМЕРНОГО РЯДА ТРАКТОРОВ ДЛЯ УСЛОВИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЗОНЫ
Рассмотрены причины несоответствия массы и мощности тракторов, необходимость разработки конструкции трактора при оптимальном соотношении массы и мощности и создания типоразмерного ряда тракторов с учетом природных условий, структуры производства и хозяйственных особенностей. Внедрение типоразмерного ряда тракторов может дать экономию топлива и снижение себестоимости работ.
Повышение производительности и снижение материалоемкости тракторной техники тесно связаны с выбором оптимальной мощности и достижением соответствующей удельной конструкционной массы.
Мощность относится к технико-экономическим показателям сельскохозяйственных тракторов и непосредственно для оценки их технического уровня не используется. Необходимый уровень мощности должен определяться оптимизационными расчетами использования парка тракторов по экономическим критериям. За рубежом этот уровень мощности определяется на основании спроса на технику и отражает возможности ее использования. Поэтому статистический анализ мощности зарубежных аналогов можно использовать для экспертной оценки результатов оптимизационных расчетов.
В то же время только статистика распределения мощности по массе тракторов позволяет оценить "экономичность" конструкций, посредством усредненных значений удельной конструкционной массы, поскольку таким образом можно установить на данный период оптимальную энергонасыщенность с точки зрения несущей способности конструкций при рядовой структуре материалов [1].
От мощности двигателя трактора зависит скорость движения агрегата и часовой расход топлива, от массы трактора - класс тяги и возможная ширина захвата. Как скорость движения агрегата, так и ширина захвата зависят от зональных условий: размеров обрабаты-
27
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.
ваемых участков, их конфигурации, качества дорог, засоренности почвы камнями и т.д. В случае если масса трактора не ограничивается условиями зоны, ее предельное значение зависит от других показателей, например, от допустимой степени уплотнения почвы.
Будучи зависимы в определенных пределах от зональных условий, мощность и масса трактора могут находиться в произвольном соотношении, которое и определяет энергонасыщенность трактора. Значение последней зависит от назначения трактора, выполняемых операций, применяемых технологий и зональных условий.
Энергонасыщенность трактора должна быть такой, чтобы при заданных агротехникой скоростях, соответствующих применяемой системе машин, без перерасхода топлива и с захватом агрегата, соответствующим тяговому классу трактора, получать при допустимом буксовании наибольшую выработку; при этом приведенные затраты должны быть минимальными [2].
Известно, что увеличение энергонасыщенности, расширяя тяговые и скоростные характеристики трактора, приводит к определенному изменению величины тягового КПД. Увеличение мощности, подводимой к ведущим колесам, позволяет использовать трактор на более высокой скорости при сохранении постоянного тягового усилия. Повышение скорости движения трактора до такой же величины при меньшей мощности двигателя приведет к необходимости уменьшения тягового усилия и в результате величина КПД у менее мощного трактора окажется ниже.
Следует иметь в виду, что повышение энергонасыщенности трактора, как правило, сопровождается и некоторым увеличением его массы [3]. В настоящее время рост энергонасыщенности тракторов привел к значительному недоиспользованию мощности, которое приводит к соответствующему снижению реальной производительности машинно-тракторных агрегатов. При увеличении энергонасыщенности тракторов расчет делается на то, что соответственно повысятся и скорости агрегатов. Однако повышение скоростей мобильных средств процесс медленный, к тому же ограниченный агротехническими требованиями и требованиями эргономики. В то же время тяговые свойства в каждом тяговом классе при повышении энергонасыщенности остаются практически неизменными. В результате появляется избы-
28
Раздел 1. Растениеводство.
точная мощность, которая не может быть использована ни для повышения скорости, ни для увеличения ширины захвата и грузоподъемности агрегатов.
Разработка конструкции трактора без учета оптимальных соотношений мощности, массы и целесообразных пределов догружения приведет к нерациональному повышению веса и, следовательно, к снижению эффективности использования трактора [3].
Также очень важной является оптимизация соотношения скорости движения и ширины захвата агрегата. Один и тот же объем работ в заданные сроки может быть практически выполнен как широкозахватными агрегатами, так и агрегатами с меньшей шириной захвата, но с большей скоростью.
С точки зрения использования мощности трактора целесообразен агрегат с шириной захвата, обеспечивающей максимальную производительность. В то же время возможны случаи, когда экономически выгоден трактор с небольшой по ширине захвата машиной, но работающий с высокой скоростью.
Однако чрезмерное повышение скорости агрегата может быть, с одной стороны, ограничено снижением качества работы, увеличением энергозатрат. Затраты на работу, выполненную таким агрегатом, будут увеличены из-за повышения удельного веса затрат на заработную плату, топливо и реновацию трактора. С другой стороны, при чрезмерном увеличении ширины захвата агрегата и связанным с этим снижением скорости растет суммарная масса орудия и резко возрастает тяговое усилие на крюке трактора. Это приводит к повышенному буксованию движителей, а следовательно, к непроизводительному расходу энергии и росту стоимости агрегата. Критерием оптимизации скорости движения и ширины захвата должен быть минимум производственных затрат при выполнении необходимого объема работ, за которые принимаются дифференциальные затраты, учитывающие затраты живого и овеществленного труда, трудовые резервы и потери урожая [4].
Одной из основных проблем использования сельскохозяйственной техники является воздействие на почву. Параметры современных тракторов, автомобилей, прицепов и сельскохозяйственных машин не всегда соответствуют требованию сохранения почвенного
29
ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов СЗНИИМЭСХ. 1999. Вып. 70.
слоя. Анализ зависимости воздействия на почву отечественных тракторов от их эксплуатационной массы показывает, что предельно допустимому уровню воздействия ходовой системы на почву соответствуют только наиболее легкие модели колесных тракторов: Т-16М, Т-25А и Т-40М, а также некоторые гусеничные тракторы: Т-90С, ДТ-175С, Т-250 [5].
Негативное воздействие машин на почву определяется как их конструкцией, так и технологией выращивания урожая. Повышение плотности почвы влечет за собой увеличение твердости и тягового сопротивления на 25-40%. Обработка почвы повышенной плотности требует значительного увеличения расхода топлива. Тем не менее при составлении агрегата руководствуются в основном требованиями агротехники, не учитывая негативные последствия воздействия техники на почву. Поэтому для ослабления воздействия рекомендуется подбирать машины соответствующей массы и шины необходимой ширины [6].
В настоящее время преобладающая концепция современного трактора определена как "универсальное тяговонесущее энергетическое средство". Сельскохозяйственный трактор 90-х годов - это, в основном, полноприводная машина, оснащенная малоповреждающими почву шинами увеличенного профиля. Основной тенденцией в развитии сельскохозяйственной техники в наиболее развитых странах мира остается рост мощности тракторов. Рост мощности создает благоприятные условия для увеличения производительности тракторных агрегатов и возможности выбора оптимальных скоростных режимов. Однако трактор с большой мощностью двигателя не всегда является экономичным, а потребительский спрос на более мощную технику иногда является результатом рекламы производителей тракторов.
Стремление зарубежных производителей тракторов в максимально возможной степени удовлетворить требования потребителей привело к созданию тракторов мощностью от 10 до 360 кВт. Насыщению типоразмерного ряда способствует создание новых модификаций тракторов с все меньшей разницей в мощности между моделями. О наличии же какого-либо типоразмерного ряда тракторов, производимых в России, говорить не приходится, т.к. колесные трактора Владимирского и Липецкого тракторных заводов не составляют еди-
30
Раздел 1. Растениеводство.
ного типоразмерного ряда. Далее в мощностном ряду имеются только тракторы мощностью 245 кВт Кировского завода в Санкт-Петербурге
[7].
По основным показателям тракторы и большинство сельскохозяйственных машин стран СНГ намного отстают от лучших зарубежных образцов.
Из всего вышесказанного видно, что существует необходимость в разработке типоразмерного ряда для Северо-Запада с учетом условий зоны, структуры производства и хозяйственных особенностей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Либцис С.Е., Кузько Т.А. Статическая оценка мощности и удельной массы сельскохозяйственных тракторов. // Тракторы и сельхозмашины. - 1989. - N2. - С. 8-11.
2. Волков Б.Г. Энергонасыщенность как параметр сельскохозяйственного трактора. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1982. - N6. - С. 28-32.
3. Ксеневич И.П., Шнейсер Б.Я. Зависимость тягового КПД трактора от величины энергонасыщенности и непроизводительных затрат мощности. // Тракторы и сельхозмашины. - 1984. - N4. -С. 12-14.
4. Шульгин И.Г. Обоснование оптимального режима работы бессцепочных почвообрабатывающих орудий. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1983. -N4. -С.12-16.
5. Ксеневич И.П.,Леско М.И.,Мининзон В.И.,Парфенов А.П. Рациональный типоразмерный ряд перспективных с/х тракторов. // Тракторы и сельхозмашины. - 1990. - N11. - С. 4-7.
6. Цукуров А.М. Методика расчета эксплуатационной массы трактора по ограничению воздействия на почву. // Тракторы и сельхозмашины. - 1998. - N2. - С. 10-13.
7. Современные тенденции мирового сельскохозяйственного машиностроения. - М.: АО "Трактороэкспорт". - 1995.
Получено 12.05.99.
31
