CC BY
126
Выводы
1. Предложена структура системы поэтапной оптимизации эксплуатационных параметров энергонасыщенных тракторов, обеспечивающая наименьший расход энергоресурсов в режиме рабочего хода агрегатов разного технологического назначения.
2. Обоснованы критерии поэтапного прогнозирования рациональных энергетических характеристик двигателя, преобразующих свойств трансмиссии, массоэнергетических параметров и режимом рабочего хода энергонасыщенных тракторов при выполнении различных по энергоемкости и назначению технологических операций.
3. Определено содержание промежуточных и сопряженных задач, установлены экстремальные значения параметров оптимизации и налагаемые ограничения на основных этапах системы ресурсосбережения.
Литература
1. Селиванов, Н.И. Эффективное использование энергонасыщенных тракторов / Н.И. Селиванов; Крас-ГАУ. - Красноярск, 2008. - 228 с.
2. Иофинов, С.А. Эксплуатация машинно-тракторного парка / С.А. Иофинов, Г.П. Лышко. - М.: Колос, 1984. - 351 с.
'--------♦------------
УДК 630.37:001.891 В.Н. Холопов, В.А. Лабзин
ПУТИ МОДИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО КОЛЕСНОГО ТРАКТОРА
Предлагается на основе одного моторно-трансмиссионного блока сельскохозяйственного колесного трактора создавать колесный, гусеничный, сочлененный колесный и сочлененный гусеничный тракторы. Описаны конструктивные варианты гусеничных машин на уровне изобретений.
Ключевые слова: трактор, модификация, сочлененный, моторно-трансмиссионный блок, модуль, компоновка, управление, надежность.
V.N. Kholopow, V.A. Labzin WAYS OF MODIFICATION OF AN AGRICULTURAL TRACTOR
The article gives the idea to create wheel, track, coupled wheel and coupled track tractors on the basis of one motor-transmission block of the agricultural wheel tractor. Constructive variants of track machines as inventions are given.
Key words: tractor, modification, coupled, motor-transmission block, module, configuration, management, reliability.
К эксплуатационным свойствам трактора, определяемым при его неподвижном состоянии, относятся компоновочные характеристики, оказывающие влияние и на те эксплуатационные свойства, которые характеризуют подвижность машины. Ученые Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии с целью повышения эксплуатационных свойств лесных машин и достижения высокой их унификации обосновали возможность компоновки лесных колесных машин на базе колесного сельскохозяйственного трактора и предложили соответствующие технические решения [1]. Известно, что высокая степень унификации машин позволяет организовать их производство без значительных материальных затрат и упростить техническую эксплуатацию. Степень унификации лесохозяйственных и сельскохозяйственных транспортно-тяговых машин повысится, если колесные и гусеничные машины создавать на основе сельскохозяйственного трактора, образовав семейство блочно-модульных унифицированных колесных и гусеничных сельскохозяйственных и лесохозяйственных тракторов. Структура такого семейства может иметь вид, представленный на рисунке 1.
Базовая машина £
Моторный модуль 1 . Моторно-транс. блок
Шь'
Колесно-гусеничный трактор
МШИ ООО&'ОООО
Гусеничный трактор Сочлененная гусеничная
машина
Рис. 1. Структурная схема семейства тракторов на базе колесного трактора
Первая ветвь семейства тракторов - колесная. С базового сельскохозяйственного трактора, в соответствии с предложением Санкт-Петербургской лесотехнической академии, снимается передний мост. Образованный одноосный моторный модуль сцепным устройством соединяют с одноосной тележкой, привод колес которой производится от двигателя моторного модуля. В результате получен сочлененный колесный трактор, обладающий большей приспособленностью к выполнению ряда работ, чем базовый трактор.
Вторая ветвь семейства тракторов - колесно-гусеничная. На базовый трактор вместо ведущих колес устанавливаются две балансирные гусеничные тележки (предложение ВНИИПОМлесхоза), в результате чего резко повышаются тяговые свойства и проходимость.
Третья ветвь семейства тракторов - гусеничная. С базового сельскохозяйственного трактора снимаются передний мост и задние колеса. Полученный таким образом моторно-трансмиссионный блок устанавливается на выполненную в виде модуля гусеничную тележку. Связь выходных валов моторнотрансмиссионного блока с ведущими звездочками гусеничной тележки может быть осуществлена, например, с помощью бортовых цепных передач. Такая моторная гусеничная тележка имеет связь гусениц между собой через межколесный дифференциал моторно-трансмиссионного блока, который будет выполняет роль механизма поворота гусеничной тележки. При установке на моторную тележку механизма поворота, выполненного, например, бесступенчатым, и не связанного конструктивно с моторно-трансмиссионным блоком, образуется гусеничный трактор с бесступенчатым механизмом поворота, который при легкости управления имеет более высокую совместимость с окружающей средой за счет меньшего воздействия на почву при повороте.
Соединение моторной гусеничной тележки сцепным устройством со второй гусеничной тележкой, предназначенной, например, для монтажа на ней технологического оборудования, и передачи части энергии двигателя моторно-трансмиссионного блока на вторую тележку для активизации ее гусениц образует сочлененный гусеничный трактор [2, 4] со сменной технологической тележкой. Такой трактор может быть использован, например, для работы в горных условиях.
На одну и ту же тележку возможна установка моторно-трансмиссионных блоков сельскохозяйственных колесных тракторов различной мощности, в результате чего можно создать спектр унифицированных машин различного технологического назначения и разной мощности, способных работать в любых конкретных условиях.
Гусеничная ветвь семейства лесохозяйственных и сельскохозяйственных машин может быть реализована при использовании нижеописанных технических решений.
В двухгусеничных машинах [2, 3] моторно-трансмиссионный блок колесной машины закреплен на раме гусеничной тележки, которая состоит из двух поперечных труб, на концах которых расположены жестко связанные с этими трубами продольные пластины (рис. 2). На передних и задних концах пластин закреплены подшипниковые узлы передних и задних звездочек гусениц. Натяжение каждой гусеницы осуществляется двумя поддерживающими катками, установленными на шарнирно связанных с поперечными трубами и взаимно подпружиненными стойках.
8 4 3 5
Рис. 2. Гусеничный трактор:
1 - моторно-трансмиссионный блок; 2 - рама тележки; 3 - продольная пластина рамы;
4 - задний опорный каток; 5 - передний опорный каток; 6 - гусеница; 7 - цепная передача;
8 - звездочка гусеницы; 9 - гидроцилиндр изменения наклона блока; 10 - натяжное устройство гусеницы
На выходных валах моторно-трансмиссионного блока закреплены подшипниковые узлы и ведущие звездочки. Через подшипниковые узлы и гидроцилиндры моторно-трансмиссионный блок соединен с рамой, а ведущие звездочки через цепь - с передними или задними звездочками гусениц. Соединение моторнотрансмиссионного блока с рамой выполнено таким образом, чтобы моторно-трансмиссионный блок можно было как перемещать вдоль рамы, так и наклонять его в продольной вертикальной плоскости. Опорные катки закреплены на продольных рычагах, связанных с валами, установленными в подшипниковых узлах рамы машины. Валы через дополнительные рычаги и пружины соединены с рамой. Такая конструкция машины позволяет улучшить ее эксплуатационные свойства вследствие:
- повышения статической устойчивости против опрокидывания за счет изменения положения центра масс машины при продольном перемещении моторно-трансмиссионного блока, а также за счет опоры звездочками гусениц на грунт при движении машины вверх или вниз по склону;
- повышения динамической устойчивости против опрокидывания за счет жесткого крепления к раме как передних, так и задних звездочек гусениц;
- установки моторно-трансмиссионного блока и закрепленной на нем кабины в вертикальное положение при движении машины вверх или вниз по склону благодаря шарнирной связи моторно-трансмиссионного блока с рамой и гидроцилиндру, что позволяет обеспечить нормальную работу систем питания и смазки двигателя внутреннего сгорания, улучшить условия работы водителя, создав ему чувство психологической уверенности при работе на склоне (нужно отметить, что техническое решение, предложенное в [4], дает возможность устанавливать моторно-трансмиссионный блок с кабиной вертикально при движении машины по склону в любом направлении);
- повышения надежности машины и уменьшения веса рамы благодаря выполнению ее в виде поперечных труб, соединенных продольными пластинами, что обеспечивает высокую крутильную жесткость рамы, а также передачу усилий от опорных и поддерживающих катков непосредственно поперечным трубам;
- использования моторно-трансмиссионного блока колесной машины с закрепленной на нем кабиной и описанного способа связи его с рамой и звездочками гусениц, что позволяет производить быструю замену моторно-трансмиссионного блока при его неисправностях и при необходимости изменения тяговоскоростных качеств машины с заменой одного моторно-трансмиссионного блока на другой с двигателем большей или меньшей мощности;
- использования моторно-трансмиссионного блока после замены ведущих звездочек на колеса в качестве самостоятельного моторного модуля, при этом гусеничная тележка может быть использована в качестве грузового прицепа;
- использования бортовых цепных передач, что позволяет наиболее просто производить передачу крутящего момента от моторно-трансмиссионного блока к ведущим звездочкам гусениц при наклонах его относительно рамы, а путем установки сменных звездочек легко получать различные передаточные числа привода и тем самым приспосабливать тягово-скоростные качества машины к конкретным условиям работы;
- возможности изменения эпюры нагрузок на опорную поверхность и возможности изменения дорожного просвета машины;
- улучшения компоновочных возможностей машины.
Гусеничная машина с моторно-трансмиссионным блоком колесной машины имеет в качестве механизма поворота межколесный дифференциал моторно - трансмиссионного блока, что создает известные сложности при ее повороте. Введение гидрообъемной передачи и дополнительного дифференциального механизма в конструкцию гусеничной тележки [5, 6] позволяет без изменения конструкции моторнотрансмиссионного блока колесной машины получить гусеничную машину с рекуперативным механизмом поворота, имеющим двойной подвод энергии (рис. 3). В такой машине дифференциал моторнотрансмиссионного блока, дифференциал дополнительного моста и звездочки гусениц связываются между собой соответствующими бортовыми цепными передачами таким образом, чтобы звездочки дополнительного моста вращались в разные стороны при вращении звездочек моторно-трансмиссионного блока в одну сторону. Тогда при прямолинейном движении машины входной вал дополнительного моста не вращается, не вращается и вал гидромотора. Регулируемый гидронасос обеспечивает вращение вала гидромотора с разной угловой скоростью и в разном направлении, при этом машина поворачивает в соответствующем направлении с радиусом поворота, определяемом величиной угловой скорости вала гидромотора. Улучшение эксплуатационных свойств машины [6] обеспечивается снижением затрат энергии на поворот, повышением точности прямолинейного движения машины, уменьшением повреждений лесной почвы и облегчением управления машиной при повороте.
Рис. 3. Схема бесступенчатого механизма поворота гусеничного трактора:
1 - моторно-трансмиссионный блок; 2 - левая цепная передача; 3 - ведущая звездочка левой гусеницы; 4 - дополнительный мост; 5 - правая цепная передача; 6 - ведущая звездочка правой гусеницы;
7 - вал привода гидронасоса; 8 - регулируемый гидронасос; 9 - реверсивный гидромотор;
10 - входной вал дополнительного моста
Наличие межколесного дифференциала в моторно-трансмиссионном блоке, установленном на гусеничную тележку, имеет и свою положительную сторону, определяемую тем, что такая машина может быть использована в качестве моторной тележки двухзвенного сочлененного гусеничного трактора (рис. 4) [2, 4].
Рис. 4. Двухзвенный гусеничный трактор
Таким образом, на основе одного моторно-трансмиссионного блока сельскохозяйственного трактора могут быть созданы колесный, гусеничный, сочлененный колесный и сочлененный гусеничный тракторы, при этом, если сцепное устройство, соединяющее две тележки сочлененного гусеничного трактора, выполнено с возможностью отцепки тележек друг от друга, моторная тележка может использоваться в качестве самостоятельного агрегата.
Литература
1. Александров, В.А. Модифицированные сельскохозяйственные тракторы для лесозаготовок / В.А. Александров, Н.А. Гуцелюк, С.Ф. Козьмин. - М., 1986. - 24 с.
2. А.с. 1613378 СССР, МКИ5 В 62 D 55/00. Двухзвенная гусеничная машина / В.Н. Холопов, В.А. Лабзин
(Россия). - № 4633737; заявл. 09.01.89; опубл. 15.12.90, Бюл. № 46.
3. Патент 2059502 Российская Федерация, МКИ6 В 62 D 55/00. Горная двухгусеничная машина / В.Н. Холопов, В.А. Лабзин (Россия). - № 93036810/11; заявл. 19.07.93; опубл. 10.05.96, Бюл. № 13.
4. А.с. 1756195 СССР, МКИ5 В 62 D 55/00. Горная двухзвенная гусеничная машина / В.Н. Холопов (Рос-
сия). - № 4796687/11; заявл. 01.03.90; опубл. 23.08.92, Бюл. № 31.
5. А.с. 1772039 СССР, МКИ5 В 62 D 55/00. Гусеничная машина / В.Н. Холопов (Россия). - № 4900819/11; заявл. 09.01.91; опубл. 30.10.92, Бюл. № 40.
6. А.с. 1772040 СССР, МКИ5 В 62 D 55/00. Гусеничная машина / В.Н. Холопов (Россия). - № 4902227/11;
заявл. 14.01.91; опубл. 30.10.92, Бюл. № 40.
