CC BY
176
Устройство для повышения проходимости колёсных тракторов на транспортных работах
ДВ Фролов, к.т.н, С.Н.Дроздов, преподаватель, Оренбургский ГАУ
Интенсификации сельскохозяйственного производства всегда сопутствует увеличение объёма перевозок. Подсчитано, что на каждый гектар пашни механизированного хозяйства приходится от 20 до 60 т различных сельскохозяйственных, промышленных и строительных грузов [1]. Свыше четвёртой части оборота, выполняемого автомобильным транспортом в народном хозяйстве страны, — это сельскохозяйственные перевозки.
В сельскохозяйственном производстве сосредоточено более 70% автомобилей из числа постоянно обслуживающих АПК, но доля перевозок тракторами ежегодно увеличивается. Она достигла по энергозатратам в зависимости от условий производства 30 — 50% от объёма полевых работ.
На транспортные и погрузочно-разгрузочные работы в сельскохозяйственном производстве приходится 30 — 35% затрат труда, 35 — 40% стоимости общего комплекса сельскохозяйственных работ.
Транспорт в сельскохозяйственном производстве базируется главным образом на тракторном и автомобильном парке.
Во всех видах сельскохозяйственных перевозок 60 — 80% их объёма (т) и до 30% грузооборота (ткм) выполняют тракторы, автомобили — соответственно
20 — 40% и до 70 — 80%, а доля гужевого транспорта в хозяйствах превышает 3 — 4%.
По мере роста тракторного парка в сельском хозяйстве и увеличения объёма механизированных работ (усл. эт. га) увеличился объём транспортных работ, выполняемый тракторами.
Чётко наметившаяся тенденция сокращения расхода топлива на единицу возрастающего объёма перевозок в хозяйствах говорит о совершенствовании организации транспортных работ на тракторной тяге, что подтверждает всевозрастающее значение тракторов как средства транспорта в современном производстве [1].
Практика отечественных и зарубежных сельхозтоваропроизводителей доказала экономическую целесообразность использования тракторов в перевозках на короткие расстояния, что свойственно внутрихозяйственному транспорту. Следует отметить, что с окончанием процесса укрупнения хозяйств расстояния внутрихозяйственных перевозок относительно стабилизировались. Вносить незначительные изменения могут лишь укрупнение полей в севооборотах и строительство новых производственных сооружений.
Соотношение тоннажа грузов, перевезённых в колхозах, совхозах автомобилями и тракторами, изменялось в пользу тракторов [1]. Практика показывает, что стоимость 1 ткм при перевозках на
расстояние до 10 км колёсными тракторами с одним и двумя прицепами ниже, чем при использовании автомобилей «ЗиЛ» и «КамАЗ» [1].
В настоящее время тракторными поездами осваивается 20 — 30% объёма перевозок и 5 — 10% грузооборота. В большинстве случаев на внутрихозяйственных перевозках на коротких расстояниях по плохим дорогам и бездорожью тракторный транспорт экономичнее автомобильного. Расчёты и опыт показывают, что примерно 60 — 75% внешнего грузооборота целесообразно выполнять тракторным парком [1].
Широкое применение тракторов на транспортных работах даёт возможность не только сократить потребность в автомобилях, повысить годовую загрузку тракторов за счёт применения их в свободное от полевых работ время, но и значительно снизить себестоимость транспортных работ и в итоге себестоимость сельскохозяйственной продукции.
Однако наблюдается тенденция увеличения грузоподъёмности прицепов до 10 — 15 т, что может ограничить его использование с колёсными тракторами на слабых почвах, особенно в весенне-осенний период, имеющих коэффициент сцепления Ф < 0,5 - 0,6.
Повысить тягово-сцепные свойства движителя с почвой можно несколькими способами: способ 1 — изменение сцепного веса; способ 2 - изменение сцепных свойств движителей с опорной поверхностью;
способ 3 — регулирование геометрических параметров трактора в зависимости от степени буксования;
способ 4 — с помощью создания вынужденных направленных колебаний остова трактора [2].
Предлагаемые решения, несомненно, дают положительный эффект, но они не лишены ряда существенных недостатков, и принцип реализации основан на повышении сцепных свойств движителя.
Поэтому основной задачей является повышение тяговых свойств колёсных тракторов на транспортных работах независимо от сцепных свойств движителя с почвой, что может быть реализовано с помощью колебаний инерционного груза.
Материалы и методы. Для повышения тяговых свойств движителя колёсных тракторов на транспортных работах мы предлагаем применить более эффективный способ, основанный на использовании дополнительного груза, который будет подвешиваться шарнирно на раму колёсного трактора [3]. Причём устройство будет работать от гидравлической системы трактора, совершая колебания с переменным ускорением (рис. 1).
Результаты и обсуждение. Устройство для повышения проходимости колёсной машины работает следующим образом.
При движении колёсной машины 1 по почвам с хорошими сцепными свойствами устройство
Рис. 1 - Колёсный трактор с инерционным грузом: 1 - колёсная машина; 2 - груз; 3 - шток гидроцилиндра; 6 - гидроцилиндр; 7 - гидрораспределитель; 8 - шток; 9 - ограничительная шайба; 20 - вилка
находится в выключенном состоянии (рис. 2а), Когда колёсная машина движется по почвам с низкими тягово-сцепными свойствами, тракторист включает гидросистему, при этом масло из напорной магистрали 13 через полость 11, ветвь 16, обратный клапан 18 подаётся в камеру 4 гидроцилиндра 6. Масло из полости 5 гидроцилиндра 6 через маслопровод 15 нагнетается в полость 10 гидрораспределителя 7 и сливную магистраль 14. Шток гидроцилиндра 3 при этом перемещает груз 2 вправо с ускорением до тех пор, пока вилка 20 не упрётся в ограничительную шайбу 9 и переместит шток 8 гидрораспределителя 7 в новое положение (рис. 2б). Масло из напорной магистрали 13 через камеру 11 гидрораспределителя 7, ветвь 15 пойдёт в полость 5 гидроцилиндра 6. Из полости 4 гидроцилиндра 6, ветвь 17, регулируемый дроссель 19, камеру 12 масло будет направляться в сливную магистраль 14. Груз 2 будет перемещаться влево, но с меньшим ускорением, вилка 20 дойдёт до ограничительной шайбы 9 и, действуя на шток 8 гидрораспределителя 7, переместит его в первоначальное положение.
Масло опять будет нагнетаться в полость 4 гидроцилиндра 6, далее цикл повторяется. В результате периодически повторяющихся колебаний груза 2 на колёсную машину будет действовать инерционная сила, которая направлена в противоположную сторону от движущегося с ускорением груза 2. За счёт предлагаемого устройства повышается проходимость колёсных машин, которая не будет зависеть от сцепных свойств почвы.
Выводы и заключение. На основании теоретических исследований установили, что только периодические колебания инерционного груза с переменным ускорением имеют возможность создать направленные колебания, которые в до-
Рис. 2 - Устройство для повышения тяговых свойств колёсной машины: а - в выключенном состоянии; б - в рабочем состоянии
статочной степени регулируемы и практически независимы от сцепных свойств движителя.
Теоретические расчёты показывают, что можно повысить тяговые свойства колёсных тракторов на транспортных работах до 12 — 15%. Однако возникает проблема, связанная с установкой инерционного груза под рамой трактора. Необходимо иметь большой клиренс, чтобы инерционный груз не доставал до земли и не препятствовал передвижению колёсной машины.
В настоящее время зависимость влияния указанных параметров на качество и энергоёмкость процесса обработки почвы исследована в недостаточной степени и требует более детального рассмотрения. Проведение экспериментов позволит объективно говорить о перспективах использования почвообрабатывающих машин с вибрационным элементом.
Исследования по использованию вынужденных колебаний в теории тракторов на пневмоходу явля-
ются достаточно актуальными, а создание машин для транспортных операций с колебательным инерционным грузом и обоснование его оптимальных параметров имеет важное народнохозяйственное значение.
Предлагаемая конструкция устройства для повышения проходимости колёсных тракторов позволяет создавать колебания направленного действия и снизить часовой расход топлива на 25 — 28%, тем самым уменьшить энергозатраты на транспортировку сельскохозяйственных грузов.
Литература
1. Елисеев В.Г., Лободаев В.Д., Черноморец Н.А. Использование транспорта в сельском хозяйстве. Минск: Урожай, 1984.
2. Дроздов С.Н., Фролов Д.В. Использование вынужденных колебаний для снижения тягового сопротивления почвообрабатывающих машин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 4 (36). С. 65 - 67.
3. Патент № 2484978. Российская Федерация, В60В39/00, B62D57/02, F03G03/06. Устройство для повышения проходимости колёсных машин / Дроздов С.Н., Мазитов М.А. Заявл. 07.11.2011. Опубл. 20.06.2013. Бюл. № 17.
