Сравнительная оценка треугольного обвода ходовой системы гусеничного трактора

Сравнительная оценка треугольного обвода ходовой системы гусеничного трактора

А.Н. Бухаровская — аспирантка;

М.А. Карапетян — канд. техн. наук, доцент;

В.Н. Пряхин — д-р техн. наук, профессор

Аннотация

В статье рассмотрены вопросы сравнительной оценки конструкционных особенностей различных типов гусеничного обвода. Установлена целесообразность применения треугольного обвода на тракторах класса 5 т.

Abstract

In article questions of a comparative estimation of constructional features of various types of caterpillar contour are considered. The expediency of application of triangular contour on tractors of a class of 5 tons is established.

Сравнительный анализ и сопоставление колесных и гусеничных машин при эксплуатации их в тяжелых дорожных, а особенно во внедорожных, условиях показывает преимущество последних по таким важнейшим показателям, как проходимость, производительность, манёвренность, тягово-сцепные качества, удобство и надежность работы. При этом сложность и громоздкость активного привода к колесам ликвидирует такое важное достоинство колесной тракторной техники, как простота конструкций.

Следовательно, необходимость в разработке новых и модификации старых конструкций тягово-транспортных средств с приводом от гусеничного движителя была и остаётся высокой. По-прежнему, эффективная работа целых отраслей народного хозяйства зависит от прогресса в разработках конструкторов гусеничных машин.

Машины с гусеничным приводом очень разнообразны по конструкции и назначению. Гусеничный движитель является одним из важнейших механизмов, определяющих тяговые качества, производительность, экономичность и надежность всех этих машин. Поэтому совершенствование конструкции движителя, выбор оптимальных параметров, рациональное сочетание характеристик отдельных его элементов, разработка более совершенной схемы привода и формы обвода гусениц представляют ответственный этап при создании или модернизации гусеничных машин.

На основе исследования отечественных и зарубежных фирм в ОАО «НАТИ» создан опытный образец трактора серии НАТИ-4 класса 5 тонн с треугольной компоновкой гусеничного обвода, оснащенный асфальтоходной резиноармированной гусеницей. При разработке конструкции перспективного трактора НАТИ-4 ставились задачи повышения его тягово-сцепных свойств и снижения уплотняющего воздействия на почву, обеспечения лучшей навесоспособности, высокой надежности и технологичности конструкции, снижение трудоемкости ТО [1].

Компоновочная схема и конструкция трактора разработаны в соответствии с концепцией и техническим заданием на новый трактор. По сравнению с Т-250 изменениям подверглись: ходовая система (независимая торсионная подвеска опорных колес и поднятое над поверхностью грунта переднее направляющее колесо, обеспечивающее регулировку натяжения гусениц), увеличенная в объеме кабина с дополнительным сиденьем вспомогательного рабочего, размещение топливных баков, расположение всасывающей и выхлопной труб вдоль передних боковых стоек кабины, общее художественно — конструкторское решение верхнего строения.

Кроме того на тракторе был установлен рядный шестицилиндровый двигатель Алтайского моторного завода вместо Vобразных восьмицилиндрового двигателя ЯМЗ.

Трансмиссия заимствована с Т-250, что несколько уменьшило объем изготовления.

Тягово-сцепные свойства гусеничных тракторов в полевых условиях, в том числе и при повышенной влажности почвы, вполне достаточны, чтобы реализовать мощность двигателя, переданную к ведущей звездочке движителя. Однако на несвязанных (слабых) почвах возрастает буксование, которое, помимо снижения скорости и тяговой мощности, приводит к сильному разрушению почвенного покрова, что вызывает эрозию.

По данным ученых, с учетом этих обстоятельств, предельно допустимое буксование для гусеничного трактора составляет 5%. При работе же в особо трудных (или специфических) условиях (на болотах, на льду, на асфальте, на сыпучем песке) обычные гусеничные движители не обеспечивают нормальной проходимости (либо разрушают опорную поверхность), и в этих случаях на трактор устанавливают движители специальной конструкции.

Проведенные испытания показали, что эпюры давлений вдоль опорной поверхности пневматической гусеницы так же, как и в движителе с металлической гусеницей, являются неравномерными, но величина давления и неравномерность намного ниже (рис. 1) [3].

В тоже время испытания трактора НАТИ-4 показывают, что давление на почву движетелем с треугольным обводом выдает нам идеальную эпюр распределения давления на почву рис. 2 [4].

Рис. 1. Распределение давлений: а — в пневматической гусенице; б — в металлической гусенице транспортера

Рис. 2. Эпюра нагрузок на опорную поверхность трактора НАТИ-4 (нормальная сила тяги на крюке)

Важнейшим преимуществом трактора с треугольным обводом ходовой системой является его агрегатирование со всеми сельскохозяйственными и транспортными орудиями и машинами, созданными для колесных тракторов типа «Кировец». Такая компоновочная схема позволила снизить массу трактора, повысить навесоспособность, а также, в случае применения асфальтоходных резиноармированных гусениц, расширить сферу его использования на транспортных работах Следует также учитывать, что в результате воздействия ходовых систем тракторов, в почве образуются уплотненные зоны, вызывая неравномерное распределение влаги и отрицательно влияющие на урожайности по всей ширине воздействия. Исследования влияния уплотнения почвы тяжелыми мобильными агрегатами на урожай сельскохозяйственных культур, проведённые в нашей стране, а также в США, Швеции, Японии показали, что урожай снижается на 20…35%. При этом большое влияние на уплотнение почвы оказывает среднее и максимальное удельные давления. Согласно данным [2] для большинства почв допустимое давление составляет 39…49 кПа, предельное — 98…147 кПа, а фактически же, оказываемое мобильными агрегатами давление достигает 294…420 кПа.

Стремление сократить до минимума все механические потери в движителе, иными словами обеспечить максимальный кпд, увеличить экономичность машины, повысить почвосбережение еще в большей степени усугубляет трудности решения этой задачи, так как неизбежным следствием повышения энергоемкости транспортного средства, уменьшения его массы является увеличение динамической нагруженности гусеничного движителя и уменьшение его надежности.

Существенное усовершенствование гусеничного движителя возможно только на базе серьезных теоретических и экспериментальных исследований. Теория гусеничного дви-жителя была в основном разработана профессорами А. С. Антоновым, Е. Д. Львовым, М. К. Кристи, Л. В. Сергеевым, А. О. Никитиным, В. Ф. Платоновым и др. Она в достаточном объеме освещает вопросы кинематики нерастяжимого обвода, качения опорного катка по ровному основанию, потери мощности в движителе и взаимодействия опорной ветви с грунтом. трактор гусеничный внедорожный эксплуатация В последующие годы в связи с тенденцией расширения ширины захвата сельскохозяйственных орудий, расширением практики использования комбинированных агрегатов для выполнения за один проход нескольких операций, возросли мощности и массы сельскохозяйственных тракторов и, соответственно, массы машинно-тракторных агрегатов. Как следствие — острота проблемы переуплотнения почвы существенно возросла. Применяемое в ряде случаев сдваивание и даже страивание колес трактора проблему снижения уплотнения почвы в полной мере не решает и приносит ряд дополнительных негативных последствий — затруднение переезда по дорогам, увеличение стоимости агрегата и т. д.

Исходя из вышесказанного считаем, что целесообразно при создании гусеничных тракторов нового поколения использовать треугольный обвод.

Библиографический список

• 1. Бухаровская А. Н., Карапетян М. А., Пряхин В. Н. Экспериментальная оценка основных параметров гусеничных движетелей МТА и его уплотняющего воздействия на почву. — М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2007.
• 2. Мезенцев М. С. Мировые достижения по пахотным гусеничным тракторам и основные направления. Методические указания. — Волгоград: ВолгПИ, 1988. 40 с.
• 3. Скуратович А. «ТРИЗ-профи: Эффективные решения в сельском хозяйстве». — М.: Кушнир, 2006.
• 4. Разработка высокопроизводительного экологически без-опасного сельскохозяйственного трактора с резиноармированными гусеницами. Отчет НАТИ, 2004.