Какие существуют способы улучшения тяговых свойств
При работе на мягких и влажных почвах наблюдается явление скольжения ведущего колеса трактора в сторону, противоположную направлению движения, которое называют буксованием. Колеса проскальзывают, что снижает скорость движения и приводит к увеличению затрат энергии на перекатывание трактора. При буксовании снижается производительность агрегата и увеличивается расход топлива. Одновременно движители уплотняют почву, что сказывается на развитии растений, а в конечном счете — на урожайности возделываемых культур. Буксование зависит от сцепных свойств движителей и от тяговой нагрузки на трактор.
Допустимым для трактора с колесной формулой 4К2 считается буксование до 16%. Для его снижения используют различные приемы и устройства.
Применение шин различного профиля и сдвоенных шин.Для снижения буксования ведущих колес (особенно на почвах с малой несущей способностью) на тракторы устанавливают шины с увеличенным профилем. Однако работа с ними на обработке междурядий ограничена. На тракторах МТЗ-80 и МТЗ-100 применяют сдвоенные шины. Второе колесо устанавливают с помощью специальной проставки, обеспечивающей зазор между боковинами шин.
Изменение давления воздуха в шинах.С уменьшением этого давления увеличивается площадь контакта колеса с почвой, улучшается их сцепление. На влажных и рыхлых почвах, как правило, работают при пониженном давлении воздуха в шинах.
Замена шин при износепочвозацепов. С увеличением износа шин, т. е. снижением высоты почвозацепов, буксование ведущих колес увеличивается. При износе почвозацепов более чем на 80 % производительность агрегата резко снижается. В этом случае шины ведущих колес заменяют на новые.
Установка полугусеничного хода.На тракторы МТЗ-80 и МТЗ-100 устанавливают полугусеничный ход, который значительно улучшает тягово-сцепные свойства трактора, особенно в зимних условиях.
Увеличение сцепного веса.Сцепной вес трактора увеличивают, применяя балласт и догружатели ведущих колес.
В качестве балласта используют чугунные грузы. Для тракторов МТЗ-80 и МТЗ-100 масса одного груза составляет 20 кг. Спереди трактора размещают 9… 18 грузов на специальный кронштейн, который крепят к переднему брусу трактора. В задней части их устанавливают на диски задних колес. На каждом колесе в зависимости от требуемой загрузки можно расположить попарно 4 груза.
Также используют балластную жидкость. Обычно это вода, а при температуре ниже 5°С — раствор, состоящий из 25 частей хлористого кальция и 75 частей воды. Температура застывания раствора —32 °С. Камеру заполняют жидкостью до 3/4 объема, что позволяет увеличить массу колеса с размером шин 12-38 на 170 кг. После заполнения жидкостью в камеру подкачивают воздух до нормы.
Однако применение балласта имеет и отрицательные стороны. При переходе на высокие скорости он обусловливает увеличение потерь на качение и снижение КПД трактора. С увеличением массы шина становится жесткой. Глубина колеи и уплотнение почвы повышаются.
Чтобы повысить сцепной вес трактора, используют догружатели ведущих колес.
НАСТРОЙКА ХОДОВОЙ ЧАСТИ
Дорожный и агротехнический просветы тракторов МТЗ-80, МТЗ-82, МТЗ-100 и МТЗ-102 не регулируют.
Колею трактора МТЗ-80можно изменять от 1350 до 1850 мм по направляющим и от 1400 до 1600 и от 1800 до 2100 мм по ведущим колесам, что позволяет работать на всех стандартных междурядьях пропашных культур. Для передних направляющих колес этот параметр регулируют с интервалом 100мм при симметричном и 50мм при несимметричном расположении колес.
Для установки требуемой колеи направляющих колес переднюю часть трактора поднимают домкратом до отрыва от почвы. Ослабляют болты 7 (см. рис. 64) и вынимают пальцы 6 крепления выдвижных кулаков 8 в трубчатой балке 9 передней оси. Затем поочередно передвигают выдвижные кулаки, одновременно изменяя длину рулевых тяг вращением труб в наконечниках, и закрепляют их в балке 9. При установке колеи более 1400 мм рулевые тяги 4 необходимо заменить на удлиненные. Затем трактор опускают, проверяют и при необходимости регулируют схождение колес.
Колею трактора МТЗ-100можно изменять по передним колесам от 1250 до 1850 мм и по задним — от 1400 до 2100 мм для шин 15.5R38 и от 1350 до 2100 мм для шин 11,2-42. Колею передних колес трактора МТЗ-100 регулируют ступенчато от 1250 до 1750мм с интервалами 100мм. Колея 1850мм обеспечивается перестановкой колес, т. е. их установкой на ступицах противоположными опорными поверхностями дисков.
Колею передних ведущих колес трактора МТЗ-100изменяют бесступенчато винтовым механизмом, расположенным на рукавах переднего моста, в интервалах 1335…1605, 1427…1697 и 1541…1811 мм. Для этого переднюю часть трактора поддомкрачивают, обеспечивая просвет между колесами и почвой. Для установки колес на ширину 1427…1697 мм (рис. 67, б) вместо 1335…1605 мм (рис. 67, а) снимают и переворачивают обод колеса так, чтобы его кронштейны прошли через прорези в диске. После этого обод закрепляют. Чтобы колея находилась в пределах 1541…1811 мм (рис. 67, в), необходимо снять колеса с дисков и поменять местами. Нужно следить, чтобы рисунок протектора соответствовал направлению вращения колес (согласно стреле, указанной на боковине шины). При монтаже колес также изменяют положение крыльев. Для этого в кронштейнах и опорах крыльев имеются дополнительные отверстия. Чтобы получить требуемую колею, следует снять крышку с червячного механизма, освободить клинья для свободного перемещения рукавов и установить ограничивающий штифт в положение, соответствующее выбранной колее (табл. 22).
Рис. 67. Схема установки передних колес трактора МТЗ-102 на различную ширину полей:
а…в — варианты
Если необходимо переставить штифт из положения I в положение II или наоборот, то его расшплинтовывают и, заворачивая болт с помощью стакана, выдвигают штифт. Вращением регулировочного винта с помощью ключа передвигают в рукавах переднего моста корпуса бортовых редукторов с колесами. При вращении винтов изменяют длину рулевых тяг.
22. Рекомендуемая установка колеи трактора МТЗ-102
| Колея, мм | Положение диска и обода (рис. 67) | Расстояние от края рукава до края выдвижного корпуса, мм | Положение штифта |
| а | I | ||
| а | I | ||
| а | II | ||
| б | II | ||
| в | II |
В зависимости от выбранной колеи размещают обод в одно из необходимых положений. После регулировки колеи затягивают гайки клиньев, устанавливают шплинты и крепят на место крышки червячных механизмов.
Ширину колеи задних колес тракторов МТЗ-80, МТЗ-82, МТЗ-100 и МТЗ-102регулируют следующим образом. Поднимают домкратом заднюю часть трактора до отрыва колес от почвы. Ослабляют болты, соединяющие половину ступицы, к которой крепится диск колеса, и, вращая червяк механизма плавного изменения колеи гаечным ключом, перемещают колесо до полуоси.
Низкие тягово-сцепные свойства колесных тракторов ограничивают рабочие скорости движения из-за буксования ведущих колес, снижают ширину захвата машинно-тракторных агрегатов и приводят к снижению их производительности. Поэтому для повышения эффективности использования тракторов нужно обеспечить необходимое сцепление движителей с опорной поверхностью.
Все способы повышения тягово-сцепных свойств колесных тракторов делят на две группы: способы, основанные на увеличении сцепления движителей с почвой, и способы, базирующиеся на увеличении сцепного веса трактора.
Увеличения сцепления движителей можно добиться с помощью рационального подбора типа шин. Это связано с тем, что универсальнопропашные тракторы, как правило, комплектуют набором шин ведущих колес, что объясняется различными условиями работы и необходимостью вписываться в междурядья пропашных культур.
Также на проходимость колесных тракторов оказывает влияние давление воздуха в шинах. Снижение внутреннего давления в шинах на переувлажненных почвах ведет к увеличению площади контакта шины с почвой и уменьшению удельного давления в контакте шины с почвой. Это способствует повышению тяговых качеств трактора. Так, например, при крюковом усилии 10 кН снижение давления воздуха с 0,14 до 0,10 МПа ведет к уменьшению буксования до 33%, а с 0,10 до 0,08 МПа — до 23%. При работе на плотных почвах, наоборот, для уменьшения потерь на качение целесообразно давление воздуха в шинах несколько увеличивать. Однако при снижении давления ускоряется износ шин и может произойти их проворачивание относительно обода.
Применение широкопрофильных и арочных шин также способствует повышению тягово-сцепных свойств тракторов, но при увеличении влажности почвы свыше 40% наблюдается полное буксование. Перестановка колес требует дополнительных затрат энергии, средств и времени.
Для повышения проходимости колесные тракторы тягового класса 1,4 могут комплектоваться полугусеничным ходом, предназначенным для работы на влажных и рыхлых почвах, а также в зимний период. На рыхлой, влажной почве таким образом можно увеличить тяговую мощность трактора класса 1,4 примерно на 50%, а тяговое усилие — на 60%. Однако при этом возрастает сопротивление повороту трактора и в процессе эксплуатации резинотканевые ленты вытягиваются. Полугусеничный ход используют только в те периоды, когда трактор имеет повышенное буксование, оставляет глубокую колею и не развивает необходимой силы тяги на крюке. В остальное время применять полугусеничный ход не рекомендуется, так как при этом снижаются технико-экономические показатели трактора. Также для повышения тягово-сцепных свойств возможно применение уширителей колес и специальных металлических почвозацепов.
Универсально-пропашной трактор с уширителями на рыхлой почве с влажностью 30% обладает более высокими тяговыми показателями, чем без них на почве с влажностью 15%. Существенный недостаток уширителей — их повреждаемость при переезде с одного поля на другое.
Специальные металлические почвозацепы, как правило, не снижают удельного давления на почву и не уменьшают глубину следа. Поэтому на полевых работах их применяют при крайней необходимости, а в основном используют при движении по влажным грунтовым и лесным дорогам. Они могут быть трех видов: накидные, выдвижные лопа- точковые, расположенные сбоку колеса. Испытания показали, что накидные почвозацепы эффективно могут быть использованы на зимней укатанной дороге, неплотной влажной почве и на влажной грунтовой дороге. На рыхлом влажном грунте почвозацепы почти не повышают тяговых качеств из-за их залипания влажной почвой. Также накидные почвозацепы ухудшают плавность хода трактора.
Выдвижные почвозацепы применяют в том случае, когда ширина колеса не ограничена размерами междурядий.
Сдваивание ведущих колес — очень энергоемкая операция, но позволяет увеличить мощность в зоне больших тяговых усилий и малых скоростей. В зоне малых тяговых усилий и больших скоростей движения, характерных для транспортных агрегатов, тяговая мощность на сдвоенных колесах меньше, чем на одинарных, из-за повышенного сопротивления качению. Увеличение силы сцепления и соответственно тягового усилия при этом происходит в основном за счет повышения сцепного веса (от комплекта приставных колес, проставок, шпилек и других деталей). Об этом свидетельствует тот факт, что значения коэффициента использования сцепного веса трактора со сдвоенными и одинарными колесами при одинаковом буксовании и прочих равных условиях находятся на одном уровне.
На современных тракторах используют автоматическую и принудительную блокировку дифференциала, которую рекомендуется применять как кратковременную меру для повышения проходимости в неблагоприятных условиях. Для обеспечения поворота колесного трактора ведущие колеса закрепляют на разрезном валу, состоящем из двух половин — полуосей, между которыми расположен специальный механизм, называемый дифференциалом. Облегчая поворот машины, дифференциал вреден в тех случаях, когда сцепление правого или левого колеса с почвой недостаточно для движения машины (происходит буксование одного колеса и остановка другого). Для устранения этого вводят механизм блокировки дифференциала. Для того чтобы заблокировать дифференциал, достаточно одну из полуосей жестко соединить с корпусом дифференциала или же полуоси соединить между собой. У некоторых тракторов блокировка дифференциала заднего моста производится автоматически.
Для полного использования сцепного веса и повышения проходимости в трудных условиях выпускаются тракторы с передними ведущими мостами. Наибольшее распространение получили универсальнопропашные тракторы с четырьмя ведущими колесами (4К4а и 4К46). При достижении номинального тягового усилия происходит выравнивание распределения массы по опорам трактора, и оба ведущих моста работают с одинаковым сцепным весом.
На малоэнергоемких полевых и транспортных работах для снижения сопротивления качению бывает экономически целесообразно применять только один ведущий мост. Поэтому в конструкции тракторов предусматривается автоматическое включение переднего моста при повышенном буксовании задних колес в труднопроходимых местах.
При использовании прицепов и полуприцепов с активными осями улучшаются тягово-сцепные свойства трактора за счет дополнительной тяги, создаваемой активной осью прицепа (полуприцепа) и приходящимся на нее сцепным весом прицепа. Подвод мощности к активной оси осуществляется через ВОМ трактора. Наибольшее применение агрегаты с активной осью находят на снежных и других труднопроходимых дорогах.
Наиболее простым вариантом увеличения сцепного веса трактора является балластирование. Для балластирования могут использоваться чугунные грузы, навешиваемые на ведущие колеса или остов трактора. Кроме того, возможно применение балластной жидкости, которой наполняются шины трактора.
Балластировка трактора имеет отрицательные стороны. При переходе с больших тяговых усилий на малые и с низких на высокие скорости движения балласт способствует росту потерь на качение и снижение КПД трактора. С увеличением сцепного веса трактора шина становится более жесткой, глубина следа и уплотнение почвы повышаются. Также считается неперспективным и применение балластных жидкостей, особенно на высоких скоростях движения и при низких температурах.
Для повышения тягово-сцепных свойств колесные тракторы оснащают специальными устройствами. Среди них гидроувеличитель сцепного веса (ГСВ), который поддерживает постоянным напор масла в основном силовом цилиндре, позволяя частично разгрузить опорные колеса навесных сельскохозяйственных орудий и тем самым увеличить нагрузку на ведущие колеса трактора, улучшая их сцепление с почвой.
Кроме того, на тракторах устанавливается механический увеличитель сцепного веса (механический догружатель ведущих колес), который при недостаточном сцеплении ведущих колес трактора с почвой обеспечивает перенос на них части веса навесного орудия, уменьшив нагрузку на его опорные колеса. Для этого нужно изменить угол наклона центральной тяги, т.е. сместить мгновенный центр вращения системы навесного орудия.
Помимо этого возможно применение различных вариантов автоматического регулирования положения рабочих органов навесных машин, с помощью которых можно регулировать сцепной вес трактора за счет переноса части агрегатируемой с трактором машины на задние ведущие колеса трактора (более подробно эти способы описаны в разделе 14).
Максимальная сила тяги трактора ограничивается буксованием движителя. Пневматические шины на влажных, рыхлых и заснеженных грунтах не развивают достаточного сцепления (буксуют). В результате уменьшаются сила тяги и скорость (ухудшается проходимость трактора), а также возрастают потери мощности на передвижение трактора и снижается экономичность его работы.
Способы повышения тягово-сцепных качеств условно можно подразделить на две группы: первые увеличивают сцепление движителей с почвой, грунтом или дорожным покрытием; вторые позволяют увеличить сцепной вес трактора, т.е. вес, приходящийся на его ведущие колёса.
Повышение тягово-сцепных качеств сельскохозяйственных тракторов может быть достигнуто: рациональным подбором типа шин и давления в них; сдваиванием и страиванием ведущих колес; использованием полугусеничного хода.
Увеличение площади контакта может достигаться при применении широкопрофильных и арочных шин, сдвоенных и строенных ведущих колес.
Например, трактор МТЗ-80 со сдвоенными ведущими колесами на шинах 12-38 на стерне суглинка развивает тяговое усилие на 20% больше и имеет на 40% меньшую глубину колеи, чем на одинарных шинах.
Для тракторов 4К46 массой свыше 7 т сдваивание и даже страивание колес применяется в основном для снижения давления на почву и уменьшения глубины колеи. Для этой цели используют специальные приспособления.
Основными элементами приспособления для сдваивания колес (рис. 7.14) являются захват 4, цепляющийся за скобы кронштейна 3, прижим 7, стяжной болт 5 и проставочное кольцо 6.
Рис. 7.14. Приспособление для сдваивания колес трактора Т-150К:
1 — наружное колесо; 2 — внутреннее колесо; 3 — кронштейн; 4 — захват; 5 — стяжной болт; 6 — проставочное кольцо; 7 — прижим
Для особых условий работы колесных тракторов (заболоченная местность, пойма реки) применяют полугусеничный ход, позволяющий одновременно увеличить площадь контакта и сцепление движителей с почвой.
У трактора “Беларусь” полугусеничный ход выполнен в виде съемного приспособления, состоящего из эластичной ленточной гусеницы, монтируемой на задние колеса размером 12-38 и дополнительного колеса размером 6,5-16.
Натяжное колесо 1 полугусеничного хода (рис. 7.15) с осью 2 устанавливают на кронштейне б, приваренном к балансиру 7. Задний конец балансира 7 через серьги 12 шарнирно соединен с кронштейном 13, привернутым к рукаву полуоси заднего колеса болтами 14.
На оси 2 имеется рейка, в зацеплении с которой находится червяк 4, устанавливаемый в кронштейне 6 балансира. Вращением червяка ось натяжного колеса может перемещаться в отверстии кронштейна. Перемещением осей в сочетании с переворачиванием натяжных колес на ступицах достигают бесступенчатого регулирования колеи натяжных колес 1 в пределах 1500… 1800 мм. Крышка 3 и заглушка 5 предохраняют внутреннюю полость кронштейна 6 от попадания грязи. В отверстии кронштейна 6 ось 2 фиксируют клиновидным болтом 8. К продольной трубе балансира приварена шаровая опора 9, в которой шарнирно закреплена шаровая головка натяжного винта 10 винтовой цилиндрической пружины 11. Последний служит для регулирования натяжения гусеницы ввинчиванием или вывинчиванием винта 10 из внутренней трубы 17 и прижатия натяжного колеса к грунту перестановкой верхнего конца наружной трубы 16 в различные отверстия кронштейна 15.
Увеличение сцепного веса трактора может быть достигнуто за счет увеличения собственной массы трактора и использования в качестве сцепного веса всего веса трактора (привод ко всем колесам), а также применением обоих способов.
Балластирование сельскохозяйственных тракторов является распространенным способом увеличения веса трактора и широко применяется на практике.
Металлические балластные грузы, масса каждого из которых не должна превышать 20 кг, устанавливаются на брус передней оси трактора или на диски ведущих колес. Суммарная масса балластных грузов достигает 20…25% конструкционной массы трактора и устанавливается заводом -изготовителем с учетом прочностных возможностей трактора.
При недостатке сцепного веса, помимо установки грузов, камеры ведущих колес могут быть заполнены на 3/4 объема водой в теплое время года или 25% раствором хлористого кальция в холодное время.
Ведущие колеса тракторов для выполнения этой операции имеют водовоздушные вентили, а в комплект инструмента тракториста входят приспособления для выполнения этой операции.
Преимуществом жидкостного балластирования является то, что в использовании грузоподъемности шины не участвует масса столба жидкости с основанием в виде пятна контакта шины с поверхностью пути, а недостатком — большая затрата времени при заполнении и сливе жидкого балласта и трудность варьирования его величиной применительно к условиям работы (виды операций, тип и состояние почвы). Удаление воды при сливе балласта должно быть тщательным, иначе остатки воды в камере могут привести ее к порче.
Недостатки рассмотренных способов статического балластирования трактора (трудоемкость установки и снятия балластных грузов и заполнения шин жидким балластом и слив жидкости) устраняются при более совершенном динамическом способе увеличения сцепного веса.
При работе трактора с навесными машинами и орудиями увеличение сцепного веса обеспечивается специальными устройствами гидросистемы и механизма навески, позволяющими догружать ведущие колеса за счет части массы навесных орудий и части вертикальной составляющей реакции почвы, воздействующей на рабочие органы орудия.
Такие устройства — догружатели ведущих колес устанавливают на большинстве современных колесных тракторов. Принцип действия и конструкция догружателей ведущих колес рассмотрены в главе 10.
Наиболее эффективным способом повышения тягово-сцепных качеств колесных тракторов является установка привода ко всем колесам трактора. В результате полный вес трактора используется в качестве сцепного. В последние годы такие тракторы получили широкое распространение.
Одним из средств повышения тяговых качеств трактора является блокировка ведущего моста, исключающая раздельное буксование ведущих колес.
Повышение тягово-сцепных качеств промышленных и лесопромышленных тракторов достигается применением шин со специальными зацепами протектора, применением цепей противоскольжения на тракторах-погрузчиках и лесопромышленных тракторах.
Увеличение сцепления и уплотняющего действия погрузчиков мусора достигается применением металлических колес с зацепами в виде шипов.
Для уравновешивания массы ковша и увеличения усилия копания ковша на фронтальных погрузчиках применяют металлический балласт и жидкостное балластирование.