CC BY
61
Трактор с вибровозбудителем
М.А. Мазитов, к.т.н., филиал РГУ нефти и газа имени ИМ. Губкина; Д.В. Фролов, соискатель, С.Н. Дроздов, соискатель, Оренбургский ГАУ
Научно обосновано, что машинно-тракторный парк (МТП), выполняющий транспортные работы, должен состоять из колёсных тракторов разных марок. В настоящее время в сельском хозяйстве Оренбуржья заметно увеличение приобретаемой техники, но рост грузоперевозок опережает рост тракторов.
Сегодня хозяйства нуждаются в тракторах более дешёвых, но обладающих ещё большей проходимостью и способных работать в различных дорожных условиях, с тяговым усилием, близким к номинальному. Самое перспективное направление — это модернизация тракторов Минского тракторного завода (МТЗ), так как их доля в парке Оренбургской области составляет около 60%.
По мощностным показателям двигатели тракторов МТЗ-80 и ДТ-75 не уступают друг другу. Но использование гусеничных тракторов на транспортных работах экономически не оправдано по ряду причин (меньшая скорость транспортировки; повышенный расход топлива; отсутствие прицепов с потребным тяговым сопротивлением; ограниченное передвижение по дорогам с твёрдым покрытием), хотя они и обладают хорошими сцепными качествами. Колёсные тракторы избавлены от этих проблем, но низкие сцепные качества колёсного движителя с опорной поверхностью не позволяют им реализовать в полном объёме тяговые усилия. Особенно это важно при движении по дорогам с низкими сцепными качествами (грязь, снег, песок). В результате из-за простоев МТП имеет низкую производительность.
Существуют различные пути улучшения сцепных качеств колёсного движителя с опорной поверхностью, но все они ограничиваются тремя способами: сцепным весом, конструкцией ходовой системы, особенностями силового привода. Для решения поставленной задачи повышения проходимости необходим новый подход.
На кафедре «Мобильные энергетические средства» Оренбургского ГАУ проблемами улучшения тяговых свойств колёсных машин занимаются на протяжении многих лет и накоплен огромный опыт. С помощью вычислительной системы MathCAD разработан алгоритм, на основе которого можно достоверно оценить возможности колёсной машины на почвах со слабой несущей способностью, а следовательно, и её производительность.
В основу программы были положены производительность и тяговое усилие колёсного трактора
МТЗ-80 на дорогах с наилучшими сцепными свойствами. По наименьшим сцепным качествам производилась оптимизация функциональных параметров МТА с тем же тяговым усилием [1].
Качественным показателем, характеризующим эффективность работы трактора в составе прицепа, является его КПД, который для колёсных машин типа МТЗ на плотных почвах составляет 76—79%.
Проведённые исследования в различных дорожных условиях центральной зоны области с системным анализом способов и устройств улучшения проходимости послужили основой для разработки устройства, обеспечивающего реализацию постоянного тягового усилия независимо от дорожных условий [2]. Проектирование устройства велось исходя из условия снижения затрат на изготовление, небольшого срока окупаемости, повышения степени унификации и увеличения силы тяги независимо от сцепления.
Во время движения трактора на задние колёса 5 (рис. 1) действует касательная сила и сила сопротивления качению при условии отсутствия боковой реакции опорной поверхности. Если дорожные условия меняются и касательной силы недостаточно для передвижения МТА, тракторист переключает рукоятку вала отбора
Рис. 1 - Схема установки маятникового вибратора:
1 - гидроцилиндр; 2 - маятниковый вибратор направленного действия; 3 - гибкий вал; 4 - боковой вал отбора мощности; 5 - заднее колесо
Рис. 2 - Оборудование трактора маятниковым вибратором направленного действия:
1 - корпус; 2 - дебалансы; 3 - зубчатый венец
Рис. 4 - Расположение маятникового вибратора при движении трактора назад
мощности 4 (рис. 1). С помощью ВОМ крутящий момент через гибкий вал 3 передаётся на маятниковый вибратор направленного действия 2.
Дебалансы 3 (рис. 2), выполненные в виде зубчатых колёс, начинают вращаться в противоположные стороны. При этом суммарная возмущающая сила периодически догружает или разгружает ведущие колёса, причём горизонтальные силы компенсируются. За счёт увеличенного сцепного веса у трактора повышаются тягово-сцепные свойства.
Чтобы дополнительно повысить тяговые возможности трактора, необходимо переключить рукоятку гидрораспределителя в положение, при котором масло из гидросистемы подаётся
Рис. 3 - Расположение маятникового вибратора при движении трактора вперёд
2
Рис. 5 - Схема сил в маятниковом вибраторе
в гидроцилиндр 1 (рис. 2). С его помощью, воздействуя на корпус маятникового вибратора, поворачиваем его относительно вертикальной оси О (по ходу или против движения) на угол от 0 до 45° (рис. 3, 4). При этом изменится направление суммарной возмущающей силы 9 (рис. 5). За счёт горизонтальной составляющей Рх будет происходить перемещение трактора. В этом случае трактор сможет самостоятельно передвигаться, даже если на ведущие колёса не подводится крутящий момент.
Предлагаемая конструкция позволит расширить функциональные возможности колёсных тракторов на транспортных работах в осенневесенние периоды без снижения тяговых возможностей. Тем самым сократится количество тракторов, задействованных на сельскохозяйственных работах.
Литература
1. Кутьков Г.М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства: учебник для вузов. М.: «Колос», 2004. 504 с.
2. Хархута Н.Я., Капустин М.И., Семёнов В.П. и др. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчёт: учебник для вузов. Изд. 2-е., доп. и переработ. Л.: Машиностроение, 1976. 472 с.
