Безопасность при эксплуатации гусеничных тракторов во время выполнения технологических операций

Введение. В условиях становления рыночной экономики проблемы безопасности движения и охраны труда становятся одними из самых острых социальных проблем. Связано это с травматизмом и професси- ональными заболеваниями, приводящими в ряде случаев к летальному исходу, при том, что более половины предприятий АПК относятся к классу максимального профессионального риска.

Теория конструирования трактора

Теория эксплуатации

Наука о тракторе

Рисунок 1 – Структура науки о тракторе

Большая степень износа основных фондов составляет около 43%, а машин и оборудования – 60%. Это представляет угрозу возникновения аварий с жертвами, рост числа профессиональных заболеваний и несчастных случаев на производстве. Очень тяжелое положение сложилось в АПК, где объем капитальных вложений уменьшается по сравнению с другими отраслями. Не отработан экономический механизм, побуждающий работодателя принимать эффективные меры по обеспечению здоровых и безопасных условий труда, хотя здоровье и жизнь человека обладают наивысшим приоритетом среди общечеловеческих ценностей, и обеспечение безопасности производства является одной из основных проблем безопасности страны [1].

Мобильные машины и агрегаты являются основным источником тяжелого и летального травматизма на предприятиях АПК. Гусеничные трактора также являются достаточно опасным объектом в процессе своего движения, и если при выполнении им операции в полевых условиях само перемещение трактора является относительно безопасным, то движение к месту работы по внутрихозяйственным дорогам является высокоопасным, так как скорость гусеничного трактора намного ниже скорости других участников движения, что способствует наездам на него, как на статическое препятствие. Выделение большого объема пыли затрудняет идентификацию трактора, определение безопасной дистанции до него; отсутствие, неисправность или ненаглядность задних световых приборов в ночное время на сельских дорогах делает его практически невидимым. Кроме того, при выполнении операций на склонах возникает вероятность опрокидывания, что может привести к тяжелой травме оператора или даже к летальному исходу.

В структуре науки о тракторе (рисунок 1) большое значение придается устойчивости и управляемости трактора.

а – на предельном подъеме; б – на предельном уклоне Рисунок 2 – Схема сил, действующих на гусеничный трактор

а

Также необходимо отметить, что оборудование и содержание внутрихозяйственных дорог, по которым планируется движение гусеничных тракторов, является одной из важнейших проблем руководства сельскохозяйственного предприятия в плане обеспечения безопасности движения гусеничных тракторов к месту работы. В идеальных условиях гусеничные трактора должны доставляться к месту работы на трейлерах, но к сожалению, приобретение такого вида трактора и его эксплуатация требует больших финансовых затрат, поэтому является нецелесообразным, так как трейлер может быть использован только для одной конкретной ситуации.

Методика исследований. Как уже отмечалось выше, большое значение для безопасности движения гусеничного трактора является устойчивость, которая подразделяется на статическую, продольную и поперечную устойчивость от опрокидывания.

Продольная устойчивость гусеничного трак- тора определяется положением центра давления относительно гусеничной цепи. Для трактора предельный угол подъема будет соответствовать такому положению, когда центр давления Dr (рисунок 2 а) сместится к задней кромке опорной поверхности гусеницы. На уклоне предельное состояние по устойчивости наступит в тот момент времени, когда центр давления расположится на передней кромке опорной поверхности гусеницы (рисунок 2 б) [2, 3].

б

Уравнение равновесия моментов относительно центра давления трактора соответственно на подъеме и уклоне можно записать в следующем виде:

^mp№'^on + ^o) "  ^®®®lim ^— ^тр^ц®^®1іт'

откуда

^mp^'^^on ^ao)" ^osa^_m G_mph(.stna_lim, ^9^аііт ⁼ (O,5L_on + Qq^/Һ^.

^S^lim ^— (Of^^on ^о)/^ц-

Как видно из выражений, предельный статический угол продольной устойчивости гусеничного трактора на уклоне меньше, чем на подъеме. Это объясняется тем, что компоновку гусеничных тракторов выполняют таким образом, чтобы центр его тяжести был смещен относительно центра давления вперед на величину αо .

При угле подъема или уклона свыше αlim и αlim трактор повернется относительно наружной кромки гусеницы в точке Dr до упора в почву передней или задней наклонной ветвью и направляющим или ведущим колесом.

Предельные углы αlim и αlim продольной устойчивости тракторов с двухопорной балансирной подвеской определяют в положении, когда центр давления перемещается к середине каретки. Принимают, что опрокидывание такого трактора происходит вокруг оси балансира. Поэтому в выражения для определения предельного угла наклона вместо Lon подставляют Lк – продольную базу балансирных кареток.

Тракторы с полужесткой подвеской обладают большей устойчивостью (при alim = 35-45°), чем тракторы с балансирной подвеской ( alim = 30-55°) [4, 5].

На рисунке 3 представлены схемы к определению устойчивости гусеничного трактора.

а                                 б а – трактор с полужесткой подвеской; б – трактор с балансирной подвеской Рисунок 3 – Схемы к определению устойчивости гусеничного трактора

Предельный угол подъема α1ст (рисунок 3 а ) характеризуется тем, что вертикальная плоскость, проведенная через центр тяжести трактора, проходит через заднюю кромку опорных поверхностей гусениц [6].

При этом

Для тракторов с балансирной подвеской (рисунок 3 б ) вертикальная плоскость, проведенная через центр тяжести, должна пройти через ось подвески остова. Тогда

(6) п

Опрокидывание такого трактора при большем угле подъема происходит под действием момента силы тяжести трактора относительно задней оси подвески.

Соответственно определяются предельные углы уклона [4, 6]:

– Для трактора без балансирной подвески

^9 ®2cm .   ■

п

– Для трактора с балансирной подвеской

.            ^П~а ty «2ст = —•

Предельный угол поперечного уклона, на

(8) кото-

ром может стоять трактор (рисунок 4), можно опреде- лить из уравнения

„    0,5(8 +6)

^Рст = ---^---

Для надежности расчета при стоянке трактора на мягкой почве принимают b = 0.

В случае несимметричного распределения веса трактора относительно вертикальной плоскости, прохо- дящей через продольную ось трактора, необходимо оп- ределить третью координату центра тяжести е с указанием расположения центра тяжести вправо или влево от продольной оси по ходу трактора.

Рисунок 4 – Схема к расчету предельного угла поперечного крена

Деформация рессор позволяет несколько снизить центр тяжести, что приводит к увеличению углов статической устойчивости трактора.

Навеска на трактор каких-либо орудий изменяет величину углов статической устойчивости. Поэтому в уравнения вместо координат центра тяжести трактора следует подставлять координаты центра тяжести трактора с навесным орудием в транспортном положении.

Результаты исследований и их обсуждение. Исследования проводились ФГБУ «Северо-Кавказская государственная зональная машиноиспытательная станция» на гусеничных тракторах марки Аг-ромаш-90ТГ 1040А, Агромаш-90ТГ 2040А, ВТ-4С150Д, Агромаш-150ТГ 1040А с резиновой гусеницей [7, 8, 9, 10] (рисунок 5).

Предельные углы статической устойчивости некоторых российских и зарубежных гусеничных тракторов приведены в таблицах 1 и 2 [7, 11, 12, 13, 14].

Таблица 1 – Предельные углы статической устойчивости российских гусеничных тракторов

Марка трактора	На подъеме	На уклоне	Поперечный
Агромаш 90ТГ 1040А	35°36 ′	37°47 ′	39°27 ′
Агромаш 90ТГ 2040А	45°	45°	42°
ВТ-4С150Д	45°36 ′	59°45 ′	36°12 ′

Таблица 2 – Предельные углы статической устойчивости зарубежных гусеничных тракторов (в град. )

Марка трактора	Тип трактора	На подъеме	На уклоне	Поперечный
РэнсемсMG-5	Общего назначения	51	24	40
Бристоль-22	Общего назначения	44	44	45

Из таблиц видно, что для зарубежных тракторов характерно соотношение tg α 1 ст > tg β ст , которое имеет наибольшее значение для виноградниковых тракторов [8, 10].

Устойчивость тракторов класса 3т близка к норме, для скоростных тракторов α 1 ст (α 2 ст ) = 45º; β ст = 40º [2].

Проверка возможности сползания трактора в поперечном направлении при скольжении по поверхности почвы определяется из соотношения боковых сил G sin β = Z1 + Z2 .

Имея в виду, что

(Zj + Z2)max =

а – Агромаш 90ТГ 1040А

б – Агромаш 90ТГ 2040А

в – ВТ-4С150Д

Рисунок 5 – Российские гусеничные трактора

г – Агромаш-150ТГ 1040А с резиновой гусеницей

Для необходимых расчетов можно пользоваться следующими данными:

Дорога (почва)	φz
Болото	0,3
Сухой песок	0,4
Влажный песок	0,5
Свежевспаханное поле	0,6
Снежная укатанная дорога	0,6
Слежавшаяся пахота	0,7
Влажная стерня	0,9
Сухая грунтовая дорога	0,9–1,1

Продольная устойчивость трактора с при-         Составим уравнение моментов сил относитель- цепным орудием. Условие продольной устойчивости но точки О и определим координату точки приложения гусеничного трактора с прицепным орудием на подъеме реакции Y – центр давления (рисунок 6) [3]. определяется из рассмотрения внешних сил и моментов, действующих на трактор.

Рисунок 6 – Схема сил, действующих на трактор орудием при преодолении подъема

Ga cos а — P^h^ cos y^ — (G sin а + Pj) h — X_ny + Mj_cyM

^й

G cosa

где G – сила веса трактора с составляющими;

Pj – сила инерции поступательно движущихся масс при неустановившемся движении;

Pкр – сила тяги на крюке с составляющей

Pкр cos γкр;

Хп – cоставляющая лобового сопротивления гусениц;

Y – составляющая нормальных реакций почвы на гусеницы;

Мjсум – суммарный момент касательных сил инерции вращающихся деталей ходовой части, приведенных к ведущему колесу;

Pк – касательная сила тяги.

Продольная устойчивость трактора обеспечивается, если центр давления расположен в пределах контура опорной поверхности, т. е. если ск ≤ хд ≤ сп.                   (13)

Для обеспечения продольной устойчивости трактора с балансирной системой подвески остова необходимо, чтобы центр давления был расположен между задней и передней осью подвески, т. е. чтобы lк ≤ lд ≤ lп.                    (14)

Таким образом, координата центра давления является критерием продольной устойчивости гусеничных тракторов.

Если пренебречь силой инерции Pj и моментом Мjсум и принять Pк = Pкн1, то из суммы моментов сил относительно точки О1 при хд – ск ≥ 0 получим величину номинальной силы тяги на первой передаче [4, 5]:

(a - c,) cos cc - (h — sin a

Пользуясь этой зависимостью, можно построить характеристику продольной устойчивости и определить критический угол подъема.

На предельном подъеме момент силы тяжести трактора относительно задней опоры равен нулю.

Графический и аналитический способы проверки продольной устойчивости трактора с навесным орудием аналогичны способам, изложенным ранее.

Возможность потери устойчивости при работе с культиватором (рисунок 7) проверяется при условии равномерного движения агрегата на подъеме при бесконечно малых значениях сопротивления качению гусениц [3].

Рисунок 7 – Схема трактора с навесным орудием в рабочем положении и эпюра давления

Zg =

Координата центра давления равна:

G^pttp cos a*R_x0,5h_o-Ryl-G_$php sin a

G$pcosa*R

— ск> (16)

где Rx и Ry – результирующие реакции почвы; ho – глубина действия реакций.

Выразим реакцию Ry как функцию a

Ry<

Gaap^ap—c^cos a—hp sina]+0,5EYho l+et

= fp(«Y (17)

Построив характеристику продольной устойчивости агрегата, определим критический угол подъема αкр.

Координата центра давления xд характеризует не только продольную устойчивость гусеничных трак- торов, но и распределение вертикальных давлений на грунт под гусеницами. Координату хд можно определить аналитически по уравнениям (12), (16) или из эпюры распределения нагрузки по длине опорной поверхности гусеницы как координату центра тяжести фигуры эпюры давлений (центр тяжести трапеции на рисунке 7).

Экспериментально центр давления определяют, устанавливая трактор в равновесном положении на платформе 1 (рисунок 8), свободно качающейся на призме 2. Этой же установкой пользуются для определения смещения центра давления ад.н трактора под влиянием веса орудия.

1 – платформа; 2 – призма

Рисунок 8 – Схема к определению коэффициента центра давления и коэффициента смещения центра давления

В качестве параметра, характеризующего влияние навесной машины на динамику гусеничного агрегата, и, в том числе, на устойчивость его движения, принят коэффициент смещения центра давления νн.

Этот коэффициент представляет собой отношение продольного смещения центра давления трактора относительно середины его опорной поверхности, про- исходящего под влиянием сил, действующих на трактор, к длине опорной поверхности гусениц, т.е. [2, 3].

Подставляя это выражение в уравнение (18),

определим

_ S„(a„+e)   ад

" (1+SJL   L

Центр тяжести трактора обычно располагают впереди середины опорных поверхностей гусениц, что уменьшает величину смещения центра давления при работе трактора с нагрузкой на крюке и при движении на подъем. Часто принимают ао = (0,05 – 0,08)L.

Из уравнения моментов относительно центра давления D имеем

Ga^ = ^(^ + a — 3^) = 5_riG(a^ 4- a — a^,   (19)

откуда

В таком виде коэффициент νн предложен в качестве критерия оценки допустимости навески машин на гусеничный трактор.

Максимальная величина коэффициента давления принята в теории тракторов равной νн = 1/6 в связи с тем, что при большей величине νн теоретическая эпюра давлений на грунт превращается из трапеции в треугольник и часть опорной поверхности перестает участвовать в передаче давлений на грунт.

Неравенство (21) может быть соблюдено для мощных тракторов, работающих с навесными плугами, только при наличии опорных колес.

Таблица 3 – Величины допускаемого продольного предельного крена гусеничных тракторов

Марка тракторов	Марка орудия	Крен в градусах
		На подъеме	На уклоне
Агромаш 90ТГ 1040А	Плуг ЛПН(4+1)×35 без пятого корпуса	12–14	12–14
Агромаш 90ТГ 2040А	Культиватор КСОП-6	14	14

Поперечная устойчивость трактора. Работа трактора в поперечном направлении склона более опасна, чем работа вдоль склона в связи с большей возможностью потери устойчивости [5].

К основным факторам, способствующим потере устойчивости, относятся: перераспределение сил, действующих на трактор, отклонение трактора от пер- воначального направления движения, меньшая величина угла βст по сравнению с αст.

Так же, как и для колесного трактора, в связи с появлением составляющей силы веса Gsinβ (рисунок 9 а) снижается запас устойчивости, а критерием поперечной устойчивости служит реакция YB. Если принять поверхность пути абсолютно жесткой, то условие поперечной устойчивости неподвижного трактора относи- тельно наружных кромок опорной поверхности гусениц следующее [5, 6]:

_ 0,5G cos^(B+b)zM_fm-Ghsin^

B ~           B + 0,5b

где Mjm – момент, создаваемый двигателем.

При расчете устойчивости трактора с навесным орудием в транспортном положении в неравенство (22)

следует подставить параметры агрегата.

Потеря устойчивости направления движения в виде увода вниз по склону происходит за счет поворачивающего момента, разницы буксования гусениц, их скольжения, деформации почвы, отклоняющего момента при нецентральной навеске.

Момент возникает в результате неравенства сил сопротивления качения верхней и нижней гусениц и равен:

M_n =      - K₆),           (23)

„ _ Gcosg Ghsinp „ _ Gcosp Ghsinp где

^H 2 В^e 2 В

После преобразований получаем

Мп = G f h sinβ.                  (24)

Этот момент стремится повернуть трактор вниз по склону, но действие его зависит от конструкции трактора.

В тракторе с дифференциалом касательные силы тяги Рк1 и Рк2 (рисунок 9) равны, поэтому трактор под действием момента Вп начнет поворачиваться в сторону спуска.

В тракторе с бортовыми фрикционами касательные силы тяги не равны. В частном случае (при центральном прицепе) эти силы создают стабилизирующий момент, равный по величине и обратный по направлению моменту Мп, что стабилизирует направление движения трактора. Однако и в этом случае увод все же будет составлять значительную величину (рисунок 10). Объясняется это большей пробуксовкой гусеницы, расположенной вниз по склону, вследствие большего сопротивления перемещению этой гусеницы и движения трактора в сторону более нагруженной гусеницы [3].

Mem⁼ №1 ~ ^2) "^          (25)

Увод будет продолжаться до тех пор, пока сила сцепления с грунтом менее нагруженной гусеницы будет больше силы сопротивления ее движению, т.е. Рсц > GВ f.

В противном случае трактор повернется в сторону подъема. Сила сцепления равна:

Рсц = Fδ σ + φ YB,              (26)

где Fδ – упорная поверхность почвозацепов;

σ – горизонтальное напряжение почвы;

φ – коэффициент трения стали о почву.

а – вид сзади; б – вид сверху

Рисунок 9 – Схема сил, действующих на трактор при его работе с навесным орудием на поперечном склоне

1 – без боковых почвозацепов; 2 – с боковыми почвозацепами Рисунок 10 – Зависимость увода трактора при движении по склону крутизной 10°

Из уравнений (23)–(25) следует: м _ м = №Л^, ” ^ст tgP-л, где К – постоянный коэффициент.

Таким образом установлено, что на склоне стремление к самопроизвольному повороту будет тем больше, чем меньше угол предельной поперечной статической устойчивости трактора [4].

Этот процесс осуществляется трением башмака о почву и зацеплением выступающих частей башмака. Поперечное усилие Gsinβ передается почве боковыми площадками башмаков. Эти площадки в случае погружения в почву на полную высоту должны быть достаточными, чтобы уравновешивать сдвигающую силу.

Условие статического равновесия выражается уравнением

G sin β = Z + tg φ G cos β,(28)

где φ – угол силы трения между гусеницей и почвой.

Пусть при некотором угле β = φ + Δ β произойдет скольжение гусениц. Тогда

2 _ GStnflp(29)

СО5ф

Реакцию можно определить из уравнения смятия грунта

Z = Ғ5С5һк,(30)

где Fδ – боковая упорная поверхность гусеницы;

Cδ – удельное сопротивление почвы боковой деформации;

h – величина сползания за счет скольжения ходовых органов;

k – коэффициент, характеризующий вдавливание почвы в боковом направлении, принят равным 0,6.

Приравнивая правые части уравнений (29) и (30), получим          _ к I СзіпДр^-

■J F₆C_scos

                  (31)

Результаты исследований показывают, что до угла склона 15°–16° нет сползания трактора за счет скольжения ходовых органов.

Величина боковой упорной поверхности почво-зацепа определяется из неравенства

I- _> D^GSinp                (32)

5 Cshktgkp'

где Dэ – эквивалентный диаметр почвозацепа, равный отношению площади почвозацепа к его периметру.

При выводе уравнения (32) были сделаны два допущения: давление по опорной поверхности гусеницы распределено равномерно; натяжение гусениц не оказывает заметного влияния на процесс погружения шпоры в почву.

Было установлено, что

Сδ = 0,5 ÷ 0,67 с, (33) где C – коэффициент сопротивления почвы вдавливанию в вертикальном направлении.

Трактор, имеющий боковые почвозацепы (рисунок 9), меньше отклоняется от первоначального направления при движении поперек склона, что на 30– 40% уменьшает число включений бортовых фрикционов и облегчает работу тракториста. Этому же способствует смещение точки прицепа прицепного орудия в сторону подъема.

Исследуя сцепные свойства трактора, имеющего боковые почвозацепы, определили влияние ширины захвата плуга на потребную величину коэффициента сцепления (рисунок 11 а). Протаскивая тягачом трактор, установленный поперек склона, вдоль склона и на косогоре, получили зависимость величины коэффициента сцепления от различных углов крена (рисунок 11 б). По разрушению стенки борозды при различном расстоянии от трактора до края борозды е' была установлена зависимость условного коэффициента бокового сцепления φz от угла β (рисунок 11 в). Последняя зависимость представляет интерес, если учесть, что внезапное проваливание одной из гусениц в борозду может привести к опрокидыванию трактора [7].

а – от ширины захвата плуга; б – от углов крена:

α – продольного; β – поперечного; γ – косогора;

в – от угла β и расстояния до стенки борозды е' (в см)

Рисунок 11 – Диаграмма для определения потребной величины коэффициента сцепления

Устойчивость направления движения трактора, необходимая при работе на узких горных террасах, нарушается при нецентральной навеске, когда продольная составляющая плуга Rx (рисунок 8) проходит вне средней продольной оси трактора.

Как видно из этой схемы, правильное положение плуга относительно трактора будет при х = 0,5(В + b) + е – 0,5Вп.          (34)

Плечо силы х' проходит ближе к полевому обрезу и равно:

^ ~ ^  ₆ b_n,             (35)

где bn – ширина захвата одного плужного корпуса.

Устойчивость трактора при повороте. Наиболее опасным с точки зрения поперечной устойчивости является поворот на поперечном склоне с центром поворота в верхней части склона (ось уу, рисунок 9) [5].

В этом случае сила инерции Рjz суммируется с боковой составляющей веса Gsinβ. Наименьшей ус- тойчивостью обладают тракторы скоростные с относительно тяжелыми навесными орудиями в транспортном положении; скоростные с навесным культиватором (плугом, свеклоподъемником, рыхлителем и т. д.), если подъем орудия совпадает с моментом поворота; при повороте на крутом склоне с почвой, не обеспечивающей достаточные сцепные качества трактора.

Пусть сцепные качества трактора обеспечивают его поворот без скольжения в поперечной плоскости. Тогда критический угол поперечного крена βк можно определить графически, построив характеристику поперечной устойчивости для функции Рjz = f(β), или аналитически из условия YB = 0 (уравнение 22) с поправкой на Рjz, вес и координаты центра тяжести агрегата.

Трактор с работающим пахотным орудием имеет более высокую устойчивость в связи с тем, что центробежная сила и сила сопротивления орудия всегда направлены в противоположную сторону [5].

Потеря устойчивости трактора в момент подъема агрегата связана с возникновением инерционного момента М массы орудия и почвы (на орудии) относительно оси навески и момента сопротивления почвы выглублению орудия. Эти моменты вызывают уменьшение координаты центра давления хд и дальнейшее перераспределение реакций Yв и Yн.

Для условий поворота на крутых склонах при малых значениях φ и φz следует прежде всего проверить возможность сползания трактора при помощи уравнения tg βmax ≤ φ. (36)

Тракторы, приспособленные для работы челночным способом с тяжелыми навесными орудиями в передней и задней части, при повороте на месте при малых значениях φ и φz создают большой гироскопичеcкий момент, что может быть причиной их опрокидывания. Следовательно, сопротивление повороту трактора в таких условиях является положительным фактором.

Основными составляющими сопротивления повороту являются: сопротивление скольжению гусениц по грунту, срез грунта и нагребание срезанного слоя. Коэффициент сопротивления повороту μ, учитывающий эти сопротивления, увеличивается при уменьшении радиуса поворота: в опытах Р.Р. Двали при R = 10 м; μ = 0,4, а при R = 5 м; μ= 0,55. Это очень важно для работы трактора на горных склонах в связи с небольшой величиной площадок для поворота машин и короткими гонами. Таблица 4 иллюстрирует влияние склона на радиус поворота пахотных агрегатов.

Таблица 4 – Наименьший радиус поворота пахотных агрегатов (в м)

Марка трактора	Число корпусов в агрегате	Для горизонтальной местности	Для склона 8–10°
Агромаш 90ТГ 1040А	3–5	6–7	6,5–8,0

Опасность потери управляемости возникает при движении трактора на крутом склоне в момент плавного выключения муфты механизма поворота без торможения ведомой оси. Это может вызвать поворот трактора в сторону, противоположную желаемой, в результате движения накатом незаторможенной гусеничной тележки.

В указанных условиях может произойти нарушение правильной работы механизмов поворота других конструкций, например, планетарных.

В таблице 5 представлены основные параметры гусеничных тракторов класса 2 и 3 т, используемые при расчете на устойчивость.

Меры для предотвращения опрокидывания гусеничного трактора сводятся к использованию технических средств и организационных мероприятий. К техническим средствам относятся противоопрокиды-вающие устройства, разработанные ранее [15].

Опрокидывание агрегата, в составе которого присутствует гусеничный трактор, предотвращают при помощи специальных устройств. Устройство с элек- троприводом (рисунок 12) работает следующим образом.

При наклоне машины на угол больше заданного в ту или иную сторону происходит электрическое соединение центрального I -образного электрода с одним из нижних боковых, благодаря чему напряжение подается на звуковой 3 и световой 2 сигналы, предупреждающие тракториста об опасной (с точки зрения опрокидывания) ситуации.

Дальнейший наклон машины обеспечивает электрическое соединение центрального 1 -образного электрода с одним из верхних боковых, что ведет к подаче напряжения на промежуточное реле 4, которое срабатывает, и силовой контакт замыкается. Через соленоиды 5 и 7 проходит электрический ток и происходит втягивание сердечников; при этом двуплечие рычаги 6 и 8 перемещают педали сцепления и тормозов соответственно в сторону выключения (муфты) и включения (тормозов). В результате происходит автоматическое гашение кинетической энергии агрегата путем торможения и опрокидывание предотвращается.

Таблица 5 – Основные параметры гусеничных тракторов класса 2 и 3 т, используемые при расчете на устойчивость

Параметры	Агромаш 90ТГ 1040А	Агромаш 90ТГ 2040А
Расчетные скорости движения в км/ч:
первая передача	3,59	–
высшая передача	7,9	7,9
Тяговые усилия в кгс:
первая передача	2850	–
высшая передача	1000	812
Колея в мм	1435	1575
Длина опорной поверхности гусеницы в мм	1740	2400
Ширина опорной поверхности гусеницы в мм	390	530
Расстояние по горизонтали от оси ведущей звездочки до середины опорной поверхности гусениц в мм	1244	1555
Высота прицепной скобы над грунтом в мм	505	–
Расстояние по горизонтали от точки прицепа до оси ведущей звездочки в мм	360	–
Рекомендуемый максимальный вес навесной машины	600	–
(при навешивании сзади) в кгс
на плече от оси ведущей звездочки в мм	2000	–
при эшелонировании в кгс	2000	2000
Эксплуатационный вес трактора (с учетом веса тракториста) в кгс	5850	6120
Координаты центра тяжести в мм:
горизонтальная от оси ведущей звездочки	1305	1374
горизонтальная от оси симметрии трактора	–	32 влево
Вертикальная от поверхности почвы	660	660

1 – датчик положения; 2 – световой сигнал; 3 – звуковой сигнал;

4 – промежуточное реле; 5, 7 – соленоиды; 6, 8 – рычаги; 9 – выключатель Рисунок 12 – Устройство для предотвращения опрокидывания тракторных агрегатов с электроприводом

Аналогичное устройство, но с приводом от гидросистемы трактора представлено на рисунке 13. Оно отличается от предыдущего тем, что датчик 1 выполнен в виде вставленных одна в другую чаш 19 и 23 (из нетокопроводящего материала), соединенных между собой в верхней части кольцом 21 так, что в нижней части образован зазор, заполненный ртутью. Боковые электроды 25 и 26 датчика выполнены в виде колец на различной высоте. Датчик с центральным электродом 22 имеет гасители колебаний 20 и 24, выполненные в виде цилиндров из нетокопроводящего материала. Электромагнитный клапан 13 срабатывает под действием тока при наклоне датчика и перемещает золотник в корпусе 12 в такое положение, которое открывает путь маслу из маслобака 9, гидронасоса 10 и распределителя 11 гидросистемы трактора в гидроцилиндры. Один из них – гидроцилиндр 14 соединен с педалью 15 муфты сцепления, другой – 17 с педалью 18 тормоза. Воздействуя на педали тормоза, гидроцилиндры останавливают трактор [15].

1 – датчик; 2, 3 – выключатели; 4 – генератор тока; 5 – звуковой сигнал; 6–8 – соответственно зеленая, желтая, красная лампы; 9 – маслобак; 10 – гидронасос; 11 – распределитель; 12 – корпус клапана; 13 – электромагнитный клапан;

14, 17 – гидроцилиндры; 15, 18 – педали сцепления, тормоза; 16 – предохранительный клапан; 19, 23 – чаши;

20, 24 – гасители колебаний; 21 – соединительное кольцо;

22 – центральный электрод; 25, 26 – боковые электроды

Рисунок 13 – Устройство для предотвращения опрокидывания тракторных агрегатов с приводом от гидросистем

Применяются также аналогичные устройства с приводом от пневмосистемы.

Разработка и внедрение организационных мероприятий является важным способом снижения аварийности и опрокидывания тракторов [16].

К основным организационным мероприятиям относятся:

• 1.    Подготовка территории к работе (дорожной сети).

• 2.    Составление карты хозяйства с указанием выделенных для работы тракторов участков, их конфигурации и размеров, наличия разворотных полос и наибольшей крутизны склонов.

• 3.    Составление маршрута движения тракторов к месту работ с указанием опасных участков, важных продольных уклонов, состояния подъездных путей к участкам.

• 4.    Проведение занятий с трактористами по заранее разработанной и утвержденной программе.

К основным правилам, выполнение которых должно существенно снизить риск опрокидывания трактора, можно отнести следующие [3]:

• –    к управлению тракторами допускаются только те трактористы, которые изучили особенности работы данного агрегата в конкретных условиях, характер местности и дороги;

• –    спускаться с горы надо при включенной первой или второй передаче и выключенном увеличителе крутящего момента;

• –    при движении на спуске с крутой горы управление поворота должно быть обратным: если необходимо повернуть трактор вправо, выключается левая муфта управления;

• – при движении на затяжном подъеме агрегатирование производят таким образом, чтобы двигатель работал с недогрузкой примерно на 10–20%, а трактор двигался на низкой передаче;

  – поворот на склоне более 8–10° рекомендуется производить так, как это показано на рисунке 14.

Рисунок 14 – Схема поворота трактора на склоне

Если агрегат будет производить обычный поворот, то, начиная с точки а, по всей траектории а, в, с прицепная машина будет накатываться на трактор.

При движении бульдозера по уклону необходимо следить, чтобы отвал не задевал грунт. Запрещается движение трактора с бульдозером при продольном уклоне свыше 25° и спуск с грунтом при уклоне свыше 35°, а также ведение работ с поперечным уклоном свыше 30°.

Для гусеничных тракторов, работающих в агрегате с мелиоративными машинами, запрещено движение меньше предельной величины угла крена: при подъеме и спуске 25°, при движении в поперечном направлении склона – не более 12°.

Преодолевать препятствие нужно только при первой передаче. Высота преодолеваемых препятствий должна быть не более 450 мм на твердом грунте.

При неизбежном наезде на пень нужно переезжать его так, чтобы он приходился на середину гусеницы. При этом поворачивать запрещается, так как это приводит к спаданию гусеницы.

Поваленные деревья, а также бревна следует переезжать под прямым углом, а рвы и канавы под углом 15–20°.

Для подготовки схемы движения тракторов можно использовать копию кадастрового паспорта земельного участка предприятия. Схему устанавливают на щитах на видном месте (например, у въезда и выезда из машинно-тракторного парка).

На схеме можно указать:

– направление движения тракторов;

– условными обозначениями места въезда и выезда с территории машинно-тракторного парка;

– дорожные знаки, места их расположения.

Схему движения тракторов разрабатывают специалист по охране труда совместно с начальником машинно-тракторного парка.

Внутрихозяйственные дороги для движения тракторов следует предусматривать:

– на отдельном земляном полотне эти дороги должны располагаться рядом с автомобильными дорогами и с подветренной стороны;

– на совмещенном земляном полотне с разделительными полосами движения для автомобилей на гусеничном ходу при нерегулярном (не более 10 единиц в сутки) их движении, на подходах к водным преградам, требующим устройства мостов, на участках болот, при проложении дороги по ценным сельскохозяйственным угодьям. Для движения гусеничных тракторов допускается использовать одну из укрепленных обочин автомобильной дороги, ширина которой должна быть не менее 4,5 м.

Ширина полосы движения и обособленного земляного полотна тракторной дороги должна устанавливаться согласно таблице 6, в зависимости от ширины колес подвижного состава.

Таблица 6 – Ширина полосы движения и обособленного земляного полотна тракторной дороги

Ширина колес самоходных прицепных машин, м	Ширина полосы движения, м	Ширина земляного полотна, м
2,7 и менее	3,5	4,5
От 2,7 до 3,1	4,0	5,0
От 3,1 до 3,6	4,5	5,5
От 3,6 до 5	5,5	6,5

Тракторные дороги следует проектировать          Продольные уклоны дорог, располагаемых на грунтовым профилем серповидного поперечного сече- отдельном земляном полотне, надлежит принимать не ния в нулевых отметках или в насыпях в зависимости более указанных в таблице 7. от грунтовых условий с обеспечением водоотвода кюветами треугольного поперечного сечения.

Таблица 7 – Продольные уклоны дорог, располагаемых на отдельном земляном полотне

Направление продольного уклона в грузовом направлении	Продольные уклоны, %
	Наибольший	Допустимый для трудных участков
Подъем	40	80
Спуск	60	100

Для тракторных дорог при затяжных продольных уклонах 60% и более через каждые 500 м предусматриваются горизонтальные площадки или участки с уклоном не круче 20% и длиной не менее 50 м.

Радиусы кривых в плане для тракторных дорог следует принимать не менее 100 м. Пересечение и примыкание внутрихозяйственных дорог в одном уровне следует располагать в небольших насыпях высотой до 0,8–1 м, с откосами не круче 1:3. Продольные уклоны внутрихозяйственных дорог в пределах расстояния видимости поверхности дороги на подходах к пересечению или примыканию не должны превышать 40%.

Вертикальное расстояние от проводов воздушных телефонных линий до верха проезжей части в местах пересечения с внутрихозяйственными дорогами должно быть не менее 5,5 м для проезда тракторов высотой до 4 м и не менее 6,5 м для проезда сельхозмашин высотой более 4 м. Возвышение проводов над верхом проезжей части внутрихозяйственных дорог при пересечении с линиями электропередач должно быть не менее, м [2]:

– 7 – при напряжении до 110 кВ;

– 7,5 – при напряжении до 150 кВ;

– 8 – при напряжении до 220 кВ;

– 8,5 – при напряжении до 330 кВ;

– 9 – при напряжении до 500 кВ.

Расстояние от бровки земляного полотна до опор воздушных телефонных линий, а также высоковольтных линий электропередач следует принимать не менее высоты опор, увеличенной на 5 м.

Заключение. Исходя из вышеизложенного, мы утверждаем, что движение гусеничного трактора при выполнении им технологической операции является достаточно сложным механическим процессом. При разработке мер безопасности необходимо это учитывать.

Также при движении транспорта к месту выполнения работ основой безопасности его эксплуатации является подготовка и содержание внутрихозяйственных дорог с грунтовым покрытием строго в соответствии с указанными требованиями.