Типоразмерный ряд колесных тракторов

Построенный на основе системы классификации сельскохозяйственных тракторов типоразмерный ряд должен обеспечивать управление структурой их производства, давать возможность сравнительной оценки фактического состояния тракторного парка для формирования условий его совершенствования, а также развития теории и технологических свойств трактора.

Необходимость формирования типоразмерного ряда на основе применяемой в России системы классификации сельскохозяйственных тракторов по тяговому усилию на крюке с использованием тяговых классов, регламентированных ГОСТ 27021–86 [1], все более актуален и постоянно обсуждается в технической литературе [2–7], поскольку должен учитывать результаты их эволюции и тенденции развития, характерные для широко представленной на рынке продукции ведущих мировых и отечественных производителей:

• –    повышение массоэнергетических параметров наибольших типоразмеров модельных рядов тракторов ведущих производителей;

• –    существенное расширение тягово-скоростных диапазонов использования на операциях почвообработки;

• –    значительное изменение эксплуатационной массы, определяющей тяговый класс, установкой сдвоенных колес и съемного балласта.

Цель работы – обоснование типоразмерного ряда основных эксплуатационных параметров энергонасыщенных колесных тракторов для оценки потребительских качеств.

Задачи исследования:

• •    сформировать структуру оценочных (эксплуатационных) параметров тракторов;

• •    установить критерии и методы адаптации параметров тракторов к условиям производственной эксплуатации;

• •    обосновать рациональный типоразмерный ряд эксплуатационных параметров тракторов.

Объекты и методы исследований

Типоразмерный ряд предназначен, в первую очередь, для оценки потребительских качеств тракторов и характеризует чистую производительность агрегатов на их базе. Основные параметры должны обеспечивать универсальность, сопоставимость количественной оценки тягово-скоростных свойств тракторов разного типа и быть постоянной величиной для конкретных машин, формирующих модельные ряды разных производителей. Характерной особенностью типоразмерного ряда системы является непрерывность с разбивкой используемых эксплуатационных параметров на обоснованные диапазоны с присвоением каждому соответствующего номера.

В качестве основных эксплуатационных параметров трактора следует принять эксплуатационную мощность М еэ , указываемую изготовителем в технической характеристике, и эксплуатационную массу т э [3] с рациональным диапазоном регулирования до начала рабочего процесса, в основном за счет установки съемного балласта т Г и сдвоенных колес m 2 к , определяющей величину номинального тягового усилия Р крн при скорости V_H .

Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 3(47)

PROCESSES AND MACHINES OF AGROENGINEERING SYSTEMS

В качестве основного показателя технологичности трактора [8–11] целесообразно использовать удельную массу т уд , характеризующую оптимальное соотношение массоэнергетических параметров т уд = т э / (М еэ ■ ^) в номинальном тяговом режиме (Р к _РН = т э • g • р _крн ) при изменении номинальной скорости V_H в интервале (V H_mіn - V H_mах ) по условиям обеспечения эффективности производственной эксплуатации

^т уд = 10 3 -л_Т т _йХ^/(Р крн "^V H •g).

Для современных тракторных дизелей с электронной системой управления топли-воподачей коэффициент использования эксплуатационной мощности ^ = 1,0.

Интервалы регулирования удельной и эксплуатационной массы Л _т^_д = т уд _тах / ^т уд тіп = ^ т _э = ^т э тах ^/т э тіп соответствуют тяговому Л р_крн = ^р кРНтах ^/Р КРНтіп ^и скоростному Xv_h = V_Hmах /V_Hmіп диапазонам, обеспечивая функционирование трактора с М _еэ = idem в смежных тяговых классах при Л^_гн = Х_Ркрн = 1,0 за счет установки балласта т Б

^ т уд    ^ т э    ^ Р крн    ^ V h ^;

.^тБ    ^(т Г + ^т 2 К )   (^т уд тах    ^т уд тіп ) ' ^М е э ■

Каждому мощностному разряду типоразмерного ряда соответствует диапазон N _еэ , определяющий использование трактора в смежных тяговых классах на операциях поч-вообработки разных по энергоемкости и номинальной скорости V H групп при полном и минимальном балластировании соответственно.

Указанный двухпараметрический типоразмерный ряд с обоснованными мощностными разрядами и тяговыми классами обладает преемственностью и устойчивостью, учитывает перспективные тенденции развития конструкций колесных тракторов.

Результаты исследований

При расчете удельной массы т*д принят номинальный тяговый режим [1; 8], со ответствующий коэффициенту использования веса трактора Ф*крн = 0,40 и рТтах = 0,660

• [3]. Базовое значение т уд 1 = 67,3 кг/кВт определено для номинальной скорости V H1 = 2,50 м/с операций основной обработки почвы (отвальная пахота) первой группы и характеризует максимальный уровень эксплуатационной массы трактора любой комплектации т K1 = т _{э тах} при полном балластировании. Взаимосвязь эксплуатационных и классификационных параметров устанавливают из соотношений т Ki = 67,3* М _еэ при Р К _РН1 = 3,92 • 10 - ³т K1 . Мощностному разряду (М К _{э тіп} — М,е_{э тах} )₁ соответствует интервал эксплуатационной массы (т^к тіп - т^К тах ) 1 = 67,3(М э тіп -Мю тах ) 1 , определяющий границы основного тягового класса трактора. При изменении характеристик номинального тягово-скоростного режима (р _крн , ^_Ттах , V H1 ) значения т уд 1 могут быть скорректированы с учетом зависимости (1).

Каждый мощностный разряд включает дополнительно смежный пониженный тяговый класс для менее энергоемких операций почвообработки второй и третьей групп в интервале номинальных скоростей V H3 = 3,33 ± 0,33 м/с при минимальной массе (т K _тіп - т К _тах )₃, значения которой соответствуют т^к _{д 3} = 45,0-56,0 кг/кВт [3].

Предлагаемый двухпараметрический типоразмерный ряд представлен графически в виде зависимости эксплуатационной массы и соответственно тягового усилия от развиваемой мощности т _э , Р_кр = f(N _еэ ) (рисунок) при установленных значениях т уд 1 и т уд 3 для использования тракторов в технологиях почвообработки разных групп. Каж-

Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 3(47)

PROCESSES AND MACHINES OF AGROENGINEERING SYSTEMS дому мощностному разряду соответствует два тяговых класса: основной (верхний) для отвальной вспашки с полным балластом при туд1; дополнительный с минимальным балластированием, обеспечивающим т*д тіп = т*д3. Графическое соотношение мощностных разрядов и тяговых классов [3] соответствует двухпараметрической системе классификации (таблица). Типоразмерный ряд тракторов включает (кроме малогабаритных) десять мощностных разрядов с установленными границами в интервале от 21 до 410 кВт и девять тяговых классов. Каждый разряд за счет балластирования может использоваться в двух смежных тяговых классах для операций почвообработки разной энергоемкости.

Соотношение мощностных разрядов и тяговых классов энергонасыщенных колесных тракторов

Предлагаемый типоразмерный ряд позволяет установить рациональное соотношение указанных в техническом паспорте трактора массоэнергетических параметров для эффективного использования на операциях почвообработки разных по энергоемкости групп.

Качественное отличие энергонасыщенных тракторов определяется наличием в каждом типоразмере двух уровней номинального тягового усилия при соответствии верхнего максимальной эксплуатационной массе с полным балластом, а нижнего – минимальной с наименьшим балластом или без него. Оптимальное значение массы балласта т Б (2) для каждого мощностного разряда соответствует переводу трактора в основной (верхний) тяговый класс. В типоразмере трактора следует указывать разряд или значение мощности и тяговые классы использования» [3]. Например, трактор Минского тракторного завода эксплуатационной мощностью 180 кВт: Беларус18.4/5. Он не противоречит международной классификации по категориям мощности [1].

Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 3(47)                      PROCESSES AND MACHINES OF AGROENGINEERING SYSTEMS

Типоразмерный двухпараметрический ряд сельскохозяйственных колесных тракторов

Типоразмер трактора	Разряд мощности	Nеэ , кВт	т э , т	Тяговый класс	т Б , кг
1. 0,6	1	20–31	1,38–2,06	0,6	680
2. 0,6/0,9	2	31–48	1,38–2,06 2,06–3,21	0,6 0,9	680–1150
3. 0,9/1,4	3	48–68	2,06–3,21 3,21–4,59	0,9 1,4	1150–1380
4. 1,4/2	4	68–102	3,21–4,59 4,59–6,88	1,4 2	1380–2290
5. 2/3	5	102–136	4,59–6,88 6,88–9,17	2 3	2290
6. 3/4	6	136–170	6,88–9,17 9,17–11,46	3 4	2290
7. 4/5	7	170–205	9,17–11,46 11,46–13,75	4 5	2290
8. 5/6	8	205–270	11,46–13,75 13,75–18,35	5 6	2290–4600
9. 6/8	9	270–340	13,75–18,35 18,35–22,95	6 8	4600
10.  8	10	340–410	18,35–22,95 22,95–27,55	8 8	4600

Универсальность предлагаемого типоразмерного ряда заключается в возможности использования для тракторов с постоянной массой т _э или при незначительном (т Б <  0,10т э ) балластировании для оптимального распределения веса по осям на операциях почвообработки второй группы при V ^₂ = 2,90 м/с [3]. В этом случае исключаются нижний уровень эксплуатационной массы и соответствующий тяговый класс из каждого (кроме 1) разряда мощности. Максимальным типоразмерам трактора (9 и 10-й разряды) соответствует использование в наивысшем (8) тяговом классе.

Заключение

Сформирована структура типоразмерного ряда энергонасыщенных колесных 4К4 тракторов с регулируемой в широком диапазоне степенью балластирования установкой сдвоенных колес и съемных грузов при использовании в качестве основного и дополнительного эксплуатационных параметров соответственно эксплуатационной мощности и массы, определяющей тяговый класс.

В качестве основного показателя технологической адаптации трактора любой комплектации целесообразно использовать удельную массу, ее максимальное значение (67,3 кг/кВт) устанавливает соотношение эксплуатационных параметров при полном балластировании для операций почвообработки первой группы, с номинальной скоростью 2,50 м/с, а минимальное (45–55 кг/кВт) – с наименьшим балластом или без него для операций третьей группы в скоростном интервале 3,33 ± 0,33 м/с.

Предложен универсальный двухпараметрический типоразмерный ряд колесных тракторов, представляющий растущую последовательность из 10 мощностных разрядов, содержащих по два смежных тяговых класса (кроме 1 и 10) при минимальном и максимальном балластировании, для использования на операциях поверхностной обработки и отвальной вспашки соответственно.

Исследование и публикация статьи выполнены при финансовой поддержке КГАУ «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности» в ходе выполнения проекта «Разработка рекомендаций по устойчивому развитию технической оснащенности растениеводства в сельском хозяйстве Красноярского края».

Vestnik of Omsk SAU, 2022, no. 3(47)

PROCESSES AND MACHINES OF AGROENGINEERING SYSTEMS