Выбор типа ходовой системы для тракторов и комбайнов

Ходовая система (ХС) является основной частью самоходных машин, связывающая их с сельскохозяйственной экосистемой.

Повышение производительности сельскохозяйственных работ, а также количественно-качественных показателей сельхозпродукции возможно только наряду с обеспечением ресурсосбережения и экологической безопасности самоходных машин. Т. е. ХС должны максимально адаптировать самоходные машины к сельскохозяйственной экосистеме.

Точнее, для этого ХС должны минимизировать вредное техногенное воздействие машин на почву, раститель- ный покров и корневую систему растений, в частности, давление на почву от массы машины, срыв поверхностного слоя почвы от тяговых, тормозных и поворотных нагрузок, а также измельчение почвы в результате буксования движителя.

При этом ХС должна сохранить за трактором или комбайном высокие показатели проходимости, плавности хода, управляемости, навесоспособности, устойчивости и приспособляемости под рельеф опорной поверхности.

Данные обстоятельства доказывают актуальность вопроса выбора типа ХС для сельскохозяйственных самоходных машин – тракторов и комбайнов.

Актуальности добавляет общеизвестный факт, что колесная ХС неэффективна при работе тракторов и комбайнов в межсезонье, на переувлажненных и слабонесущих почвах. Причем это касается и тракторов с увеличенным числом колес на каждой из осей.

Гусеничная же техника в отечественном парке тракторов весьма малочис-лена – сейчас в эксплуатации в основном тракторы советского производства, выработавшие свой ресурс. Техника зарубежного производства имеет высокую стоимость и в полной мере не адаптирована к почвенно-климатическим условиям РФ.

В работе приведены результаты сравнительных тяговых показателей тракторов с различными типами ХС реальной эксплуатации (таблицу 1): Case IH Magnum 380 CVX Rowtrac – трактор на съемных гусеничных ходовых системах (СГХС) с резиноармированными гусеницами (РАГ), установлен-

ными на задней ведущей оси (базовая колесная формула 4к4а), Fendt 1050 Vario – колесный трактор (4к4а); New Holland T9.560 – колесный трактор с шарнирно-сочлененной рамой (4к4б); Claas Xerion 5000 – колесный трактор со всеми управляемыми колесами (4к4б); Challenger MT 875E – классический гусеничный трактор; Case IH Quadtrac 620 и John Deere 9620 RX – тракторы с шарнирно-сочлененной рамой на СГХС с РАГ, установленными на обеих осях.

Тракторы с гусеничными ХС, очевидно, обладают лучшими тяговыми показателями: в среднем тяговый КПД для гусеничных машин выше на 8 %, а коэффициент использования сцепного веса – на 10 %. Отмечено, что при переходе машины с более влажной на менее влажную почву падение тягового усилия на крюке составило для гусеничного трактора – 5 %, для колесного – 12 %.

Применение увеличенного числа колес на каждой оси с учетом дополнительного балластирования обеспечивает лучшую реализацию тягового усилия по сравнению с базовым колесным трактором при скоростях до 4 км/ч. Однако это затрудняет маневрирование и приводит к угнетению рядков растений.

Недостатки гусеничных ХС в сравнении с колесными связаны с более высокой стоимостью, малыми транспортными скоростями – не более 40 км/ч, ограниченным передвижением по дорогам с твердым покрытием ввиду ускоренного износа РАГ, запретами на движение по дорогам общего пользования.

Сравнение тракторов, оснащенных СГХС, показывает, что Case IH Quadtrac 620 с большей на 22 л.с. мощностью двигателя и меньшей на 7,5 % площадью опорной поверхности, чем John Deere 9620 RX, обеспечивает значения тягового усилия и мощности большие на 7 и 3 % соответственно при скорости до 12 км/ч.

При увеличении скорости – уступает по тяговым показателям.

Важно сказать, что комплект тракторных СГХС, в ряде случаев, по стоимости превышает стоимость всего трактора с колесами. Кроме того, следует иметь в виду, что установка СГХС вместо штатных колес имеет некоторые особенности, главным образом связанные с повышением нагрузок в трансмиссии машины вследствие воз-

Таблица 1. Эксплуатационные тяговые показатели тракторов с различной ХС

Модель трактора	Тяговая мощность, %	Коэффициент использования сцепного веса, %	Буксование, %
IH Quadtrac 620	70	68	7
Challenger MT 875E	72	74	6
Case IH Magnum 380 CVX Rowtrac	65-66	60	8
Fendt 1050 Vario		61	12
New Holland T9.560	62	60
Claas Xerion 5000	65-66	64	8

Таблица 2. Результаты испытаний трактора ВТ-150 с различными типами гусениц

Показатель	Значение
	МГ с ОМШ	РАГ	ПГ с ОМШ
Шаг/ширина гусеницы, мм	170/470	126/470	170/710
Масса гусениц, кг	1138	1111	2550
Площадь контактной поверхности, м2	0,77	0,87	1,35
Максимальное давление на почву, кПа	156,87	107,61	65,27
Среднее давление на почву, кПа	52,42	46,14	34,85
Неравномерность распределения	3,817	2,990	2,315
Расчетный ресурс работы, моточасы	1000-3000	2500-3000	1000-3000
Коррект. уровень виброускорений на сиденье оператора, м/с2	0,399	0,210	0,290
Увеличение уровня шума в кабине на пахоте по сравнению со стоянкой с запущенным двигателем, дБ	на 4-16	не изменился	на 4-16
Уровень шума вне кабины на транспортных работах, дБА	движение не допускается	87,9	92,6
Забиваемость гусеницы	отсутствует	отсутствует	повышенная
Ширина/высота машины, мм	1790/3090	1790/3090	2270/3220

Таблица 3. Результаты испытаний комбайна Енисей-858 с РАГ

Параметры	РАГ Bridgestone	Отечественная опытная РАГ
Масса РАГ, кг	1310	1130
Максимальные скорости: рабочая/ транспортная/ на переувлажненной почве, км/ч	7,9/15,1/6,1	8,0/15,2/6,3
Среднеквадратическое значение виброускорения в вертикальном направлении, дБ	113	113
Уровень шума кабине, дБА	78	77

Таблица 4. Физико-механические свойства почвы при испытаниях образцов комбайнов

Образец комбайна КЗС-958	Плотность почвы, кг/см3	Твердость почвы, кг/м3
До прохода комбайна	0,82	13,2
Серийный (колесный)	1,14	15,6
С передней СГХС	1,05	14,8

растания момента от силы тяги по сцеплению.

В работах отражены результаты экспериментальных исследований сельскохозяйственного трактора ВТ-150 класса 3-4 с различными типами гусеничных движителей: серийной металлической гусеницей с открытым металлическим шарниром (МГ с ОМШ), РАГ и пневматической гусеницей (ПГ) – пневматическими подушками, закрепленными на МГ с ОМШ.

Результаты экспериментальных исследований приведены в таблице 2.

РАГ обеспечивает высокий ресурс работы из-за отсутствия шарнирных соединений; равенство тяговых показателей машины с МГ в зоне номинальных тяговых усилий; снижение корректированного уровня виброускорений на сидении оператора в 1,86 раз; снижение вибронагруженности кабины при работе с тягой на крюке в 2-3 раза; снижение уровня шума в кабине в октавных полосах частот на 4-16 дБА; снижение уровня шума вне кабины во всех полосах частот; снижение уплотняющего воздействия на почву по максимальному давлению в 2 раза; возможность выхода машины в поле в условиях повышенной влажности, асфальтоходность; снижение по ходовой системе количества отказов в 2-3 раза.

Результаты сравнительных испытания РАГ отечественного и зарубежного производства в ходе эксплуатационных испытаний комбайна Енисей-858, проведенные в рамках работ, представлены в таблице 3.

Испытания комбайна проводились при влажности почвы 53-58 %, при работе в агрегате с жаткой, измельчителем-разбрасывателем и зерном в бункере массой около 3000 кг со скоростью до 6,3 км/ч.

Исследования комбайнов с классическими и СГХС позволяют выделить следующие их преимущества в сравнении с колесными: улучшение маневренности; уменьшение срыва поверхностного слоя почвы при повороте; повышение плавности хода и улучшение качества выполняемых операций; снижение давления на почву до 30-55 %; повышение проходимости и топливной экономичности при работе на сла-бонесущих почвах. Среди недостатков отмечаются увеличенные нагрузки на трансмиссию.

В таких условиях отмечено, что ПГ с ОМШ по сравнению с серийной умень-

шает сопротивление передвижению на 50 %, улучшает тягово-сцепные свойства на 30 %, снижает давление в 1,76 раза. ХС с РАГ имеет более высокие тяговосцепные, опорные свойства по сравнению с ПГ с ОМШ. Ресурс работы ХС с РАГ по сравнению с МГ с ОМШ выше в 4-5 раз. Гусеничная ХС с РАГ более полно соответствует современным требованиям к сельхозтехнике.

В работе приведены результаты испытаний комбайна Енисей КЗС-958 серийного типа и с передней СГХС. Результаты представлены в таблице 4.

Анализ приведенных физикомеханических свойств почвы показывает, что экспериментальный комбайн с передней СГХС оказывает в среднем на 10 % меньшее техногенное воздействие, чем серийный колесный образец.

Выводы: 1. по комплексу техникоэксплуатационных показателей гусеничные ходовые системы предпочтительнее колесных; 2. с целью обеспечения универсальности тракторов и комбайнов в плане возможности их работы в любых почвенноклиматических условиях и агрозонах РФ целесообразно опционально оборудовать их СХГС с РАГ. При установке СГХС вместо штатных колес следует учитывать повышение нагру-женности агрегатов машин и трансмиссии в частности; 3. конструкция ПГ, имеет относительные преиму-

щества над РАГ по плавности хода и уплотняющему воздействию на почву в случае большей ширины, однако их необходимо совершенствовать в направлении повышения долговечности, снижения амплитуды поперечных колебаний свободных ветвей и уменьшения потерь мощности двигателя на перематывание.

В настоящее время такие гусеницы целесообразно применять на вездеходной транспортной технике.

Также необходимо отметить, что реализующиеся сегодня программные мероприятия, направленные на цифровизацию экономики РФ, делают крайне актуальной проблему комплексной автоматизации процессов в ХС.

Это позволит достичь максимального приспособления машин к сельскохозяйственной экосистеме при сохранении их высоких эксплуатационных показателей.

В связи с этим можно выделить три основных направления работы по созданию инновационных ХС: создание надежных конструкций самих ХС, исполнительных механизмов и программно-аппаратного обеспечения.