Повышенные тяговые характеристики и экономичность гусеничных тракторов в сравнении с колесными, низкое давление на почву и возможность эффективной работы на тяжелых и переувлажненных почвах привлекают внимание к гусеничным машинам ведущих зарубежных и отечественных производителей сельскохозяйственной техники.
В последние 15-20 лет зарубежные компании предлагают гусеничные сельскохозяйственные тракторы с резиноармированными гусеницами (РАГ), мощность которых достигает 300, 400, 500 и более л.с., а масса более 15-20 тонн. Особенностью гусеничных тракторов высокой мощности этих компаний является фрикционный метод передачи усилия от ведущих колес к гусеницам. Для реализации фрикционного зацепления приходится использовать ведущие колеса большого диаметра и большие усилия предварительного натяжения гусениц (вдвое превышающие рабочее усилие). Как следствие, во всех конструкциях ведущие колеса опущены на грунт, а подвеска – тележечного типа.
Разработанная специалистами «Концерна «Тракторные заводы» совместно со специалистами НАТИц ОАО «НИИ Стали» конструкция современного отечественного трактора
АГРОМАШ-Руслан базируется на следующих принципиальных положениях:
• зубчатый способ передачи усилия от ведущих колес к гусеницам;
• полноценная система подрессоривания опорных элементов ходовой системы;
• низкочастотные и высокочастотные колебания, отвечающие требованиям ГОСТ по условиям труда;
• низкая материалоемкость;
• оптимальное расположение центра масс (ЦМ) трактора;
• экологически безопасный уровень уплотняющего воздействия на почву;
• возможность агрегатироваться со всем шлейфом современных сельхозмашин, включая тяжелые навесные и полунавесные орудия современных зарубежных и отечественных колесных тракторов аналогичного тягового класса;
• удовлетворительная продольная устойчивость;
• отсутствие забиваемости ходовой системы;
• габариты трактора не должны превосходить габаритные размеры зарубежных и отечественных тракторов в своем классе.
Данные принципиальные положения оцениваются по показателям технического уровня тракторов: по расположению (смещению вперед) ЦМ, массе трактора (с балластом и без), уплотняющему воздействию на почву, навесоспособности, продольной устойчивости, потерям на перекатывание, вибронагруженности, надежности и забиваемости почвой ходовых систем и возможности движения по дорогам с твердым покрытием.
На тракторе АГРОМАШ-Руслан реализовано необходимое смещение ЦМ вперед относительно середины опорной поверхности (230-250 мм) при меньшей массе и без применения противовесов и, как следствие, обеспечено снижение максимальных давлений и равномерное распределение на почву.
Испытания показали, что плотность почвы по следу гусеницы АГРОМАШ-Руслан в 2.0...2.5 ниже, чем по следу колеса трактора К-701, и не превышает своего критического значения в 1,3 г/см3, выше которого по агротехническим требованиям плотность почвы в корнеобитаемом слое быть не должна.
По следу колеса трактора К-701 данный показатель значительно превышал допустимый предел.
При сравнении тракторов на соответствие нормам воздействия движителей на почву (по максимальному давлению) по ГОСТ 26955-86 показано, что при влажности почвы от 0,7 НВ до 0,9 НВ включительно (по норме qг(к) не должно превышать 100 кПа) АГРОМАШ-Руслан удовлетворяет этому показателю (80,2 кПа), а Т-150К превышает его в 1,71 раза (171 кПа).
Продольная устойчивость
Анализ по критерию угловой жесткости Сφ показывает, что при применении ходовой системы тележечного типа с балансирной подвеской опорных катков этот показатель снижается в 1,8 раза в сравнении с трактором с треугольным гусеничным обводом и индивидуальной подвеской опорных катков (в предположении одинакового положения ЦМ и одинаковой и необходимой жесткости всех опор).
Практика создания ходовых систем тележечного типа с балансирной подвеской опорных катков показывает, что практически невозможно обеспечить необходимые динамические хода этой подвески и продольную устойчивость трактора при движении поперек борозд и на транспортных работах.
Навесоспособность
Навесоспособность АГРОМАШ-Руслан, рассчитанная по критерию продольной устойчивости, равному 0,2 от величины опорной базы относительно задней опоры по ГОСТ 26817-86, в два с лишним раза выше, чем в варианте ходовой системы тележечного типа, и более чем в 1,3 раза выше, чем в варианте с индивидуальной подвеской опорных катков.
Требованиям ГОСТ 26817-86 при агрегатировании основными навесными орудиями (плуг ПЛН-8-40, плуг ПНИ-8-40, плуг для каменистых почв ПГП-7-40 и борона дисковая БДМ-2,5) удовлетворяет только трактор с треугольной формой обвода, т.е. при минимальной массе он обеспечивает возможность агрегатироваться со всей номенклатурой современных сельхозмашин, в т.ч. тракторов типа К-700/710. Тракторы с ходовой системой тележечного типа и с овальной схемой обвода, при агрегатировании этими тяжелыми орудиями могут двигаться, вероятнее всего, при жестком соприкосновении ведущих колес гусеницы с опорной поверхностью.
Потери на перекатывание
Отметитим, что значения коэффициента сопротивления качению трактора с ТГО на различных фонах не превышают коэффициенты сопротивления тракторов ДТ-175С с металлической гусеницей и РАГ на бетонном треке с традиционной овальной схемой гусеничного обвода.
Вибронагруженность
По уровню низкочастотных колебаний (т.е. колебаний, возбуждаемых неровностями микропрофиля пути) треугольная и овальная схемы (при одинаковых параметрах систем подрессоривания) равноценны и полностью обеспечивают выполнение требований ГОСТ по уровню вибраций на рабочем месте.
Что касается высокочастотных колебаний (т.е. колебаний, возбуждаемых работой механизмов трактора и в первую очередь гусеничным движителем в силу его звенчатости), то теоретически треугольная схема несколько уступает овальной схеме. Однако в результате ряда мероприятий, реализованных в конструкции ходовой системы АГРОМАШ-Руслан, приемлемый уровень вибраций на рабочем месте обеспечен. По результатам испытаний трактора, оснащенного РАГ, даже при движении по твердому основанию уровень высокочастотной вибрации на остове трактора был значительно ниже, а на рабочем месте полностью соответствовал нормативным требованиям.
Потери мощности в ходовой системе
При треугольном гусеничном обводе тяговое усилие передается на больший участок обвода. Однако необходимо принять во внимание, что потери мощности в ходовой системе практически не зависит от усилия натяжения гусениц, и оно не будет принципиально влиять на надежность самой гусеницы.
Забиваемость почвой
Ходовые системы тракторов с индивидуальной торсионной, консольной подвеской опорных катков имеют хорошую самоочищаемость.
Ходовые системы тракторов тележечного типа имеют повышенную забиваемость почвой. Исследования показали, что масса забивающейся почвы и растительных остатков достигает 1000 кг, что приводит к увеличению потерь на самопередвижение примерно вдвое и значительному снижению КПД трактора.
Габариты трактора
При компоновке трактора с треугольным гусеничным обводом обеспечены наименьшие продольные габариты машины среди отечественных и зарубежных аналогов данного класса, что важно при работе на разворотной полосе в конце гона и на транспорте. Вертикальные габариты находятся на уровне отечественных и зарубежных колесных и гусеничных машин данного класса.
Целесообразность технических решений, реализованных в конструкции трактора
АГРОМАШ-Руслан, была подтверждена результатами испытаний его на ФГБУ «Поволжская МИС» в 2012 г. и в период работы в реальной эксплуатации весеннего посевного сезона 2013 года.
Дмитрий КУПРЮНИН,
Владимир БЕЗБОРОДОВ,
Вячеслав БЕЙНЕНСОН,
Игорь ИВАНОВ
