Лекция I. Тракторы и автомобили, применяемые в сельском хозяйстве требования, предъявляемые к тракторам и автомобилям
| Название | Лекция I. Тракторы и автомобили, применяемые в сельском хозяйстве требования, предъявляемые к тракторам и автомобилям |
| Размер | 455.86 Kb. |
| Тип | Лекция |
| Лекция I. ТРАКТОРЫ И АВТОМОБИЛИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ТРАКТОРАМ И АВТОМОБИЛЯМ Тракторы и автомобили — сложные мобильные энергетические и транспортные средства, используемые для комплексной механизации и автоматизации сельскохозяйственного производства, а также для перевозки сельскохозяйственных грузов и пассажиров. Тракторы и автомобили должны отвечать определенным эксплуатационным требованиям, базирующимся на научно обоснованных свойствах и показателях. К числу этих требований относятся прежде всего обеспечение высокой производительности и экономичности, выполнение всего комплекса сельскохозяйственных работ качественно, в наилучшие агротехнические сроки. Важное значение имеют требования агроэкологического характера, связанное с засорением атмосферы вредными компонентами, содержащимися в выпускных газах двигателей, и воздействием ходовой части этих машин на почву. Ходовая часть уплотняет и истирает почву, что отрицательно влияет на ее плодородие и урожайность культур. Поэтому снижение отрицательного воздействия тракторов и автомобилей на почву — одно из важнейших эксплуатационных требований. Производительность трактора, работающего в агрегате с сельскохозяйственными машинами, зависит от их ширины захвата, мощности тракторного двигателя, тягового сопротивления машин, средней скорости движения машинно-тракторного агрегата (МТА) и других факторов. В связи с этим производительность агрегата определяется энергонасыщенностью и тягово-сцепными свойствами тракторов. Кроме того, производительность зависит от степени утомляемости тракториста, которая, в свою очередь, зависит от плавности хода трактора, защищенности кабины от шума, газов, пыли и температуры окружающей среды, легкости управления и обслуживания, обзорности кабины, т. е. от так называемых эргономических свойств тракторов, характеризующих условия труда тракториста и обслуживающего персонала. Интегральный показатель производительности и экономичности трактора — себестоимость выполняемых сельскохозяйственных работ. Производительность автомобиля определяется массой перевозимого груза или численностью пассажиров, а также средней скоростью движения. В связи с этим она зависит от мощности двигателя, проходимости, плавности хода и надежности автомобиля, состояния дорожного покрытия, легкости управления и других факторов, характеризующих условия труда водителя. Интегральный показатель производительности и экономичности автомобиля — себестоимость перевозок. Для перевозки сельскохозяйственных грузов кроме автомобилей используют и тракторы, особенно колесные, в агрегате с прицепами и полуприцепами. Так, до 50 % всего рабочего времени колесных тракторов затрачивается на транспортные работы. В связи с этим к тракторам предъявляют те же требования, что и к автомобилям, например обеспечение безопасности движения и хорошей плавности хода на повышенных скоростях, наличие средств сигнализации автомобильного типа и т. п. Требования, направленные на обеспечение высокой производительности, должны выполняться совместно с агротехническими требованиями. Эти требования взаимосвязаны. Агротехнические требования, предъявляемые к тракторам сельскохозяйственного назначения: обеспечение проходимости машин по любой поверхности и в междурядьях пропашных культур; соблюдение необходимых диапазонов тягового усилия и скорости движения, а также маневренности; минимальное вредное воздействие ходовой части на почву; качественное выполнение технологических процессов. Количественные характеристики основных агротехнических требований следующие:
7) наименьший радиус поворота трактора должен составлять 3. 4,5 м для колесных универсально-пропашных тракторов, 6,5. 7,5 м для колесных тракторов общего назначения и 2. 2,5 м для гусеничных тракторов. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ Трактором называют колесную или гусеничную самоходную машину, предназначенную для передвижения прицепных или навесных сельскохозяйственных и дорожных машин, а также прицепок. Рабочие органы и механизмы этих машин могут приводиться и действие от двигателя трактора через вал отбора мощности (НОМ). Тракторы применяют на сельскохозяйственных, строительных и дорожных работах, на лесоразработках, при осушении и орошении земель, для транспортировки грузов. Чтобы выполнить большое количество разнообразных по своему характеру работ, народному хозяйству нужны тракторы различных типов. Совокупность моделей тракторов, выпускаемых для удовлетворения потребностей народного хозяйства, образует типаж тракторов. Классификационный показатель типажа — тяговый класс. Современный типаж тракторов состоит из тяговых клacсoв, каждый из которых отличается от другого значением номинального тягового усилия. Такое усилие трактор может реализовать на стерне (чернозем или суглинок) нормальной влажности и плотности при условии, что буксование движителей не превышает определенных значений. В сельскохозяйственном производстве наибольшее применение получили тракторы девяти классов с тяговым усилием 2; 6; 9; 14: 20; 30; 40; 50; 60 кН. Каждый класс содержит одну основную (базовую) модель трактора и несколько ее разновидностей (модификаций). Последние используют для выполнения специальных сельскохозяйственных операций. По конструкции модификация представляет собой видоизмененную модель базового трактора, сохраняющую его основные агрегаты, т.е. имеющую высокую степень единообразия (унификации). Сельскохозяйственные тракторы классифицируют по следующим признакам: по назначению — общего назначения, универсально-пропашные, специализированные; по типу ходовой части — колесные и гусеничные; по типу остова — рамные, полурамные, безрамные. Автомобили классифицируют по следующим основным признакам. По назначению различают пассажирские, грузовые и специальные автомобили Пассажирские автомобили, вметающие не более восьми человек с учетом водителя, называют легковыми, а для перевозки более восьми человек — автобусами. Легковые автомобили выпускают с закрытыми и открывающимися кузовами. Автобусы делят по месту их эксплуатации на городские, междугородные и туристические. Грузовые автомобили различают по грузоподъемности, т.е. по массе груза, который можно перевезти в кузове. Ее указывают в технической характеристике автомобиля для дорог с твердым покрытием. В зависимости от характера использования автомобили могут быть общего назначения с неопрокидывающимся бортовым кузовом, специализированные (самосвалы, цистерны, контейнеровозы и т.д.) и тягачи (для постоянной работы с прицепами и полуприцепами). Автомобили-тягачи и общего назначения в сцепке с прицепом (полуприцепом) называют автопоездами. На автомобилях устанавливают дизельные, карбюраторные, газовые и электрические двигатели. По приспособленности к дорожным условиям различают автомобили дорожной (нормальной) проходимости (для работы главным образом на дорогах с твердым покрытием и сухих грунтовых) и повышенной проходимости (для движения по плохим дорогам и в условиях бездорожья). Автомобили дорожной проходимости имеют привод на одну ось (два ведущих колеса), а повышенной проходимости — на две оси (четыре ведущих колеса) или при наличии нескольких осей — на три-четыре оси (шесть—восемь ведущих колес). Все автомобили условно обозначают колесной формулой, где первая цифра — общее число колес, а вторая — число ведущих колес, причем сдвоенные ведущие колеса считают за одно колесо. Например, автомобиль типа 4×2 имеет четыре колеса, из них два ведущих, а типа 4×4 —также четыре колеса, все ведущие. ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ Основные части трактора и автомобиля: двигатель, трансмиссия, ходовая часть, механизмы управления, рабочее и вспомогательное оборудование. Гусеничный трактор. Расположение основных частей и сборочных единиц гусеничного трактора показано на рисунке 1.1. Двигатель 1 преобразует химическую энергию топлива и атмосферного воздуха во вращательное движение и переносит его к потребителям — ведущим колесам и ВОМ. Трансмиссия трансформирует вращательное движение, распределяет его и переносит к ведущим колесам (звездочкам гусениц). Трансмиссия состоит из сцепления 9, соединительного вала 8, коробки передач 7, механизмов поворота 5, главной 12 и конечных 6 передач. Ходовая часть объединяет все сборочные единицы в одно целое и служит для перемещения трактора по опорной поверхности. В состав ходовой части входят остов (рама), подвеска и движитель, включающий в себя ведущие колеса 4 (звездочки), направляющие колеса 11, поддерживающие ролики и гусеничные цепи 10. Движитель взаимодействует с опорной поверхностью (почвой) и преобразует подведенное трансмиссией вращательное движение в поступательное движение трактора.
Рис. 1.1. Схема расположения основных частей, механизмов и деталей гусеничного 1- двигатель; 2—гидравлическая навесная система; 3— прицепное устройство; 4 — ведущее колесо; 5—планетарный механизм; 6 —конечная передача; 7—коробка передач; 8—соединительный нал; 9—сцепление; 10— гусеничная цепь; 11—направляющее колесо; 12—главная передача Механизмы управления, воздействуя на ходовую часть, изменяют траекторию движения трактора, останавливают и удерживают его неподвижно. Рабочее оборудование трактора состоит из механизма навески 2 с гидроприводом, прицепного устройства 3, ВОМ и приводного шкива. Навесная система предназначена для крепления навесных машин на трактор и управления их работой. С помощью прицепного устройства буксируют различные прицепные машины и транспортные средства. ВОМ используют для приведения в действие рабочих органов агрегатируемых машин. Вспомогательное оборудование трактора — это кабина с подрессоренным сиденьем, капот, приборы освещения и сигнализации, системы отопления и вентиляции, компрессор и др. Колесный трактор. Назначение составных частей колесного фактора (рис. 1.2) то же, что у гусеничного. Ходовая часть и механизмы управления колесного трактора состоят из остова, переднего моста 2, ведущих 5 и управляемых 1 колес, рулевого управления. Между главной 8 и конечной 6 передачами установлен дифференциал 7. Автомобиль. Основные части автомобиля (рис. 1.3) — двигатель, шасси и кузов. Принципиальная схема расположения основных частей и механизмов автомобиля мало отличается от схемы их расположения у колесного трактора. Шасси автомобиля состоит из трансмиссии, ходовой части и механизмов управления. На шасси устанавливают кузов для размещения пассажиров или груза. / — управляемое колесо; 2 — передний мост. J — двигатель; 4 — чеханпчм навески:/> — ведущее колесо; 6— конечная передача; 7 — дифференциал: S главная передача; У — коробка передач; 10-спепление
Рис. 1.3. Расположение основных механизмов автомобиля: 1—направляющее колесо; 2—передняя подвеска; 3 — сцепление; 4 — коробка передач; 5- Вспомогательное оборудование автомобилей — это тягово-сцепное устройство, лебедка, системы отопления и вентиляции, компрессор и др. Компоновочная схема легковых переднеприводных автомобилей отличается от классической (см. рис. 1.3) тем, что двигатель расположен поперек кузова и ведущими являются передние колеса. Это позволило уменьшить массу автомобиля, эффективнее использовать его пространство, повысить устойчивость и проходимость. КЛАССИФИКАЦИЯ, ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЕЙ На современных тракторах и автомобилях в основном применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания. Внутри этих двигателей сгорает горючая смесь (смесь топлива с воздухом в определенных соотношениях и количествах). Часть выделяющейся при этом теплоты преобразуется в механическую работу. Классификация двигателей. Поршневые двигатели классифицируют по следующим признакам: по способу воспламенения горючей смеси — от сжатия (дизели) и от электрической искры; способу смесеобразования — с внешним (карбюраторные и газовые) и внутренним (дизели) смесеобразованием; способу осуществления рабочего цикла — четырех- и двухтактные; виду применяемого топлива — работающие на жидком (бензин или дизельное топливо), газообразном (сжатый или сжиженный газ) топливе и многотопливные; числу цилиндров — одно- и многоцилиндровые (двух-, трех-, четырех-, шестицилиндровые и т.д.); расположению цилиндров —однорядные, или линейные (цилиндры расположены в один ряд), и двухрядные, или V-образные (один ряд цилиндров размещен под углом к другому). На тракторах и автомобилях большой грузоподъемности применяют четырехтактные многоцилиндровые дизели, на автомобилях легковых, малой и средней грузоподъемности — четырехтактные многоцилиндровые карбюраторные и дизельные двигатели, а также двигатели, работающие на сжатом и сжиженном газе. Основные механизмы и системы двигателя. Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из корпусных деталей, кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, систем питания, охлаждения, смазочной, зажигания и пуска, регулятора частоты вращения. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала и наоборот. Механизм газораспределения (ГРМ) предназначен для своевременного соединения надпоршневого объема с системой впуска свежего заряда и выпуска из цилиндра продуктов сгорания (отработавших газов) в определенные промежутки времени. Система питания служит для приготовления горючей смеси и подвода ее к цилиндру (в карбюраторном и газовом двигателях) или наполнения цилиндра воздухом и подачи в него топлива под давлением. РАБОЧИЕ ЦИКЛЫ ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя: Рассмотрим подробно каждый такт цикла. Такт впуска. Поршень 4 (рис. 1.6, а) движется от верхней мертвой точки (в.м.т.) к нижней мертвой точке (н.м.т.). Над ним в полости цилиндра 1 создается paзpежeниe. Впускной клапан 6 при этом открыт, цилиндр через впускную трубу 7 и карбюратор 8 сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Проходя через карбюратор, воздух распыливает топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр. Заполнение цилиндра 1 горючей смесью продолжается до прихода поршня в и. м. т. К этому времени впускной клапан закрывается.
Рис. 1.6. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного а — такт впуска; б —такт сжатия; в —такт расширения; г —такт выпуска; 1 — цилиндр; 2 — выпускная труба; 3— выпускной клапан; 4— поршень; 5 — искровая зажигательная свеча; 6 — впускной клапан; 7—впускная труба; 8— карбюратор; 9—шатун; 10— коленчатый вал Такт сжатия. При дальнейшем повороте коленчатого вала 10 (рис. 1.6, б) поршень движется от н.м.т. к в.м.т. В это время впускной 6 и выпускной 3 клапаны закрыты, поэтому поршень сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. В конце такта сжатия между электродами свечи 5 возникаем электрическая искра, от которой рабочая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление и температура газов повышаются. Такт расширения. Оба клапана закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рис. 1.6, в) и при помощи шатуна 9 вращает коленчатый вал 10, совершая полезную работу. Такт выпуска. Когда поршень подходит к н.м.т., открывается выпускной клапан 3 и отработавшие газы под действием избыточного давления начинают выходить из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу 2. Далее поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рис. 1.6, г) и выталкивает из цилиндра отработавшие газы. Далее рабочий цикл повторяется. Рабочий цикл четырехтактного дизеля. В отличие от карбюраторного двигателя в цилиндр дизеля воздух и топливо вводятся раздельно. Такт впуска. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рис. 1.7, а), впускной клапан открыт, в цилиндр поступает воздух. Такт сжатия. Оба клапана закрыты. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рис. 1.7, б) и сжимает воздух. Вследствие большой степени сжатия (порядка 14. 18) температура воздуха становится выше температуры самовоспламенения топлива. В конце такта сжатия при положении поршня, близком к в.м.т., в цилиндр через форсунку начинает впрыскиваться жидкое топливо. Устройство форсунки обеспечивает тонкое распыливание топлива в сжатом воздухе. Топливо, впрыснутое в цилиндр, смешивается с нагретым воздухом и оставшимися газами, образуется рабочая смесь. Большая часть топлива воспламеняется и сгорает, давление и температура газов повышаются. Такт расширения. Оба клапана закрыты. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т. (рис. 1.7, в). В начале такта расширения сгорает остальная часть топлива. Такт выпуска. Выпускной клапан открывается. Поршень движется от н.м.т. к в.м.т. (рис. 1.7, г) и через открытый клапан выталкивает отработавшие газы в атмосферу. Далее рабочий цикл повторяется. У описанных двигателей в течение рабочего цикла только в такте расширения поршень перемещается под давлением газов и посредством шатуна приводит коленчатый вал во вращательное движение.
Рис. 1.7. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного дизели: а — такт впуска; б— такт сжатия; в — такт расширения; г — такт выпуска При выполнении остальных тактов — выпуске, впуске и сжатии — нужно перемещать поршень, вращая коленчатый вал. Эти такты являются подготовительными и осуществляются за счет кинетической энергии, накопленной маховиком в такте расширения. Маховик, обладающий значительной массой, крепят на конце коленчатого вала. Дизель по сравнению с карбюраторным двигателем имеет следующие основные преимущества: на единицу произведенной работы расходуется в среднем на 20. 25 % (по массе) меньше топлива; работа на более дешевом топливе, которое менее пожароопасно. Недостатки дизеля: более высокое давление газов в цилиндре требует повышенной прочности деталей, а это приводит к увеличению размеров и массы дизеля; пуск его затруднен, особенно в зимнее время. Хорошие экономические показатели дизелей обусловили их широкое применение в качестве двигателей для тракторов, грузовых и легковых автомобилей. От работы системы питания существенно зависят мощность, экономичность, надежность, безотказность и долговечность работы двигателя в различных условиях эксплуатации, токсичность отработавших газов. Системы питания карбюраторных двигателей и дизелей существенно различаются способами смесеобразования, воспламенения и сгорания. Так, в карбюраторном двигателе топливо из бака 2 (рис. 1.10, а) засасывается диафрагменным насосом 4, проходит фильтр грубой очистки 3 и подается насосом в фильтр тонкой очистки и далее в поплавковую камеру карбюратора 8. При вращении коленчатого вала и перемещении поршней в цилиндрах двигателя в карбюраторе создается разрежение. Вследствие этого в карбюратор засасываются топливо и воздух. Топливо распыливается в потоке воздуха и испаряется, образуя горючую смесь. Далее горючая смесь по впускному трубопроводу 9 поступает в цилиндры и там сгорает. Отработавшие газы отводятся в выпускной трубопровод 11, проходят глушитель 12 и выбрасываются в окружающую среду. В системах питания карбюраторных двигателей топливный насос подает в 1,5. 2 раза больше топлива, чем необходимо для работы двигателя при полной нагрузке. Избыточное топливо возвращается через жиклер 6 и отводящий топливопровод в бак, обеспечивая хороший отвод пузырьков пара и воздуха. В системе питания дизеля (рис. 1.10, о) подача и очистка воздуха и удаление отработавших газов, по существу, не отличаются от аналогичных процессов в системе питания карбюраторного двигателя. Принципиально система отличается приборами топливоподачи и смесеобразования, основными из которых являются топливный насос высокого давления 5 и форсунка 7. Из топливного бака 1 по топливопроводу через фильтр грубой очистки 2 топливо засасывается подкачивающим насосом 3 и подается через фильтр тонкой очистки в полость насоса высокого давления 5, с помощью которого топливо дозируется, подается по топливопроводу высокого давления и через форсунку 7 впрыскивается в цилиндр. Излишки подаваемого топлива из полости насоса высокого давления по трубопроводу 6 возвращаются в бак. Простейший карбюратор (рис. 1.11) состоит из поплавковой камеры 2 с поплавком 1, запорной иглы 4, жиклера 12 с распылителем 9, диффузора 8, дроссельной 10 и воздушной 7 заслонок и смесительной камеры 11. Топливо из бака по топливопроводу 3 поступает в поплавковую камеру 2 и заполняет ее. Когда уровень топлива в поплавковой камере достигнет верхнего предела, поплавок 1 прижмет запорную иглу 4 к ее седлу и поступление топлива прекратится. При понижении уровня поплавок опустится и игла откроет доступ топливу в поплавковую камеру.
Рис. 1.10. Схемы систем питания: а — карбюраторного двигателя: 1 — указатель уровня топлива; 2 —топливный бак; 3 — фильтр-отстойник; 4 — диафрагменный насос; 5—фильтр тонкой очистки топлива; б — жиклер перетока топлива; 7—воздухоочиститель; 8— карбюратор; 9—впускной трубопровод; 10 — двигатель; 11 — выпускной трубопровод; 12 — глушитель; б — дизеля: 1 — топливный бак; 2 — фильтр грубой очистки топлива; 3 — топливоподкачивающий насос; 4— фильтр тонкой очистки топлива; 5—топливный насос высокого давления; 6— топливопровод отвода избыточного топлива; 7—форсунка; 8 — воздухоочиститель; 9—трубка для отвода просочившегося топлива; 10— указатель уровня топлива
Из поплавковой камеры топливо через жиклер 12 поступает в распылитель 9, выходное отверстие которого находится в горловине диффузора 8. Чтобы топливо не вытекало из распылителя при неработающем двигателе, выходное отверстие распылителя расположено на 1. 2 мм выше уровня топлива в поплавковой камере. Во время такта впуска при открытых воздушной 7 и дроссельной 10 заслонках разрежение из цилиндра передается в смесительную камеру 11 и вызывает в ней движение воздуха в направлении, указанном стрелками. Разрежение в смесительной камере можно регулировать дроссельной 10 и воздушной 7 заслонками. Воздух, всасываемый в цилиндр двигателя, последовательно проходит через воздухоочиститель 6, патрубок и диффузор 8. Так как проходное сечение в горловине диффузора уменьшается, скорость воздуха в ней возрастает и разрежение увеличивается. Вследствие разницы между атмосферным давлением в поплавковой камере и разрежением в диффузоре топливо фонтанирует из распылителя. Струи воздуха движутся через диффузор со скоростью, примерно в 25 раз большей скорости капель топлива, поступающих из распылителя. Поэтому топливо распыливается на более мелкие капли и, смешиваясь с воздухом, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр двигателя. В результате распыливания поверхность соприкосновения частиц топлива с воздухом увеличивается, топливо интенсивно испаряется. Простейший карбюратор не может изменять состав горючей смеси в зависимости от различных режимов работы двигателя. Поэтому в конструкцию современного карбюратора включены следующие дополнительные устройства: пусковое; холостого хода (для работы двигателя на холостом ходу и малых нагрузках); главное дозирующее (обеспечивает постоянство обедненного, т. е. экономичного, состава смеси в широком диапазоне средних нагрузок); экономайзер (обогащает смесь в режиме больших нагрузок за счет подачи дополнительного количества топлива в смесительную камеру); ускорительный насос (обогащает смесь при резком открытии дроссельной заслонки). В системе питания двигателей, работающих на сжатом и сжиженном газах, как и в карбюраторном двигателе, смесь такого газа с воздухом приготавливается в карбюраторе-смесителе. У таких двигателей предусмотрена кратковременная работа и на бензине. Горючая смесь в дизелях образуется внутри рабочих цилиндров. В конце такта сжатия в цилиндры дизеля под высоким давлением через форсунку впрыскивается топливо, которое распыливается и самовоспламеняется вследствие высокой температуры сжатого воздуха. Основной агрегат системы питания дизелей — топливный насос 5 (см. рис. 1.10, б). Он служит для подачи топлива под давлением к форсункам (в определенный момент) и дозирования топлива в соответствии с режимом работы двигателя. Большинство автотракторных двигателей имеет секционные (рядные или V-образные) топливные насосы. Каждая насосная секция работает следующим образом.
Рис. 1.12. Схема работы секции топливного насоса дизеля: а — заполнение топливом надплунжерного пространства: б—нагнетательный ход плунжера; в— прекращение подачи топлива (отсечка); г — крайние положении плунжера; / — максимальная подача топлива; //— подача топлива отключена; 1 — нагнетательный (обратный) клапан; 2—седло клапана; 3— медное уплотнительное кольцо: 4-гильза плунжера; 5—корпус насосной (топливной) секции; 6—боковое отверстие в гильзе; 7—отсечная кромка плунжера; 8— кольцевая выточка; 9 — продольный паз; 10—плунжер; 11—разгрузочный поясок При движении вниз плунжера 10 (рис. 1.12) топливо с момента открытия отверстия 6 в гильзе 4 поступает в надплунжерное пространство. При движении плунжера вверх в начальный период топливо вытесняется из гильзы через отверстие 6. Когда верхняя кромка плунжера 10 перекроет это окно, в надплунжерном пространстве гильзы начинает повышаться давление. Под действием повышенного давления открывается нагнетательный клапан 1 и топливо по топливопроводу подается в форсунку. При дальнейшем движении плунжера отсечная кромка 7 открывает отверстие 6 и топливо вытекает из надплунжерного пространства (это пространство высокого давления) через продольный паз 9, кольцевую выточку 8 и боковое отверстие 6. Давление в надплунжерном пространстве резко падает, и под действием избыточного давления в топливопроводе нагнетательный клапан 1 прижимается к седлу 2. В результате этого разъединяются плунжерное пространство и топливопровод. Цилиндрический поясок нагнетательного клапана 1 называют разгрузочным. При движении плунжера этот поясок действует как поршень, освобождая часть объема топливопровода высокого давления, что приводит к резкому снижению давления в топливопроводе и быстрой посадке иглы распылителя форсунки, а следовательно, к резкой отсечке впрыска топлива. Количество подаваемого топлива зависит от активного (рабочего) хода плунжера. На рисунке 1.12 (положение I) показана максимальная подача топлива. При повороте плунжера по ходу часовой стрелки (если смотреть сверху) подача уменьшается, а против хода часовой стрелки — увеличивается. Если плунжер повернуть так, что продольный паз 9 плунжера будет находиться против отверстия 6, то подачи топлива не будет (рис. 1.12, положение II). РЕГУЛЯТОРЫ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ В процессе эксплуатации тракторов и автомобилей двигатели работают с переменными нагрузками, что всегда приводит к нарушению соответствия между мощностью двигателя и внешними сопротивлениями. Это вызывает изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя и скорости движения трактора или автомобиля. Работа двигателя с непрерывно изменяющимися скоростными режимами приводит к нарушению технологических процессов при производстве сельскохозяйственных работ, где в большинстве случаев требуются постоянная скорость движения машины или агрегата и неизменная частота вращения ВОМ. Чтобы поддержать заданный скоростной режим работы при резко изменяющейся внешней нагрузке, двигатели современных тракторов и автомобилей оснащают регуляторами. Регулятором называют устройство, автоматически поддерживающее заданную частоту вращения вала двигателя путем воздействия на орган управления работой двигателя. В карбюраторных двигателях регулятор действует на дроссельную заслонку, изменяя количество горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя, а в дизелях — на рейку топливного насоса, изменяя подачу топлива секциями топливного насоса высокого давления. Наиболее распространены центробежные, пневматические и пневмоцентробежные регуляторы. По числу регулируемых режимов различают регуляторы одно-, двух- и всережимные. По способу подвода масла к трущимся поверхностям деталей различают смазочные системы разбрызгиванием, под давлением и комбинированные. Смазывание разбрызгиванием и за счет добавления масла в бензин применяется в пусковых двигателях тракторов. В смазочной системе под давлением предусмотрен подвод масла ко всем трущимся деталям под давлением с помощью насоса, только такую систему в автотракторных двигателях не применяют. Комбинированную смазочную систему применяют во всех автотракторных двигателях. Эта система обеспечивает подвод масла под давлением к наиболее нагруженным и ответственным деталям. Трущиеся поверхности менее нагруженных деталей или деталей, к которым затруднен подвод масла под давлением (поршень, цилиндр, зубья распределительных шестерен и др.), смазываются разбрызгиванием. Комбинированная смазочная система работает следующим образом. Из поддона картера масло через сетку маслозаборника засасывается масляным насосом и направляется к фильтру. Очищенное масло охлаждается в масляном радиаторе и поступает по трубке в главную масляную магистраль. Из этой магистрали масло проходит по сверлениям в блоке к коренным и шатунным подшипникам коленчатого вала и в канал к шейкам распределительного вала. Далее по сверлениям в распределительном и коленчатом валах масло идет ко всем шейкам. Масло, попавшее в полости шатунных шеек, смазывает шатунные подшипники. Нормальный режим работы смазочной системы поддерживают три автоматически действующих клапана: предохранительный, клапан-термостат и сливной. ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Электрическая энергия на современных тракторах (автомобилях) применяется для пуска двигателей (стартером), звуковой и световой сигнализации, освещения пути, питания контрольно-измерительных приборов и других целей. Все устройства и приборы, входящие в электрооборудование, делят на источники и потребители энергии. К источникам тока на тракторе (автомобиле) относят генератор и аккумуляторную батарею, потребителям — стартер, приборы сигнализации, освещения и контрольно-измерительные. Аккумуляторная батарея предназначена для питания потребителей электроэнергии при неработающем двигателе и при малой частоте вращения коленчатого вала, а также для питания стартера при пуске двигателя. При работающем двигателе она потребляет избыточную энергию генератора и, заряжаясь, накапливает ее. На тракторах используют свинцово-кислотные аккумуляторы чартерного типа. Генератор предназначен для преобразования механической энергии в электрическую, которая необходима для питания потребителей при работе двигателей на средних и больших частотах вращения и зарядки аккумулятора. На тракторах используют генераторы постоянного и переменного тока. На всех современных тракторах устанавливают генераторы переменного тока, которые по устройству проще, чем генераторы постоянного тока, надежнее в эксплуатации и имеют меньшие габаритные размеры. Генератор приводится в действие с помощью ремня, надетого на шкив вала двигателя и шкив генератора. Чтобы пустить двигатель внутреннего сгорания, вращение коленчатого вала необходимо довести до некоторой частоты, обеспечивающей смесеобразование, заполнение цилиндров свежим зарядом, сжатие и воспламенение смеси. При температуре воздуха выше 0°С эта частота вращения для карбюраторных двигателей должна быть не менее 40. 50 мин -1 , а для дизелей — не менее 150. 250 мин -1 . Пуск дизеля вспомогательным бензиновым двигателем используют на некоторых тракторных дизелях. Для облегчения пуска дизеля жидкостные системы охлаждения пускового двигателя и дизеля взаимосвязаны, благодаря чему обеспечивается прогрев дизеля. Пуск электрическим стартером — наиболее распространенный способ, пригодный для автомобильных, тракторных и пусковых двигателей. Схема системы пуска электрическим стартером показана на рисунке 1.15.
Рис. 1.15. Схема пуска электрическим стартером: 1— аккумуляторная батарея; 2— включатель: 3 — электрический стартер; 4— шестерня стартера; 5 — зубчатый ненец маховика двигателя Электрический стартер 3 питается от аккумуляторной батареи 1 током низкого напряжения. В период пуска шестерня 4 стартера входит в зацепление с зубчатым венцом 5 маховика двигателя. Передаточное число между шестерней стартера и венцом маховика подбирают с таким расчетом, чтобы сообщить коленчатому валу двигателя необходимую для пуска частоту вращения. Стартер включают на период пуска и выключают специальным механизмом сразу после того, как двигатель начнет работать. Система пуска дизелей с помощью двигателя надежна в любых температурных условиях, но обслуживание ее и операции при пуске сложнее, чем в случае пуска электрическим стартером. Электрический стартер предназначен для пуска как карбюраторных двигателей, так и дизелей. На тракторах Т-16М, Т-25А, МТЗ-80, К-701 электрическим стартером запускают основные дизели, а на тракторах ДТ-85М, Т-150, Т-150К — пусковые двигатели. Стартер представляет собой электродвигатель постоянного тока с механизмом привода и включателем. Стартеры выпускают с механическим и электромагнитным включением шестерни привода. Наиболее распространено электромагнитное включение. На современных автомобилях используют системы зажигания двух типов: классическую и электронную (контактную и бесконтактную). Классическая система батарейного зажигания длительное время существовала без принципиальных изменений и совершенствовалась лишь конструктивно. Ограниченные возможности этой системы, повышенные требования к системам зажигания и развитие электроники привели к созданию электронных систем зажигания. Классическая система батарейного зажигания состоит из источников тока низкого напряжения — аккумуляторной батареи 21 (рис. 1.16) и генератора, катушки зажигания 12, прерывателя 5 включателя зажигания 8, распределителя тока высокого напряжения 16, искровых свечей зажигания 19 и соединительных проводов низкого и высокого напряжения. Когда зажигание включено и контакты прерывателя 5 замкнуты, ток низкого напряжения подается от аккумуляторной батареи 21 или генератора по цепи: положительный вывод аккумуляторной батареи — амперметр 22— включатель зажигания 8 — добавочное сопротивление (резистор) 9— первичная обмотка 10 катушки зажигания 12— подвижной контакт 2 прерывателя 5— «масса» — отрицательный вывод аккумуляторной батареи 21. Проходя по первичной обмотке 10, ток низкого напряжения создает вокруг ее витков плавно возрастающее магнитное поле. Когда вращающийся кулачок 4 переместит рычажок 1 прерывателя 5, контакты 2 и 3 разомкнутся, ток низкого напряжения в первичной обмотке 10 прервется и магнитный поток вокруг нее исчезнет. Исчезающий магнитный поток пересечет витки первичной 10 и вторичной 11 обмоток катушки зажигания 12. Вследствие этого в первичной обмотке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС) самоиндукции порядка 200. 300 В, а во вторичной обмотке, имеющей значительно большее число витков, — 18. 20 кВ. Напряжение во вторичной обмотке достаточно, чтобы между электродами свечи 19 создать надежный искровой разряд, зажигающий рабочую смесь.
Рис. 1.16. Схема батарейной системы зажигания: 1— рычажок прерывателя; 2 — подвижной контакт; 3 — неподвижный контакт; 4 — кулачок; 5—прерыватель; 6 —конденсатор; 7, /5 и 18— провода; 8—включатель зажигания; 9 —добавочное сопротивление (резистор); 10 — первичная обмотка; 11—вторичная обмотка; /2—катушка зажигания; 13 — сердечник катушки; 14—включатель; 16 — распределитель; /7—электроды; 19— искровая свеча зажигания; 20 —ротор с токоразносяшей пластиной (электродом); 21 — аккумуляторная батарея; 22 — амперметр Цепь тока высокого напряжения: вторичная обмотка 11 катушки зажигания 12—провод 15 высокого напряжения — угольный электрод ротора 20— один из электродов 17 крышки распределителя 16— провод 18— центральный электрод свечи — боковой электрод свечи — «масса» — отрицательный вывод аккумуляторной батареи — амперметр 22— включатель зажигания 8— резистор 9— первичная обмотка 10— вторичная обмотка 11 катушки зажигания 12. Затем вновь происходит замыкание контактов прерывателя, так как кулачок 4 сойдет с выступа рычажка 1 прерывателя. ЭДС самоиндукции замедляет процесс исчезновения тока в первичной обмотке и приводит к искрению между контактами 2 и 3 прерывателя, их окислению и разрушению. Для уменьшения воздействия ЭДС самоиндукции параллельно контактам прерывателя включен конденсатор 6, который в период размыкания контактов заряжается током самоиндукции, а затем, разряжаясь в обратном направлении, ускоряет исчезновение тока в цепи низкого напряжения, а следовательно, и магнитного потока, поэтому увеличивается ЭДС вторичной цепи и контакты 2 и 3 прерывателя предохраняются от обгорания. В пусковых двигателях применяют систему зажигания от магнето. Основным прибором такой системы является магнето высокого напряжения. В нем совмещены функции генератора переменного тока, трансформатора, прерывателя и распределителя тока (в магнето одноцилиндрового двигателя отсутствует распределитель тока). Ведущие мосты представляют собой объединенные в одну сборочную единицу механизмы трансмиссии, посредством которых вращающий момент двигателя передается ведущим колесам трактора (автомобиля). В зависимости от назначения колесные тракторы могут иметь один (задний) или два ведущих моста. В последнем случае это тракторы повышенной проходимости (МТЗ-82, ЛТЗ-55А, К-701, Т-150К). У легковых автомобилей ведущий мост обычно один (реже два). Число ведущих мостов грузовых автомобилей достигает трех. В сельском хозяйстве широко применяют автомобили повышенной проходимости с двумя (УАЗ-469, ГАЗ-66) и тремя (ЗИЛ-131 и др.) ведущими мостами. В задних мостах тракторов и автомобилей в зависимости от типа и их назначения кроме механизмов, преобразующих вращающий момент, передаваемый движителям, размещают вспомогательные механизмы — тормоза, приводы управления механизма поворота, ВОМ и другие устройства. Основные механизмы ведущих мостов колесных тракторов — главная передача, дифференциал, конечные передачи и тормоза (см. рис. 1.17). У гусеничных тракторов вместо дифференциала размещают механизм поворота. ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА, ДИФФЕРЕНЦИАЛ, КОНЕЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ Главная передача служит для увеличения общего передаточного числа и передачи вращающего момента через дифференциал (или механизм поворота) и конечные передачи к ведущим колесам трактора (автомобиля). Главная передача трактора представляет собой одинарную передачу, состоящую из пары конических или цилиндрических шестерен (см. рис. 1.17). Главные передачи автомобилей могут быть как одинарные, так и двойные. Одинарные передачи применяют на легковых и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. Двойные главные передачи состоят из пары конических и пары цилиндрических шестерен. Дифференциал представляет собой планетарный механизм, предназначенный для распределения вращающего момента между ведущими полуосями трактора или автомобиля и обеспечения вращения ведущих колес с различной частотой при движении по кривой или неровностям пути. На повороте, неровном пути ведущие колеса совершают движение по дугам разной длины. Если бы оба колеса были расположены на общем валу, то их движение сопровождалось бы скольжением, износом шин и поломками. По-этому ведущие колеса устанавливают на отдельных валах — полуосях, соединенных дифференциалом. Рис. 1.21. Схема дифференциала и механизма его блокировки: а — схема работы дифференциала; б — схема дифференциала с механизмом блокировки; 1 — корпус; 2— кулачок на корпусе дифференциала; 3— вилка включения механизма блокировки дифференциала; 4 — подвижная кулачковая муфта; 5, 9— полуоси; 6, 8 — шестерни полуосей; 7—сателлит; 10— ось сателлита; 11—ведомая коническая шестерня главной передачи Принцип действия дифференциала рассмотрим по схеме, изображенной на рисунке 1.21, а. Шестерня — сателлит 7 (рис. 1.21, а) находится в зацеплении с рейками 6 и 8 (в реальной конструкции это шестерни 6 и 8). К оси 10 шестерни 7 приложена сила Р, стремящаяся переместить эту шестерню вверх. Если сопротивление реек 6 и 8 перемещению силой Р одинаково, то на их зубья действуют равные силы Р/2 и рейки движутся вверх как единое целое с шестерней 7. Однако когда сопротивление движению одной из реек, например рейки 6, будет большим, чем рейки 8, шестерня 7 начинает вращаться вокруг своей оси и, перекатываясь по рейке 6, двигать рейку 8 вверх быстрее. При этом скорость движения рейки 8 увеличивается настолько, насколько уменьшается скорость движения рейки 6. Если сопротивление движению рейки 6 повысить так, что она остановится, то шестерня 7, перекатываясь по ней, увлечет за собой рейку 8 вверх, причем скорость движения рейки будет в 2 раза больше скорости движения оси 10. Теперь рассмотрим реальную схему дифференциала (рис. 1.21, б). В приливах корпуса 1 на оси 10 свободно установлена шестерня—сателлит 7. Отверстия боковых приливов корпуса служат опорами полуосей 5 и 9 с укрепленными на них коническими полуосевыми шестернями 6 и 8, находящимися в зацеплении с сателлитом 7. Вращение к корпусу 1 дифференциала передается от ведомой шестерни 11 главной передачи. Если у полуосей 9 и 5 сопротивление вращению одинаково, то сателлит 7, заклиненный шестернями 6 и 8, неподвижен на оси 10 и вся система вращается как единое целое. Если сопротивление вращению одной полуоси, например полуоси 9, будет больше, чем сопротивление полуоси 5, то сателлит 7, проворачиваясь на своей оси, замедлит вращение шестерни 8 и ускорит вращение шестерни 6, подобно тому как это было в примере с движением шестерни 7 и реек 6 и 8 (см. рис. 1.21, а). Изменение дифференциалом частот вращения полуосей при колебаниях сопротивлений на колесах понижает проходимость трактора на увлажненной или рыхлой почве. В тяжелых почвенных условиях для повышения сцепных качеств колес дифференциал лучше выключить. Для этой цели на тракторах предусмотрены механизмы блокировки дифференциала, весьма разнообразные по конструкции. Механизмы блокировки дифференциала по способу включения делят на принудительные, автоматические и самоблокирующиеся, а по типу привода — на механические и гидравлические. Принудительная (механическая) блокировка дифференциала возникает при сцеплении подвижной кулачковой муфты 4 (см. рис. 1.21, б), установленной на шлицах полуоси 5 трактора, с кулачками 2 на корпусе / дифференциала. В этом случае частоты вращения корпуса 1 дифференциала и полуоси 5 будут одинаковые, т. е. дифференциал будет заблокирован. Механизм блокировки включают педалью (или рукояткой), а выключается он оттяжной пружиной, когда действие усилия, приложенного водителем, прекращается. Автоматическая блокировка дифференциала позволяет водителю не затрачивать каких-либо усилий — процесс включения и выключения механизма происходит автоматически. Автоматическая блокировка дифференциала применяется на тракторах МТЗ-80, МТЗ-82, Т-150Кидр. Конечные передачи представляют собой одно — или двухступенчатый редуктор с большим передаточным числом зубчатых передач. Шестерни конечных передач располагаются в корпусе заднего моста трактора (см. рис. 1.17, о и в). ТРАНСМИССИИ ПОЛНОПРИВОДНЫХ МАШИН Для полного использования сцепного веса колесного трактора (автомобиля) на некоторых моделях дополнительно к заднему мосту устанавливают передний управляемый и ведущий мост. Применение такого моста повышает производительность и эффективность работы трактора (автомобиля) в условиях плохого сцепления колес с грунтом, способствует снижению расхода топлива, буксования и разрушения почвенной структуры. Для соединения коробки передач с передним и задним мостом устанавливают раздаточную коробку, от которой вращающий момент передается через карданные валы на передний и задний мост трактора или автомобиля. Раздаточные коробки применены на тракторах МТЗ-82, ЛТЗ-55АМ, К-701, Т-150К, а также на автомобилях ГАЗ-66, ЗИЛ-131, УАЗ-469 и др. Раздаточную коробку крепят к корпусу коробки передач. Внутри корпуса размещают валы с шестернями и зубчатыми муфтами. Раздаточная коробка предназначена для распределения вращающего момента двигателя между ведущими мостами тракторов и автомобилей высокой проходимости. Она может также выполнять функцию дополнительной коробки передач, увеличивая общее передаточное число трансмиссии. Включение и выключение раздаточной коробки при переднем ходе трактора МТЗ-82 и повышенном буксовании задних колес происходит автоматически благодаря муфте свободного хода. Устройство раздаточной коробки позволяет принудительно включать передний ведущий мост как при заднем, так и при переднем ходе трактора, а также отключать передний мост, например, на транспортных работах при движении по дороге с твердым покрытием, когда использование переднего моста нецелесообразно. ЭЛЕМЕНТЫ ТРАНСМИССИИ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ УЛУЧШИТЬ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ С целью получения наиболее высокой производительности МТА созданы многоступенчатые коробки передач с широким диапазоном скоростей. Число передач (ступеней) тракторных коробок передач составляет 5. 32, а диапазон основных скоростей движения переднего хода — 0,5. 10 м/с и выше. Чем больше число передач, тем шире возможность выбрать скорость, соответствующую оптимальной загрузке двигателя, а значит, высокой производительности и экономичному расходу топлива. В некоторых отечественных (Т-150, Т-150К, К-701, МТЗ-100, ЛТЗ-155 и др.) и зарубежных тракторах используют трансмиссии с переключением без разрыва потока мощности. Переключение передач с шестернями постоянного зацепления на ходу трактора осуществляется фрикционными муфтами, управляемыми от гидравлической системы. Это повышает производительность агрегата от 6 до 20 %, снижает расход топлива и облегчает труд водителя.
Рис. 1.23. Схема гидромеханической трансмиссии: а — гидротрансформатор: Н— насосное колесо; Т — турбинное колесо; Р — реактор, 1 — муфта свободного хода; 2—первичный вал коробки передач; 3— коленчатый вал двигателя; б —кинематическая схема ступенчатой механической коробки 1, 2, 3, 4, 5 — подвижные шестерни; 6, 7 — неподвижные шестерни В связи с тем что ступенчатые передачи не позволяют на любых нагрузочных режимах работы полностью загрузить двигатель и тем самым обеспечить оптимальные условия его работы, в отечественном и зарубежном машиностроении стали применять бесступенчатые трансмиссии. Рассмотрим бесступенчатые трансмиссии, широко применяемые в тракторостроении. Гидромеханическая трансмиссия состоит из гидравлической и механической передач (рис. 1.23). Бесступенчатость преобразования (трансформации) вращающего момента в ней обеспечивается гидротрансформатором, а дальнейшее увеличение момента — ступенчатой передачей. Гидротрансформатор включает в себя: насосное колесо Н, приводящееся во вращение от коленчатого вала 3 двигателя; турбинное колесо Т, жестко связанное с первичным валом 2 коробки передач; колесо реактора Р, соединенное через муфту 1 свободного хода с втулкой корпуса гидротрансформатора. Все три колеса, имеющие профилированные лопасти, помещены в общем кожухе и образуют замкнутый кольцевой объем, заполненный жидкостью (веретенным маслом) и называемый кругом циркуляции. Насосное колесо преобразует подведенную к нему механическую энергию двигателя в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости. Рабочая жидкость, отбрасываемая лопастями насосного колеса, воздействует на лопасти расположенного рядом турбинного колеса и приводит его во вращение. Потоки рабочей жидкости, сходящие с лопастей турбинного колеса, проходят через лопасти колеса реактора. Последние разворачивают струи рабочей жидкости таким образом, чтобы обеспечить им оптимальное направление при входе в насосное колесо. Затем цикл повторяется. Бесступенчатые передачи позволяют более гибко маневрировать скоростью движения, полностью исключают потери времени на переключение передач, улучшают разгонные качества агрегата и т. д. Все это позволяет повысить производительность и снизить расход топлива МТА. Следовательно, можно сделать вывод о перспективности применения на тракторах не только трансмиссий с переключением передач на ходу, но и прогрессивных бесступенчатых передач. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХОДОВОЙ ЧАСТИ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ С ПОЧВОЙ Проблема истирания и уплотнения плодородных почв возникла в результате увеличения числа машин, используемых в сельском хозяйстве. Кроме того, значительно возросла их масса. Так, широко распространенный трактор К-701 имеет массу более 12 т, а автомобиль КамАЗ — более 7 т. В результате указанной тенденции суммарная площадь следов колес (гусениц) достигает 50. 200% площади обрабатываемого поля, плотность почвы в следе увеличивается в 1,1. 1,2 раза по сравнению с неуплотненными участками, структура ее ухудшается. Вследствие этого снижается урожайность на площади следов колес и гусениц, увеличивается сопротивление почв обработке рабочими органами машин. Установлено, что после прохода тракторов изменяется структура почвы: увеличивается (на 15. 20%) число комков крупнее 10 мм и соответственно уменьшается число их размером0,25. 10 мм, резко увеличивается число частиц менее 0,25 мм. Такое изменение структуры происходит до глубины 30. 60 см (в зависимости от массы агрегата, кратности проходов по одному следу, типов и состояния почвы). Колеса и гусеницы машин уплотняют почву на глубину до 50 см. Наиболее сильно уплотняются верхние ее слои (до 20 см). После прохода машин плотность почвы в верхних слоях повышается на 6. 20%. Установлено, что повышенная плотность сохраняется в течение 1 . 3 лет в слоях почвы, не подвергающихся обработке, и увеличивается при последующих проходах. Изменение плотности почвы приводит к существенному росту ее твердости. Так, твердость дерново-подзолистых почв и черноземов в слое 0. 10см после одного прохода трактора типов МТЗ, Т-150 и К-701 возрастает в среднем в 1,8. 5 раз. При увеличении кратности проходов твердость почвы соответственно повышается. Уплотнение почвы ходовыми системами машин происходит из-за уменьшения ее пористости, что приводит к уменьшению фильтрующей способности почвы, а следовательно, и к существенному снижению доступа влаги и воздуха в нее. Колесные и гусеничные тракторы в пятне контакта с почвой создают в течение долей секунды давление от 0,05 до 0,5 МПа. Это давление действует в слое почвы 0. 50см, уменьшаясь по мере увеличения глубины. При таких давлениях и времени их приложения гибнут гумусообразующие и рыхлящие почву живые организмы, обитающие в верхних ее слоях. От контакта с движителями разрушается структура верхнего слоя почвы — она измельчается. Вследствие этого усиливаются процессы эрозии почвы — из нее более интенсивно выветриваются и вымываются наиболее плодородные компоненты. Все это приводит к снижению плодородия почвы, а следовательно, и урожайности сельскохозяйственных культур. Для снижения вредного воздействия движителей на почву целесообразно применять гусеничные тракторы. Однако они менее универсальны, чем колесные. Чтобы снизить отрицательное воздействие ходовых систем машин, уменьшают их давление на почву, используют широкозахватные рабочие орудия (это позволяет уменьшить число проходов машин по полю и площадь следов колес и гусениц) и комбинированные МТА (в этом случае можно не только сократить число проходов по полю, но и использовать привод колес рабочих орудий и прицепов для увеличения силы тяги без повышения веса трактора), устанавливают шины низкого давления (0,08. 0,12 МПа) или арочные шины, сдваивают колеса, применяют постоянную двухследную технологическую колею для возделывания сельскохозяйственных культур. ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ И ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ РАБОТЫ Чем легче и удобнее рулевое управление, меньше радиус поворота, больше предельная скорость при повороте и меньше количество энергии, затрачиваемое на управление при движении по заданной траектории, тем лучше управляемость и поворачиваемость машины, а следовательно, выше ее производительность и экономичность. Повышение рабочих скоростей МТА приводит к ухудшению поворачиваемости и качества работы при выполнении сельскохозяйственных процессов, а при увеличении радиусов поворота на поворотных полосах больше уплотняется почва, а следовательно, снижается урожайность сельскохозяйственных культур. Итак, рулевое управление должно обеспечивать сохранение заданного направления движения (заданного курса), а при соответствующем воздействии изменять его по требуемой траектории, от чего зависит безопасность движения. Способность к принудительному снижению скорости и быстрой остановке — важнейшее свойство машины, влияющее на ее эксплуатационные показатели (производительность, расход топлива и др.) и имеющее большое значение для безопасности движения. Техническое состояние тормозной системы существенно влияем на безопасность движения. Эффективность торможения при скорости движения 40 км/ч должна соответствовать данным таблицы 1.5. Табл. 1.5. Тормозной путь и допустимое замедление автомобиля (начальная скорость торможения 40 км/ч) Автомобиль Тормозной путь, м, не более Установившееся замедление м/с 2 Легковой 16,2 5,2 В таблице 1.5 приведены значения тормозного пути автомобилей от начала действия тормозного механизма. Однако общий тормозной путь машины в действительности больше. Слагаемые общего тормозного пути: путь, пройденный автомобилем за период времени от момента принятия водителем решения тормозить до момента нажатия на педаль тормоза (время реакции водителя); путь, пройденный автомобилем за время срабатывания привода тормозной системы; непосредственно тормозной путь, когда начинается торможение. Следовательно, в действительности от принятия водителем решения о торможении и до полной остановки машина проходит гораздо больший путь. Время реакции водителя составляет 0,4. 2 с в зависимости от его физического и психоэмоционального состояния. Время срабатывания привода тормозной системы при ее полной исправности должно быть 0,6. 0.9 с. Длина тормозного пути зависит от силы сцепления шин автомобиля (трактора) с дорожным покрытием, состояния дорожного покрытия, скорости движения, исправности тормозной системы, состояния шин и давления воздуха в них. На мокром асфальтобетоне по сравнению с сухим тормозной путь увеличивается примерно на 30 %, при гололеде — в 5. 10 раз. Все это ухудшает условия безопасности работ на тракторах и автомобилях. Тормозной путь пропорционален квадрату скорости движения. Например, если скорость автомобиля увеличивается в 3 раза (с 20 до 60 км/ч), то тормозной путь возрастает в 9 раз и т. д. УСТОЙЧИВОСТЬ ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДОЛЬНОЙ И ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ Один из важных эксплуатационных показателей проходимости трактора — устойчивость, которая характеризует его способность работать на продольных и поперечных уклонах без опрокидывания. Различают продольную и поперечную устойчивость трактора. Устойчивость оценивают статическими углами продольного и поперечного уклонов, на которых может стоять, не опрокидываясь, заторможенный трактор без прицепа и навесной машины. Оценка устойчивости трактора в агрегате с машиной в динамике представляет большие трудности ввиду большого числа взаимодействующих факторов, влияющих на устойчивость движения системы трактор — машина. Продольная устойчивость. Опрокидывание наступает при подъеме, когда передние колеса трактора и автомобиля полностью разгружаются. Весь вес машины воспринимается задними колесами. В этом случае опрокидывание определяется координатами центра тяжести машины. При движении под уклон опрокидывание наступает при полностью разгруженных задних колесах. В этом случае опрокидывание определяется координатами центра тяжести и расстоянием между осями колес. Поперечная устойчивость. При стоянке трактора или автомобиля на поперечном уклоне одна из сторон их разгружается. При полной разгрузке одной из сторон наступает опрокидывание, которое определятся шириной колеи и вертикальной координатой центра тяжести. В связи с этим при работе на уклонах у колесных тракторов увеличивают колею. Принято считать, что тракторы, не оборудованные специальными приспособлениями для предупреждения опрокидывания, могут работать на склонах крутизной не более 12° (гусеничные) и 8° (колесные). Большие площади плодородных земель нашей страны расположены в горной местности, что обусловило необходимость создания для горного земледелия специальных тракторов повышенной устойчивости, которые называют также крутосклонными. Способы повышения устойчивости. При наиболее простом способе повышения продольной устойчивости в передней части трактора на раме 2 (рис. 1.31, а) размещают специальные балластные грузы 1. Такой способ используют для повышения продольной устойчивости колесного трактора при агрегатировании с тяжелыми, навешиваемыми сзади машинами, поскольку при разгрузке передних колес управляемость трактора нарушается, а грузы способствуют восстановлению ее. Один из эффективных способов повышения устойчивости трактора как в продольном, так и в поперечном направлении — понижение его центра тяжести в результате уменьшения дорожного просвета. Этот способ применен на модифицированной модели трактора ЛТЗ-55АМН.
Рис. 1.31. Повышение устойчивости трактора: а — балластировка грузами: 1 — грузы; 2- рама трактора; б—шарнирный механизм стабилизации остова Трактор ЛТЗ-55АМН предназначен для работ общего назначения и транспортировки грузов на склонах крутизной до 16° и равнинной местности. Он может также работать на склонах крутизной до 20°, на участках с ровным микрорельефом и при ограниченной скорости движения. Высота трактора уменьшена в сравнении с базовой моделью на 0,34 м, а агротехнический просвет — на 0,32 м. Из соображений безопасности в кабине применен жесткий каркас, защищающий тракториста в случае опрокидывания трактора. В кабине под щитком приборов установлена панель сигнализации креномера, предупреждающего тракториста о предельном крене трактора. Трактор, находящийся в неподвижном состоянии на склоне, опрокидывается под действием силы
Устойчивое движение такого трактора по склону обеспечивается механизмом выравнивания, выполненным в виде поворотных конечных передач и свободной подвески переднего моста на механизме шарнирного параллелограмма. Гусеничные тракторы более приспособлены для работы на горных склонах, так как центр их тяжести расположен относительно низко, динамическая устойчивость лучше и они менее подвержены сползанию со склона. Эти тракторы используют для наиболее энергоемких работ на горных, овражных и балочных склонах крутизной до 20°, расположенных на высоте до 2 км над уровнем моря. Для лучшей безопасности гусеничные тракторы оборудуют специальной опорой, которая при помощи рычажной системы и гидравлического цилиндра устанавливается в сторону крена и препятствует опрокидыванию. Колея и продольная база этих тракторов увеличены. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ НАВЕСНАЯ СИСТЕМА В состав гидравлической навесной системы входят масляный насос, распределитель, гидроцилиндры, бак для масла, запорные и разрывные устройства и маслопроводы, механизм навески, а в тракторах МТЗ-80 и МТЗ-82— дополнительно гидроувеличитель сцепного веса (ГСВ) и регулятор глубины обработки почвы. На рисунке 1.32 изображена схема действия гидравлической навесной системы (ГСВ и регулятор глубины обработки почвы условно к гидросистеме не подключены). Масляный насос 1 (рис. 1.32, а) из бака 2 нагнетает масло в распределитель 3. Золотник 4 распределителя с помощью рукоятки 5 можно устанавливать в четыре положения: подъем (П), нейтральное (Н). опускание (О) и плавающее (Пл). Когда золотник занимает положение П (показано на рис. 1.32, б), масло из распределителя нагнетается по маслопроводу в полость Б гидроцилиндра 6 и перемешает в нем поршень в сторону полости А. При этом шток поршня через механизм навески 8 поднимает орудие 9. В то же время из полости А масло вытесняется поршнем и отводится через распределитель в бак. Условно путь масла в распределителе показан на рисунке 1.32, 6. Когда рукоятка поставлена в положение Н, золотник запирает отверстия, ведущие в маслопроводы основного гидроцилиндра, поэтому поршень в нем неподвижен и орудие остается в установленном положении, а масляный насос, работая вхолостую, перекачивает масло через распределитель в бак. При установке рукоятки в положение принудительного опускания насос подает масло в полость А гидроцилиндра, орудие опускается поршнем, а масло вытесняется им из полости Б в бак. Если рукоятку установить в плавающее положение, золотник расположится так, что масло будет перетекать через распределитель из одной полости гидроцилиндра в другую. Это позволит орудию подниматься и опускаться, копируя опорным колесом поверхность почвы. Насос будет работать вхолостую, как при нейтральном положении.
Рис. 1.32. Схема гидравлической навесной системы тракторов МТЗ-80 и МТЗ-82 (я) и путь масла в гидросистеме (б): 1 — насос; 2— масляный бак; 3 — распределитель; 4 — золотник распределителя; 5— рукоятка золотника; 6 — гидроцилиндр (основной); 7—маслопроводы; 8—механизм навески; 9— навесное орудие; 10— опорное колесо орудия При работе колесного трактора с тяжелыми сельскохозяйственными машинами, а также на влажной почве его ведущие колеса значительно буксуют, скорость движения и производительность работы агрегата снижаются. Чтобы уменьшить буксование ведущих колес тракторов, их можно догружать с помощью увеличителей сцепного веса за счет части веса агрегатируемого с трактором навесного сельскохозяйственного орудия или машины. Увеличители сцепного веса подразделяют на механические (в тракторах Т-25А, ЛТЗ-55) и гидравлические (в тракторах МТЗ-80, МТЗ-82). Механические догружатели изменяют нагрузку на ведущие колеса за счет перестановки центральной тяги системы навески по высоте. Чем больше угол наклона центральной тяги, тем больше догружаются ведущие колеса. Гидроувеличитель сцепного веса тракторов МТЗ устанавливают между распределителем и основным гидроцилиндром раздельно-агрегатной системы. Принцип работы ГСВ основан на создании в гидроцилиндре силы подпора, направленной на подъем орудия. При настройке ГСВ для работы в полевых условиях необходимо создать такую силу подпора, чтобы давление рабочих органов на дно борозды при движении было минимальное, т. е. чтобы след опорного колеса машины был неглубокий. Регулятор глубины обработки почвы управляет действием гидроцилиндра через распределитель, восстанавливает глубину обработки почвы при ее отклонении от первоначально заданной. Различают высотные, силовые, позиционные и комбинированные способы регулирования глубины обработки почвы. Все эти способы осуществляются специальными регуляторами, включенными в гидравлическую навесную систему. Масляный насос служит для подачи масла из бака в рабочие полости гидроцилиндров. В гидравлических системах тракторов устанавливают шестеренные насосы НШ-32К, НШ-46У, Ш-50К, НШ-67К и др. Насос гидросистемы в отличие от насоса, установленного в смазочной системе двигателя, подает масло под высоким давлением (12,5. 16,0 МПа). Распределитель предназначен для распределения масла, нагнетаемого насосом, между гидроцилиндрами и гидроусилителем, поддержания заданного давления, автоматического переключения гидравлической системы на холостой ход — перепуска масла в бак и предохранения гидросистемы от перегрузок. На тракторах устанавливают распределители клапанно-золотникового типа Р-75-ВЗА трехсекциониые, четырехпозиционные с автоматическим переводом золотника из рабочего положения в нейтральное. Гидроцилиндр служит для подъема и опускания навешенных на трактор сельскохозяйственных орудий. На тракторе установлены один основной цилиндр в комплекте с механизмом навески и два выносных, которые размещают, как правило, на сельскохозяйственных машинах. Цилиндр состоит из корпуса, крышек, поршня со штоком, каналов с ограничительным клапаном и стяжных болтов. Промышленность выпускает гидроцилиндры шести типоразмеров: Ц-55, Ц-90, 1.1-100. Ц-110. П-120, Ц-125 (здесь Ц — цилиндр, число — внутренний диаметр цилиндра, мм). Баки гидросистемы выполняют литыми (в тракторах МТЗ) и штампованными (в тракторах ДТ-75М, Т-150К, К-701 и др.). Объем баков выбирают из расчета половины теоретической производительности насоса, что обеспечивает работу системы без перегрева и вспенивания масла. Все баки снабжены фильтрами, устанавливаемыми на конце сливной трубы, и предохранительными клапанами. Источник статьи: http://auto-dnevnik.com/docs/index-2928.html |
Рис. 1.2. Схема расположения основных частей, механизмов и деталей колесного
. Где 
— его вес (рис. 1.31, б). Опрокидывание трактора произойдет при некотором угле
, когда направление действия силы 
. Этот принцип реализован в конструкциях некоторых колесных крутосклонных тракторов.