КУРС ЛЕКЦИЙ
Конспект разработал: к.т.н., доцент Н.В. Савенков
Цель дисциплины – дать будущим агрономам[1] теоретические знания и практические навыки по устройству, работе и технологической настройке базовых моделей сельскохозяйственных машин для полеводства.
В результате изучения дисциплины студенты должны уметь:
— выполнять технологические регулировки сельскохозяйственных машин и агрегатов в стационарных условиях;
— проверять правильность выполнения технологических регулировок в стационарных и полевых условиях;
— корректировать технологические регулировки сельскохозяйственных машин в полевых условиях.
При изучении дисциплины проводятся лекционные, лабораторные и практические занятия.
На лекционных занятиях изучаются наиболее общие вопросы по сельскохозяйственным машинам; назначение, маркировка, классификация, особенности их устройства, работы и эксплуатации. На лабораторных занятиях студенты более углубленно и предметно изучают устройство данных машин, в том числе и соответствующих рабочих органов. В ходе практических занятий студенты получают навыки по анализу рабочего рабочий процесса и технологической настройке сельскохозяйственных машин на заданном режиме работы.
Лекция 1
МАШИНЫ И ОРУДИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Основная задача механической обработки почвы — создание наиболее благоприятных условий для развития растений и получения высоких урожаев. При механической обработке почву рыхлят или оборачивают пласт, уничтожают вредителей сельскохозяйственных растений и сорняки, заделывают в почву удобрения, пожнивные остатки и известковые материалы, создают благоприятные условия для накопления и удержания влаги. Наиболее важными из технологических процессов являются вспашка, глубокое рыхление, лущение, культивация, боронование, прикатывание, фрезерование и т. д.
В зависимости от глубины хода рабочих органов и выполняемых операций различают основную, поверхностную и специальную обработки почвы.
Основная обработка — первая, наиболее глубокая (20...35 см) после возделывания предшествующей культуры. Ее выполняют плугом с оборотом и последующим рыхлением почвенного пласта. Почву, подверженную ветровой эрозии, рыхлят без оборота пласта на глубину 25...40 см.
Поверхностная обработка осуществляется перед посевом, в процессе или после посева на глубину не более 14 см. Ее выполняют лущильниками, культиваторами, боронами, мотыгами, катками, фрезами с целью рыхления, перемешивания или уплотнения почвы, подрезания сорняков и заделки удобрений.
Специальная обработка нужна при освоении новых земель и для создания специфических условий, обеспечивающих нормальное произрастание растений. К ней относятся вспашка кустарниковоболотными плугами, плантажная и ярусная обработки, рыхление на большую глубину, фрезерование почвы, нарезание гряд и т. п.
Обработку почвы следует выполнять в установленные сроки и на заданную глубину, отклонение от которой не должно превышать ± 1...2см. При любой обработке желательно получить комочки почвы размером 1...10мм и нежелательно— частицы ме-
нее 0,25 мм. Свальные гребни не должны превышать фона остальной пашни более чем на 10 см, а почва под ними должна быть вспахана.
В верхнем слое почвы, подготовленной к посеву, не должно содержаться комков более 3 см, гребнистость поверхности пашни должна быть не более 3...4 см.
7.2. МАШИНЫ И ОРУДИЯ ДЛЯ ОСНОВНОЙ И СПЕЦИАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
К машинам для основной обработки почвы относятся плуги общего назначения, плуги безотвальной вспашки по методу Т. С. Мальцева, культиваторы-плоскорезы и др. В число машин и орудий специального назначения входят плуги для горных склонов и каменистых почв, кустарниково-болотные, ярусные, лесные, дисковые, фрезы для обработки почвы на осушенных болотах, ямокопатели и др.
Классификация тракторных плугов по основным признакам следующая: по назначению — общего назначения и специальные; по числу корпусов — одно-, двух-, трех-, четырех-, пяти-, шести-, семи-, восьми- и девятикорпусные; по форме отвала корпуса—с культурными отвалами (плуги общего назначения, лемешные лущильники), решетчатыми (для работы на влажных почвах), полувинтовыми и винтовыми (для вспашки залежных земель); по способу соединения с трактором — прицепные, полуприцепные и навесные.
Основные части плуга. Плуг состоит из рабочих и вспомогательных органов. Рабочие органы — корпус, предплужник и нож. Кроме того, может быть установлен почвоуглубитель. Вспомогательные органы — рама с прицепным или навесным устройством, опорные колеса, механизм заглубления и выглубления корпусов.
Корпус (рис. 7.1) состоит из стойки с башмаком, лемеха, отвала и полевой доски. От его конструкции, геометрической формы и расположения рабочей поверхности относительно дна и стенки борозды зависит качество вспашки. По конструкции различают корпуса культурные, винтовые, полувинтовые, вырезные, с почвоуглубителем, выдвижным долотом, дисковые, комбинированные, безотвальные и др.
Рис. 7.1. Корпус плуга:
1 — стойка; 2 — башмак; 3 — полевая доска; 4 — лемех; 5—отвал
Культурные корпуса хорошо оборачивают и крошат почвенный пласт, что обусловливает их широкое применение в сельском хозяйстве.
Рабочими частями корпуса плуга являются лемех и отвал, а служебными — полевая доска и стойка.
Лемех подрезает пласт почвы и направляет на отвал. Он воспринимает большое давление пласта и быстро изнашивается: теряет первоначальную форму и затупляется. Это может привести к нарушению технологического процесса вспашки. Кроме того, по мере затупления лемеха возрастают тяговое сопротивление плуга и расход топлива.
Восстанавливают лемех оттяжкой ударами молота, используя запас металла на тыльной стороне (магазин). Затем его затачивают с верхней стороны до толщины лезвия 0,5... 1 мм. Запаса магазина хватает на три-четыре оттяжки.
Существуют различные формы и конструкции лемехов. Трапецеидальный лемех (рис. 7.2, а) применяют для вспашки легких по гранулометрическому составу почв. Он наиболее прост в изготовлении по сравнению с другими, но быстро изнашивается. Долотообразный лемех (рис. 7.2, б) служит для вспашки средних и тяжелых по гранулометрическому составу почв. Он имеет вытянутый носок в виде долота, который обеспечивает устойчивую работу всего корпуса и уменьшает износ режущей части.
Зубчатый лемех (рис. 7.2, в) применяют при вспашке пересохших почв. У него вырезана половина лезвия, благодаря чему он одной частью подрезает пласт, а другой — отрывает. Так как во втором случае требуется меньшее усилие, тяговое сопротивление при работе агрегата снижается. Лемех с выдвижным долотом (рис. 7.2, г) состоит из собственно лемеха и выдвижного долота, изготовленного из стальной полосы. Его рекомендуется использовать при работе на средних и плотных почвах, засоренных камнями.
Самозатачивающийся лемех представляет собой обычный лемех, наплавленный снизу сормайтом (специальный сплав). Толщина наплавленного слоя 1,4...2 мм, ширина 50 мм. Лезвие затачивается в процессе пахоты за счет более активного износа верхней части.
Известны двухслойные лемехи, изготовленные из двух различных по прочности сталей: верхний слой из стали Л-53, нижний — из высоколегированной. Эти лемехи служат в 2 раза дольше, чем наплавленные сормайтом.
Рис. 7.2. Лемехи плугов: а — трапецеидальный; б—долотообразный; в — зубчатый; г — с выдвижным долотом; 1 — носок, 2 — лезвие; 3 — пятка; 4—магазин; 5—долото; 6—зуб
Отвал отрезает пласт от стенки борозды, деформирует его, вдвигает в сторону и оборачивает верхним слоем вниз. По форме эабочей поверхности различают отвалы цилиндрические, культурные, полувинтовые и винтовые.
Цилиндрический отвал применяют на предплужниках. Его ра-5очая поверхность представляет собой часть цилиндра. Такая от-зальная поверхность не годится для основных корпусов из-за недостаточного крошения и оборота ими пласта почвы.
Культурный отвал чаще всего устанавливают на плугах общего назначения (ШШ-5-35, ШШ-6-35 и др.). Он хорошо сочетается с предплужником. На специальных плугах обычно крепят полувинтовые и винтовые отвалы.
Для придания отвалам достаточной прочности их изготовляют 1вух- и трехслойными. Твердые наружные поверхности обеспечивают достаточную износостойкость, а мягкий внутренний слой придает прочность — устойчивость от изгибающего момента и ударов почвы.
Особенно большое давление приходится на грудь отвала, поэтому она изнашивается интенсивнее, чем крыло. Плуги, работающие в особо тяжелых условиях, снабжают корпусами со сменной грудью отвала.
Полевая доска обеспечивает устойчивый ход корпуса, разгружает стойку от боковых усилий, предупреждает осыпание стенки борозды. Полевой доской корпус опирается на стенку борозды, поэтому она испытывает большие усилия и сильно истирается, особенно у заднего корпуса. Ее крепят к стойке с тыльной стороны под углом 2...3" к стенке борозды. Иногда у заднего корпуса устанавливают удлиненную полевую доску или к концу доски крепят сменную пятку.
Отвал, лемех и полевую доску плотно крепят к стойке болтами с потайными головками. Стойки корпусов представляют собой литые, штампованные или сварно-штампованные детали, в нижних частях которых расположено седло (башмак), по форме соответствующее прикрепляемым к нему поверхностям лемеха и отвала. Штампованные стойки большинства современных плугов имеют плоскую или круглую форму. По конструкции они бывают высокие и низкие. На плугах общего назначения устанавливают высокие стойки.
Предплужник устанавливают впереди каждого корпуса плуга так, чтобы он снимал 8...12 см верхнего слоя почвы, т. е. шел ниже залегания основной массы корневищ сорных растений. Снятый пласт шириной, равной 2/3 ширины захвата корпуса плуга, укладывается предплужником на дно борозды впереди идущего корпуса. Предплужник (рис. 7.3, а) состоит из тех же деталей, что и корпус, но не имеет полевой доски.
Рис. 7.3. Предплужник и углосним:
а —корпус с предплужником; б—корпус с углоснимом; в — корпус с дисковым углоснимом; 1 — лемех, 2—отвал; 3 — стойка; 4 — кронштейн; 5 — отвал углоснима; 6 — диск углоснима
Углосним (рис. 7.3, б) устанавливают на корпусах плугов для вспашки почв, засоренных камнями. Он выполняет функцию предплужника, но срезает только угол пласта во время движения его по отвалу. Это — маленький отвал, прикрепленный к грядилю корпуса так, что его нижняя угловая кромка плотно прилагает к поверхности отвала. Углосним может быть выполнен в виде сферического диска (рис. 7.3, в), установленного под углом к вертикали и направлению движения. В этом случае он снимает углы сразу с двух пластов: от идущего за ним корпуса — левый угол и от следующего — правый. Пласты почвы с двумя срезанными углами лучше укладываются.
Ножи служат для отрезания пласта в вертикальной плоскости с целью получения гладкой стенки и чистого дна последней борозды. Применяют ножи трех типов: дисковые, черенковые и плоские с опорной лыжей.
Дисковый нож (рис. 7.4, а) устанавливают на тракторных плугах общего назначения и некоторых специальных, предназначенных для вспашки связных почв, не содержащих крупных включений (камней и древесных остатков). Он представляет собой стальной диск толщиной 4 мм и диаметром 390 мм, свободно вращающийся на подшипниках качения. Для лучшей устойчивости хода лезвие диска затачивают с двух сторон. Черенковый нож (рис. 7.4, б) применяют на плугах специального назначения: плантажных, ярусных, лесных и др. Разрезает пласты и мелкие корни, а крупные корни и древесные остатки выворачивает на поверхность.
|
|
Рис. 7.4. Ножи плугов:
а — корпус плуга с дисковым ножом; б— корпус плуга с черенковым ножом; в — корпус болотного плуга с плоским ножом и опорной лыжей; 7 —диск; 2—вилка; 3— корончатая гайка; 4 — ось; 5 — накладка; 6—лезвие черенкового ножа; 7—спинка; 8— черенок; 9— плоский нож; 10— лыжа; II — опорная пластина
Рис. 7.5. Установка дискового ножа и предплужника (размеры указаны в мм):
/ — корпус плуга; 2— предплужник; 3 — дисковый нож
Толщина лезвия —не более 0,5 мм, угол заточки 10... 15°. Нож прост по конструкции и достаточно прочен, однако хуже дискового перерезает растения и пожнивные остатки, чаще забивается, кроме того, оказывает большее сопротивление при движении машины.
Плоский нож с опорной лыжей (рис. 7.4, в) устанавливают на кустарниково-болотных плугах.
Взаимное расположение рабочих органов плуга показано на рисунке 7.5.
Рама служит для крепления всех рабочих органов и механизмов плуга, а также для приложения тягового усилия. На современных плугах чаще применяют плоские рамы, состоящие из основной, продольной и поперечных балок прямоугольного профиля, полос для крепления плужных корпусов, кронштейнов и других деталей.
Колеса плугов различают по назначению: у навесных — одно или два опорно-установочных, у полунавесных — дополнительно одно заднее. Колеса необходимы для установки и поддержания заданной глубины вспашки, а заднее полунавесного плуга — для транспортировки. У прицепных плугов применены полевое и бороздное передние колеса или одни передние. Если оба колеса идут по непаханому полю, то третье устанавливают сзади.
Навесное и прицепное устройства служат для соединения плугов с тракторами. Большинство современных навесных и полунавесных плугов присоединяют с помощью автоматических сцепок АС-1 (к тракторам тягового класса 1,4) и АС-2 (класса 3). У таких плугов навеска представляет собой жесткую систему. Основным элементом ее является замок —треугольная рамка коробчатого сечения, в которую заходит рамка автосцепки.
Плуг навесной ПЛН-5-35 (рис. 7.6) предназначен для вспашки почв с удельным сопротивлением до 0,09 МПа на глубину до 30 см. Его навешивают на трактор Т-150. На плуг можно устанавливать корпус с культурной или полувинтовой поверхностью (обычные и скоростные плуги), с вырезными отвалами, выдвижными долотами, почвоуглубителями и безотвальные.
Корпуса, предплужники и дисковый нож закреплены на плоской раме, сваренной из пустотелых балок: главной, продольной и поперечной.
Рис. 7.6. Плуг ПЛН-5-35:
1— предплужник; 2— корпус; 3 — угольник; 4— прицепка для борон; 5—главная балка; 6— кронштейн крепления ножа; 7—дисковый нож; 8— опорное колесо; 9— навеска; 10 — продольная балка; 11 — поперечная балка; 12— кронштейн навески; 13— кронштейн предплужника
К главной балке приварены угольники для крепления стоек корпусов и кронштейнов 13 предплужников. Вынос предплужника относительно корпуса регулируют перемещением хомута по кронштейну, а глубину его хода — перемещением стойки по высоте. Дисковый нож закреплен на кронштейне. Рама плуга во время работы опирается на колесо 8, положение которого по высоте можно изменять винтовым механизмом. Этим регулируют глубину вспашки.
Навеска плуга состоит из раскоса, планок, образующих стойку, и кронштейнов с пальцами. Задний конец раскоса можно устанавливать на продольной балке в двух положениях. Кронштейн прикреплен к поперечной балке. В зависимости от числа корпусов кронштейны можно устанавливать в разных положениях для соответствия ширины захвата плуга и типа трактора.
Положение рамы плуга в продольном и поперечном направлениях горизонтальной плоскости выравнивают с помощью верхней тяги и боковых раскосов навески трактора.
Производительность плуга 0,87... 1,75 га/ч при скорости движения агрегата до 10 км/ч, масса 800 кг.
Навесные плуги ПЛН-3-35, ПЛН-4-35, ПЛН-8-40 и другие, выпускаемые промышленностью, различаются числом корпусов. Плуг полунавесной ПЛП-6-35 (рис. 7.7) предназначен для отвальной и безотвальной вспашки почв, не засоренных камнями, с удельным сопротивлением до 0,09 МПа на глубину до 30 см. Он агрегатируется с тракторами Т-150, Т-150К, ДТ-75С, Т-4А.
На раме плуга справа (по направлению движения) установлены корпуса. Впереди каждого корпуса размещены предплужники, а впереди заднего предплужника — дисковый нож. В передней части рамы смонтировано устройство для навешивания плуга с догружателем, а справа на брусе рамы установлено опорное колесо. Сзади на основной балке рамы расположен механизм заднего колеса. На раме также установлено устройство для присоединения борон, кольчато-шпорового катка или приспособления ПВР-2,3. Механизм заднего колеса можно устанавливать на основной балке в трех местах в зависимости от числа работающих корпусов (шесть, пять или четыре) так, чтобы колесо двигалось по дну борозды вслед за последним корпусом.
Глубину вспашки регулируют подъемом или опусканием полевого колеса винтовым механизмом. При сильном заглублении заднего корпуса необходимо вывернуть до требуемой глубины вспашки регулировочный болт механизма заднего колеса и при необходимости несколько уменьшить длину догружателя и верхней центральной тяги навески. Положение рамы плуга ШШ-6-35 в продольном и поперечном направлениях горизонтальной плоскости выравнивают за счет удлинения или укорачивания правого и левого раскосов навесного устройства трактора.
Производительность плуга (при глубине вспашки 30 см и ширине захвата 210 см) 2 га/ч, масса 1200 кг.
Чизельный плуг-глубокорыхлитель ПЧ-4,5 предназначен для рыхления почвы по отвальным и безотвальным фонам с углублением пахотного горизонта, безотвальной обработки вместо зяблевой и весенней вспашек, глубокого рыхления на склонах и паровых полях. Основные части плуга: треугольная рама 4 (рис. 7.8), рыхлители 1, опорные колеса 2, регулятор глубины обработки 5, навеска и подставка. На раме можно установить девять или одиннадцать рыхлителей. Рыхлитель состоит из стойки, обтекателя, долота шириной 60 мм или стрельчатой лапы захватом 270 мм. Ширина захвата плуга 4,5 м, рабочая скорость до 8 км/ч, производительность 3,2 га/ч. Агрегатируется с тракторами К-700 и К-701.
Для обработки почв, засоренных камнями, применяют плуги ПГП-7-40, ПКГ-5-40В, ПГП-3-35 и др. Особенность их конструкций — наличие автоматических гидропневматических предохранителей корпусов.
Рис. 7.7. Плуг ПЛП-6-35:
1 — рама; 2— догружатель; 3— полевое колесо; 4— устройство для навешивания плуга; 5—предплужник; 6— корпус; 7—устройство для присоединения борон; 8— бороздовое колесо; 9— дисковый нож
Для обработки осваиваемых земель после осушения и удаления древесно-кустарниковой растительности целесообразно использовать кустарниково-болотные плуги ПБН-75, ПБН-100, ПКБ-75.
Навесной плуг ПБН-75 предназначен для вспашки осушенных земель, заросших кустарником высотой до 2 м, без предварительного его удаления. Ширина захвата 75 см, глубина вспашки до 35 см, рабочая скорость до 3,1 км/ч. Навешивают на тракторы тягового класса 3.
Навесной плуг ПБН-100 используют для вспашки почвы, заросшей кустарником высотой до 4 м, без предварительного его среза. Плуг оснащен корпусом шириной захвата 100 см, плоским и черенковым ножами. Глубина вспашки до 45 см, рабочая скорость до 3 км/ч. Навешивают на тракторы Т-ЮОМГС и Т-130.
Прицепной плуг ПКБ служит для вспашки болотистых и суходольных земель, покрытых кустарником высотой до 2 м. Снабжен корпусом, дисковым и плоским ножами, опирается на три колеса с широкими ободами. Ширина захвата плуга 75 см, глубина пахоты до 35 см, рабочая скорость до 4,5 км/ч. Его агрегатиру-ют с трактором ДТ-75БВ.
Садовый плуг ПС-4-30 имеет специальный секторный прицеп, который позволяет ему смещаться влево или вправо относительно продольной оси трактора на расстояние, обеспечивающее обработку почвы под кронами деревьев без въезда трактора в эту зону. Ширина захвата плуга 1,2 м, скорость до 7 км/ч, производительность 0,95 га/ч. Его агрегатируют с трактором ДТ-75.
Для обработки малоплодородных подзолистых, солонцовых и каштановых почв целесообразно применять плуги ПТН-3-40А, ПНЯ-6-40, ПД-3-35 и др.
СПОСОБЫ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ И АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Удобрения делят на минеральные (суперфосфат, фосфоритная мука, аммиачная селитра, калийная соль и т. д.), органические (навоз, торф, торфонавозные компосты) и органо-минераль-ные (смеси органических и минеральных). В сельском хозяйстве применяют следующие способы внесения удобрений: основной, припосевной и подкормка.
Основной способ — распределение удобрений по полю перед зяблевой или весенней вспашкой, а также в период предпосевной обработки почвы.
Припосевное внесение удобрений осуществляется одновременно с посевом, т. е. вместе с семенами или вблизи них.
Подкормка — внесение таких удобрений, в которых растения испытывают наибольшую потребность в определенные периоды роста. Его проводят одновременно с культивацией междурядий, а при сплошном посеве, например зерновых культур, применяют сельскохозяйственную авиацию.
При внесении удобрений необходимо выдерживать заданные норму и равномерность распределения по площади поля.
Отклонение фактической дозы минеральных удобрений от заданной допускается не более ± 5 %, неравномерность распределения удобрений по ширине захвата —не более + 15 %. Необработанные поворотные полосы и пропуски между соседними проходами не допускаются. Время между внесением удобрений и их заделкой не должно превышать 12 ч.
При внесении органических удобрений отклонение фактической дозы от заданной допускается не более ± 5%, неравномерность распределения по ширине разбрасывания – не более ± 25%, по направлению движения – не более ± 10%.
ВЛИЯНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН НА ЭКОЛОГИЮ СРЕДЫ
На полях работает огромное количество сельскохозяйственных машин. И если эту технику неграмотно использовать, то можно нанести огромный ущерб плодородию полей, экологии.
За всю историю существования сельского хозяйства по вине земледельца потеряно 1,4 миллиарда га плодородных земель (сейчас сельскохозяйственные угодья занимают на планете 1,48 миллиарда га). Где раньше цвели сады, сейчас там пустыни. Этот процесс потери земель продолжается.
Задумайтесь: каждую минуту 11 га земельных угодий на планете превращается в пустыню. Но это еще не рекорд. Вот цифра: с 1934 по 1984 год надел пашни на одного жителя бывшего СССР уменьшился с 1,34 до 0,82 га. За полвека почти наполовину. И это при том, что были освоены 42 миллиона га целинных земель.
При освоении «целины» были также потеряны огромные площади плодородных земель, причем в основном за счет вспашки. «Целину» начинали распахивать плугами, которые оборачивают пласт. Но так как почвы в этой зоне легкие, летом они пересохли и подверглись ветровой эрозии. Т.е. плодородный слой был унесен ветром на огромные расстояния. Плодородные земли, вспаханные такими плугами, превратились в пустыню. Сегодня почвы, подверженные ветровой эрозии, пашут без оборота пласта.
Современному человеку, чтобы прилично одеваться, перемещаться на колесах, т.е. пользоваться всеми благами цивилизации требуется 1,2 га пашни на человека, а для обеспечения прожиточного минимума нужно – 0,12 га (но это только чтобы влачить жалкое существование).
В настоящее время на одного жителя Республики Беларусь приходится примерно 0,6 га пашни, т.е. это в два раза меньше, чем нужно, чтобы считаться сельскохозяйственной страной.
Кроме того, за последние 400 лет с поверхности планеты исчезло почти 600 видов птиц, млекопитающих и пресмыкающих. Не лучше обстоит дело и с флорой. В этой связи актуальными являются слова известного русского ученого агрохимика Д.Н. Прянишникова. Он говорил, что недостаток агрономических знаний нельзя компенсировать избытком минеральных удобрений.
[1] Агроном – технолог сельскохозяйственного производства
[2] Плуг — сельскохозяйственное орудие для основной обработки почвы — вспашки земли.
[3] Машина - механизм или сочетание механизмов, предназначенные для преобразования энергии или выполнения полезной работы.
[4] Борона - сельскохозяйственное орудие в виде рамы с зубьями для мелкого рыхления почвы.
[5] Культиватор - сельскохозяйственная машина для обработки почвы. Осуществляет рыхление, борьбу с сорняками, влагосбережение и окучивание. В отличие от плуга, рабочий процесс осуществляется без оборота пласта.
[6] Межколесный дифференциал – механизм трансмиссии с двумя степенями свободы, осуществляющий перераспределение потока мощности между ведущими колесами одной оси в зависимости от величины внешнего сопротивления на этих колесах.
[7] л.с. – лошадиная сила. Устаревшая единица измерения мощности. 1 кВт = 1,35 л.с.
[8] Лигроин (Camp fuel)- горючая смесь жидких углеводородов. Получают прямой перегонкой нефти или при крекинге нефтепродуктов. В ректификационной колонне занимает промежуточное место между бензином и керосином.
[9] Буксование – такой режим работы колесного либо гусеничного движителя, при котором его линейная скорость в пятне контакта с опорной поверхностью превышает скорость движения машины. Буксование сопровождается повышенным износом движителя, шумом, уменьшением КПД движителя и снижением скорости движения машины вплоть до полной остановки.
[10] Колесная формула – характеристика колесной машины, содержащая сведения об общем количестве колес, числе ведущих колес и о типе привода, а в некоторых случаях также о типе ошиновки и числе управляемых колес.
[11] Дорожный просвет (Сlearance) – геометрическая характеристика. Представляет собой расстояние от опорной поверхности до наиболее низкой точки транспортного средства.
[12] Колея – расстояние между центрами колесных либо гусеничных движителей, измеренное в направлении, поперечном прямолинейному движению транспортного средства.
[13] Движитель – устройство, преобразующее крутящий момент, создаваемый двигателем и сообщенный через трансмиссию в тяговое усилие, приводимое в движение транспортное средство.
[14] Полный привод колесной машины – конфигурация ходовой части, при которой все колеса являются (либо могут являться) ведущими.
[15] Топливно-воздушная смесь (ТВС) – смесь топлива с воздухом требуемого качества, которая может приготавливаться топливной системой ДВС вне цилиндра (ДВС с внешним смесеобразованием) либо в цилиндре двигателя (ДВС с внутренним смесеобразованием).
[16] Свеча зажигания – устройство для воспламенения ТВС, устанавливаемое в камере сгорания ДВС. Принцип работы электрической свечи зажигания основан на воспламенении ТВС с помощью электрической дуги высокого напряжения (40-90 киловольт), создаваемой между электродами.
[17] Дизельное топливо (ДТ) – жидкое углеводородное топливо. При прямой перегонки нефти в ректификационной колонне занимает промежуточное место между керосином и масляной фракцией (моторным маслом).
[18] Приемистость – скорость перехода двигателя из текущего режима работы в заданный, сопровождающийся увеличением подачи топлива и оборотов коленчатого вала.
[19] Верхняя мертвая точка – наиболее удаленное положение поршня (его днища) от оси коленчатого вала.
[20] Нижняя мертвая точка - положение поршня, при котором его днище наиболее близко к оси коленчатого вала.
[21] Рабочее тело ДВС – смесь продуктов сгорания углеводородного топлива с балластным воздухом.
[22] Зеркало цилиндра – внутренняя (рабочая) поверхность цилиндра ДВС, имеющая соответственную твердость, износостойкость и поверхностную обработку.
[23] Номинальная частота вращения коленчатого вала – частота вращения коленчатого вала ДВС, при которой в сочетании с полной подачей топлива двигатель развивает максимальную эффективную мощность.
[24] Гидрокомпенсатор – гидромеханическое устройства автоматического действия, применяемое в ДВС с целью
[25] Мокрый картер – тип системы смазки автотракторного ДВС.
[26] Закрытая система охлаждения сообщается с атмосферой через паровоздушный клапан; таким образом, в системе данного типа поддерживается избыточное (порядка 100кПа) давление.
[27] Антифриз – низкозамерзающая жидкость, в качестве основы может содержать этиленгликоль, пропиленгликоль либо другие вещества и их различные комбинации.
[28] Насос-форсунка – устройство, в котором совмещены индивидуальный ТНВД (плунжерная пара и механизмы регулирования подачи) и форсунка; осуществляет подачу топлива в один цилиндр ДВС.
[29] PLD-секция – устройство топливной системы разделенного типа, в которой форсунка и насосная секция с механизмом управления подачей отделены друг от друга и связаны трубопроводом высокого давления.
[30]
[31] Силовая установка – термин, включающий тяговый двигатель машины, агрегаты ее трансмиссии в совокупности с приводами ведущих колес.
[32] Подрессоренные массы -
[33] Неподрессоренные массы -
[34] Режим работы гидротрансформатора – комплексная характеристика рабочего процесса агрегата. При заблокированном (неподвижном) реакторе гидротрансформатор работает в обычном режиме – коэффициент трансформации увеличивается с ростом разности частот турбинного и насосного колес. При разблокированном (свободном) реакторе гидротрансформатор работает в режиме гидромуфты - при этом крутящий момент на турбинном колесе равен крутящему моменту на насосном колесе (за вычетом КПД), а избыточная мощность, имеющая место при бо̀льших частотах вращения насосного колеса, преобразуется в тепло, нагревая рабочую жидкость и детали трансформатора.
[35] Гидравлическая система трактора -
КУРС ЛЕКЦИЙ
Конспект разработал: к.т.н., доцент Н.В. Савенков
Цель дисциплины – дать будущим агрономам[1] теоретические знания и практические навыки по устройству, работе и технологической настройке базовых моделей сельскохозяйственных машин для полеводства.
В результате изучения дисциплины студенты должны уметь:
— выполнять технологические регулировки сельскохозяйственных машин и агрегатов в стационарных условиях;
— проверять правильность выполнения технологических регулировок в стационарных и полевых условиях;
— корректировать технологические регулировки сельскохозяйственных машин в полевых условиях.
При изучении дисциплины проводятся лекционные, лабораторные и практические занятия.
На лекционных занятиях изучаются наиболее общие вопросы по сельскохозяйственным машинам; назначение, маркировка, классификация, особенности их устройства, работы и эксплуатации. На лабораторных занятиях студенты более углубленно и предметно изучают устройство данных машин, в том числе и соответствующих рабочих органов. В ходе практических занятий студенты получают навыки по анализу рабочего рабочий процесса и технологической настройке сельскохозяйственных машин на заданном режиме работы.
Лекция 1
Общие сведения о сельскохозяйственных машинах
Основная задача сельскохозяйственного производства — обеспечить население качественными продуктами питания, а перерабатывающую промышленность — соответствующими видами сырья. Для решения этой задачи важно подготовить специалистов, умеющих грамотно планировать и организовывать производство на сельскохозяйственных предприятиях.
Основой повышения производительности труда и снижения себестоимости сельскохозяйственной продукции является комплексная механизация - применение прогрессивных технологий и процессов.
1.1 История развития отечественного тракторостроения
Историю интенсификации сельскохозяйственного производства можно условно разделить на 3 этапа. Первый этап связан с использованием мотыги для вспашки земли (XV тысячелетие до н.э.). Характерным процессом для второго этапа является изобретение плуга[2] и использование для вспашки животных: рогатого скота, лошадей, ослов (III тысячелетие до н.э.).
Третий этап – период промышленной революции – наблюдался в ведущих государствах мира в XVIII-XIX веках. На данном этапе, в частности, началась массовая разработка, строительство и совершенствование сельскохозяйственных машин[3], которые позволили заменить мускульную силу полезной механической работой.
На рис. 1 изображены картины известных живописцев – Жан Франсуа Милле, Рудольфа Колера и Земскова Льва Николаевича – «Человек с мотыгой», «Вспашные волы» и «Пахота» соответственно, которые характеризуют рассматриваемые периоды сельского хозяйства.
Рис. 1 Этапы интенсификации земледелия
Гигантское развитие механизации мирового сельского хозяйства было связано с постановкой колоссальных задач перед промышленностью, направленных, в первую очередь, на создание сельскохозяйственной техники, к которой относят изделия отрасли сельскохозяйственного машиностроения: сельскохозяйственные машины, орудия, аппараты, приспособления, инвентарь и агрегаты.
Сельскохозяйственной машиной называют машину, рабочие органы которой выполняют непосредственно сельскохозяйственную операцию и приводятся в действие от источника энергии.
Основной сельскохозяйственной машиной является трактор.
Тра́ктор (от англ. track — след; от лат. trahere – тянуть, волочить) — самоходная колесная или гусеничная машина, выполняющая сельскохозяйственные, дорожно-строительные, землеройные, транспортные и другие работы в агрегате с прицепными, навесными или стационарными машинами (орудиями).
Трактор отличается низкой скоростью и большой силой тяги. Широко применяется в сельском хозяйстве для производства пахоты и перемещения несамоходных машин и сельскохозяйственных орудий. Трактор, как правило, оборудуется съемным или несъемным навесным и полунавесным оборудованием.
Таким образом, основной задачей трактора, выполняющего сельскохозяйственную работу, является производство пахоты при минимизации ее комплексной стоимости.
Сельскохозяйственным орудием называют присоединенное к трактору устройство, в котором отсутствуют приводимые в действие от трактора рабочие органы.
Под рабочим органом сельскохозяйственной машины понимается элемент (плуг, борона[4], культиватор[5]), предназначенный для выполнения одной или нескольких операций технологического процесса, выполняемого машиной.
Под технологическим процессом понимают качественное изменение обрабатываемого материала (размеров, формы, физических свойств) при воздействии на него рабочими органами сельскохозяйственных машин.
До Первой мировой войны ряд русских заводов приступил к организации тракторостроения. Эти работы были прерваны событиями 1914 г. Поэтому началом отечественного тракторостроения можно считать работу завода «Большевик» в Ленинграде (в настоящее время «ГОЗ Обуховский завод», г. Санкт-Петербург), организовавшего в 1918 году постройку трактора гусеничного типа по образу машин завода Holt (США). На фотографии,, приведенной на рис. 2 показан общий трактора. Мощность двигателя, работающего на керосине, 75 л.с., коробка передач имеет 2 передачи переднего хода и одну заднюю. Трактор гусеничный, снабжен одним передним управляемым колесом. В 1920 году Коломенский завод приступил к постройке трактора, сконструированного по типу «Могул». Трактор имеет рессорную подвеску и оснащен межколесным дифференциалом[6].
а) б)
в) г)
д) е)
ж) з)
Рис. 2 Отечественные тракторы: а) «Большевик» (Holt-75); б) трактор типа «Могул»; в) автоплуг системы Фаулера; г) трактор «Запорожец»; д) ФП «Фордзон Путиловский» (Z-50); е) «Интернационал»; ж) С-60; з) С-65.
В 1920 году 4-й Государственный автомобильный завод («Спартак») в Москве приступил к постройке автоплугов по системе Фаулера. Интересные работы по созданию оригинальных тракторов производились на заводе «Южно-Украинского Сельмаштреста» (трактор «Запорожец») и на заводе «Возрождение» в Марксштадте (в нас. время город Маркс) – трактор «Карлик». В 1923 году на заводе «Красный путиловец» в Ленинграде был организован серийный выпуск тракторов типа ФП «Фордзон Путиловский». За основу принята гусеничная машина Ford Z-50 (США). В 1926 году было принято решение о постройке завода в Сталинграде для крупносерийного выпуска тракторов типа «Интернационал» с мощностью двигателя 30 л.с[7].
1 июня 1933 года вступил в строй Челябинский тракторный завод, который выпускал гусеничные тракторы С-60 общего назначения. На тракторе был установлен карбюраторный двигатель мощностью 44,2 кВт; в качестве топлива применялся лигроин[8]. Трехступенчатая коробка передач позволяла получать скорость от 3 до 5,9 км/ч. Прототипом являлся американский трактор фирмы Caterpillar. С 1937 по 1941 год завод выпускал усовершенствованные гусеничные тракторы С-65. В 1940 году СССР по выпуску гусеничных тракторов занимал в мире первое место (40% общемирового производства).
В приведенном очерке рассмотрены промышленные модели отечественных тракторов. Также многими отечественными изобретателями, среди которых Блинов Ф.А., Мамин Я.В. и т.д., были предложены уникальные авторские конструкции тракторов.
После Великой Отечественной войны в 1946 году Кировский завод, эвакуированный из Ленинграда на Урал, выпускал трактор С-80, а после 1958 тракторы Т-100 и Т-100М. 14 октября с конвейера Минского тракторного завода сошел первый колесный трактор МТЗ-2 «Беларус» с пневматическими шинами. Трактор имел пятиступенчатую коробку передач и мог развивать скорость от 4,56 до 12,95 км/ч. С 1985 года завод освоил выпуск трактора МТЗ-100 с дизельным двигателем мощностью 100 л.с. В 1961 году Кировский завод освоил выпуск колесного трактора повышенной проходимости К-700 «Кировец». Трактор имеет мощность дизельного двигателя 220 л.с. К-700 разрабатывался как продукция двойного назначения: в военное время его предполагалось использовать как артиллерийский тягач. С 1971 года Харьковский тракторный завод (ХТЗ) начал выпуск колесного трактора общего назначения Т-150К. Машина оснащена дизельным двигателем мощностью 170 л.с., гидромеханической трансмиссией и сочлененной рамой. Рассмотренные модели тракторов показаны на рис. 3. Также на рисунки приведены современные тракторы российского производства: ЧТЗ Т10МБ (Челябинский тракторный завод) и Rostselmash Versatile 570 серии 4WD (Завод «Ростсельмаш», Ростов-на-Дону).
Основное направление дальнейшего совершенствования конструкций сельскохозяйственных тракторов заключается в повышении рабочих скоростей движения до 15 км/ч, увеличении энергонасыщенности за счет улучшения рабочего процесса тракторных двигателей.
а) б)
в) г)
д) е)
ж) з)
Рис. 3 Отечественные тракторы послевоенного производства: а) С-80; б) МТЗ-100; в) МТЗ-2 «Беларус»; г) МТЗ-100 «Беларус»; д) К-700 «Кировец»; е) Т-150К; ж) ЧТЗ-Т10МБ; з) Rostselmash Versatile 570 серии 4WD.
1.2 Классификация тракторов.
Тракторы применяют на сельскохозяйственных, строительных и дорожных работах, на лесоразработках, при осушении и орошении земель, а также для транспортировки грузов. Таким образом, 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.
Основы теории сельскохозяйственных машин и соответствующая дисциплина «Земледельческая механика» были разработаны академиком Василием Прохоровичем Горячкиным (1868-1935 г.г.).
Сельскохозяйственные тракторы классифицируют по следующим признакам:
1. По тяговому классу. Под тяговым классом подразумевается усилие, которое трактор может реализовать на стерне (чернозем или суглинок) при нормальной влажности и плотности при условии, что буксование[9] движителей не превышает допустимых значений. Для сельскохозяйственных тракторов буксование не должно превышать: для гусеничных — не более 3 %, колёсных с колесной формулой[10] 4×4 — не более 14 %, колёсных с колесной формулой 4×2 — не более 16 %.
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).
2. По назначению:
а) общего назначения; предназначены для выполнения наиболее трудоемких видов работ; характерные особенности: тяговое усилие 20-80кН, рабочая скорость 5-15 км/ч; мощность двигателя 8-220 кВт; дорожный просвет[11] – 250-300 мм.
б) универсально-пропашные; предназначены для наиболее эффективного выполнения работ с пропашными культурами; характерные особенности: тяговое усилие 2-14 кН; увеличенный до 600-800 мм дорожный просвет; малый радиус поворота (3-4 м); изменяемая колея[12]; минимальная ширина колес или гусениц; мощность двигателя 14,7-73,5 кВт.
в) специализированные; предназначенные для работы в специфических условиях – например, в болотистой или горной местности и т.д. Конструкционные особенности таких машин ключевым образом зависят от их назначения; например для болотистой местности могут применяться тракторы с увеличенной шириной гусеницы с целью уменьшения удельного давления на опорную поверхность.
3. По типу ходовой части (движителя[13]):
а) гусеничные; по отношению к колесным создают меньшее удельное давление на грунт (0,035-0,050 МПа – в пересчете это составляет 0,35-0,5 кг/см2; для сравнения человек, массой 75 кг, обладает удельным давлением на грунт 0,25 кг/см2), характеризуются меньшей потерей мощности на буксование и обеспечивают высокую проходимость.
б) колесные; характеризуются меньшей потерей мощности в движителе, меньшей металлоемкостью, большими скоростями движения, меньшим шумом, но более склонны к буксованию. С целью улучшения тягово-сцепных свойств некоторые конструкции колесных тракторов имеют полноприводное[14] исполнение.
в) колесно-гусеничные.
4. По типу остова:
а) рамные;
б) полурамные;
в) безрамные.
Остов является несущей частью трактора, его основанием. Он нагружен весом агрегатов и воспринимает динамические эксплуатационные нагрузки. Остов должен иметь необходимую жесткость и прочность, а также работать без замены весь срок службы трактора.
Рамный остов образуют основные продольные балки, которые связываются поперечинами. Такой остов облегчает доступ к отдельным агрегатам и их замену, но имеет относительно большую массу.
Рамный остов применяют на гусеничных тракторах, а также на колесных с шарнирно-сочлененной рамой (Т-150К, К-700/К-701), рис. 4а. Такая конструкция служит для разгрузки рамы от дополнительных скручивающих нагрузок при движении по пересеченной местности.
Полурамный остов образован корпусами силовой передачи трактора, соединенных с лонжеронами полурамы, на которую установлен двигатель – рис. 4б. Такой остов удобен для навески машин, демонтажа двигателя, легче рамного, однако доступ к отдельным механизмам затруднен. Полурамный остов получил широкое распространение на сельскохозяйственных универсально-пропашных тракторах общего назначения.
а)
1- передняя полурама; 4 – задняя полурама; 3 – шарнирное устройство; 2 – вертикальный шарнир; 5 – горизонтальный шарнир
б)
1,2,3 – литые корпуса центральной передачи, коробки передач и сцепления, соединенные жестко между собой; 4 и 5 – полурама и опорный брус двигателя и переднего моста соответственно.
Рис. 4 Типы остова тракторов: а) шарнирно-сочлененная рама трактора К-150; б) полурамный остов трактора МТЗ 80.
Безрамный остов образуют жестко соединенные друг с другом картеры силовой передачи и двигателя. Преимущества - высокая жесткость и компактность. Недостаток - труднодоступность механизмов трансмиссии, худшие условия для навески машин. Пример применения – универсально- пропашной трактор ДТ-20.
5. По компоновочной схеме:
Классической для гусеничных тракторов является схема с передним расположением двигателя и задним расположением поста управления. Такая схема обеспечивает хороший обзор навесных машин и орудий, а также обуславливает переднее расположение центра тяжести. Это необходимо сельскохозяйственному трактору ввиду того, что его задняя часть в догружается в процессе работы весом и вертикальной реакцией навесного орудия. Встречаются также и другие компоновочные схемы гусеничных тракторов - например с передним расположением кабины и задним расположением двигателя, рис. 5.
Гусеничные тракторы имеют преимущественно рамный остов. Полурамным остовом обладают тракторы с полужесткой подвеской, например Т-4 и Т-130. Безрамный остов имеют гусеничные тракторы с групповой упругой или жесткой подвеской опорных катков к балансирному брусу, например Т-330 (рис. 5б).
а) б)
Рис. 5. Уникальные отечественные тракторы: а) ДТ-20; б) Т-330.
а) б)
Рис. 6. Гусеничные тракторы с полурамным остовом: а) Т-4; б) Т-130.
Колёсные тракторы строятся по двум классическим схемам: с увеличенными задними колёсами и с колёсами одинакового диаметра. Конструкции могут быть как заднеприводными, так и полноприводными.
Тракторы с увеличенными задними колёсами, например МТЗ-80 имеют полурамный остов и классическую компоновочную схему.
Тракторы с колёсами одинакового диаметра (например, К-700 «Кировец»), как правило, имеют рамный остов, состоящий из двух полурам (рис. 4а), соединенных шарнирами. На каждой из полурам установлено по ведущему мосту. Управление поворотом осуществляется за счет относительного поворота полурам.
6. По колесной формуле. Для всех колесных тракторов и автмообилей основная колесная формула состоит из 2-х цифр: первая – общее число колес; вторая – число ведущих колес. При этом двухскатные колеса считаются за одно. Пример колесной формулы: 4x2 – четыре колеса, задние колеса ведущие; 4x4 – четыре колеса, все колеса ведущие (машина полноприводная).
1.3 Общее устройство тракторов
Трактор состоит из большого количества деталей, приборов, узлов и агрегатов. Рассмотрим основные термины и определения.
Деталь – отдельная неделимая часть машины.
Узел – часть машины (агрегата) состоящая из нескольких связанных между собой деталей.
Агрегат – механическое соединение в одно целое нескольких однородных или разнородных частей выполняющих определенную функцию.
Прибор – специальное устройство (аппарат) для произведения какой-либо самостоятельной работы.
В зависимости от назначения и рода выполняемой работы все части трактора возможно разделить на отдельные составляющие по группам:
1) несущая система (остов);
2) двигатель;
3) трансмиссия;
4) ходовая часть;
5) механизмы управления;
6) системы агрегатирования;
7) вспомогательное оборудование.
Такое понятие как остов трактора и соответствующая классификация было рассмотрено в предыдущем параграфе.
Двигатель – это источник механической работы.
Трансмиссия – совокупность механизмов и агрегатов (муфта сцепления, соединительный вал, коробка передач, планетарные механизмы, главная и конечные передачи, дифференциал, коробка отбора мощности), предназначенных для передачи потока мощности, развиваемого двигателем, к ведущим колесам либо гусеничному движителю трактора. Трансмиссия выполняет согласование режима работы двигателя с эксплуатационными условиям движения колесной машины.
Сцепление – механизм, предназначенный для кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии, а также для и плавного их соединения при трогании машины с места и при переключении передач. Муфта сцепления имеет в своей конструкции демпфер крутильных колебаний, позволяющий снизить пагубной влияние динамических нагрузок в трансмиссии (аналогичную функцию также выполняет пневматических шина колесного трактора).
Коробка передач – служит для изменения крутящего момента на ведущих колесах автомобиля, длительного разъединения двигателя и трансмиссии и получения заднего хода.
Главная передача – служит для увеличения крутящего момента, подводимого к ведущим колесам.
Полуоси – передают крутящий момент от дифференциала к ведущим колесам.
 |  | ||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 | | | | | | |
Рис. 7 Общее устройство трактора на примере колесной машины МТЗ-1221 «Беларус»:
1 – остов; 2 – двигатель; 3 – муфта сцепления; 4 – коробка передач; 5 – дифференциал; 6 – главная передача; 7 – ходовая часть; 8 – кронштейны для размещения систем агрегатирования; 9 – вспомогательное оборудование (кабина); 10 – коробка отбора мощности.
Ходовая часть служит для преобразования вращательного движения ведущих колес (или звездочек гусеничного движителя) в поступательное движение трактора. Кроме движителя в нее входят управляемые колеса, некоторые тракторы оснащены подвеской, предназначенной для уменьшения амплитуды и частоты колебаний, возникающих при движении машины по неровностям.
Механизмы управления – служат для изменения направления и скорости движения трактора. К данным механизмам относят рулевое управление и тормозную систему.
Лекция 2
Дата: 2019-02-19, просмотров: 358.
