Концепция развития и использования сельскохозяйственных тракторов. Концепция развития тракторного парка России, страница 2

Энергонасыщенность тракторов, как показатель технического уровня, начиная с 1950-х годов, непрерывно повышалась. Эта тенденция была обусловлена стремлением повысить производительность за счет увеличения рабочей скорости. Однако с ростом энергонасыщенности возникло явление «убывающей эффективности», заключающееся в том, что повышение производительности МТА отстаёт от прироста мощности тракторного двигателя. По мере увеличения энергонасыщенности разница в приросте мощности двигателя и производительности возрастает.

За последние 45–55 лет энергонасыщенность отечественных гусеничных тракторов возросла в 2,2 (рис. 2.1), колесных общего назначения в 1,3 (рис. 2.2) и универсально-пропашных в 2,2 раза (рис. 2.3) и достигла соответственно уровней 16, 17 и 22 Вт/кг, при которых наметилась тенденция к ее стабилизации. При таких уровнях энергонасыщенности определяющим для роста производительности стало не столько ее повышение, сколько максимальное использование потенциальных возможностей за счет универсальности и расширения функциональных качеств, улучшающих приспособленность трактора к выполнению технологических операций. Повышение универсальности выражается в применении двухуровневых дизелей постоянной мощности (ДПМ), гидромеханической, механической с переключением на ходу и гидрообъемной трансмиссий (ГМТ, МТ с ПНХ, ГОТ), улучшении тягово-сцепных свойств балластированием, расширении функций гидропривода и номенклатуры рабочего и вспомогательного оборудования.

Рисунок 2.1 – Энергонасыщенность отечественных

гусеничных тракторов общего назначения: 1 – тяговой концепции при =6–9 км/ч; 2 – тягово-энергетической концепции и скоростные для работы при =9–15 км/ч.

Однако основной причиной тенденции стабилизации энергонасыщенности тракторов стало достижение рабочими скоростями на основных операциях технологического предела. Первый этап повышения рабочих скоростей тракторов до 1,67–2,50 м/с (6–9 км/ч), завершился в 1960-х годах и не затронул конструкцию рабочих органов и орудий. Дальнейшее повышение рабочих скоростей до 2,50–4,17 м/с (9–15 км/ч) привело к созданию в 1970–1980 гг. поколения энергонасыщенных (15–16 Вт/кг) тракторов общего назначения Т-150, Т-150К, ДТ-175С и К-701. Однако реализация их потенциальных возможностей на запланированных скоростях стала большой проблемой. Опыт показал, что интервал повышенных рабочих скоростей 2,7–4,2 м/с, установленный в агротехнических требованиях к скоростным тракторам, экономически не обоснован. У этих тракторов максимальный тяговый КПД соответствует указанному интервалу скоростей, однако выполнение энергоемких операций на скоростях более 2,5 м/с оказалось экономически не выгодным из-за возрастания тягового усилия и соответственно перерасхода топлива.

Рисунок 2.2 – Энергонасыщенность отечественных

колесных тракторов 4К4Б общего назначения (*4к4а): 1 – тяговой концепции при =8–10 км/ч; 2 – тягово-энергетической концепции и скоростные для работы при =9–15 км/ч.

Рисунок 2.3 – Энергонасыщенность отечественных универсально-пропашных тракторов

По результатам исследований НАТИ, ВИМа, ВИСХОМа [4-5], темп прироста производительности почвообрабатывающих МТА в 1,2–1,6 раза отстает от темпа роста энергонасыщенности тракторов. Основной причиной низкой эффективности функционирования энергонасыщенных тракторов на повышенных скоростях в составе тяговых агрегатов стала квадратичная зависимость удельного тягового сопротивления машин для отвальной обработки почвы от скорости. На основных операциях прирост тягового сопротивления при повышении скорости движения на 1 км/ч в диапазоне 9–15 км/ч вдвое выше, чем в диапазоне 5–9 км/ч.

При скоростях 2,2–3,3 м/с на почвообработке возникает проблема сохранения структуры и плодородия почвы, повышения интенсивности труда и обеспечения комфорта оператора и техники безопасности при управлении. При скоростях движения почвообрабатывающих агрегатов выше 2,2–2,5 м/с тракторист не в состоянии в течение смены обеспечить требуемое качество работы. Поэтому дальнейший их рост не имеет оснований.