Яків Білоконь, канд. техн. наук, доцент
Трактори, самохідні комбайни та інші мобільні сільськогосподарські машини й знаряддя працюють у тісному контакті з ґрунтом та чинять на нього негативний техногенний вплив. Їхні ходові системи ущільнюють ґрунт і прискорюють та посилюють ерозію, що призводить до зниження його родючості й зменшення врожайності культур.
Кількість ведучих коліс трактора за класичної схеми рушія – два, за повноприводної – чотири, припустиме здвоєння коліс ведучого моста або й обох ведучих мостів. Сутність проблеми, яка призвела до передбачених конструкцією енергонасичених тракторів провідних виробників комбінацій коліс рушія, полягає в наступному.
Трактори й самохідні комбайни, переважно колісні – найбільш задіяні мобільні енергетичні засоби у сільськогосподарському виробництві. Отже, ефективність їх використання суттєво залежить від параметрів рушіїв.
Під дією рушіїв машинно-тракторних агрегатів (МТА) у процесі виконання різноманітних польових технологічних операцій відбуваються деформації поверхні руху, внаслідок чого порушуються структура та фізико-механічні якості ґрунту, ускладнюються біологічні процеси, що знижує його родючість і призводить до зростання собівартості вирощуваної продукції. Через інтенсифікацію застосування високоенергетичних колісних МТА такий вплив посилюється, щільність ґрунту в орному горизонті може зростати в півтора рази і навіть більше.
Рух важких МТА розпушеною й зволоженою поверхнею ґрунту особливо має негативний вплив: щільність і твердість підвищуються до глибини понад 1 м, різко погіршуються умови для розвитку кореневої системи рослин. Буксування рушіїв колісних агрегатів може сягати 30%, хоча відповідно до нормативних вимог, за номінального тягового зусилля цей показник для колісних повнопривідних тракторів має дорівнювати 10 – 15%, а для колісних неповнопривідних – не вище 20%. Крім ущільнення й руйнування структури ґрунту, утворюються колії – штучні русла для стікання води.
Зважаючи на важливість такого явища, виробники мобільних машин приділяють велику увагу агротехнічним якостям рушіїв тракторів, зокрема, експлуатаційним характеристикам шин (геометричні розміри, маса, здатність змінювати форму під дією прикладених зовнішніх сил). Навантаження коліс тракторів різноманітні внаслідок того, що вони (колеса) можуть перебувати в різних режимах роботи: тяговому, тягово-несучому, приводному (агрегатування з великою кількістю причіпних, начіпних і напівначіпних машин і знарядь).
Зниження рівня дії рушіїв тракторів на ґрунт характеризується зменшенням середнього тиску коліс у зоні контакту, що залежить від співвідношення нормального навантаження (формується силою тяжіння власне конструкції машини та технологічного обладнання) до контурної площі контакту (середній тиск у контакті менший від тиску виступів протекторів шин).
Середній питомий тиск трактора на ґрунт можна визначити, якщо відомі опорна поверхня ходового апарата та положення центра ваги трактора. Для практичних цілей користуються величиною статичного тиску за умови, що розподіл тиску на опорну поверхню рівномірний. Якщо показник ваги трактора (в кН) поділити на величину опорної площі (в м2), то отримаємо питомий тиск у кПа. Відповідно до агротехнічних вимог середній питомий тиск на ґрунт допускається не більше 45 кПа для гусеничних тракторів і не більше 80–110 кПа для колісних.
Певного збільшення площі контакту (в невеликих межах) можна досягти збільшенням прогинання шин завдяки зменшенню внутрішньошинного тиску повітря. За вимогами агротехніки тиск повітря в шинах тракторів під час виконання польових робіт має бути якомога нижчим (за допустимих стандартами обмежень). Надмірне прогинання супроводжується підвищеними напруженнями у матеріалах шин, перегріванням і, як наслідок, призводить до передчасного виходу їх із ладу.
Суттєвого збільшення площі контакту досягають методом здвоєння коліс. Завдяки застосуванню здвоєних шин знижується питомий тиск на ґрунт, що в 1,5 – 2,0 рази зменшує ущільнення слідом трактора, підвищує прохідність агрегату за підвищеної вологості. Це особливо актуально в ранні терміни проведення весняно-польових робіт. Таке налагодження може бути доцільним під час ранньовесняного внесення мінеральних добрив по мерзлоталому ґрунту, поверхневого обробітку ґрунту з внесенням добрив, сівби, підживлення багаторічних рослин, оранки тощо.
Під час виконання робіт із догляду за просапними культурами застосування такої комбінації коліс обґрунтовується потребою запобігання перевантаженню вузькопрофільних шин (штатним широкопрофільним шинам «затісно» в міжряддях).
Монтаж додаткових коліс тракторів різних виробників здійснюється за допомогою різнотипових пристроїв: проставок, з пристосуваннями для кріплення; спеціальних механізмів; кріпленням на подовжених валах основних коліс тощо. Відстань між центральними площинами обертання здвоєних шин, змонтованими на подовжених валах, має бути (для запобігання їхнього пошкодження під час деформування в зоні контакту з поверхнею) не менш як у 1,15 разів більше ширини профілю шини. В інших випадках відстань визначається міжряддями або технічними умовами. Зауважимо, що відома технологічно зручна система здвоювання Schaad MD придатна до застосування в тракторах різних фірм: John Deere, CLAAS, Case, Fendt, New Holland.
Тут варто звернути увагу на певні особливості. У польових умовах роботи машинних агрегатів нормальним вважається буксування ведучих коліс, як одинарних, так і здвоєних, у межах 10 – 15% (у повноприводній схемі – 8 – 12%). Для визначення відсотка буксування ведучих коліс трактора (за наявності відкаліброваного радара, який встановлюють на замовлення, це відбувається автоматично) рекомендується такий спосіб:
- на шині ведучого колеса і на ґрунті в зоні контакту наносять позначки;
- агрегат зі знаряддям у робочому стані (наприклад із плугом) має рухатися на робочій передачі до моменту, коли колесо здійснить десять обертів (за позначкою на шині). На ґрунті роблять позначку;
- після розвертання машинний агрегат має рухатися на тій самій передачі у зворотному напрямку з піднятими робочими органами знаряддя, після чого підраховують кількість обертів колеса на шляху між позначками на ґрунті;
- за умови, що кількість обертів ведучого колеса в межах 9,0 – 8,5 буксування коліс буде на рівні 10 – 15%.
У разі, якщо відсоток буксування більший за агротехнічно допустимий – рекомендується задіяти передбачене конструкцією баластування трактора, але при цьому потрібно враховувати загальну силу тяжіння та розподілення її між мостами (загалом оптимальним вважається такий розподіл: 35% на передній міст, 65% – на задній; залежно від типу агрегату – тяговий, напівначіпний, начіпний – співвідношення може дещо різнитися).
Пригадаємо: довантаження заднього чи переднього або обох (залежно від комплектування агрегату) мостів здійснюється за допомогою спеціальних тягарів чи завдяки заповненню шин ведучих коліс рідиною (перший варіант більш прийнятний). Тягарі (різна кількість) кріпляться попереду за допомогою спеціальних кронштейнів (при цьому важливо, щоб не порушувалася керованість машинного агрегату); задній міст баластується тягарями, закріпленими попарно на дисках коліс.
Підсумкове узагальнення:
- для здвоєння не рекомендується застосовувати сумісно шини радіальної та діагональної конструкції;
- тиск повітря в шинах має бути відповідним до норм навантаження, а для зменшення силових напружень у мосту трактора рекомендується в додаткових шинах встановлювати тиск на 0,02 МПа меншим, ніж у шинах основних коліс (застереження: більша різниця шкідлива тим, що внаслідок різних радіусів кочення скріплених жорстко коліс шини швидше спрацьовуються);
- для зручності періодичного контролю повітря в здвоєних шинах потрібно, аби під час монтажу вентилі внутрішнього й зовнішнього коліс були суміщеними;
- особливу увагу під час періодичного контролю потрібно звертати на міцність затягування кріплень здвоєних коліс;
- здвоєння коліс тракторів застосовується лише для польових робіт, які виконують на робочих швидкостях руху не більше 20 км/год.
