Яків Білоконь, канд. техн. наук, доцент (Україна)
Серед чинників, які безпосередньо впливають на витрату палива двигуна колісного трактора під час виконання як польових, так і транспортних робіт у складі машинного агрегату (МА), важливе місце належить технічному стану та робочим характеристикам рушія.
На витрату палива впливають умови агрегатування, тяговий опір, твердість поверхні руху, завантаженість мостів (яка може залежно від типу агрегату – тяговий, тягово-приводний чи несний – суттєво змінюватися), тип приводу коліс переднього і заднього ведучих мостів (за схеми 4К4), тиск у шинах.
Для пересування МА потрібно, аби сила тяги трактора була меншою від сил зчеплення коліс із поверхнею, але не меншою від сил опору рухові. Кочення коліс супроводжується деформацією шин і поверхні руху, що призводить до надлишкової витрати енергії на тертя під час контакту, міжмолекулярного тертя у пружних матеріалах, механічного тертя між покришками й камерами, а також між покришками та ободами, механічного тертя між частками ґрунту в процесі його деформування. Внаслідок поглинання шинами енергії під час руху МА підвищується їх температура та зменшується міжмолекулярне тертя, але за певних умов можливе погіршення фізико-механічних якостей (міцності) шинних матеріалів (температура зростає зі збільшенням навантаження на колеса та зменшенням тиску в шинах).
За вимогами тиск у шинах коліс МА у польових умовах роботи має бути якомога нижчим (із врахуванням допустимого навантаження!). Надмірний прогин шин призводить до зростання напруження у матеріалах, нагрівання, а відтак до скорочення їхнього ресурсу та збільшення витрати палива двигуном трактора. Оптимальною для роботи тракторних пневматичних шин вважається температурна зона у межах 60 – 80°С.
Відмінність режимів роботи шин тракторів, комбайнів, причепів та інших машин сільськогосподарського призначення від автомобільних, окрім іншого, залежить від мінливості навантаження та його циклічності. Так, польові роботи супроводжуються підніманням начіпних машин (знарядь) у транспортне положення на смузі розвертання. При цьому залежно від задіяної навіски довантажуються або розвантажуються шини переднього або заднього мостів. У транспортно-технологічних агрегатів, задіяних у збиральних комплексах чи на транспортуванні й розкиданні добрив, робочий цикл має іншу форму ступінчастості. У комбайнів та сівалок зазвичай переважає цикл – «завантаження-розвантаження».
Під час виконання різноманітних технологічних операцій у полі МА порушують структуру й фізико-механічні властивості ґрунту. Насамперед це стосується високопродуктивних колісних агрегатів, незмінним супутником енергонасиченості яких є збільшення маси, що призводить до зростання тиску на ґрунт, а отже, до його ущільнення. Відтак погіршуються водно-повітряний режим ґрунту та функціонування кореневої системи рослин, знижується врожайність (за теперішніми технологіями відбувається багаторазове пересування МА полем).
За певної швидкості руху МА питомий тиск на ґрунт суттєво залежить від площі контакту шин коліс із поверхнею. Зменшити тиск можна шляхом збільшення площі контакту завдяки зменшенню тиску повітря в шинах. Але, що важливо, при цьому має дотримуватись відповідність внутрішньо-шинного тиску та колісне навантаження. Зважаючи на те, що навантаження передніх і задніх коліс тракторів змінюються у широких межах, оператору МА варто керуватись визначеними рекомендаціями щодо тиску в шинах. Норми тиску повітря в шинах коліс тракторів, відповідно до складу агрегату й виконуваної роботи, перебувають зазвичай у межах від 0,10 до 0,25 МПа.
Особливо важливо дотримуватись рекомендованих показників тиску в шинах повноприводних тракторів. У першу чергу це стосується потужних тракторів із блокованим (жорстким) приводом мостів, тому що за неоднаковості радіусів кочення передніх і задніх коліс (внаслідок перерозподілу навантаження мостів, відхилення тиску в шинах від унормованих, різного рівня спрацювання протекторів шин та ін.) теоретичні частоти обертання коліс мостів відрізнятимуться між собою, хоча поступальна швидкість руху має бути однаковою. Вирівнювання (зближення) радіусів кочення коліс досягається завдяки їхньому буксуванню (зменшує швидкість руху) або ковзанню (збільшує швидкість руху). Отже, у механічній системі «привід-рушій-поверхня руху» з’являється паразитна потужність, унаслідок чого погіршуються тягові характеристики трактора, інтенсифікуються спрацювання шин і витрата палива. Нагадаємо, що під час транспортних робіт на дорогах із твердим покриттям передній ведучий міст тракторних машинних агрегатів варто відключати.
Для зменшення буксування ведучих коліс, що може перевищувати 20% (приблизно на стільки ж зменшуються робочі швидкості руху агрегатів і їхня продуктивність), у конструкції тракторів передбачено застосування блокування диференціала ведучого моста. Блокуванням диференціала досягається однакова частота обертання лівого й правого коліс моста незалежно від їх зчеплення з поверхнею, тому рух МА за жорстко заблокованого диференціала – лише прямо та короткочасно. За положення важеля керування у позиції «автоматичне блокування», ввімкнення чи вимкнення блокування відбувається автоматично залежно від кута повороту передніх коліс (приблизно 10°) трактора. Автоматичне блокування рекомендовано під час виконання польових робіт.
У процесі роботи на м’якому ґрунті чи стерні (оранка, культивація, сівба тощо) шини мають забезпечувати належні тягово-зчіпні показники з допустимими буксуванням і тиском на ґрунт. Це досягається завдяки застосуванню широкопрофільних шин із рідко розташованими ґрунтозачепами (висота шин ведучих коліс ґрунтозачепів для універсально-просапних тракторів – у межах 35 – 50 мм, кут їх нахилу до екватора шини – 42 – 44° , насиченість рисунка протектора – 23 – 28%). Для шин напрямних коліс (ведений режим руху) характерні рисунки протекторів типів «напрямні ребра» або «універсальний». Якщо ж керовані колеса мають привід (можуть використовуватися в режимі ведучих), застосовуються шини з рисунком підвищеної прохідності.
Під час транспортних перевезень (це приблизно половина робочого часу універсальних тракторів), особливо дорогами з твердим покриттям, інтенсивність спрацювання протекторів шин збільшується в декілька разів (унаслідок меншої площі контакту з поверхнею руху). За низького тиску повітря у таких шинах (0,17 – 0,20 МПа), гумокордові матеріали під ґрунтозачепами зазнають значних деформацій (пришвидшуються руйнівні процеси).
Серед інших засобів, що застосовуються для підвищення продуктивності МА під час виконання польових робіт в умовах надмірного буксування, є баластування універсально-просапних тракторів, яке здійснюється за допомогою передбачених для цього тягарів. За розташування на задній навісці важких машин чи знарядь рекомендується довантажувати передній міст (на спеціальних кронштейнах кріпиться до 12 тягарів, приблизно по 20 – 50 кг кожен). Баластування заднього моста застосовують під час роботи тракторів із фронтальними навантажувачами, які істотно розвантажують задній міст (від 2 до 12 тягарів), що кріпляться болтами й гайками попарно до дисків задніх коліс.
За баластування мостів тракторів важливо враховувати рівень допустимих навантажень шин коліс. На транспортних роботах дорогами з твердим покриттям наявність у складі агрегату баластних тягарів збільшує опір рухові й пришвидшує спрацювання шин.
