Яків Білоконь, канд. техн. наук, доцент (Україна)
Пост керування трактора – зона трудової діяльності оператора, оснащена технічними засобами та допоміжним обладнанням для поліпшення контролю за машиною (машинно-тракторним агрегатом) і керування нею.
Матеріал, викладений нижче, базується на аналізі насиченості, розташування й функціональності органів керування та засобів інформації провідних виробників тракторів – John Deere, Massey Ferguson, Case, New Holland, Challenger, Deutz Fahr, Fendt, Claas та ін.
У сільськогосподарському виробництві трактори слугують основними тягово-енергетичними засобами. У розширенні їхніх функціональних властивостей визначальним є розвиток номенклатури та універсалізація. Для задоволення попиту користувачів усередині серій тракторів виготовляють як складні, так і спрощені модифікації.
Підвищення потужності дизелів здійснюється завдяки збільшенню кількості циліндрів і їхнього робочого об’єму, поліпшенню процесу впорскування палива й сумішоутворення та згоряння, використанню турбонагнітання з проміжним охолодженням повітря. Застосуванням паливної апаратури з електронним керуванням досягається автоматичне пристосування двигунів до змін навантаження.
Трансмісії сучасних тракторів різноманітні – переважно механічні ступеневі з синхронізованими або гідрокерованими коробками передач діапазонного типу, а також гідрооб’ємні (безступеневі). Провідні виробники техніки пропонують користувачам моделі тракторів, обладнані у стандартному виконанні або на замовлення зі швидкісними коробками передач (40 – 60 км/год), що підвищує продуктивність транспортних робіт. Можливості агрегатування зі зростаючою номенклатурою машин і знарядь забезпечуються шляхом удосконаленням гідроначіпних та систем відбору потужності.
Раціональність, ефективність та безпечність дій оператора суттєво залежать від ергономічних параметрів його робочого місця. Тому стійкою тенденцією розвитку конструкції тракторів є поліпшення умов праці оператора завдяки підвищенню рівня відповідності робочого місця психологічним і фізіологічним можливостям людини, тобто комфортабельність та зручність.
Пости керування тракторів середньої та великої потужності обладнані кабінами, які здебільшого закріплені на 4-х опорах із застосуванням сайлентблоків і амортизаторів, що певною мірою поглинають вертикальні та поперечні коливання. Також пости керування оснащують електрогідравлічною системою, яка дає змогу оператору змінювати жорсткість підвіски за допомогою регулятора в кабіні, а також триточковою підвіскою (наприклад Fendt) із пневматичними опорними елементами та вбудованою системою автоматичного вирівнювання.
Велика площа засклення кабіни між вузькими несучими стійками забезпечує оператору панорамний огляд. Кабіни просторі (об’єм у межах 3 м3) та мають належну звукоізоляцію (шум на рівні 72 дБА).
У деяких конструкціях передбачено підігрівання дзеркала заднього огляду та заднього скла. Є модифікації (наприклад Fendt серії 900), де оператору для спостереження за агрегатованою позаду машиною (знаряддям) не потрібно обертатися – задіяна відеокамера.
Психофізіологічний стан і, зрештою, здоров’я оператора у процесі керування машинним агрегатом залежать і від мікроклімату (температури, вологості та руху повітря) на робочому місці. Тому параметри повітря в кабіні трактора регулюються за допомогою вентиляційної установки чи кондиціонера, або завдяки системі клімат-контролю. Велика кількість вентиляційних дефлекторів у різних місцях кабіни забезпечує належне розподілення повітря: запобігає протягам та конденсації вологи на склі («потінню»). Перемикачу вентилятора, окрім трьох різних частот обертання, властива ще функція очищення (для швидкого витіснення теплого повітря з кабіни).
У кабінах сучасних тракторів передбачені й такі елементи інтер’єру, як ємність (може бути охолоджуваною) для продуктів і підставка для кухля. Для можливості ефективного використання трактора в умовах тривалих низьких температур встановлюють (наприклад у тракторах Massey Ferguson) систему запобігання обледенінню.
Під час роботи машинного агрегату оператор перебуває в кабіні трактора в позі, обумовленій, окрім конструкції сидіння, обмеженим простором, розташуванням органів керування й інформаційного табло, особливостями оглядовості. Тривалість сидячої пози та обмежена рухова активність викликають специфічну втому оператора, знижують його працездатність і можуть спровокувати певні захворювання. Тому великої уваги заслуговує конструкція сидіння: посадкове місце (подушка сидіння, спинка, підлокітники), механізми регулювання положення сидіння, підвіска й наявність паса безпеки. Матеріал для посадкового місця має бути нетоксичним, морозостійким, вологонепроникним та не піддаватися електризації.
У більшості сучасних конструкцій кабіни сидіння розташоване на пневмопідвісці (з регульованою жорсткістю), з можливістю пересування в поздовжньому й поперечному напрямках та повертання ліворуч/праворуч на кут до 20°, тобто посадкове місце підлаштовувається відповідно до зросту й маси людини. Також є модифікації з підігрівом сидіння. Оригінальність крісла Auto Comfort (на тракторах New Holland) – комп’ютерне керування: демпфер підвіски максимально зменшує поштовхи, отримуючи інформацію від датчиків про нерівності поверхні руху (в’язкість робочої рідини змінюється за декілька мілісекунд залежно від характеристик діючого на неї електромагнітного поля).
У процесі руху машинного агрегату оператору доводиться змінювати напрямок, швидкість руху й тягове зусилля трактора залежно від технології виконуваної роботи, величини тягового опору рухові, рельєфу місцевості тощо. Повороти ліворуч/праворуч здійснюються завдяки відповідному обертанню кермового колеса. Кермова колонка сучасних тракторів зазвичай телескопічного типу зі змінним (фіксованим у поздовжній площині) кутом і можливістю відхилення для зручності входу/виходу оператора. Незважаючи на великі розміри керованих коліс та навантаження на них для зміни напрямку руху докладати великих зусиль не потрібно (це виконують гідравлічні механізми).
Задля підвищення тягово-зчіпних властивостей трактора оператор шляхом натискання відповідної клавіші блокує диференціал ведучих коліс, а під час повороту на кут більше 4° за швидкості руху понад 10 км/год або підіймання начіпного механізму на поворотній смузі – він автоматично розблоковується. Ефективність виконання крутого повороту зростає, якщо, обертаючи кермове колесо, оператор натискуватиме на педаль гальма (ліву чи праву), у бік якого здійснюється маневр.
Найпоширеніші у варіантах трансмісій тракторів коробки передач із електрогідравлічним керуванням забезпечують зміну швидкості руху (від 4 до 6 рівнів) і тягового зусилля трактора, у межах робочих та транспортного діапазонів, без розриву потоку потужності, тобто без зупинки агрегату.
Важелі для вибору діапазону й перемикання передач (ці функції можуть бути сконцентровані на рукоятці одного важеля) розташовані зазвичай на основній панелі керування – у подовженні правого підлокітника сидіння. Поблизу на панелі розміщений важіль керування подавання палива до циліндра двигуна (частотою обертання колінчастого вала), а педаль керування – праворуч від педалей робочих гальм (унаслідок зміни швидкісного режиму роботи двигуна змінюється в певних межах швидкість руху машинного агрегату).
Керування основними робочими процесами винесли на основну панель. Утім, комбінації (розташування й кількість) можуть бути різноманітними. Зазвичай на основній панелі трактора розміщені: клавіші керування заднім начіпним механізмом і регулювання алгоритму розвертання агрегату в кінці загінки; багатофункціональний важіль керування коробкою передач; важіль керування швидкісним режимом двигуна; кнопки доступу до додаткових функцій; перемикач пропорційного керування трьома секціями гідророзподільника; кнопки активації автоматики коробки передач; важіль електрогідравлічного керування трьома секціями гідророзподільника ELEKTROPILOT; маховичок керування висотою підйому заднього начіпного механізму.
Для налагодження й контролю функціонування численних механізмів і систем машинних агрегатів застосовуються повнокольорові, з різним рівнем універсалізації, дисплеї. Найсучасніші дають змогу, окрім моніторингу та керування всіма інтелектуалізованими системами, користуватися навігаційними системами точного землеробства, потреба у застосуванні яких з’являється за високих вимог до точності руху агрегату (первинний обробіток поля, сівба, висаджування, обприскування, внесення добрив тощо).
Розташування багатофункціонального важеля керування коробкою передач (діапазони, передачі, реверс, зчеплення) на кермовій колонці зліва (наприклад Massey Ferguson, Challenger) обґрунтовано бажанням звільнити праву руку оператора для маніпулювання іншими органами керування, які зазвичай розміщені в зоні правого підлокітника та на боковій стійці кабіни.
Характерним і зручним для оператора є наявність у трансмісіях тракторів провідних фірм системи «круїз-контроль», яка дає змогу одним натисканням кнопки обрати необхідне співвідношення робочої швидкості руху машинного агрегату в загінці та швидкість на поворотній смузі. Послідовність певних операцій, що повторюються, може бути збережена в пам’яті блока керування (система One-Touh – автоматика поворотної смуги) і відновлена шляхом натискання кнопки (зміна швидкості руху, збільшення/зменшення частоти обертання колінчастого вала двигуна, піднімання/опускання начіпного механізму, вмикання/вимикання вала відбору потужності).
На деяких моделях сучасних тракторів передбачено режим автоматичного керування педаллю подавання палива в циліндри двигуна шляхом переведення в іншу позицію перемикача на основній панелі керування (правий підлокітник сидіння). Швидкісний режим двигуна та передаточне число коробки передач самостійно підтримуватимуть потрібну швидкість руху машинного агрегату.
Втім, низка тракторів (наприклад Fendt або JCB) здатні виконувати транспортні роботи на швидкості до 60 км/год, тому для безпеки під час гальмування їх оснащують антиблокувальною системою (АВС). Ця система за допомогою датчиків відслідковує частоту обертання кожного колеса. Якщо обертання якогось колеса уповільнюється, його гальмування автоматично припиняється, аби не сталося блокування, яке може спричинити занос. Система стабілізації поперечної стійкості (FSC) за швидкості руху понад 20 км/год на закругленні дороги блокує перерозподіл сили тяжіння між лівим і правим боками трактора, що підвищує стійкість та безпеку руху.
Сучасні трактори обладнують потужними гідроначіпними системами, часто автономними, які відокремлені від систем керування трансмісією, гальмування та кермового колеса. Завдяки застосуванню аксіально-поршневих насосів можлива зміна продуктивності та тиску постачання робочої рідини залежно від потреб споживачів (агрегатованих механізмів).
Повертаючи маховички регуляторів, оператор змінюватиме швидкість опускання знаряддя (зашвидке може призвести до його пошкодження), максимальну висоту підйому, глибину ходу робочих органів тощо (діагностична система контролює стан датчиків та регулювальні параметри). Перемикачі й регулятори робочого стану гідророзподільників (3-, 4- або 5-ти) мають електрогідравлічний зв’язок із виконавчими механізмами. У більшості конструкцій вони містяться в секції гідравлічної системи правого підлокітника (деякі можуть бути вмонтовані в рукоятку багатофункціонального важеля).
Швидке й безпечне під’єднання чи від’єднання агрегатованих машин (знарядь) здійснюється шляхом додаткового залучення органів керування начіпним пристроєм, розташованих на задніх крилах трактора.
Привід активних робочих органів сільськогосподарських машин відбувається шляхом відбору потужності від двигуна трактора. Окрім заднього розташування вала відбору потужності (ВВП), у багатьох моделях тракторів передбачено й переднє (як і гідроначіпна система), що збільшує кількість виконуваних операцій за кожен прохід. Керування переважно електрогідравлічне (зручно, забезпечується плавність регулювання частоти обертання вала й захист від пошкодження).
За ввімкненого автоматичного (трактори Massey Ferguson) режиму роботи ВВП самостійно вимикається під час підіймання навіски, та вмикається за її опускання. Після вмикання системи керування потужністю зміна навантажувального режиму двигуна не впливає на частоту обертання ВВП і швидкість руху агрегату. Додаткові органи керування, розташовані на задньому крилі трактора, дають змогу оператору керувати ВВП, перебуваючи поза кабіною.
Задля зручності та швидкого звикання оператора до розміщення потрібного органу керування чи засобу інформації поблизу них нанесені, згідно з міжнародними стандартами, умовні позначення.
За умови великої кількості виконуваних машинними агрегатами функцій, пости керування сучасних тракторів характеризуються високим рівнем ергономічності (мікроклімат, раціональні форми і розташування органів керування й засобів інформації, автоматизація повторюваних функцій тощо). Для продуктивної роботи трактора та підтримання психофізіологічного стану організму оператору потрібно вміти користуватися передбаченими конструкцією засобами й, звісно, своєчасно їх застосовувати.
