close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Конспект (промежуточный вариант)

код для вставкиСкачать
МЕХАНИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
КУРС ЛЕКЦИЙ
Конспект разработал: к.т.н., доцент Н.В. Савенков
Цель дисциплины – дать будущим агрономам1 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
1
Агроном – технолог сельскохозяйственного производства
1
второго этапа является изобретение плуга2 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
3
совершенствование сельскохозяйственных машин , 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.
Плуг — сельскохозяйственное орудие для основной обработки почвы — вспашки земли.
Машина - механизм или сочетание механизмов, предназначенные для преобразования энергии или
выполнения полезной работы.
2
3
2
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, борона4, культиватор5), 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
дифференциалом6.
Борона - сельскохозяйственное орудие в виде рамы с зубьями для мелкого рыхления почвы.
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.
4
5
3
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
4
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.с7.
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 лигроин8. 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
л.с. – лошадиная сила. Устаревшая единица измерения мощности. 1 кВт = 1,35 л.с.
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.
7
8
5
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.
6
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 буксование9
движителей не превышает допустимых значений. Для сельскохозяйственных
тракторов буксование не должно превышать: для гусеничных — не более 3
%, колёсных с колесной формулой10 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
просвет11 – 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;
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.
9
7
малый радиус поворота (3-4 м); изменяемая колея12; 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 (движителя13):
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 полноприводное14 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.
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.
12
8
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 К150; 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 – универсальнопропашной 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.
9
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 МТЗ80 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).
10
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 какойлибо 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.
11
7
9
10
8
7
2
3
4
5
1
6
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
Двигатель сельскохозяйственной машины
Двигатель является источником механической энергии, необходимой для
приведение колесной машины в движение.
На сельскохозяйственных машинах в качестве двигателя широко
применяется двигатель внутреннего сгорания (ДВС).
12
Двигателем внутреннего сгорания называется тепловая машина,
предназначенная для преобразования химической энергии углеводородного
топлива через ступень тепловой энергии в механическую работу.
ДВС имеют достаточно дифференцированную по различным
конструкционным признакам классификацию.
На
тракторах
широко
применяются
четырехтактные
дизельные
многоцилиндровые ДВС. В отличие от бензиновых и газовых двигателей, которые
классифицируются как ДВС с принудительным воспламенением топливно-воздушной
смеси15 (с помощью электрической свечи зажигания16), дизельные работают по
принципу самовоспламенения (дизельное топливо17 воспламеняется по достижению в
камере сгорания необходимой температуры и давления).
Эти тепловые машины, по отношению к двигателям с принудительным
воспламенением, обладают такими ключевыми достоинствами как бо̀льшая
топливная экономичность (в среднем на 20%) и лучшая приемистость18.
Дизельный двигатель был изобретен Рудольфом Дизелем c целью
использования для привода машин и агрегатов более дешевого чем бензин
тяжелого углеводородного топлива. В настоящее время наблюдается
тенденция по увеличению стоимости ДТ, которая практически сопоставима с
ценой бензина. Среди недостатков такого типа ДВС можно отметить:
1) большую массу;
2) более высокую стоимость (за счет относительно сложной
конструкции топливной системы и обладающих большей прочностью
деталей механизмов двигателя);
3) высокие требования к качеству применяемого топлива;
4) бо̀льшая стоимость ремонта;
5) сравнительно высокие требования к обеспечению надежного пуска
двигателя (особенно в холодное время года); это обусловлено как
бо̀льшей вязкостью ДТ, так и принципом работы двигателя.
2.1 Конструкция и рабочий цикл дизельного ДВС
Поршневой дизельный двигатель состоит из двух механизмов:
кривошипно-шатунного (КШМ) и газораспределительного (ГРМ); а также из
пяти систем: питания, впуска, выпуска, смазки и охлаждения. Эти механизмы
и системы предназначены для реализации рабочего цикла ДВС. Схема
четырехтактного дизельного двигателя и соответствующий рабочий цикл
показаны на рис. 2.1 и 2.2 соответственно.
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.
15
13
Рис. 2.1 Принципиальная схема дизельного ДВС:
1 – поршень; 2 – поршневой палец; 3 – шатун; 4 – коленчатый вал; 5 – цилиндр; 6 – головка блока
цилиндров; 7,8 – впускной и выпускной клапаны; 9 – форсунка; 10 – камера сгорания; ВМТ –
верхняя мертвая точка; НМТ – нижняя мертвая точка; D – диаметр цилиндра; S – ход поршня.
Рис. 2.1 Четырехтактный рабочий цикл дизельного ДВС
Рабочим циклом называется последовательность газодинамических и
термодинамических процессов (тактов), периодически повторяющаяся в
каждом цилиндре и обуславливающих работу двигателя.
Такт – часть рабочего цикла, совершаемая между двумя мертвыми
точками, т.е. за половину оборота коленчатого вала. 4-х тактные ДВС имеют
4 такта (рис. 2.2):
14
1) впуск (наполнение);
2) сжатие;
3) рабочий ход (расширение);
4) выпуск.
Таким образом, рабочий цикл 4-х тактного двигателя имеет
продолжительность, равную двум оборотам коленчатого вала.
Такт впуска предназначен для наполнения цилиндра свежим зарядом
атмосферного воздуха. При вращении коленчатого вала поршень движется от ВМТ19 к
НМТ20. Впускной клапан открыт, а выпускной закрыт. Наполнение происходит, в
частности, за счет разрежения, создаваемого опускающимся поршнем.
Такт сжатия предназначен для предварительного увеличения давления и
температуры воздуха. Это требуется для создания условий самовоспламенения
топлива, а также с целью увеличения КПД термодинамического цикла. Сжатие
сопровождается движением поршня от НМТ к ВМТ, оба клапана закрыты.
Давление в конце такта может достигать 9 МПа, а температура 1100 К. Основным
параметром такта сжатия является степень сжатия.
Степень сжатия – геометрический коэффициент, представляет собой
отношение полного объема цилиндра к объему его камеры сгорания:
 
Va
VC

VC  Vh
VC
VC  S  

1
4
D
2
,
(2.1)
VC
где Va – полный объем цилиндра (является суммой объема камеры сгорания
VC и рабочего объема цилиндра Vh); S – ход поршня (расстояние между ВМТ
и НМТ); D – диаметр цилиндра (рис. 2.1).
Дизельные двигатели имеют степень сжатия от 16 до 22 (для сравнения у
современных бензиновых и газовых двигателей ε = 8-14).
В конце такта сжатия форсунка начинает подачу дизельного топлива в
цилиндр под высоким давлением 15 - 400 МПа в зависимости от типа
топливной системы. Поскольку температура сжатого воздуха выше
температуры самовоспламенения распыленного топлива, ТВС
воспламеняется и начинает гореть. При этом давление в цилиндре
повышается до 12...18 МПа, а температура рабочего тела21 до 1800...2300 К.
В процессе такта расширения поршень движется от ВМТ к НМТ под
действием давления рабочего тела, оба клапана закрыты. При этом совершается
полезная работа и на коленчатом валу развивается механическая мощность.
Такт выпуска предназначен для отвода отработавших газов из
цилиндра. Поршень двигается от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт. В
конце такта впускной клапан начинает открытие – с целью перехода к такту
впуска. При этом осуществляется дополнительная очистка цилиндра путем
его продувки зарядом свежего воздуха за счет процессов эжекции во
впускном и выпускном газопроводах.
Верхняя мертвая точка – наиболее удаленное положение поршня (его днища) от оси коленчатого вала.
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.
19
20
15
2.2 Механизмы ДВС.
Как было рассмотрено выше, ДВС состоит из двух механизмов – КШМ и
ГРМ, которые предназначены для реализации рабочего цикла двигателя.
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования
поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого
вала (рис. 2.1). КШМ состоит из подвижных и неподвижных деталей. К
подвижным деталям относят детали поршневой группы, шатунной группы и
коленчатого вала (рис. 2.2).
Рис. 2.2 Детали КШМ:
поршневая группа: 1- пружина маслосьемного поршневого кольца; 2 – маслосьемное
поршневое кольцо; 3,4,5 – компрессионные поршневые кольца; 6 – поршень; 7стопорное кольцо; 8- поршневой палец; шатунная группа: 9 – втулка верхней головки
шатуна; 10 – шатун; 11 – крышка шатуна; 12 – вкладыши; 13, 14 – шатунные болты;
коленчатый вал: 15 – коленчатый вал; 16 – маховик.
16
Поршень предназначен для восприятия силы давления рабочего тела и ее
дальнейшей передаче через поршневой палец на стержень шатуна. При
работе двигателя поршень совершает возвратно-поступательные движения
вдоль оси цилиндра (позиция 5 на рис. 2.1). В качестве материала для
изготовления поршня применяется чугун либо алюминиевые сплавы.
Основными конструкционными элементами рассматриваемой детали являются:
- днище предназначено для восприятия давления рабочего тела; в
дизельных ДВС сравнительно распространенным решением является
расположенная в днище поршня камера сгорания (ДВС с неразделенной
камерой сгорания); с ростом диаметра днища увеличивается создаваемый
двигателем эффективный крутящий момент;
- жаровй пояс является зоной поршня с наиболее высокой
температурой; поэтому к данному элементу предъявляются соответствующие
конструкционные требования;
- юбка предназначена для центрирования поршня в цилиндре, а также
для распределения бокового усилия на стенки цилиндра при работе
двигателя; увеличение площади наружной поверхности юбки с одной
стороны влечет за собой уменьшение удельного давления на стенки
цилиндра (при этом ресурс ДВС увеличивается), а с другой стороны ведет к
повышению сил трения в КШМ и к утяжелению поршня (что оказывает
отрицательное влияние на топливную экономичность, мощность и
приемистость ДВС).
Компрессионные кольца применяются для уплотнения пары цилиндрпоршень; их конструкция и количество в разных моделях ДВС могут быть
различными; при чрезмерном износе данных деталей двигатель теряет часть
рабочего тела в процессе такта расширения, что ведет к снижению
развиваемой эффективной мощности и к повышению расхода топлива;
кольца, выполненные их чугуна имеют лучшие антифрикционные свойства, а
стальные кольца обладают большей устойчивостью к динамическим
нагрузкам
Маслосъемные кольца предназначены для удаления моторного масла
со стенок цилиндра при движении поршня от ВМТ к НМТ. При этом
сокращается угар масла и сопутствующее нагарообразование в камере
сгорания, а также в рабочей зоне компрессионных колец.
Поршневой палец представляет собой полую стальную деталь
цилиндрической формы и обеспечивает подвижное соединение поршня с
шатуном. На рис. 2.2 изображен «плавающий» тип пальца, характерной
особенностью для которого является наличие втулки в верхней головки
шатуна, в которой с допустимым зазором расположен палец; после прогрева
двигателя поршневой палец может свободно вращаться как относительно
втулки шатуна, так и относительно поршня; осевое перемещение пальца
ограничивается стопорными кольцами. Палец «плавающего» типа обладает
относительно большим ресурсом, чем палец «защемленного» типа –
разновидность установки поршневого пальца, при которой он
17
устанавливается с натягом в верхнюю головку шатуна и с гарантированным
зазором в бобышки поршня; при этом стопорные кольца отсутствуют.
Шатун предназначен для преобразования возвратно-поступательного
движения поршневого пальца во вращательное движение коленчатого вала.
Нижняя головка шатуна выполняется разъемной для обеспечения
возможности установки вкладышей и его монтажа на шатунные шейки
коленчатого вала. В шатуне могут выполняться каналы для направления
потока моторного масла из зоны подшипника к поршневому пальцу либо на
зеркало цилиндра22.
Коленчатый вал – основная и наиболее нагруженная деталь КШМ.
Материалом для изготовления служит высокопрочный чугун либо
легированная сталь. Коленчатый вал должен обладать высоким пределом
прочности при кручении (сдвиге). Это достигается за счет его сложной
структуры.
Рис. 2.3 Детали поршневой и шатунной групп дизельного ДВС
Паразитные такты совершаются за счет махового момента, создаваемого
маховиком, установленном на коленвале. Момент инерции маховика обеспечивает
выведение поршней из мертвых точек.
Зеркало цилиндра – внутренняя (рабочая) поверхность цилиндра ДВС, имеющая соответственную
твердость, износостойкость и поверхностную обработку.
22
18
Газораспределительный механизм предназначен для своевременного
наполнения цилиндра воздухом и отвода из него отработавших газов.
На дизельных ДВС современных сельскохозяйственных машин
применяются клапанные ГРМ двух основных типов: OHV и OHC (рис. 2.4).
OHV (Over head valve) – нижнее расположение распределительного вала
и верхнее расположение клапанов, имеющих привод с помощью штанг.
А
увеличено
А
13
2
12
11
10
15
8
б)
а)
14
8
9
в)
13
Рис. 2.4 Нижневальный газораспределительный механизм
а) Эскиз ГРМ, б) графическая модель ГРМ; в) двигатель, оснащенный ГРМ типа OHV;
1- распределительный вал; 2 – толкатель; 3 – штанга; 4 – регулировочный винт; 5 – ось
коромысел; 6 – коромысло; 7 – пружина; 8 – направляющая втулка; 9 – клапан; 10 – седло; 11 –
маслоотражающий колпачек; 12 - тарелка; 13 – сухари; 14 – кольцо стопорное; 15 – шайба.
19
OHC (Over head camshaft) – верхнее расположение распределительного
вала и клапанов; различают две разновидности этого типа ГРМ: SOHC
(Single over head camshaft) – с одним распределительным валом,
расположенным в головке блока цилиндров (ГБЦ), и DOHC (Double over
head camshaft) – с двумя распределительными валами в ГБЦ; как правило,
при этом один распределительный вал приводит в действие впускные
клапаны, а другой выпускные (рис. 2.5).
Рис. 2.5 Эскиз поперечного разреза головки блока цилиндров, оснащенной
ГРМ типа DOHC:
1 – гидроопора; 2 – пружина; 3 – рычаг привода клапана; 4 – распределительный вал
впускных клапанов; 5 – крышка распределительных валов; 6 – распределительный вал
выпускных клапанов; 7 – тарелка; 8 – сухари; 9 – маслоотражающий колпачек; 10 – шайба; 11
– седло выпускного клапана; 12 – выпускной клапан; 13 – направляющая втулка впускного
клапана; 14 – направляющая втулка выпускного клапана; 15 – впускной клапан; 16 – седло
впускного клапана;
Рис. 2.6 Головка блока цилиндров с механизмом DOHC:
20
Верхнеклапанные
механизмы
(OHC)
обладают
меньшей
инерционностью и позволяют на этапе проектирования форсировать
двигатели за счет улучшения наполнения цилиндров воздухом при высоких
частотах вращения коленчатого вала, близких к номинальной23. Тип DOHC
чаще всего применяется в ДВС, имеющих 4 и более клапанов на цилиндр, а
также устройства для изменения фаз газораспределения. Механизмы DOHC
содержат больше деталей, более дороги и требовательны в обслуживании,
чем конструкции типов OHV и SOCH.
Распределительный вал ГРМ приводится во вращения от коленчатого
вала. Для этого в различных конструкциях двигателей могут применяться:
шестеренчатая передача (более характерна для механизмов OHV), цепная и
ременная передачи (наиболее распространены в схемах OHC).
В четырехтактных ДВС частота вращения коленчатого вала в два раза
ниже частоты вращения коленчатого вала. Таким образом, за два оборота
последнего распределительный вал проворачивается один раз, успевая при
этом полностью открыть и закрыть впускные и выпускные клапаны всех
цилиндров, осуществив при этом рабочий цикл двигателя.
Рис. 2.7 Гидрокомпенсаторы
Номинальная частота вращения коленчатого вала – частота вращения коленчатого вала ДВС, при которой
в сочетании с полной подачей топлива двигатель развивает максимальную эффективную мощность.
23
21
2.2 Системы ДВС
Система смазки предназначена для смазывания всех поверхностей
трения (кинематических пар) механизмов и систем двигателя, а также для:
отвода избыточного тепла от деталей КШМ и ГРМ, привода
вспомогательных механизмов (гидрокомпенсаторов24, механизмов измерения
фаз газораспределения и т.д.), предотвращения процессов коррозии.
В автотракторных двигателях применяется система смазки
комбинированного типа – часть деталей, таких как коленчатый и
распределительный валы, смазываются под давлением, остальные детали –
разбрызгиванием. На рис. 2.8 приведена типовая схема системы смазки
поршневого ДВС с мокрым картером25.
Рис. 2.8 Схема системы смазки ДВС
Рабочий процесс системы смазки следующий. В поддоне картера 1
находится моторное масло. При работе двигателя, коленчатый вал
осуществляет привод маслонасоса 3, который нагнетает масло через фильтр
грубой очистки 2 в фильтр тонкой очистки 7 (очищающим элементом
является штора из органического либо синтетического волокна).
Редукционный клапан 4 ограничивает верхний предел давления в системе (57 бар) путем стравливания части масла обратно в поддон. В системе может
применяться жидкостный теплообменник 5, который осуществляет позволяет
моторному маслу более быстро прогреваться после холодного пуска ДВС за
Гидрокомпенсатор – гидромеханическое устройства автоматического действия, применяемое в ДВС с
целью
25
Мокрый картер – тип системы смазки автотракторного ДВС.
24
22
счет теплоты системы охлаждения, а также выполняет функцию охлаждения,
т.к. температура охлаждающей жидкости полностью прогретого двигателя
(90-110 С) ниже температуры моторного масла (120-130 С). Сливной клапан
6 предназначен для предотвращения слива масла из системы после остановки
двигателя. Перепускной клапан 8 открывается при чрезмерном засорении
фильтра тонкой очистки 7, т.к. более рационально подать к трущимся парам
неочищенное масло, чем не подать его вообще либо в недостаточном для
работы подшипников количестве. Блок датчиков 10 предназначен для
контроля давления моторного масла в системе. Нижний порог при
минимальной частоте вращения коленчатого вала (500-600 мин-1): 0,4-0,8 бар;
при средней частоте вращения: 2,5-3,5 бар. Далее, после фильтра 5, масло
подается в главную масляную магистраль, откуда поступает к
подшипникам скольжения коленчатого и распределительного валов.
Отработанное в этих подшипниках масло стекает обратно в поддон.
Также двигатели могут оснащаться воздушным радиатором 13,
предназначенным для дополнительного охлаждения моторного масла
набегающим потоком воздуха. Применение теплообменников связано с
предотвращением чрезмерного разжижжения моторного масла под воздействием
высокой температуры. Основной недостаток воздушного радиатора –
дополнительный расход масла из главной магистрали в обход пар трения. Таким
образом, эксплуатация такого охладителя с одной стороны способствует
повышению давления путем снижения температуры масла, а с другой стороны
дополнительный его расход связан с понижением давления. Для частичной
компенсации этого негативного воздействия, применяется клапан 12, который
открывает подачу в радиатор только при давлении в системе выше 2,5-3 бар.
Рассмотренная проблема отсутствует в системах смазки, оснащенных
двухсекционным насосом. На рис. 2.9 приведена схема такой системы на
примере двигателя ЯМЗ-238 трактора Т-150К.
Обе секции насоса работают совместно. Нагнетающие полости разделены.
Основная секция осуществляет подачу масла через фильтр тонкой очистки в
главную масляную магистраль, а дополнительная только в радиаторы. Такая схема
позволяет охлаждать масло, повышая при этом его вязкость и давление, без
сопутствующей потери его части из главной масляной магистрали.
Фильтры, применяемые для очистки моторного масла, подразделяются на
полнопоточные и неполнопоточные. В отличие от полнопоточных (поз. 2,7 рис.
2.8 и поз. 6 рис. 2.9 ), через которые проходит все нагнетаемое насосом масло,
неполнопоточные фильтры пропускают через себя только лишь его часть. Одним
из примеров неполнопоточного фильтра может является фильтр центробежной
очистки (поз. рис. 2.9 ) – после очистки под воздействием центробежных сил,
обуславливаемых вращением ротора фильтра за счет энергии реактивной струи
моторного масла, оно сливается обратно в поддон картера.
Для обеспечения работоспособности ДВС на протяжении всего срока его
эксплуатации, необходимо выполнять периодическую замену моторного масла и
фильтров в соответствии с рекомендациями производителя техники, а также не
допускать работу двигателя при низком уровне и давлении моторного масла.
23
24
Рис. 2.9 Система смазки двигателя ЯМЗ-238
1 – патрубок маслоналивной; 2 – насос топливный; 3 – трубка маслоподводящая; 4 – трубка маслоотводящая; 5 – фильтр центробежной
очистки масла; 6 – фильтр тонкой очистки; 7 – механический указатель давления масла; 8 – клапан перепускной; 9 – кран радиатора; 10 –
воздушные радиаторы; 11 – клапан дифференциальный; 12 - клапан предохранительный радиаторной секции насоса; 13 – поддон; 14 –
маслоприемник; 15 - секция радиаторная (дополнительная) масляного насоса; 16 – Секция нагнетающая (основная) масляного насоса; 17 –
клапан редукционный нагнетающей секции; 18 – полость коленчатого вала для дополнительной центробежной очистки масла.
Система охлаждения
Система охлаждения (СО) предназначена для отвода избыточного тепла
от деталей двигателя, поддержания его рекомендованной рабочей
температуры, а также для обеспечения ускоренного прогрева ДВС после
запуска. Автотракторные ДВС применяется жидкостная и воздушная
системы охлаждения. Принципиальная конструкция жидкостной системы
охлаждения приведена на рис. 2.10.
Рис. 2.10 Жидкостная система охлаждения.
В современных ДВС применяются СО закрытого типа26 с
принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости (ОЖ). Принцип
работы рассматриваемой системы следующий. Рубашка охлаждения 1
двигателя заполнена ОЖ, циркуляция которой в системе обеспечивается
насосом центробежного типа (помпой) 12 (рис. 2.10). При этом направление
естественной конвекции должно совпадать с принудительным направлением
движения ОЖ. Нагреваясь, охлаждающая жидкость поступает в головку
блока цилиндров, и далее в термостат 4. Термостат представляет собой
автоматический клапан, который в зависимости от температуры ОЖ
осуществляет ее циркуляцию по большому кругу через радиатор 2 либо по
малому кругу – обратно в помпу и далее к рубашке охлаждения (рис. 2.10).
Двигаясь по большому кругу, ОЖ проходит через патрубки 7 и 8, а
также через радиатор 2, в котором отдает часть теплоты потоку воздуха,
создаваемого вентилятором 9. Вентилятор может иметь различный тип
привода: механический постоянный (ременной передачей от коленчатого
вала), механический отключаемый (с помощью электро- либо вискомуфты),
гидравлический (с помощью гидромуфты) и электрический. Малый круг
предназначен для сокращения времени прогрева ДВС.
Термореле 10 служит для включения / отключения электродвигателя
вентилятора либо муфты его привода. Датчики 10 и 11 предназначены для
измерения текущего значения температуры ОЖ и для индикации ее
максимально допустимого значения соответственно – рабочая температура
закрытых СО различных моделей ДВС лежит в диапазоне 85-120 °С.
Закрытая система охлаждения сообщается с атмосферой через паровоздушный клапан; таким образом, в
системе данного типа поддерживается избыточное (порядка 100кПа) давление.
26
25
Расширительный
бачок
5
служит
для
компенсации
изменения объема ОЖ при ее
нагреве и остывании.
Заливная пробка системы
охлаждения 6 имеет в своей
конструкции
паровоздушный
клапан, который предназначен для
поддержания
в
системе
избыточного
давления,
для
Рис. 2.11 Насос системы охлаждения стравливания в атмосферу пара при
чрезмерном повышении давления,
1,7 – уплотнение вала; 2 – корпус;
а также для предотвращения
3 – стопорный винт подшипника;
4 – приводной шкив; 5 – вал; 6 –
образования
в
системе
подшипник; 8 – крыльчатка.
вакуумметрического давления в
процессе остывания ОЖ.
Радиатор системы отопления
кабины 3 включен в систему
охлаждения параллельно малому
кругу. При этом дополнительные
радиаторы отопления подключаются к основному последовательно.
В
качестве
охлаждающей
жидкости
в
современных
конструкциях ДВС применяется
смесь
антифриза27
с
Рис. 2.12 Конструкция и граничные дистиллированной
водой
–
положения термостата
ТОСОЛ. Распространены марки:
Слева – циркуляция охлаждающей жидкости ТОСОЛ А40 и ТОСОЛ А65 с
по малому кругу, справа – по большому кругу температурой замерзания – 40°С и
через радиатор.
– 65°С соответственно.
При эксплуатации ДВС необходимо следить за показаниями датчиков
температуры ОЖ во избежание как перегрева двигателя, так и его работы в
режиме средних и полных нагрузках. Перегрев влечет за собой изменение
уменьшение технологических зазоров между трущимися деталями и, как
следствие, их стремительный износ и заклинивание, а также остаточную
температурную деформацию деталей, разрушение уплотнений, снижение
вязкости и давления моторного масла. Работа ДВС под нагрузкой при
недостаточном прогреве связана с повышенным нагарообразованием в
цилиндре, с нарушением условий смазывания деталей, а также с
увеличенным расходом топлива и снижением развиваемой мощности.
Антифриз – низкозамерзающая жидкость, в качестве основы может содержать этиленгликоль,
пропиленгликоль либо другие вещества и их различные комбинации.
27
26
Система питания. Система питания ДВС предназначена для хранения
топлива на борту машины, для его очистки, подогрева, распределения и
своевременной подачи в цилиндры двигателя с требуемыми параметрами.
Системы питания дизельных ДВС условно подразделяются на три типа:
разделенного типа, распределительные и аккумуляторные.
К системам разделенного типа могут относиться как системы,
оснащенные топливным насосом высокого давления (ТНВД), так и насосфорсунками28 или PLD-секциями29. Основная отличительная особенность
таких систем – на каждый цилиндр приходится по одной насосной секции и
форсунке.
На рис. 2.13 приведена типовая для дизельного ДВС
рассматриваемая схема системы питания разделенного типа, оснащенная
общим ТНВД.
Рис. 2.13 Схема принципиальная системы питания разделенного типа с
ТНВД
Общий принцип работы системы следующий. Дизельное топливо
хранится в баке 1. С помощью топливоподкачивающего насоса 2 (топливного
насоса низкого давления), который приводится от вала ТНВД, топливо
проходит через систему фильтров 3 грубой и тонкой очистки с отстойниками
и поступает в ТНВД 4. Также рассмотренная магистраль низкого давления
может содержать электрические устройства подогрева топлива для
предотвращения чрезмерного повышения его вязкости при низких
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.
28
27
температурах, что ведет к нарушению и полному прекращению процесса
подачи.
ТНВД служит для поочередной подачи дизельного топлива под
давлением 15-400 МПа по индивидуальным магистралям высокого давления
к форсункам 5 в определенный момент рабочего цикла – в конце такта
сжатия. Форсунка осуществляет впрыск и распыление топлива. Его избыток,
оставшийся в процессе подачи, по возвратным магистралям 6 поступает
обратно в бак, осуществляя при этом подогрев остальной части топлива.
На рис. 2.14 показано общее устройство ТНВД разделенного типа и
гидромеханической форсунки.
III
IV
II
I
а)
б)
Рис. 2.14 Рядный ТНВД (а) и гидромеханическая форсунка б):
1 – подводящий канал; 2 – игла; 3 – корпус форсунки; 4) распылитель;
I – кулачковый вал; II – роликовый толкатель; III – плунжерная пара; IV – подводящий
канал (от насоса низкого давления).
Принцип работы ТНВД рассмотренного типа показан на рис. 2.15.
Кулачковый вал 1 приводится от КШМ или ГРМ двигателя с частотой
вращения, равной скорости распределительного вала. Количество
плунжерных пар соответствует число цилиндров в ДВС. Плунжерная пара
состоит из втулки 4 (рис. 2.15), в которую с минимальным зазором
(обеспечивающим относительно высокую герметичность под воздействием
рабочего давления топлива) установлен плунжер 3. При вращении
кулачкового вала, его кулачки поочередно приводят через толкатели 2
плунжеры и топливо, поданное насосом низкого давления по боковому
каналу в надплунжерное пространство Г, вытесняется в магистраль высокого
давления и далее к форсунке, преодолевая силу упругости пружины 6
обратного клапана Е.
28
а)
7
б)
Рис. 2.15 Рабочий процесс плунжерных пар ТНВД
а) работа механизма подачи; б) работа механизма изменения количества подаваемого в
форсунку топлива.
Подача каждой секции насоса регулируется с помощью специального
механизма, работа которого приведена на рис 2.15б. Каждый плунжер имеет на
боковой поверхности криволинейную канавку (обозначенную на рисунке красным
цветом). С помощью вращения плунжера вокруг продольной оси с помощью
рейки 7 изменяется положение рассматриваемой канавки относительно сливного
отверстия Б (рис. 2.15а). Рейка в традиционных конструкциях гидромеханических
топливных систем связана с педалью «газ», установленной в кабине водителя.
Таким образом, при неполном нажатии на педаль (режим частичной нагрузки
двигателя), все плунжеры поворачиваются на угол, обеспечивающий сброс
излишка топлива по канавке в сливное отверстие.
29
ТНВД тракторного двигателя также имеет в своей конструкции
дополнительные устройства:
1) муфту опережения впрыска топлива,
предназначенную для
организации более ранней подачи в цилиндр топлива при увеличении частоты
вращения коленчатого вала;
2) ограничитель максимальной частоты вращения коленчатого вала,
предназначен частичного и полного уменьшения подачи топлива при выходе
двигателя за номинальный30 режим работы;
3) всережимный регулятор частоты вращения, служит для поддержания
заданной водителем скорости движения трактора, повышая при этом комфорт и
безопасность управления машиной; при возникновении повышенных
сопротивлений движению (при движении на подъем, при преодолении различных
препятствий на пути, а также при изменении структуры грунта), рассматриваемое
устройство увеличивает подачу топлива в цилиндры двигателя и уменьшает ее до
прежнего значения после преодоления повышенных сопротивлений.
Рассмотренные устройства в традиционных конструкциях ТНВД являются
центробежного типа.
Смазывание ТНВД осуществляется путем подвода моторного масла под
давлением из главной масляной магистрали системы смазки ДВС.
Принцип работы гидромеханической топливной форсунки, принципиальная
схема которой показана на рис.2.14б, следующий. ТНВД осуществляет подачу
топлива по магистрали высокого давления, которое подводится к игле форсунки 2
по каналу 1. Воздействия на уступок иглы, давление создает осевую силу, которая,
преодолевая силу упругости пружины, приподнимает иглу. При этом топливо
впрыскивается через отверстия распылителя 4 в цилиндр двигателя.
На рис. 2.16 показана современная насос-форсунка фирмы Bosch.
2.16 Насос-форсунка с электронным управлением подачей топлива.
30
30
Основными достоинствами насос-форсунок по отношению к единому
общему являются: большее давление впрыска за счет меньшей его потери в
магистралях высокого давления, большая ремонтопригодность за счет
возможности замены насос-форсунок по отдельности, большая компактность
механизма.
PLD-секция фирмы MAN приведена на рис. 2.17.
Рис. 2.17 PLD-секция
В PLD-секции долее просты при компоновке двигателя, а также
допускают модульный ремонт – отдельную замену форсунки или насосной и
управляющей секции.
Такими топливными системами оснащаются
современные дизельные двигатели фирм MAN, Mercedes и Scania.
Топливные системы распределительного типа имеют в основе конструкции
ТНВД, который осуществляет подачу топлива в единую магистраль высокого
давления и его последующее распределение по магистралям высокого давления
каждого цилиндра. На рис. 2.18 показан ТНВД распределительного типа. Плунжер
насоса совершает сложное движение – поступательное совместно с вращательным
вокруг своей продольной оси. Поступательное движение осуществляет нагнетание
топлива под давлением, а вращательное – его распределение по магистралям высокого
давления каждого из цилиндров в соответствующие такты рабочего цикла ДВС.
Основной отличительной особенностью аккумуляторных топливных
систем дизельных двигателей является топливный аккумулятор (рампа) –
стальная емкость, в которую ТНВД нагнетает дизельное топливо под
давлением 200-400 МПа. На рис. 2.19 показана топливная система
аккумаляторного типа фирмы Bosch.
31
Рис. 2.18 ТНВД распределительного типа.
С помощью устройств автоматики в рампе поддерживается постоянное
давление. Топливная система этого типа оснащена электрогидравлическими
форсунками, принципиальная схема которых приведена на рис. 2.19. Полость
4 форсунки каждого цилиндра сообщена с рампой. Давление топлива,
находящегося в данной полости, воздействует на оба торца запорной иглы 5
и она удерживается в закрытом состоянии. В момент впрыска электронный
блок управления двигателем подает электрический сигнал на электромагнит
1 – при этом открывается гидравлический клапан 3 и нарушается баланс
давлений, который до этого удерживал иглу в запертом положении. Давление
у нижнего торца иглы многократно становится большим, чем у верхнего.
Сила упругости пружины преодолевается, игла поднимается и топливо
впрыскивается в цилиндр через распылитель 6.
Основные достоинства аккумуляторных систем аккумуляторного типа:
1) равномерность подачи топлива во все цилиндры; достигается путем
питания форсунок и общей рампы при одинаковом давлении топлива;
2) возможность осуществления многократного впрыска топлива в цилиндр на
протяжении одного рабочего цикла; этим достигается оптимизация процесса
сгорания за счет управления скоростью горения топлива;
3) большая тонкость распыления топлива и, как следствие, лучшая
экономичность и экологичность ДВС.
Топливные системы аккумуляторного типа являются наиболее
технически совершенными и перспективными системами в настоящее время.
32
Рис. 2.19 Аккумуляторная топливная система «Common-Rail» фирмы Bosch
4-х цилиндрового рядного дизельного двигателя:
А – электрогидравлическая форсунка
33
Системы впуска и выпуска. Система впуска дизельного двигателя
предназначена для подачи воздуха в цилиндры ДВС, его очистки, подогрева или
охлаждения. На рис. 2.20 приведена принципиальная схема системы впуска.
Рис. 2.20 Системы впуска и выпуска современного дизельного ДВС:
1- воздухозаборник; 2 – воздушный фильтр; 3 – впускной коллектор; 4 – свеча
накаливания (пусковая система); 5 – выпускной коллектор; 6 – заслонка горного тормоза;
7 – окислительный нейтрализатор; 8 – катализатор SCR; 9 – глушитель; 10 – бак с
мочевиной AdBlue.
Система выпуска предназначена для: отвода отработавших газов за
пределы машины, снижения уровня шума выпуска отработавших газов, а
также для снижения их токсичности. Система выпуска в комбинации с
системой впуска приведена на рис. 2.20.
/Добавить/ систему с турбонаддувом. Устройство глушителя. Описание
АбБлю.
34
3. Трансмиссия сельскохозяйственной машины
Трансмиссия трактора состоит из совокупности агрегатов и
предназначена для передачи энерго-силового потока от коленчатого
двигателя к ходовой части машины. Основной функцией трансмиссии
является согласование скоростей вращения и крутящего момента на ведущих
колесах (звездочках) и на коленчатом валу двигателя в соответствии с
условиями и режимами движения сельскохозяйственной машины. Кроме
того трансмиссия используется для передачи части развиваемой двигателем
мощности агрегатируемой машине.
Необходимость трансмиссии обусловлена тем, что во время движения
трактора внешнее сопротивление постоянно меняется в больших пределах.
Это объясняется колебаниями удельного сопротивления почвы и загрузки
рабочих органов, изменениями сопротивления качению колес и их сцепления
с грунтом или дорогой, дополнительными подъемами или уклонами.
Соответственно этому требуется менять вращающий момент, подводимый к
ведущим колесам (звездочкам), как для преодоления возросших
сопротивлений, так и более полного использования мощности двигателя,
получения высокой производительности при наименьшем расходе топлива.
Кроме того, в зависимости от условий возникает необходимость в остановке
трактора или изменения направления его движения.
Классификация трансмиссий.
1. По способу изменения крутящего момента: ступенчатые,
бесступенчатые и полубесступенчатые.
2. Ступенчатые трансмиссии классифицируются по числу передач
3. По принципу изменения крутящего момента: механические,
гидравлические
(гидрообъемные
или
гидродинамические),
электрические, комбинированные.
4. По способу управления: с ручным управлением, автоматические и
полуавтоматические.
Немаловажной характеристикой трансмиссии также является диапазон
изменения передаточных чисел.
Общую компоновку трансмиссии обуславливает колесная формула
трактора.
3.1 Общее устройство трансмиссии.
Рассмотрим, в качестве примера, устройство механической
ступенчатой трансмиссии с ручным управлением. Силовая установка31
данного типа является наиболее распространенной в конструкции
пропашных тракторов.
На рис. 3.1 приведена типовая компоновочная схема рассматриваемой
трансмиссии гусеничного трактора.
Силовая установка – термин, включающий тяговый двигатель машины, агрегаты ее трансмиссии в
совокупности с приводами ведущих колес.
31
35
5
1
2
3
4
а)
4
6
1
2
3
7
8
б)
Рис. 3.1 Механическая ступенчатая трансмиссии гусеничного трактора:
общий вид (а), компоновочная схема (б).
1 – муфта сцепления; 2 – коробка передач; 3 – карданные валы; 4 – главная передача; 5 –
механизм отбора мощности для привода агрегатов; 6 – фрикционная муфта механизма
поворота; 7 – бортовая передача; 8 – ведущая звездочка.
Основными элементами трансмиссии являются: муфта сцепления;
коробка передач; карданная передача; главная передача; фрикционные
муфты механизма поворота; бортовые передачи; механизм отбора мощности.
Муфта сцепления. Предназначена для передачи крутящего момента от
двигателя к коробке передач (трансмиссии) и кратковременного
отсоединения от нее коленчатого вала ДВС с целью плавного трогания
трактора с места, прекращения движения машины, а также для переключения
передач. Кроме того, муфта сцепления, за счет наличия в конструкции
36
демпфера, выполняет функцию гашения крутильных колебаний
трансмиссионных валов, тем самым понижая динамические нагрузки в
силовой установке, общий уровень вибраций трактора и повышая тем самым
комфорт и безопасность управления сельскохозяйственной машиной.
Муфта сцепления механической трансмиссии, как правило,
фрикционного типа. Фрикционные сцепления подразделяются:
- по числу ведомых дисков на 1-но, 2-х и многодисковые;
- по способу создания прижимного усилия между ведущим и ведомым
дисками – пружинные, центробежные, полуцентробежные;
- по расположению пружин – с периферическим и центральным
расположением
На рис. 3.2а приведена конструкция современного 2-х дисковой
фрикционной диафрагменной муфты сцепления.
2
9
3
7
2
10
а)
3
7
1
8
б)
5
4
3
3
6
Рис. 3.2. 2-х дисковое фрикционное сцепление: основные сборочные
единицы (а) и схема (б):
1 – корзина; 2 – нажимной (ведущий) диск; 3 – фрикционные (ведомые диски); 4 –
маховик ДВС; 5 – коленчатый вал ДВС; 6 – первичный вал коробки передач; 7 – демпфер
крутильных колебаний; 8 – нажимной элемент (диафрагменная пружина); 9 – шлицевые
соединения; 10 – выжимной подшипник.
37
Муфта сцепления работает следующим образом. Под действием
пружины 8 ведомые диски 3 зажаты между поверхностями маховика ДВС
4 и нажимных дисков 2. В результате трения они вращаются как одно
целое и передают вращающий момент от коленчатого вала 5 первичному
валу коробки передач 6 и далее в трансмиссию.
Для выключения муфты сцепления нажимают на педаль управления
муфтой сцепления, усилие с которой посредством привода сцепления
передается на выжимной подшипник 10. При этом нажимные диски 2,
преодолевая усилия пружины 8, перемещаются вправо и освобождает
ведомые диски 3, который отходят от маховика. Тогда передача вращения
на первичный вал прекращается.
Коробка передач. Предназначена для изменения крутящего момента по
величине и направлению, а также для длительного разъединения двигателя и
трансмиссии. В основе рабочего процесса коробки передач (КП) лежит
«золотое» правило механики: выигрывая в скорости, проигрываем в силе и,
наоборот –
выигрывая в силе, проигрываем в скорости. Основные
характеристики ступенчатой механической коробки передач:
1. Ряд передаточных чисел.
2. Диапазон передаточных чисел.
3. Число валов.
4. Число ходов.
5. Наличие и количество синхронизаторов.
Под понятием ряд передаточных чисел подразумевают количество
скоростей, которые могут быть реализованы КП и соответствующие
передаточные числа этих скоростей.
Под скоростью подразумевают такой режим работы КП, при котором ее
передаточное число постоянно.
Передаточное число – основная характеристика любого редуктора.
Указывает во сколько раз частота вращения выходного вала КП меньше, чем
входного (первичного вала):
U
i

n1
,
(3.1)
n2
где Ui – передаточное число i-й передачи (скорости); n1 – частота вращения
первичного вала КП, n2 – частота вращения вторичного (выходного) вала
КП.
Передаточное число является обратной величиной передаточному
отношению:
U
i

1
,
(3.2)
ii
где ii – передаточное отношение i-й передачи.
Передаточное число может быть выражено также через силовые
параметры:
38
U
i
M

M
1
2
,

(3.3)
где M1 – крутящий момент на первичном валу КП, Нм; M2 – крутящий
момент на вторичном валу КП, Нм; η – КПД коробки передач.
Под понятием диапазон передаточных чисел КП подразумевается
отношение максимального ПЧ (на низшей передаче) к минимальному ПЧ (на
высшей передаче):
D ПЧ 
U
Н
U
В
.
(3.4)
Если, в качестве примера, рассмотреть КП двигателя ЯМЗ-238, то
данный агрегат можно характеризовать следующим образом:
Рис. 3.3 Направления передачи и трансформации крутящего момента на
различных скоростях 3-х вальной 3-х ходовой механической ступенчатой КП
с ручным управлением.
39
Назначение и конструкция карданной передачи
Карданная передача (ПК) предназначена для передачи крутящего
момента между агрегатами трансмиссии, которые не имеют жесткой связи
между собой, например – между агрегатами, относящимися к
подрессоренным32 и неподрессоренным33 массам трактора. Таким образом,
основное назначение ПК – передача крутящего момента под изменяемым
углом.
Общее устройство передачи показано на рис. 3.2а.
Рис. 3.2а Внешний вид и кинематическая
схема карданной передачи:
1 – шарниры; 2 – звенья (валы); 3 –
шлицевое соединение.
Рис. 3.2б Конструкция шарнира неравных
угловых скоростей (Гука) :
1,4 –вилки; 2 – подшипник; 3 –
крестовина; 5 – тавотница; 6 – шлицевое
соединение; 7 – ролики..
Карданные передачи классифицируются по числу промежуточных
звеньев (валов), по типу шарниров и по месту расположения шлицевого
соединения.
На рис. 3.2б показано устройство шарнира неравных угловых скоростей
(Гука), состоящего из 2-х вилок, крестовины и 4-х подшипников с длинными
цилиндрическими роликами. Преимуществом такого шарнира является
простота конструкции, а недостатком – увеличение неравномерности
вращения промежуточного звена с ростом угла между звеньями (γ1, рис.
3.2а). Шлицевое соединение позволяет карданной передаче изменять в
определенных пределах свою длину, обеспечивая при этом надежную
передачу крутящего момента.
32
33
Подрессоренные массы Неподрессоренные массы -
40
В конструкции трансмиссии колесных и гусеничных машин достаточно
распространены многозвенные передачи, которые имеют 2 и более
промежуточных звена. В этом случае дополнительные валы имеют
подвесные подшипники. Многозвенная передача применяется с целью
увеличения длины карданного вала, снижения уровня вибраций при его
работе, а также для увеличения передаваемого крутящего момента и
максимальной частоты вращения.
Карданными передачами оснащены тракторы К-701, Т-150К, МТЗ-82,
гусеничный Т-150 и т.д.
Гидрообъемная трансмиссия трактора
На рис. 3.3 показана принципиальная схема гидрообъемной трансмиссии
(ГОТ) трактора, содержащая два гидравлических контура с независимыми
напорными линиями.
Рис. 3.3 Схема гидрообъемной трансмиссии гусеничного трактора:
1 – коленчатый вал ДВС; 2- разветвляющий редуктор; 3,4 – насосы; 5,6 – моторы; 7,8 –
главные передачи; 9,10 – солнечные колеса; 11,12 – водила; 13,14 – эпициклические
колеса; 15, 16 – полуоси; 17,18 – бортовые редукторы; 19,20 – ведущие звездочки.
Каждый гидравлический контур имеет гидрообъемный насос (3 и 4) и
гидрообъемный мотор (5 и 6). Насосы приводятся от коленчатого вала ДВС
через резветвляющий редуктор и нагнетают масло в напорные магистрали с
определенной объемной подачей и под требуемым давлением. Это
обеспечивает передачу мощности к гидромоторам 5 и 6, которые
преобразуют гидравлическую мощность обратно в механическую и
осуществляют привод движителей через механизм поворота.
На рис. 3.4 показан общий принцип работы гидрообъемной машины
аксиального типа. Устройство мотора и насоса аналогичны. Насос имеет
привод через редуктор от ДВС и нагнетает масло с помощью плунжеров в
41
магистраль высокого давления. Мотор наоборот – преобразует давление
жидкости в крутящий момент на выходном валу.
Комбинация мотор-двигатель в рассматриваемом случае заменяет муфту
сцепления и коробку передач.
Управление гидрообъемной трансмиссией осуществляется путем
изменения углов установки наклонных шайб гидромашины. Нулевой угол
наклона (вертикальное положение шайбы) соответствует «нейтральной»
передаче – мощность к движителям не передается. Таким образом, изменение
ПЧ в гидрообъемной трансмиссии осуществляется бесступенчато. Поворот
трактора выполняется путем организации работы гидравлических контуров с
разными передаточными числами.
Гидродинамическая передача
В гидродинамической передаче, в отличие от гидрообъемной, мощность
передается не за счет давления и расхода рабочей жидкости, а за счет
кинетической энергии ее потока. На рис. 3.5 показано устройство
гидротрансформатора.
Основными элементами передачи являются: насосное колесо (импеллер),
которое соединено с ведущим валом, турбинное колесо, осуществляющее
привод ведомого вала и реактор. Рассмотренные колеса расположены соосно
в замкнутом корпусе, заполненном рабочей жидкостью (маслом). При
работе вращающееся насосное колесо создает поток масла, который,
воздействуя на турбинное колесо, приводит его во вращение. Реактор
предназначен для управления трансформатором – с целью изменения его
режима работы34 и коэффициента трансформации крутящего момента.
Гидротрансформатор это основной узел автоматической коробки
передач гидромеханического типа.
Преимуществами гидродинамической передачи являются:
1)
способность автоматического плавного изменения коэффициента
трансформации при изменении величины сопротивления
вращению выходного вала вплоть до его остановки;
2)
относительно высокий КПД в эксплуатационных режимах.
Среди недостатков – малое расстояние, в сравнении с ГОТ, передачи
мощности. Поэтому гидродинамическая передача применяется
исключительно в различных комбинациях с механической.
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.
34
42
Механизмы поворота тракторов и соответствующие конфигурации
трансмиссии
Основополагающие принципы выполнения поворота колесной и
гусеничной машин различаются.
Рассмотрим процесс поворота колесного трактора. На рис. 3.6
изображены компоновочные схемы заднеприводного пропашного трактора и
полноприводного трактора общего назначения.
а)
б)
Рис. 3.7 Колесные тракторы с различными механизмами поворота
Трактор, обладающий компоновкой а), изменяет направления своего
движения за счет поворота управляемых колес 5. При движении машины по
криволинейной траектории, разность частот вращения ведущих колес 6
обеспечивается
межколесным
дифференциалом
4.
Назначение
рассматриваемого устройства было рассмотрено в первой теме настоящего
курса. На рис. 3.7. приведен общий вид конструкции и соответствующая
кинематическая схема.
43
Рис. 3.7 Шестеренчатый межколесный дифференциал
При компоновке б) поворот осуществляется изменением взаимного
положения полурам в месте их соединения – шарнире 7. Этот процесс
осуществляет гидравлическая система35 трактора Раздаточная коробка 9
распределяет энегро-силовой поток между ведущими мостами, межколесные
дифференциалы при этом обеспечивают разность частот вращения колес
осей при движении в повороте.
Принцип выполнения поворота гусеничной машины заключается в
распределении крутящего момента между левым и правым движителем.
Таким образом, в этих машинах функцию поворота выполняет
исключительно трансмиссия. На рис. 3.8 изображены компоновочные схемы
трансмиссии гусеничных тракторов с различными механизмами поворота.
а) фрикционный механизм поворота; б) с раздельным приводом бортов; в)
планетарный механизм поворота.
35
Гидравлическая система трактора -
44
Лекция 7
Системы управления
К системам управления относится рулевое и тормозное управление
трактора.
Рулевое управление колесного трактора служит для изменения и
поддержания направления движения по требуемой траектории.
Наибольшее распространение получили две схемы рулевого управления:
поворотом передних колес относительно переднего моста (рис. 7.1, а) или
полурам вместе с мостами и колесами относительно шарнира, соединяющего
эти полурамы (рис. 7.1, б). Первая схема применена на универсальнопропашных тракторах, вторая — на колесных тракторах общего назначения с
четырьмя ведущими колесами одинакового размера.
Рис. 7.1 Схемы поворота и рулевое управление колесных тракторов:
а – четырехколесного универсально-пропашного трактора; б – трактора общего
назначения с четырьмя ведущими колесами; в – рулевое управление: 1 – цапфы; 2 –
шкворни; 3 – рулевые рычаги; 4 – поперечная тяга; 5 – поворотный рычаг; 6 – продольная
тяга; 7 – рулевая сошка; 8 – вал рулевой сошки; 9 – сектор; 10 – червяк; 11 – рулевой вал;
12 – рулевое колесо.
Основное условие выполнения поворота — качение колес без бокового
скольжения. Для этого необходимо, чтобы геометрические оси вращения
всех колес машины пересекались в мгновенном центре поворота — точке О
(рис. 7.21, б). Расстояние OO1 является радиусом поворота R.
45
На тракторах общего назначения (рис. 7.1б) данное условие будет
выполняться всегда, т.к. положение колес каждой оси машины при повороте
не изменяется относительно этой оси.
Предотвращение пробуксовывания ведущих колес при повороте, как это
было отмечено в параграфе , достигается установкой дифференциала в
ведущем мосту.
На универсально-пропашных тракторах рулевое управление состоит из 2х частей: рулевого механизма и рулевого привода. В соответствии со
схемой 7.1а, видно, что при повороте АТС углы поворота управляемых колес
различны (внутреннее колесо повернуто на больший угол, наружное на
меньший). Этим и обуславливается их вращение с разной угловой скоростью
без скольжения по траекториям с различными радиусами. Данное условие
обеспечивается элементом привода рулевого механизма, называемого
рулевой трапецией.
Рулевая трапеция состоит из передней оси, рулевых рычагов 3 (рис.
7.1в), закрепленных на шкворнях 2 поворотных кулаков, и поперечной тяги
4, шарнирно соединенной с рычагами 3. Рулевая трапеция приводится в
движение водителем через продольную тягу 6.
Рулевой механизм уменьшает усилие, затрачиваемое водителем для
поворота управляемых колес, а также передает усилие от рулевого колеса к
рулевому приводу. Таким образом, рулевой механизм преобразует
вращательное движение рулевого колеса в поворот рулевой сошки. Основной
характеристикой рулевого управления является его передаточное число. Для
удобства управления передаточное число рулевого механизма выбирают с
таким расчетом, чтобы отклонение управляемых колес от нейтрального
положения на максимальный угол 35.. .40° происходило за 1,25…2,0 оборота
рулевого колеса в каждую сторону. Передаточное число рулевого механизма
большинства тракторов составляет 15…25. Чем передаточное число выше,
тем меньшее усилие требуется для поворота рулевого колеса, однако общее
время поворота управляемых колес при этом увеличивается. Это
отрицательно влияет на безопасности движения.
Наибольшее распространение получили червячные, реечные и
комбинированные рулевые механизмы, примеры и устройство которых
приведено на рис. 7.2.
Усилитель рулевого управления облегчает поворот колес. В
конструкции тракторов наибольшее распространение получили гидро- или
превмоусилители. Основные элементы: источник энергии (пневмо- или
гидронасос), рабочий орган, распределительное устройство. Для того, чтобы
созданное усилителем дополнительное усилие на колесо было
пропорционально усилию на рулевом колесе, в усилитель включают
следящее устройство.
46
Рис. 7.2 Схемы рулевых механизмов
а – цилиндрический червяк: 1 – червяк, 2 – сектор; б – глобоидальный
червяк: 1 – червяк; – ролик; в – комбинированная: 1 – винт; 2 – гайка; 3 –
рейка; 4 – сектор; 5 – шарик.
Помимо механических рулевых управлений без усилителей и с гидро
— и пневмоусилителями может быть использовано гидрообъемное рулевое
управление (ГОРУ), у которого рулевое колесо с рулевым валом не имеет
механической связи с рулевой трапецией. ГОРУ применяют на тракторе
МТЗ-100 и комбайнах.
Колесные тракторы общего назначения (Т-150К, К-701) со всеми
ведущими, одинаковыми по размерам колесами, поворачивают в результате
углового смещения полурам гидроцилиндрами, которые являются
исполнительными механизмами рулевого управления.
Углы установки управляемых колес. Схема гидроусилителя .
47
Тормозная система. Служит для снижения скорости трактора вплоть до
его полной остановки, а также обеспечивает удержание машины на месте.
Тормозная система состоит из тормозных механизмов и тормозного
привода. В соответствии с типом тормозного механизма тормозные системы
классифицируются следующим образом:
- по типу рабочих поверхностей – барабанные и дисковые;
- по конструкции деталей, производящих торможение – колодочные
(наружное внутреннее расположение колодок) и ленточные.
В сельскохозяйственной технике применяются машины с механическим,
гидравлическим, пневматическим либо комбинированным тормозным
приводом.
Задача тормозного привода – передача усилия от педали тормоза,
создаваемого водителем, к тормозному механизму. Одновременно
производится увеличение этого усилия с помощью рычажных механизмов
либо специального устройства – усилителя. Также привод может выполнять
функцию перераспределения рассматриваемого усилия между механизмами
колес в соответствии с множеством факторов: нагрузкой на ось, внешними
условиями движения и сцепления колес с опорной поверхностью, состоянием
тормозной системы и т.д.
Задача тормозного механизма – превращение кинетической энергии
движущегося трактора в другой ее вид – например в тепло за счет трения
между рабочим органом (диском либо барабаном) и колодкой (лентой).
Рис. 7.3 Простейшая одноконтурная гидравлическая тормозная система без
усилителя
1 – дисковые тормозные механизмы передних колес; 2,3 - тормозные магистрали; 4 –
барабанные тормозные механизмы задних колес; 5 – бачек с тормозной жидкостью; 6 –
главный тормозной цилиндр; 7 – поршень; 8 – шток; 9 – педаль тормоза.
48
Рис. 7.4 Схема простейшей пневматической тормозной системы
1 – ресивер (воздушный аккумулятор); 2 – педаль тормоза; 3 – тормозной кран; 4 –
поршень тормозной камеры; 5 – пружина тормозной камеры; 6 – шток привода
тормозного механизма; 7 – барабанный тормозной механизм; а) – тормозная система
отключена; б) – тормозная система работает.
Ленточный тормозной механизм, в отличие от колодочных, применяется
преимущественно в качестве трансмиссионного. Работа данных механизмов
осуществляется в масле.
Гидравлическая система трактора . С целью полной реализации
потенциальных возможностей и показателей мощности тракторы снабжены
различным рабочим оборудованием.
На современных тракторах используют гидронавесную систему,
регулятор глубины обработки почвы, догружатель ведущих колес, вал отбора
мощности, приводной шкив, прицепное устройство. К рабочему
оборудованию автомобилей относят прицепное устройство, лебедку,
приспособление для накачивания шин, различные приборы.
Гидравлическая навесная система служит для соединения навесных
машин и орудий с трактором, а также перевода их в рабочее и транспортное
положение. Она состоит из навесного устройства и гидравлического привода
(системы). Навесное устройство служит для соединения трактора с
навесными машинами.
Трактор, гидравлическая навесная система и машина образуют навесной
агрегат. Навесные агрегаты обладают существенными преимуществами
перед
прицепными:
хорошая
маневренность,
более
высокая
производительность, меньший расход топлива на единицу выполненной
работы, относительно малая металлоемкость навесных машин. Кроме того,
на некоторых
49
7 МАШИНЫ И ОРУДИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
7.1. 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 менее 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,
50
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.
51
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 тричетыре 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
52
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.
53
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:
54
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
55
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.
56
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-740, ПКГ-5-40В, ПГП-3-35 и др. Особенность их конструкций — наличие
автоматических гидропневматических предохранителей корпусов.
57
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.
58
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 ТЮОМГС 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.
7.3. МАШИНЫ И ОРУДИЯ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ
ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Поверхностная обработка почвы — это совокупность приемов
механического воздействия на ее верхний слой, выполняемых в
определенной последовательности, с целью регулирования влажности
почвы, рыхления и выравнивания поверхности, уничтожения сорняков и
заделывания на заданную глубину минеральных удобрений. Поверхностная
обработка включает в себя лущение, культивацию, боронование,
выравнивание и прикатывание.
Лущение. Обработка почвы на небольшую глубину, предшествующая
вспашке, называется лущением. Его проводят с целью рыхления почвы,
заделки пожнивных остатков, вредителей и возбудителей болезней
культурных растений, семян сорняков и провокации их к прорастанию. При
последующей вспашке проросшие сорняки заделываются на большую
глубину и погибают. Лущение сокращает затраты механической энергии на
вспашку.
Почву лущат дисковыми и лемешными лущильниками, которые
бывают прицепные, полунавесные и навесные. Марки лущильников
расшифровывают следующим образом: Л — лущильник, Н — навесной, Д —
дисковый, ПЛ — плуг-лущильник. У дисковых лущильников цифра
показывает захват машины в метрах, у лемешных первая цифра
соответствует числу корпусов, вторая — ширине захвата одного корпуса в
59
сантиметрах. В хозяйствах применяют гидрофицированные дисковые
лущильники ЛДГ-5А, ЛДГ-10А, ЛДГ-15А и ЛДГ-20, лемешные ППЛ-10-25,
ППД-5-25 и др.
(Прицепной дисковый лущильник ЛДГ-5А предназначен для лущения
почвы после уборки зерновых культур, ухода за парами, разделки пластов и
размельчения глыб после вспашки. К раме лущильника, опирающейся на
колеса 7 (рис. 7.9), шарнирно присоединены брусья 2 с четырьмя дисковыми
секциями и гидравлическим механизмом подъема. Секция состоит из рамки и
батареи 13, а последняя в свою очередь — из сферических дисков диаметром
450 мм, насаженных на квадратную ось, разделенных втулками и зажатых на
оси между шайбами, стянутыми гайками. Батарея /5 установлена со
смещением влево, что позволяет обрабатывать полосу по центру лущильника
и перекрывать промежуток при изменении угла атаки.
Брусья 2, опирающиеся на самоустанавливающиеся колеса / и 10,
соединены с рамой раздвижными тягами, изменяя длину которых
регулируют угол атаки дисков. Для лущения стерни диски
Рис. 7.9. Лущильник ЛДГ-5А:
60
а — общий вид; б— механизм подъема батарей; в — регулируемый
понизитель; 1, 7, 10— колеса; 2 — брус; 3, 8 — тяги; 4 — гидроцилиндр; 5—
серьга; 6— рама; 9— хомут; 11 — понизитель; 12— рамка; 13 — батарея; 14
— труба подъема; 15— перекрывающая батарея; 16 — диски; 77— корпус
понизителя; 18— болт; 19 — ползун; 20 — регулировочная гайка; 21 —
штанга; 22, 23—рычаги; 24— пружина
устанавливают с углом атаки 30...35°. При использовании ЛДГ-5А к
качестве бороны его уменьшают до 15...25°.
Рамки 12 батарей можно переставлять в отверстиях понизите-|ей // и
тем самым регулировать заглубление дисков. Понизите-i и используют для
установки всех дисков на одинаковую глубину >бработки.
Лущильник агрегатируют с тракторами тяговых классов 0,9 и 1,4.
Производительность агрегата составляет 5,5 га/ч при рабочей скорости до 12
км/ч и глубине обработки почвы 4...10с1^ц|
Гидрофицированные дисковые лущильники ЛДГ-10А, ЛДГ-15А, ЛДГ20 устроены аналогично.
Лемешный лущильник ППЛ-10-25 состоит из двух шарнирно
соединенных секций, корпусов, полевого механизма, опорных и ходовых
колес, прицепа и прицепки для борон. Корпуса имеют полувинтовую
поверхность и включают в себя стой-<у, лемех, отвал и полевую доску.
Ходовые колеса пневматические. На прицепе монтируется гидроцилиндр,
поднимающий тлуг-лущильник в транспортное положение.
Полунавесной плуг-лущильник ППЛ-10-25 агрегатируется с
тракторами тягового класса 3, а навесной ППЛ-5-25 — классов 0,9 или 1,4.
Производительность ППЛ-5-25 при глубине вспашки ю 18 см и ширине
захвата 1,25 м составляет 0,87...1,5 га/ч, а ППЛ-10-25 при такой же глубине и
ширине захвата 2,5м — 1,75.. .Зга/ч.
Бороны. Рыхление поверхностного слоя почвы, предохраняющее почву
от быстрого высыхания, улучшающее ее воздухо- и нодопроницаемость и
способствующее накоплению в ней питательных веществ, называют
боронованием. Его выполняют дисковыми, зубовыми, сетчатыми,
игольчатыми и шлейф-боронами.
Дисковые бороны делят на полевые и тяжелые. Рабочий орган полевой
бороны — стальной заостренный сферический диск диаметром 450 или 519
мм (рис. 7.10, в). Тяжелые бороны имеют вырезные диски диаметром 660 мм
(рис. 7.10, г), которые хорошо заглубляются в почву и интенсивно
измельчают растительные остатки.
В отличие от дисковых лущильников дисковые бороны — двухрядные
(рис. 7.10, а). Для лучшего рыхления почвы диски первого и второго рядов
располагают вогнутостью в разные стороны.
Глубину обработки регулируют изменением угла атаки а и балластом.
Секции рабочих органов можно устанавливать с углами атаки 12, 15, 18, 21 и
24° (табл. 7.1).
61
Зубовые бороны делят на три типа по удельной нагрузке на один зуб:
тяжелая (16...20Н), средняя (12...15Н), легкая посевная (6...10Н). Рабочие
органы зубовых борон представляют собой жесткие стальные зубья
квадратного, прямоугольного или круглого сечения (рис. 7.11). По
конструкции зубья бывают прямые (А, Б, В), лапчатые (Г) и изогнутые (Е) с
пружинящей стойкой.
Борона состоит из прямоугольных 1 и корытообразных 2 планок, на
пересечении которых закреплены зубья. Ее агрегатируют посредством
сцепок типа СГ-21, С-18 с тракторами тяговых классов 3...6 или
присоединяют к плугам, культиваторам и сеялкам. Глубина обработки
зависит от давления зуба на почву, длины соединительных поводков, а для
62
борон с зубьями квадратного сечения — и от расположения косого среза
зубьев по отношению к направлению движения.
Основные показатели зубовых борон приведены в таблице 7.2.
Рис. 7.10. Дисковые бороны:
а —общий вид; б—схема асимметричной (садовой) бороны; в —диск легкой
(обычной) бороны; г — диск тяжелой бороны; 1 — навеска; 2 — батарея
дисков; 3 — рама; 4 — брус с устройством для регулировки угла атаки; 5—
гидроцилиндр (для смещения бороны под крону деревьев)
7.2. Техническая характеристика зубовых борон
Легкие посевные трехзвенные бороны ЗБП-0,6 и ЗОР-0,7 служат для
боронования посевов, разрушения поверхностной корки, заделки семян и
минеральных удобрений, выравнивания поверхности поля перед посевом.
Сетчатая борона БСО-4 (рис. 7.11, б) предназначена для рыхления
верхнего слоя почвы и уничтожения сорняков на посевах в период появления
всходов, боронования гребневых посадок картофеля.
Шлейф-борона ШБ-2,5 (рис. 7.11, в) применяется для весеннего
боронования с целью закрытия влаги и разравнивания гребней на полях,
вспаханных под зябь.
Ротационная мотыга используется для весеннего рыхления почвы на
озимых посевах и предпосевной обработки с целью уничтожения почвенной
корки и сорной растительности. Рабочие органы — игольчатые диски Ж (рис.
7.11). Несколько дисков, смонтированных на оси, образуют батарею.
Сцепляясь с почвой, они вращаются и делают 150 уколов на 1 м 2, полностью
разрушая почвенную корку.
Катки прикатывают и уплотняют поверхностный слой почвы, что
способствует притоку влаги из нижних слоев к верхним, а также разрушают
глыбы, почвенную корку, образовавшуюся после дождя, и т.д. По
конструкции рабочих органов различают кольчато-шпоровые, кольчатозубчатые, борончатые и гладкие (водоналивные) катки.
Ко л ьчато - шпоровый каток ЗККШ-6 (рис. 7.12, а) применяют для
рыхления поверхностного и уплотнения подпоив рхностного слоя почвы,
63
разрушения корки, комков и выравни-и.|||ия вспаханного поля. Каток состоит
из трех секций, каждая N ! которых включает в себя две расположенные одна
за другой батареи с балластными ящиками. Основные рабочие органы кат-KI
- литые диски диаметром 520 мм со шпорами.
Регулируя массу балласта, можно изменять удельное давление Катка
на почву от 27 до 47Н/см. Рабочая скорость до 13 км/ч, ширина захвата трех
секций 6,1 м, одной —2,09м.
Кольчато-зубчатый каток ККН-2,8 (рис. 7.12, б) предназначен для
выравнивания поверхности поля, уплотнения на глубину до 7 см
подповерхностного и рыхления на глубину
Рис. 7.11. Бороны и их рабочие органы:
а —зубовая БЗТС-1; б— сетчатая БСО-4; в — шлейф-борона ШБ-2,5; г
— звено луговой бороны с ножевидными зубьями; Л —зуб квадратного
сечения; Б —зуб круглого сечения; В — зуб овального сечения; Г—
64
лапчатый зуб; Д— зубья сетчатой бороны; Е— зуб пружинной бороны; Ж—
игольчатый диск мотыги; 1, 2, —планки рамы; 3 — зуб; 4—прицепное
устройство; 5 — брус навески; 6— стойка; 7—палец; 8, 13—таи; 9—
кронштейн; 10— тяга; 11 — рамка; 12— сетчатое полотно; 14— шлейф; 75—
рычаг; 16— вага; 17— нож; 18—грабли
Рис. 7.12. Катки:
а— кольчато-шпоровый; б— кольчато-зубчатый; в — борончатый; г —
гладкий водоналивной; 1, 5— оси; 2 — диски; 3, 6— балластные ящики; 4,
7— колеса
4 см поверхностного слоя почвы. Каток можно применять в агрегате со
свекловичными сеялками и культиваторами.
На ось 5 катка, прикрепленную к раме, свободно надеты колеса: десять
клинчатых 7 диаметром 350 мм и девять зубчатых 4 диаметром 366 мм.
Удельное давление 25 Н/см, ширина захвата »,8м.
Кольчато-зубчатый каток КЗК-10 используют для предпосевного и
послепосевного прикатывания почвы в агрегате с тракторами ДТ-75С и Т150. Он состоит из пяти секций И работает так же, как и каток ККН-2,8.
Ширина захвата Юм, рабочая скорость до 13км/ч, производительность
Юга/ч.
Навесной борончатый каток КБН-3 (рис. 7.12, в) тужит для разрушения
почвенных комков и прикатывания помпы перед посевом с одновременным
65
рыхлением поверхностного i ноя, а также для разрушения почвенной корки
на посевах. Он состоит из пяти секций, подвешенных к поперечному брусу
на цепях в шахматном порядке: в переднем ряду три секции, в заднем — две.
Ширина захвата 3,25 м. Каток навешивают на тракторы Т-40 и МТЗ-80.
Водоналивной гладкий каток ЗКВГ-1,4 (рис. 7.12,г) предназначен для
уплотнения поверхностного слоя почвы до или после посева, прикатывания
зеленых удобрений перед запашкой. Он состоит из трех секций, каждая из
которых снабжена гладким пустотелым цилиндром диаметром 700 мм,
длиной 1400 мм и вместимостью 500 л. Цилиндры заполняют водой. Изменяя
ее количество, регулируют удельное давление катка на почву в пределах от
23 до 60 Н/см. Ширина захвата 4 м. Каток агрегатируют с тракторами Т-40 и
МТЗ-80.
Легкие водоналивные катки СКГ-2, СКГ-2,1, СКГ-2,2, СКГ-2,3 с
гладкими пустотелыми цилиндрами длиной 0,98 м и вместимостью 100 л
применяют для прикатывания почвы до и после посева сахарной свеклы.
Универсальный пятизвенный каток КУП-11 изготовляют в двух
исполнениях: КУП-11 —универсальный пятизвенный с гладкими рабочими
органами, КУП-11-01 —с кольчато-зубчатыми рабочими органами.
Культиваторы предназначены для рыхления почвы, подрезания
сорняков, внесения удобрений и окучивания. По назначению их делят на три
группы: для сплошной (паровые) и междурядной (пропашные) обработки
почвы, специального назначения. По способу соединения с трактором они
бывают навесные и прицепные. Культиваторы для сплошной обработки
почвы применяют в основном для предпосевной обработки.
Культиватор КПС-4 (рис. 7.13) состоит из рамы, сницы, опорных колес
с винтовыми механизмами для регулировки глубины хода рабочих органов,
грядилей со штанговыми механизмами, рабочих органов (стойка и
стрельчатая лапа), приспособления для навески боронок и гидроцилиндра.
Рабочая ширина захвата 4 м. Существует несколько модификаций
культиватора: КПС-4 прицепной и КПС-4-0,2 навесной с универсальными
стрельчатыми лапами, КПС-4-01 прицепной и КПС-4-03 навесной с
рыхлительными лапами на S-образных стойках. В сельском хозяйстве
применяют широкозахватные универсальные культиваторы КШУ-8, КШУ12, КШП-8, КПН-8,4, КПЗ-9,7, используемые для тех же работ, что и
культиватор КПС-4.
Пропашные культиваторы предназначены для обработки междурядий
посевов кукурузы, картофеля, свеклы, хлопчатника, капусты, помидоров и
других культур. Одновременно они могут вносить минеральные удобрения
непосредственно в рядок или на расстоянии до 12 см от него. При
междурядной обработке уничтожаются сорные растения в междурядьях, а
также улучшается водно-воздушный режим питания растений. Обработка
междурядий и подкормка растений осуществляются с помощью рабочих
органов культиваторов (рис. 7.14).
66
Рис. 7.13. Культиватор КПС-4:
а — общий вид; б— схема расстановки рабочих органов (размеры даны
в мм); / — звено зубовой бороны; 2— штанга с пружиной; 3 — кронштейн
навески; 4 — гидроцилиндр; 5—штанга гидравлической системы; 6—левая
сница; 7—центральная тяга; 8— шлангодержатель; 9—прицепная серьга;
10— сница; 11 — правая сница; 12— подножка; 13 — рама; 14— опорное
колесо;75— стрельчатые лапы
67
Рис. 7.14. Рабочие органы пропашных культиваторов:
а — односторонняя плоскорежущая лапа; б — универсальная
стрельчатая лапа; в — долотообразная лапа; г — подкормочный нож; д —
лапа-отвальчик; е — корпус окучника; ж — корпус окучника с решетчатым
отвалом; з — арычник-бороздорез; и — секция игольчатых дисков; к —
звено прополочной бороны; л — щиток-домик; м — секция ротационной
68
бороны БРУ-0,7; н — щелерез; о — прополочный ротор? п — прополочный
диск; / — стойка; 2—щека; 3 — лезвие; 4 — воронка; 5—отвальчик; 6—
наральник; 7—отвал; 8— крыло; 9—паз; 10— рамка; 11, 24, 27—диски; 12,
22—зубья; 13, 28— кронштейны; 14— пружина; 15—цилиндрический
барабан; 16— конический барабан; 17,23,25—оси; 18—держатель; 19,26—
ножи; 20— щиток; 21 — рыхлитель
_____________________________________________________________
______
Для предупреждения повреждения корневой системы растений
устанавливают защитные зоны, которые при первой обработке равны
10...12см, при последующих—12... 15см. При этом рыхление
плоскорежущими лапами (рис. 7.14, а) осуществляется на глубину 4...6 см,
стрельчатыми универсальными (рис. 7.14, б) — до 12 см, лапамиотвальчиками (рис. 7.14, д) —до 10...12 см, долотообразными (рис. 7.14, в)
при обработке свеклы —до 16 см, оборотными при обработке садов,
овощных культур и хлопчатника — от 12 до 22...25 см.
Междурядную обработку и подкормку картофеля проводят
культиваторами КОН-2,8А, КРН-4,2Г, КРН-4,2Д, КНО-4,2, кукурузы — КРН4,2Б, КРН-5,6Б, КРН-8,4, сахарной свеклы — КСГ-4.8А,-УСМК-5.4Б, КРШ8,1, овощных культур - КОР-4,2, КФО-4,2, КБН-5,4.
Культиватор-растениепитатель
КРН-4,2Б
может
выполнять
культивацию междурядий на глубину 6... 12 см, рыхление их на глубину до
16 см с одновременной подкормкой растений минеральными удобрениями,
нарезку полевых борозд и окучивание растений. Основные части: рама с
навеской и двумя опорными колесами, семь секций рабочих органов с
обрезинен-пыми колесами, шесть туковысевающих аппаратов с тукопроводами, цепные передачи и подкормочные ножи.
Секция рабочих органов представляет собой четырехзвенный
плраллелограммный механизм, состоящий из переднего кронштейна / (рис.
7.15), нижнего П-образного звена, верхнего регулируемого звена 2
Рис. 7.15. Секция рабочих органов культиватора КРН-4,2Б:
69
/ — передний кронштейн; 2— верхнее регулируемое звено; 3 — задний
кронштейн; ^—нижнее звено; 5— грядиль; 6— держатель; 7—рабочий орган;
8— квадратный fipyc; 9— опорное колесо; 10 — хомут
Рис. 7.16. Схема расстановки рабочих органов культиватора КРН4,2Б:
/— для подрезания сорняков; II— для рыхления и подрезания
сорняков; ///— для глубокого рыхления; IV— для окучивания растений; V—
для подкормки и окучивания растений; / — плоскорежущая лапа; 2—
стрельчатая лапа; 3 — долотообразная лапа; 4 — лапа-окучник; 5—
подкормочный нож
и грядиля 5. На грядиле закреплены рамка опорного колеса секции,
центральный и два боковых держателя рабочих органов. Угол вхождения
рабочих органов в почву регулируют изменением длины звена 2 и
центральной тяги навесной системы трактора.
70
Схема расстановки рабочих органов культиватора представлена на
рисунке 7.16. Культиватор агрегатируют с тракторами класса 1,4.
Производительность агрегата до 4,2 га/ч, рабочая скорость до 10 км/ч.
Сцепки применяют для составления широкозахватных агрегатов.
Гидрофицированная сцепка СП-ПА используется при составлении
широкозахватных агрегатов для предпосевной обработки почвы, посева и
ухода за парами. Посредством этой сцепки с тракторами ДТ-75М и Т-150
можно соединять по два культиватора КПС-4, КПЭ-3,8 или КШ-3,6; по
три сеялки СЗ-3 6, СЗУ-3,6 или СЗП-3,6.
Прицепная гидрофицированная сцепка СГ-21А предназначена для
составления агрегатов шириной захвата до 21 м из прицепных зубовых
борон БЗТС-1,0 и БЗСС-1,0 с тракторами ДТ-75М, Т-4А, Т-150К и К-701.
В хозяйствах применяют также сцепки СП-16А, С-11У, СН-75.
7.4. МАШИНЫ И ОРУДИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВ,
ПОДВЕРЖЕННЫХ ВЕТРОВОЙ И ВОДНОЙ ЭРОЗИИ
Эрозией почв называется вымывание водой и выдувание ветром ее
плодородных частиц. В целях борьбы с ветровой эрозией при основной
обработке почвы применяют плуги для безотвальной вспашки (рис. 7.17, а)
и культиваторы-плоскорезы (рис. 7.17, б). Из культиваторов наиболее
распространены КПГ-250А ПГ-3-100, КПГ-2,2, КПШ-9 и др.
Для лущения стерни на почвах, подверженных ветровой эрозии,
используют лущильники с плоскими дисками (рис. 7.17, в). Они не
оборачивают снимаемые пласты, а лишь рыхлят их, сдвигая в сторону.
Для поверхностной обработки почв, подверженных ветровой эрозии,
применяют бороны БИГ-ЗА, БМШ-15, БМШ-20 с лап-татыми зубьями (рис.
7.17, г) и игольчатыми дисками (рис. 7.17, е), цанговые культиваторы КШ-3,6
и КШЛ-10. Рабочий орган этих ультиваторов (рис. 7.17, д) представляет
собой стержень-штангу квадратного сечения (25x25 мм), которая движется
вместе с агрегатом на глубине залегания корневищ сорняков и одновременно
медленно поворачивается, не давая возможности сорнякам зависать. Штанга
вращается (примерно один оборот на 1 м пути) от ходовых колес
культиватора.
Оставшаяся после противоэрозионной обработки стерня снижает
скорость ветра у поверхности пашни, своими корнями скрепляет комочки
почвы и предохраняет нижние слои от иссушения.
71
Рис. 7.17. Рабочие органы и орудия для борьбы с ветровой эрозией:
а — корпус безотвального плуга; б — культиватор-плоскорез; в —
плоский диск лущильника; г — зуб лапчатой бороны; д — штанга
культиватора; е — игольчатый диск бороны (БИГ-3); / —уширитель лемеха;
2— полевая доска; 3— щиток стойки; 4— механизм перестановки колеса по
высоте; 5—навеска; 6—лемех; 7—долото
Водной эрозии подвержены почвы на склонах. Пахать на них
необходимо так, чтобы борозды проходили поперек склона, по горизонталям.
Для вспашки склонов следует применять плуги оборотные ПОН-2-30 и
челночные ПКЧ-4-35 или ПЛН-2-35 с приспособлениями для прерывистого
бороздования (рис. 7.18, а).
Приспособления ПЛДГ-5 и ПЛДГ-10 к лущильникам предназначены
для образования замкнутых лунок по зяби. В комплект ПЛДГ-5 входят
четыре, а в ПЛДГ-10 —шесть дисковых батарей с эксцентричным
расположением дисков (рис. 7.18, б). Угол атаки дисков 30°. При работе
агрегат образует на поверхности лунки длиной 1,3 м, шириной 50 см и
глубиной до 20 см.
Щелеватель-кротователь
ЩН-2-140,
повышающий
влагопоглощающую способность почвы,— наиболее эффективное орудие в борьбе с
водной эрозией на лугах и пастбищах. Рабочие органы—ножи (рис. 7.18, в),
нарезающие в почве щели.
Приспособление ППБ-0,6 применяют для прерывистого бороздования
и глубокого рыхления междурядий пропашных культур. Навешивают на
пропашные культиваторы. Состоит из бо-роздооткрывающих окучников,
устанавливаемых вместо культи-ваторных лап, и четырехлопастных
крыльчаток (рис. 7.18, г), располагаемых за окучниками.
Катки с фасонной поверхностью используют для образования на почве
(склонах) выступов и впадин в различных направлениях (микролиманы).
72
Террасер служит для нарезки террас на горных склонах кру
тизной до 40° с каменистыми почвами, а также для засыпки рвов,
канав и сооружения дорог.
,
Рис. 7.18. Рабочие органы машин для борьбы с водной эрозией:
а — приспособление к плугу для прерывистого бороздования; 6—
эксцентрические диски лун-кообразователя; в — нож щелереза; г — ротор
бороздопрерывателя; 1 — корпус с укороченным отвалом; 2—поводок
приспособления; 3 — крыльчатка; 4—упорный рычаг (привод от опорного
колеса); 5— штанга с пружиной
Снегопах-валкователь применяют для задержания снега. После его
прохода остается валок трапецеидальной формы (ширина внизу 0,8 м, вверху
0,5 м, высота зависит от снежного покрова). Валки из снега медленно тают,
что создает условия для полного поглощения влаги почвой.
7.5. КОМБИНИРОВАННЫЕ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИЕ
МАШИНЫ И АГРЕГАТЫ
За один проход эти машины выполняют несколько операций:
например, вспашку и дополнительную поверхностную обработку,
культивацию, боронование и прикатывание, предпосевную обработку почвы
и посев, основную или предпосевную обработку почвы и внесение
удобрений, гербицидов или пестицидов. Применение их уменьшает вредное
воздействие колесных ходов на почву, сокращает сроки проведения операций
и производственные затраты, повышает качество работ и производительность
труда.
По выполнению технологических операций комбинированные машины
можно разделить на четыре группы.
Машины для совмещения основной и дополнительной обработки
почвы — агрегаты ПКА, АКП-5 и АКП-2,7.
Комбинированный пахотный агрегат ПКА (рис. 7.19, а) предназначен
для вспашки, дробления глыб, уплотнения почвы и выравнивания
поверхности. Агрегат состоит из плуга (ПЛП-6-35) и приспособления ПВР2,3, снабженного двухрядным катком.
73
Комбинированный агрегат АКП-2,7 (рис. 7.19, б) служит для основной
и предпосевной обработки почвы без оборота пласта в районах
недостаточного увлажнения. Агрегатируется с тракторами Т-150 и ДТ-175С.
Машины для совмещения операций предпосевной подготовки почвы—
агрегаты РВК-3,6, РВК-5,4, РВК-7,2, машина ВИП-5,6, фрезерный
культиватор-глубокорыхлитель КФГ-3,6, грядодела-тель УГН-4К, фрезерный
культиватор-гребнеобразователь КГФ-2,8 и др.
Комбинированные агрегаты РВК-3,6, РВК-5,4 и РВК-7,2 (рис. 7.19, в)
за один проход культивируют почву, разрушая глыбы и комки, выравнивают
и прикатывают ее. Ширина захвата соответственно 3,6, 5,4 и 7,2 м.
Комбинированная машина ВИП-5,6 (рис. 7.19, г) предназначена для
предпосевной подготовки почвы под зерновые, технические и овощные
культуры.
Машины для совмещения основной или предпосевной обработки
почвы с внесением удобрений представлены комбинированной машиной
МКП-4, культиватором-глубокорыхлителем-удобрителем КПГ-2,2идр.
Машины для совмещения предпосевной обработки почвы и
посева. Кним можно отнести комбинированный агрегат КА-3,6 (рис.7.1,д),
состоящий из навесного фрезерного культиватора КФ1 -3,6, зернотуковои
сеялки С3-3,6А и прикатывающего приспособления, составленного из
клинчатых катков. Ширина захвата агрегата 3,6 м, рабочая скорость
7...9км/ч, производительность 2,м га/ч. Агрегатируется с тракторами Т-150 и
Т-150К.
74
7.6. ТЯГОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ РАБОЧИХ МАШИН
Основной показатель энергетических свойств почвообрабатывающих
машин —их рабочее сопротивление (на рабочем ходу), которое определяют
по формуле, предложенной академиком В. П. Горячкиным:
(7.1)
где R1 fMG— сопротивление перекатыванию плуга, Н; fм —
коэффициент сопротивления перекатыванию (для жнивья fu = 0,5); G—сила
=
75
тяжести (вес) плуга, Н; R2 — kmhB— сопротивление, возникающее при
деформации пласта; кпл — коэффициент, характеризующий способность
почвенного пласта сопротивляться деформации: для песчаных, супесчаных и
легкосуглинистых почв кт = 20...35 кН/м , средне- и тяжелосуглинистых —
35...55, тяжелосуглинистых с травянистым покровом, жнивья, глинистых
почв — 55...80, залежных земель, травянистых глинистых и других почв к т =
80...100 кН/м2; h — глубина пахоты, м; 5— ширина захвата плуга, м; Дз
=£,hBv2; £, — коэффициент, зависящий от формы рабочей поверхности
отвала и свойств почвы: по данным В. П. Горячкина, % = 1,5...2 кН • с 2/м4; v
— скорость пахоты, м/с.
Общее сопротивление плуга
(7.2)
формулой
Эту
формулу
принято
называть
рациональной
сопротивления плуга.
Для удобства расчетов введено понятие удельного тягового
сопротивления машины. При этом для машин, различающихся только
шириной захвата В, удельное тяговое сопротивление на ровной поверхности,
Н/м,
(7.3)
а шириной В и глубиной h обработки (например, для плугов), Н/м ,
2
(7.4)
Для машин, сопротивление которых пропорционально их весу
(например, сцепок), коэффициент удельного сопротивления
(7.5)
При эксплуатационных расчетах среднее тяговое сопротивление плуга
определяют по удельному тяговому сопротивлению
(7.6)
Тяговое сопротивление культиватора (сеялки и др.) при
сплошной обработке почвы
(7.7)
при междурядной обработке
(7.8)
где Д. — ширина захвата культиватора при сплошной обработке, м;
Вт — ширина всей обрабатываемой поверхности, м; е — ширина защитной
зоны, м; т — число обрабатываемых рядов.
Поскольку прицепные сцепки имеют свою опорно-ходовую систему,
сопротивление перекатыванию сцепки
(7-9)
где -коэффициент сопротивления перекатыванию:
тяхсчи (вес) сцепки, Н.
-сила
76
МАШИНЫ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ
8.1. 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
77
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.
78
Автор
ДонАгрА-З
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
26
Размер файла
5 936 Кб
Теги
конспект, вариант, промежуточной
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа