Задание:
1. Изучить типы компоновок с.-х тракторов, особенности компоновочного построения внешнего обвеса, размещения оборудования агрегатирования и управляемых колес тракторов.
2. Выполнить расчет габаритных размеров колесного трактора.
3. Разработать вариант общего вида компоновочного решения колесного трактора заданного назначения с указанием основных габаритных размеров.
Основные положения
Колесный тракториспользуют в качестве тягово-энергетического средства для передвижения прицепных или навесных сельскохозяйственных машин и орудий, а также для приведения в действие рабочих органов сельскохозяйственных машин.
Тракторы классифицируют по ряду признаков:
· по назначению – общего назначения, универсально-пропашные и специальные;
· по конструкции ходовой части – колесные и гусеничные;
· по типу остова – рамные, полурамные, и безрамные;
· по тяговому классу (или/и мощности) – 0,2; 0,6; 0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5; 6; 8.
Компоновка мобильной машины – это структура взаимного расположения ее основных элементов (компонент): отделения управления, площадки для полезной нагрузки, двигателя, ведущих мостов, управляемых осей или шарниров, трансмиссии и т.д.
На компоновку влияют назначение машины, тип двигателя и передаточного механизма – привода –трансмиссии, число осей или мостов и их размещение по базе, несущей системы, подвески и другие факторы.
Она должна обеспечивать рациональное размещение людей, грузов, навешиваемых или агрегатируемых иным способом звеньев машинного агрегата, все многочисленные требования к машине, ее свойствам, ограничениям стандартов, технических регламентов и др. узаконенных требований в соответствии с назначением.
Следовательно, компоновка оказывает влияние на весь комплекс свойств машины (назначения, общетехнические, технико-экономические): на массу машины, степень воздействия на опорную поверхность движения, тягово-сцепные и тягово-скоростные свойства и проходимость, устойчивость против опрокидывания, заноса, сползания, управляемость, курсовую устойчивость, динамику разгона, поворотливость, поворачиваемость и маневровое свойство, плавность хода, тормозное свойство и топливную экономичность, и др., определяет в значительной степени внешний вид, комплекс показателей дизайна машины и является базисом-основой-фундаментом для разработки дизайн-проекта машины.
Напомним основные компоненты трактора и их назначение. Все тракторы с о с т о я т из определенного набора механизмов, систем и сборочных единиц, из них основными являются (рис. 2):
двигатель внутреннего сгорания (ДВС); трансмиссия; ходовая часть;
механизм управления; электрооборудование; рабочее и вспомогательное оборудование.
Двигатель п р е о б р а з у е т химическую энергию сгорания топлива и атмосферного воздуха в механическую энергию (вращение коленчатого вала).
Трансмиссия п р е д с т а в л я е т собой совокупность механизмов, передающих и изменяющих по величине и направлению вращающий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам (звездочкам). В трансмиссию входят: сцепление, соединительный вал, коробка передач, главная и конечная передачи (рис.3).
а – гусеничный; б – колесный
1 – остов; 2 – двигатель; 3 – вспомогательное оборудование (кабина);
4 – рабочее оборудование; 5 – трансмиссия; 6 – механизм управления;
7 – ходовая часть
Рисунок 2 – Общая компоновка тракторов
Ходовая часть с л у ж и т для преобразования вращательного движения ведущих колес в поступательное движение трактора. В нее входят остов (рама), ведущие и направляющие колеса(гусеничные цепи, поддерживающие ролики).
Механизмы управления п р е д н а з н а ч е н ы для изменения траектории движения трактора, остановки и удержания его неподвижным. К ним относятся планетарный механизм поворота (гусеничный трактор) и рулевой механизм с рулевым приводом (колесные тракторы), а также тормозная система.
Рабочее оборудование п р е д н а з н а ч е н о для агрегатирования (то есть соединения трактора и с.-х. машины как звеньев в единое целое – машинно-тракторный агрегат) трактора с рабочими машинами и орудиями или обеспечения возможности выполнения технологических и транспортных операций. В его состав входят: механизм навески с объемным гидроприводом, прицепное устройство, механизм отбора мощности (МОМ) и гидросистема отбора мощности (ГСОМ). С помощью МОМ и ГСОМ приводятся в действие рабочие органы агрегатируемых машин.
Вспомогательное оборудование с л у ж и т для улучшения условий труда тракториста. К нему относят: кабину с подрессорным сидением, вентилятором, кондиционером, приборами контроля и сигнализации, зеркалами заднего вида, а также облицовка и капот двигателя (внешний обвес машины).
Анализ особенностей и изменений конструкций новых выпущенных в металле моделей и динамики патентования новых технических решений позволяет прогнозировать следующие тенденции развития конструкций тракторов перспективного тракторостроения:
1. Создание и периодическое обновление семейств тракторов разной мощности одного ряда, оснащение их двигателями с улучшенными мощностно-экономическими свойствами.
2. По мощности двигателей тракторы зарубежных фирм смещены в сторону 250 л.с. и больше.
3. Создание семейств двигателей одного типоразмера, но разной мощности, изменение регулировки топливной аппаратуры, оборудование их турбонаддувом и промежуточным охлаждением воздуха.
4. Улучшение топливной экономичности двигателей путем оснащения их электронными регуляторами, повышением давления впрыскивания топлива, установкой дополнительных клапанов механизма газораспределения.
5. Адаптация двигателей для работы на альтернативных видах топлива (растительное масло, газ) с полной гарантией на ресурс двигателя.
6. Оснащение тракторов двигателями с полкой постоянной мощности обеспечивает экономию горючего, а также рост производительности агрегатов за счет меньшего манипулирования переключением передач.
7. Усовершенствование трансмиссии тракторов – использование варио-коробки, как, например, на тракторах «Fendt», что обеспечивает экономный расход топлива, расширяет диапазон рабочих скоростей и обеспечивает более эффективное использование тракторов. Последующее совершенствование коробок типа Powershift (с гидроподжимными муфтами) включением комбинаций гидромуфт с помощью электронного процессора, что обеспечивает возможность иметь до 50 передач переднего и заднего хода.
8. Дальнейшее расширение применения электронных систем управления трактором.
9. На тракторах с двигателями увеличенной мощности предусматривается установка передней навесной системы и переднего ВОМа, который дает возможность использовать более эффективно мощность двигателя, компонуя дополнительно машины на передней навесной системе как с активными, так и с пассивными рабочими органами.
10. Предусматривается конструкцией возможность комплектования тракторов колесами разных размеров и типов шин для эксплуатации в соответствующих условиях при выполнении определенных работ. Расширяется использование агроэкофильных движителей, сдваивания и утраивания колес. Применение на тракторах шин с низким рабочим давлением позволяет использовать их для любых видов работ при низком уплотняющем влиянии на почву, обеспечивая при этом высокую силу тяги, снижение буксования и комфортные условия работы оператора.
11. Использование пневмо – и гидроподвесок как остова трактора, так и кабины, которые позволяют использование машин на высоких технологических скоростях, при этом обеспечиваются благоприятные условия на рабочем месте оператора.
12. Повышение маневренности за счет внедрения дополнительных конструкционных решений – излом рамы или дополнительное вращение моста у тракторов традиционной компоновки и двойной излом рамы у тракторов с шарнирно-сочлененной рамой.
13. Повышение транспортной скорости движения тракторов.
14. Использование гибридных силовых установок или без ДВС – на основе топливных водородных элементов, конденсаторных электронакопителей и асинхронных частотно управляемых электро-двигателей.
15. Общее объединенное автоматическое и автоматизированное оптимальное и адаптивное управление двигательной установкой, трансмиссией и движителем, а также другими системами на основе бортового компьютера, широкое внедрение мехатронных систем.
16. Разработка систем внешнего мониторинга технического состояния и автоматического вождения при выполнении технологических операций, при использовании высокоточных навигационных спутниковых систем, например GPS, ГЛОНАС и др.
Типы компоновок колесных тракторов
Основные размеры компоновочной схемы колесного трактора
Примеры проекций общего вида колесного трактора МТЗ-2522
Вид сбоку трактора в агреате с плугом в рабочем положении
Компоновка и основные размеры шарнирно-сочлененного трактора
Эскиз шарнирно-сочлененного трактора
Эскиз вида сбоку грейдера
Вид сбоку МТЗ с бульдозерным отвалом и экскаваторным оборудованием
Основные размеры компоновки гусеничного трактора
для разработки мерзлых грунтов
Основные размеры компоновки фронтального погрузчика
в вагоны широкой колеи
Основные размеры компоновки тракторного самоходного колесного шасси
Вид трактора со сменным рабочим оборудованием
Методика расчета габаритных размеров приведена в виде программного приложения в электронной книге Excel
Вывод: изучили особенности общей компоновки тракторов, тенденции развития мирового тракторостроения, выполнили расчет габаритных размеров колесного трактора.