Енергетичні засоби МТА

Тема 1.1. Енергетичні засоби та класифікація машинно-тракторних агрегатів

Зміст

1. Енергетичні засоби сільськогосподарського вирощування та їх порівняльна характеристика

Енергетичні засоби сільськогосподарського виробництва поділяють на рухомі (мобільні), обмежено-рухомі і стаціонарні.

Рухомі засоби енергетики – трактори, самохідні шасі, автомобілі, жива тяглова сила. Крім того, у сільськогосподарському виробництві використовують авіацію.

Обмежено рухомими засобами енергетики є канатно-тракторні і електротракторні системи тяги.

Стаціонарними засобами енергетики є різні електричні і теплові установки, вітряні, гідравлічні та інші двигуни.

**Рис. 1.1.1. Енергетичні засоби сільськогосподарського виробництва**

Основні енергетичні засоби для проведення технологічних операцій вирощування культур – трактори і самохідні шасі, а під час виконання транспортних робіт – автомобілі і трактори.

На тракторний парк припадає близько 40 % енергетичних потужностей, які є в сільському господарстві країни.

Трактори порівняно з іншими засобами енергетики в рослинництві мають певні переваги: вони маневрені, надійні в експлуатації, економічні, у них порівняно висока стабільність тягових властивостей.

Трактор – це складна самохідна машина, призначена для переміщення й приводу робочих органів мобільних машин та знарядь, перевезення вантажів, приводу стаціонарних машин за допомогою валу відбору потужності.

**Рис. 1.1.2. Класифікація вітчизняних тракторів**

Характеристика тракторів за призначенням

Трактори загального призначення

Застосовуються для енергоємних сільськогосподарських робіт: оранки середніх і важких ґрунтів, сівби, культивації, дискування. боронування, збирання врожаю та виконання транспортних, землерийних, будівельних, шляхових і навантажувальних робіт. Ці трактори мають тягове зусилля від 20 до 60 кН; робочу швидкість 5-15 км/год; потужність двигуна 60—220 кВт; малий дорожній просвіт (кліренс) 250- 350 мм; широкі шини або гусениці від 390 до 530 мм.

Універсально-просапні трактори

Застосовуються для посіву та догляду за просапними культурами: збирання технічних, зернових культур, картоплі, овочів; оранки легких і середніх ґрунтів: суцільної культивації і боронування; виконання землерийних, транспортних і навантажувальних робіт тощо.

Характерні особливості універсально-просапних тракторів:

тягове зусилля 2, 6, 9, 14 і 20 кН;
збільшено відстань до 600-800 мм між поверхнею ґрунту і найнижче розташованими деталями (кліренс);
невеликий радіус повороту (3-4 м);
змінна колія;
мінімально можлива ширина коліс або гусениць;
робоча швидкість до 15 км/год,
транспортна швидкість 25-35 км/год;
потужність двигуна від 14 до 74 кВт.

Орно-просапні трактори

Використовуються для виконання всього комплексу обробітку ґрунту:

оранки;
культивації;
сівби;
збирання урожаю;
а також для посіву, догляду і збирання просапних культур та виконання транспортних робіт.

Трактори спеціалізовані

Конструктивні особливості спеціалізованих тракторів:

у болотних – широкі гусениці для зменшення тиску на поверхню ґрунту;
у гірських – горизонтальне положення остова при роботі поперек схилу;
у бавовницьких – триколісна ходова частина зі збільшеним кліренсом та змінною колією ведучих коліс.

Будуються на основі конструкцій існуючих тракторів для роботи в специфічних умовах (болотиста або гірська місцевість), а також для виконання спеціальних робіт, транспортних робіт.

У міжнародній практиці відповідно до стандартів ISO 730/1 і 730/3-82 використовують класифікацію тракторів за максимальною тяговою потужністю \(N_{гак.max}\), отриманою під час випробування енергетичного засобу на гладкій горизонтальній і сухій бетонованій поверхні, або поверхні, покритої скошеною/нескошеною травою. Трактори при цьому поділяють на чотири категорії, кожна з яких відповідним чином співвідноситься з класифікацією енергетичних засобів згідно з міжнародним стандартом ГОСТ 27021-86 (СТ СЭВ 628-85, див. табл. 1.1.1).

**Таблиця 1.1.1 Співвідношення між тяговими класами і категоріями тракторів**
Тяговий клас	Номінальне тягове зусилля (\(P_{гак.н}\), кН)	Базова модель	Потужність двигуна, \(N_e\), кВт	Категорія потужності і тягова потужність, \(N_{гак.max}\), кВт
ГОСТ 2702-86 (СТ СЭВ 628-85)				(ІSO 730/1 і 730/3-82)
0,2	1,8 - 5,4	ХТЗ-1410		І < 30
0,6	5,4 - 8,1	Т-25	18,4	І < 30
0,9	8,1 - 12,6	Т-40	36,8	ІІ – 30…70
1,4	12,6 - 18	**МТЗ-80	55,3
2	18 - 27	Т-70С	51,5
3	27 - 36	**Т-150К	121,5	**ІІІ – 70…135
4	36 - 45	Т-4	80,9	**ІІІ – 70…135
5	45 - 54	К-700	161,8	ІV – 135…300
6	54 - 72	Т-130	116,2
8	72 - 108	К-710	220,5

Багаторічна практика останніх років показує, що класифікація згідно з ГОСТ 27021-86 (СТ СЭВ 628-85) дає більш чітку уяву про експлуатаційні властивості трактора. А це, у свою чергу, дозволяє правильно підібрати до нього комплекс сільськогосподарських машин і знарядь.

(Джерело: http://econjournal.vsau.org/files/pdfa/394.pdf)

Порівнюючи трактори за типом ходової частини, існують як переваги, так і недоліки в експлуатації гусеничних і колісних тракторів (рис. 1.1.3).

**Рис. 1.1.3. Порівняльна характеристика гусеничного і колісного тракторів**

Останнім часом ходові системи колісних тракторів значно удосконалено. Застосування чотирьох ведучих коліс, пневматичних шин низького тиску, спарених і арочних шин, довантажувачів ведучих коліс сприяло поліпшенню тягово-зчіпних властивостей колісних тракторів.

Тягові показники тракторів – це один із важливіших нормоутворювальних факторів, які є визначальними енергетичної спроможності використання тракторів у конкретних ґрунтових умовах. Показники енергетичних властивостей визначають як дослідним шляхом, так і розрахунковим.

За даними випробувань будують тягову характеристику.

Тягова характеристика – це залежність тягової потужності (\(N\)), робочої швидкості (\(V_p\)), годинної витрати палива питомої витрати палива (\(G_{год}\)) і величини буксування (\(\delta\)) від зміни тягового зусилля (\(P_{т}\)) (рис. 1.1.4).

**Рис. 1.1.4. Тягова характеристика трактора**

Для тракторів, які використовують у сільськогосподарському виробництві, номінальне тягове зусилля визначають як гранично-максимальне тягове зусилля за умови зчеплення з ґрунтом.

Номінальне тягове зусилля трактора — це зусилля, яке трактор розвиває на стерні середньої щільності і нормальної вологості ґрунту (8-18%) в зоні максимального значення тягового ККД, маючи експлуатаційну масу, яка встановлена в технічній характеристиці, при коефіцієнті буксування ≤18% - для колісних тракторів (4x2), 16% - (4 x 4) і ≤5% - для гусеничних тракторів.

Сукупність типів тракторів створює їх типаж, що охоплює кілька класів машин, які різняться між собою значенням номінального тягового зусилля. Кожний клас складається з групи конструктивно уніфікованих тракторів, що мають приблизно однакові тягові зусилля.

**Таблиця 1.1.2 Типаж тракторів за класом і тяговим зусиллям**
Клас тяги трактора, тс	Номінальне тягове зусилля, кН	Трактори
0,2	2	Т-012, ХТЗ-1410, ХТЗ -1210, ХТЗ-1611, МТЗ-08БС, МТЗ-112ТС
0,6	6	ХТЗ-2511, ХТЗ-2512, ХТЗ-3510, ХТЗ-3521, МТЗ-80, МТЗ-320А, СШ-2540, Т-25ФМ, Т-16МГ
0.9	9	ХТЗ-3130, ХТЗ-5020, ХЗ-6020, ХТЗ-6021, ЛТЗ-55, Т-40М, Т-25Х4М
1,4	14	ЮМЗ-6АКЛ, ЮМЗ-650, ЮМЗ-8070, ЮМЗ-8271, ЮМЗ-8274, ЮМЗ-8280, МТЗ-8060, МТЗ-100, МТЗ-570, МТЗ-590, МТЗ-800, МТЗ-900, ЛТЗ-60АБ
2,0	20	ХТЗ-100, Т-70СМ, Т-70В, Т-90С, МТЗ-1021, МТЗ-1221, МТЗ-1222, ЛТЗ-95, ЛТЗ-155
3,0	30	ХТЗ-150К-03, ХТЗ-150К-09, ХТ3-150К-12, МТЗ-1523, ХТЗ-151К, ХТЗ-17021, ХТЗ-17022, ХТЗ-17221, ХТЗ-17321, ХТЗ-147421, ХТЗ-121, Т-150-05-09, ХТЗ-153Б, ХТЗ-150-07, X13-150-08, Т-156А, Т-156Б, Т-156М, Т-150Д, ХТЗ-150Д-03, Т-150Д-05-09, ДТ-75Д, ДТ-75Н, ДТ-75МЛ, ДТ-175М, ДТ-175С
4,0	40	ХТЗ-180Р, ХТЗ-181, ХТЗ-201, ХТЗ-18040, ХТЗ-21042
5,0	50	ХТЗ-220, К-700А, К-701, К-701М, К-734, К-744
6,0	60	Т-130, Т-170М

2. Поняття про машинно-тракторний агрегат

Машинно-тракторним агрегатом називають сукупність (раціональне співвідношення) робочих машин з джерелом енергії (трактором, самохідним шасі, електродвигуном) для виконання технологічної операції або певної групи операцій.

Поняття про машинно-тракторний агрегат

3. Класифікація машинно-тракторних агрегатів

Усі МТА розрізняють: за призначенням, кількістю виконуваних операцій, способом їх виконання, характером використання джерела енергії і передавального механізму агрегату, способом з'єднання з трактором, розміщенням машин відносно трактора.

**За призначенням**
Орний агрегат	Посівний агрегат	Збиральний агрегат

**За кількістю виконуваних одночасно операцій**
Простий агрегат	Комплексний агрегат	Комбінований агрегат

**За способом виконання операцій**
Мобільний агрегат	Стаціонарний агрегат	Стаціонарно-мобільний агрегат

**За характером використання джерела енергії і передавального механізму**
Тяговий агрегат	Тягово-урухомлюва льний агрегат	Урухомлювальний агрегат
Потужність двигунів трактора витрачається на переміщення самого трактора і робочої машини, що виконує будь-яку технологічну операцію (оранку, боронування тощо). Під час використання з трактором транспортних причепів або кузовів тяговий агрегат називають транспортним	Потужність двигуна використовується не тільки на переміщення самого трактора і машини, а і для урухомлення механізмів робочої машини (від ходових коліс машини, або через вал відбору потужності трактора)	Передавання потужності від двигуна до робочої машини здійснюється через вал відбору потужності (ВВП), пасову передачу, а також за допомогою електро- чи гідроурухомника

**За способом з'єднання робочих машин з джерелом енергії**
Причіпний агрегат	Начіпний агрегат	Напівначіпний агрегат
Складається з трактора і причіпної робочої машини, що має свою ходову частину (колеса, полозки тощо), або кількох машин і зчіпки	Складається з трактора (самохідного шасі), начіпної (або кількох) робочої машини і начіпної зчіпки, як правило, маса всієї машини у транспортному положенні сприймається ходовою частиною трактора. У робочому стані маса машини повністю або частково сприймається ґрунтом через робочі колеса, площини і робочі органи	Відрізняється від начіпних тим, що вага робочих машин під час транспортування розподіляється між опорними колесами самої машини і ходовою частиною трактора

**За розміщенням робочих машин відносно трактора**
З переднім розміщенням	Із заднім розміщенням
З боковим розміщенням	З комбінованим розміщенням

**За розміщенням робочих машин відносно поздовжньої осі трактора**
Симетричний агрегат	Асиметричний агрегат

4. Основні вимоги до машинно-тракторних агрегатів

Для проведення сільськогосподарських робіт застосовують багато машинно-тракторних агрегатів різних типів і видів. До них ставлять певні вимоги (агротехнічні, технічні, економічні, ергономічні, охорони праці), яких слід додержувати під час комплектування машинно-тракторних агрегатів.

**Рис. 1.1.6. Показники ефективності роботи агрегатів**

Агротехнічні вимоги ставлять до робочої машини і трактора

Під час підбору робочої машини слід врахувати якісні показники і агронормативи (глибина оранки, висота зрізування рослин, норма висіву тощо), яким має задовольняти виконана операція; технологічні допуски, допуски втрати врожаю, пошкодження рослин тощо.

До трактора ставлять такі вимоги – прохідність у горизонтальній площині за значенням колії і шириною рушія; прохідність у вертикальній площині за польовим зазором і наявністю обтічників; прохідність за станом ґрунту – недопустимість утворення глибокої колії, значних деформацій, розпилення, ущільнення тощо.

Технічні вимоги охоплюють: допустимі швидкісні режими як руху, так і робочих органів (частота обертання молотильного барабана) машин, кінематичні показники агрегатів, експлуатаційна надійність трактора, машини і агрегату загалом.

Економічні фактори містять мінімальну собівартість за найменших затрат праці. Вихідними даними для визначення собівартості є: продуктивність агрегату, витрати на технічне обслуговування тощо.

Вимоги до зручності обслуговування:

зручність керування агрегатом (оглядовість, легкість контролю за робочими органами, підтримання технологічного режиму тощо);
зручність технічного обслуговування;
зручність технологічного обслуговування.

Вимоги охорони праці.

Гігієнічні норми стосовно сільськогосподарського виробництва визначають допустимий рівень вібрації, загазованості, запиленості, оптимальну температуру, освітленість і подібні показники на робочому місці механізатора, що забезпечують нешкідливі і безпечні умови праці.

Антропологічні норми характеризують відповідність робочого місця розмірам людини (раціональна поза, постава, огляд і деякі інші фактори).

Фізіологічні норми характеризують оптимальні умови функціонування людського організму (зусилля на педалях, важелях тощо).

5. Значення багатоопераційних машинно-тракторних агрегатів у впровадженні енергозберігальних технологій вирощування сільськогосподарських культур

Ресурсозберігальна технологія забезпечує, крім збереження такого важливого ресурсу, як праця, зниження матеріалоємності і підвищення енергоекономічності системи машин, яка оновлюється; передбачає оптимізацію затрат мінеральних добрив, зокрема і через збільшення виробництва і застосування високоякісних органічних добрив, зменшення витрат пестицидів через використання більш ефективних препаратів і економних способів їх застосування; зниження затрат цілого комплексу всіх інших ресурсів через поєднання технологічних операцій (рис. 1.1.7).

**Рис. 1.1.7. Різновиди енергозберігальної технології**

Частковим варіантом ресурсозберігальних технологій є енергозберігальні технології, в яких основну увагу приділяють економії енергетичних ресурсів та хімічних засобів захисту рослин.

Ця технологія базується на використанні досягнень науки та виробничого досвіду, а саме:

використання енергонасичених агрегатів, які виконують декілька поєднаних операцій за один прохід агрегату (комбіновані і комплексні агрегати);
локальне внесення добрив;
стрічкове внесення гербіцидів;
смугове обприскування посівів технічних культур;
зниження норм витрат матеріалів через підвищення якості та чіткості виконання операцій;
чітке дотримання агронормативів у просторі і часі.

Основний показник формування багатоопераційних МТА – якість роботи; проте не слід забувати і про їхні продуктивність і економічність.

Застосування багатоопераційних агрегатів дає змогу:

поліпшити завантаження тракторів за тягою, особливо в разі поєднання малоенергетичних операцій з енергоємними;
зменшити кількість проходів на полі трактора як ведучої ланки агрегату, що зменшує ущільнення ґрунту, його розпил і ерозію;
скорочувати затрати праці на одиницю оброблювальної площі;
підвищувати продуктивність агрегатів.