Зарубежные сельскохозяйственные тракторы
Покупка
Новинка
Издательство:
Самарский ГАУ
Год издания: 2021
Кол-во страниц: 162
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-88575-629-7
Артикул: 845683.01.99
В пособии рассмотрены основные зарубежные производители сельскохозяйственных тракторов и их модельные ряды. Проанали-зированы особенности устройства современных дизельных двигателей. Особенное внимание уделено современным системам топливоподачи с электронным управлением. Рассмотрены способы повышения мощности дизельных двигателей наддувом, устройство и принцип действия трансмиссий современных сельскохозяйственных тракторов.
Предназначено для обучающихся по направлению подготовки 35.03.06 «Агроинженерия».
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования , «Самарский государственный аграрный университет» А. П. Быченин О. С. Володько О. Н. Черников ЗАРУБЕЖНЫЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ТРАКТОРЫ Учебное пособие Кинель 2021 УДК 631.372 (078) ББК 43.432./я7 2
Б95 Рецензенты: д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой «Эксплуатация мобильных машин и технологического оборудования» ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина» А. Л. Хохлов; канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Сельскохозяйственные машины и механизация животноводства» ФГБОУ ВО «Самарский государственный аграрный университет» С. В. Денисов Быченин, А. П. Б95 Зарубежные сельскохозяйственные тракторы : учебное пособие / А. П. Быченин, О. С. Володько, О. Н. Черников. – Кинель : ИБЦ Самарского ГАУ, 2021. – 163 с. ISBN 978-5-88575-629-7 В пособии рассмотрены основные зарубежные производители сельскохозяйственных тракторов и их модельные ряды. Проанализированы особенности устройства современных дизельных двигателей. Особенное внимание уделено современным системам топливоподачи с электронным управлением. Рассмотрены способы повышения мощности дизельных двигателей наддувом, устройство и принцип действия трансмиссий современных сельскохозяйственных тракторов. Предназначено для обучающихся по направлению подготовки 35.03.06 «Агроинженерия». УДК 631.372 (078) ББК 43.432./я7 ISBN 978-5-88575-629-7 © Быченин А. П., Володько О. С., Черников О. Н., 2021 © ФГБОУ ВО Самарский ГАУ, 2021 3
ПРЕДИСЛОВИЕ Развитие автотракторной техники в последние два десятилетия идет ускоренными темпами, производство энергетических средств, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, сохраняется на стабильно высоком уровне во всех регионах мира. Однако тенденции развития отрасли несколько поменялись по сравнению со второй половиной ХХ века. Сейчас все больше внимания уделяется повышению экологичности энергетических средств, снижению вредного воздействия ходовых систем на почву, а также повышению их экономичности. В связи с этим предъявляются определенные требования к конструкции основных узлов и механизмов современных автомобилей и тракторов, в том числе сельскохозяйственного назначения. Современные бензиновые и дизельные двигатели по сложности конструкции и эффективности использования далеко ушли от прототипов 30-40-летней давности, так же как и агрегаты трансмиссии, ходовой части и навесного оборудования. Для улучшения качества обучения молодых инженеров в сфере устройства современной мобильной техники необходимо внедрение в учебные программы вузов новых дисциплин. Учебное пособие «Зарубежные сельскохозяйственные тракторы» посвящено обзору двигателей и трансмиссий современных зарубежных тракторов, имеющих довольно большое распространение на территории РФ. В пособии подробно рассмотрены особенности устройства дизельных двигателей, систем питания типа «Common Rail» и систем с индивидуальными ТНВД и насосфорсунками, уделено внимание вопросу повышения мощности дизелей наддувом. Рассмотрены устройство и принцип действия наиболее распространенных в настоящее время агрегатов трансмиссии, в том числе гидромеханических коробок передач, гидродинамических и гидрообъемных передач на примере продукции ведущих фирм мира, таких как Fendt, Massey Ferguson, ZF. Пособие позволяет изучить основные особенности устройства современной автотракторной техники, получить представление о работе узлов и механизмов, редко встречающихся в отечественных образцах. К тому же многие технические решения используются как в тракторостроении, так и в автомобилях – грузовых и легковых, что позволяет унифицировать полученные знания и применить их в различных областях автотракторостроения. 4
В результате изучения данного пособия обучающийся получит знания о конструкции и регулировочных параметрах основных моделей зарубежных сельскохозяйственных тракторов и их двигателей, основных направлениях и тенденциях совершенствования современных сельскохозяйственных тракторов; научится выбирать тип трактора с техническими и конструктивными параметрами, соответствующими технологическим требованиям и условиям его работы в конкретном хозяйстве и применять полученные знания для самостоятельного освоения новых конструкций сельскохозяйственных тракторов. 5
1. ИСТОРИЯ МИРОВОГО ТРАКТОРОСТРОЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ. ОСНОВНЫЕ ФИРМЫ-ПРОИЗВОДИТЕЛИ И МОДЕЛЬНЫЕ РЯДЫ 1.1. Краткая история мирового тракторостроения Трактор – это самодвижущаяся колесная или гусеничная машина, приводимая в движение установленным на ней двигателем. Она предназначена для перемещения и приведения в действие механизмов, прицепленных к ней, или установленных (навешенных) на ней машин-орудий (сельскохозяйственных, дорожных и др.), тележек или саней для перевозки грузов, а также для привода в действие стационарных машин. Согласно более современному определению, тра́ктор (новолат. tractor, «тягач») – безрельсовое транспортное средство, используемое в качестве тягача. Отличается низкой скоростью и большой силой тяги. Широко применяется в сельском хозяйстве для пахоты и перемещения несамоходных машин и орудий. Трактор может оборудоваться навесным и полунавесным оборудованием сельскохозяйственного, строительного или промышленного назначения (например, буровым оборудованием). Первые колёсные тракторы с паровыми машинами появились в Великобритании и Франции в 1830 г. и применялись на транспорте и в военном деле. С 1890 г. паровые тракторы начинают использоваться в сельском хозяйстве США. Ценные изобретения по гусеничному ходу были сделаны в России Д. А. Загряжским (1837 г.) и А. П. Костиковым-Алмазовым (около 1889 г.). Первый гусеничный трактор был построен в России уроженцем села Никольское Вольского уезда Саратовской губернии крестьянином Фёдором Абрамовичем Блиновым. В 1879 г. он получил патент на «вагон с бесконечными рельсами для перевозки грузов по шоссейным и проселочным дорогам», а трактор был построен в 1888 г. Устройство приводилось в действие паровой машиной в 20 лошадиных сил. Однако эта модель не продвинулась дальше прототипа, так как не стала востребованной ни в промышленности, ни в сельском хозяйстве. В 1893-1895 гг. русский изобретатель-самоучка Я. В. Мамин создал самоходную колёсную тележку с двигателем внутреннего сгорания. В 1896 г. американскими инженерами Хартом и Парром был создан первый трактор с двигателем внутреннего сгорания, а с 6
г. фирма «Харт-Парр» (Hart-Parr) в США начинает его выпуск. В 1907 г. в США в продаже появилась новая усовершенствованная модель трактора, а также возникла система ремонтных мастерских для тракторов. Начиная с 1912 г. в США фирмой «Холт» (Holt) – позднее Caterpillar, а в Германии фирмой «ВандерерДорнер» (Wanderer-Dorner) и в др. странах производятся тракторы на гусеничном ходу. До двадцатых годов ХХ века теорий конструирования тракторов фактически не было. В зарубежных и отечественных журналах появлялись статьи о тракторах в основном описательного характера. В 1927 г. была выпущена книга Евгения Дмитриевича Львова «Тракторы, конструкция и расчет». В этой книге оригинально для того времени, с научной точки зрения, трактовались вопросы теории и проектирования трактора. Поэтому Е. Д. Львов заслуженно признан основоположником новой дисциплины «Теория трактора». 1.2. Тенденции развития современного тракторостроения В настоящее время зарубежные фирмы представлены на российском рынке широкой гаммой тракторов в диапазоне мощности 11-342 кВт. В конструкциях тракторов реализуются технические решения, способствующие повышению технико-экономических и экологических показателей, удобства управления и эргономики. Широко применяются гидравлические и пневматические системы, средства автоматизации и электроники, позволяющие значительно повысить как надежность машин, так и качество выполнения технологических процессов, а также повысить производительность агрегатов. В общем объеме выпускаемых тракторов преобладают полноприводные колесные модели классической компоновки, а наибольшая доля приходится на тракторы в диапазоне мощности 50-100 кВт. Фирмой Case IH впервые созданы гусеничные тракторы оригинальной конструкции – STX 375 Quadtree и STX 440 Quadtrac. Они имеют шарнирно-сочлененную раму и четыре тележки с резино-тросовыми гусеницами и независимым приводом. Фирма Fendt кроме тракторов с классической компоновкой выпускает самоходные шасси (в названии моделей обозначение «СТ» и «СТА»), а среди машин с классической компоновкой особый интерес представляют тракторы с бесступенчатой трансмиссией Vario. 7
Все более широкое распространение получают коробки передач с переключением под нагрузкой и гидромеханические автоматические бесступенчатые трансмиссии. Увеличение транспортных скоростей до 40 и 50 км/ч, а также рабочих скоростей привело к появлению и более широкому использованию на тракторах независимой подвески передних ведущих мостов, что приводит к снижению шума и вибраций на рабочем месте, а также улучшению тягово-сцепных свойства за счет постоянного контакта колес с почвой. Гидропневматической подвеской различной конструкции оборудуют свою продукцию Case IH, Deutz-Fahr, Fendt и John Deeree. Фирма Valmet впервые применила пневматическую подвеску, а фирма JCB на модели Fastrac использовала подрессоривание обоих мостов. Более комфортные условия для работы механизаторов созданы на тракторах Fendt и Deutz-Fahr, где наряду с подвеской переднего моста используется гидравлическая (Fendt) и пневматическая (Deutz-Fahr) амортизация кабины. Подводя итог вышесказанному, нужно отметить, что зарубежные фирмы предлагают потребителям большое число тракторов в диапазоне мощности 11-342 кВт. Их основные производители – John Deere, Case IH, Same Deutz-Fahr, AGKO, Renault и ARGO. В продукции этих компаний преобладают полноприводные колесные модели традиционной компоновки, а наибольшая доля приходится на тракторы мощностью 50-100 кВт. Тракторы с двигателями наибольшей мощности (324 и 342 кВт) производит фирма John Deere. Гусеничные тракторы в основном высокой мощности предлагают фирмы Case IH, John Deere, небольшой мощности (40,5-70 кВт) – фирма Deutz-Fahr. 1.3. Современные иностранные производители тракторов Основными производителями тракторов в широком диапазоне мощности являются фирмы Case IH, Deutz-Fahr, Fendt, John Deere, Landini, Massey Ferguson, Renault, New Holland. Рассмотрим истории развития нескольких крупных производителей сельскохозяйственных тракторов. Корпорация Agco (АГКО), со штаб-квартирой в городе Дулут, штат Джорджия, США, является одним из ведущих мировых разработчиков, производителей и дистрибьюторов сельскохозяйственной техники и запасных частей к ней. Корпорация производит полный спектр техники для сельхозяйственных работ, включающий тракторы, комбайны, технику для заготовки сена, опрыс8
киватели, кормоуборочное, почвообрабатывающее и другое агрегатируемое оборудование. Продукция АГКО продается под целым рядом известных брендов, среди которых AGCO, Challenger, Fendt, Gleaner, Hesston, Massey Ferguson, New Idea, RoGator, Spra-Coupe, Sunflower, TerraGator, Valtra, и WhiteTM Planters. В конце 2002 г. компанией была проведена покупка активов SunflowerManufacturingCompanyInc., ведущего производителя оборудования для обработки почвы, посева и уборки сельскохозяйственных культур. В 2004 г. AGCO покупает активы известного производителя тракторов Valtra Corporation, которые включают в себя и компанию SISU Diesel – финского производителя дизельных двигателей. New Holland – один из самых известных брендов в области сельскохозяйственной техники в мире. «New Holland» является подразделением холдинга «CNH Global N.V.», который входит в группу компаний «Fiat» (Италия). В 1895 г. Эйб Циммерман основал в городе Нью-Холланд (штат Пенсильвания, США) «New Holland Machine Company», которая наладила выпуск переносных кормодробилок (1899 г.), камнедробилок (1910 г.) и другого оборудования. В 1947 г. компания была переименована в «Sperry New Holland» в связи с ее покупкой фирмой Sperry и специализировалась на выпуске оборудования для ухода за травяными газонами. В 1964 г. «Sperry New Holland» становится акционером фирмы «Claeys» – одного из крупнейших производителей комбайнов в Европе. В 1986 г. компания «Ford Motor» покупает фирму «Sperry New Holland», объединяет её с «Ford Tractor» и называет новую компанию «Ford New Holland, Inc.». В 1991 г. «Fiat» приобретает «Ford New Holland, Inc.», объединяет её с фирмой «FiatGeotech», называет новую компанию «N. H. Geotech». В 1993 г. «N. H. Geotech» меняет своё название на «New Holland». В ноябре 1999 г. посредством слияния «Case Corporation» и «New Holland N.V.» организуется компания «CNH». В 2000 г. группа «Fiat» покупает «Case IH» и создаёт «CNH Global». «New Holland Construction» является продуцентом 13 видов техники, в том числе 80 базовых моделей в 600 различных конструктивных исполнениях. CASE. Изобретатель Джером Кейс (Jerome Increase Case) основал компанию в городе Расине в 1842 г. для производства молотилок. Позже компания получила всемирное признание как первый, а впоследствии крупнейший производитель паровых двигателей, предназначенных для использования в сельском хозяйстве. К 9
г. компания наладила производство дорожно-строительной техники и к середине 1990-х гг. ХХ века превратилась в одного из мировых лидеров в этой отрасли. В 1999 г. произошло слияние CASE и New Holland в CNH Global. Компания «Fendt». В 1930 г. основатели компании, братья Фендт, представили первый европейский трактор мощностью 6 л. с., оборудованный навесным плугом и независимой от ходового механизма косилкой. Данная модель получила название ФендтДизельросс. К 1938 г. был налажен выпуск тракторов типа F18 мощностью 16 л. с. В тракторе Дизельросс F22 в 1938 г. компания Fendt реализовала ряд технических решений, ставших отличительными чертами тракторов 50-х: двухцилиндровый двигатель, радиатор и четырехскоростная коробка передач. В послевоенные годы компания бурно развивается и к 1985 г. становится лидером на германском рынке. В 1993 г. компания представила серию 800 – тракторы, оснащенные коробкой передач Turboshift, обеспечивающей переключение передач без разрыва потока мощности. В 1996 г. появляется трактор Vario 926 мощностью 260 л. с., первый в мире трактор с бесступенчатой коробкой передач. Massey Ferguson входит в состав корпорации AGCO и является одним из ведущих производителей сельскохозяйственных тракторов. Название «Massey Ferguson» возникло в 1958 г., произойдя от сокращения названия компании «Massey-HarrisFerguson», основанной в 1953 г. после слияния североамериканской компании Massey-Harris с английской компанией Harry Ferguson Limited. Основатель компании Гарри Фергюсон является изобретателем трехточечной схемы навески, которая позволяет трактору и сельхозорудию работать в жесткой связи. История Massey-Harris начинается в 1847 г., когда Дэниэл Мэйси открыл мастерскую по производству несложных фермерских инструментов в городе Ньюкасл провинции Онтарио, Канада. Десятью годами позже – также в Онтарио – Алан Харрис основал литейный цех для производства и ремонта сельскохозяйственного инвентаря. Оба предпринимателя достигли успеха в производстве орудий для уборки урожая, и, согласно сведениям из архивов, объединили свои компании в 1891 г. Одним из достижений новой компании является выпуск в 1938 г. первого в мире самоходного комбайна. Компания Massey-Harris объединилась с Harry Ferguson в 1953 г., а в 1995 г. американская компания AGCO Corporation приобрела Massey Ferguson. 10
На рисунке 1.1 представлена схема образования крупных компаний-производителей сельскохозяйственных тракторов. Рис. 1.1. Схема развития компаний-производителей сельскохозяйственных тракторов Из представленной схемы видно, что компания CNH (Case New Holland) образовалась в результате множественных слияний менее крупных производителей в период 1970-2000 гг. Компания John Deere на протяжении этого периода развивалась самостоятельно. Компания «John Deere» – крупный производитель сельскохозяйственной техники, основанная в 1848 г. Джоном Диром, кузнецом по профессии. В 1868 г. предприятие было зарегистрировано как корпорация, в 1869 г. сын основателя Чарльз Дир был назначен на пост вице-президента, а впоследствии – президента компании. Чарльз Дир был выдающимся бизнесменом, основавшим филиалы компании и сеть независимых дилеров по розничной продаже техники. К 1907 г. корпорация уже производила целый ряд стальных плугов, культиваторов, сеялок и прочей сельскохозяйственной утвари. Во время работы третьего по счету президента предприятия в состав «Deer & Company» вошли шесть независимых производителей сельскохозяйственной техники, что позволило корпорации производить всю линейку сельскохозяйственного оборудования. В 1918 г. компанией был выкуплен завод по производству тракторов в Ватерлоо, штат Айова. В 1928 г. управление компанией взял на себя внук Джона Дира – Чарльз Дир Вайман. В то время как современное сельское хозяйство бурно развивалось, ставка Чарльза на инженерию и технологическое совершенство продукции привела к большому успеху и значительному росту предприятия. 11