Тракторы и автомобили. Конструкция

ТракТоры и авТомобили. 
консТрукция

Допущено 
Министерством образования Республики Беларусь 
в качестве учебного пособия для студентов  
учреждений высшего образования  
по агрономическим и агроэкологическим специальностям

2013

Под редакцией а.н. карташевича

 
Минск 
Москва
 
«Новое знание» 
«ИНФРАМ»

а.н. карТашевич
о.в. ПонТалев
а.в. Гордеенко

УДК [629.33+629.366].01(075.8)
ББК 39.3-04я73
 
К27

Карташевич, А.Н.
Тракторы и автомобили. Конструкция : учеб. пособие / 
А.Н. Карташевич, О.В. Понталев, А.В. Гордеенко ; под ред. 
А.Н. Карташевича. — Минск : Новое знание ; М. : ИНФРА-М, 
2013. — 313 с. : ил. — (Высшее образование: Бакалавриат).

ISBN 978-985-475-571-7 (Новое знание)
ISBN 978-5-16-006882-4 (ИНФРА-М)

Приведены классификация и типажи тракторов и автомобилей. 
Описаны конструкции двигателей внутреннего сгорания и их систем, силовой передачи, ходовой части, систем управления, рабочего 
и вспомогательного оборудования тракторов и автомобилей.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по агрономическим и агроэкономическим специальностям. Может быть 
полезно учащимся средних специальных учебных заведений.

УДК [629.33+629.366].01(075.8)
ББК 39.3-04я73

К27

 
© Карташевич А.Н., Понталев О.В., 
Гордеенко А.В., 2013
 
© ООО «Новое знание», 2013
ISBN 978-985-475-571-7 (Новое знание) 
ISBN 978-5-16-006882-4 (ИНФРА-М) 

Р е ц е н з е н т ы:
кафедра «Тракторы» Белорусского национального технического университета;
зав. кафедрой эксплуатации машино-тракторного парка Белорусского государственного аграрного технического университета, кандидат технических наук, доцент А.В. Новиков

Оглавление

Введение.....................................................................................................................................5

Глава 1. Типаж тракторов и автомобилей и их общее устройство..................11
1.1..Классификация.и.типаж.тракторов........................................................................11
1.2..Классификация.и.типаж.автомобилей..................................................................15
1.3..Общее.устройство.трактора.и.автомобиля..........................................................18

Глава 2. Двигатель внутреннего сгорания..................................................................21
2.1..Классификация.двигателей.......................................................................................21
2.2..Общепринятые.понятия.о.работе.двигателя.......................................................24
2.3..Рабочие.циклы................................................................................................................29
2.3.1..Двухтактный.искровой.ДВС.........................................................................29
2.3.2..Дизельный.четырехтактный.ДВС...............................................................32
2.3.3..Четырехтактный.ДВС.с.искровым.зажиганием....................................33
2.3.4..Сравнительная.оценка.ДВС..........................................................................34
2.4..Многоцилиндровые.двигатели.................................................................................35
2.5..Кривошипно-шатунный.механизм..........................................................................39
2.6..Газораспределительный.механизм..........................................................................50
2.7..Система.охлаждения....................................................................................................57
2.8..Система.смазывания.....................................................................................................62
2.9..Система.питания.двигателя.с.искровым.зажиганием.....................................69
2.10..Система.питания.дизельного.двигателя.............................................................84
2.11..Источники.электрического.напряжения.двигателя.внутреннего.
сгорания....................................................................................................................... 109
2.12..Система.зажигания.................................................................................................. 121
2.13..Способы.пуска........................................................................................................... 132

Глава 3. Силовая передача............................................................................................. 142
3.1..Классификация.трансмиссий................................................................................. 142
3.2..Трансмиссионные.масла:.классификация.и.выбор........................................ 152
3.3..Устройство.и.работа.муфты.сцепления.............................................................. 158
3.4..Коробка.перемены.передач..................................................................................... 171
3.5..Раздаточная.коробка................................................................................................. 187
3.6..Карданная.передача................................................................................................... 193
3.7..Главная.передача,.дифференциал......................................................................... 196

Глава 4. Ходовая часть.................................................................................................... 208
4.1..Несущая.система.тракторов.и.автомобилей.................................................... 208
4.2..Подвеска.трактора.и.автомобиля......................................................................... 210
4.3..Движители.трактора.и.автомобиля..................................................................... 216
4.4..Проходимость.трактора.и.автомобиля............................................................... 224
4.5..Способы.регулировки.колеи.трактора............................................................... 228
4.6..Плавность.хода.автомобиля................................................................................... 229

Оглавление
4

Глава 5. Система управления........................................................................................ 232
5.1..Управляемость.транспортного.средства............................................................. 232
5.2..Стабилизация.управляемых.колес....................................................................... 234
5.3..Система.рулевого.управления............................................................................... 239
5.3.1..Реечный.рулевой.механизм........................................................................ 241
5.3.2..Червячный.рулевой.механизм................................................................... 243
5.3.3..Рулевой.механизм.типа.винт.—.шариковая.гайка.—..
рейка.—.сектор................................................................................................. 247
5.3.4..Рулевой.механизм.винт.—.шариковая.гайка.—..
зубчатая.рейка.—.трехзубый.сектор........................................................ 248
5.4..Усилители.рулевого.привода.................................................................................. 250
5.5..Гидрообъемное.рулевое.управление.................................................................... 263
5.6..Тормозные.системы.................................................................................................... 267

Глава 6. Рабочее и вспомогательное оборудование  
трактора и автомобиля.................................................................................................... 275
6.1..Навесная.система........................................................................................................ 275
6.2..Назначение.и.принцип.работы.элементов.гидравлической.
системы.трактора....................................................................................................... 277
6.2.1..Масляный.бак.гидравлической.системы.трактора............................ 277
6.2.2..Масляный.насос.гидравлической.системы.трактора........................ 279
6.2.3..Гидрораспределитель.гидравлической.системы.трактора............... 281
6.2.4..Регулятор.силовой.(позиционный).гидравлической.
системы.трактора............................................................................................ 286
6.2.5..Силовые.цилиндры.(гидроцилиндры)................................................... 289
6.2.6..Смеситель.сигналов.гидравлической.системы.трактора................. 291
6.2.7..Гидроаккумулятор.гидравлической.системы.трактора.................... 293
6.2.8..Принцип.работы.системы.автоматического.регулирования.
глубины.обработки.почвы........................................................................... 294
6.3..Навесное.устройство................................................................................................. 298
6.4..Гидрофицированный.прицепной.крюк............................................................... 303
6.5..Автоматическая.сцепка............................................................................................ 304
6.6..Вал.отбора.мощности................................................................................................ 305

Список.использованных.источников.......................................................................... 312

ВВедение

Первые.известные.чертежи.автомобиля.(с.пружинным.приводом).принадлежат.Леонардо.да.Винчи,.однако.ни.действующего.
экземпляра,.ни.сведений.о.его.существовании.до.наших.дней.не.
дошло..В.2004.г..эксперты.Музея.истории.науки.Флоренции.смогли.восстановить.по.чертежам.этот.автомобиль,.доказав.тем.самым.
правильность.идеи.Леонардо..В.эпоху.Возрождения.и.позже.в.ря.де.
европейских.стран.«самодвижущиеся».тележки.и.экипажи.с.пружинным.двигателем.строились.в.единичных.количествах.для.участия.в.маскарадах.и.парадах.
Наиболее.значимым.решением.явилось.появление.в.1801.г..патента.француза.Ф..Лебона.на.поршневой.двигатель,.работающий.на.
горючих.газах.от.сухой.перегонки.древесины.с.зажиганием.их.электрической.искрой.и.сгоранием.внутри.цилиндра..Развивая.эту.идею,.
в.1805.г..швейцарец.И..Риваз.предложил.двигатель.на.водороде.
Дальнейшее.повышение.эффективности.работы.двигателя.внутреннего.сгорания.(ДВС).было.невозможно.без.теоретического.обоснования,.которое.сделал.в.1824.г..основоположник.термодинамики.
С..Карно,.описавший.рабочий.цикл.четырехтактного.двигателя.внутреннего.сгорания,.соответствующий.четырем.ходам.поршня:.1-й.—.
всасывание.воздуха;.2-й.—.сжатие.его,.в.конце.которого.подача.и.сгорание.топлива;.3-й.—.рабочий.ход.—.расширение.газообразных.продуктов.сгорания;.4-й.—.их.выпуск.
В.1860.г..французский.механик.Ж..Ленуар.начинает.строить.
и.продавать.ДВС,.работающие.на.светильном.газе,.с.зажиганием.
от.электрической.искры,.но.без.предварительного.сжатия.воздуха,.
что.ограничило.их.КПД.(3–6.%,.как.у.паровых.машин)..И.только.
в.1877.г..немецкий.изобретатель-коммерсант.Н..Отто.создает,.наконец,.четырехтактный.ДВС.с.искровым.зажиганием,.КПД.которого.
достиг.16–20.%,.а.в.1892–1897.гг..немецкий.инженер.Р..Дизель.
разрабатывает.компрессорный.ДВС.с.воспламенением.от.предварительно.сильно.сжатого.в.цилиндре.воздуха,.оказавшийся.самым.
экономичным.

Введение
6

Данные.изобретения.позволили.К..Бенцу.изготовить.первый.
автобус.в.1895.г,.а.Г..Даймлеру.—.такси.и.грузовик.в.1896.г.
Так.в.последнем.десятилетии.XIX.в..в.Германии,.Франции.и.Англии.зародилась.автомобильная.промышленность.
Немалый.вклад.в.широкое.распространение.автомобильного.
транспорта. внес. американский. изобретатель. и. промышленник.
Г..Форд,.широко.применивший.конвейерную.систему.сборки.автомобилей.
В.первой.четверти.XX.в..широкое.распространение.получили.
электромобили.и.автомобили.с.паровой.машиной..В.1900.г..примерно.половина.автомобилей.в.США.была.на.паровом.ходу,.в.1910-х.гг..
в.Нью-Йорке.в.службе.такси.работало.до.70.тыс..электромобилей.
В.том.же.1900.г..Ф..Порше.сконструировал.электромобиль.с.четырьмя.ведущими.колесами,.в.которых.располагались.приводящие.
их.в.движение.электродвигатели..Через.два.года.голландская.фирма.
Spyker.выпустила.гоночный.автомобиль.с.полным.приводом,.оснащенный.межосевым.дифференциалом.
В.1906.г..паровой.автомобиль.фирмы.Stanley.установил.рекорд.
скорости.—.203.км/ч..Модель.1907.года.проезжала.на.одной.заправке.водой.50.миль..Необходимое.для.движения.давление.пара.
достигалось.за.10–15.мин.до.запуска.машины..Это.были.любимые.
машины.полицейских.и.пожарных.Новой.Англии..Братья.Стэнли.
производили.около.1000.автомобилей.в.год..Фирма.Stanley.выпускала.автомобили.на.паровом.ходу.до.1927.г..Несмотря.на.ряд.достоинств.(хорошая.тяга,.многотопливность),.паровые.автомобили.
сошли.со.сцены.к.1930-м.гг..из-за.своей.неэкономичности.и.сложностей.при.эксплуатации.
История.российского.тракторостроения.уходит.в.глубь.XVIII.в..
В.1791.г..знаменитый.механик-самоучка.И.П..Кулибин.изобрел.трехколесную.«коляску-самокатку».с.двумя.ведущими.и.одним.направляющим.колесами..В.этой.коляске.изобретатель.применил.целый.
ряд.механизмов.и.устройств,.которые.встречаются.в.современном.
тракторе:.коробку.передач,.рулевое.управление,.роликовые.подшипники,.тормоза,.маховик.и.др..
Д.А..Загряжский.в.1837.г..создал.движитель,.принципиально.
отличный.от.колес..Следует.считать,.что.этот.движитель.представлял.собой.прообраз.будущей.гусеницы..В.1888.г..Ф.А..Блинов.построил.гусеничный.трактор,.приводимый.в.движение.двумя.паро

Введение
7

выми.машинами,.и.демонстрировал.его.в.1889.г..на.Саратовской,.
а.в.1896.г..—.на.Нижегородской.выставках.
Я.В..Мамин.в.1911.г..изготовил.трактор.с.двигателем.мощностью.18.кВт.собственной.конструкции.и.дал.ему.название.«Русский.трактор-2»..После.испытания.и.небольшой.переделки.был.
создан.трактор.с.двигателем.мощностью.33.кВт..На.Балаковском.
заводе.до.1914.г..было.выпущено.более.100.таких.тракторов.
В.1913.г..в.царской.России.насчитывалось.всего.165.тракторов..
До.1917.г..закуплено.за.границей.и.завезено.в.Россию.около.1500.тракторов.
С.первых.дней.советской.власти.остро.ставится.вопрос.о.развитии.отечественного.тракторостроения..В.1918.г..на.Обуховском.
заводе.в.Петрограде.началось.производство.гусенично-колесных.
тракторов.по.типу.американского.трактора.фирмы.«Холт».с.двигателем.мощностью.55.кВт..Но.из-за.Гражданской.войны.завод.
лишь.в.1921.г..смог.выпустить.первые.тракторы.
Продолжая.работу.по.конструированию.новых.моделей.тракторов,.Я.В..Мамин.в.1919.г..создал.трактор.«Гном».с.нефтяным.
двигателем.мощностью.11,8.кВт.и.двухскоростной.коробкой.передач,.обеспечивающей.скорости.движения.2,93.и.4,27.км/ч..В.1923.г..
на.Харьковском.паровозостроительном.заводе.приступили.к.выпуску.гусеничных.тракторов.«Коммунар».с.двигателем.мощностью.
36,8.кВт.и.трехскоростной.коробкой.передач,.которая.обеспечивала.
скорость.от.1,8.до.7.км/ч..
В.1924.г..в.Ленинграде.с.конвейера.завода.«Красный.путиловец».сошел.первый.трактор,.названный.«Фордзон-путиловец»..Трактор.имел.карбюраторный.двигатель.мощностью.14,7.кВт,.работавший.
на.керосине,.трехскоростную.коробку.передач,.развивал.скорость.
от.2,3.до.10,8.км/ч,.мощность.на.крюке.достигала.6,6.кВт..Он.выпускался.до.апреля.1932.г..
17.июня.1930.г..с.конвейера.Сталинградского.тракторного.завода.был.снят.первый.трактор.СТЗ-15/30.с.карбюраторным.двигателем,.работавшим.на.керосине..Трехскоростная.коробка.передач.
позволяла.получать.скорость.от.3,5.до.7,4.км/ч..Мощность.двигателя.составляла.22.кВт,.мощность.трактора.на.крюке.—.11.кВт..
Колеса.имели.стальные.ободья.с.почвозацепами..
На. Кировском. заводе. в. Ленинграде. (бывшем. заводе. «Красный.путиловец»).в.1934.г..вместо.трактора.«Фордзон-путиловец».

Введение
8

началось. производство. трактора. «Универсал»,. в. качестве. прототипа.которого.был.взят.американский.трактор.«Фармолл»..Трактор.«Универсал».имел.двигатель.мощностью.16,19.кВт,.работавший.на.керосине,.и.трехскоростную.коробку.передач,.развивал.
скорость.от.3,4.до.7,2.км/ч.и.мощность.на.крюке.7,36.кВт..Завод.
выпускал.эту.модель.до.1940.г..
В.1937.г..Сталинградский.и.Харьковский.тракторные.заводы.перешли.на.выпуск.гусеничных.тракторов.СТЗ-НАТИ.и.ХТЗ-НАТИ.
общего.назначения..Эти.тракторы.имели.карбюраторный.двигатель.
мощностью.37.кВт,.работавший.на.керосине,.и.четырехскоростную.
коробку.передач,.которая.позволяла.получать.скорость.от.3,82.до.
8,04.км/ч..Мощность.на.крюке.составляла.25.кВт..
В.декабре.1944.г..на.Алтайском.тракторном.заводе.изготовлен.
первый.опытный.образец.трактора.ДТ-54,.представлявшего.собой.
гусеничный. трактор. общего. назначения. с. дизелем. мощностью.
39,7.кВт..Трактор.имел.пятискоростную.коробку.передач,.обеспечивающую.скорость.передвижения.от.3,59.до.7,9.км/ч..Мощность.
на.крюке.составляла.26,5.кВт..
14.октября.1953.г..с.конвейера.Минского.тракторного.завода.
сошел.первый.колесный.трактор.МТЗ-2.с.пневматическими.шинами..Двигатель.трактора.имел.мощность.26,5.кВт..Пятискоростная.коробка.передач.позволяла.получать.скорость.движения.от.4,56.
до.12,95.км/ч..Мощность.на.крюке.составляла.17,66.кВт..Завод.все.
время.улучшал.качество.и.увеличивал.количество.выпускаемых.
тракторов..Тракторы.БЕЛАРУС.получили.19.медалей.на.международных.выставках.и.ярмарках.(16.золотых,.2.серебряные.и.1.бронзовую)..
Республиканское.унитарное.предприятие.«Минский.тракторный.
завод».входит.в.восьмерку.крупнейших.производителей.сельскохозяйственной.техники.в.мире.(около.8–10.%.от.мирового.рынка.
колесных.тракторов).
За.66.лет,.прошедших.с.момента.основания.предприятия,.выпущено.более.3,7.млн.тракторов,.из.них.свыше.2,6.млн.поставлено.
более.чем.в.100.стран.мира..В.настоящее.время.предприятие.предлагает.потребителям.более.62.моделей.разных.видов.машин.(тракторы,.мини-тракторы,.мотоблоки,.погрузчики,.машины.для.коммунального.хозяйства,.для.работ.в.шахтах,.для.заготовки.и.ухода.за.
лесом.и.др.).мощностью.от.7.до.220.кВт.более.чем.в.ста.сборочных.

Введение
9

вариантах.для.всех.климатических.и.эксплуатационных.условий,.
под.запросы.потребителей.с.учетом.их.желаний.и.финансовых.возможностей.
Основной. тенденцией. развития. конструкции. тракторов. и. автомобилей.является.повышение.мощности.ДВС.при.одновременном.снижении.расхода.топлива.и.повышение.экологичности.его.
работы.
В.структуре.тракторного.парка.хозяйств.Республики.Беларусь.
в.настоящее.время.при.общей.численности.парка.51.077.физических.
единиц.колесные.тракторы.занимают.95,4.%,.гусеничные.—.4,6.%..
В.настоящее.время.около.62.%.колесных.тракторов.составляют.тракторы.с.мощностью.двигателя.до.100.л.с..(МТЗ-80/82,.БЕЛАРУС1221В,.800/820,.821.3/921.3,.310/320),.21,6.%.—.с.мощностью.120–
130.л.с..(БЕЛАРУС-1523,.БЕЛАРУС-2022),.2,2.%.—.с.мощностью.
150–200.л.с..(БЕЛАРУС-2522ДВ),.около.1.%.—.с.мощностью.250–
280.л.с..(БЕЛАРУС-3022ДВ),.8,8.%.—.с.мощностью.300.л.с..и.более.
(К-700/701).
В.связи.с.ростом.объемов.выполняемых.работ,.расширением.
возможности.использования.широкозахватных.почвообрабатывающих,.посевных.и.посадочных.агрегатов,.сокращением.численности.
механизаторских.кадров,.укрупнением.сельскохозяйственных.организаций.возрастает.необходимость.применения.колесных.тракторов.с.высокой.мощностью.двигателя..По.предварительным.расчетам,.при.общей.технологической.потребности.хозяйств.в.тракторах.
не.более.54,5.тыс..физических.единиц,.удельный.вес.энергонасыщенных.тракторов.с.мощностью.двигателя.300.л.с..и.более.должен.
составить.не.менее.15.%.(8000.шт.)..Перспективным.направлением.
в.области.создания.мобильных.энергетических.средств.должно.быть.
дальнейшее.повышение.мощности.их.двигателей.для.высокопроизводительного.использования.машинно-тракторных.агрегатов,.
снижение.удельного.расхода.горючесмазочных.материалов.и.давления.ходовых.систем.на.почву..С.этой.целью.необходима.реализация.нового.поколения.тракторов.БЕЛАРУС.с.мощностью.двигателя.
350. л.с.. и. более. для. комплектования. перспективных. машиннотрак.торных.агрегатов..Предусматривается.сконцентрировать.работу.
на.совершенствовании.конструкций.их.отдельных.узлов.и.агрегатов,.
повышении.технической.надежности,.расширении.возможностей.
агрегатирования.современных.комбинированных.машин,.улучше

Введение
10

нии.условий.труда.механизаторов,.уменьшении.вредных.выбросов.
в.атмосферу.
Для.выполнения.транспортных.работ.в.хозяйствах.республики.
широко. используются. грузовые. автомобили. типа. МАЗ. (МАЗ533603-220. (221),. МАЗ-650108,. МАЗ-51705,. МАЗ-555102-225,.
МАЗ-857100,. МАЗ-837810),. прицепы,. полуприцепы. автомобильные.и.тракторные.(ПСТБ-17)..Для.снижения.транспортных.расходов.и.повышения.эффективности.транспортных.средств.необходима.
разработка.большегрузных.прицепов.грузоподъемностью.не.менее.
25.т,.позволяющих.повысить.производительность.на.транспортных.
работах.в.2–2,5.раза..Для.увеличения.объемов.перевозимых.грузов.
необходима.модернизация.серийно.выпускаемых.автомобилей.типа.
МАЗ.сельскохозяйственного.назначения.и.увеличения.их.грузоподъемности.до.20.т..Требуется.разработка.типоразмерного.ряда.
универсальных.транспортных.средств.со.сменными.выгрузными.
устройствами.