Блоги / Техника и вооружение

5:02 / 20.11.18
О производстве тракторов в России. Глава 1. Трактор, его предназначение, особенности конструкции и классификация

Одной из разновидностей машин, созданных человеком для облегчения и повышения эффективности труда, является трактор. Предлагается читателям рассмотреть в данной статье историю его создания; назначение трактора и его производство.

Что такое «трактор»? В википедии даётся определение этому понятию: «Трактор (англ. tractor «тягач») — самодвижущаяся (гусеничная или колёсная) машина, выполняющая сельскохозяйственные, дорожно-строительные, землеройные, транспортные и другие работы в агрегате с прицепными...» [1]

История появления и применения тракторов.

Самый первый трактор в мире, по крайней мере его подобие, появился еще в 19-м веке и работал, разумеется, на паровом двигателе. [2]

К примеру, английский ученый и изобретатель Уильям Говард использовал в 1850 году локомобиль для вспашки сельскохозяйственных угодий. Уже к концу 19 века, на землях Великобритании трудилось около двух тысяч подобных агрегатов.

Инженер Джон Фролих, родом из штата Айова (округ Клейтон, США), в 1892 году сконструировал и запатентовал первый трактор, двигатель которого работал на нефтепродуктах.

Первый трактор в мире на гусеничном ходу и работающий от парового двигателя изобрел англичанин Джон Гиткот, к тому же являвшийся изобретателем промышленного ткацкого станка.

В 1832 году он запатентовал свое изобретение, а в 1837 году появился рабочий экземпляр трактора, предназначенный для пахоты и осушения болотистых местностей.

Американец W. P. Miller в 1858 году придумал и сконструировал гусеничный трактор, принявший участие в сельскохозяйственной выставке города Мэрисвилл, штат Калифорния, за что получил премию и признание за невероятное изобретение.

К сожалению, изобретения Миллера и Гиткота не получили дальнейшего развития.

В 1901 году изобретатель Alvin Orlando Lombard построил первый признанный практичным гусеничный трактор — Lombard Steam Log Hauler.

01.jpeg

Гусеничный трактор Lombard Steam Log Hauler (1901 год) / Фото: tractor-server.ru

В 1896 году изобретатели Чарльз Парр и Чарльз В. Харт сконструировали двухцилиндровый бензиновый двигатель. В 1903 году их компания произвела 15 единиц тракторов.

Построенный ими шеститонный трактор является одним из самых старых тракторов в США и в настоящее время находится на хранении в Смитсоновском Национальном музее американской истории в Вашингтоне, округ Колумбия.

В качестве силовой установки на тракторе применялся двухцилиндровый бензиновый двигатель с отвратительной на то время системой зажигания. Мощность двигателя на холостом ходу составляла 30 л.с., а при выполнении работ — 18 л.с.

Одним из самых первых тракторов, пригодных для работы, был трактор Ivel, разработанный Дэном Элборном в 1902 году.

2а.jpg

Дэн Элбон с его прототипом Ivel Agricultural Motor. Фото из North Bedfordshire Gazette, 23 января 1903 / Изображение: ru.wikipedia.org

За время производства было выпущено около 500 мощных и легких машин.

04.jpg

Трактор IVEL / Фото: tractor-server.ru

Самый первый русский трактор на гусеничном ходу с паровым двигателем был сконструирован крестьянином Федором Абрамовичем Блиновым из села Никольское Вольского уезда Саратовской губернии.

Паровой трактор крестьянина Саратовской губернии механика-самоучки Фёдора Абрамовича Блинова (годы жизни 1827-1902) / Изображение: interesnyjfakt.ru


В 1879 году он получил патент на «вагон с бесконечными рельсами для перевозки грузов по шоссейным и проселочным дорогам».() Первый рабочий прототип трактора появился в 1888 году.

Позже он изготовил второй экземпляр паровой установки, выдававшая порядка 40 оборотов в минуту и мощностью 10-12 л.с. Скорость трактора не превышала скорости движения быков — три версты в час. Принцип работы трактора заключался в том, что на нём использовались две паровые установки — по одной на каждую гусеницу. Блинов демонстрировал свой трактор на Нижегородской ярмарке (1897 г.) и в Саратове (1889 г.), однако трактор так и не вызвал интереса у промышленников и не получил последующего развития конструкции.

л1.jpg

Механик-самоучка Фёдор Абрамович Блинов (годы жизни 1827-1902) / Изображение: interesnyjfakt.ru

В дальнейшем, после Великой Октябрьской Социалистической революции, в 1917 году Советское правительство обратило внимание на важность применения сельскохозяйственных тракторов и выделило деньги на их постройку, не смотря на трудные годы.

По указанию В. И. Ленина, в 1918 году Советское правительство начинает осуществляться подготовка к серийному производству тракторов.

В 1919 году конструктор Я. В. Мамин построил трактор «Гном» с нефтяным силовым агрегатом мощностью 11,8 кВт.

05.jpg

Трактор «Гном» / Фото: www.i-kiss.ru

В 1922 году начинают производство тракторов «Коломенец-1» разработанный Е. Д. Львовым.

09.jpg

Модель трактора «Коломенец-1» / Фото: unomag.ru

06.jpg

Производство трактора «Коломенец-1» / Фото: Scalebay.ru

07.jpg

Испытания трактора "Коломенец-1" / Фото: yandex.ru

08.jpg

Три поекции трактора «Коломенец-1» и основные ТТХ / Изображение: Nacekomie.ru

Под руководством инженера Л. А. Унгера, в 1922-23 годах создается трактор «Запорожец».

010.jpg

Трактор «Запорожец» / Фото: Nauka-mixt.ru

011.jpg

Три проекции трактора «Запорожец» и оснлвные ТТХ / Изображение: Carakoom.com

В 1924 году на Харьковском тракторном заводе (ХТЗ) начинается массовое производство трактора «Коммунар», являвшимся копией германского трактора Hanomag WD Z 50.

012.jpg

Трактор «Коммунар» / Фото: Topwar.ru

1.1_Ганомаг.jpg

Германский трактор Hanomag WD Z 50 / Фото: Topwar.ru

Кроме того, в 1924 году начинают производство тракторов «Карлик» по конструкции Я. В. Мамина. Трактор выпускался в двух вариантах:

  1. трактор «Карлик-1» – трехколесный и с одной передачей вперед.
  2. трактор «Карлик-2» – четырехколесный, с одной передачей вперед и реверсом

013.jpg

Трактор «Карлик-1» / Фото: static-eu.insales.ru


014.jpg

Три проекции трактора «Карлик-2» и основные ТТХ / Изображение: Carakoom.com

Трактор «Универсал» был первым советским трактором, экспортируемый за границу. Это - сельскохозяйственный трактор, выпускавшийся на Ленинградском заводе «Красный Путиловец» с 1934 по 1940 гг. и на Владимирском тракторном заводе с 1944 по 1955 годы.


Прототипом для этого трактора послужил американский трактор Farmall F-20.

015.jpg

Трактор «Универсал» / Фото: Carakoom.com

ТТХ советского трактора Универсал. [3]

Выпускался, годы  1934-1955
Экземпляры  211 500
Назначение  для междурядной обработки пропашных культур с прицепными и навесными машинами
Тип движителя  колесный
Полная масса, т  2,108
Расположение двигателя:  переднее
Мощность двигателя, л.с. (кВт) 22 (16.2)

Каковы отличия трактора от других видов транспорта? Исходя из назначения тракторов, на них необходимо развивать большую силу тяги при сравнительно малой скорости. Поэтому в качестве силовой установки наиболее распространено применение предпочтительно дизельных двигателей в том числе и потому, что эти двигатели, по сравнению с другими, способны выдавать большой по величине крутящий момент при относительно низкой частоте вращения коленчатого вала; они приспособлены к длительной работе при постоянной высокой нагрузке при малых оборотах.

Коробки передач трактора обычно имеет большое количество передач для того, чтобы обеспечивать работу двигателя в оптимальном диапазоне оборотов при различных нагрузках и скоростях движения. Также на тракторах могут применяться гидротрансформаторы или даже электрические трансмиссии.

Необходимость реализации большой силы тяги требует применения движителя соответствующего решению этой задачи. В большинстве случаев тракторы предназначены для движения по поверхностям, не приспособленным для движения другого транспорта, и могут быть не рассчитаны на движение по дорогам общего пользования.

Наиболее распространены колёсные тракторы, в которых ведущие колёса имеют большую площадь контакта с поверхностью и развитые грунтозацепы на протекторе шины, а также гусеничные и полугусеничные движители. Для увеличения силы тяги, зачастую, применяется балластный груз.

Общее устройство трактора. Основные элементы трактора:

  • двигатель
  • трансмиссия
  • ходовая часть
  • механизмы управления
  • рабочее и вспомогательное оборудование
Вне зависимости от типа, силовой установкой современных тракторов является дизельный двигатель (раньше на ряду с дизелями применялись в том числе и бензиновые, керосиновые, газогенераторные и нефтяные двигатели внутреннего сгорания). В качестве руля применяются колёса. Рулевой механизм и привод руля колёсных тракторов аналогичны автомобильным. На гусеничных тракторах в качестве рулей применяются гусеничные ленты. Поворот трактора осуществляется за счёт затормаживания одной из гусениц бортовым фрикционом, который приводится в действие рычагом управления с рабочего места тракториста.

Рабочее оборудование: Тракторы оборудуются гидравлической навесной системой (ГНС), которая служит для соединения трактора с навесной и полунавесной машиной, и управления работой этих машин. ГНС состоит из двух основных частей: из навесного устройства и гидравлической системы. Также на многих тракторах имеется вал отбора мощности (ВОМ), который предназначен для привода рабочих органов.

Классификация тракторов:

По типу движителя:

Колёсные тракторы.

Современные колёсные тракторы можно использовать на дорогах общего пользования, где они могут развивать относительно большую скорость. Однако их сила сцепления с грунтом ограничена, значит ограничена и сила тяги. На рыхлой почве такие тракторы могут пробуксовывать, а при движении по полю они слишком сильно уплотняют землю. Для снижения давления на почву ширина шин тракторов в последнее время увеличивается (особо тяжёлые модели оснащаются сдвоенными и даже строенными колёсами; смотрите фото).

016.JPG

Пахотный трактор. На каждую ось установлено по 6 колёс / Фото: ru.wikipedia.org

Некоторые колёсные тракторы имеют возможность перехода на полугусеничный ход, а также шины низкого давления для работы на переувлажнённых и рыхлых почвах.

Гусеничные тракторы.

Гусеничные тракторы имеют большую силу тяги, чем колёсные. Основной недостаток большинства гусеничных тракторов - невозможность перемещения по асфальтированным дорогам без разрушения покрытия. Исключение составляют тракторы с резинотросовыми гусеницами. Небольшие скорости движения гусеничных тракторов (5-40 км/ч) компенсируются уменьшенным давлением на грунт по причине большой площади контакта с грунтом гусеничной ленты, при той же массе, что и у колёсного трактора.

3а.jpg

Ходовая часть быстроходного гусеничного трактора ДТ-75 / Фото: ru.wikipedia.org

Классификация тракторов по типу силовой конструкции платформы:

  • рамные
  • полурамные
  • безрамные (узлы и агрегаты напрямую скрепляются между собой своими корпусами)
Рамный остов образуют основные продольные балки (лонжероны), которые связываются поперечинами, выполняющими роль опор для отдельных агрегатов. Такой остов имеет хорошую жесткость и прочность, облегчает доступ к отдельным механизмам и их замену, но имеет большую массу, чем полурамный. К рамным конструкциям относятся, например, все гусеничные тракторы.

Полурамный остов характерен для шарнирно-сочленённых рам, которые состоят из двух полурам: передней и задней, соединенных между собой шарнирным устройством. Шарнирное устройство состоит из двух шарниров - вертикального и горизонтального. Вертикальный шарнир позволяет полурамам поворачиваться относительно друг друга на угол до 35°, обеспечивая тем самым поворот трактора. Горизонтальный шарнир, обеспечивая поворот полурам относительно друг друга на угол до 16°, служит для приспособления колес к рельефу местности и разгрузки рамы от дополнительных скручивающих нагрузок при движении трактора по пересеченной местности. Примером такого трактора служат машины Т-150К и «Кировцы» (К-700, К-701, к-702, К-703, К-704).

а-1.jpg

Трактор Т-150К с полурамным остовом / Фото: www.agroxxi.ru

а-2.jpg

Габаритные размеры / Изображение:zazsila.ru

Безрамный остов образуют жестко соединенные друг с другом картеры силовой передачи и двигателя. Преимущества такого остова – высокая жесткость и компактность. Недостаток - труднодоступность ремонта отдельных агрегатов и механизмов, связанная с отсоединением соответствующих картеров, худшие условия для навески оборудования, чем у полурамного и рамного остовов. Такой остов применялся на универсально-пропашном тракторе ДТ-20.

2016_10_07_00_30_37_87398.jpg

Безрамный остов трактора ДТ-20 / Фото: Kargoteka.info

Классификация тракторов по предназначению:

  • сельскохозяйственный трактор
  • промышленный трактор
  • трелёвочный трактор (лесопромышленный)
  • армейский трактор
Рассмотрим эти категории более подробно.

Сельскохозяйственный трактор.

Сельскохозяйственные тракторы подразделяются на пропашные и общего назначения.

Особенности эксплуатации тракторов на сельскохозяйственных работах, а именно, сезонность работ и большие обрабатываемые площади предъявляют к конструкции трактора следующие требования:

  • возможность быстрой смены навесного и прицепного оборудования
  • возможность работы и передвижения на повышенных скоростях при сохранении способности работать с некоторыми машинами (например, картофелекопалками) на предельно малых скоростях
  • необходимость унификации присоединительных устройств у различных моделей тракторов и навесных машин
  • возможность обслуживания и ремонта в полевых условиях
Поэтому в конструкции сельскохозяйственных тракторов применяются следующие решения:
  • двигатель с повышенным числом оборотов
  • многоступенчатая коробка передач
  • возможность установки ходоуменьшителя
  • подрессоренная подвеска
  • унифицированная задняя навесная система (маятниковая, рычажно-маятниковая, рычажная)
Пропашные тракторы предназначены для послепахотной обработки почвы и посевов, используются на сенокосах, уборке овощных и кормовых культур. Могут осуществлять вспашку лёгких почв в садах и теплицах. Отличительной особенностью пропашного трактора является проходимость в междурядьях. Различаются несколько схем междурядной обработки, определяющие компоновку пропашного трактора.

Узкогабаритные пропашные тракторы имеют габаритную ширину меньше ширины междурядья и большой клиренс. К узкогабаритным пропашным тракторам относятся например садоводческие и виноградниковые модификации тракторов Т-38 и Т-70. Мотоблоки и мотокультиваторы также являются разновидностью узкогабаритных пропашных тракторов.

а-3.jpg

Узкогабаритный пропашной трактор Т-38 / Фото: traktorwork.ru

а-4.jpg

Узкогабаритный пропашной трактор Т-70С / Фото: traktorwork.ru

Высококлиренсные пропашные тракторы имеют высоко поднятый остов, движущийся над рядами растений. Ходовая часть таких тракторов узкая, что позволяет уменьшить ширину междурядий. В зависимости от количества рядков растений, находящихся под остовом трактора, различают однорядную, двухрядную и многорядную обработку. Для возделывания большинства культур вполне достаточна величина дорожного просвета 450 мм. С другой стороны, при таком дорожном просвете трактор всё ещё обладает достаточной устойчивостью, что позволяет использовать его и на других работах.

Пропашные тракторы с дорожным просветом порядка 450 мм получили название универсально-пропашных. Универсальность подразумевает как возможность возделывания различных культур, так и выполнение различных работ. Важной особенностью универсально-пропашных тракторов является возможность регулирования ширины колеи.() Кроме универсально-пропашных тракторов выпускаются и специализированные высококлиренсные пропашные тракторы. В частности, хлопководческие тракторы имеют трёхколёсную ходовую часть и дорожный просвет от 650 мм до 1500 мм.

Универсально-пропашные тракторы могут использоваться для выполнения других работ, для привода стационарных машин. Универсально-пропашные тракторы - в основном колёсные. Энергоёмкость универсально-пропашных тракторов лежит в пределах от 18 до 60 лошадиных сил на одну тонно-силу тяги трактора.

Тракторы общего назначения подразделяются на пахотные и транспортные.

Пахотные тракторы предназначены для сплошной пахоты почв на полях. Пахотные тракторы производства СССР имели тяговый класс от 3 до 10 тонно-сил и энергоёмкость от 25 до 30 лошадиных сил на одну тонно-силу тяги. Гусеничные тракторы осуществляют вспашку на скоростях 6-10 км/ч, а колёсные — 10-20 км/ч.

Пахотные тракторы имеют смещённый вперёд центр тяжести. Это необходимо для того, чтобы при работе с плугом равномерно распределить вес на всю длину гусеницы.

Транспортные тракторы бывают только колёсными. Предназначены для перевозки сельскохозяйственных грузов на прицепах. Имеют высокие рабочие скорости — до 50 км/ч. Перевозка сельскохозяйственных грузов транспортными тракторами менее затратна, чем грузовыми автомобилями повышенной проходимости аналогичной грузоподъёмности. Колёсные тракторы общего назначения сочетают в себе функции пахотных и транспортных. Тракторы общего назначения имеют меньший дорожный просвет по сравнению с пропашными.

В СССР получили распространение пахотно-пропашные тракторы, ходовая часть которых допускает установку узких колёс для пропашных работ, широких колёс для транспортных работ и спаренных — для пахоты.

Ввиду большой универсальности сельскохозяйственных тракторов они также являются базовыми машинами лёгких строительных бульдозеров и коммунальной техники.

Промышленный трактор.

Промышленный трактор предназначен для работы в качестве базовой машины в землеройном или строительном агрегате: бульдозере, скрепере, трубоукладчике. Промышленный трактор характеризуется следующими особенностями:

  • эксплуатация в течение всего срока службы с одним и тем же типом рабочего оборудования
  • работа на пониженных скоростях с большим тяговым усилием в условиях буксования ходовой части
  • возможность работы на твёрдых (в том числе скальных) грунтах
  • возможность работы на переувлажнённых грунтах
  • необходимость точного позиционирования рабочего органа относительно грунта
  • доставка к месту проведения работ на спецтранспорте
Конструкция промышленных тракторов отличается следующими решениями:
  • малооборотистый двигатель с высоким крутящим моментом
  • применение гидротрансформатора на тракторах тягового класса 15 и выше
  • коробка перемены передач с шестернями постоянного зацепления, смазываемыми под давлением
  • жёсткая (или полужёсткая) подвеска
  • ходовая часть и рама усиленной конструкции
  • бронированные капот и нижняя часть моторного отсека для защиты двигателя от камней, переваливающихся через отвал
  • наличие усиленных шарниров для крепления отвала, рыхлителя и гидроцилиндров
  • гидравлическое оборудование повышенной энергоёмкости
  • улучшенная обзорность из кабины вперёд
  • возможность работы при низких температурах
Отличительной особенностью промышленных тракторов является смещённый назад центр тяжести. Это необходимо для того, чтобы в составе бульдозерного агрегата (вес отвала может составлять до 20 % веса трактора) распределение веса на всю длину гусениц было равномерным. Поэтому, при использовании трактора без бульдозерного отвала на переднюю часть рамы устанавливается противовес.

Низкие рабочие скорости (2-3 км/ч) промышленных тракторов обуславливают их сравнительно невысокую энергоёмкость — порядка 15 лошадиных сил на одну тонно-силу тяги.

Для промышленных тракторов оптимальна гидромеханическая трансмиссия, позволяющая реализовывать полную мощность двигателя на особо малых скоростях. Встречаются тракторы с электрической передачей (например, ДЭТ-250М, ДЭТ-320).

В отличие от сельскохозяйственных тракторов, промышленные являются узкоспециализированными, изначально проектируемые для работы в составе конкретного типа машины (обычно бульдозерно-рыхлительного агрегата).

Промышленные тракторы - преимущественно гусеничные.

Трелёвочный трактор предназначен для перевозки стволов деревьев от места рубки до места промежуточного складирования.

Трелёвочные тракторы обычно строятся на базе сельскохозяйственных тракторов и отличаются от них компоновкой, позволяющей разместить на задней части рамы платформу с лебёдкой для чокерной трелевки леса (например, ТДТ-55, ТТ-4) или гидравлический захват для бесчокерной трелевки леса (например, ЛТ-187 на шасси ТТ-4М).

Справка: «чокер» (от англ. «choker» -душитель) - короткое ожерелье, которое плотно прилегает к шее, оснащено регуляторами размера.


800px-Katusha_BM-13_STZ-5-NATI.jpg

БМ-13-16 12-го отдельного гвардейского миномётного дивизиона реактивной артиллерии на шасси трактора СТЗ-5-НАТИ (Новомосковск, у входа в Новомосковский историко-художественный музей) / Фото: ru.wikipedia.org

В современных условиях применяются крайне редко, поскольку по тактико-техническим характеристикам уступают современным автомобилям-тягачам повышенной проходимости. В армии СССР, начиная с 50-х годов, и в ВС РФ тракторы применялись только в инженерных войсках, хотя в армиях стран НАТО все ещё ограниченно используются для транспортировки артиллерийских орудий в условиях труднопроходимой местности.

а-10.jpg

Колёсная дорожная машина бронированная (КДМБ) / Фото: Виталий Кузьмин

а-11.jpeg

Бронебульдозер Б-12, созданный на базе гусеничного трактора Т12.6020 / Фото: Sdelanounas.ru





















Источник: ИА "Оружие России", Анатолий Черкашин,
12

Теги: Трактор, изобретатель, классификация, сельскохозяйственный, промышленный, трелёвочный, армейский, колёсный, гусеничный, движитель, рамный, полурамный, безрамный, тяговый класс, пропашной, общего назначения

В рамках исполнения ст. 4 закона РФ «О средствах массовой информации» редакция ИА «Оружие России» информирует о том, что организации, информация о которых может быть указана в опубликованной статье, являются организациями, деятельность которых в Российской Федерации запрещена, согласно перечню общественных и религиозных объединений, иных организаций, в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года N 114-ФЗ "О противодействии экстремистской деятельности" (официальные источники: сайт "Российской газеты" (соответствующие разделы сайта https://rg.ru/ или https://rg.ru/2018/12/05/spisok-dok.html) и сайт Минюста России (соответствующие разделы сайта https://minjust.ru/ или https://minjust.ru/nko/perechen_zapret).