Сельскохозяйственные и мелиоративные машины
Тракторы и автомобили
Основные понятия и определения
Трактор – это самоходная машина, предназначенная для тяги сельскохозяйственных машин и привода их активных рабочих органов.
В современном лексиконе технических специалистов трактор называют энергетическим средством, поскольку эти машины предназначены для выполнения широкого спектра задач, преимущественно, в качестве движущей (тяговой) силы.
Автомобиль – это самодвижущийся экипаж, предназначенный для перевозки по безрельсовому пути пассажиров, различных грузов, специального оборудования и буксирования прицепов.
Автомобиль является наземным (сухопутным) механическим транспортным средством, которое приводится в движение установленным на нем двигателем.
Общая компоновка трактора и автомобиля
Основными частями трактора (рис. 1, а, б) являются двигатель (1), трансмиссия (2), ходовая часть (3), несущая система, рабочее и вспомогательное оборудование (4).
Двигатель – это источник энергии, которая необходима для привода ведущих колес и активных рабочих органов сельскохозяйственных машин. В автотракторной и сельскохозяйственной технике наиболее распространены тепловые двигатели внутреннего сгорания поршневого типа, преобразующие энергию сгорания топлива в механическую энергию. В качестве топлива для таких двигателей используется бензин или дизельное топливо различных марок.
Шасси – комплекс систем, устройств, механизмов и агрегатов, объединяющий трансмиссию, ходовую часть и механизмы управления машиной, а также рабочее и вспомогательное оборудование.
Трансмиссия – комплекс механизмов и агрегатов, передающих крутящий момент от двигателя к ведущим колесам трактора или автомобиля, изменяя его по величине и направлению.
Ходовая часть предназначена для преобразования вращательного движения ведущих колес в поступательное движение машины, путем создания силы тяги, а также для восприятия и снижения толчков со стороны почвы или дороги.
Несущие системы (у трактора) и кузов (у автомобиля) служат для объединения всех агрегатов машины в единое целое, размещения водителя (машиниста), пассажиров и груза. У грузового автомобиля кузов состоит из грузовой платформы и кабины.
Механизмы управления предназначены для управления машиной. К механизмам управления относят рулевое управление, позволяющее изменять направление движения, а также тормозные механизмы, позволяющие уменьшить скорость вплоть до полной остановки и удержания машины на стоянке.
Рабочее оборудование – это механизмы, расширяющие функциональные возможности машины, например, устройства дополнительного отбора мощности, прицепные и навесные механизмы, лебедки и т. п.
Вспомогательным оборудованием называют устройства, облегчающие работу водителя (машиниста, оператора). К вспомогательному оборудованию относятся гидросистемы управления, усилители, автоматы управления, оборудование кабины и т. п.
РАБОТА № 1: ОБЩАЯ КОМПОНОВКА И КЛАССИФИКАЦИЯ
ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ
Содержание работы:
1. Назначение тракторов и их основные типы.
2. Общее устройство гусеничных и колесных тракторов.
3. Назначение автомобилей и их основные типы.
4. Общее устройство автомобиля.
Трактор – колесная или гусеничная самоходная машина, которую используют в качестве энергетического средства для передвижения прицепных или навесных сельскохозяйственных машин и орудий, а также для приведения в действие рабочих органов сельскохозяйственных машин.
Тракторы классифицируют по следующим признакам:
· назначению – общего назначения, универсально-пропашные и специальные;
· конструкции ходовой части – колесные и гусеничные;
· типу остова – рамные, полурамные, и безрамные;
· тяговому классу – 0,2; 0,6; 0,9; 1,4; 2; 3; 4; 5; 6; 8.
Основные типы тракторов, выпускаемых отечественной промышленностью, представлены на рис.1.
 |  |  |
| СШ-25 | МТЗ-82-1 | МТЗ-1221 |
 |  |  |
| ЛТЗ-155 | ЛТЗ-60АБ | ТЗО-69 |
 |  |  |
| МТЗ-82П | ХТЗ-17221 | ВТ-100ДТ |
 |  |  |
| Беларус 921.3СМ | ДТ-75 | ВТ-100ДС |
Рисунок 1 – Типы тракторов
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);
· 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;
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 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.
Схемы трансмиссий колесных и гусеничных тракторов имеют некоторые различия (рис. 3).
Судя по рис. 3, б, у колесного трактора с двумя ведущими мостами имеется раздаточная коробка 7, которая распределяет вращающий момент двигателя между мостами. Кроме того, в трансмиссиях колесных тракторов с одним и двумя ведущими мостами имеется дифференциал. Его задачей является распределение вращающего момента, подводимого к нему, между полуосями ведущих колес, что позволяет им вращаться с различными скоростями. Место положения дифференциала между главной и конечными передачами.
а – классическая компоновка; б – с приводом передних ведущих колес;
в – с приводом переднего ведущего моста;
г – компоновка электро- и гидротрансмиссии; д – гусеничные машины
1 – двигатель; 2 – муфта сцепления; 3 – коробка передач; 4 – промежуточная
(карданная) передача; 5 – задний ведущий мост; 6 –синхронные шарниры;
7 – передний ведущий мост; 8 – раздаточная коробка; 9 – электрогенератор или
гидронасос; 10 – электрическая или гидравлическая связь; 11 – электро- или гидромотор; 12 – главная передача; 13 – конечная передача
Рисунок 3 – Схемы трансмиссий тракторов
В марке тракторов указывают сокращенное название завода-изготовителя или характерное для трактора слово и через дефис цифру, указывающую мощность двигателя в л.с.
Автомобиль – это самоходное транспортное средство, которое п р е д н а з н а ч е н о для перевозки грузов, людей или выполнения специальных операций (например, буксирование прицепов).
Автомобили классифицируют по следующим признакам:
· назначению – грузовые, пассажирские и специальные;
· типу шасси – рамные и безрамные;
· приспособляемости к дорожным условиям – нормальной и повышенной проходимости;
· числу осей – двух-, трехосные;
· типу двигателя – карбюраторные, дизельные, инжекторные, газовые, газодизельные.
Колесная формула автомобилей нормальной проходимости 4×2, повышенной проходимости 4×4, 6×4 и 6×6. Автомобили с колесной формулой 4×4, 6×6 называют полноприводными.
В марке автомобилей указывают сокращенное название завода-изготовителя (ГАЗ, ЗИЛ, КамАЗ, МАЗ, “Урал”, КрАЗ, ВАЗ, ИЖ, АЗЛК, ЗАЗ, УАЗ) и через дефис цифру, соответствующую номеру модели.
Наиболее распространенные типы отечественных автомобилей, используемых в сельскохозяйственном производстве, представлены на рис. 4.
 |  |  |
| Lada Kalina 1119 | ВАЗ 2115 | ВАЗ 2121 |
 |  |  |
| УАЗ Патриот | УАЗ HUNTER | ИЖ 27175 |
 |  |  |
| ГАЗ 31105 | ГАЗ MAKSUS | ГАЗ 3307 |
 |  |  |
| КАМАЗ 65117 | ЗИЛ 431410 | МАЗ 533603 |
Рисунок 4 – Типы автомобилей
Основные части автомобиля (рис.5) и их размещение практически не отличается от схемы их расположения у колесного трактора.
Одна из основных и отличительных частей автомобиля – это кузов. Кроме того, совокупность трансмиссии, ходовой части и механизма управления автомобилем принято называть шасси. Таким образом, основные части автомобиля – двигатель, шасси, кузов.
Кузов грузового автомобиля состоит из двух или трехместной кабины и грузовой платформы. Кабины устанавливают за двигателем, над ним и перед двигателем. Грузовые платформы бывают:
· самосвальные с гидроприводом (рис. 20);
· постоянно прикрепленные к раме – бортовые (рис. 5).
Для управления автомобилем служит механизм управления, в состав которого входят:
· рулевое управление, предназначение которого изменять направление движения автомобиля,
· тормозная система для снижения скорости движения или остановки автомобиля.
В состав вспомогательных устройств автомобиля входят: лебедка, отопление, вентиляция кабины, тягово-сцепное устройство и др.
4 – рабочее и вспомогательное оборудование; 5 – кузов
Рисунок 5 – Общая компоновка грузового автомобиля
Контрольные вопросы
1. По каким признакам классифицируют тракторы и автомобили?
2. Назвать тяговые классы сельскохозяйственных тракторов.
3. Из каких основных частей состоит трактор?
4. Назвать узлы и механизмы, входящие в состав трансмиссии гусеничного трактора.
5. Перечислить узлы и механизмы, входящие в состав трансмиссий колесных тракторов.
6. Из каких основных частей состоит автомобиль?
ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ТРАКТОРОВ И АВТОМОБИЛЕЙ
Трактор и автомобиль состоят из различных механизмов, находящихся между собой в определенном взаимодействии. Их конструкция и расположение могут быть различными, но принципы действия аналогичны.
Механизмы трактора можно разделить на следующие составные части: двигатель, трансмиссия, ходовая часть, механизмы управления, рабочее и вспомогательное оборудование.
Расположение основных частей и механизмов у гусеничного трактора (на примере ДТ-75М) показано на рисунке 2.
Двигатель 1 предназначен для преобразования химической энергии сгорающего в нем топлива в механическую.
Рис. 2. Схема расположения основных частей, их механизмов и деталей гусеничного трактора ДТ-75М:
Трансмиссия передает момент силы от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам. Она состоит из следующих механизмов: сцепления 9, соединительного вала 8, коробки передач 7, главной передачи 12, планетарного механизма 5 и конечных передач 6.
Ходовая часть служит для преобразования вращательного движения колес в поступательное движение трактора. В нее входят остов (рама), ведущие колеса (звездочки), гусеничные цепи 10, каретки подвески, направляющие колеса 11, поддерживающие ролики. При помощи двух ведущих колес и опорных катков подвесок трактор перекатывается по гусеничным цепям, состоящим из шарнирно соединенных стальных звеньев. Двигатель, механизмы трансмиссии и ходовой части трактора крепятся на раме.
Механизмы управления, воздействуя на ходовую часть, изменяют направление движения трактора, останавливают и удерживают его неподвижно. К ним относятся: механизм поворота (планетарный) 5, тормоза.
Рабочее оборудование трактора состоит из гидравлической навесной системы 1, прицепного устройства 3, вала отбора мощности и приводного шкива.
К вспомогательному оборудованию трактора относят кабину с подрессоренным сиденьем, капот, приборы освещения и сигнализации, системы отопления и вентиляции, компрессор и т.д.
Назначение основных частей и механизмов колесного трактора такое же, как и у гусеничного трактора.
Автомобиль (рис. 3) состоит из сборочных единиц и механизмов, образующих три составные части: двигатель, шасси и кузов.
Рис. 3. Расположение основных частей, их механизмов и деталей
Принципиальная схема расположения основных частей и механизмов мало отличается от схемы их расположения у колесного трактора с пневматическими шинами.
Шасси автомобиля состоит из трансмиссии, ходовой части и механизмов управления. На шасси автомобиля устанавливается кузов, служащий для размещения водителя, пассажиров и грузов. К кузову грузового автомобиля принадлежат так же кабина для водителя и оперение автомобиля: капот, крылья и подножки.
Автомобили могут иметь вспомогательное оборудование: тягово-сцепное устройство, лебедку, системы отопления и вентиляции, компрессор и т.д.
Контрольные вопросы
1. Какие агротехнические требования предъявляются к пропашным тракторам?
2. Перечислите группы механизмов трактора и автомобиля. Каково их назначение?
1.3 ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ.
УСТРОЙСТВО И РАБОТА
Поршневые двигатели внутреннего сгорания классифицируют по следующим основным признакам:
— по числу цилиндров — одноцилиндровые и многоцилиндровые (двух-, четырех-, шести-, восьми-, двенадцатицилиндровые);
Горючая смесь-это смесь, состоящая из распыленного топлива и воздуха в определенной пропорции.
Рабочая смесь образуется в цилиндре работающего двигателя в результате перемешивания горючей смеси с остаточными газами.
Поршневой двигатель внутреннего сгорания состоит из корпусных деталей, кривошипно-шатунного, газораспределительного, а так же систем питания, охлаждения, смазочной, зажигания и пуска, регулятора частоты вращения.
Поршень, свободно перемещаясь в цилиндре, занимает два крайних положения (рис. 4).
При каждом ходе поршня коленчатый вал поворачивается на половину оборота, т.е. на 180°.
Ход поршня центрального криво шипно-шатунного механизма равен двум радиусам кривошипно-шатунного вала.
,
где d— диаметр цилиндра, м;
Объем камеры сжатия Vc — объем над поршнем, когда он находится в ВМТ.
Литраж двигателя Vл — это сумма рабочих объемов всех его цилиндров двигателя. При малых объемах (до 1 л) его выражают в кубических сантиметрах, а при больших – в литрах:
,
где Vh – рабочий объем одного цилиндра, м 3 ;
i – число цилиндров двигателя.
Степень сжатия – отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия:
.
В карбюраторных двигателях степень сжатия колеблется в пределах 6…9, а в дизелях – 15…20.
Во время работы двигателя внутреннего сгорания в его цилиндре происходит периодически повторяющийся ряд изменений состояния рабочего тела (газа).
Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня или за два оборота коленчатого вала, называют четырехтактными. Двигатели, в которых рабочий цикл совершается за два хода (такта) поршня или за один оборота коленчатого вала, называют двухтактными. Работу двигателя за один цикл определяют по индикаторной диаграмме-графику зависимости давления газа в цилиндре от объема, изменяющегося при перемещении поршня (координаты Р-V).
Индикаторную диаграмму снимают на работающем двигателе при помощи специального прибора-индикатора.
Карбюраторные двигатели. Топливо с воздухом смешивается в специальном приборе-карбюраторе, а горючая смесь воспламеняется от электрической искры. Эти двигатели устанавливают на автомобилях малой и средней грузоподъемности, а также тракторах для пуска основных дизельных двигателей.
Дизели. Такие двигатели отличаются от карбюраторных тем, что горючая смесь образуется внутри цилиндра и самовоспламеняется от температуры сжатого воздуха. Их применяют в качестве основных двигателей на тракторах и автомобилях большой грузоподъемности.
В начале работы двигателя коленчатый вал приводят во вращение посторонним источником энергии, например электрическим стартером или пусковым двигателем. В конце такта впуска давление в цилиндре в среднем составляет 0,08. 0,95 МПа, а температура 30. 50 °С (рис. 6, а).
Второй такт — сжатие (рис. 6, б). Поршень, продолжая движение с помощью коленчатого вала, перемещается вверх. Поскольку оба клапана закрыты, поршень сжимает воздух. Температура воздуха при сжатии повышается. Благодаря высокой степени сжатия повышается давление в дизельном двигателе до 4 МПа, а воздух нагревается до температуры 600 °С. В конце такта сжатия через форсунку в цилиндр впрыскивается порция дизельного топлива в мелко распыленном состоянии.
Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя
В отличие от дизельного двигателя у карбюраторного двигателя воздух и топливо поступают в цилиндр одновременно в виде горючей смеси, приготовленной карбюратором.
Такт впуска. Поршень 4 (рис. 7, а) движется от в. м.т. к н. м.т. Над ним в полости цилиндра 1 создается разрежение. Впускной клапан 6при этом открыт, цилиндр через впускную трубу 7 и карбюратор 8сообщается с атмосферой. Под влиянием разности давлений воздух устремляется в цилиндр. Проходя через карбюратор, воздух распыливает топливо и, смешиваясь с ним, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр.
Рис. 7. Рабочий цикл одноцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя:
а — такт впуска: б —такт сжатия; в —такт расширения; г— такт выпуска; 1 — цилиндр; 2—выпускная труба; 3 — выпускной клапан; 4 — поршень; 5 — искровая зажигательная свеча; 6 —впускной клапан; 7— впускная труба; 8— карбюратор; 9— шатун; 10— коленчатый вал
Заполнение цилиндра цилиндра 1 горючей смесью продолжается до прихода поршня в н. м. т. К этому времени впускной клапан закрывается.
Такт сжатия. При дальнейшем повороте коленчатого вала 10 (рис. 7, б) поршень движется от н. м. т. к в. м. т. В это время впускной 6 и выпускной 3 клапаны закрыты, поэтому поршень сжимает находящуюся в цилиндре рабочую смесь. В такте сжатия составные части рабочей смеси хорошо перемешиваются и нагреваются. В конце такта сжатия между электродами свечи 5 возникает электрическая искра, от которой рабочая смесь воспламеняется. В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, давление и температура газов повышаются.
Такт расширения. Оба клапана закрыты. Под давлением расширяющихся газов поршень движется от в. м. т. к н.м.т. (рис.7, в) и при помощи шатуна 9 вращает коленчатый вал 10, совершая полезную работу.
Такт выпуска. Когда поршень подходит к н. м. т., открывается выпускной клапан 3 и отработавшие газы под действием избыточного давления начинают выходить из цилиндра в атмосферу через выпускную трубу 2. Далее поршень движется от н. м. т. к в. м. т. (рис. 7, г) и выталкивает из цилиндра отработавшие газы.
Далее рабочий цикл повторяется.
В двухтактном двигателе отсутствуют клапаны (рис. 8). Впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов у пускового двигателя осуществляется через окна в цилиндре, которые своевременно открываются и закрываются движущимся поршнем.
При движении вверх поршень 2 (рис. 8, а) перекрывает впускное окно 3 в цилиндре, в результате чего над поршнем происходит сжатие рабочей смеси. Одновременно под поршнем создается разрежение, и из карбюратора 4 через впускные окна 5 цилиндра горючая смесь засасывается в кривошипную камеру 6.
При подходе к ВМТ в свече зажигания образуется электрическая искра, и рабочая смесь в цилиндре воспламеняется (рис. 8, б). На этом заканчивается первый такт. Под давлением образовавшихся от сгорания рабочей смеси газов поршень перемещается вниз, совершая рабочий ход, который происходит до тех пор, пока откроются выпускные окна, и начнется выпуск отработавших газов через выпускную трубу наружу. При движении поршня вниз горючая смесь в кривошипной камере сжимается. В конце второго такта поршень открывает окно продувочного канала 7, и горючая смесь нагнетается из кривошипной камеры в цилиндр, вытесняя из него отработавшие газы (рис. 8, в).
Рис. 8. Схема работы двухтактного двигателя:
а — первый такт; б — конец первого и начало второго такта;
Происходит продувка и одновременно наполнение цилиндра свежей горючей смесью. При этом горючая смесь частично выходит вместе с отработавшими газами. Таким образом, за два хода поршня (два такта) совершается полный рабочий цикл.
Двигатели с описанным рабочим процессом называют двигателями с кривошипно-камерной продувкой. Эти двигатели по конструкции и в эксплуатации проще, чем четырехтактные. Их работа протекает более равномерно потому, что рабочий ход происходит при каждом обороте коленчатого вала. Однако двухтактные двигатели менее экономичны, чем четырехтактные. При продувке через выпускные окна теряется 30% горючей смеси. Поэтому двухтактные карбюраторные двигатели используют при кратковременной работе для запуска дизельного двигателя трактора.
Последовательность чередования одноименных тактов в цилиндрах называют порядком работы двигателя. Порядок работы четырехцилиндровых отечественных двигателей 1-3-4-2. Это означает, что после рабочего хода в первом цилиндре следующий рабочий ход происходит в третьем, затем в четвертом и, наконец, во втором цилиндре (рис. 9).
Зная порядок работы цилиндров двигателя, можно правильно распределить провода по искровым свечам зажигания, присоединить топливопроводы к форсункам и отрегулировать клапаны.
| Обороты коленчатого вала | Цилиндры | ||||
| 1-й оборот | 1-й полуоборот | Расширение | Выпуск | Сжатие | Впуск |
| 2-й полуоборот | Выпуск | Впуск | Расширение | Сжатие | |
| 2-й оборот | 1-й полуоборот | Впуск | Сжатие | Выпуск | Расширение |
| 2-й полуоборот | Сжатие | Расширение | Впуск | Выпуск |
Рис. 9. Чередование тактов четырехцилиндрового двигателя с порядком работы 1-3-4-2
Общее устройство. Двигатели установленные на тракторах (дизели) включают следующие механизмы и системы.
Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное движение поршней во вращательное движение коленчатого вала.
Газораспределительный механизм управляет работой клапанов, что позволяет в определенных положениях поршня впускать воздух в цилиндры, сжимать его до определенного давления и удалять оттуда отработавшие газы.
Система питания обеспечивает подачу отмеренных порций топлива в определенный момент в распыленном состоянии в цилиндры двигателя.
Смазочная система необходима для непрерывной подачи масла к трущимся деталям и отвода теплоты от них.
Система охлаждения предохраняет стенки камеры сгорания от перегрева и поддерживает в цилиндрах нормальный тепловой режим.
Система пуска нужна для проворачивания коленчатого вала во время пуска.
В отличие от дизеля, карбюраторный двигатель имеет следующие особенности: система питания карбюраторного двигателя предназначена для приготовления горючей смеси в специальном приборе — карбюраторе и подачи ее в цилиндры; для зажигания рабочей смеси в цилиндрах карбюраторного двигателя служит система зажигания.
Контрольные вопросы
1. По каким основным признакам классифицируются двигатели?
2. Что такое степень сжатия?
3. Каков порядок работы четырехтактного четырехцилиндрового двигателя?
4. Назовите основные механизмы и системы двигателя?
