Зарубежные колесные тракторы классической компоновки высокой мощности

Развитие этой компоновочной схемы привело к повышению роли переднего ведущего моста за счет увеличения доли массы трактора, приходящейся на него (с 25…35% ранее до 35…40% в настоящее время), применения шин передних колес увеличенного типоразмера для улучшения сцепления с почвой. Тракторы такой компоновочной схемы обеспечивают хорошую маневренность машинно-тракторного агрегата при минимальных угловых и линейных колебаниях остова, имеют достаточный агротехнический и дорожный просвет и защитные зоны, необходимые при обработке пропашных культур. В целом по назначению они являются пахотно-пропашными и могут эффективно агрегатироваться как с орудиями общего назначения (плугами, лущильниками, культиваторами для сплошной обработки почвы и др.), так и с орудиями и машинами для междурядной обработки пропашных культур (культиваторами, прореживателями посевов и др.), работать с сеялками, разбрасывателями удобрений, прицепами, различными комбинированными машинами, в том числе навешиваемыми спереди, и т. д.

По сравнению, например, с колесными полноприводными тракторами нетрадиционной компоновки 4К4б' (с шарнирно-сочлененной рамой) близкой к ним мощности колесные тракторы схемы 4К4а менее материалоемкие, более универсальные и пользуются благодаря этим качествам повышенным спросом, причем их маневренность в среднем мало отличается от маневренности тракторов компоновки 4К4б'.

Удельный вес тракторов схемы 4К4а среди колесных тракторов различных компоновок (классической с задним ведущим мостом 4К2, интегральной с передними и задними одинаковыми ведущими колесами и центрально расположенной между мостами кабиной 4К4б, а также упомянутой 4К4б') составляет в настоящее время более 90%.

Наиболее эффективно применение колесных тракторов схемы 4К4а высокой мощности (свыше 280 л.с.) на работах в агрегате с энергоемкими, полностью загружающими их широкозахватными высокопроизводительными сельхозмашинами-орудиями на больших площадях с тяговыми усилиями на крюке, соответствующими 3-му…4-му тяговым классам.

Предлагаемые на рынках стран ЕС и Северной Америки ведущими производителями Case IH, Fendt, John Deere, Massey Ferguson, New Holland и Valtra десять моделей тракторов компоновки 4К4а высокой мощности в диапазоне 280…335 л.с., сгруппированные по мощности и массе, представлены в табл. 1. Видно, что верхняя граница мощности современных колесных тракторов 4К4а высокой мощности смещена до уровня 335 л.с., причем уже известны образцы тракторов этой схемы (фирм Massey Ferguson и Valtra) с еще более высокой мощностью – до 340…370 и 354…370 л.с. соответственно, подготовленные к серийному производству и демонстрировавшиеся в Москве на международной выставке «Агросалон-2008».

Отмечая в целом высокий уровень технических показателей всех указанных моделей тракторов схемы 4К4а (табл. 2), рассмотрим основные особенности их конструкций.

Двигатели. На тракторах высокой мощности применяют 6-цилиндровые рядные экономичные дизели Case IH, Sisu, John Deere и New Holland жидкостного охлаждения с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха, четырьмя клапанами на цилиндр, с измененной топливной аппаратурой с электронным впрыском топлива под высоким давлением. Эти двигатели отличают хорошая приемистость, большой запас крутящего момента (до 43%), гарантирующий высокие тяговые усилия при перегрузке.

С внедрением топливной системы Common Rail появилась возможность снизить выбросы вредных веществ с отработавшими газами до уровня, предусмотренного нормами Tier III (с 2006 г.) для двигателей мощностью свыше 130 кВт (177 л.с.). Кроме того, двигатели John Deere, Massey Ferguson и New Holland могут работать на двух автоматически переключаемых уровнях мощности: пониженном и повышенном (до 25 л.с.) соответственно для тяговых работ или при отборе мощности на ВОМ и транспортном режиме, а двигатели Sisu тракторов Fendt – еще и на альтернативных видах топлива. Одновременно снижен удельный расход топлива на экономичных режимах до 143…158 г/(л.с..ч) и расход масла на угар, улучшены внешние характеристики – протяженность «площадки» постоянного значения момента увеличилась до 600 мин^–1.

Трансмиссии. В тракторах Case IH, John Deere, New Holland и Valtra используются «мокрые» многодисковые муфты сцепления с электрогидравлическим управлением повышенной износостойкости.

Особенность мощных тракторов – обязательное применение коробок передач с переключением под нагрузкой без разрыва потока мощности или бесступенчатых, что позволяет исключить остановки или существенное замедление трактора при выполнении работ. Тракторы Сase IH, New Holland и Valtra штатно комплектуют автоматическими КП с переключением под нагрузкой с новым встроенным электронным  оборудованием, а тракторы  John Deere,  Fendt и  Massey Ferguson – бесступенчатыми гидромеханическими КП с электронным управлением двигателем и трансмиссией, причем сцепление на тракторах двух последних фирм вообще отсутствует.

Задние независимые валы отбора мощности (ВОМ) этих тракторов служат для привода активных рабочих органов машин-орудий и штатно выполняются соответственно односкоростными (Case IH, John Deere и Valtra – 1000 мин^–1) либо двухскоростными (Fendt, Massey Ferguson и New Holland – 540/ 1000 мин^–1), причем на тракторе Fendt частота вращения 540 мин^–1 выполняется «экономичной», соответствуя работе двигателя при пониженных оборотах и расходе топлива. Тракторы высокой мощности оснащают и передними ВОМ: New Holland и Valtra – штатно (1000 мин^–1); Case IH, Fendt и Massey Ferguson – по заказу (тоже 1000 мин^–1), а тракторы Fendt – еще и двухскоростными (540/ 1000 мин^–1).

Ходовые системы. На тракторах высокой мощности широко применяются системы автоматического включения привода переднего ведущего моста под нагрузкой и электрогидравлической блокировки дифференциала повышенного трения.

Чтобы обеспечить постоянный контакт передних колес с почвой, снизить нагрузки на остов и галопирование при движении по неровной местности на высокой скорости, тракторы оснащают гидропневматически подрессоренными передними мостами (тракторы Case IH, Massey Ferguson и Valtra) либо независимыми подвесками непосредственно передних колес (тракторы Fendt и John Deere).

Чтобы уменьшить давление на почву и повысить тяговые показатели, задние мосты либо одновременно передние и задние мосты тракторов высокой мощности по заказу оснащают удлиненными осями со сдвоенными колесами. По заказу их могут догружать дополнительным балластом для достижения оптимальной пробуксовки (не более 8…12%).

Тормоза. В связи с ростом транспортных скоростей тракторы оснащают высоконадежными «мокрыми» дисковыми тормозами с гидроуправлением не только задних, но и передних колес, а также штатно или по заказу еще и пневмо- или гидроприводом для тормозной системы прицепов.

Гидронавесные системы. Как правило, все тракторы высокой мощности штатно оснащают электрогидравлическими регуляторами задних навесных систем с автоматическим силовым, позиционным и смешанным регулированием глубины обработки почвы, имеющими двойные гидроцилиндры и гасители колебаний рычагов при транспортных переездах. Такие регуляторы дополнительно усовершенствованы и снабжены функциями для программирования последовательности выполнения многих операций (до 20), в том числе высота/ глубина орудий, поднять-опустить, наибольшая высота подъема навесных систем, тяговые усилия, плавность хода, работа клапанов и антипробуксовочных систем, работу которых рекомендуется увязывать с работой радаров, которыми тракторы, в частности Case IH, Massey Ferguson, могут оснащать по заказу.

Передние навесные системы меньшей грузоподъемности, чем задние, могут входить в список опций. Гидросистемы с аксиально-поршневым гидронасосом обеспечивают достаточно высокое давление (20  МПа). Максимальная  грузоподъемность задних навесных систем сейчас в основном близка к их собственной массе. Для удобства агрегатирования они повсеместно оборудуются крюками-захватами, причем управление ими на мощных тракторах дублируется выводом пульта на крылья задних колес.

Кабины и внешнее строение. Большое внимание уделяется дизайну кабин, крыльев, капотов тракторов высокой мощности – преобладают мягкие, закругленные формы, и при этом сохраняется традиционный стиль. Благодаря внедрению эффективных шумопоглощающих материалов и конструкций уровень шума в кабинах тракторов снижен до 70…72 дБ (А). Все кабины оснащаются эффективными отопительно-вентиляционными установками и имеют встроенный защитный каркас. Штатно в кабине тракторов Fendt, Massey Ferguson и New Holland устанавливают кондиционер (на тракторах John Deere, Case IH и Valtra по заказу), причем на тракторах двух последних фирм – еще и системы климат-контроля. Сиденья выполнены регулируемыми и установлены на пневмоподвесках, устраняющих до 90% вертикальных колебаний. Рулевое колесо регулируется по углу наклона и высоте.

В кабинах заметно сократилось количество механических приводов, произошел массовый переход на электронные системы с управлением посредством кнопок и многофункциональных джойстиков. Все шире используют многофункциональные мониторы и дисплеи на базе компьютеров для контроля и управления важнейшими узлами и агрегатами.

широко используются в конструкциях тракторов высокой мощности, обеспечивая функции:
• диагностики, т. е. непрерывного мониторинга работы узлов и агрегатов, информации оператора и автоматической корректировки их настроек с подачей сигнала тревоги при возникновении неисправностей;
• управления разворотом в конце полосы с программированием повторяющихся операций (до 35 операций), при этом регистрируется пройденное расстояние, производятся расчеты продолжительности операций, расхода топлива и др.;
• регулирования двигателей на оптимальный режим;
• управления навесным рабочим оборудованием (по шине CAN) с обменом данными между трактором и оборудованием;
• автоматического вождения по сигналам спутниковых навигационных систем (Fendt, John Deere и New Holland), сбора и документирования учетных данных, создания изменяемых карт работ, анализа урожайности полей, поиска возможностей и резервов улучшения результатов работ (Fendt и Massey Ferguson).

Несмотря на довольно высокую цену зарубежных тракторов этого уровня мощности на отечественном рынке, они тем не менее приобретают все большую популярность у сельских товаропроизводителей России, тем более что тракторы компоновки 4К4а такой мощности у нас не производят.