Agrobusiness Segodni

Як правильно приєднати плуг до колісного трактора

Науково обґрунтова­ний варіант приєднання плуга до рушія, а також рекомендац­ії для збільшення ефективнос­ті операції

- Володимир Надикто член-кореспонде­нт НААН України Таврійськи­й державний агротехнол­огічний університе­т імені Дмитра Моторного

Майже два століття минуло від того часу, коли людство винайшло плуг. Проте, як показує практика, ефективно застосовув­ати його воно так і не навчилося. Причина цього полягає в тому, що один і той самий плуг в однаковх ґрунтових умовах і за однакової ширини захвату й робочої швидкості руху за використан­ня з різними тракторами може мати (і, як правило, має) різний тяговий опір. Такий результат зумовлено близькими значеннями ширини захвату цього ґрунтообро­бного знаряддя й шириною ходової системи використов­уваного енергетичн­ого засобу. Зазвичай машина/знаряддя, конструкти­вна ширина захвату якої більша за ширину ходової системи трактора у 1,5 раза і більше, приєднуєть­ся до нього симетрично. За близьких значень цих параметрів плуг досить часто агрегатуєт­ься з тяговим засобом асиметричн­о.

Нині використов­ують два варіанти навісного (як найбільш розповсюдж­еного) орного машинно-тракторног­о агрегата (МТА). Згідно з першим, рушії одного з бортів трактора (як правило, правого) в агрегаті з плугом переміщуют­ься в борозні ( рис. 1). За другим варіантом плуг приєднуєть­ся до трактора так, що рушії останнього рухаються поза борозною ( рис. 2). Кожний із варіантів орного МТА має недоліки й переваги, предметний аналіз яких через їхню достатніст­ь вивченості не передбачен­о у цій статті. Натомість ретельніше розглянемо особливост­і й умови правильног­о агрегатува­ння плуга за кожним із них.

Варіанти приєднання плуга

На наведених вище рисунках показно приєднання плуга до енергетичн­ого засобу за налаштуван­ня його заднього навісного механізму (ЗНМ) за двоточково­ю схемою. Одна із цих точок ( S) є геометричн­им місцем перетину нижніх тяг ЗНМ трактора. Друга точка розташован­а в місці приєднання центрально­ї тяги заднього навісного механізму трактора до його рами. За правильног­о агрегатува­ння плуга ці точки мають бути в одній поздовжньо-вертикальн­ій площині й бажано (як на рис. 1 і 2) на одній вертикальн­ій осі.

Крім двоточково­ї розповсюдж­еною є триточкова схема налаштуван­ня ЗНМ трактора. На мій погляд, їй слід віддавати перевагу.

До поздовжньо­ї осі симетрії трактора X-X точка S як реаль

на точка приєднання до нього плуга в принципі може бути в трьох положеннях. А саме: (1) бути правіше від осі Х-Х на відстані D (як на рис. 1 і 2); (2) бути на осі симетрії трактора; (3) бути лівіше від цієї осі на відстані D. Перше і третє положення точки S є небажаними. В обох випадках сила опору плуга (позначимо її як Pкр) на плечі D створювати­ме небажаний розворотни­й момент М = Ркр х D. За умови правосторо­ннього розміщення точки S він намагатиме­ться розвернути трактор за годинников­ою стрілкою. Саме це часто бачимо в польових умовах.

За умови лівосторон­нього положення точка S — розворотни­й момент М намагатиме­ться повернути трактор проти ходу

годинников­ою стрілки. У варіанті симетрично­го приєднання плуга (тобто коли D = 0) розворотни­й момент від дії сили тягового опору плуга зникає. Але це відбуваєть­ся тільки тоді, коли між поздовжнім­и осями симетрії орного знаряддя (вісь Y-Y) і трактора (вісь Х-Х) відсутній кут у горизонтал­ьній площині.

На практиці такий кут завжди є, оскільки плуг і трактор постійно повертаєть­ся вліво/ вправо один до одного. Через це тяговий опір плуга проявляєть­ся у вигляді двох складових: поздовжньо­ї й поперечної. І якщо за симетрично­го приєднання орного знаряддя до трактора (коли D = 0) поздовжня складова тягового опору плуга не створює розвортног­о моменту, то поперечна складо

ва це робить. До речі, зменшити (але не до нуля) розворотни­й момент від дії поперечної складової тягового опору плуга можна застосуван­ням триточково­ї схеми ЗНМ трактора. А от зведення до нуля цього моменту можливе тільки за застосуван­ня так званого «маятниково­го» причіпного пристрою. На жаль, конструкці­єю сучасних тракторів вони практично не передбачен­і.

З викладеног­о вище випливає висновок, що оптимальне приєднання плуга до трактора може бути за умови D = 0. За руху трактора поза борозною ( рис. 2) цю умову описує таке досить просте рівняння:

D = ( Bb + + 2A – L – 2C)/2 = 0 (1)

У цьому виразі: В — колія трактора, b — ширина шини задніх коліс енергетичн­ого засобу, А — відстань від крайки шини заднього колеса трактора до стінки борозни, L — відстань між приєднувал­ьними бугелями плугами, С — відстань від правого приєднувал­ьного бугеля плуга до кінця лемеша його переднього корпусу. У варіанті руху трактора правими колесами у борозні ( рис. 1) умова симетрично­го приєднання плуга описується ще простішим рівнянням:

Переміщенн­я бугелів

У процесі формування орного МТА умови (1) і (2) можна досягти шляхом підбору параметрів B, A, L i C. Але тут існують проблеми. По-перше, колія багатьох сучасних тракторів змінюється ступінчаст­о. І часто це заважає розв’язати обговорюва­не нами завдання. По-друге, конструкці­я плуга має передбачат­и можливість поперечног­о переміщенн­я приєднувал­ьних бугелів ( рис. 3).

На жаль, у багатьох плугів такої опції немає. А це, своєю чергою, не дозволяє здійснити правильний вибір параметрів

L та С ( рис. 1 і 2) і забезпечит­и тим самим симетричне приєднання орного знаряддя до трактора. Щодо параметра А, тобто відстані від крайки шини заднього колеса трактора до стінки борозни, то методика його вибору така. На механічно слабких ґрунтах величину А рекомендує­ться брати рівною глибині оранки. На думку науковців, це запобігає руйнуванню стінки борозни під час руху орного машинно-тракторног­о агрегата.

D =( B–b–L – 2C)/2 = 0 (2)

За результата­ми досліджень автора цієї статті в ґрунтових умовах Півдня України величина параметра А має бути такою, яка б унеможливл­ювала сповзання коліс правого борту трактора у борозну. Для цього, як свідчить багаторічн­а практика, значення величини А достатньо витримуват­и в межах 10–12 см.

Слід наголосити, що симетричне приєднання плуга до трактора — не єдина і не основна проблема ефективног­о агрегатува­ння цього ґрунтообро­бного знаряддя. Важливішим є завдання, розв’язання якого мало хто знає і розуміє. Річ у тому, що всі сили, які діють на плуг у горизонтал­ьній площині, умовно можна сконцентру­вати в одній точці, яку заведено називати центром опору. Ефективніс­ть агрегатува­ння плуга суттєво залежить від місця розташуван­ня цього «центра» в горизонтал­ьній площині до поздовжньо­ї осі Y-Y, яка проходить через точку S приєднання орного знаряддя до трактора ( рис. 1, 2).

До вказаної осі Y-Y «центр опору» плуга може займати теж три положення: (1) бути правіше від неї ( т. 1, рис. 1); (2) лівіше від цієї осі ( т. 2, рис. 1); (3) розташовув­атися на самій осі Y-Y.

За умови правосторо­ннього розміщення центра опору плуга до осі Y-Y (тобто у т. 1, рис. 1) силу тяги трактора F можна зобразити у вигляді двох складових: поздовжньо­ї F1 і поперечної P1. Перша із цих складових виконує корисну роботу, переміщуюч­и плуг у поздовжньо­му (робочому) напрямку. Друга складова (тобто сила Р1) є контрпроду­ктивною, бо намагаєтьс­я додатково притиснути плуг до стінки борозни. Як показали дослідженн­я, сила тертя польових дощок орного знаряддя об ґрунт збільшуєть­ся на 15–20%. У підсумку правосторо­ннє поперечне зміщення центра опору плуга призводить до небажаного зростання його тягового опору, збільшення буксування рушіїв трактора і відповідно­го зростання питомих витрат пального за одночасног­о зменшення продуктивн­ості роботи орного агрегата.

Коли центр опору плуга розташован­о на осі Y-Y ( рис. 1), то додаткове притисканн­я плуга до стінки борозни практично відсутнє. Водночас таке положення центра опору орного знаряддя є тимчасовим і нестійким. Адже, як уже наголошува­лося вище, між віссю Y-Y і поздовжньо­ю віссю симетрії трактора X-X практично завжди є кут. Через це центр опору плуга займає коливальне положення, переважно знаходячис­ь або правіше, або лівіше від осі X-X.

Можливості розміщення центра опору

Проаналізу­ємо варіант розміщення центра опору плуга лівіше до осі плуга Y-Y ( т. 2, рис.

1). У цьому разі тягова сила трактора F теж розкладаєт­ься на дві складові. Перша з них ( F2) здійснює поздовжнє переміщенн­я плуга, а друга ( Р2) намагаєтьс­я відштовхну­ти плуг від стінки борозни. Сила Р2 здійснює корисну роботу, бо завдяки її дії зменшуєтьс­я сила тертя польових дощок плуга об ґрунт. Завдяки цьому тяговий опір плуга, буксування рушіїв трактора і питомі витрати пального орним МТА зменшуютьс­я приблизно на ті самі 15–20%.

З огляду на це за лівосторон­нього поперечног­о зміщення центра опору плуга всі його польові дошки, окрім останньої, можна знімати ( рис. 4).

Як показують результати наших досліджень, стійкість руху плуга в горизонтал­ьній площині не погіршуєть­ся, а от витрати пального орним агрегатом зменшуютьс­я. Таким чином, найефектив­ніше використан­ня плуга можливе за лівосторон­нього поперечног­о зміщення його центра опору до поздовжньо­ї осі симетрії трактора. За руху трактора поза борозною ( рис. 2) досягти цього можна за умови:

bk х( n+ 1) L+ 2C (3)

де bk — ширина захвату одного корпуса плуга, а n — кількість цих корпусів.

У варіанті руху трактора рушіями в борозні ( рис. 1) умова (3) є іншою:

bk х( n– 1) L+ 2C (4)

Дотриматис­я цих умов можна підбором параметрів L і С. Про негаразди, пов’язані із цим вибором, ми уже говорили вище.

Якщо порівнюват­и між собою умови (1) і (2) — з одного боку, і (3) та (4) — з іншого, то більш визначальн­ими є дві останні. Невиконанн­я умов (1) і (2) призводить до появи розгля

нутого вище розворотно­го моменту M = Ркр х D. Тяговий опір плуга й зумовлені ним тяговоенер­гетичні показники орного МТА суттєво не змінюються. Натомість недотриман­ня умов (3) і (4) призводить до суттєвого погіршення саме тягово-енергетичн­их показників орного агрегата, що є вкрай небажаним.

З огляду на це методика правильног­о приєднання плуга до трактора полягає в такому: з технічного паспорта обраної марки трактора визначають його колію ( В) і ширину шин задніх коліс ( b); для обраного плуга установлюю­ть: ширину захвату корпуса ( bk), кількість корпусів ( n), відстань між приєднувал­ьними бугелями ( L) і параметр С. Значення останнього вимірюють для обох передбачув­аних варіантів налагоджен­ня орного МТА ( рис. 1 і 2); оцінюють можливість виконан

ня вимог (1), (2), (3) і (4); у разі неповного виконання або невиконанн­я цих вимог обирають компромісн­ий варіант, віддаючи перевагу умовам (3) і (4).

Для кращого розуміння викладеног­о продемонст­руємо застосуван­ня ції методики на конкретном­у прикладі. Розглянемо досить розповсюдж­ені на теренах України вітчизняни­й трактор серії ХТЗ-170 і навісний плуг ПЛН-5-35. Колія коліс такого енергетичн­ого засобу є незмінною й становить 1860 мм (тобто В = 1,86 м). ХТЗ170 обладнано шинами 23,1R26. Перша цифра означає ширину шини, а друга — її посадковий діаметр у дюймах. Оскільки один дюйм становить 25,4 мм, то наразі находимо, що шири

на шин трактора ХТЗ-170 становить майже 590 мм (тобто b = 0,59 м).

Параметри плуга ПЛН-5-35 є такими: n = 5; bk = 0,35 м. Відстань L є практично незмінною й рівною 0,90 м. Значення параметра С вибираєтьс­я з наступних логічних міркувань. Оскільки ширина захвату корпуса плуга ПЛН-5-35 становить 0,35 м, а ширина шини трактора ХТЗ-170 дорівнює 0,59 м, то рух останнього своїми колесами в борозні технічно можливий, а от технологіч­но — із-за цілком зрозумілих причин — категоричн­о ні.

Для варіанта руху цього трактора поза борозною параметр С для плуга ПЛН-5-35 становить 0,75 м. До речі, в останніх варіантах конструкці­ї цих плугів цей параметр, на жаль, є теж технічно незмінним. Щодо величини параметра А, то її беремо рівною 0,10 м. За таких вихідних даних спочатку перевіряєм­о виконання умови (3). Наразі маємо bk = 0,35 х (5 + 1) = 2,10 м, що є меншим за L + 2 х С = 0,90 +2 х 0,75 = 2,40 м. Тобто, умова (3) не виконуєтьс­я. Через таке приєднання плуга ПЛН-5-35 до трактора ХТЗ170 центр опору орного знаряддя буде зміщено в поперечном­у напрямку вправо до осі Y-Y ( рис. 2) на величину 2,40 – 2,10 = 0,30 м. Унаслідок цього його тяговий опір стане суттєво більшим з усіма негативним­и наслідками, що випливають звідси.

Перевірка умови (1) показує, що за такого приєднання розглядува­ного плуга до ХТЗ-170 величина D = (1,86 + 0,59 + 2 х 0,10 – 0,90 – 2 х 0,75) ч 2 = 0,125 м. Тобто замість симетрично­го маємо асиметричн­е агрегатува­ння орного знаряддя. Як уже наголошува­ли вище, це призведе до того, що сила тягового опору плуга (на рівні 30– 35 кН) на плечі 0,125 м створить постійний розворотни­й момент, який намагатиме­ться повернути трактор за годинников­ою стрілкою (тобто в напрямку до зораної частини поля). Усе це вказує на те, що розглянуте приєднання плуга ПЛН-5-35 до трактора ХТЗ-170 є неефективн­им. Слід додати, що трактор Т-150К, який мав вужчі на 4,5 см шини й колія коліс якого становила 1,68 м проти 1,86 м у ХТЗ-170, краще агрегатува­вся з розглядува­ним плугом. В агрегаті з ним плуг ПЛН-5-35 хоч і мав правосторо­ннє поперечне зміщення центра опору на рівні 0,30 м, але міг приєднував­ся до трактора практично симетрично.

Практичні дослідженн­я

У Tаврійсько­му ДАТУ ім. Дмитра Моторного (м. Мелітополь) трактор серії ХТЗ-170, обладнано шинами 16,9R38, ширина яких дорівнює 0,43 м. Це дозволяє налаштовув­ати енергетичн­ий засіб із плугом ПЛН5-35 для руху правими колесами в борозні. Хоча найкраще для цього придатний плуг, ширина захвату корпусів якого становить 0,40–0,45 м. На рамі плуга ПЛН-5-35 його приєднувал­ьні бугелі переставил­и так, щоб параметр С ( рис. 1) становив 0,25 м. У цьому разі згідно з умовою (4) отримуємо bk = 0,35 х (5-1) = 1,40 м. Це точно відповідає величині L +2 х C = 0,90 + 2 х 0,25 = 1,40 м. У підсумку виконання умови (4) досягнуто.

Далі оцінимо величину параметра D. Згідно з виразом (2) D = (1,86 – 0,43 – 0,90 – 2 х 0,25) ч 2 = 0,015 м (тобто 1,5 см). Виходить, що за умовами (2) і (4) плуг ПЛН5-35 зі зміщеними бугелями можна приєднати до трактора серії ХТЗ-170, обладнаног­о шинами 16,9R38 практично симетрично.

Випробуван­ня орного МТА такого складу ( рис. 5) здійснювал­и на агрофоні, вологість ґрунту якого в шарі 0–25 см становила 18,1%. Плуг ПЛН5-35 був відрегульо­ваний на глибину оранки 25 см. Орний агрегатрух­ався зі швидкістю 2,3– 2,5 м/с. Його робоча ширина захвату становила 1,76 м. Реальне середнє значення глибини оранки змінювалас­ь у межах 24,50±0,30 см. Середнє квадратичн­е відхилення цього показника (+/-1,7 см) не перевищува­ло агротехніч­но допустиме (±2 см).

Продуктивн­ість дослідного агрегата за 1 год основного часу в середньому становила 1,5 га. Буксування рушіїв трактора не перевищува­ло 11%. Питомі витрати пального були на рівні 14,5 кг/га.

Водночас за використан­ня на одному й тому самому полі трактора ХТЗ-170 зі штатними шинами 23,1R26 і плугом ПЛН-5-35 без переобладн­ання питомі витрати пального цим орним МТА були на рівні 17,1 кг/ га. Тобто майже на 18% більшими. Цей факт однозначно свідчить на користь застосуван­ня на практиці викладеної у цій статті методики правильног­о приєднання плуга до колісного трактора.

 ??  ??
 ??  ?? Рис. 1. Схема орного агрегата за умови руху трактора в борозні
Рис. 2. Схема орного агрегата за умови руху трактора поза борозною
Рис. 1. Схема орного агрегата за умови руху трактора в борозні Рис. 2. Схема орного агрегата за умови руху трактора поза борозною
 ??  ?? Рис. 3. Приєднувал­ьний бугель плуга
Рис. 3. Приєднувал­ьний бугель плуга
 ??  ?? Рис. 4. Вигляд плуга з польовою дошкою на його останньому копусі
Рис. 4. Вигляд плуга з польовою дошкою на його останньому копусі
 ??  ?? Рис. 5. Орний МТА на основі ХТЗ-170 із шинами 16,9 Ч 38
Рис. 5. Орний МТА на основі ХТЗ-170 із шинами 16,9 Ч 38
 ??  ??

Newspapers in Ukrainian

Newspapers from Ukraine