Трактор ХТЗ-280Т зі змінними ходовими системами: практичні випробування

Оновлення й поповнення машинно-тракторного парку (МТП) сільськогосподарських підприємств на початку XXI ст. розглядається не тільки із погляду продуктивності, економічності нових машин, а й із позицій екологічності. Відомі світові фірми тракторобудування уже мають модельний ряд гусеничних тракторів на гумово-гусеничному ходу.

Слід зазначити, що такий універсальний трактор може знайти попит серед значної кількості сільськогосподарських підприємств України. Це підтверджують дослідження, які було проведено у 2010–2013 роках кафедрою «Оптимізація технологічних систем» (ОТС) Навчально-наукового інституту механотроніки і систем менеджменту (ННІ МСМ) щодо використання машин у землеробстві Лісостепу і Степу Харківської області.

Результати досліджень показали, що всі господарства за технічною оснащеністю можна умовно (відповідно до розробленої кафедрою ОТС методики) розподілити на три групи: високого технологічного рівня (ВТР), середнього (СТР) та низького технологічного рівня (НТР). В основу методики було покладено показники, які враховували рівень агротехніки та механізації с.-г. процесів у досліджуваних господарствах. Як показали результати цільового розподілення господарств у двох районах Харківської області — Золочівському (зона Лісостепу) та Балаклійському (зона Степу), співвідношення господарств ВТР, СТР і НТР у відсотках становило відповідно 12:23:65 та 3:20:77. Тобто основна їхня маса — 65–77% — господарства НТР. У цих господарствах обмежені фінансові можливості і, як правило, незначний парк тракторів та інших с.-г. машин. Тому цим господарствам потрібні універсальні трактори, які можна використовувати за потреби як гусеничний або як колісний — для них трактори типу ХТЗ-280Т можуть бути досить бажаними.

У 2014 році кафедра ОТС взяла участь у випробуваннях та дослідженнях дослідного зразка універсального колісного гусеничного трактора

ХТЗ-280Т, який може працювати варіативно: як гусеничний трактор ,а за потреби і незначної затрати часу (декілька годин) його можна переналаштувати на колісний.

У 2014 році дослідний зразок трактора було представлено у виконанні ходової частини у вигляді металевих гусениць. На ньому був установлений двигун ЯМЗ 236НД потужністю 210 к. с. Конструктори ХТЗ у подальшому передбачають оснащувати ці трактори двигунами більших потужностей.

Співробітники кафедри ОТС разом зі спеціалістами ХТЗ провели відповідні дослідження роботи дослідного зразка трактора у виробничих умовах навчального господарства Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. П. Василенка (ХНТУСГ).

Програма досліджень передбачала визначення можливості агрегатування трактора із вітчизняними та зарубіжними грунтообробними і посівними машинами (табл. 1), а також встановлення експлуатаційно-технологічних показників під час виконання різних технологічних операцій.

В осінній період 2014 року було проведено дослідження щодо можливості агрегатування з наявними вітчизняними плугами ПЛН-5-35 та ПН-8-35, у результаті яких отримано експлуатаційно-технологічні показники під час виконання цими агрегатами оранки. Умови, за яких проводили дослідження, характеризувались тим, що температура вночі знижувалась до -4...8°С, тому твердість грунту на глибині до 10 см становила 3,0 МПа.

Швидкість руху агрегату при цьому становила 6,0–6,1 км/год. Підвищити швидкість не давала змоги недостатня потужність двигуна ЯМЗ 236НД. З урахуванням відповідних умов продуктивність за 1 год основного часу за агрегатування із плугом ПН-8-35 була невисокою і становила 1,19 га за витрат палива 30 л/га.

У весняний період 2015 року було проведено різносторонні дослідження трактора ХТЗ-280Т, який був представлений у своєму основному варіанті - із гумово-тросовими гусеницями.

Дослідження у цей період були багатоплановими, їх проводили спеціалісти різних напрямів провідних кафедр інституту: «Трактори та автомобілі», «Безпека життєдіяльності» та «Оптимізація технологічних систем». Так, кафедра «Трактори і автомобілі» провела дослідження із визначення швидкості руху агрегату на різних режимах, величини буксування та класу тяги трактора. Визначення вказаних показників проводили із допомогою вимірювальної системи динаміки та енергетики мобільних машин (ВСДЕММ), розробленої кафедрою. Ця система включала:

• інерційно-вимірювальний пристрій (ІВП);
• навігаційний приймач GPS, антена якого встановлювалась на даху кабіни трактора;
• датчик швидкості коліс;
• датчик тягового зусилля (електронний динамометр).

Реальні швидкості визначали за роботи на І, ІІ, ІІІ діапазонах передач, тягові випробування та величину буксування — на ІІ та ІІІ діапазонах. Для створення тягового зусилля використовували трактор ХТЗ-17224 та сівалки John Deere 7200.

У результаті аналізу визначених динамічних характеристик трактора було одержано залежність буксування (δ) рушіїв трактора від тягового зусилля (Ркр) (рис. 1) .

Аналіз даних цього графіка показує, що за мінімально допустимого значення буксування — 5% трактор розвиває зусилля 8000 кг, тобто клас трактора ХТЗ-280Т слід прийняти рівнозначним 80 кН.

Визначення реальної швидкості показало, що на передачах І діапазону вона становить 0,51–0,89 м/с; ІІ — 1,22–2,7; ІІІ — 3,15–4,13 м/с.

Кафедра ОТС провела дослідження щодо можливості та ефективності агрегатування трактора ХТЗ-280Т із зарубіжними с.-г. машинами, а саме із 12-рядною сівалкою для просапних культур John Deere 7200. Перевагою цієї сівалки було те, що вона забезпечувала якісну сівбу на швидкості 12  км/год.

У перебігу досліджень із агрегатування трактора ХТЗ-280Т із сівалкою John Deerе 7200 визначали експлуатаційно-технологічні показники під час висівання соняшнику (табл. 2).

Результати визначень показують, що умови роботи були характерні для весняного періоду: значна вологість становила у шарах грунту 0–10 см, 10–15, 15–20 см — 28–34%. Твердість грунту при цьому в шарах 0–5 см, 5–10, 10–15, 15–20 см була у межах 0,53–1,16 МПа.

Агрегат, що складався із трактора ХТЗ-280Т та сівалки John Deerе 7200, забезпечив досить високу продуктивність — 13,0 га за 1 год основного часу та низькі витрати палива —2,2 л/га, що на 40% нижче порівняно із застосуванням подібного вітчизняного агрегату в складі трактора ХТЗ-17224 та сівалки СУПН-12 (3,2 л/га).

Крім експлуатаційних показників роботи досліджуваного агрегату, проводили також визначення впливу гумово-тросових гусениць трактора ХТЗ-280Т на грунт. Як відомо, найбільшою мірою цей негатив від переущільнення грунту проявляється у зоні дії рушіїв. Цей небажаний вплив на грунт характеризується суттєвим зниженням урожайності с.-г. культур, підвищеними витратами палива та прискореним спрацюванням робочих органів грунтообробних машин.

Під час дослідження впливу рушіїв на грунт оцінювали величину грунтового ущільнення у місці проходження трактора. Показник величини ущільнення визначали за різницею між попереднім значенням твердості грунту (до проходження трактора полем) та після виконання цієї операції (вплив на грунт гусениць трактора ХТЗ-280Т). Ці показники порівнювали із показниками твердості грунту після проходження колісного трактора (по сліду колеса). Отримані результати представлено на рис. 2.

З аналізу даних графіків видно, що під дією гусениць грунт у шарі 0–5 см ущільнюється на 47%. Водночас у шарі 5–10 см, тобто на глибині, на яку проводили висів насіння соняшнику, грунт ущільнювався лише на 11%, а в глибших шарах — відповідно на 34 та 17%.

Значне ущільнення верхнього шару пояснюється тим, що перед сівбою, крім попередніх обробітків грунту, було проведено розпушування верхнього шару поля дисковими боронами.

У цих самих умовах колеса трактора ХТЗ-17224 ущільнюють грунт у шарі 0–5 см на 67%, 5–10 см — на 48 і відповідно у шарах 10–15 та 15–20 см — на 58 та 34%.

Порівняння впливу на грунт, яке створюють гусениці трактора ХТЗ-280Т та колеса ХТЗ-17224, показує, що гусениці ущільнюють грунт у шарі 0–5 см на 30% менше, 5–10 см — на 57, а в шарах 10–15 та 15–20 см — відповідно на 34 та 20% менше, ніж колеса трактора ХТЗ-17224.

Крім зазначеного вище, у літній період 2015 року проводили випробування трактора ХТЗ-280Т за його агрегатування із 8-корпусним плугом ПЛН-8-35.

Слід зазначити, що у цей період спостерігали значну твердість грунту, яка сягала 4,2 МПа. Під час дослідження визначали основні експлуатаційно-технологічні показники: робочу швидкість, витрати палива та глибину обробітку.

Через досить значну твердість грунту робоча швидкість становила 6,1 км/год, відповідно годинна продуктивність становила 1,6–1,8 га, а витрати палива — 26,6 л/га. У цих складних умовах подібні показники можуть бути забезпечені за використання колісного трактора К-701М, але він оснащений потужнішим двигуном (335 к. с.), та й негативний вплив його коліс на ущільнення грунту значно більший.

Враховуючи середню твердість грунту, яка на одному й тому самому полі, де проводили дослідження, значно змінювалась, варіювала і глибина обробітку, що була у межах 14–23 см (за встановленої величини 30 см).

Висновки

Визначення динамічних характеристик трактора ХТЗ-280Т з допомогою вимірювальної системи динаміки й енергетики мобільних машин (ВСДЕММ), розробленої співробітниками кафедри «Трактори й автомобілі», дало змогу встановити швидкісні режими під час роботи трактора в агрегаті із сівалкою John Deerе 7200 на виконанні сівби соняшнику, які становлять: на передачах І діапазону — 0,51–0,89 м/с (1,8–3,2 км/год), ІІ — 1,22–2,7 (4,4–9,7); ІІІ — 3,15–4,13 м/с (11,34–14,8 км/год).

Результати визначення тягового зусилля трактора показують, що для трактора ХТЗ-280Т за допустимої величини буксування на рівні — 5% за такий показник слід вважати 80 кН.

Застосування універсального колісно-гусеничного трактора ХТЗ-280Т у варіанті гусеничного трактора із гумово-тросовими гусеницями забезпечило на висіві соняшнику сівалкою John Deerе 7200 високу продуктивність (13,0 га/год основного часу) та низькі витрати палива — 2,2 л/га, що на 40% менше, ніж за сівби агрегатом у складі колісного трактора ХТЗ-17224 та вітчизняної сівалки СУПН-12.

Вплив дії гусениць трактора ХТЗ-280Т на грунт значно (на 37%) менший, ніж рушіїв колісного трактора ХТЗ-17224.

За агрегатування трактора ХТЗ-280Т із плугом ПЛН-8-35 у літній період 2015 року, коли твердість грунту дорівнювала 4,2 МПа, витрати палива становили 26,6 л/га, при цьому робоча швидкість була 6,1 км/год.

У статті представлено результати дослідження роботи першого українського колісно-гусеничного трактора ХТЗ-280Т зі змінними ходовими системами в осінній період 2014 року та весняний період 2015-го. Водночас досліджувалась можливість та ефективність його агрегатування із сільськогосподарськими машинами. Визначення експлуатаційно-технологічних показників під час сівби соняшнику показало, що агрегат у складі  трактора ХТЗ-280Т та сівалки John Deerе 7200 забезпечив високу продуктивність — 13,0 га за 1 год основного часу  та досить низькі витрати палива — 2,2 л/га, що на 40% менше, ніж за використання агрегату, що складався із трактора ХТЗ-17224 та вітчизняної сівалки СУПН-12.

Крім визначення експлуатаційно-технологічних показників, у весняний період проводили дослідження впливу гусениць трактора ХТЗ-280Т на ущільнення грунту під час виконання технологічної операції — сівби соняшнику. Показником ущільнення була величина твердості грунту, яку визначали довільно і по сліду гусениці, а також по сліду рушія колісного трактора ХТЗ-17224. Результати визначення ступеня збільшення твердості грунту внаслідок проходження цих агрегатів показали, що гусениці ущільнюють грунт у шарі 0–5 см на 48%, а грунтовий шар на глибині 5–10 см, в який проводили висів насіння соняшнику, — всього на 11%. Наступні шари — 10–15 та 15–20 см — ущільнювались відповідно на 34 та 17%.

Ущільнення грунту колесами трактора ХТЗ-17224 у тих самих умовах в шарі грунту 0–5 см становило 67%, 5–10 см — 41, 10–15 та 15–20 см — відповідно 58 та 34%. Порівняння величин ущільнення, зумовлених колесами колісного трактора та гусеницями трактора ХТЗ-280Т показує, що в останньому варіанті грунт у шарі 0–5 см ущільнюється на 30%, 5–10 см — на 41, а в шарах 10–15 та 15–20 см — відповідно на 34 та 20% менше, ніж внаслідок проходження коліс трактора ХТЗ-17224.

С. Харченко, канд. техн. наук, доцент,  

М. Циганенко, канд. техн. наук, доцент,

Р. Антощенков, канд. техн. наук, доцент,

В. Качанов, інженер кафедри «Оптимізація технологічних систем»,

Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. Петра Василенка,

В. Аносов, виконавчий директор ХТЗ,

В. Рульов, головний інженер проекту ХТЗ