Как работает трактор: устройство, двигатель и трансмиссия сельскохозяйственной машины
Трактор работает по простому принципу: дизельный двигатель сжигает топливо, вырабатывает крутящий момент, а трансмиссия распределяет это усилие между движителями и рабочими органами навесных машин. Именно сочетание большой тяговой силы с низкой скоростью делает трактор незаменимым в сельском хозяйстве, строительстве и коммунальном хозяйстве.
Двигатель и топливная система
В основе любого трактора лежит дизельный двигатель внутреннего сгорания. Дизельное топливо не воспламеняется от искры, как в бензиновом моторе, а самовоспламеняется при высоком давлении сжатия. В цилиндры через форсунки подаётся мелкодисперсный туман топлива, который мгновенно взрывается при соединении с раскалённым воздухом. Давление сжатия в дизеле достигает 35–45 атмосфер, температура в камере сгорания превышает 700 градусов Цельсия. Это обеспечивает высокий коэффициент полезного действия и тягу на низких оборотах.
Мощность тракторных двигателей колеблется в широком диапазоне: от 18–25 лошадиных сил у малых садовых машин до 400–600 лошадиных сил у тяжёлых энергонасыщенных тракторов. Российские производители выпускают машины мощностью 80–350 лошадиных сил для работы в агрохозяйствах различного масштаба. Система охлаждения двигателя, как правило, жидкостная: антифриз циркулирует по рубашке цилиндров и отдаёт тепло через радиатор.
Трансмиссия и ходовая часть
От коленчатого вала двигателя крутящий момент поступает в сцепление, затем в коробку передач. Механические коробки тракторов имеют от 8 до 24 ступеней: на низких передачах машина развивает максимальную тягу при скорости 2–5 километров в час, на высоких едет транспортным ходом со скоростью 25–40 километров в час. Гидромеханические и бесступенчатые трансмиссии (CVT) позволяют плавно менять скорость без разрыва потока мощности, что снижает нагрузку на почву и повышает производительность на обработке полей.
Колёсные тракторы класса 4К4 (все четыре колеса ведущие) обеспечивают лучшее сцепление с грунтом. Задние колёса у них вдвое шире передних: это увеличивает площадь контакта и снижает давление на почву. Гусеничные тракторы полностью исключают проблему буксования на мягких грунтах: удельное давление гусеницы на почву не превышает 0,4–0,6 кгс/см², тогда как колёсная машина даёт 1,2–1,8 кгс/см².
Вал отбора мощности и гидросистема
Помимо движения, трактор должен приводить в действие навесные машины: плуги, сеялки, косилки, опрыскиватели. Для этого служит вал отбора мощности (ВОМ). ВОМ расположен сзади трактора и вращается с частотой 540 или 1000 оборотов в минуту независимо от скорости движения. Через карданный вал он соединяется с рабочими органами навесного оборудования и передаёт до 70–80% мощности двигателя.
Гидравлическая система трактора выполняет две задачи. Во-первых, она поднимает и опускает навесную машину через гидроцилиндр задней навески. Во-вторых, через выводы гидросистемы питает гидравлические двигатели и цилиндры самого навесного оборудования. Давление в гидросистеме рабочей машины составляет 160–200 бар, что позволяет поднимать груз до 5–8 тонн.
Кабина и система управления
Современный трактор значительно отличается от машин прошлого века. Кабина оснащена шумо- и виброизоляцией, кондиционером, подрессоренным сиденьем с пневматической подвеской. Цифровой дисплей показывает обороты двигателя, температуру, давление масла, расход топлива и диагностику неисправностей. Рычаг управления коробкой передач и гидросистемой заменяется джойстиком или сенсорной панелью.
В агрохозяйствах всё шире применяются тракторы с системой параллельного вождения на основе спутниковой навигации. Автопилот удерживает машину на заданном курсе с точностью до 2–3 сантиметров, снижая усталость оператора и перекрытие обработанных полос. Некоторые агрохолдинги уже тестируют полностью автономные тракторы, управляемые дистанционно или по заранее заданному маршруту.
