Aspects of the development of the type of tractors and trends in the technical re-equipment of production units of various types

Full Text

Введение Первым научным трудом по проблеме типажа тракторов для СССР была статья Д.К. Карельских "Выбор типа сельскохозяйственного трактора для России", опубликованная в 1923 г. [1]. Автор пришел к выводу, что в то время страна нуждалась в тракторах двух типов: колесном небольшой мощности и более мощном гусеничном. К концу 30-х годов, когда в производстве были освоены три модели тракторов: СХТЗ-НАТИ, "Универсал" и С-60, стала очевидной необходимость дальнейшего расширения типажа. Теоретические принципы построения типажа были разработаны в начале 40-х годов И.И. Трепененковым и Д.А. Чудаковым. Авторы предложили построить параметрический ряд тракторов в виде геометрической прогрессии их тяговых усилий и мощностей двигателей [2], что было учтено в последующем при разработке Системы машин. Учеными совместно с практиками сельского хозяйства и промышленности к 1955 г. была впервые разработана "Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства", которая действовала в 1955-1965 гг. В этом документе, утвержденном на межведомственном уровне, типаж тракторов по их тяговым показателям делились на девять классов [3]. В очередной системе машин, разработанной на десять лет (1981-1990 гг.) с конкретизацией этапов ее реализации по пятилеткам, типаж тракторов и самоходных шасси представлен 26 основными моделями десяти тяговых классов и 25 их модификациями [4]. Из новых тенденций следует отметить повышение надежности тракторов ряда типоразмеров до уровня, который позволил бы машинам работать весь срок службы без капитального ремонта. Повышается эффективность гидравлической и других систем с уменьшением их массы и размеров. Создается система кондиционирования воздуха в кабине. Растет единичная мощность как за счет введения в типаж новых более крупных типоразмеров, так и увеличения в выпуске доли более мощных тракторов. Максимальный класс тяги тракторов общего назначения ограничен 8. После распада СССР страны СНГ ведут разработку Системы машин и типажа тракторов самостоятельно. Так, в 1995 г. разработана Система машин для производства продукции растениеводства применительно к многообразию конкретных агроландшафтов и производственных условий России. Базовым документом системы машин является Федеральный регистр технических средств, в который включены наиболее эффективные машины и оборудование, как правило, в отличие от прежних систем машин, успешно прошедшие приемочные испытания и производимые промышленными предприятиями России и стран СНГ или рекомендованные к постановке на производство. При формировании типажа тракторов учитывалось развитие многоукладного хозяйствования и товаропроизводителей различного типа в аграрном секторе. Необходимо отметить, что наиболее характерной особенностью сегодняшней стратегии развития инженерной сферы мирового АПК является тенденция увеличения производительности (часовой выработки) агрегатов [5]. Мировые тенденции в развитии техники можно проследить на примере ведущих фирм. Так, фирма «Джон Дир» выпускает 85 типоразмеров тракторов мощностью до 500 л.с., в том числе гусеничные. Фирма «Хюрлиман» выпускает тракторы мощностью от 75 до 189 л.с., а фирма «Штайер» от 42 до 190 л.с. Максимальная транспортная скорость 30 или 40 км/ч по выбору заказчика. Фирма «Катерпиллар» предлагает гусеничные тракторы «Челенджер» (Chalendger) моделей 75С, 65С, 45 и 35 мощностью 325, 285, 238 и 205 л.с. соответственно. Фирма «Морука» (Япония) продает в Европе 9 моделей тракторов мощностью от 70 до 220 л.с. В России по техническим возможностям наиболее приблизились к зарубежным тракторы ЗАО «Петербургский тракторный завод» серии К-744 мощностью 300 (К-744Р1), 350 (К-744Р2) и 390 (К-744Р3) л.с. и трактор К-744Р4 с двигателем мощностью 420 л.с. Среди тракторов общего назначения можно выделить также гусеничные тракторы ХТЗ -181 ОАО «Харьковский тракторный завод» (Украина) и Беларус 2103 (Беларусия) тягового класса 5. Агромаш-315ТГ и Агромаш-Руслан тягового класса 6. Начат выпуск единичных экземпляров на ЗАО «Петербургский тракторный завод» тракторов К-708.4 (Кирюша) класса тяги 4 с мощностью двигателя 180/240 л.с Целью исследования является определение эффективности использования различных тракторов на основных технологических операциях, отражение тенденции технического переоснащения производственных формирований различного типа. Материалы, методы, результаты и их обсуждение В исследовании использованы технические характеристики тракторов отечественного производства и стран ближнего зарубежья; технико-экономические методы оценки применения техники на полевых работах; персональный компьютер. Рассмотрим основные технические параметры тракторов, выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью и странами ближнего зарубежья (табл. 1, 2, 3 и 4). На основании существующей номенклатуры тракторов выпускаемой промышленностью отечественного производства и стран ближнего зарубежья была проведена оценка колесных и гусеничных тракторов разного класса тяги. Сравнение проводилось по критерию эксплуатационных затрат на посеве зерновых культур и вспашке зяби с учетом зональных условий эксплуатации тракторов. Основными условиями являлась годовая загрузка тракторов, балансовая стоимость и производительность машинно-тракторных агрегатов. Результаты расчетов эксплуатационных затрат на выполнение основных технологических операций современными тракторами различных классов тяги представлены в таблицах 3, 4 [6]. Таблица 1 Основные характеристики колесных тракторов Марка трактора Параметры тракторов Тяговый класс Номинальная мощность, кВт Масса, т Шины Среднее давление, кПа Передние Задние К-744Р1 5 220 14,91/16,92 28,1R26(1, 2) 28,1R26(1, 2) 821/612 К-744Р2 6 257 15,71/17,72 17,73 30,5R32(1, 2) 1000/50R25(3) 30,5R32(1, 2) 1000/50R25(3) 751/552/493 К-744Р3 8 287 17,51/19,52 19,53 30,5R32(1, 2) 1000/50R25(3) 30,5R32(1,2) 1000/50R25(3) 831/612/543 К-744Р4 8 309 17,51/19,52 19,53 30,5R32(1, 2) 1000/50R25(3) 30,5R32(1,2) 1000/50R25(3) 831/612/543 К-708.4* 4 176,6 11,1 23,1R26(1) 23,1R26(1) 69(1) Беларус 3522 5-6 261 12,3 13,3 600/65R34(1) 710/55R30(2) 710/70R42(1) 900/50R42(2) 65(1) 32(2) Беларус 3022ДЦ.1 5 223 11,5 540/65R30(1) 620/70R42(1) 69(1) Беларус 2022.4 3 156 7,22 420/70R24 580/70R24 68(1) Беларус 1523.6 3 116,1 6,5 420/70R24 520/70R38 62(1) Агромаш 180ТК 3 133 7 420/85R28 520/85R38 64(1) ATM7360 6-8 260 14,6 600/65R34 710/70R42 71(1) ATM5280 5 198 10,62 460/85R34 620/70R42 82(1) ATM4200 4 147 8,2 420/85R34 520/85R42 71(1) ATM3180M 3 137 7,24 420/85R30 520/85R38 65(1) Примечание: 1 - одинарные колеса; 2 - сдвоенные колеса; 3 - широкопрофильные колеса. Таблица 2 Основные характеристики гусеничных тракторов Марка трактора Параметры тракторов Тяговый класс Номинальная мощность, кВт Масса, кг Ширина гусеницы, мм Среднее давление, кПа Агромаш Руслан 6 250 14700 600/645 45 Агромаш 315ТГ 6 232 14438 600…760 45 Агромаш 150ТГ 4 116 8265 470 41 Агромаш 90ТГ 3 69,9 6950 390 50 Беларус 2103 4 (5) 156 10500 500 46 Таблица 3 Эксплуатационные затраты гусеничных тракторов Марка трактора Агромаш 90ТГ Агромаш150ТГ ХТЗ-181 Агромаш 315ТГ Класс тяги 3 4 5 6 Мощность двигателя Ne, кВт 69,9 116 139,7 232 Эксплуатационная масса mэ, кг 6950 8265 9050 14438 Эксплуатационные затраты, руб/га Посев зерновых культур 853,2 872,1 898,9 1066,4 Эксплуатационные затраты, руб/га Вспашка зяби 940,5 1056,4 1275,8 1645,0 Таблица 4 Эксплуатационные затраты колесных тракторов Марка трактора ХТЗ-150К-09 ХТЗ-17221-21 К-744Р1 К-744Р2 К-744Р3 Класс тяги 3 4 5 6 8 Мощность двигателя Ne, кВт 132 176,5 220 257 287 Эксплуатационная масса mэ, кг 8200 8900 14900 15700 17500 Эксплуатационные затраты, руб/га Посев зерновых культур 1200,6 1203,6 1253,1 1387,5 1511,9 Эксплуатационные затраты, руб/га Вспашка зяби 1232,1 1424,8 1709,8 1859,8 2005,5 Из приведенных данных можно сделать вывод о том, что увеличение параметров тракторов повышает затраты на единицу выполненной работы и сопровождается ростом негативного воздействия движителей на почву у колесных тракторов, в т.ч. и на сдвоенных шинах из-за увеличения ширины колеи. Следует отметить, что использование колесных тракторов с мощностью свыше 350 л.с. на транспортных работах нецелесообразно, что снижает их годовую загрузку и дополнительно увеличивает затраты. В результате конкурентоспособность гусеничного трактора высоких тяговых классов существенно возрастает, т.е. колесный трактор целесообразен только при маневрировании на большие расстояния. Таким образом, анализ типажа тракторов и современного состояния тракторной энергетики для отрасли растениеводства свидетельствует о том, что для подъема эффективности сельскохозяйственного производства необходим парк тракторов, который бы в полной мере отвечал природно-климатическим и производственно-экономическим условиям их функционирования. В результате реформирования сельскохозяйственного производства сложилась многоукладная система ведения хозяйственной деятельности предприятий. Наряду с крупными холдингами и производственными формированиями на базе бывших колхозов и совхозов значительную долю составляют фермерские хозяйства. Так, в Челябинской области около 30% пашни обрабатывается фермерами. Их деятельность заслуживает особого внимания, т.к. вести производство на предприятиях ограниченных размеров гораздо сложнее, чем в крупных производственных формированиях. Это, прежде всего, относится к вопросам формирования парка машин и организации использования. Ограниченное количество техники и людей затрудняет организацию непрерывного поточного производства, и согласованность выполнения технологических операций во времени и пространстве. Это на первый план выдвигает задачу применения комбинированных агрегатов многоцелевого назначения [7, 8]. Для фермерских хозяйств важна мобильность, т.к. охранять технику в поле они практически не имеют возможности. Естественно, при этом ставка делается на применение машин с колесными движителями. Это обуславливает необходимость ограничивать ширину агрегатов правилами дорожного движения. Колесные тракторы отличаются таким преимуществом, как универсальность, т.е. способностью осуществлять разнородные операции в различные периоды времени и выполнять больший объем работ с меньшими затратами. С другой стороны, высокое удельное давление колесного движителя на почву не позволяет без нарушения агротехнологий работать на поле. Для хозяйств ограниченных размеров предпочтителен трактор среднего класса тяги, который оказывает меньшее уплотняющее воздействие на почву. Выходом может быть установка спаренных колес или применение уширенных шин низкого давления. Последний вариант является более практичным и не требует монтажных работ по установке и снятию дополнительных колес, т.к. транспортные работы и вспашка выполняются на одинарных движителях. Однако применение шин низкого давления обуславливает корректировку давления в зависимости от вида выполняемой работы. При работе на поле должно быть минимально возможное давление, на вспашке и транспортных работах его следует соответственно увеличить. Давление в передних и задних колесах необходимо устанавливать с учетом выравнивания радиуса качения в зависимости от нагрузки на крюке [9, 10]. При выборе трактора также важное значение имеет его топливная экономичность. Установлено, что расход топлива на единицу работы растет с увеличением тягового класса трактора. Например, приняв расход топлива на единицу работы у трактора Т-4А, у трактора Т-150К на одинарных колесах он выше в 1.25 раза, у К-701 - в 1.5 раза, у К-744-Р2 на одинарном движителе - в 1.8 раза. Поэтому фермеры США и Канады предпочитают тракторы мощностью до 150 кВт [11-13]. Выводы 1. Таким образом, трактором общего назначения для фермерских хозяйств является машина на колесном движителе с мощностью двигателя 150-200 л.с. Учитывая, что для выполнения вспомогательных работ по обеспечению работы основного агрегата нужен еще и трактор типа МТЗ-80. Это минимальный набор тракторов для фермерского хозяйства средних размеров, а объем обрабатываемой земли будет существенно зависеть от структуры возделываемых культур и размеров севооборота, а также интенсивности использования имеющейся техники. 2. Формирование парка тракторов в крупных производственных холдингах имеет ряд особенностей. Эти предприятия, как правило, специализируются как на производстве зерна для товарных целей, так и переработке его в конечный продукт (фураж для птицефабрик и животноводческих комплексов). Задача заключается в обеспечении стабильности производства и максимального уровня производительности труда. На этих предприятиях весьма эффективно может быть реализован потенциал современных мощных колесных тракторов типа К-744. Стабильность же производства позволяют обеспечить зерно-паровые севообороты с короткой ротацией. Это позволяет загрузить в летний период исполнителей на обработке паровых полей, практически исключить осеннюю обработку почвы и высвободить механизаторов для работы на комбайнах. 3. Парк тракторов крупных предприятий зернового направления будет, как правило, состоять из высокопроизводительных колесных машин класса 6-8, а также тракторов класса 3-4 на колесном ходу для выполнения вспомогательных работ. Задача последних - выполнение операций закрытия влаги, боронования посевов и транспортного обеспечения технологических процессов. Потребность в тракторах будет определяться посевными работами, т.е. сроками сева и режимами работы агрегатов в течение суток. Для мощных тракторов приоритетной является работа в две смены. Это позволит обеспечить большую часть потребности в опытных комбайнерах и выровнять потребность в механизаторах в течение сезона полевых работ. В хозяйствах этого типа нагрузка на одного механизатора может достигать порядка 1000 га, что соответствует уровню производительности труда лучших зарубежных товаропроизводителей. 4. Основной объем земли в обработке в регионе приходится на предприятия, сформированные на базе бывших совхозов и колхозов. Это, как правило, многоотраслевые хозяйства зерно-животноводческого направления. Многоотраслевое производство позволяет формировать более развитую структуру посевных площадей за счет возделывания разнородных культур. Площадь парового поля в этих хозяйствах может быть существенно уменьшена за счет введения в севообороты кормовых, бобовых и масличных культур. Соответственно должна формироваться структура парка тракторов и сельскохозяйственных машин. Финансовые возможности большинства таких предприятий ограничены, что обуславливает приоритет машин отечественного производства и стран СНГ. Основу парка тракторов должны составлять гусеничные тракторы. Они стоят дешевле колесных аналогов и расходуют на 25-30% меньше топлива на единицу работы, обладают меньшим уплотняющим воздействием на почву. Парк колесных тракторов при этом определяется объемом транспортных работ и не должен превышать одной трети потенциала парка тракторов общего назначения. 5. Формирование и использование машинно-тракторного парка производственных формирований различного типа имеет существенные отличия. Учет основных приоритетов каждого из них и особенностей технологий возделывания культур позволит обоснованно подойти к формированию парка машин и наиболее эффективно решить поставленные задачи.

About the authors

G. A Okunev

South Ural State Agrarian University

Dr.Eng.

N. A Kuznetsov

South Ural State Agrarian University

Email: kuznetcof@mail.ru
Ph.D.

References

Supplementary files