Файл: Поляк, А. Я. Трактор будущего.pdf

пенчатых передач, к.п.д. которых значительно выше, чем у гидродинамической. Правда, механическим пере­ дачам н.е присуще саморегулирование скоростного ре­ жима, но оно может быть осуществлено с помощью специальных регуляторов, принципы действия которых разработаны. В ближайшие годы механические пере­ дачи могут быть серьезным конкурентом гидродинами­ ческих.

Трактору будущего нужна гибкая передача, позво­ ляющая подводить энергию к любому потребителю, в каком бы месте агрегата он ни был расположен и при любой форме и размерах рамы. Такими возможностями обладают гидрообъемные, пневматические и электри­ ческие передачи, которые способны по проводам или трубам передать энергию на значительные расстояния. От мысли использовать пневматические передачи вне зависимости от того, будет ли перемещаться по трубам воздух, газ или пар, видимо, придется отказаться, так как это потребует применения труб сравнительно боль­ шого диаметра и связано с большими потерями энергии.

Принципиальные возможности гидрообъемной и электрической передач примерно одинаковы. Эти пере­ дачи позволяют разместить приводные моторы в любом месте рамы, обеспечивая гибкую их связь (провода, шланги) с источником энергии (генератор электриче­ ского тока, гидравлический насос). С помощью этих пе­ редач можно получить на выходе как вращательное, так и колебательное движение, плавно изменять скорость вращения механизмов в широких пределах или устано­ вить строго постоянные обороты на любой ступени, легко менять направление вращения. Провода или шланги удобно монтируются на раме трактора, зани­

120

ской: ее вес на единицу передаваемой мощности меньше, несколько выше суммарный к.п.д. Но эти преимущест­ ва не являются достаточно существенными, чтобы уве­ ренно предпочесть гидрообъемную передачу электри­ ческой.

Один из пионеров электрификации нашей страны, возглавлявший работы по составлению плана ГОЭЛРО, Глеб Максимилианович Кржижановский отмечал: «На­ учно установлено, что электродвигатель вследствие единственной в своем роде приспособленности к усло­ виям и нуждам сельского хозяйства является послед­ ним словом сельскохозяйственной техники». Это вы­ сказывание приобретает особую актуальность в наши дни в связи с созданием мощных полупроводниковых силовых приборов — вентилей, позволяющих преобразо­ вывать электроэнергию в различные формы постоянно­ го и переменного тока. А получая переменный электри­ ческий ток той частоты, которая нам нужна, мы можем управлять числом оборотов электрических двигателей. К этому следует добавить, что такие вентили обладают весьма малыми размерами и очень высоким (выше 99%) к.п.д. Двигатели переменного тока, управляемые полупроводниковыми вентилями, с успехом заменят применяющиеся сейчас на транспортных машинах тя­ желые коллекторные двигатели постоянного тока. Они открывают широкие возможности для создания авто­ мобилей и тракторов со сравнительно легкими и деше­ выми электродвигателями, непосредственно встроенны­ ми в колеса.

И, конечно, вопрос о том, какая передача будет на тракторе будущего, во многом зависит от источника энергии — от двигателя.

123

Источник энергии

Как известно, современные отечественные тракторы оснащаются дизельными двигателями. Массовое произ­ водство тракторных дизелей, которое началось в нашей стране более тридцати лет назад — в 1936 году, озна­ меновало важный этап в развитии тракторной техники. Достаточно сказать, что замена керосиновых двигате­ лей дизельными сразу позволила снизить расход топли­ ва на одну лошадиную силу в час с 315—330 граммов до 220—230 граммов. Дизельные двигатели надежнее и долговечнее.

расход топлива дизельными двигателями удалось сни­ зить с 220—230 до 195 граммов на эффективную лоша­ диную силу в час, а за последующие 10 лет — только на 15 граммов. Почему это так? Может быть хуже ста­ ли работать конструкторы? Конечно нет, просто мы уже близко подошли к реализации технических воз­ можностей, заложенных в дизельных двигателях. Те­ перь каждый сэкономленный грамм горючего, каждый лишний час срока службы двигателя достается с боль­ шим трудом. К тому же дизельные тракторные двига­ тели довольно велики по размерам, а об их сложности можно судить по числу деталей (к примеру, двигатель Д-50 имеет свыше 2 тысяч деталей). Большое количе­ ство сопряжений и трущихся пар, множество деталей, совершающих возвратно-поступательное движение — все это приводит к большим потерям энергии на тре­ ние, удорожает двигатели, снижает их надежность, за­ трудняет ремонт и обслуживание.

124

Изобретатели и конструкторы во многих странах мира напряженно ищут замену дизельному двигателю, стремясь сделать энергетическую установку трактора проще, надежнее, легче, экономичнее. Один из путей достижения этой цели — применение турбин. Тур­ бина проста и компактна, у нее нет частей, совершаю­ щих возвратно-поступательное движение. Наиболее близки к практическому использованию на тракторах двигатели двух новых типов — генераторы газа со сво­ бодно движущимися поршнями и газовой турбиной и газотурбинные установки.

Генератор газа со свободно движущимися поршнями и турбина:

суппорт поршня; 12 — дроссельная заслонка.

125

ходясь, сжимают воздух в воздушных буферах. Расширяясь, воздух возвращает поршни в первона­ чальное положение. Во время сжатия воздуха в рабочем цилиндре температура его повы­ шается и топливо, впрыскиваемое фор­ сункой, воспламеняет­ ся. Под воздействием увеличивающихся в объеме продуктов сго­ рания поршни расхо­ дятся, открывают вы­ хлопные окна и вы­ хлопные газы черев трубу выходят в реси-

126

вер. Продолжая дви­ жение, левый поршень открывает всасываю­ щее окно, продувочный воздух из ресивера по­ падает в рабочий ци­ линдр и наполняет его, при этом часть воздуха выходит с выхлопными газами. Выхлопные га­ зы, поступившие в ре­ сивер, выравниваются по давлению, гасится пульсация, из ресивера газы но трубопроводу поступают в турбину,

заставляя вращаться ее колесо. От колеса турбины кру­ тящий момент передается на ходовые колеса трактора. Запуск двигателя производится с помощью пускового вакуумного насоса, который откачивает воздух из буфер­ ных цилиндров. Такой двигатель имеет минимальное ко­ личество деталей и, как предполагают, должен обладать высокой надежностью.

Генераторы газа малочувствительны к качеству топ­ лива, коэффициент полезного действия такой установки

127

может быть около 0,40 и даже несколько выше. Про­ цесс полностью уравновешен. Благодаря малому коли­ честву и простоте деталей двигатель прост в работе, имеет небольшой вес.

Эффективность и экономичность газовых турбин за­ висит от числа оборотов и температуры газов: чем вы­ ше эти показатели, тем выше ее к.п.д. Вот почему кон­ структоры турбин упорно воюют за каждый лишний градус допустимого нагрева, за увеличение скорости вращения турбины. Современные жароупорные металлы и многооборотные подшипники позволяют создавать экономичные турбины, которые можно эффективно при­ менять на судах, автомобилях и тракторах.

Очень интересный двигатель разработал немецкий инженер Ванкель. У этого двигателя нет поршня и ци­ линдров, их роль выполняет короткая трехгранная приз­ ма с несколько выпуклыми гранями, помещенная в симметричную камеру, образованную как бы из двух цилиндрических тел. Призма эксцентрично сидит на центральном валу и располагается в камере, образуя две полости. В одной из полостей находится запальная свеча. Если в эту полость подвести горючую смесь, то при подаче искры смесь загорится и под действием дав­ ления расширяющихся газов призма начнет вращать­ ся. Газы вместе с призмой переместятся в другую по­ лость и постепенно при дальнейшем поворачивании призмы будут выдавлены через соответствующий канал за пределы камеры. В то же время другая грань приз­ мы, перемещаясь, образует полость, в которую из соот­ ветствующего канала будет засасываться свежая смесь. В определенный момент искра подожжет смесь и цикл повторится. Призма фактически является ротором и в то же время исполняет роль поршня, обеспечивая про­ дувку, всасывание, рабочий ход и выхлоп. Поэтому

128