Природно-климатические особенности большинства зон России характеризуются повышенной влажностью почвы в ранневесенний период. Это предопределяет применение на с.-х. работах гусеничных тракторов, которые по сравнению с колесными отличаются более высокой проходимостью, меньшими буксованием на влажных почвах и их повреждением. В результате они могут раньше выходить в поле, что очень важно при проведении весенних работ.

Современные тенденции внедрения в с.-х. производство прогрессивных энергосберегающих технологий, использования широкозахватных скоростных агрегатов для основной и предпосевной обработки почвы, а также комбинированных посевных агрегатов требуют применения более мощных тракторов высоких тяговых классов, в том числе гусеничных. Отечественная промышленность в настоящее время таких тракторов не производит. Созданный в 80-е гг. на Алтайском тракторном заводе совместно с НАТИ гусеничный с.-х. трактор Т-250 кл. 5 (мощность 250 л. с.) прошел в 1994 г. государственные испытания и был рекомендован к производству. Однако из-за сложившейся в стране в 90-е гг. тяжелой экономической обстановки он так и не был поставлен на производство, хотя потребность в таких тракторах достаточно велика, особенно в крупных хозяйствах.

В последние годы многие крупные зарубежные тракторостроительные фирмы активно пытаются внедриться на рынки с.-х. техники России и стран СНГ. Фирма Caterpillar, в частности, на протяжении нескольких лет предлагает свои новейшие гусеничные с.-х. тракторы мощностью от 270 до 570 л. с., рассчитанные на работу с тяжелыми широкозахватными с.-х. орудиями и комбинированными агрегатами и оснащенные резиноарми-рованными гусеницами (в настоящее время продажу и производство тракторов Challenger по соглашению с фирмой Caterpillar осуществляет корпорация AGCO). Аналогичные тракторы мощностью от 230 до 500 л. с. выпускает фирма John Deere [1].

Резиноармированные гусеницы не только обеспечивают минимальное повреждение почвы при проходе по полю, но и позволяют передвигаться с высокой скоростью по дорогам общего назначения с твердым покрытием (например, при переездах к месту проведения работ или с поля на поле), сокращая тем самым непроизводительные затраты времени. Такие тракторы, несмотря на их высокую стоимость, уже не первый год успешно используются в ряде передовых хозяйств Краснодарского края и Белгородской области, что объясняется в значительной степени отсутствием отечественных аналогов.

Стремление зарубежных фирм к завоеванию российского рынка с.-х. техники и предложение ими тракторов, нужных сельским товаропроизводителям (при отсутствии отечественных аналогов), свидетельствуют о необходимости скорейшей разработки мощного отечественного гусеничного с.-х. трактора кл. 5—6, не уступающего по основным показателям зарубежным. Однако необходимо решить ряд важных вопросов по выбору двигателя, типа трансмиссии, конструкции ходовой системы и ряд других, в том числе по обеспечению необходимого скоростного ряда передач, позволяющего трактору успешно работать не только с существующими отечественными орудиями и машинами (например, из шлейфа машин и орудий тракторов "Кировец"), но и с современными высокопроизводительными с.-х. орудиями, машинами и комбинированными агрегатами, в том числе зарубежными [2], рассчитанными на работу с более высокими скоростями, а также передвигаться с высокой транспортной скоростью по дорогам общего назначения с твердым покрытием.

В "Системе машин для комплексной механизации с.-х. производства" [3] представлены технологические комплексы машин для возделывания различных с.-х. культур, приведены краткие характеристики сельхозмашин и тракторов, с которыми они агрегатируются, указаны рабочие диапазоны скоростей для разных машин и орудий, представлены комплекты машин для тракторов различных тяговых классов, необходимых для выполнения соответствующих видов работ, в том числе и для гусеничных кл. 5 и 8. Диапазоны рабочих скоростей для них — соответственно 5—15 и 9—15 км/ч. Однако ни конкретные фиксированные скорости внутри этих диапазонов для работы с какими-то определенными орудиями или машинами, ни требуемые перепады скоростей между смежными передачами не указаны, что затрудняет рациональный подбор скоростей и разбивку ряда передач при проектировании таких тракторов.

Более детальное представление об этом может быть получено исходя из приведенных в "Системе машин..." конкретных диапазонов рабочих скоростей для разных машин и орудий, с которыми эти тракторы должны аг-регатироваться. В частности, большинство машин и орудий для основной и поверхностной обработки почвы (плуги, лущильники, тяжелые дисковые бороны) и некоторые комбинированные почвообрабатывающие агрегаты рассчитаны на работу в диапазоне скоростей 6—10 км/ч, хотя отдельные типы культиваторов могут работать и со скоростями до 12 км/ч. В то же время чизель-ные плуги и чизель-культиваторы, а также некоторые универсальные орудия и комбинированные агрегаты для улучшения пастбищ, рыхления, выравнивания и уплотнения почвы перед посевом рассчитаны на работу в более узком диапазоне скоростей — 6—8 и даже 5—8 км/ч.

Для работы сеялочных агрегатов и большинства орудий и машин, предназначенных для защиты почв от ветровой эрозии, в том числе плоскорезов-глубокорыхли-телей, орудий для безотвальной обработки почвы, культиваторов, максимальные рабочие скорости ограничены 10 и даже 9 км/ч. И лишь для некоторых машин и орудий, предназначенных для обработки солонцовых почв и защиты почв от водной эрозии (щелеватель-кротова-тель), в "Системе машин..." четко оговорены рабочие скорости, в частности 7 и 8 км/ч. Для транспортировки различных прицепов, транспортировщиков-перегрузчиков жидких органических удобрений и ряда других агрегатов скорость ограничена 30 км/ч.

В работе [4] приведены рекомендуемые ВИМом скорости для выполнения различных видов с.-х. работ, однако они несколько отличаются от указанных в "Системе машин ...". В частности, основную и поверхностную обработку почвы (вспашка, лущение орудиями лемешными или со сферическими игольчатыми дисками, сплошная культивация орудиями с подрезающими лапами и культиваторами-плоскорезами, обработка дисковыми орудиями и ряд других), а также внесение удобрений, посев кукурузы и снегозадержание рекомендуется выполнять со скоростями 8—12 км/ч (в "Системе машин..." — 6—10 км/ч), боронование зубовыми и игольчатыми боронами — 8—13 и 8—14, посев зерновых и зернобобовых — 9—14, прикатывание — 15, глубоко-рыхление и работы с тяжелыми дисковыми орудиями — 8—10 км/ч. Однако и в этих рекомендациях не указаны ни предпочтительные скорости в рекомендуемых диапазонах, ни требуемые перепады скоростей между смежными передачами.

В такой ситуации целесообразно использовать опыт зарубежных фирм, в частности Caterpillar и John Deere, при построении скоростного ряда созданных ими в последние годы гусеничных с.-х. тракторов высоких тяговых классов [2, 5]:

• Challenger 65 - 4,2; 6,4; 7,5; 8,6; 9,9; 11,3; 13; 14,9; 19,2; 29,1 км/ч;
• Chalenger сер. МТ700 и МТ800 - 2,7; 3,4; 4,3; 5,4; 6,5; 7,3; 8,2; 9,3; 10,4; 11,7; 13,2; 14,9; 17,7; 22,5; 28,5; 39,7 км/ч;
• John Deere сер. 8000Т — 1,6; 2,1; 2,8; 3,7; 4,2; 4,8; 5,6; 6,4; 7,4; 8,6; 9,9; 11,5; 13,5; 18,1; 24,1; 30,8 км/ч;
• John Deere сер. 9000Т — 3,4; 4,2; 4,7; 5,2; 5,7; 6,4; 7,1; 7,9; 8,7; 9,8; 10,8; 11,9; 13,3; 14,7; 18,2; 22,4; 27,6; 34 км/ч.

В основном же рабочем диапазоне (4—15 км/ч), часто используемом в зарубежной практике при сравнительной оценке тракторов разных моделей, располагается наибольшее число передач (9—13). При этом перепад скоростей между смежными передачами, несмотря на весьма значительный коэффициент запаса крутящего момента двигателя (40—50 % [1, 4]), составляет всего 15-18 и 10-12 % у John Deere сер. 8000Т и 9000Т и 12—13 % — у ChaUenger. В то же время в диапазонах пониженных и транспортных скоростей этот перепад достигает 23—27 % [2, 4]. У более ранней модели Challenger 65, выпуск которой начат еще в конце 80-х гг., перепад скоростей между смежными передачами в основном рабочем диапазоне составлял 15—17 %, а в транспортном — 29—50 %.

При сравнении скоростных рядов тракторов Calleng-ег и John Deere видно, что, несмотря на одинаковое назначение этих тракторов, сходные мощностные параметры и компоновочные решения, их скоростные ряды заметно различаются. Так, например, у John Deere сер. 8000Т и 9000Т минимальная рабочая скорость равна 1,6 и 3,4 км/ч, а у Callenger сер. МТ700 и МТ800 — 2,7 км/ч, максимальные транспортные скорости — соответственно 31—34 и 40 км/ч. Существенны различия по числу и распределению передач в основном рабочем диапазоне.

В целом же, если при подборе рационального скоростного ряда для мощного отечественного с.-х. трактора кл. 5—6 принять во внимание опыт зарубежных фирм, предпочтение, по нашему мнению, следует отдать фирме Caterpillar, поскольку John Deere начала выпуск гусеничных с.-х. тракторов значительно позже (с 1997 г.).

При анализе скоростных рядов тракторов Challenger представляет интерес сопоставление скоростей тракторов первых моделей, в частности Challenger 65, оснащенного 10-скоростной КП, и последних — сер. МТ700В и МТ800В с 16-скоростными КП. Несмотря на различие в числе передач, в ряде из них номинальные скорости очень близки между собой или даже полностью совпадают (например, 4,2 и 4,3; 6,4 и 6,5; 7,5 и 7,3; 13 и 13,2; 14,9 и 14,9 км/ч), что, видимо, объясняется конкретными требованиями при агрегатировании трактора с теми или иными орудиями или машинами. Увеличение общего числа передач до 16 позволило расширить их скоростной ряд в сторону как низших (до 2,7 км/ч), так и высших (до 39,7 км/ч) скоростей, а также обеспечить уплотнение скоростного ряда в диапазоне 7,5—13 км/ч, а между скоростями 4,2 и 6,4 км/ч ввести дополнительно еще одну — 5,4 км/ч.

Интересно отметить, что и у гусеничных тракторов фирмы John Deere также имеется ряд скоростей (2,8; 3,4; 4,2; 5,6; 6,4; 7,4; 11,5; 13,5; 14,7 и 22,4 км/ч), номинальные значения которых практически совпадают с аналогичными у новых тракторов Callenger. Это подтверждает, по нашему мнению, предположение о существовании определенных требований, которые должны быть обеспечены при агрегатировании трактора с конкретными машинами и орудиями.

Таким образом, если при разработке нового мощного отечественного с.-х. трактора кл. 5—6 учитывать опыт зарубежных фирм, то в его скоростном ряду, очевидно, должна быть предусмотрена хотя бы часть из упомянутых или близких к ним скоростей. При этом, разумеется, должны быть обеспечены также и указанные выше рабочие скорости, и соответствующие ограничения при выполнении различных видов с.-х. работ, оговоренные в "Системе машин ..." и в рекомендациях ВИМа [3, 4]. Это позволит новому трактору успешно работать не только с отечественными, но и с зарубежными машинами и орудиями, в том числе и со скоростными, рассчитанными на применение современных прогрессивных технологий (разумеется, если его навесная система и тя-гово-сцепное устройство будут обеспечивать беспрепятственное агрегатирование с ними).

При подборе остальных передач скоростного ряда следует исходить из требований необходимого перепада скоростей между смежными передачами, не превышающего 15—17 % в основном рабочем диапазоне. Как показали расчеты, проведенные по методике [6], при таких перепадах скоростей обеспечивается практически полное использование мощности двигателя (коэффициент использования мощности близок к 1) даже при коэффициенте запаса крутящего момента 30—35 %, не говоря уже о 40—50 %, характерных для двигателей тракторов Challenger и John Deere. Разумеется, это может быть достигнуто лишь в случае применения на тракторе системы автоматического управления переключением передач, хотя и при ручном управлении при названных перепаде передаточных чисел и коэффициенте запаса крутящего момента двигателя коэффициент использования мощности двигателя может быть достаточно высоким. В диапазоне пониженных (менее 4—5 км/ч) и транспортных (более 15 км/ч) скоростей этот перепад, если исходить из зарубежного опыта, может быть вдвое выше. При этом в области пониженных скоростей достаточно иметь две—три передачи, транспортных — три—четыре, включая те, которые используются для работы со скоростными машинами и орудиями, рассчитанными на применение прогрессивных энергосберегающих технологий.

Общее число передач может быть в пределах 12—18 в зависимости от максимальной транспортной скорости трактора. При этом у тракторов, оснащаемых звенчаты-ми металлическими гусеницами, максимальная транспортная скорость которых, исходя из опыта эксплуатации отечественных с.-х. тракторов, не должна превышать 18—22 км/ч, число передач может быть ограничено 12. У тракторов, оснащаемых резиноармированными гусеницами, максимальная транспортная скорость которых может достигать 30—35 км/ч и более, общее число передач, естественно, должно быть больше (16—18).

В настоящее время отечественной промышленностью пока не освоено производство резиноармирован-ных гусениц. Однако работы по их созданию, включая проверку работоспособности опытных образцов в эксплуатационных условиях и отработку конструкции гусениц по результатам испытаний, ведутся уже на протяжении ряда лет. Проводится доработка технологического оборудования и отработка конструкции и технологии изготовления модельных образцов. Поэтому можно надеяться, что в ближайшие годы производство таких гусениц будет освоено отечественной промышленностью.

Учитывая высокую потребность сельского хозяйства в скорейшей организации производства мощных отечественных гусеничных с.-х. тракторов кл. 5—6, на первом этапе производства при оснащении их звенчатьгми металлическими гусеницами могут устанавливаться трансмиссии с меньшим числом передач (-12) и ограниченной максимальной транспортной скоростью. В дальнейшем по мере освоения производства резиноармированных гусениц максимальная транспортная скорость может быть повышена при соответствующем увеличении числа передач в трансмиссии.

Если в конструкции трансмиссии для этих тракторов использовать модульный принцип, то это позволит при минимальных производственных затратах выпускать модификации таких тракторов с различным числом передач и разными максимальными транспортными скоростями в зависимости от оснащения их резиноармированными или металлическими звенчатьгми гусеницами при соответствующем построении их скоростного ряда. Эти вопросы следует рассмотреть более подробно.

Список литературы

1. DLZ. Traktoren 2006. Специальный выпуск.

2. Материалы ежегодных выставок "Золотая осень" за 2002-2006 гг.

3. Система машин для комплексной механизации с.-х. производства на 1986—1995 гг. Ч. I. Растениеводство. — М., 1988.

4. Иофинов С. А., Лышко Г. П. Эксплуатация машиннотракторного парка. — М.: Колос, 1984.

5. Протоколы испытаний гусеничных с.-х. тракторов Challenger сер. МТ700 и МТ800 и John Deere сер. 8000Т и 9000Т в штате Небраска.

6. Лысов А. М. Оценка влияния ступенчатости трансмиссии на производительность трактора и потенциальные возможности использования мощности двигателя // Тр. НАТИ "Исследование и методы расчета тракторных трансмиссий и их узлов". - М.: ГОНТИ, 1982.