Спарка
Еще один способ снизить давление колесной техники на почву — установка сдвоенных или даже строенных колес. В 80-е годы прошлого столетия считалось, что для снижения давления колесной техники на почву достаточно установить сдвоенные или даже строенные колеса. На практике применение таких колесных систем позволило снизить удельное давление на почву на 20-50 % и повысить проходимость агрегатов и их тяговое усилие.
Сейчас практически все современные заводы-изготовители сельхозмашин предлагают комплектное решение техники на спарке: с завода устанавливаются сдвоенные колеса на тракторы 8 и 9 серии компании Case IH, John Deere, мощные тракторы Challenger и т. д. А у компании CLAAS реализованная ранее на тракторе AXION 900 серии проставка для установки сдвоенных передних и задних колес c 2016 года доступна и для самого мощного трактора в линейке CLAAS — XERION.
А в базовой комплектации тракторов RSM 2375 от компании «Ростсельмаш» сразу предлагается спарка на 710 и 520 радиус колес. Кроме того, на этих тракторах возможна установка строенной резины, что в 4 раза снижает давление на почву, а это практически сравнимо со значениями давления у гусеничных тракторов.
У тракторов «Кировец» спарка на тракторы идет в качестве опции, что, по словам бренд-менеджера Петербургского тракторного завода Дмитрия Мельникова, связано с частым использованием машины в транспортных целях.
«Решение сдваивать колеса позволяет уйти от покупки дорогих шин и при этом снижает давление на почву, — поясняет директор департамента маркетинга компании «Ростсельмаш» Прохор Дармов. — С другой стороны, главная беда машин на сдвоенных, а тем более строенных колесах — большая ширина». Например, на сдвоенной резине габарит машины по колесам составляет около 3,8 м, а на строенной он возрастает до 5,5 м. Такие машины не укладываются в разрешенные транспортные габариты, а значит, не могут без проблем передвигаться по дорогам общего пользования между отделениями хозяйства, предупреждает он.
Минусами сдвоенных колес также является заметное увеличение радиуса поворота и повышенный износ резины. «За счет большой ширины спаренные колеса имеют разные угловые скорости, и в момент разворота нагрузка на внешнее колесо обычно выше, — поясняет менеджер по продукту (тракторы) компании AGCO-RM Михаил Северин. — Это ведет не только к снижению срока эксплуатации резины, но и к неравномерному давлению на почву». На машинах, имеющих одинаковый диаметр задних и передних колес, например в тракторах классической компоновки, предпочтительнее использовать широкие шины низкого давления без сдваивания колес, добавляет он.
Однако, по наблюдениям специалистов «Ростсельмаш», если в хозяйстве все же решают применять широкие одиночные шины, это зачастую приводит к тому, что их применяют только ранней весной — в наиболее опасный для уплотнения почвы период. А в остальное время работают на простых, продолжая уплотнять почву.
4 Основные положения
4.1 Нормы максимального давления движителей на суглинистую и глинистую почву и нормального механического напряжения в почве должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.
Таблица 1 – Нормы максимального давления движителей и нормального механического напряжения
Влажность почвы в слое 0-30 см | Максимальное давление на почву колесного и гусеничного движителей, кПа, не более | Нормальное напряжение в почве на глубине 0,5 м, кПа, не более | ||
Весенний период | Летне-осенний период | Весенний период | Летне-осенний период | |
Св. 0,9 НВ | 80 | 100 | 25 | 30 |
Св. 0,7 НВ до 0,9 НВ включ. | 100 | 120 | 25 | 30 |
Св. 0,6 НВ до 0,7 НВ включ. | 120 | 140 | 30 | 35 |
Св. 0,5 НВ до 0,6 НВ включ. | 150 | 180 | 35 | 45 |
0,5 НВ и менее | 180 | 210 | 35 | 50 |
Примечания1 Для супесчаных почв нормы максимального давления на почву увеличивают на 20%.2 НВ – наименьшая влагоемкость почвы. |
4.2 Нормы в таблице 1 установлены для сельскохозяйственной техники при ее наибольшей эксплуатационной массе при комплектации, определяемой технической документацией и соответствующей виду выполняемых работ, а для тяговых средств загруженной также номинальным тяговым усилием.
4.3 Наименьшая влагоемкость (НВ) почвы различного механического состава в слое 0-30 см указана в справочном приложении А.
4.4 Для техники, используемой на почвах с влажностью менее 0,9 НВ, нормы максимального давления на почву увеличивают:
– на 25% и 15% – при нагрузке на единичный колесный движитель не более соответственно 8 и 16 кН;
– на 10% – при нагрузке на единичный гусеничный движитель менее 25 кН.
4.5 Для техники с ведомыми движителями нормы допустимого максимального давления на почву увеличивают на 10%.
4.6 Для единичной сельскохозяйственной техники (трактор, комбайн, самоходные шасси и машины и т.п.), а также для машинотракторных агрегатов, включающих тяговую и прицепную технику, имеющую собственные движители, нормы максимального давления для всех движителей (), перемещающихся по одному следу, уменьшают на 5% при =3, на 10% при =4, на 15% при =5, на 20% при =6 и более; а при =1 – увеличивают на 10%.
Величину вычисляют по формуле
, (1)
где – количество единичных колесных движителей в агрегате, перемещающихся по одному следу, шт.;
– приведенная длина опорной поверхности гусеницы -го движителя, м;
– безразмерная величина, равная сумме приведенных длин опорных поверхностей гусениц всех единичных гусеничных движителей, перемещающихся по одному следу, округленная до целых единиц.
При определении не учитывают движители, нагрузка на которые менее 20% от максимальной нагрузки на любой единичный движитель агрегата.
Перемещающимся по одному следу необходимо считать такой движитель, след которого перекрывает следы других движителей не менее, чем на 70 мм.
4.7 Для колесных движителей, имеющих шины с высотой рисунка протектора не более 25 мм, нормы максимального давления на почву увеличивают на 15%.
4.8 Норму максимального давления на почву вычисляют для каждого единичного движителя с учетом поправки. Пример расчета приведен в справочном приложении Б.
4.9 Методы определения максимального давления движителей на почву по ГОСТ 26953.
4.10 Приведенную длину опорной поверхности гусеницы единичного гусеничного движителя определяют по ГОСТ Р 58656.
4.11 Высоту рисунка протектора шин определяют в соответствии с технической документацией, утвержденной в установленном порядке.
4.12 Определение нормального напряжения в почве – по ГОСТ 26954.
4.13 Оценка максимального давления на почву по универсальным характеристикам шин проводится в соответствии с 5.2 ГОСТ Р 58656.
На мягких шинах
Как объясняет Евгений Козлов, менеджер отдела продаж сельскохозяйственных шин в России и СНГ группы компаний Trelleborg, в основном ведущие мировые производители шин предлагают сельхозрынку два вида (точнее две технологии) специальных шин с очень низким давлением для работы в поле: IF (Improved Flexion) и недавно разработанную VF (Very Flexible). «Шины, сделанные по технологии IF, могут работать с давлением 1-1,2 бар, при этом грузоподъемность шины увеличивается на 20 % по сравнению обычной радиальной сельскохозяйственной шиной», — объясняет специалист.
Шины VF еще мягче, они могут работать с супернизким давлением. У разных производителей эта величина колеблется от 0,6 до 0,8 бар. При этом грузоподъемность шины возрастает на 40 %. По мнению Йозефа Ручека, такие покрышки в основном предназначены для тракторов и комбайнов с автоматической регулировкой давления в шинах, которое меняется в зависимости от транспортного или полевого режима работы.
«Однако использовать такие шины можно лишь при условии установки более широких дисков, — обращает внимание Евгений Козлов. — И если стандартные шины имеют размер 710/70R 42, то шины VF — 710/60R 42». Он также подчеркивает, что, работая с шинами VF, необходимо внимательно следить за давлением
Основными поставщиками сельхозшин сверхнизкого давления на наш рынок можно назвать компании «Мишлен», Mitas, Trelleborg и Bridgestone.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 26954 Техника сельскохозяйственная мобильная. Метод определения максимального нормального напряжения в почве
ГОСТ Р 58656-2019 Техника сельскохозяйственная мобильная. Методы определения воздействия движителей на почву
Примечание – При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю “Национальные стандарты”, который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя “Национальные стандарты” за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
Что давит?
Для того чтобы комплексно подойти к проблеме переуплотнения почвы, Дмитрий Кравченко советует проанализировать давление всех видов самоходной техники, которая так или иначе появляется на полях
«Помимо мощных тракторов, которым сейчас уделяется большое внимание, на поле достаточно часто работают относительно легкие машины средней мощности, такие как МТЗ 82 или 1221, давление которых на почву не менее ощутимо», — напоминает специалист
Исследования компании «Агроноут» говорят о том, что относительно легкие тракторы, у которых более узкие шины и небольшое пятно контакта, уплотняют почву не менее сильно, чем мощные машины на обычных шинах. По подсчетам эксперта ГК «Альтаир», на резине R380 фактическое давление трактора МТЗ 80 на почву составляет 1,5- 2 атмосферы.
«Завод не предлагает спарки к легким МТЗ, однако такое переоборудование возможно, — констатирует Дмитрий Кравченко. — К примеру, компания “АгроКолеса Белогорья” производит системы сдваивания на любые тракторы, даже отечественные. С их помощью в своем опытном хозяйстве мы оснастили спаренными колесами спереди и сзади все тракторы (в первую очередь работающие на сахарной свекле) мощностью от 80 до 340 л.с».
Кроме того, нельзя сосредотачиваться только на тракторах. По мнению Алексея Трубникова и Дмитрия Кравченко, комбайны, без которых сбор урожая невозможен, в силу своего веса гораздо сильнее давят на почву. И проблема переуплотнения не может быть решена без снижения давления на почву этих гигантов.
«В среднем зерноуборочный комбайн восьмого класса весит около 18 т. Если прибавить к нему вес бункера, то, по самым скромным подсчетам, по полю регулярно проходит машина весом 20-25 т», — приводит данные Дмитрий Кравченко. При этом варианты снижения веса для комбайна все те же: шины низкого давления, спарка и гусеницы, замечает Алексей Трубников.
Западные производители сельхозтехники уже несколько десятков лет предлагают оснащать свои зерноуборочные и кормоуборочные комбайны шинами низкого давления. Так, например, кормоуборочные комбайны Krone Big М могут поставляться на трех видах шин, в том числе низкого давления и с системой автоматической накачки, степень которой зависит от твердости почвы и дорожного полотна. Похожие системы появились и у белорусских «Палессе». Однако, по наблюдениям продукт-менеджеров таких комбайнов, российские аграрии пока не стали активными заказчиками подобных систем.
Практика Евгения Козлова более оптимистична: по его сведениям, запросы на шины низкого давления на зерновые комбайны в последнее время стали поступать гораздо чаще. «Недавно была поставлена большая партия таких шин для зерноуборочных комбайнов в один из холдингов ЮФО, — приводит пример представитель компании Trelleborg. — Более того, оснастить шинами низкого давления можно не только зерно- и кормоуборочные машины, но также и свеклоуборочные. Например, шины по технологии IF ставят на свеклоуборочные комбайны Ropa».
Мощные комбайны «Ростсельмаш» пока на низкопрофильных шинах не предлагаются, зато вполне могут быть реализованы на сдвоенных колесах. Спарка предлагается на новые модели TORUM и канадские Versatile, но желающих приобрести комбайны в такой комплектации, по данным компании «Ростсельмаш», пока не нашлось. Зато новинка этого года — компактная NOVA (комбайн 3-го класса) — уже отправилась на Дальний Восток, укомплектованная по спецзаказу максимально широкими шинами.
Фото: Claas
Гусеницы
Наименее травмирующим почву видом движителей являются гусеницы: разница в площади пятна контакта между колесными и гусеничными системами составляет от 50 до 150 %.
Так, согласно исследованиям компании «Мишлен», обычные одиночные шины имеют пятно контакта около 1,2 м², сдвоенные шины — около 2,5 м², тогда как площадь контакта средних гусениц составляет приблизительно 3,2 м². Соответственно, при сопоставимой мощности гусеничные машины давят на почву в почти 3 раза меньше, чем их колесные аналоги.
Например, колесный шарнирно-сочлененный трактор RSM 2375 мощностью 380 л.с. давит на почву с усилием 650 гр/см² (на спарке), тогда как более тяжелый и мощный DeltaTrack 620DT (575 л.с.) на гусеницах давит заметно меньше — 450 гр/см².
Гусеничный трактор John Deere девятой серии на широких гусеницах имеет на 47 % больше площадь пятна контакта, чем та же «девятка» на самых широких спаренных колесах IF800/70R38.
Еще одним преимуществом гусеницы является снижение пробуксовок. «При движении с пробуксовкой происходит сдавливание и сдвиг верхнего слоя почвы с образованием гладкой поверхности, которая уплотняется при высыхании и образует поверхностное уплотнение, — объясняет Михаил Северин. — Кроме того, в момент пробуксовки колеса зарываются в почву, образуя колею, под которой формируется более глубокое уплотнение».
Но, благодаря большому пятну контакта, пробуксовка гусеничного трактора не превышает 2 %, тогда как у колесного даже на спарке может достигать 15 %, отмечает специалист по маркетингу тракторов компании John Deere Анатолий Линевский.
Эксперименты, проводимые компанией Fendt, показали, что при прочих равных условиях (соблюдении технологии, одних и тех же обработках, условиях уборки и т. д.) перевод техники на гусеницы позволяет получить прибавку урожайности 4 %.
Одиночные шины имеют пятно контакта около 1,2 м², сдвоенные шины — около 2,5 м², а площадь контакта средних гусениц составляет приблизительно 3,2 м². Гусеничные машины давят на почву в почти 3 раза меньше, чем их колесные аналогиФото: CNH
Определение максимального давления гусеничного.движителя на почву
и экономическом отношении является наиболее вьігодньїм по сравнению с лабораторными Экспериментальные исследования выполнены в полевых условиях. Данный метод имеет свои недостатки – сезонность полевых исследований. Преимущества метода полевых исследований состоит в том, что по с равнению с лабораторными исследованиями не требуется создавать почвенные условия, аналогичные рельефам, в которых происходит эксплуатация исследуемых движителей, а так же исключает необходимость иметь большие лабораторные площади из-за габаритных исследуемых машин. Так же метод полевых испытаний в методологическом испытаниями. Таким образом он выбран в качестве основного метода исследований . Для получения тяговой характеристики необходимо провести тяговые испытания гусеничного трактора класса 5 тонн на различных передачах. Подбирают участок поля длинной 400м с ровным горизонтальным рельефом и средне выраженным микрорельефом. Тяговые испытания трактора ЧН-6 проведены с помощью тяговой лаборатории, смонтированной на базе трактора К-701 и немецкого гидротормоза марки D4. Определяемые параметры фиксировались на иформационно-измерительном комплексе ИП-264, установленном на тяговом установке.
Двигатель дизельный жидкостного охлаждения с турбонадувом QSM11 С-330 фирмы «Cummins», подвергаемого тяговым испытаниям, должен быть технически исправным и иметь нормальные параметры регуляторнои характеристики (Nc, щ, G4, ge). Перед началом его проверяют на тормозной установке.
Во время тяговых испытаний на каждом из диапазонов ЧН-6 проводят несколько опытов (около десяти): сначала при холостом ходе трактора, а затем примерно при 25, 50, 75, 85,100 и более процентах полной нагрузки трактора на данной передаче вплоть до остановки двигателя от перегрузки или до остановки трактора вследствие буксования движителей.
В диапазоне от 85% до полной перегрузки трактора проводят 5…7 опытов, чтобы точнее установить закономерность изменения показателей тяговой характеристики в этой области нагрузки.
Для каждой нагрузки рекомендуется проводить два опыта -замеряют показатели при движении трактора по участку туда и обратно. Для построения графика принимают средние данные по двум замерам. При каждом опыте замеряют: тяговое усилие трактора (по динамометру), продолжительность опыта, частоту вращения ведущих звёздочек энергетического средства, расход топлива за время опыта.
По результатам каждого опыта определяют следующие показатели. 1. Скорость V р (км/ч) движения трактора vp = 3,6p (3.1) где: L – длинна опорного участка (расстояние между контрольными вершками), м; t —частота вращения ведущих звёздочек за время прохождения пути без нагрузки на крюке. Результаты подсчётов по каждому опыту сводят в таблицу и по ним строят тяговую характеристику трактора. На горизонтальной оси графика в масштабе откладывают тяговое усилие трактора, а на вертикальной -крюковую мощность, скорость, частоту вращения коленчатого вала, буксование, часовой и удельный расходы топлива. Наносят на график точки, отражающие количественное значение каждого показателя при соответствующей нагрузке, затем соединяют их линией ін получают тяговую характеристику трактора на одной из передач для данных почвенных условий.
В процессе экспериментальных исследований определялись: крюковое усилие, число оборотов ведущей звёздочки, пройденное реальное расстояние (с помощью «пятого колеса»), глубина колеи, влажность, плотность, твёрдость почвы.
Объектом исследования является движитель с резиноармированными гусеничными лентами, на базе которого смонтированы несущая рама, моторная установка, кабина управления. Разработанная экспериментальная установка в дальнейшем называется ЧН-6. Общий вид ЧН-6 показан на рис. 3.1,3.2. Исследование воздействия движителя с резиноармированными гусеницами на почву проведено в сравнительных испытаниях на основной обработке и вспашке почвы под посев зерновых культур трактора Т-6СТ-315, смонтированного на ходовую систему с треугольным обводом на резиноармированных гусеницах (рис. 3.3) и серийного трактора К-701 (рис.3.4).
Использование в полевых условиях
Для обработки полей зачастую используют навесное оборудование либо прицепные устройства, и при таком варианте основной вес приходиться на заднюю ось трактора. Аналогичная ситуация как на гусеничных, так и на колесных моделях, поэтому особой разницы вы не почувствуете. Колесной вариант при использовании навесного более предпочтителен, ведь передняя часть будет создавать меньшее давление, а на задние колеса давление будет минимизировано благодаря свойству шин. Они способны более равномерно распределять повышенный вес, чего не скажешь про гусеничные траки. Основная нагрузка в гусеницах будет перенесена назад. 
Многие производители уменьшают давление на почву своих колесных моделей использованием сдвоенных колес, это лучше распределяет вес трактора и оборудования.
Сдвоенные колеса на трактор
Давно доказано, что сдвоенные колеса положительно отразятся на характеристиках и производительности техники. В первую очередь характеристики будут увеличены из-за повышенного тягового стержня, нагрузка на поверхность будет распределена более равномерно. Тесты показывают, что сдвоенные колеса на тракторе набирают большую скорость, нежели стандартный вариант. Наличие сдвоенных колес спереди помогает равномернее распределить нагрузку на переднюю часть. 
В обычных вариантах замечена потеря мощности при поворотах, чего не скажешь про рассматриваемый вариант. Практика показывает, что вышеуказанные преимущества позволяют нагружать на трактор больше навесного оборудования и развивать большую скорость при работе на полях. Это в свою очередь не только снижает давление на почву, но и увеличивает эффективность обработки поля.
Преимущества гусеничного хода
Но не стоит сразу считать колесные разновидности трактора наиболее удачными, у гусеничного хода есть ряд своих неоспоримых преимуществ. Такой вариант будет наиболее эффективным при работе в плохую погоду или на слишком влажном грунте. В процессе движения увеличивается сила трения, поэтому трактор более плавно и уверенно управляется. Гусеницы также практически не подвержены неровностям поля, поэтому проходимость такого вариант на уровень выше.
От колесного трактора после прохождения остается 4 следа от колес, а у гусеничного всего 2 следа. Колеса гораздо чаще требуют ремонта и замены, срок гусениц в разы больше.
Несколько способов уменьшить давление на грунт трактора
Помимо использование гусеничного хода или сдвоенных колес есть несколько простых вариантов немного, но снизить давление. Это поможет эффективнее работать на небольших полях или огородах.
- Снизить давление в шинах колес. Проверяем показатели давления до и после работы на почве. Если вы двигаетесь с меньшей скоростью, то шины нужно спускать, если скорость движения увеличена, шины нужно накачивать больше. Также необходимость в давлении обусловлена состоянием грунта — если почва твердая, шины должны быть накачены, если поверхность мягкая или рыхлая, шины спускаем.
- На колесном тракторе можно установить более широкую резину.
Замена колесного хода на гусеничный должно быть крайней мерой, ведь это не только дорогостоящая процедура, но и повышенный расход топлива, снижение максимальной скорости. Но гусеницы идеально подходят для более сложных дорогах и неровностях.
Комбайн на гусеницах
Немало мощных комбайнов уже оснащено гусеничными движителями. Например, на полугусеничном ходу выпускается новый Deutz-Fahr 9206 TS, а также отечественный Torum 750, 785 с полным приводом. А компания CLAAS уже более 20 лет предлагает зерноуборочный комбайн LEXION TERRA TRAC на полугусеничном ходу. Есть такие машины и у корпорации AGСO (под брендом Massey Ferguson), однако в Россию они еще не поставлялись.
Полностью гусеничная тележка может устанавливаться на российские VECTOR Track, являющийся единственным в мире двухгусеничным зерновым комбайном. А у компании CASE IH при поставках в Северную Америку каждый второй комбайн 240 серии имеет гусеничный ход.
В 2017 году на выставке Agritechnica было представлено первое решение на гусеничном ходу в сегменте силосоуборочных комбайнов — модель CLAAS JAGUAR TERRA TRAC. Компания CLAAS стала первым производителем кормоуборочных комбайнов, поставившим данный тип машин на гусеничный ход. «Специально разработанная для использования на этом виде техники система позволяет уменьшить негативное воздействие не только на почву, но и на травяной покров, — рассказывает менеджер по продукту КЛААС Восток Ральф Хенке. — При совершении поворотных маневров машина поддерживается средними опорными роликами, и каждая из гусениц частично приподнимается».
Исследования Кильского университета прикладных наук, по словам Ральф Хенке, доказали, что подобное сокращение площади соприкосновения с почвой позволяет избежать смещения грунта, которое обычно происходит при развороте гусеничной техники на траве. Данная инновационная разработка, по мнению специалиста, дает возможность круглогодичного использования машин на платформе TERRA TRAC без потери времени на их переоснащение.
Кстати, «переобуть» на гусеницы можно даже колесный вариант комбайна. Например, Zuidberg Tracks выпускает комплекты для переоборудования на полугусеничный ход для многих моделей комбайнов и тракторов.
