Средства в сельском хозяйстве

2.1. Тракторы и автомобили

2.1.1. Классификация и общее устройство тракторов и автомобилей

Основой механизированного животноводства и кормопроиз­водства являются тракторы, автомобили, самоходные шасси и электроприводы.
Трактор — это самоходная машина, предназначенная для пе­редвижения и приведения в действие сельскохозяйственных и других машин, а также для буксирования прицепов. Двигатель трак­тора может приводить в действие рабочие органы стационарных сельскохозяйственных машин через вал отбора мощности (ВОМ) или с помощью шкивного приспособления.
Автомобиль — это самоходное транспортное средство, пред­назначенное для перевозки грузов, людей или специального обо­рудования.
Кроме тракторов и автомобилей в сельском хозяйстве приме­няют самоходные шасси — разновидность колесного трактора с иной компоновкой основных механизмов.
Тракторы классифицируют (рис. 2.1) по следующим призна­кам. По назначению их подразделяют на три группы: общего на­значения, универсально-пропашные и специальные.

Рис. 2.1. Классификация сельскохозяйственных тракторов
Тракторы общего назначения применяют для выполнения ос­новных сельскохозяйственных работ. Эти тракторы отличаются малым дорожным просветом и повышенной мощностью двигателя.
Универсально-пропашные тракторы используют при уходе за пропашными культурами и при выполнении других сельскохо­зяйственных работ. У некоторых моделей универсально-пропаш­ных тракторов предусмотрены сменные ведущие колеса с широ­кими шинами для выполнения работ общего назначения и с уз­кими — для работ в междурядьях.
Специальные тракторы — это модификации какого-либо трак­тора общего назначения или универсально-пропашного, предназ­наченные для выполнения определенного вида работ или разных работ, но в строго определенных условиях.
По конструкции ходовой части тракторы бывают гусеничные и колесные.
Гусеничные тракторы имеют две гусеницы, представляющие собой цепи из отдельных звеньев (траков). Гусеничные тракторы оказывают малое давление на почву (5... 35 кПа), что повышает их проходимость и позволяет развивать большее тяговое усилие.
Колесные тракторы более универсальны по сравнению с гусе­ничными, их использование возможно как на полевых, так и на транспортных работах. Тракторы этого типа обычно оборудуют колесами с пневматическими шинами. Важной характеристикой таких тракторов является колесная формула, в которой первая цифра показывает, каково общее число колес, а вторая — сколь­ко из них ведущих. Тракторы, предназначенные для выполнения некоторых специальных работ, имеют колесную формулу 3К2, универсальные — 4К2, повышенной проходимости — 4К4.
По типу остова тракторы подразделяют на рамные, полурам­ные и безрамные.
У рамных тракторов остов представляет собой клепаную или сварную раму, на которой размещаются основные механизмы и части трактора. Остов полурамных тракторов образован двумя про­дольными балками, привернутыми или приваренными к корпусу заднего моста или трансмиссии, и поперечиной, связывающей продольные балки в передней части. Остов некоторых тракторов представляет собой две отдельные полурамы, соединенные шар­ниром. У безрамных тракторов остов состоит из соединенных между собой отдельных частей и механизмов.
По номинальному тяговому усилию тракторы подразделяют на девять классов машин, различающихся по конструкции. Номи­нальным считают тяговое усилие, которое способен развить трак­тор, работая с наибольшей производительностью на стерне сред­ней влажности и твердости.
Девять тяговых классов составляют типаж сельскохозяйствен­ных тракторов. Типаж — это технически и экономически обосно­ванная совокупность всех моделей тракторов, рекомендуемых для производства.
В каждом тяговом классе имеются базовые модели (т. е. основ­ные, наиболее широко распространенные тракторы) и модифи­кации, на которых установлены унифицированные (единообраз­ные) двигатели (применяемые и в базовых моделях), а также ряд составных частей. Унификация составных частей облегчает изго­товление и эксплуатацию тракторов.
Современные автомобили классифицируют по назначению, типу шасси, приспособляемости к дорожным условиям и типу двигателя. По назначению различают грузовые, пассажирские и специальные автомобили.
Грузовые автомобили предназначены для перевозки грузов. Они могут быть снабжены платформой, что позволяет использовать их как универсальное транспортное средство, или оборудованы для перевозки определенных грузов (самосвалы — для вязких и сыпу­чих, цистерны — для жидких и др.). Автомобили подразделяют по грузоподъемности, т. е. по массе груза, который можно перевезти в кузове, на следующие классы: особо малый (0,3... 1,0 т), малый (1,0...3,0 т), средний (3,0...5,0 т), большой (5,0...8,0 т) и особо большой (свыше 8 т).
Среди грузовых можно выделить специализированные автомо­били: разбрасыватели органических и минеральных удобрений, топливозаправщики, комбикормовозы, скотовозы и др.
Пассажирские автомобили подразделяют на легковые — для перевозки небольшой группы пассажиров (до 8 человек) и авто­бусы — для массовых перевозок. Автобусы в зависимости от на­значения бывают городскими и междугородными.
Специальные автомобили служат для выполнения определен­ных, преимущественно нетранспортных, работ, для чего их обо­рудуют соответствующими приспособлениями. К специальным автомобилям относятся автокраны, пожарные и уборочные (для очистки и поливки улиц) автомобили, ремонтные мастерские, автовышки и др. Эти автомобили представляют собой видоизме­ненные модели (модификации) грузовых автомобилей.
По типу шасси автомобили подразделяют на рамные и безрам­ные. Рамные автомобили имеют в качестве остова раму, к которой крепят составные части и механизмы. У безрамных автомобилей их крепят к кузову. В этом случае кузов называют несущим.
По приспособляемости к дорожным условиям различают автомобили нормальной (обычной) и повышенной проходимос­ти. Упервых привод передает крутящий момент на заднюю ось (осевая формула 2x1)либо передние колеса, а у вторых — на все оси, т.е. на две или три оси (осевая формула 2x2, 3x3),что по­зволяет им преодолевать бездорожье и участки с плохим дорож­ным покрытием.
Автомобили могут иметь карбюраторный, электрический или дизельный двигатель. Карбюраторные двигатели работают глав­ным образом на бензине, дизели — на дизельном топливе, а элек­тродвигатели — от аккумуляторных батарей.

2.1.2. Основные части тракторов и автомобилей, их назначение
и взаимное расположение
Основные механизмы тракторов и автомобилей могут отличаться по конструкции и расположению, но они, как правило, идентич­ны по принципу действия.
Трактор состоит из следующих основных частей (рис. 2.2):рамы,дви­гателя, трансмиссии, ходовой части, механизма управления, ра­бочего и вспомогательного оборудования. Все час­ти трактора взаимосвязаны и располагаются в строго определенной последователь­ности.

Рис. 2.2. Основные части гусеничного (а) и колесного (б) тракторов:
1 – двигатель; 2 – механизм управления; 3, 5 – вспомогательное и рабочее оборудование; 4 – трансмиссия; 6 – ходовая часть

Рама — остов, на котором смонтированы все основные узлы и агрегаты трактора.
Двигатель (силовая установка) 1 предназначен для преобразования химической энер­гии сгорания топлива в тепловую энергию, а затем в механичес­кую работу.
Трансмиссия (силовая передача) 4 трактора обеспечивает пе­редачу крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам и ведущим звездочкам гусениц, а также к некоторым механизмам рабочего оборудования трак­тора.
В трансмиссию вхо­дят сцепление, соединительная муфта, коробка передач (КП) и задний мост.
Сцепление необходимо для кратковременного разъединения вала двигателя и КП при переключении передач и для плавного их соединения при начале движения. Соединительная муфта вклю­чает в себя упругие элементы и служит для соединения валов, сцепления и КП. Коробка передач предназначена для изменения крутящего момента на ведущих колесах и скорости движения за счет ввода в зацепление различных пар шестерен. КП обеспечива­ет также движение трактора задним ходом. Задний мост состоит из механизмов, с помощью которых увеличивается крутящий момент и передается вращение валов к ведущим колесам под пря­мым углом. У большинства тракторов в состав заднего моста вхо­дят тормоза.
У колесного трактора в отличие от гусеничного в трансмиссию включен дифференциал, обеспечивающий разные скорости вра­щения ведущих колес при поворотах и движении по неровной местности, когда длина пути левого и правого колес неодинакова.
Ходовая часть 6 воспринимает и передает вес трактора на почву и служит для передвижения трактора. Вращатель­ное движение колес (или гусениц) при их сцеплении с поверхно­стью почвы преобразуется в поступательное движение трактора.
Механизмы управления 2 трактора состоят из рулевого управления и тормозов. Ру­левым управлением изменяют направление движения трактора. Тормозами умень­шают скорость движения, останавливают и удерживают трактор неподвижно, а так­же осуществляют крутые повороты.
Трансмиссию, ходовую часть и механизм управления в сборе называют шасси.
Рабочее оборудование 5 служит для присоединения к трактору прицепных и навес­ных машин и орудий и приведения в действие их рабочих органов. К рабочему обо­рудованию относятся ВОМ, прицепное устройство, навесная си­стема и приводной шкив.
Вспомогательное оборудование 3 — это кабина с сиденьем, приборами освещения и сигнализации, сис­темы отопления и вентиляции, капот, обшивка, компрессор, ле­бедка, тягово-сцепное устройство и т.д.
Принципиальная схема расположения и назначение основных частей автомобиля такие же, как у колесного трактора. Одна из основных и специфических частей автомобиля — это кузов.

2.1.3. Краткая техническая характеристика основных марок
тракторов и автомобилей
Марка — это условное кодовое название модели трактора или автомобиля определенной конструкции. В обозначение марки трак­тора включают буквы, представляющие собой либо сокращенное название завода-изготовителя, либо характерное для трактора сло­во, и число, указывающее мощность двигателя в лошадиных силах или номер модели. Буквы, следующие за этим числом, обо­значают модификацию базовой модели. Технические характерис­тики основных марок колесных и гусеничных сельскохозяйствен­ных тракторов приведены в табл. 2.1.
Тракторы тягового класса 0,2 (Т-10, АМЖК-8, МТЗ-12К, «Ку-таиси-718» и др.) предназначены для работы на мелкоконтурных селекционных полях и в небольших фермерских хозяйствах. Эти тракторы могут иметь двух-, трех- или четырехколесное исполне­ние. Их можно агрегатировать с прицепной тележкой, плугом, косилкой, культиватором и другими машинами, специально из­готовленными для них, использовать для механизации работ по уходу за домашним скотом, когда применение больших тракторов нецелесообразно или невозможно.
Тракторы тягового класса 0,6 (к ним относятся Т-25А, Т-30А80, СШ-28, Т-16МГ) используют при междурядной обработке овощ­ных культур и садов, предпосевной обработке почвы, посеве и посадке овощей, уходе за посевами, уборке сена и выполнении транспортных работ. Кроме того, они могут приводить в действие стационарные машины.
Благодаря особенностям конструкции таких тракторов можно изменять продольную базу и агротехнический просвет.
Самоходные шасси Т-16МГ и СШ-28 в агрегате с навесными машинами применяют при проведении различных работ в живот­новодстве.

Таблица 2.1. Технические характеристики основных марок сельскохозяйственных тракторов

Марка
Колесная формула
Тяговый класс
Эксплуата­ционная
мощность, кВт (л. с.)
Удельный расход топлива, г/(кВт·ч)
Масса,
кг
Гусеничные тракторы
Т-70СМ
—

51,5 (70)


ДТ-75Н
—

70 (95)


ДТ-75МВ
—

66 (90)


ДТ-175С
—

125 (170)


Т-150


110 (150)


Т-4А


95,5 (130)


Колесные тракторы
АМЖК-8
4x2
0,2
7,3 (10)


Т-16МГ
4x2
0,6
18 (25)


Т-25А
4x2
0,6
18 (25)


Т-30А80
4x4
0,6
23,5 (32)


ЛТЗ-55
4x2
0,9
37 (50)


Т-40М
4x2
0,9
39 (53)


МТЗ-80
4x2
1,4
58,8 (80)


МТЗ-100
4x4
1,4
77,2 (105)


Т-150К
4x4

121 (165)


К-701
4x4

198 (270)

12 500

Тракторы тягового класса 0,9 (ЛТЗ-55, ЛТЗ-55А, Т-40М) бла­годаря широкому диапазону передач, реверсному ходу на всех передачах и регулируемой колее передних и задних колес выпол­няют все виды сельскохозяйственных работ, в том числе в кормо­производстве. Помимо этого их широко применяют на транспорт­ных работах и для приведения в действие стационарных машин.
Тракторы тягового класса 1,4 (МТЗ-80, МТЗ-82, МТЗ-100, ЮМЗ-6АКЛ, ЮМЗ-6АКМ) эффективно используют при возде­лывании и уборке технических и овощных культур. В агрегате с навесными, полунавесными и прицепными сельскохозяйствен­ными машинами и орудиями они позволяют выполнять вспашку, культивацию, боронование, посев, посадку и заготовку кормов, погрузку и выгрузку различных грузов, а также разбрасывать удоб­рения. С их помощью приводят в действие стационарные машины. В агрегате с прицепами их применяют на транспортных работах. Промышленностью начат выпуск новых тракторов этого класса: МТЗ-102, МТЗ-82Р и МТЗ-82Н.
Все базовые модели в классах 0,6; 0,9 и 1,4 — это колесные универсально-пропашные тракторы. Их модификациями являют­ся тракторы повышенной проходимости (со всеми ведущими ко­лесами), пропашные тракторы с высоким агротехническим про­светом для возделывания высокостебельных культур и горные трак­торы для работы на склонах.
Тракторы тягового класса 2 (Т-70СМ и Т-70В) относятся к гусеничным специального назначения. Их двигатели взаимозаме­няемы с двигателями колесных моделей тракторов тягового клас­са 1,4. Готовятся к производству гусеничный трактор Т-90С, а также колесные тракторы МТЗ-142 и ЛТЗ-155.
Тракторы тягового класса 3 (гусеничные — ДТ-75МВ, ДТ-75Н, ДТ-175С, Т-150 и колесный — Т-150К) используют для основной обработки почвы, посева, уборки урожая и транспортных работ.
Тяговый класс 4 представлен гусеничным трактором Т-4А, предназначенным для энергоемких работ. На смену Т-4А готовит­ся к выпуску специальный трактор для степных районов.
Тракторы тягового класса 5 (К-701 и др.) применяют в сель­ском хозяйстве при проведении работ общего назначения, для снегозадержания и в качестве транспортного тягача. В хозяйствах работает и трактор К-700А с дизелем мощностью 147,1 кВт.
Тракторы тягового класса 6 (промышленный гусеничный трак­тор Т-170) используют на полях большой площади при выполне­нии энергоемких сельскохозяйственных и мелиоративных работ.
В обозначение марки отечественных автомобилей включают сокращенное название завода-изготовителя (ГАЗ, ЗИЛ, КамАЗ) и число, указывающее номер модели. Технические характеристи­ки основных марок отечественных автомобилей (табл. 2.2) свиде­тельствуют о широких возможностях их применения в сельском хозяйстве.

Таблица 2.2. Технические характеристики основных марок автомобилей
Марка
Число
мест
Грузо­подъем­ность, кг
Мощность двигателя, кВт (л. с.)
Расход топлива, л/100 км
Макси­мальная
скорость, км/ч
Грузовые бортовые автомобили
УАЗ-3303-01
—

56,7 (77)
10,8

ГАЗ-66-11
—

88,3 (120)
20,0

ЗИЛ-131Н
—

110,3 (150)
36,7

ГАЗ-3307-010
—

88,3 (120)
19,6

ЗИЛ-431410
—

110,3 (150)
29,0

КамАЗ-5320
—

154,4 (210)
26,0

ГАЗ-САЗ-3508
(самосвал)
—

84,6 (115)
24,0

ЗИЛ-ММЗ-554М (самосвал)
—

110,3 (150)
35,9

Специальные автомобили
Для перевозки
птицы на базе
ГАЗ-3307
—

88,3 (120)
24,0

Автомобиль-рефрижератор 1АЧ
—

55 (75)
20,0

Автомобиль-рефрижератор ЛуАЗ-890Б
—

110,3 (150)
28,0

Автоцистерна для перевозки молока АЦПТ-2,1
—

55 (75)
20,0

Автобусы
УАЗ-2206-01

—
58,9 (80)
14,8

ПАЗ-3206

—
88,3 (120)
25,0

Легковые автомобили
АЗЛК-21412

—
52,2 (70)
7,3

ВАЗ-21211

—
59 (80)
9,6

УАЗ-31512-01

—
66 (90)
11,5


Новое цифровое обозначение базовых моделей состоит из че­тырех символов. Первая цифра соответствует классу, вторая — виду автомобиля, а две последующие — номеру модели. Номер моди­фикации базовой модели обозначают пятой цифрой. Шестая циф­ра — это номер экспортного варианта. Например, марка грузового автомобиля ГАЗ-3307 означает, что это автомобиль 3-го класса (имеет полную массу 7,7 т) с бортовой платформой, номер моде­ли серийного выпуска — 07.

2.1.4. Рабочее оборудование тракторов

В качестве основных рабочих средств являются: гидравлическая система, механизм навески, вал отбора мощности, и прицепное устройство.
Гидравлическая навесная система предназначена для соединения навесных сельскохозяйственных машин и орудий с трактором, перевода их из рабочего положения в транспортное и обратно. Она состоит из гидравлической системы и механизма на вески.
Гидравлическая система предназначена для обеспечения подъема и опускания навешиваемых на трактор машин и орудий. Гидросистема (рис. 2.3) состоит из масляного насоса 3, распределителя 4, масляного бака 1 с фильтром 2, основного 5 и выносных цилиндров, трубопроводов с арматурой (соединительные и разрывные муфты, запорные клапаны). Рабочей жидкостью для гидросистемы служит моторное, дизельное или трансмиссионное масло.

Рис.2.3. Схема раздельно-агрегатной гидравлической навесной системы:
1 - масляный бак; 2 — масляный фильтр; 3 — масляный насос; 4 - распределитель; 5 — основной цилиндр; 6 — механизм навески
Масляный насос 3 шестеренчатого типа состоит из корпуса с крышкой, ведущей и ведомой шестерни, втулок и уплотнений. Всасывающая полость насоса соединен с масляным баком, а нагнетательная полость - с распределителем.
Действует насос следующим образом. При вращении шестерен их зубья вращаются в противоположные стороны и, захватывая жидкость из полости всасывания, подают ее в полость нагнетания.
На тракторах устанавливают насосы марок НШ-10, НШ-32, НШ-46. Буквы НШ означают «насос шестеренчатый», а цифры - теоретическую подачу жидкости в см3 на один оборот вала привода насоса.
Распределитель предназначен для управления работой основного и вспомогатель­ных цилиндров. Он состоит из секций, количество которых соответствует числу ци­линдров. Так, например, на тракторе типа Т-25А и самоходном шасси Т-16М ставят двухсекционные распределители, а на всех остальных тракторах - трехсекционные с раздельным и независимым управлением гидроцилиндрами.
Секции распределителя объединены в общем корпусе 4 (рис. 2.4, а). В расточен­ных отверстиях корпуса размещены золотники 2, перепускной и предохранительный клапаны. Вверху шарнирно укреплены рукоятки /управления золотниками.

Рис. 2.4. Распределитель:
а - устройство; 1 — рукоятки; 2 — золотники; 3 — возвращающее; 4 - устройство; А — от насоса; Б — в бак; В — к силово­му цилиндру; б — указатель управления рычагами; в — схема действия; I — подъем; II — нейтральное положение; III — опускание; IV — плавающее положение

Масло от насоса под давлением подводится по трубопроводу к нагнетательной полости А распределителя. От распределителя масло по трубопроводам может посту­пать в верхнюю и нижнюю полости цилиндра. Каждый из цилиндров соединен с ка­налом В двумя трубопроводами распределителя попарно. Перепускной клапан за­крывает отверстие, сообщающее нагнетательную полость А со сливной полостью Б. При чрезмерном повышении давления в системе предохранительный клапан сраба­тывает и сбрасывает масло через сливную полость Б в бак.
Рассмотрим схему действия распределителя при различных режимах работы гид­равлической навесной системы. Распределитель обеспечивает четыре режима работы — положения «подъем», «нейтральное», «опускание», «плавающее» (рис. 5, в I-IV). Каждому из этих режимов соответствует определенное положение (позиция) рукоят­ки (рис. 22.4, б), а, следовательно, и золотника.
Если поставить рукоятку 7 распределителя в положение «подъем» (рис. 2.4, в — 1), золотник открывает доступ масла из нагнетательной полости А в канал В, который соединен трубопроводом с нижней полостью силового цилиндра.
Поршень силового цилиндра со штоком перемещается в направлении, соответ­ствующем подъему орудия. Из противоположной полости цилиндра масло вытесня­ется поршнем по трубопроводу в другой канал В распределителя и далее через слив­ную полость Б - в бак. После того как поршень упрется в переднюю крышку силово­го цилиндра и давление жидкости начнет повышаться, устройство 3 автоматически передвинет рукоятку / в положение «нейтральное» (рис. 2.4, в - II). При этом жид­кость начнет перекачиваться насосом под небольшим давлением из бака в бак, а обе полости силового цилиндра будут заперты, удерживая поршень со штоком в непо­движном положении.
Аналогичное действие произойдет, если рукоятку / поставить в положение «опус­кание» (рис. 2.4, в — III). В этом случае золотник открывает доступ масла из нагнета­тельной полости А в другой канал 5, который соединен трубопроводом с верхней по­лостью силового цилиндра. Поршень силового цилиндра через шток действует на на­весное устройство и принудительно опускает орудие. Одновременно масло из ниж­ней полости силового цилиндра вытесняется по другому каналу В распределителя и далее через сливную полость Б - в бак. По окончании хода поршня рукоятка также автоматически встанет в положение «нейтральное». При установке рукоятки 1 в по­ложение «плавающее» (рис. 2.4, в - IV) золотник направляет масло, подаваемое насо­сом, обратно в бак и одновременно соединяет между собой обе полости силового цилиндра, что дает возможность поршню свободно перемещаться в цилиндре — «пла­вать».
Силовые цилиндры разделяют на основные и выносные. Все цилиндры по уст­ройству аналогичны и различаются лишь размерами и грузоподъемностью. Цилиндр состоит из корпуса, штока с поршнем, крышек, уплотнений и клапана. Масло из рас­пределителя поступает в полость цилиндра слева или справа от поршня. Под дей­ствием давления масла, поступающего из распределителя, поршень со штоком пере­мещается в ту или другую сторону. Величину перемещения штока с поршнем регули­руют положением упора, закрепляемого на штоке, который воздействует на стержень клапана цилиндра и прекращает воздействие масла на поршень.
Масляный бак (см. рис. 2.3) с фильтром 2 служит резервуаром для масла, поступа­ющего в гидросистему. В верхней части бака расположена заливная горловина с сетчатым фильтром. Масло, поступая от распределителя, просачивается через фильтр и сливается в бак. При засорении фильтра срабатывает имеющийся в нем предохранительный клапан, масло сливается в бак, минуя фильтр. Уровень масла в баке определяют при помощи масломерной линейки.
Соединительные маслопроводы и арматура служат для соединения агрегатов гид­росистемы. Маслопроводы могут быть стальными или резиновыми. Между собой маслопроводы соединяют при помощи соединительных муфт. Два шариковых клапа­на в корпусе соединительной муфты свободно пропускают масло при затяжке муфты и не пропускают его при ослаблении или разъединении.
Маслопроводы, присоединяемые к выносным цилиндрам, укрепленным на при­цепных машинах или орудиях, которые могут вследствие каких-либо причин отце­питься от тракторов, соединяются разрывными муфтами с шариковым замком. Последниепри отцепке машины автоматически срабатывают и препятствуют вытека­нию масла из шлангов.
Механизм навескипредназначен для соединения трактора с навесными и полуна­весными сельскохозяйственными машинами и орудиями. Конструкция навесного устройства показана на рисунке 2.5. На поворотный вал 4 надеты рычаг 3, соединен­ный со штоком 2 силового цилиндра 7, и два поворотных рычага 5, которые связаны регулируемыми раскосами тягами 9 с нижними продольными тягами 8. Концы тяг 8 соединены с осью 10 и с рамой 7навесной машины. К корпусу заднего моста — трак­тора шарнирно прикреплена регулируемая по длине центральная тяга 6.

Рис. 2.5. Схема механизма навески:
1 — силовой цилиндр; 2 - шток силового цилиндра; 3 — рычаг; 4 - поворотный вал; 5 — подъемный рычаг; 6 — централь­ная тяга; 7 - рама навесного орудия; 8 — продольная нижняя тяга; 9 - вертикальные регулируемые тяги; 10 — нижняя ось.

Различают трехточечную и двухточечную схему навесного устройства.
Вал отбора мощности (ВОМ)предназначен для привода рабочих органов, агрегатируемых с трактором сельскохозяйственных машин и орудий.
По месту расположения на тракторе различают ВОМ задние, боковые и передние. Наибольшее распространение получили задние ВОМ. Ими оборудованы все тракто­ры, за исключением самоходного шасси Т-16М. Универсальные колесные тракторы, кроме заднего, имеют боковые ВОМ.
По типу привода различают ВОМ с зависимым, независимым, полунезависимым, синхронным и несинхронным приводами.
Зависимый привод ВОМ передает вращение на рабочие органы машины толь­ко при включенной главной муфте сцепления и отключается вместе с нею.
Такого типа вал 4 (рис. 2.6, а) обычно имеет привод от вала 1 коробки передач. Включают вал рычагом 3, воздействующим на кулачковую муфту или передвижную шестерню 2 редуктора.
Независимый привод непосредственно связан с коленчатым валом двигателя и позволяет приводить в действие механизмы сельскохозяйственных машин или орудий как во время движения трактора, так и при его остановке. Он связан с коленча­тым валом двигателя через промежуточный вал 5 и муфту сцепления 7 (рис. 2.6, б) или планетарный механизм (рис. 2.6, в). Муфту сцепления ВОМ располагают либо совме­стно с главной муфтой сцепления на маховике двигателя, либо непосредственно у хвостовика вала 4.

Рис. 2.6. Типы валов отбора мощности и приводной шкив:
а — зависимый; б — независимый привод ВОМ с многодисковой муфтой сцепления; в - независимый привод ВОМ с пла­нетарным механизмом; г — приводной шкив; 1 — вал коробки передач; 2 — передвижная шестерня; 3,8 — рукоятка управ­ления; 4 — вал отбора мощности; 5 - промежуточный вал; 6 — передвижная зубчатая муфта; 7 — многодисковая муфта сцепления; 9 — водило; 10 — сателлиты; 11 — коренная шестерня; 12— солнечная шестерня; 13 — тормоз солнечной шес­терни; 14 — тормоз ВОМ; 15, 18 — валы приводного шкива; 16, 17 — подшипники валов; 19 — корпус приводного шкива; 20, 21 — конические шестерни

Полунезависимый привод ВОМ, в отличие от независимого, не допускает включения и выключения на ходу тракторов, но может работать при остановленном тракторе. Чтобы выключить полунезависимый привод ВОМ, необходимо предвари­тельно выключить главную муфту сцепления.
У синхронного привода ВОМ частота вращения зависит от поступательной скорости трактора.
Несинхронный привод ВОМ обеспечивает постоянную частоту вращения, не зависящего от скоростного режима трактора.
Приводной шкивпредназначен для привода от тракторного двигателя через ремен­ную передачу различных стационарных сельскохозяйственных машин. Он может ус­танавливаться только на колесных универсально-пропашных тракторах. Шкив обычно размещается сбоку или сзади трактора, но в любом случае он включается в трансмиссию после муфт сцепления.
Приводной шкив состоит из двух валов 75и 18 (рис. 2.6, г) с коническими шестер­нями 20 и 21. Валы установлены в подшипниках 16 и 17 ъ корпусе 19. Для регулиро­вания зацепления конических шестерен служат регулировочные прокладки.
Шкив тракторов типа МТЗ, например, может быть установлен на крышке редук­тора заднего вала отбора мощности и от него приводится во вращение. Включают и выключают шкив рычагом управления заднего ВОМ.
Прицепное устройствопредназначено для буксировки различных сельскохозяй­ственных машин и орудий. Оно состоит из прицепной скобы, закрепленной в крон­штейнах остова трактора, и прицепной серьги, присоединенной к скобе штырем. Изменять положение прицепной серьги трактора позволяют отверстия на скобе. Обыч­но на тракторах, снабженных навесным устройством, прицепную скобу с серьгой ук­репляют на концах продольных тяг навесного устройства, а высоту точки прицепа ре­гулируют с помощью гидравлической навесной системы трактора.
У тракторов типа МТЗ жесткое прицепное устройство собрано с механизмом зад­ней навески гидравлической системы.
При работе трактора с одноосными тележками применяют гидрофицированные прицепные крюк и скобу-защелку, работающие от механизма навески.
Гидрофицированный крюк позволяет трактористу, не выходя из кабины, зацеп­лять полуприцеп и другие агрегатируемые машины. Для этого он опускает крюк в нижнее положение и, подъехав к полуприцепу, заводит крюк под петлю дышла полу­прицепа. Затем, включив механизм навески на подъем, заводит крюк в петлю, при этомскоба-защелка под действием пружины запирает зев крюка.
Вспомогательное оборудование.Квспомогательному оборудованию тракторов от­носят кабины, сиденья, устройства для обогрева, вентиляции и увлажнения воздуха в кабине и облицовку.
Так как трактор эксплуатируется круглый год и в тяжелых условиях, то на боль­шинстве современных тракторов устанавливают закрытые, хорошо вентилируемые и герметизированные кабины.
Кабину устанавливают в виде самостоятельной сборочной единицы. Для умень­шения вибрации от остова трактора ее устанавливают чаше всего на четырех опорах-амортизаторах. Переднюю панель, пол и крышку кабины покрывают шумоизоляционной мастикой слоем в 2-3 мм. Поверх мастики приклеен шумоизоляционный кар­тон, а на передней стенке - два слоя асботкани. С внутренней стороны крышки уст­роен экран из водонепроницаемого картона.
В кабине размешают мягкое сиденье тракториста, регулируемое, с подвеской параллелограммного типа, снабженное гидравлическим амортизатором. Кроме того, сиденье подрессорено пружиной, жесткость которой можно изменять в зависи­мости от массы тракториста. Сиденье можно также регулировать по высоте в преде­лах + 40 мм. Для обогрева воздуха кабины используют атмосферный воздух, нагре­тый при прохождении его через специальный радиатор. В кабинах тракторов уста­навливается комбинированная вентиляция: естественная — через передние (боко­вые) окна и опускающиеся стекла дверей и принудительная - от специального вентилятора-пылеотделителя. Вентилятор обычно устанавливают в верхней части каби­ны или чаще всего на его крыше.
На некоторых тракторах устанавливают воздухоохладители испарительного типа. Воздухоохладитель состоит из вентилятора, установленного на крыше кабины трак­тора, фильтра тонкой очистки и каплеуловителя, установленного внутри воздухоотвода.
Под сиденьем тракториста устанавливается бак для воды и насос для подачи воды к соплу-распылителю.
На пульте управления перед сиденьем тракториста располагают все органы управ­ления трактором и контрольные приборы для проверки работы его механизмов.
Для защиты механизмов от загрязнений, безопасности работы и придания обте­каемой внешней формы на тракторе, кроме кабины, крепят облицовку, закрываю­щую двигатель и ходовые органы.
3.1.5. Механизмы управления и работа на тракторе

Устройство и принцип действия рулевого управления колесных тракторов. Рулевое управление колесного трактора состоит из переднего моста, трапеции уп­равления, рулевого механизма и привода.
Рулевая трапеция представляет собой шарнирный четырехзвенник и предназна­чена для установки направляющих колес при повороте трактора так, чтобы внутрен­нее колесо поворачивалось под большим углом по сравнению с наружным при непо­движном положении передней оси. Различные углы поворота направляющих колес необходимы для того, чтобы при движении трактора на повороте колеса катились без бокового скольжения. Рулевой механизм управления (рис. 2.6, б) обычно выполняет­ся в виде червячной пары - червяка 12 и ролика. Червяк жестко посажен на рулевой вал 13, а ролик в подшипниках на оси запрессованной в выступы вала 10 нулевой сошки 9.
Привод к направляющим колесам состоит из продольной рулевой тяги 8, рулево­го рычага 4, двух поперечных рулевых тяг 3 и 5 и рычагов 2, жестко укрепленных на шкворнях поворотных цапф 7. Рулевая сошка 9, и рычаги 2 к 4 соединяются с руле­выми тягами с помощью шаровых пальцев, зажатых полусферическими сухарями, образуя шарнир 6, позволяющий передавать усилие под переменными углами. Вра­щение от рулевого колеса 1 к направляющим колесам передается червяку 12, который через ролик 11 поворачивает вал 10. Нижний конец сошки 9, отходя при этом назад или вперед, тянет за собой продольную рулевую тягу 8, которая через рычаг 4, тяги 3 и 5 и рычаги 2 отклоняет цапфы 7, а вместе с ними и направляющие колеса трактора вправо или влево.
У большинства современных колесных тракторов для снижения усилия вращения рулевого колеса введены специальные гидроусилители поворота направляющих ко­лес.
В систему гидроусилителя (рис. 2.6, б) входят шестеренчатый масляный насос 8, распределитель с золотником 5 и силовой цилиндр с поршнем 4 двухстороннего дей­ствия. Золотник 5 распределителя посажен на ось червяка 6 рулевого механизма. Шток поршня 4 через рейку 2, сектор 9, поворотный вал 12 и сошку 11 соединяется с поперечной тягой 10 рулевой трапеции механизма поворота.

Рис. 2.6. Рулевое управление колесного трактора:
а — рулевое управление без гидроуселителя: 1 - рулевое колесо; 2 и 4 — рычаги; 3 и 5 — тяги; 6 — шарнир; 7 — цапфа; 8 — продольная рулевая тяга; 9 - сошка; 10 - вал сошки; 11 - ролик; 12 — червяк; 13 - рулевой вал. Б — рулевое управление с гидроусилителем: а - устройство; б - схема действия гидроусилителя при движении трактора по прямой и в — при повороте трактора; 1 - колонка; 2 — рейка; 3 - внутренняя полость (масляный бак); 4 - поршень; 5 — золотник; 6 — червяк; 7 — рулевое ко­лесо; 8 - масляный насос; 9 — сектор; 10 — поперечные рулевые тяги; 11 - сошки; 12 - вал; 13 — предохранительный кла­пан

При прямолинейном движении трактора (рис. 2.6, б) рулевое колесо неподвижно, золотник 5 под действием пружин занимает нейтральное положение. При этом мас­ло, нагнетаемое насосом, подается в обе полости силового цилиндра 4 и, не переме­щая его, сливается обратно в бак.
При повороте рулевого колеса 7 (рис. 2.6, в) червяк б стремится повернуть сектор 9 поворотного вала 12 и одновременно перемещает золотник 5, который перекроет доступ нагнетаемого насосом масла в верхнюю полость силового цилиндра. В этом случае масло от насоса по кольцевой выточке золотника проходит в подпоршневую полость и перемешает поршень вверх. Рейка 2 штока поршня поворачивает сектор 9 по часовой стрелке, а вместе с ним и поворотный вал 12 с рулевой сошкой 11. Руле­вая сошка, воздействуя на поперечные рулевые тяги 10, повернет направляющие ко­леса трактора. Поворот будет длиться до тех пор, пока тракторист вращает рулевое колесо. Как только вращение прекратится, и усилие с руля будет снято, золотник под действием пружин займет исходное положение (рис. 2.6, б).
Таким образом, практически тракторист прикладывает к рулевому колесу усилие, необходимое только для включения гидравлического усилителя, что облегчает управ­ление трактором.
Устройство и принцип управления гусеничных тракторов. Чтобы обеспечить плавный поворот гусеничному трактору, нужно придать раз­личную скорость гусеницам.
В числе механизмов и устройств, с помощью которых воздействуют на изменение скорости движения правой и левой гусеницы трактора, находят применение рулевые муфты, планетарные механизмы, а также коробки передач с гидравлическим выклю­чением и двумя ведомыми валами.
Рассмотрим устройство и принцип управления гусеничным трактором с помо­щью муфт поворота. Муфты поворота представляют собой многодисковые сухие по­стоянно замкнутые сцепления.
Для плавного поворота трактора выключают правую или левую муфту с помощью рычага 4 (рис. 2.7) воздействующего через нажимной диск 14 на пружины И. При сжатии пружины диски муфты разъединяются, отключая вал конечной передачи. Та гусеница, на которую не передается крутящий момент, будет отставать; трактор по­ворачивает в сторону отключенной муфты.
Для крутого поворота, кроме выключения муфты, требуется нажать ногой на пе­даль тормоза. В этом случае тормозная лента 9 затягивает ведомый барабан, предуп­реждая его вращение, а следовательно, и движение заторможенной гусеницы.
Усилие на рычагах выключения рулевых муфт достигает порядка 120...150 Н. По­этому для снижения усилия выключения на некоторых тракторах в цепь управления между тягой 13 и рычагом 4 вводят гидроусилитель 12. Применение гидроусилителя позволяет уменьшить потребное усилие на рычагах управления до 20...40 Н.
Рычаги управления и контрольные приборы. Рычаги служат для управления трактором и двигателем, а контрольные приборы следят за работой отдельных механизмов. Для управления работой дизеля служит рычаг механизма подачи топлива.
К органам управления трактором относятся рычаг или педаль главной муфты сцепления 6, рычаг переключения передач 5, рычаг включения реверса и редуктора, рулевое колесо или рычаги поворота 10, 11 педали тормозов 2, 3 (рис. 2.8).


Рис. 2.7. Устройство и схема управления поворотом гусеничного трактора с помощью рулевых муфт:
а - общая схема передач движения; б — устройство; 1 — вал; 2 — ведущий диск; 3 — ведомый диск; 4 — рычаг выключения; 5 - подшипник; 6 - ведущая шестерня главной передачи; 7 - вал заднего моста; 8 - ведущий барабан; 9 - тормозная лента; 10 - ведомый барабан; 11 - пружины; 12 - гидроусилитель; 13 - тяга; 14 — нажимной диск; Д — двигатель; КП — коробка передач.


Рис. 2.8. Рычаги управления и контрольно—измерительные приборы гусеничных тракторов:
1 — рычаг усилителя крутящего момента; 2. 3 — педали тормоза; 4 — рычаг включения вала отбора мощности; 5 - рычаг переключения передач; б — рычаг главной муфты сцепления; 7 — цепь с шаровой головкой управления шторкой радиато­ра; 8 — рукоятка включения обогрева кабины и обдува ветровых стекол; 9 — рычаги управления золотниками распредели­теля гидросистемы; 10, 11 — рычаги управления тормозами планетарных механизмов заднего моста; 12 - рычаг управле­ния подачей топлива; 13 - щиток контрольных приборов; 14 — рычаг включения насоса гидравлической системы
В кабине также размещены органы управления дополнительными системами: рыч­аги включения валов отбора мощности 4, включения приводного шкива, управления навесной системой 9, гидравлического погружателя колес, рычаг или педаль механизма блокировки дифференциала.
Контроль за работой двигателя осуществляют с помощью манометра и термомет­ра системы смазки, термометра системы охлаждения и манометра топливоподающей системы двигателя.
На щитке приборов установлены переключатели освещения трактора, амперметр или контрольная лампа, кнопка включения сигнала, переключатель поворота и т. д.
При пуске двигателя используют следующие рабочие органы: рычаг декомпрессионного механизма дизеля, поводки управления дроссельной и воздушной заслонка­ми карбюратора пускового двигателя, кнопку обогащения топлива в карбюраторе, выключения магнето, рычаг муфты сцепления пускового двигателя, рычаг включе­ния шестерни пускового устройства, рычаг редуктора пускового устройства, рукоят­ку или кнопку включения стартера и др.
Расположение органов управления трактором пуска и контрольных приборов на тракторах показано на рисунках 2.8 и 2.9.

Рис. 2.9. Рычаги управления и контрольно—измерительные приборы колесных тракторов типа МТЗ:
1 — пусковой ключ; 2 — головка тяги управления жалюзи радиатора; 3 — шиток контрольных приборов; 4 — включатель светового сигнала поворота трактора; 5 — кнопка звукового сигнала; 6 — рулевое колесо; 7 — рычаги управления силовыми- цилиндрами гидросистемы; 8 — рычаг гидродогружателя; 9 — маховичок; 11 — тормозные педали; 12 — защелка педа­лей: 13 — педаль подачи топлива; 14 — рычаг коробки передач; 15 - тяга остановочного тормоза; 16 - рычаг управления ВОМ; 17 — рычаг управления тормозами прицепа; 18 — педаль блокировки дифференциала; 19 — рычаг; 20 — тяга вклю­чения компрессора; 21 — педаль сцепления; 22 - рычаг включения насоса гидросистемы

Запуск двигателя и управление трактором. Пуск двигателя. Перед пуском двигателя необходимо: проверить уровень мас­ла в картере двигателя и уровень охлаждающей жидкости в радиаторе; проверить на­личие топлива в баках основного и пускового двигателей, выключить подачу топлива, включить декомпрессионный механизм и провернуть коленчатый вал двигателя; удалить при необходимости попавший в систему питания воздух, прокачав топливо тучным насосом; установить рычаг переключения передач и рычаг управления зо­лотниками распределителя трактора в нейтральное положение.
В зависимости от марки трактора пуск основного двигателя осуществляется с по­мощью пускового двигателя или с помощью электростартера.
При пуске основного двигателя пусковым двигателем выключить муфту сцепле­ния редуктора пускового двигателя и ввести в зацепление шестерню механизма выключения с венцом маховика, прикрыть дроссельную заслонку, приоткрыть воздушную заслонку карбюратора и открыть крышку воздушного патрубка. Включить кноп­ку «массы» и стартером запустить пусковой двигатель. Прогреть пусковой двига­тель и плавно включить муфту сцепления редуктора пускового двигателя. В течение 1 -2 мин прокрутить основной двигатель с включенным декомпрессионным механиз­мом. Затем установить рычаг подачи топлива в положение максимальной подачи и выключить декомпрессионный механизм. После запуска основного двигателя вы­ключить муфту сцепления редуктора и заглушить пусковой двигатель.
При пуске двигателя электростартером необходимо включить «массу» и свечи с помощью включателей и через 15-20 с, когда контрольный элемент свечей накалит­ся до ярко-красного цвета, включить муфту сцепления и дополнительным поворотом ключа до упора включить стартер. Как только двигатель начнет работать, отключить стартер и выключить муфту сцепления.
Трогание с места и остановка трактора. При трогании трактора с места на­до убедиться в безопасности движения, выключить муфту сцепления, включить ры­чагом требуемую передачу, увеличить подачу топлива и плавно включить муфту сцеп­ления. Во время работы двигателем управляют при помощи механизма подачи топ­лива, изменяя его положение в соответствии с условиями работы трактора.
Для остановки трактора необходимо выжать педаль муфты сцепления до отказа и поставить рычаг переключения передач в нейтральное положение. Одновременно отпустить педаль муфты сцепления и уменьшить подачу топлива. Если это необходи­мо, нажать на педаль тормоза.

2.1.5. Основные направления дальнейшего совершенствования конструкций сельскохозяйственных тракторов и автомобилей

В животноводстве используют тракторы и автомобили общего и специального назначения. Специальные тракторы и автомобили оборудуют особыми средствами, кузовами для перевозки специ­альных грузов, животноводческой продукции и животных. Для приема кормов из кормоцехов и хранилищ, доставки их на жи­вотноводческие фермы, загрузки в бункера-накопители или до­зированной раздачи животным используют специальные автомо­били — кормовозы с торцевой выгрузкой (КТВ-Ф-15) и пневмовыгрузкой (АСП-Ф-25А), которые оборудованы цистернами, ком­прессорными установками и механизмами подъема, смонтиро­ванными на шасси автомобилей КамАЗ; загрузчики сухих кормов ЗСК-Ф-10А (на шасси автомобиля ЗИЛ) и ЗСК-Ф-15А (на шасси автомобиля КамАЗ); загрузчики влажных кормов ЗВК-Ф-4,0 (на шасси автомобиля ГАЗ); раздатчики-смесители кормов АРС-10 (на шасси автомобиля ЗИЛ).
Санитарно-ветеринарную обработку животных и дезинфекцию животноводческих помещений проводят с помощью специального оборудования, смонтированного на шасси автомобилей ГАЗ, УАЗ и др. Для этих целей применяют дезинфекционные машины ВДМ-2 и МДВ-Ф-1, дезинфекционные агрегаты АД-Ф-1 и АДА-Ф-1, а также другие машины.
Промышленностью выпускаются специальные автомобили для перевозки скота и птицы, животноводческой продукции и т.д.
Развитие тракторо- и автомобилестроения планируется с учетом полного удовлетворения потребности животноводства в высокопроизводительной технике. В качестве главного направления работ по развитию техники для животноводства выбрано внедрение высокопроизводительных промышленных технологий, обеспечи­вающих снижение трудовых затрат. При разработке и выпуске трак­торов и других самоходных машин значительное внимание уделя­ется применению форсированных и экономичных дизелей, транс­миссий, совершенствованию гидропривода, средств электроники и автоматизации, значительному улучшению условий труда меха­низаторов.
При создании сельскохозяйственных тракторов будущего не­обходимо исходить из того, что их конструкции должны отвечать: особенностям производства сельскохозяйственных работ; требованиям агротехники и агроэкологии; тенденциям развития тракторной техники и агрегатируемых сельскохозяйственных машин; технико-экономическим предпосылкам.

2.2. Двигатели внутреннего сгорания

2.2.1. Классификация двигателей внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — основная часть трак­тора, автомобиля и самоходной машины. Это тепловой двигатель, в котором химическая энергия сгорания топлива преобразуется в механическую. На сельскохозяйственных тракторах и автомобилях устанавливают поршневые ДВС. Их классифицируют, принимая во внимание следующие основные признаки:
• род применяемого топлива — двигатели, работающие на жид­ком (бензин, керосин, спирт, дизельное топливо и др.) и газооб­разном (природный, генераторный газ и др.) топливе, а также многотопливные, работающие на топливе разного фракционного состава;
• способ смесеобразования — с внешним (карбюраторные) и внутренним (дизели) смесеобразованием;
• способ воспламенения рабочей смеси — с самовоспламене­нием от сжатия (дизели) и принудительным воспламенением ра­бочей смеси от электрической искры (карбюраторные, инжек­торные, газовые);
• способ наполнения рабочего цилиндра — без принудитель­ного нагнетателя (без наддува) и с применением специального механического нагнетателя (с наддувом);
• число тактов рабочего цикла — четырехтактные и двухтакт­ные;
• число цилиндров — одно- и многоцилиндровые;
• расположение цилиндров — рядные, V-образные, оппозит-ные;
• тип охлаждения — с жидкостным и воздушным охлаждением.
Двигатель, рабочий цикл которого совершается за четыре хода (такта) поршня (за два оборота коленчатого вала), называется четырехтактным. Если рабочий цикл совершается за два хода пор­шня (один оборот коленчатого вала), то двигатель называется двух­тактным.
Двигатель, у которого смесь топлива с воздухом образуется не в цилиндре, а в специальном приборе — карбюраторе, затем по­ступает в цилиндр и здесь воспламеняется электрической искрой, называется карбюраторным. Такие двигатели устанавливают, как правило, на автомобилях малой и средней грузоподъемности, а также тракторах (для пуска основных двигателей).
Двигатель, у которого горючая смесь образуется внутри ци­линдра и самовоспламеняется при высокой температуре сжатого воздуха, называется дизелем (по имени его создателя Р. Дизеля). Дизели применяют в качестве основных двигателей на тракторах, автомобилях большой грузоподъемности и стационарных энерге­тических установках.

2.2.2. Принцип действия и общее устройство двигателя
Рассмотрим принцип действия двигателя на примере одноци­линдрового дизеля (рис. 2.10). В цилиндр 6, закрытый головкой 1, вставлен поршень 7. С помощью пальца 8 и шатуна 9 поршень соединен с коленчатым валом 12, на одном конце которого наса­жено тяжелое колесо — маховик 10. Детали 6—10и 12составляют кривошипно-шатунный механизм.
Во время работы двигателя поршень перемещается в цилиндре, приближаясь к оси коленчатого вала или удаляясь от нее. При наи­большем удалении от этой оси поршень занимает положение, называемое верхней мертвой точкой (ВМТ), а при наименьшем — положение, называемое нижней мертвой точкой (НМТ). В этих точках поршень, останавливаясь на мгновение, изменяет направ­ление своего движения на противоположное.
Расстояние между мертвыми точками называется ходом поршня. За один ход поршня (например, от ВМТ к НМТ) коленчатый вал поворачивается на пол-оборота.
Полость над поршнем, находящимся в ВМТ, называется объе­мом камеры сгорания, а полость, расположенная над поршнем, когда он находится в НМТ, — полным объемом цилиндра. Объем цилиндра, освобождаемый поршнем при перемещении от ВМТ до НМТ, называется рабочим объемом цилиндра. Рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах, называется литражом дви­гателя.
В головке цилиндра имеются впускные и выпускные отверстия с клапанами. В точно определенные моменты они открываются и закрываются с помощью газораспределительного механизма, в который входят клапаны 4 и 5, передаточные детали 16, распре­делительный вал 14 и распределительные шестерни (зубчатые колеса).

Рис. 2.10. Схема работы дизеля (а) и положение поршня в верхней (б) и нижней (в) мертвых точках:
1 – головка цилиндра; 2 – коромысло; 3 – форсунка; 4, 5 – впускной и выпускной клапаны; 6 – цилиндр; 7 – поршень; 8 – поршневой палец; 9 – шатун; 10 – маховик; 11 – картер; 12, 14 – коленчатый и распределительный валы; 13 – шестерня привода распределительного вала; 15 – топливный насос; 16 – передаточные детали; 17 – воздухоочиститель; 18 – камера сгорания (сжатия); 19, 20 – верхняя и нижняя мертвые точки; 21 – рабочий объем цилиндра; I – воздух; II – отработавшие газы

Когда при вращении коленчатого вала соединенный с шату­ном поршень отходит от ВМТ, над ним в цилиндре создается разрежение (вакуум). В это время впускной клапан открывается, и цилиндр начинает заполняться атмосферным воздухом. После про­хода поршнем НМТ впускное отверстие закрывается. При даль­нейшем повороте вала поршень, перемещаемый шатуном, дви­жется вверх и сжимает воздух, заполнивший цилиндр. Когда пор­шень приходит в ВМТ, весь воздух, занимавший полный объем цилиндра, сжат в камере сгорания. Число, показывающее, во сколько раз уменьшается объем воздуха (или смеси воздуха с топ­ливом — для карбюраторного ДВС) в цилиндре двигателя, назы­вается степенью сжатия.
При сжатии воздух в камере сгорания нагревается до высокой температуры. В эту камеру впрыскивается мелкораспыленное топ­ливо. Соприкасаясь с горячим воздухом и нагретым поршнем, частицы топлива испаряются, воспламеняются и сгорают, выде­ляя теплоту. В результате температура и давление газов резко воз­растают, и под действием этого давления поршень перемещается вниз — происходит расширение газов. Сила давления газов на поршень через палец и шатун передается коленчатому валу и вра­щает его. Так тепловая энергия преобразуется в механическую ра­боту. При этом по мере перемещения поршня давление и темпе­ратура газов снижаются. В конце хода поршня вниз открывается выпускной клапан. Движущийся маховик выводит механизм из НМТ. Поршень при движении вверх выталкивает из цилиндра от­работавшие газы, освобождая его для следующей порции (дозы) свежего воздуха. При вращении коленчатого вала все процессы в цилиндре повторяются.
Работа двигателя основана на свойстве нагретых газов расши­ряться. Рабочий цикл двигателя включает в себя четыре хода пор­шня, при которых в цилиндре протекают процессы впуска свеже­го воздуха, его сжатия, подачи и сгорания топлива с расширени­ем горячих газов, выпуска отработавших газов. Часть рабочего цик­ла, соответствующая движению поршня от одной мертвой точки до другой, называется тактом.
Из четырех тактов только при одном — расширении газов — совершается полезная работа. Этот такт называется рабочим хо­дом. Остальные такты вспомогательные, совершаемые за счет ча­сти энергии, накопленной маховиком. Рассмотрим рабочий цикл дизеля (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Схема рабочего цикла одноцилиндрового четырехтактного дизеля:
а – впуск; б – сжатие; в – расширение (рабочий ход); г – выпуск; 1 – воздух; 2 – топливо; 3 – отработавшие газы

Первый такт — впуск. Цилиндр заполняется воздухом, кисло­род которого обеспечивает сгорание топлива. Чем больше воздуха поступает в цилиндр, тем большее количество топлива можно сжечь в нем и тем выше будет давление газов на поршень при рабочем ходе (увеличивается мощность двигателя). Во время впуска пор­шень движется вниз, впускной клапан открыт, а выпускной за­крыт. Воздух, поступающий в цилиндр, нагревается при смеши­вании с горячими остаточными газами и от нагретых деталей ра­ботающего дизеля.
Второй такт — сжатие. При этом поршень перемещается вверх, оба клапана закрыты. Под действием поршня воздух сжимается в 15—17 раз, нагреваясь до температуры, значительно превышаю­щей температуру самовоспламенения топлива.
Третий такт — расширение. Перед самым окончанием такта сжатия, когда поршень почти достигает ВМТ, в цилиндр, через форсунку, впрыскивается порция топлива. Большая часть его сразу же воспламеняется и сгорает. Температура и давление газов рез­ко повышаются. Расширяющиеся газы перемещают поршень вниз, и он с помощью пальца и шатуна поворачивает коленчатый вал. В процессе расширения сгорает остальная часть впрыснутого топ­лива. По мере перемещения поршня давление газов в цилиндре падает, а температура снижается.
Четвертый такт — выпуск — происходит при закрытом впуск­ном и открытом выпускном клапанах. Из цилиндра выталкивают­ся отработавшие газы. Давление в цилиндре продолжает снижать­ся, а температура выходящих из него газов еще достаточно высо­ка. Далее рабочий цикл дизеля повторяется.
В отличие от дизеля у карбюраторного двигателя воздух и топ­ливо поступают в цилиндр одновременно в виде готовой горючей смеси, приготовленной в карбюраторе. Горючая смесь воспламе­няется от искровой свечи зажигания, установленной в головке цилиндра. Рабочий цикл четырехтактного карбюраторного двига­теля осуществляется по следующей схеме.
Первый такт — впуск. Выпускной клапан закрыт, а впускной открыт. При движении поршня от ВМТ вниз цилиндр заполняет­ся смесью топлива с воздухом. Поступая в цилиндр, она переме­шивается с остаточными газами, в результате чего образуется ра­бочая смесь. Давление рабочей смеси в цилиндре при такте впуска несколько ниже, чем в дизеле, а температура рабочей смеси, на­гретой оставшимися отработавшими газами, выше.
Второй такт — сжатие. При этом такте, как и в дизеле, рабочая смесь, сжимаясь, нагревается, что ускоряет испарение топлива и смешивание его с воздухом. С увеличением степени сжатия растут давление и температура смеси. Однако при повышении темпера­туры возникает опасность преждевременного воспламенения (са­мовоспламенения) смеси. Чтобы избежать этого, рабочую смесь сжимают лишь в 4 —9 раз, до степени сжатия, значительно мень­шей, чем у дизеля. При этом температура смеси ниже температу­ры самовоспламенения.
Третий такт — расширение. Перед окончанием такта сжатия между электродами искровой свечи возникает электрический раз­ряд, воспламеняющий рабочую смесь. Температура горящего топ­лива резко возрастает, давление повышается. Под действием силы давления газов поршень перемещается вниз, совершая рабочий ход. К концу рабочего хода давление газов падает, но их темпера­тура выше, чем у дизеля.
Четвертый такт — выпуск — происходит у карбюраторных дви­гателей так же, как у дизеля, но при несколько более высокой температуре газов.
Перед карбюраторным (бензиновым) двигателем дизель имеет следующие преимущества:
• он экономичнее — вследствие высокой степени сжатия расход топлива на единицу выполненной работы снижается на 25 ...35 %;
• дизельное топливо дешевле бензина и менее опасно в пожар­ном отношении.
Недостатки дизеля таковы:
• из-за высокого давления газов в цилиндрах корпус и другие детали, работающие со значительными нагрузками, тяжелее и имеют большие размеры;
• для пуска дизеля требуется более мощный стартер или специ­альный карбюраторный двигатель;
• дизель работает со значительным избытком воздуха, поэтому размеры цилиндров и других деталей и сборочных единиц увели­чены.
В одноцилиндровом двухтактном карбюраторном двигателе (рис. 2.12) отсутствуют клапаны. Впуск горючей смеси и выпуск отработавших газов осуществляется через окна 10 и 12 в цилиндре 7, которые в определенное время открываются и закрываются дви­жущимся поршнем 6. Первый такт происходит при движении порш­ня от НМТ вверх. В кривошипной (продувочной) камере 1 созда­ется разрежение, поэтому в нее через окно 12 из карбюратора 11 засасывается горючая смесь. После перекрытия поршнем проду­вочного окна 5, а затем выпускного окна 10 в цилиндре, над пор­шнем, происходит сжатие ранее поступившей смеси. В конце сжа­тия эта смесь воспламеняется электрической искрой от свечи за­жигания 9 и к началу движения поршня вниз сгорает.

Рис. 2.12. Схема рабочего цикла одноцилиндрового двухтактного карбюра­торного двигателя:
а — первый такт: 1 — кривошипная (продувочная) камера; 2 — шатун; 3 — нижняя часть цилиндра; 4 — продувочный канал; 5 — продувочное окно; 6 — поршень; 7 — цилиндр; 8 — головка цилиндра; 9 — искровая свеча зажигания; 10 — выпускное окно; 11 — карбюратор; 12 — впускное окно; 13 — коленчатый вал; б — второй такт

Второй такт происходит при перемещении поршня от ВМТ вниз под воздействием образовавшихся в камере сгорания газов. Опускаясь, поршень перекрывает впускное окно 12 и сжимает горючую смесь в камере 1. При дальнейшем движении поршня он открывает выпускное окно 10, через которое из цилиндра выхо­дят отработавшие газы.
В конце второго такта поршень открывает продувочное окно 5, сообщающееся при помощи канала 4 с продувочной камерой, где давление частично сжатой горючей смеси оказывается выше дав­ления отработавших газов в цилиндре. Поэтому через канал 4 пред­варительно сжатая смесь из кривошипной камеры поступает в цилиндр, выталкивая из него оставшиеся отработавшие газы. Этот процесс называется продувкой.
Таким образом, и у двухтактного карбюраторного двигателя рабочий цикл складывается из процессов впуска, сжатия, расши­рения и выпуска газов. Данные процессы протекают одновремен­но в кривошипной камере под поршнем и цилиндре над ним. По­этому двухтактные двигатели называют также двигателями с кривошипно-камерной продувкой. Поскольку весь рабочий цикл со­вершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, мощность такого двигателя превышает (на 60...70%) мощ­ность четырехтактного двигателя такого же литража. Двухтактный двигатель работает более равномерно, имеет простое устройство и более удобен для обслуживания.
Главный недостаток двухтактного двигателя — большая потеря рабочей смеси (до 30 %), выходящей вместе с отработавшими газа­ми во время продувки. Поэтому их используют при кратковремен­ной работе в качестве пусковых двигателей для тракторных дизелей.
Рабочий цикл в одноцилиндровом четырехтактном двигателе совершается за два оборота коленчатого вала. Поэтому, несмотря на наличие маховика, коленчатый вал вращается неравномерно: ускоренно во время рабочего хода и замедленно, когда соверша­ются вспомогательные такты. Кроме того, одноцилиндровый двига­тель имеет небольшую мощность и повышенную вибрацию. Чтобы устранить эти