Ушло в прошлое время, когда хлеб убирали вручную. Для облегчения этой тяжелой и трудоемкой работы были созданы машины: жатки, скашивающие стебли с колосьями; молотилки, обмолачивающие колосья; сортировки, отделяющие полноценное зерно от примесей и семян сорняков. А потом жатку, молотилку и сортировку объединили в одну сложную машину, так появился зерноуборочный комбайн.

Наиболее ранние упоминания о комбайноподобных устройствах, облегчающих сбор и обработку урожая, относятся к временам Древнего Рима. На обширных зерновых полях Галлии (нынешние Испания и Франция) для уборки зерновых применяли специальный короб с гребнеобразной передней кромкой на нижней стенке, предназначенной для срывания колосьев со стеблей. Короб толкал бык (или несколько быков), а располагавшийся перед коробом работник (обычно, раб) приспособлением, напоминавшим швабру, сталкивал колосья с гребней, когда стебли попадали между ними и обрывались, в короб. По принципу действия это примитивное устройство напоминает современную очесывающую жатку, принципиально отличающуюся от жаток с режущими аппаратами. Если верить древнеримским летописцам, такой короб с быком и одним рабом заменял труд десятерых работников с косами и ручными молотилками.

Первые комбайны (как совокупность рабочих машин и устройств) перемещались упряжкой, состоявшей из 2 - 3 десятков лошадей. Затем для тяги комбайна стали использовать трактор.

В наше время почти все комбайны выпускаются самоходными. Они имеют свой двигатель, который приводит в действие и рабочие органы комбайна, и его ходовую часть. Тем не менее на полях еще встречаются прицепные, полуприцепные и навесные машины.

Комбайн (англ. "сombine" - "соединение") - машинный агрегат, совокупность рабочих машин, одновременно выполняющих несколько разнохарактерных операций.

По названию убираемых культур комбайны называются зерно-, кормо-, силосо-, свекло-, льно-, конопле-, картофеле-, томато-, капустоуборочными и др.

Зерноуборочные комбайны предназначены для срезания стеблей, обмолота и очистки зерна при прямом комбайнировании или для подбора хлебных валков, обмолота и очистки зерна при раздельном комбайнировании. Кроме сбора очищенного зерна в бункер, которое затем выгружают в транспортные средства и отвозят на дополнительную очистку и хранение, комбайн обеспечивает сбор соломы и половы, которые затем выбрасывают в виде копен в поле, прессуют и грузят в транспортные средства или после измельчения разбрасывают по полю в виде сидератов (натуральных удобрений).

Самоходный зерноуборочный комбайн состоит из ходовой части (с двигателем, трансмиссией и движителем), а также нескольких агрегатов и устройств, последовательно выполняющих технологические операции по уборке зерновых культур. Эти операции включают срезание стеблей с колосьями и дальнейшую обработку стебле-зерновой массы с целью получения чистого зерна и переработки незерновой части урожая (половы, соломы и т. д.).

В зависимости от выбранного способа уборки зерновой культуры (прямое или раздельное комбайнирование), комбайн может быть оснащен различными технологическими опциями (в т. ч. сменными), но основная комплектация, обеспечивающая технологический процесс включает жатвенную часть или подборщик, молотильное устройство, сепарирующее устройство, транспортные механизмы, зерновой бункер и копнитель (либо измельчитель). Каждый из технологических механизмов комбайна может иметь те или иные конструктивные отличия, но их основное назначение и принцип работы отличаются мало.

Особую проблему в современном сельском хозяйстве представляет уплотнение почвы движителями ходовых систем мобильных агрегатов. Увеличение размеров, вместимости бункеров и заправочных емкостей привели к росту максимальных эксплуатационных масс высокопроизводительных зерноуборочных комбайнов большинства компаний до 26-30 т. При такой массе нагрузки на одно ведущее колесо ходовой части зерноуборочных комбайнов достигают (10,2-12,2) • 10⁴ Н (примерно 10,4-12,5 т). Предлагаемые изготовителями комбайнов типоразмеры шин на такой уровень нагрузок представлены в таблице

В действительности наиболее часто даже самые мощные комбайны комплектуют шинами 800/65R32 и 30,5LR32. Шины с шириной профиля 620, 650, 680, 710 мм и особенно 900 и 1050 мм применяют значительно реже из-за недостаточной грузоподъемности (620-710) либо чрезмерного увеличения (до 3,8-4,1 м) габаритной ширины комбайна (900 и 1050) в транспортном положении. По этой же причине на комбайнах редко применяют и сдвоенные колеса. Помимо недопустимой по условиям и правилам дорожного движения габаритной ширины особо широкие шины (900 и 1050 мм) и сдвоенные колеса вызывают чрезмерно высокие нагрузки в несущих элементах моста ведущих колес.Для обеспечения необходимой грузоподъемности шин 800/65R32 и 30,5LR32 при работе комбайнов с широкозахватными зерновыми жатками в них поддерживают давление 0,24-0,28 МПа, а с кукурузными жатками – до 0,3-0,34 МПа.С целью снижения отрицательного воздействия движителей на почву в Российской Федерации (ГОСТ 26955-86) установлены нормы максимальных давлений движителей мобильных агрегатов и максимальных нормальных напряжений в почве на глубине 0,5 м

Исходными требованиями на базовые машинные технологические операции в растениеводстве (2005 г.) удельные давления движителей зерноуборочных комбайнов на почву ограничены 150 кПа при влажности почвы менее 0,6 НВ и 80-100 кПа – при влажности более 0,6 НВ.Значения влажности почв по регионам РФ отражены в таблице

Результаты испытаний и расчетов показывают, что при нагрузке на одно колесо с шиной 30,5LR32, равной 7,5 • 10⁴ Н (комбайн «Дон 1500Б» с заполненным бункером), максимальные удельные давления на почву достигают 185 кПа. При влажности почвы до 0,6 НВ они превышают допустимые значения примерно на 20%, а на более влажных (0,6-0,9 НВ) – в 1,8-2,3 раза. Нормальные механические напряжения в почве на глубине 0,5 м составляют при этом 60-67 кПа, превышая в 1,2-2,2 раза допустимые величины во всем диапазоне изменения влажности почвы.Подавляющее большинство зарубежных комбайнов с пропускной способностью более 6,5-7 кг/с характеризуется нагрузками на одно ведущее колесо от 7,3 • 10⁴ до 9,5 • 10⁴ Н. Даже при оснащении их ходовой части шинами 800/65R32 (часто используются шины меньших типоразмеров) максимальные давления на почву колеблются от 180 до 240 кПа, а нормальные напряжения в почве на глубине 0,5 м – от 60 до 88 кПа.У комбайнов с пропускной способностью 8,5-12 кг/с и вместимостью бункера 10-12 м³ с нагрузками на ведущее колесо 10,8-12 т максимальные давления на почву достигают 280-350 кПа, а нормальные механические напряжения в почве на глубине 0,5 м – 100-120 кПа. На сухих почвах (менее 0,6 НВ) превышение над нормируемыми значениями составляют соответственно 1,9-2,3 (максимальные давления) и 2-2,4 раза (нормальные напряжения), а на влажных (0,7-0,9 НВ) – в 2,8-3,5 и 3,3-4 раза. При ширине захвата жатки 9 м такому переуплотнению почвы подвергается около 20% площади поля, а при захвате 6 м – 30%.Необходимость использования на транспортировке зерна от комбайнов с вместимостью бункеров 9-12 м³ автомобилей грузоподъемностью 8 т и более дополнительно усугубляет проблему переуплотнения почвы. Узкопрофильные шины автомобилей повышенной грузоподъемности (КамАЗ, МАЗ, ЗИЛ) с внутренним давлением в шинах 0,6-0,84 МПа и нагрузкой на одно колесо до 3 • 10⁴ Н вызывают просто губительные для почвы максимальные давления и нормальные напряжения, превышающие допустимые в 6-8 раз.К сожалению, и отечественное комбайностроение, особенно ОАО «Ростсельмаш», следуя основным направлениям развития зарубежных зерноуборочных комбайнов, перешло на выпуск нового модельного ряда с удельной вместимостью бункеров от 0,92 до 1,12 м³/кг/с и нагрузками на ведущее колесо до 7-7,8, 9,3-10,2 и 11,3-12 т (Vector 410 и 420; ACROS 530, 540, 560; TORUM 740 соответственно).Перегруженная примерно в 1,5 раза шина 30,5LR32 (допустимая нагрузка 4715 кг) комбайнов «Дон 1500Б» используется и на комбайнах ACROS 530, 540, 560 (перегрузка до двух раз) и комбайне TORUM 740 (перегрузка до 2,5 раза).

Назначение и общая характеристика ходовой части

Под ходовой частью ТС понимается комплекс устройств, служащих для преобразования вращательного движения коленчатого вала двигателя и деталей трансмиссии в поступательное движение ТС и передающих вес ТС на опорную поверхность.

Движитель

Движитель — устройство, преобразующее энергию двигателя, либо внешнего источника, через взаимодействие со средой, в полезную работу по перемещению транспортного средства . Является частью машин .

• Колесо

• Пневмокаток

• Гусеничный движитель

• Полугусекничный движитель

Пневмокаток

Колёсный трактор Ford 7810 на полугусеничном ходу и пневмокатках

Колёсный трактор Ford на пневмокатках

Пневмокато́к — высокоэластичная резиновая шина особой конструкции, которая предназначается для повышения проходимости самоходных машин при движении на грунтах с низкой несущей способностью либо на сильно пересечённой местности. Из-за низкой грузоподъемности и быстрого износа на дорогах с твёрдым покрытием широкого распространения пневмокатки не имеют.

Колесный движитель, в котором применяются пневмокатки, называется пневмокатковым.

Описание конструкции

Пневмокаток представляет собой бочкообразную резиновую бескамерную оболочку П-образного профиля, ширина которой составляет 1,0—2,0 от собственного внешнего диаметра, а внутренний диаметр — 0,25—0,4 от внешнего. Протект либо отсутствует, либо имеет редко расположенные, имеющие небольшую высоту грунтозацепы, помимо выполнения своей основной функции также увеличивающие прочность катка и устойчивость его формы. Пневмокатки превосходят по эластичности обычные шины в 3—4 раз, и арочные — в 1,5—2 раза, что обусловлено прежде всего низким внутренним избыточным давлением воздуха, составляющим 20—50 кПа. Для монтажа пневмокатков на самоходную машину необходимы ободья специальной конструкции.

Достоинства и недостатки

Высокая эластичность и небольшое внутреннее давление обеспечивают пневмокаткам крайне низкое удельное давление на грунт и позволяет работать с большими деформациями, хорошо приспосабливаясь к сложным дорожным условиям и эффективно сопротивляясь проколам и повреждениям; также благодаря низкому внутреннему давлению в случае произошедшего прокола воздух покидает пневмокаток очень медленно. С другой стороны, низкое внутреннее давление воздуха в пневмокатках обуславливает их сравнительно низкую грузоподъемность при больших размерах, что, в сочетании с большой шириной, существенно ограничивает их применение на автомобилях. Помимо этого, пневмокатки при движении на дорогах с твёрдым покрытием имеют очень небольшой ресурс, изнашиваясь значительно быстрее, чем обычные шины, что делает область их применения ещё более узкой.

Применение

Пневмокатки применяются на колёсных болотоходах, предназначенных для особо тяжёлых условий; их конструкция позволяет эффективно передвигаться на снежной целине, по заболоченному или каменистому грунту, сыпучему песку и т. п. Кроме того, они нашли некоторое применение в сельскохозяйственной технике (в частности, на тракторах), поскольку благодаря низкому удельному давлению на грунт и высокой эластичности практически не повреждают почву.

У нас и у них

Известны активные колеса, содержащие ступицу, секционный обод, силовые элементы, выполненные в виде одного или нескольких гидроцилиндров и воздействующие на обод для создания тягового усилия, а также распределитель для поочередной подачи рабочей среды в силовые элементы (авторские свидетельства СССР №441176, кл. В 60 В 19/00, 1971 и №1641652, кл. В 60 В 19/00, 1985).

Однако вследствие использования текучего вещества в гидравлических или пневматических устройствах, создающих тяговое усилие, подобные активные колеса развивают невысокую скорость, затруднено их движение на подъем, а движение назад невозможно.

Известны колесные движители, содержащие пневматическую шину, обод, диск с симметрично расположенными по окружности дополнительными грунтозацепами, которые или жестко закреплены на диске, или способны двигаться в направлении осевых линий колесного движителя (журнал "Тракторы и сельскохозяйственные машины", 2002, №2, стр.31, рис. "Съемные устройства противоскольжения, а), б), в), г), е), ж) "). Известны колесные движители, содержащие пневматическую шину, обод, диск с симметрично расположенными по его окружности пальцами, на которых шарнирно установлены дополнительные грунтозацепы, способные поворачиваться в плоскости, перпендикулярной плоскости диска (журнал "Тракторы и сельскохозяйственные машины", 2002, №2, стр.31, рис. "Съемные устройства противоскольжения, д) ").

Недостатком таких устройств является их пассивность в реализации тягового усилия колесного движителя и короткий период действия удерживающей силы грунтозацепа.

Технической задачей изобретения является улучшение тягово-сцепных свойств движителя за счет увеличения полезного действия грунтозацепа путем наделения его активными свойствами толкающего механизма.

Колесный движитель содержит пневматическую шину 1, обод 2, грунтозацепы-толкатели 3, диск 4, на поверхности которого концентрично относительно его центра на расстоянии "а" от наружной окружности движителя симметрично расположены пальцы 5. Каждый грунтозацеп-толкатель состоит из серьги 6 для шарнирного крепления к пальцу 5, штанги 7 и башмака для взаимодействия с грунтом 8. Грунтозацепы-толкатели 3 расположены под углом к осевым линиям колеса и имеют длину, большую, чем величина "а". Каждый грунтозацеп-толкатель 3 подпружинен относительно диска колеса при помощи пружины 9 и может поворачиваться относительно пальца в плоскости диска на угол, величина которого ограничена возвратным действием пружины.

КОЛЁСНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

При движении по твердой поверхности дорожного покрытия каждый грунтозацеп-толкатель 3 при помощи пружины 9 находится в неактивном состоянии так, что башмак 8 не контактирует с поверхностью. При движении в условиях бездорожья колесный движитель погружается в грунт на определенную глубину таким образом, что при повороте колеса башмак 8 также погружается в грунт. В случае начала буксования за счет увеличения окружной скорости колесного движителя грунтозацеп-толкатель 3 получает дополнительный момент и погружается на большую глубину. При дальнейшем повороте колесного движителя грунт под башмаком 8 уплотняется и препятствует дальнейшему движению грунтозацепа 3, тем самым создается необходимая опора для толкающего действия грунтозацепа, получив которую, транспортное средство за счет действия горизонтальной составляющей от силы P₁ приостанавливает буксование и движется вперед. При дальнейшем повороте колесного движителя за счет того, что грунтозацеп-толкатель может поворачиваться относительно пальца в плоскости, параллельной плоскости диска, действие силы Р₁ продолжается до тех пор, пока следующий грунтозацеп-толкатель не получит опору. После этого наступает момент, когда действие удерживающей силы ослабевает настолько, что сила возвратного действия пружины 9 заставляет грунтозацеп-толкатель 3 вернуться в нерабочее состояние.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Колесный движитель, содержащий пневматическую шину, обод, диск, штанговые грунтозацепы, каждый из которых шарнирно закреплен к пальцам, концентрично расположенным относительно центра диска на расстоянии а от наружной окружности движителя, при этом длина штанги грунтозацепа больше величины а, отличающийся тем, что каждый грунтозацеп наделен свойствами толкающего механизма, оборудован опорным башмаком, подпружинен относительно диска и только одним своим концом шарнирно закреплен на пальце под углом к осевым линиям колеса с возможностью поворота в плоскости диска.