Чтобы проследить важнейшие тенденции развития основных типов мини-тракторов, укажем, что впервые эти моторизованные машины (в виде авто- или мотоплугов) появились на полях еще в 1911 г. в Европе и в 19.15 г.-в США и Японии [15]. В них от конных и ручных садово-огородных орудий был унаследован пешеходный, тип управления; предназначались они для вспашки небольших и сложных по рельефу участков.
При этом размещение сравнительно мощного (до 17,7 кВт) двигателя на раме прицепного плуга и привод его опорных колес позволили отказаться от внешнего тягача и обеспечили на ведущих колесах тяговое усилие, достаточное для движения плуга при вспашке. Однако из-за большой массы первых мотоплугов чрезмерно утомлялся опера-тор, а почва сильно уплотнялась тяжелой машиной. Тогда же получили известное развитие так называемые автоплуги (рис. 1.9) [23].
К продольным элементам рамы прикреплялись лемехи (в данном случае трех-лемешный плуг 6), а весь агрегат приводился в движение с помощью двух передних металлических колес 4, соединенных трансмиссией с двигателем 5. Направление движения агрегата задавалось задним колесом, соединенным с рулевым механизмом 3, рулевое колесо которого располагалось перед сидением 2 оператора, находящимся в задней части автоплуга. В этом случае физическая нагрузка оператора несколько снижалась, однако тяжелый автоплуг продолжал заметно уплотнять почву.
Проблема была решена в 1924 г., когда фирма «Сименс» (Siemens, Германия) предложила использовать вместо лемешного плуга специальные рабочие органы — почвенные фрезы. Поскольку обработка почвы фрезой не требовала приложения к ней значительных тяговых усилий, Масса мотофрезы стала уменьшаться. А когда в том ке году было предложено вообще отказаться от опорных колес, то получили так называемую шагающую (бесприводную) мотофрезу, при использовании которой реакция почвы направлена в сторону движения, а сама вращающаяся фреза кроме технологических функций выполняла еще функции движителя.
Столь решительное упрощение конструкции резко снизило массу и облегчило управление мотофрезой, а получаемая в связи с этим низкая себестоимость позволила организовать широкую продажу этих орудий для мелкотоварных и подсобных хозяйств других стран.
В последующем мотофрезы приобрели дальнейшее развитие, поскольку в конструкцию была введена еще одна ведущая ось с одним и ли, двумя колесами (колесно-приводные мотофрезы или мотокультиваторы). Популярность мотофрез в личных хозяйствах во всем мире постоянно росла: к 1975 г. их насчитывалось свыше 5 млн штук при мощности двигателей до 5,9 кВт. Из этого числа только на Японию приходилось 3,256 млн мотофрез и мотокультиваторов, которые в последние годы состав-ляют около 2/3 мирового выпуска.
В настоящее время выпуском мини-тракторов занято более ста фирм Японии, США, Италии, Франции, Австрии, ФРГ, Бельгии, Австралии и других промышленно развитых государств. Из них более 50 фирм выпускают мотоблоки и свыше 30 фирм — микротракторы. К концу 1970-х гг. мировой выпуск мини-тракторов приблизился к 1,5 млн штук в год, а их парк в капиталистических странах в настоящее время составляет не менее 15 млн штук [17]. Общая тенденция роста выпуска мини-тракторов во всем мире также сохраняется в течение последних 10-15 лет.
Социально-экономические условия в капиталистиче-ских и развивающихся странах определяют, в свою оче-редь, состояние и развитие производства мини-трактороз различного типа и назначения. Как показал анализ, выполненный специалистами ВНИИТЭ [15] и ВИСХОМа [22], в зарубежных странах можно выделить три характерные ситуации, определяющие структуру потребления мини-тракторов и их функциональные СЕОЙСТВЗ.
1. Использование мини-тракторов в качестве основ-ного подвижного энергетического средства механизации сельского хозяйства. Эта ситуация относится в первую очередь к странам (например, к Японии), имеющим ограниченные земельные ресурсы с неблагоприятным, д,дя ведения сельского хозяйства рельефом. Сельское’ ‘хозяйство в них отличается раздробленностью и преобладанием огороднического типа земледелия. Эти условия по структуре и размерам земельных участков в определенной степени подобны условиям приусадебных участков населения нашей страны и поэтому представляют для нас наибольший интерес.
2. Использование мини-тракторов на приусадебных участках как особого вида активного отдыха состоятельных владельцев преимущественно в сфере, имеющей декоративное и бытовое назначение, включая плодовое садоводство. Такая ситуация имеет место, например, в США для 15 млн семей, имеющих годовой доход около 20 тыс. долларов [9], а также в других развитых капиталистических странах. В нашей стране подобная ситуация характерна для сферы коммунального и бытового обслуживания в сельском и городском хозяйстве для населения, занятого в других сферах общественного производства.
3. Использование, наконец, мини-тракторов не только как основного подвижного энергетического средства механизации сельского хозяйства, но и как средства активного отдыха. Характерными странами в этом отношении являются Италия, Франция, ФРГ и другие европейские страны. Подобные тенденции имеют место и в странах СЭВ: СССР, ВНР, ГДР, ПНР, ЧССР, а также СФРЮ. Работы в этих странах ведутся на базе широкой кооперации, которая затрагивает не только сферу производства мини-тракторов, но и их использование в братских социалистических странах. В частности, намечено совместное производство мотоблоков «Роби-55» Курским заводом тракторных запчастей и венгерским заводом «Робикс»1.
Необходимо отметить, что появление мини-тракторов в нашей стране относится еще к первым годам существования советского государства. В начале мая 1920 г. в Москве, на Ходынском поле, Наркомат земледелия испытал автоплуг системы Фаулера, который был обнаружен в апреле на одном из заводов. 14 мая об испытаниях автоплуга стало известно В.И.Ленину. И уже 1 июня вопрос о массовом производстве автоплугов обсуждался на заседании Совета Народных Комиссаров.
Высшему Совету Народного хозяйства было поручено немедленно приступить к изготовлению двух тысяч подобных автоплугов. В. И. Ленин требовал не допускать «… волокиту в таком важном деле, когда огромное зна-чение имеет каждая вспаханная десятина, каждый за-сеянный клочок земли»2. К осени 1921 г. было изготовлено только пять автоплугов, что было связано не только с тогдашней нашей бедностью и разрухой, но и с недостаточно серьезным отношением со стороны некоторых работников НКЗ и ВСНХ к выполнению задания по изготовлению автоплугов.
В начале января 1922 г. по настоя нию В. И. Ленина в Москве состоялось первое судебное показательное разбирательство об автоплугах, которое вошло в историю как ленинский урок борьбы с бюрократизмом и волокитой, со всем, что мешает нашему движению вперед.
Вторично в нашей стране мини-тракторы появились уже в конце 1940-х гг., когда был освоен массовый вы-пуск садово-огородных тракторов СОТ (рис. 1.10) и специальных сельскохозяйственных орудий к ним. За создание и внедрение этого комплекса малогабаритных машин группа авторов в 1950 г. была удостоена Государственной премии СССР. В начале 1960-х гг. на Кутаисском тракторном заводе был налажен выпуск более совершенных мотоблоков «Риони-2» (рис. 1.11, см. вклейку), производство которых продолжалось более 20 лет.
В настоящее время в стране развернуты широкие работы по созданию современных конструкций минитракторов, большая группа моделей которых отнесена к товарам народного потребления. Разработку и освоение производства мотоблоков осуществляют Минский трак-торный завод (рис. 1.12, см. вклейку), Харьковский завод тракторных самоходных шасси (рис. 1.13, см. вклейку) [20] и предприятия машиностроительной промышленности (рис. 1.14 и 1.15, см. вклейку).
Для обработки личных участков площадью 0,04-0,1 га в стране подготавливается производство мотокосилки «Серна». Мотокосилка экономична: за 1 ч работы ею можно обработать 0,2 га, израсходовав при этом не более 1,1 кг смеси бензина А-76 с моторным маслом М-8А. Со второй половины 1986 г. предприятия машиностроительной промышленности начинают выпуск на базе мотокультиватора МК-1 мотоблоков МК-2, предназначенных для использования на личных садовых участках. В отличие от МК-1 мотоблок имеет двухколесную ходовую часть с регулируемой колеей. В редукторе МК-2 имеется передача заднего хода.
Прицепная тележка позволяет перевозить грузы массой до 200 кг. Навесная косилка имеет ширину захвата 80 см. Навесной водяной насос, окучник, ротор для прополки, диски для защиты растений — вот перечень дополнительных орудий, которые окажутся полезными для садоводов. Выпуск мотоорудий и мотоблоков производят также машиностроительные предприятия городов Пермь, Каунас, Уфа и др. [16, 18, 19, 21]. Кутаисский завод мотоблоков (Министерство сельскохозяйственного и тракторного машиностроения СССР) по лицензии с фирмой «Гольдони» (Goldoni, Италия) осваивает выпуск 35 тыс. мотоблоков в год серии «Кутаиси Су-пер-600»[14 ] х.
Внешний вид такого мотоблока представлен на рис. 1.16 (см. вклейку). В 1986 г. Петропавловский завод малолитражных двигателей начал выпуск мотоблоков М-03 «Пчелка», имеющих двигатели мощностью 2,2-3,7 кВт. «Пчелка» может обрабатывать почву, ко-си*ть траву и перевозить до 350 кг грузов 2. ‘"Особенно показательным является эффективное использование минн-тракторов в сельском хозяйстве ВНР, в котором приусадебное мелкотоварное производство, как и в СССР, дает примерно одну треть всего сельскохозяйственного производства, одну пятую сельскохозяйственной товарной продукции, поступающей в торговое обращение.
Эти приусадебные и мелкие хозяйства играют огромную роль в формировании жизненного уровня населения ВНР, быстро и гибко реагируют на меняющуюся конъюнктуру рынка, оказывая дополнительную помощь крупным хозяйствам. В своем производственном цикле приусадебные и мелкие хозяйства все шире используют средства малой механизации, в частности мотоблоки собственного производства, предусмотренные введением в 1980 г. программы «Роби» (Robi).
Первоначально производство машин семейства «Роби» осваивалось с помощью французской фирмы «Мотостандарт» (Motostandardt) путем последовательного выпуска крупных партий мотоблоков французской марки, двигатели к которым также закупались во Франции. Но, начиная с 1983 г., на мотоблоки «Роби-151» стали устанавливать более мощные (4 кВт) двигатели венгерского производства. Семейство «Роби» состоит из четырех базовых моделей («Роби-54», «Роби-55», «Роби-151» и «Роби Рекорд-151»), выпускаемых предприятием «Сельмаш-Веспрем» (Veszpr remi Mezogep, Венгрия) в виде почвенных мотофрез и многочисленных дополнительных агрегатов и приспособлений, присоединяемых к базовым машинам.
Первая из них использует двигатель мощностью 3,2 кВт. и 16 типов агрегатируемых орудий, а второй -двигатель мощ-ностью 5,15 кВт и 23 типа орудий [25]. За последние годы машиностроители ВНР создали конструкцию и освоили производство микротрактора «Раба-15» (рис. 1.17, см. вклейку), а тракторостроители ЧССР в течение более двух десятков лет выпускают микротракторы на заводе «Агрострой Простеев» (Agro-zetem Prostejov, ЧССР): Т-4К-12-1, Т-4К-14 и TZ-4K-14.
Последние из них изготавливаются в количестве 290 шт. в год и поставляются в СССР и ГДР. В дальнейшем в ЧССР в мощностной категории 10-15 кВт подготавливается внедрение нового микротрактора МТ8-050, оснащенного предохранительной кабиной для оператора, полуавтоматической сцепкой и другим современным оборудованием. Шлейф этого микротрактора составляет 20 видов агрега-тируемых орудий, а их годовой выпуск должен достичь 5000 комплектов.
В ЧССР намечено также осуществить производство другого нового типа микротрактора МТ8-070 мини, имеющего двигатель мощностью 8 кВт и агрегатируемого с девятью типами навесных и прицеп-ных орудий. Годовой выпуск этих машин будет состав-лять 3 тыс. шт. [25]. В начале 1983 г. на Гомельской областной выставке демонстрировался микротрактор АМЖК-8 с колесной формулой 4×2; опытная партия была изготовлена вместе с набором сельскохозяйственных о’рудий на производственном объединении «Гомсельмаш» *. Микротрактор оборудован двигателем мощностью 5,9 кВт и предназначен для личных подсобных хозяйств.
Гидронавесная система и два вала отбора мощности, раположенные спереди и сзади, позволяют микротрактору работать с орудиями, имеющими активные рабочие органы. Для его агрегатирования разрабатываются 36 видов навесного и прицепного оборудования, причем комплектоваться ими он будет по желанию заказчика. На Харьковском заводе тракторных самоходных шасси в 1982 г. создан универсальный микротрактор «Малыш», который при оборудовании соответствующими приспособлениями может вести механизированную рубку, вывозку хлыстов и хвороста, подготовку почвы и посадку молодых деревьев.
У «Малыша» передние и задние колеса выполнены ведущими, его шарнирная и высокорасположенная рама, а также мощный двигатель обеспечивают хорошую проходимость и маневренность агрегата. Кроме лесотехнической модели микротрактора на заводе создана модель, предназначенная для механизации основных процессов в тепличных хозяйствах. Для этой цели используются следующие орудия: роторный копатель, фреза, виброборона, вакуумная сеялка, междурядный культи-ватор, приспособления для внесения удобрений г.
Американская фирма «Кейс» (Case) в 1970-х гг. раз-работала типоразмерный ряд микротракторов, состоящий из шести моделей: 107, 117, 220, 222, 442 и 444, основные технические данные которых приведены в табл. 1.4. Все эти микротракторы рассчитаны на возможность их управления подростками (рис. 1.18, см. вклейку) и женщинами (рис. 1.19, см. вклейку).
Карбюраторные четырехтактные двигатели этих микротракторов имеют мощность от 5,2 до 10,3 кВт и для упрощения управлением обеспечены запуском от электрического стартера, работающим от напряжения 12 В. Трансмиссии на всех моделях выполнены гидрообъемными, кроме модели 107, на которой применяется механическая шестеренная коробка передач. Использование бесступенчатых гидропередач резко упрощает управление агрегатом при движении как передним, так и задним ходом. Емкость бензобаков на моделях 107 и 117 составляет 3,8 л, а на остальных — 11,4 л.
Особенность ходовой части всех моделей состоит в применении задних ведущих колес большего диаметра, чем передние, которые являются управляемыми. На микротракторах используются рулевые механизмы типа «шестерня и сектор» и тормозные трансмиссионные системы ленточного типа. Колесная база моделей 107 и 117 составляет 107 мм, остальных — 117 мм. Скорость движения микротракторов плавно изменяется от 0 до 10- 12,5 км/ч. У всех моделей агрегатирование с прилагаемыми орудиями производится с помощью механической сцепки.
В 1986 г. появились сообщения [24] о создании японской Фирмой «Кубота» (Kubota) серии микротракторов мощностью 8; 9; 10,3; 11,2; 11,7; 12,7 и 14,2 кВт. Все микротракторы имеют близкую конструкцию, оборудуются либо механической, либо гидрообъемной трансмиссией с двумя или четырьмя ведущими колесами. Наиболее мощная модель микротрактора В-820 оснащена трехцилиндровым дизелем мощностью 14,2 кВт при частоте вращения 2600 мин-1. Вся эта мощность может быть реализована на микротракторе через вал отбора мощности.
Микротрактор с гидрообъемной трансмиссией оборудован гидронасосом с подачей 22,7 л/мин, что обеспечивает-‘ работу агрегата с различными орудиями? в. том числе с фронтальным погрузчиком. Микротрактор с Механической трансмиссией имеет девять передач — переднего хода и три — заднего, в том числе шесть передач в основном рабочем диапазоне при скорости до 8,5 км/ч. Сухая масса микротрактора 710 кг, емкость топливного бака увеличена до 20 л, что сокращает потери времени на заправку. В ЧССР создан новый микротрактор МТ8-070, который в сочетании с полным набором сельскохозяйственных орудий, а также прицепной одноосной тележкой грузоподъемностью 400 кг предназначен для использования в личных хозяйствах.
Необходимо отметить, что.за последние годы получают распространение, в частности в Японии, четырехколесные мотоциклы, сочетающие в себе элементы конструкций мотоциклов и автомобилей. Фирма «Судзуки», например, выпускает машины с четырехтактными двигателями мощностью 6,1; 12,5; 14,7 и 16,9 кВт при частоте вращения от 6000 до 8500 мин-1. Представленный на рис. 1.20 (см. вклейку) четырехколесный, мотоцикл «Судзуки-ЬТ125» имеет мощность двигателя 6,1 кВт л следующие габаритные размеры: длину 1960 мм, ширину 950 мм и высоту 980 мм. Оператор размещается в средней части на сидении мотоциклетного типа.
Руль также мотоциклетного типа, он имеет рулевой привод к обоим передним колесам. В задней и передней части мотоцикла имеются грузовые площадки, на которых могут закрепляться перевозимые мотоциклом грузы. Кроме того, четырехколесный мотоцикл может работать с прицепной тележкой, буксировать тросом бревна, хворост и бруски, работать с другими сельскохозяйственными и коммунальными орудиями.
В настоящее время этот микропогрузчик (рис. 1.21) кроме сельского хозяйства используется на предприятиях многих других отраслей: на строительстве, в лесоводстве, при ремонте дорог, в промышленности, при разгрузке и погрузке крытых железнодорожных вагонов, в распределении грузов на морских и речных судах и т. д. Разработанные на единых принципах в шестнадцати основных моделях (среди которых имеются и более крупные модификации) эти погрузочно-разгрузочные машины «Бобкет» используются более чем в 70 странах мира.
За последние годы в ЧССР были выполнены специальные исследования 125], направленные на повышение безопасности для оператора и окружающих людей при работе агрегатов на базе мини-тракторов. Авторы этих работ отмечают, что в настоящее время во многих случаях созданию новых конструкций мини-тракторов не предшествуют необходимые исследования, а это при отсутствии надлежащих данных по их широкой эксплуатации вынуждает использовать зарубежный опыт, где проблемы технической безопасности часто бывают ре-шены не на том уровне, который требуется в социалистических странах.
Иногда нужные решения приходится принимать на основе существующих норм и требований, сформулированных для выпускаемых более мощных и крупногабаритных машин, на которых работают профессионалы, и которые поэтому могут быть пригодны лишь в некоторых общих случаях, не определяя ни специфических требований, ни конкретных значений их критериев.
Тем не менее при разработке конструкций мини-тракторов автор [25] предлагает использовать действующие стандарты и технические условия по электрооборудованию (включая внешнее освещение), системам подачи топлива и выхлопа, обозначениям безопасности и т. д. Остальные требования по безопасности, учитывающие конструктивные отличия разрабатываемых мини-тракторов, представляются отдельно для каждой из их групп, которые назовем по принятой в настоящей работе терминологии , (см. также стандарт МИСО 3789-3-82).
Требования к конструкциям одноосных мотоблоков и мотоорудий следующие.
1. При общей массе (включая принадлежности) больше 100 кг агрегат должен быть снабжен рабочим и стояноч ным тормозами. Конструкция и эффективность действия рабочего тормоза должны соответствовать требованиям, предъявляемым к транспортным средствам.
2. Необходимо конструктивно обеспечить наличие в трансмиссии таких передаточных чисел, чтобы при выполнении рабочих (технологических) и транспортных операций при управлении агрегатом пешим оператором не превышалась максимальная скорость, равная 6 км/ч. В инструкции по эксплуатации аграгата с различными орудиями необходимо указать, на какой передаче в трансмиссии обеспечена безопасность движения оператора.
3. Включение заднего хода агрегата должно быть результатом воздействия руки оператора на соответствующий орган управления или может быть осуществлено с помощью конструктивного решения, которое не допустит при включенном приводе к орудию, имеющему вращающиеся элементы, включение заднего хода.
4. Движущийся агрегат и его отдельные элементы (орудия) после разъединения должны сохранять стабильное положение, чтобы все манипуляции, связанные с их соединением и разъединением, мог надежно осуществлять один оператор.
5. Отдельные органы управления, с которыми оператору при эксплуатации необходимо манипулировать вручную, должны иметь форму, удобную для захвата руками; сами места захвата должны быть обозначены, например, соответствующим цветом.
6. Запуск двигателя может быть осуществлен механи-ческими средствами или электрическим стартером. Разумеется, пусковая кнопка стартера должна быть расположена так, чтобы ею можно было управлять только из нормального рабочего положения. При ручном запуске на видном месте должна быть выполнена постоянная предупреждающая надпись: «Внимание! Производить запуск только при выключенном приводе!».
7. Направление перемещения органа управления скоростью движения должно быть параллельно продольной оси агрегата. В результате перемещения органа управления вперед скорость движения должна увеличиваться.
8. Выключение двигателя должно осуществляться органом управления, помещенным перед оператором и в пределах досягаемости с его рабочего места. Орган управления должен оставаться в позиции «стоп» без приложения дополнительного и повышенного усилия.
11. При управлении агрегатом оператором, сидящим на сидении прицепной тележки, необходимо обеспечить какой-либо тип подрессоривания сидения (например, использованием подушки или пружинной рессоры).
Требования к конструкции двухосных микротракторов следующие.
1. Машины необходимо оснастить независимыми рабочим и стояночным тормозами с гидравлическим приводом. Конструкция и эффективность действия тормозов должны соответствовать техническим требованиям, предъявляемым к транспортным машинам.
2. Машины, предназначенные для работы в условиях, когда действуют факторы повышенного риска (например, в теплицах, на виноградниках и т. п.), необходимо оснащать защитным приспособлением, которое при ослаблении усилия на орган управления двигателем мгновенно остановит машину. Дальнейшее движение машины должно быть возможным только после соответствующего перемещения органа управления. Устройство может также воздействовать на рабочий тормоз.
3. Размеры и исполнение рабочего места оператора и размещение в нем органов управления должны соответствовать характеру выполняемой работы и размерам человеческого тела. Рабочее место целесообразно оснастить регулируемым козырьком от солнца. Сидение для оператора должно соответствовать требованиям, определяемым действующими стандартами.
4. С рабочего места оператора должен быть обеспечен достаточный обзор рабочих органов и в направлении назад путем применения зеркал заднего вида, размеры которых определены действующими стандартами.
5. Пуск двигателя должен быть конструктивно воз-можен только в том случае, когда оператор находится на своем рабочем месте или когда трансмиссия отключена, а привод к агрегатируемому оборудованию находится в нейтральном положении или отключен. Орган управления стартером должен быть легкодоступным с рабочего места оператора и дублироваться отключающим элементом, чтобы предотвратить использование агрегата посторонним лицом. Ручной пуск может быть применен при мощности двигателя меньше 7 кВт и должен быть легкодоступным с рабочего места оператора.
6. Выключение привода вала отбора мощности должно осуществляться органом управления, доступным с постоянного рабочего места оператора. Выключение привода должно осуществляться путем движения органа управления назад или вниз. Фиксированные положения органа управления должны быть ясно распознаваемы с помощью неподвижного указательного щитка.
7. Педаль изменения подачи топлива должна быть легкодоступной для правой ноги оператора. Движение педали вперед или вниз должно иметь следствием увеличение скорости. Чтобы ручное управление подачей топлива было легкодоступным, его орган должен быть расположен непосредственно перед оператором или справа от него. Плоскость движения этих органов управления должна быть параллельной продольной оси агрегата, а при дви-жении органов вперед или вниз скорость агрегата должна возрастать.
8. Органы управления гидравлической навесной си-стемой могут быть ручные или ножные. При ножном управлении движение передней части органа в направ-лении вниз должно вызывать опускание орудия, а вверх — его поднятие. При ручном управлении движение органа управления вперед или вниз должно вызывать опускание орудия, а назад или вверх — его поднятие. Направление движения органов должно быть ясно распознаваемо для обоих способов с помощью неподвижного указательного щитка.
9. Необходимо защитить оператора, находящегося на своем рабочем месте, от воздействия пыли, грязи и прочего путем установки над каждым из колес специальных крыльев.
10. В моторном отделении целесообразно установить неподвижный указательный щиток с перечислением применяемых марок смазочных масел, а также с краткой схемой смазывания.
11. На машине целесообразно устанавливать непо-движный указательный щиток с краткой инструкцией по техническому обслуживанию, прежде всего с правилами безопасности труда.
