Старый конь борозды не испортит, но и глубоко не вспашет… Вопреки поговорке, тракторы устаревших моделей спокойно могут тягаться с «лошадками» современных мастей. Последние, правда, эффективнее расходуют топливо и с каждым годом становятся комфортнее в работе, к тому ж отличаются уровнем интеллекта.
Тренды тракторостроения
Современный трактор по своему комфорту и набору электроники практически не уступает автомобилям. Становясь с каждым годом умнее, он уже не просто отправляет данные в облачные сервисы и системы телеметрии, но учится взаимопониманию с агрегатируемыми орудиями. Меняются не только «скилсы», но и технические способности. Итак, на что направляют свои усилия современные тракторостроители?
Совершенствование двигателей
Разработка новых моделей тракторов в цивилизованном мире ведется с учетом ужесточающихся требований к эмиссии отработавших газов (ОГ). С 2022 года всем производителям надлежит выпускать самоходную технику с двигателями, отвечающими требованиям стандарта Stage V. Система впрыска Common-Rail, турбонаддув, охлаждение нагнетаемого воздуха, четырехклапанные цилиндры и электроуправление – решения, которые позволяют современной технике соответствовать запросам в отношении производительности, расхода топлива и выбросов ОГ.
В связи с принятием стандартов Stage V за базовые неотъемлемыми компонентами современных двигателей мощностью от 56 кВт становятся катализаторы селективного восстановления (SCR) и окисления топлива (DOC), сажевые фильтры (DPF). В отношении рециркуляции отработавших газов (EGR), снижающей образование окиси азота, по-прежнему актуален философский вопрос, быть или не быть: одни участники рынка целиком верят в нее, другие полностью отвергают. При ближайшем изучении предложения двигателей на рынке становится понятно, что большинство производителей избрали для себя стратегию смешанного подхода и следуют ей.
Агрегаты мощностью до 56 кВт могут выдерживать допустимые границы по окиси азота без использования катализаторов селективного восстановления. В этом и скрывается объяснение тому, что максимальная мощность базовых моделей компактных тракторов зачастую оказывается чуть ниже данного порогового значения и никогда не превышает его. В качестве примеров тут выступают Deutz-Fahr 5080D Keyline и McCormick X5.085.
По причине ужесточившихся требований к массе частиц (0,015 г / кВт) и их допустимому количеству (1×1012 / кВт) в выхлопах при создании двигателя, соответствующего стандарту Stage V, без сажевых фильтров закрытого типа на тракторах мощностью от 19 до 560 кВт никак не обойтись. Некоторые производители в своей документации на поставляемую технику избегают использования термина «сажевый фильтр», заменяя его «сажевым катализатором». Но не стоит заблуждаться: речь все о той же системе DPF, разница лишь в особом покрытии решетки фильтра, способствующем пассивному восстановлению при температуре отработавших газов от 250 ⁰С. Благодаря этой особенности число реакций активного DPF-восстановления при последующем впрыске топлива в камеру сгорания или же прямом впрыске в выхлопной тракт сокращается.
Многие производители тракторов оснащают свои модели функцией boost (с англ. – повышение, усиление). Для активации запаса мощности до настоящего момента в расчет брались такие простые критерии, как минимальная скорость движения и минимальные обороты ВОМ. Три года назад компания Fendt представила Dynamic Performance – концепцию повышения мощности, в которой «буст» включается в зависимости от потребляемой мощности с учетом побочных потребителей, таких как система вентиляции, генератор, компрессоры климат-контроля и контроля давления в шинах. Таким образом, решение обеспечивает стабильное снабжение требуемой мощностью основных потребителей – ВОМ, систему гидравлики, ходовую систему. Другой именитый производитель – компания John Deere – свой модельный ряд 6R оснастила системой «умного управления мощностью» IPM (Intelligent Power Management), которая учитывает производительность гидравлики. Система измеряет эффективное потребление мощности от гидронасоса и предоставляет в распоряжение трактора дополнительную мощность (boost) в точно необходимом объеме. Плюсом сие будет, например, при работе с сеялкой, воздушный компрессор которой функционирует от гидропривода.
Вентиляторы с вискомуфтой обеспечивают охлаждение двигателя в соответствии с актуальной потребностью и эффективным энергопотреблением. В тракторостроении они используются уже несколько десятилетий. Классические модели, в которых биметаллические элементы в зависимости от температуры охлаждающего воздуха приводят в действие соединительный вентиль, все чаще заменяются вискомуфтами с электроуправлением. Благодаря электромагнитным клапанам через систему электроуправления двигателем можно регулировать, когда и в каком количестве подавать силикон из резервной камеры в рабочую и, следовательно, активно влиять на регулировку оборотов вентиляторов.
Для своих модернизированных модельных рядов 900 и 1000 Fendt предлагает систему автоматической очистки воздушных фильтров. Очищать их можно на ходу. Все довольно просто: сенсор, установленный в системе забора воздуха, замеряет давление на подаче и при необходимости запускает цикл очистки. Вентилятор с гидростатическим приводом в течение 10 секунд увеличивает число оборотов, после чего через импульсный электромагнитный клапан внутрь воздушного фильтра отправляются два коротких, но мощных воздушных удара, благодаря которым пыль выдувается и одновременно вытягивается из кожуха вентилятором. Необходимый для организации воздушных ударов воздух поступает из специального резервуара сжатого воздуха (10 л; 12 бар). Система работает при любых условиях загрузки трактора, даже при полной. При необходимости запустить очистку воздушных фильтров можно и вручную.
В целях сокращения затрат на обслуживание тракторные двигатели все чаще оснащаются системами регулировки зазоров клапанов. Увеличиваются интервалы замены масла: действовавший до недавнего времени эталон в 750 моточасов сменился 1000 моточасами. Сохраняется тренд к сокращению номинального числа оборотов (НСХ 1 / 21, с. 28) и числа оборотов на холостом ходу.
Газ и электричество как альтернативы
Обсуждаемые общественностью проблемы выбросов парниковых газов поставили в фокус изучения сельхозмашиностроителей альтернативные виды топлива и системы привода. New Holland воспользовался многолетним опытом входящего в концерн CNH Industrial машиностроительного бренда Iveco и, создав модель T6.180 Methane, стал первым производителем, запустившим в серийное производство трактор на газовом топливе (в РФ свое распространение пару лет назад начали получать модели, работающие как на дизельном топливе, так и на газодизельной смеси. – Прим. ред., НСХ 1 / 21, с. 90). 6-цилиндровый силовой агрегат, выпускаемый для европейского рынка, работает по принципу двигателя Отто и исключительно на газовом топливе. Максимальная производительность и крутящий момент, по информации производителя, идентичны характеристикам дизельного эквивалента. Потребляемый метан хранится в семи интегрированных в конструкцию трактора баллонах (185 л; 32 кг) в сжатой форме. Фронтально можно устанавливать резервную емкость на 270 л (47 кг). В зависимости от вида выполняемых работ запаса топлива на борту хватает от 3 до 7 часов. Модель позволяет использовать биогаз, в составе которого не менее 83 % метана, что делает ее особенно интересной для хозяйств с собственным биогазовым производством.
Электрические системы привода для тракторов все еще существуют как будто в тени. В не столь давнем прошлом периодически появлялись прототипы машин с электроприводом (НСХ 5 / 21, с. 86), но серийной зрелости ни один из них так и не достиг. Прорыву в данном направлении должно поспособствовать появление новых батарей. Тем не менее, применяться электроприводные решения в первую очередь могут при выполнении простых операций или работ средней сложности, а также при выполнении функций, отличающихся периодическим повторением, предоставляющим достаточно временных окон для подзарядки батареи.
Эволюционирующая бесступенчатость
Бесступенчатые гидростатические трансмиссии в конструкции тракторов используются более четверти века. Первоначально их устанавливали только на модели средних и высоких классов мощности, теперь уже и на мощных тракторах с шарнирно-сочлененной рамой и моделях мощностью до 75 кВт / 100 л. с.
Разработки последних лет направлены на создание такого привода, который существенно превосходил бы возможности используемых сегодня. Концепция VarioDrive от Fendt, реализуемая в моделях тракторов 900-й серии, – один из примеров. Благодаря раздельному приводу передней и задней осей обеспечивается постоянный полный привод колес на скорости до 25 км / ч.
Еще один пример имеется у John Deere. Появление трансмиссии eAutoPowr сделало бесступенчатое переключение передаточного числа возможным и для электроприводных моделей. Возможности данной силовой передачи таковы, что помимо обеспечения ходовой системы она может выделять до 100 кВт энергии для внешних потребителей. Если эту энергию использовать для электропривода ведущей оси прицепа, следующего за трактором, создается многоосная приводная система, выходящая за пределы конструкции трактора. Первые серийные тракторы моделей 8R370 и 8R410 с электромеханической трансмиссией eAutoPowr появились в Европе в этом году.
Переключаем под нагрузкой
Против бесступенчатых коробкам с переключением передач под нагрузкой можно крыть эффективностью использования мощности и долговечностью. За это они по-прежнему любимы в хозяйствах, где доля транспортных работ высока. Сей факт к тому же объясняет, почему в последние годы производители тракторов выводили на рынок новые или модернизировали прежние системы привода с полностью ступенчатым или полуавтоматическим переключением. Последние примеры таких систем – Dyna-7 и Dyna-E-Power, предложенные Massey Ferguson. В случае первой речь идет о возможности переключения семи передач в четырех группах (всего 28 передач переднего и заднего хода). Базисная структура Dyna-E-Power идентичная, но смена групп реализована через двойное сцепление, благодаря которому коробка предоставляет возможность переключать скорости в формате 28 / 28 (вперед / назад). За счет смещения средних групп в диапазоне 5 – 20 км / ч скорости могут меняться с очень малым шагом (ок. 1,09 км / ч).
Тракторы с переключением передач под нагрузкой все чаще стали поставлять с «комфорт-пакетами», доступными ранее только для бесступенчатых аналогов. В такой «пакет» входят модуль регулировки через педаль / рычаг, возможность использовать педаль тормоза без задействования педали сцепления, автоматическая регулировка параметров работы двигателя при неполной загрузке и т. д. Расширением пакета опций компании-производители пытаются сочетать преимущества ступенчатого привода с комфортом, характерным для бесступенчатого.
На этом фоне особенно выделяется «слияние» ступенчатого и бесступенчатого привода в версии RVshift от Deutz-Fahr для тракторов серии 6С (макс. мощность от 126 до 143 л. с.). Такой вариант коробки с переключением передач под нагрузкой занял место в ряду используемых производителем между бесступенчатой TTV и полуавтоматической с двумя или тремя ступенями. За основу была взята доработанная версия трансмиссии собственного производства TTV с новым автоматическим переключением основных механических передач Normal и Heavy Duty. Для обычных работ в поле и передвижения по дорогам предназначены 20 скоростей (закрепленное соотношение передаточного числа), для работ на скоростях от 0,2 до 5 км / ч в распоряжении оператора бесступенчатый «ползущий» интервал. Четыре из 20 скоростей, исходя из эффективности, осознанно увязали с исключительно механическим переключением передач. Включение основных ступеней передач производится под нагрузкой и реализуется между первой и пятнадцатой скоростями.
Достижение максимальных скоростей на пониженных оборотах двигателя сегодня считается стандартом как в случае тракторов с бесступенчатыми трансмиссиями, так и со ступенчатыми. Задние валы отбора мощности у большинства производителей тракторов предлагаются в трех или же четырех вариантах: 540 / 540Е / 1000 / 1000Е.
Для возможности использования эконом-режима и в случае фронтальной навески агрегата (например, при работе с фронтальной косилкой) поставляются двухскоростные варианты фронтального ВОМ: 1000 и 1000Е.
Цифровизирующиеся
Следуя тренду повышения степени цифровизации, многие производители тракторов разрабатывают новые модельные ряды, основываясь лишь на модернизации кабины. Терминалы управления и контроля теперь исключительно «тач-скрин» и снабжены кнопками или колесиками быстрого доступа. По замыслу это должно улучшить взаимопонимание трактора и агрегата, к тому же способствовать облегчению связи с пунктом управления в офисе компании. Благодаря новым цифровым умениям тракторов карты заданий и данные по отдельным полям (границы, технологические колеи, нормы внесения и т. д.) могут готовиться на компьютере или мобильном устройстве где угодно и загружаться в системы коммуникации и работы трактора позже, непосредственно при заезде в поле. Число кликов в кабине существенно сокращается, а настройка агрегатов выполняется намного быстрее. В распоряжении оператора не один, а несколько терминалов, кнопки и тумблеры на которых можно программировать по собственным предпочтениям. По собственному выбору программируются и кнопки рычага, подлокотника и дополнительного джойстика. Концепция FendtOne от Fendt (НСХ 2 / 21, с. 101) применяется теперь уже и на узкоколейных тракторах 200 V / F / P Vario.
Приборные доски цифровизируются или же все чаще полностью «переезжают» на правую переднюю стойку. Так уже сделано у тракторов Case IH Optum (НСХ 6 / 21, с. 98), Steyr Terrus, New Holland T7 HD, John Deere 6R, Massey Ferguson 8S и Valtra N / T. В дополнение к дисплею на стойке New Holland, например, предлагает для тракторов T7 HD в качестве опции расположение дополнительного монитора на руле.
Уровня автомобильной промышленности достигли в тракторах и мультимедийные системы, системы защиты от взлома на дверях и двигателе, а также системы видеоконтроля. В последние годы широко распространилась функция настройки руления, позволяющая оператору по своим предпочтениям и в зависимости от удобства выставлять число вращений руля, необходимое для осуществления поворота передних колес.
Комфортно не только работать в кабине, но и находиться в ней. Подрессориваются кабины современных тракторов механически, гидропневматически или пневматически. При этом разработчики направляют свои усилия на гашение колебаний, передаваемых от передней оси трактора и действий на крюке.
Понять друг друга
Слаженная работа трактора с орудием или прицепом способствует увеличению производительности и надежности эксплуатации. Компании-производители поэтому предлагают многочисленные системы поддержки принятия решений (ассистенты) и средства автоматизации. В качестве примеров тут следует назвать системы оптимизации навешивания фронтальных орудий E-Loader и Precision Lift&Load разработки Massey Ferguson, доступные и для тракторов бренда Valtra.
Бортовой ассистент Cemos от Claas предлагает учитывать и почвенное уплотнение непосредственно при работе в поле в актуальных условиях. Данные о типе почв, их состоянии, нагрузка на оси или давлении в шинах трактора пропускаются через известный и признанный в Европе инструмент для симуляции ситуации по нагрузке на почву и ее несущей способности Terranimo, который учитывает многолетние данные. Красные зоны на терминале Cemos указывают на высокий риск почвенного переуплотнения. В случае такой угрозы оператор может прекратить выполнение операции в поле или же скорректировать параметры трактора под подходящие.
Для повышения безопасности на транспортных работах многие производители (Claas, CNH, Deutz-Fahr) предлагают автоматические противонакатные тормоза, препятствующие наезду прицепа на трактор при торможении или остановке. Замедление прицепа обеспечивается за счет крутящего момента трактора и привода без задействования рабочего тормоза. Проблема была выявлена по поступающим от фермеров сигналам. Конструкторы разработали решение: электрорегулируемый клапан управления прицепом автоматически выдает для торможения пневматическое давление до 2 бар. Таким образом минимизируется возникновение ситуаций, когда сцепка трактора с прицепом оказывается в нестабильном положении.
По материалам Немецкого сельскохозяйственного общества