В БОРЬБЕ ЗА УРОЖАЙ

КАКОЙ БУДЕТ МАШИНА НОМЕР ОДИН

А трактора идут в металлолом. 
Они опять становятся металлом, 
Они опять точны как эталон, 
Который не посмеет быть усталым.

Б. Слуцкий. Трактора и автомобили

Слово «трактор» означает тягач. В сельском хозяйстве это машина номер один. Единицу его мощности называют лошадиной силой. Это невольно подчеркивает, что трактор заменил лошадь, без которой почти до начала XX в. ни один крестьянин не мог просуществовать. «Безлошадный» - синоним слова «бедняк».

Что же основное в тракторе? Двигатель и ходовая система, которая может быть колесной и гусеничной. Если, как утверждают археологи, колесо существует, по крайней мере, 45 веков, то гусеница появилась лишь в середине прошлого столетия. Одним из первых изобретателей гусеничного хода является офицер русской армии Д. Загряжский, получивший в 1837 г. привилегию на «экипаж с подвижными колесами», или, говоря современным языком, тележку на гусеничном ходу. Изобретение служило в основном военным целям, ее назначение - повысить проходимость по слабым дорогам и бездорожью повозок с боеприпасами и другими военными грузами. Изобретение не было реализовано. Прошел 41 год, и снова русский офицер С. Маевский получает патент на «способ передвижения поездов и повозок, толкаемых локомотивом, при одной бесконечной, гусеничной цепи». По внешнему виду это изобретение не походило на привычный гусеничный ход - в нем одна цепь охватывала колеса нескольких экипажей, но в принципе это уже был гусеничный движитель.

И все-таки днем рождения гусеницы принято считать 20 сентября 1879 г., когда русский изобретатель Ф. Блинов создал «особого устройства вагон с бесконечными рельсами для перевозки грузов по шоссейным и проселочным дорогам», а спустя год успешно испытал первую в мире «реальную» гусеницу. Прошел еще один год, и Ф. Блинов создал опять-таки первый в мире трактор с двумя паровыми машинами. Дважды показывал изобретатель-самоучка свой самоход на выставках: на Саратовской губернской в 1889 г. и на Нижегородской в 1896 г. В обоих случаях машину не сумели оценить по достоинству. И после смерти Ф. Блинова о существовании трактора было надолго забыто. Но гениальные изобретения часто опережают свое время. Так случилось и с трактором - за прошедшее столетие его конструкция по своей сути мало изменилась. Заслуга Ф. Блинова состоит в том, что он первым сумел создать действующую машину высокой проходимости, обладающую двигателем достаточной мощности и гусеничным ходом. За границей гусеничный ход на тракторе применили лишь в 1904 г., когда американская фирма «Катерпиллар», стремясь повысить проходимость колесных тракторов, заменила на одной стандартной модели колесо парой грубых деревянных гусениц. И лишь в 1913 г. фирма выпустила полную гусеничную модель трактора.

Уже в начале века изобретатели, стремясь создать вездеходные машины на гусеничном ходу, видели недостаток металлических гусениц - большой вес и как следствие этого большое давление на грунт. Выход из создавшегося положения пытались найти с помощью резины. В 1909 г. в царскосельском гараже под Петербургом, заменив у легкового автомобиля «мерседес» задние колеса гусеничными лентами из слоистой резины, получили первый в мире полугусеничный вездеход, а специалисты Русско-Балтийского завода в Риге начали выпускать автосани с резинометаллической ходовой системой. Потомки этих машин-вездеходов широко используются и сегодня. Что же касается трактора, то проблема замены его металлических гусениц на эластичные не может считаться решенной до сих пор. Попробуем разобраться: в чем же дело, так ли необходимы трактору резиновые гусеницы?

Последнее время в специальной литературе появился термин «машинная деградация почв». Он обозначает комплекс вредных последствий, вызываемых ходовыми системами и рабочими органами почвообрабатывающих машин. Один из наиболее грозных факторов деградации почв - переуплотнение. Оказывается, для того чтобы растения развивались нормально, требуется определенное соотношение между основными частями почвы: твердой фазой, водой и воздухом. Оптимальной будет такая почва, в которой сухая почва составляет 50%, вода - 30 и воздух - 20%. Если почва переуплотнена, урожайность резко снижается. Это объясняется тем, что переуплотненная почва плохо впитывает влагу - стоит пройти ливню, возникает усиленный сток воды, вместе с которой смывается и верхний плодородный слой почвы. Это явление называют водной эрозией. В то же время только за последние 20 лет тракторы стали тяжелее в 1,5 - 2 раза, а их скорости значительно увеличились. Первые тракторы имели скорость 3 - 4 км/ч и мощность 15 - 20 л. с., их легко обгонял пешеход. Потом скорости возросли вдвое, но это было лишь первое поколение тракторов - ровесников века. Отсчет жизни второго поколения начинается с 60-х гг., когда их производительность возросла на 35 - 40%, соответственно и мощность - до 80 - 90 л. с. С конца 70-х гг. в жизнь вступили машины третьего поколения мощностью 150 - 220 л. с. Первым этот порог преодолел ленинградский трактор К-700. Появились тракторы мощностью и 300 л. с. Однако стремление увеличить производительность машин неизбежно привело к росту их веса. Например, у трактора Т-150К он составляет 7,8 т, а у К-701 - 12,6 т. Имеются единичные конструкции и гораздо большего веса. Например, самый большой из существующих сейчас тракторов выпущен одной из американских фирм. Его мощность 440 л. с., перемещается он на 8 колесах диаметром 2,4 м. Весит 40,75 т. Подобные тракторы-гиганты и вызывают переуплотнение почвы. Гусеничные тракторы имеют большую площадь контакта с грунтом, но они интенсивно разрушают верхний плодородный слой, как бы срывая его. Особенно вредным оказывается влияние гусениц в тех районах, где плодородный слой мал, например на Севере. Не случайно зарубежный опыт показывает, что гусеничные тракторы по своему влиянию на почву не имеют особых преимуществ перед колесными.

Чтобы избежать переуплотнения, требуется не превышать давление гусеницы на почву 40 - 50 КПа (0,4 - 0,5 кгс/см2), а у современных тракторов оно составляет величину в несколько раз большую. При таком давлении переуплотнение распространяется на глубину до 35 - 60 см, а это вызывает целую серию неприятных последствий - возникает вымокание озимых зерновых культур, затягивается посев яровых зерновых из-за запаздывания созревания почвы для обработки. В результате потери урожая могут составлять от 5 до 50%. Оценка убытков от переуплотнения почвы показывает, что в нашей стране они ежегодно достигают 2,5 млрд. руб. Мер борьбы с переуплотнением почвы достаточно много, и одна из них - модернизация ходовой системы тракторов.

В 1939 г. английский изобретатель И. Китен предложил приемлемую конструкцию ленточной гусеницы, выполненной из эластичного материала. Она намного легче металлической. Снижается шум, не портятся асфальтовые покрытия, а самое главное, переуплотнение почвы значительно меньше. Еще раньше был предложен другой конструктивный способ решения проблемы - пневматические гусеницы, что-то среднее между классической гусеницей и знакомой всем пневмошиной. Их конструкции предложили советские изобретатели Н. Ветчинкин в 1926 г. и А. Надирадзе в 1933 г. В дальнейшем предложенные конструкции многократно модернизировались.

Шли годы, а сроки широкого внедрения ходов все откладывались. И тем не менее более или менее приемлемые конструкции пневмогусениц существуют. Вот одна из них. Пневмогусеница состоит из двух частей: армированной металлом плоской резиновой ленты и прикрепленных к ней резиновых подушек, надутых воздухом. Лента служит для передачи движения, подушки опираются на грунт. Трактор удалось облегчить на 1 т: оказалась не нужной мягкая подвеска - все эти пружины, рессоры, торсионы, так как мягкие подушки (давление в них 0,2 - 0,5 кгс/см2) сами служили амортизаторами. Сняты жесткие ограничения скорости. В стальной гусенице существуют огромные силы инерции, возникающие при движении, и мощные ударные нагрузки на все детали ходовой части возрастают до недопустимой величины при попытке увеличить скорость.

Есть и другие конструктивные варианты пневмогусениц - универсальные подвижные пневмотраки. Эти пневматики выполнены в виде отдельных колес с автономными осями вращения и установлены в окнах гусеничной цепи. При движении на слабых почвах они погружаются в нее и работают как грунтозацепы. Как только машина выходит на твердый грунт, каждый пневматик превращается в миниатюрное эластичное колесо. Но у конструкции есть серьезные недостатки - значительные размеры, большой вес, повышенное сопротивление движению.

В 1965 г. в СССР построен опытный образец легкого садового трактора «Эврика» мощностью 30 л. с. с двумя пневмогусеницами, каждая из которых состояла из нескольких пневмотраков. В конце 70-х гг. создан пневмогусеничный трактор «Руслан» (разработка УкрНИИ местной промышленности), который представлял собой модернизированный ДТ-75Б с гусеницами из прочной резиновой ленты, на которой укреплены надувные подушки. Благодаря такой мягкой обуви трактор оказывает давление на грунт почти вдвое меньше, чем обычный гусеничный, и предназначен для работы в торфяной промышленности, мелиоративном строительстве. Он легко передвигается и по дорогам с твердым покрытием. И все же трактор с пневмотраками не стал привычным явлением на полях. Неизбежно возникает другая проблема - надежность и долговечность таких ходов. Ведь мягкую обувь легко прорезать, прорвать, она сотрется гораздо быстрее металлической. Значит, для серийного выпуска облегченных сельскохозяйственных машин надо создавать новые образцы резины, не уступающие по многим показателям металлам.

Применение резиновых гусениц не только способствует сохранению почвы, но и открывает большие возможности для создания маневренных машин, работающих в особо сложных условиях. Например, для работы в опасной обстановке (при обращении с радиоактивными веществами или вредными химикатами) в ФРГ создан трактор-робот из двух тележек, передвигающийся на четырех резиновых гусеницах. Они-то и обеспечивают устройству высокую маневренность и акробатическую ловкость. Для привода каждой гусеницы используется отдельный электромотор. Тележки могут быть установлены под любым углом друг к другу в вертикальной плоскости. Когда они вытянуты в прямую линию, трактор может преодолевать канавы шириной около 1 м, если они обе поставлены вертикально, ему требуется незначительное пространство для разворота. Установив гусеничные тележки под углом одна к другой, можно заставить робота ходить по лестницам.

Трактор с пневматическими гусеницами,- это лишь первый шаг на пути создания надувного бесшумного и бездымного трактора. Такой машины пока не существует, но можно мысленно представить ее работу. Мягко перекатываются эластичные резиновые гусеницы, вместо двигателя на тракторе установлены резиновые баллоны и шланги. И не с горючим, а с воздухом, и перекатывают гусеницу не звездочки, а эластичные емкости, разделенные на отсеки, попеременно заполняемые сжатым воздухом. Такой трактор позволит полностью решить проблему и переуплотнения почвы, и охраны окружающей среды.