Показники умов праці, які забезпечують її безпеку і ергономічність.

Зв'язок людини з машиною здійснюється за допомогою контролю і керування машиною. В системі людина — машина на людину діють шкідливі і небезпечні фактори, пов'язані з конструкцією машини, дією зовнішнього середовища, а також наявністю факторів, обумовлених ергономічними особливостями машин, кабіни і робочого місця. Перелік цих факторів можна подати у такому вигляді.

1. Структура діяльності механізатора: раціональність розподілу функцій у системі людина — машина, частота робочих рухів водія.

2. Просторово-компоновочне вирішення робочого місця: оглядовість, взаємне розміщення органів керування і сидіння, робоча поза водія.

3. Елементи обладнання і робочих процесів: ергономічність кабіни, сидіння, органів керування і контролю, допоміжного обладнання, освітлення, ергономічність технічного обслуговування, ергономічність технологічного обслуговування.

4. Шкідливі фактори, що генеруються машиною: шум, мікроклімат, вібрація, запах, шкідливі речовини.

Для кожного з цих факторів встановлюють показники, за значеннями яких роблять висновок про рівні безпеки і ергономічності машини.

Залежно від способу визначення показників і джерела одержання інформації застосовують такі методи:

вимірювальний (при дослідженні розмірних характеристик машини і її елементів, рівнів шкідливих факторів, що генеруються машиною тощо):

реєстраційний, який ґрунтується на інформації, одержаній шляхом підрахунку кількості певних подій і предметів (при дослідженні трудових дій у процесі керування машиною або її обслуговування);

органолептичний, за результатами аналізу сприйняття органів чуття (при дослідженні оглядовості, запаху тощо);

розрахунковий, за допомогою теоретичних або емпіричних залежностей (наприклад, для розрахунку кута статичної стійкості за координатами центра ваги);

експертний, за оцінкою показників спеціалістами-експертами (при визначенні вагомості окремих ергономічних показників, що не мають метрологічної основи);

транспортних застосовують, головним чином, трактори класів 1,4-3, а для оранки та інших енергомістких робіт - трактори класів 3,0-6,0.

Високі швидкості роботи характерні для всіх сучасних тракторів. Ця можливість створюється підвищенням енергонасиченості, а підвищення тягових якостей потребує зростання маси. Змінюючи енергонасиченість за рахунок зменшення чи збільшення маси трактора баластуванням, досягають високого тягового коефіцієнта корисної дії, як на легких, так і на важких роботах.

Використання потужних тракторів створює умови для скорочення тривалості виконання робіт, але великого значення набувають втрати часу на підготовку агрегатів , їх технічне обслуговування, заправку , переїзди. Зменшення вищезгаданих втрат досягається, зокрема такими конструктивними заходами, як застосування авто зчіпок, паливних баків збільшеної місткості тощо.

У тракторобудуванні розвинених держава суттєву роль відіграє міжнародне науково технічне кооперування, що скорочує терміни розробки нових моделей тракторів і створює можливості компонувати їх на базі готових складальних одиниць.

За останнє десятиріччя потужність тракторних двигунів зросла на двадцять відсотків, а конструкційна маса тракторів знизилася в середньому

на 15 % за рахунок застосування прогресивних високоякісних матеріалів, економічних профілей прокату, легких сплавів і пластмас, спечених матеріалів тощо.

Сучасним тракторам властиві:

засоби нормалізації умов праці на посту керування; глушники шуму і звуковіброізольовані кабіни; вентилятори - пилевідокремлювачі та підігрівачі повітря - на більшості моделей тракторів країн співдружності, на всіх моделях з кабінами у - провідних фірм; охолодники повітря в кабінах; паси безпеки (мають бути у всіх колісних тракторів); засоби пуску двигуна з робочого місця оператора.

Аналіз конструкцій засвідчує : тракторні дизелі мають, головним чином , рідинне охолодження , більшість виконані рядними, серед рядних переважають 6-циліндрові, а серед У-подібних - 8-циліндрові з кутом розвалу циліндрів 90°. Дизелі з турбонадцувом складають переважну більшість загальної кількості. Усереднена швидкість поршня - 9,6 м/с.

Низький рівень токсичності випускних газів поряд з високим рівнем паливної економічності та сприятливими пусковими якостями при низьких температурах забезпечуються робочим процесом / М-процес/, розроблений фірмою „МАН" / Німеччина/. Його найважливішими елементами є сферична камера у поршні та гвинтовий впускний канал у головці, які створюють інтенсивне завихрювання повітря у камері згоряння при впорскуванні палива. В результаті вдосконалення

з'явився ХМ-процес, при якому впускна система працює з підвищеною інтенсивністю вихора за рахунок використання хвильових явищ.

Характерною особливістю сучасних тракторних дизелів є зниження частоти обертання колінчастих валів до 2000-2300 хв"1, що забезпечує

підвищення ресурсу. Таким шляхом фірма „Катерпіллер" /США/ підвищила термін служби до капітального ремонту двигунів на 30% і зменшила шумність на 8дБ.

Застосування замість механічного регулятора подачі палива електронного мікропроцесора з електрогідравлічним або електромеханічним приводом рейки паливного насоса, що впроваджується фірмами „Дойч" /Німеччина/, „Джон Дір'7США/ та ін., автоматизує керування дизелем і підвищує економічність роботи.

Трансмісії сучасних тракторів різноманітні: механічні ступеневі, гідромеханічні, механічні ступеневі з синхронізованими або гідро керованими коробками передач діапазонного типу. Провідні фірми пропонують споживачам моделі тракторів, обладнані у стандартному виконанні або на замовлення швидкісними коробками передач /40 - 50 км/год/. Великою мірою це зумовлено значним обсягом транспортних робіт, виконання яких швидкісними тракторами підвищує продуктивність, знижує втрати продукції, яка швидко псується.

Процес інтенсифікації сільського господарства супроводжується зростанням ущільнення ґрунту тракторами, внаслідок чого порушується його структура, водний і повітряний режими. Через ущільнення знижується родючість ґрунту, зростає питомий опір і відповідно зростають енергозатрати на обробіток.

Одним із шляхів зниження шкідливої дії потужних тракторів на ґрунт та вписання в міжряддя є подвоєння та потроєння коліс переднього та заднього мостів. Цей захід передбачений практично всіма фірмами -виготовлювачами потужних колісних тракторів.

Аналіз розвитку тракторної техніки і технологій сільськогосподарського виробництва засвідчує, що трактори ще довго виконуватимуть функції тягово-енергетичного засобу з подальшим розвитком функцій мобільного джерела енергії.

Розвиток тракторів традиційної компоновки відбувається за рахунок збільшення існуючих типорозмірів, переважно із збільшенням коліс і баластуванням, підвищенням ролі переднього ведучого моста. Перерозподіл маси тракторів досягається різними конструктивними заходами: консольним виносом двигуна наперед, зміщення робочого місця оператора в між мостову зону, фронтальним встановленням агрегатів тощо. Для поліпшення маневреності тракторів з великими передніми колесами застосовуються вузькі рядні двигуни та роздільне гальмування задніх коліс. Здвоювання та строювання ведучих коліс має

УААН створений і випробуваний двосекційний МЕЗ-300. Секції взяті від гусеничних тракторів Т-150 і з'єднані за схемою катамаран.

У НАТІ розроблено МЕЗ модульної схеми побудови, що є трактором того покоління. У ньому енергетичні функції трактора конструктивно відокремлені від технологічних. Енергетичним модулем є енергонасичений трактор, а технологічними модулями — візки, які мають пристрої для з'єднання із знаряддями, місткостями для технологічних матеріалів, ВВП і активними колесами з приводом від енергетичного модуля.

Пройшов випробування створений за такою схемою широкозахватний багатомашинний просапний агрегат з автоматизованого системою керування (АСК) електроприводом активних рушіїв.

Розставлені на велику ширину колеса МЕЗ з малим тиском повітря в шинах менше руйнують ґрунт. Ущільнення ґрунту при роботі МЕЗ менше, ніж після тракторів класів 1,4 і 2.

У створенні агрофільної техніки для сільськогосподарського виробництва важливе місце відводиться розробці машин з робочими органами-рушіями. Відмінною особливістю цих машин є те, що при обробці ґрунту активними робочими органами виникають реакції, що діють у напрямку руху (рушійні сили). Від тракторів, що працюють із такими машинами, потрібне менше тягове зусилля, тому можна застосовувати більш легкі трактори, які менше ущільнюють ґрунт. Створений і пройшов випробування самохідний реактивний ґрунтообробний агрегат (СРГА).

До технологічних методів зниження рівня ущільнюючої дії на ґрунт можна віднести і таке налагодження колісної ходової системи тракторів, при якому сліди передніх і задніх коліс не збігаються.

Метою конструктивних заходів по створенню нових і удосконаленню існуючих ходових систем, які не чинять шкідливої дії на ґрунт, є зниження контактних тисків. Відповідно до вимог стандарту тиск на ґрунт коліс і гусениць при пологості, що становить 0,7 номінальної вологості, не повинен перевищувати у весняний період 100, а у літньо-осінній 120 кПа (див. табл. 7.2).

У той же час гусеничні трактори загального призначення тиснуть на ґрунт із силою 150—200, а колісні — 200— 300 кПа. Комбайни і транспортні засоби створюють ще більший тиск. Навіть порівняно легкі універсально-просапні трактори класів 0,6 і 0,9 тиснуть на ґрунт із силою 150—250 кПа.

Останнім часом увагу .вчених все більше привертає проект мостового землеробства, запропонований ще у 1931 р. М. А. Правоторовим (див., наприклад, добірку статей у журналі «Механізація і електрифікація сільського господарства», 1985, №4). Його реалізація дозволила б не тільки радикально вирішити проблему зниження шкідливої дії ходових систем на грунт, а й надати сільськогосподарському виробництву характеру промислового з максимальною механізацією, автоматизацією і комп'ютеризацією робіт.

Хоча реалізація цього проекту за пропозицією Ю. Н. Жукова у вигляді автоматизованого мостового агротехнічного комплексу (АМЛК), що являє собою самохідний сільськогосподарський завод довжиною в десятки кілометрів, який обробляє угіддя площею 50—300 тис. га, справа віддаленого майбутнього, агропромислова технологія вже тепер може знайти застосування при таких умовах:

маршрутизація руху сільськогосподарського агрегату і технологічного транспорту по постійних напрямних доріжках протягом всього сезону вирощування і збирання сільськогосподарських культур;

обробка тільки зони розміщення рослин (напрямні доріжки не обробляються);

наявність єдиного енергетичного модуля для виконання всього комплексу сільськогосподарських робіт при вирощуванні і збиранні;

перехід до єдиної базової колії агрегату і транспортних засобів для різних просапних культур.

Зниженню рівня шкідливої дії ходових систем МТА на ґрунт і підвищенню ефективності використання його родючості, а також генетичного потенціалу рослин сприяє застосування інтенсивних технологій вирощування озимих культур, ярової пшениці, кукурудзи, рису і проса. Вони передбачають, зокрема, використання технологічної колії, по . якій переміщуються всі агрегати.

Останнім часом у зв'язку із збільшенням маси тракторів і підвищенням рівня шкідливої дії їх ходових систем на ґрунт, ставиться під сумнів перспективність цих машин як основи мобільної енергетики сільськогосподарського виробництва. Замість того пропонуються секційні мобільні енергетичні засоби (МЕЗ) і трактори другого покоління, побудовані за модульною схемою.

Відома тягово-енергетична система, створена у США, що включає три однакових секції (одна попереду і дві ззаду). Кожна тягова секція має двигун, трансмісію і два ведучих колеса. Вони з'єднані гак, що ними може керувати один тракторист. Сліди коліс передньої і задньої секцій не збігаються.

В Інституті механізації та електрифікації сільського господарства

за мету не стільки підвищення тягових якостей скільки забезпечення прохідності в ранньовесняний і пізньоосінній періоди.

Від показників паливної економічності двигунів істотно залежить енергомісткість виконання сільськогосподарських робіт, що важливо за умов постійного зростання вартості виробництва енергоносіїв, їх дефіциту. Основним двигуном для тракторів до 2010 року залишається дизель як достатньо економічний із прийнятими експлуатаційними показниками.

Підвищення потужності дизелів здійснюється за рахунок збільшення кількості циліндрів і їх робочого об'єму , поліпшення процесу впорскування палива й сумішоутворення та згоряння, застосування турбонаддуву з проміжним охолодженням повітря. Застосуванням паливної апаратури з електронним керуванням досягається автоматичне пристосування двигунів до змін навантаження, можливість зміни кута впорскування палива залежно від умов роботи.

Зменшення питомої витрати палива тракторними дизелями, виготовлені за останні роки, уповільнюється в порівнянні з попереднім періодом, і фірми шукають нові технічні рішення, серед яких: створення двигунів із сталою потужністю, оснащення їх додатковими пристроями і механізмами, виготовлення окремих деталей з нетрадиційних матеріалів, розробка принципово нових конструкцій двигунів.

Прогнозується , що питома витрата палива досягне в дизелях , які модернізуються. У 2005 році - 198-204 г/кВт-год, в 2010 - 190-197 г/кВт-год;

в дизелях перспективних схем і конструкцій в 2005 році - 184-198 г/кВт-год з наступним їх вдосконаленням і досягненням в 2010 - 178-190 г/кВт-год.

Пошуки методів вдосконалення конструкції двигуна привели до створення ефективнішого ніж турбонаддуву за матеріалами австрійської фірми „Стойєр У способу подачі заряду повітря в циліндри. Відмінність способу полягає в тому, що за відсутності традиційної турбіни додаткова подача повітря відбувається за рахунок витискування його відпрацьованими газами при їх безпосередньому контакті. Повідомляється, що крутний момент двигуна, оснащеного такою системою наддуву, більший на 15-30% від двигуна із звичайним механізмом наддуву в широких межах частоти обертання колінчастого вала.

Одним із вирішення проблеми втрати тепла двигунами з випускними газами та в систему охолодження вважається використання керамічних матеріалів, що дозволить:

досягти повного згорання не тільки дизельного палива, але й мазуту, вугілля тощо; істотно спростити /а в перспективі - усунути /систему охолодження за рахунок невеликого нагрівання керамічних поверхонь відповідних деталей; зменшити конструкційну масу двигунів.

Широкому застосуванню керамічних матеріалів у тракторному машинобудуванні перешкоджають їх висока вартість і невідпрацьованість

технологій виробництва і нанесення кераміки.

Розвиток і вдосконалення трансмісій відбуватиметься шляхом модернізації існуючих і розширення застосування прогресивних конструкцій, оптимізації схем трансмісій та систем керування ними. Набувають розширення передні ведучі мости як додаткове обладнання трактора /комплектація на замовлення/.

Ходові системи вдосконалюються шляхом оптимізації схем параметрів. Негативна дія ходових систем на грунт знижуватиметься за рахунок перерозподілу маси тракторів, збільшення опорної поверхні, створення досконаліших конструкцій колісних гусеничних рушіїв.

Можливості агрегатування із зростаючою номенклатурою машин і знарядь забезпечуються вдосконаленням систем відбору потужності та уніфікацією начіпних механізмів.

Стійкою тенденцією розвитку конструкції тракторів є поліпшення умов оператора.

Технічний прогрес і поглиблення наукових досліджень, пов’язані із зростанням енергонасиченості тракторів і автомобілів, привели до створення коробок передач з перемиканням на ходу; поліпшення ергономічних властивостей машин ; підвищення плавності ходу, а також тягово - зчіпних властивостей.

Внаслідок зростання енергонасиченості, а відповідно, і і робочих швидкостей тракторі і автомобілів, виникає необхідність в автоматизації управління ними. Це зумовлено частковою невідповідністю загальною кількістю тракторів , сільськогосподарських машин і автомобілів чисельності механізаторських кадрів.

Перша тенденція в сучасній теорії і практиці сучасного автотракторобудування – автоматизація управління як окремими властивостями машин, так і всією машиною, тобто створення своєрідних роботів на тракторі і автомобілі на базі мікропроцесорів міні комп’ютерів , що працюють за заданою програмою.

Друга тенденція – зменшення шкідливої дії ходових систем тракторів і автомобілів на родючість ґрунту і урожай сільськогосподарських культур, тобто ущільнення гранту, кількості слідів коліс і гусениць на полі; зменшення механічного пошкодження рослин та гумусово утворюючих істот ( мікроорганізмів). Існує декілька способів рзвязання даної проблеми: створення багатоосних агрегатів; забезпечення приводу начіпних і причіпних знарядь від валу відбору потужності трактора; створення машин з однаковою колією ходових систем і машин, що працюють за принципом мостових енергетичних засобів; створення спеціальних опорно рушійних пристроїв, які дозволяють зменшення тиску шин на грунт (пневмогусениці, повітряна подушка з гусеницею, використання здвоєних коліс, широко профільних пневмошин з регульованим тиском повітря).

До числа перспективних, частково реалізованих, шляхів зниження шкідливої дії ходових систем на ґрунт відносяться застосування багато осьових ходових систем, подвоєних або навіть потроєних коліс, мобільних енергетичних засобів при модульному агрегатуванні тощо.

Особливе місце серед способів зниження шкідливої дії ходових систем на ґрунт займає поліпшення показників взаємодії коліс і гусениць із фунтом, оскільки воно впливає ще й на тягово-зчіпні властивості тракторів.

Всі способи зниження рівня шкідливої дії машин на грунт можна умовно поділити на три групи: агротехнічні, технологічні і конструктивні.

Впровадження агротехнічної системи дозволяє не тільки підвищити врожайність сільськогосподарських культур, але й знизити енергетичні і трудові затрати шляхом зменшення кількості і глибини обробітку ґрунту, виконання кількох операцій за один прохід агрегату або машини і застосування пестицидів. Цю систему називають мінімальним обробітком ґрунту.

У нашій країні розвиток мінімального обробітку ґрунту здійснюється у трьох напрямках: заміна традиційного глибокого обробітку ґрунту поверхневим, часткова або повна заміна деяких видів механічного обробітку внесенням гербіцидів для знищення бур'янів, одночасне виконання кількох технологічних операцій за один прохід з використанням комбінованих ґрунтообробних і посівних агрегатів. Це дозволяє істотно зменшити кількість проходів машин по полю.

До числа агротехнічних прийомів також відносяться розпушування грунту у слідах коліс і підорного шару.

До технологічних способів зниження шкідливої дії ходових систем на ґрунт належать: застосування широкозахватних агрегатів; вибір таких способів руху, за яких площа ущільненої поверхні мінімальна: впровадження у сільськогосподарське виробництво мостового землеробства, селекційних мобільних енергетичних засобів, модульного агрегатування і використання агрегатів з робочими органами-рушіями.

Із збільшенням ширини захвату МТА і довжини гону площа ущільненої колесами і гусеницями поверхні поля зменшується.

Раціональним для передпосівного обробітку грунту є човниковий спосіб руху агрегату, при якому кожний наступний заїзд виконується поряд з попереднім. При такому способі руху агрегату довжина шляху на поворотній смузі мінімальна. Крім того, рівномірно обробляються поля, не утворюються вузькі смуги або клини, що потребують додаткових заїздів.

Третя тенденція – це підвищення надійності тракторів і автомобілів. Зростаюча складність вузлів машин, обладнання їх приладами контролю і сигналізації, бортовими комп’ютерами , а також необхідність безвідмовної роботи, особливо в періоди посіву і збирання, - все це ставить проблему надійності в одну із першочергових , розв’язання якої забезпечить високу продуктивність тракторів і автомобілів.