Компактни трактори за селското стопанство

Компактните трактори с мощности от 15 к.с. до 60 к.с. са почти универсални помощници в лозарството, овощарството и зеленчукопроизводството. Те намират също голямо приложение в комуналните дейности и озеленяването, изпълнявани от общински фирми. Въпреки малките си размери, в тези машини днес се влагат най-съвременни технологии, които имат голямо значение за тяхната производителност и ефективност, и които могат да натежат повече или по-малко при вземане на решение за покупка.

Текст: списание АгроБио Техника

снимка: Yanmar

На следващите страници разглеждаме основните системи, агрегати и компоненти на съвременните компактни трактори, които имат пряко отношение към ежедневната ефективна работа в селското стопанство и комуналните дейности.

Двигатели и мощности

Един от най-важните параметри на тракторите е максималната мощност на дизеловия двигател. При професионалните компактни модели мощностите започват от 15 к.с. и достигат до 60 к.с. За целта се разчита на малки дизелови агрегати, които са 3- или 4-цилиндрови, а обемите им са в диапазона от 0,7 л до 3,5 л. С някои малки изключения те трябват да отговарят на емисионните екологични норми по Етап V на ЕС, които са изключително стриктни, особено за отделяните в атмосферата частици (основно сажди) и азотни оксиди. За целта се използва комбинация от няколко технологии. На първо място се използва система Common Rail за впръскване на горивото под много високо налягане. При нея горивната помпа за ниско налягане е заменена с електрическа, a гориво-нагнетателната помпа за високо налягане, играеща роля и на разпределител, е заменена с електронно управлявана помпа, която създава налягане до 2000 бара. Инжекторите (дюзи-разпръсквачи) са заменени с електронно управлявани клапани (електромагнитни или пиезокерамични), които са свързани към общ резервоар, играещ ролята на общ хидроакумулатор, което е всъщност Common Rail. Всички елементи на уредбата се следят и управляват от електронен блок. 

За ограничаване на емисиите от сажди се използва филтър за частици (DPF). Понякога той се съчетава с дизелов окислителен катализатор (DOC). Специфичното при DPF-а е, че в него се натрупват сажди, които периодично трябва се "изгарят", това е т. нар. процес на регенерация. При съвременните компактни трактори все повече се предпочита автоматичната регенерация (без намесата на оператор), но все пак някои производители предвиждат и допълнителен бутон за ръчна регенерация. Той се използва от оператора в редки случаи - например при необходимост от повтаряне на процеса, когато има още непремахнати сажди. Регенерацията при модерните трактори не изисква те да спират на място, а всичко се случва в движение, по време на работа. При някои производители, за ограничаване на емисиите от азотни оксиди според нормите на Етап V, се налага двигателят да бъде със система за рециркулация на изгорелите газове с охлаждане (CEGR).

Всички тези съвременни системи, липсващи при по-старите поколения трактори, в някаква степен "усложняват" живота на техните ползватели. От една страна това изисква добро познаване на инструкциите за експлоатация, предоставени от производителя, и използване на точно определени консумативи, например конкретен клас и вискозитет на моторното масло. Не са изключени случаи на задръстване на филтъра за частици (DPF) и проблеми в процеса на регенерация в следствие на неправилна експлоатация или поради специфичните условия на работа в конкретното стопанство. Тяхното отстраняване изисква намесата на специализиран сервиз, най-добре на местния представител на производителя. Факт е, че заради твърде строгите екологични изисквания на Етап V на ЕС, оборудването на двигателя с DPF е неизбежно, поне към настоящия момент.

По принцип фермерите се ориентират за големината на трактора и работата, която може да свърши, според неговата мощност. Но често по този начин каруцата се поставя преди коня. По-правилно е да се обмисли добре каква работа ще се извършва с машината. Това е важно защото част от мощността на двигателя се използва за функционирането на системите на трактора. Да вземем за пример двигател, който според съответния стандарт е обозначен с мощност 60 к.с. при маховика за определено ниво на оборотите - например 2800 об./мин. Но какво става след като този агрегат е монтиран в трактора, към него се куплира хидравличната помпа, трансмисията, алтернатора, помпата за кормилната уредба... Така дори тракторът да е паркиран, наличната за използване мощност ще бъде по-малка от 60 к.с. Тя ще се намали допълнително, когато машината се движи на собствен ход и отпред е монтирана товарачна уредба.

Тъй като компактните трактори се използват най-често с прикачен инвентар, задвижван от силоотводен вал (РТО), най-добре е да се вземе предвид мощността на самите силоотводни валове. Разбира се, те могат да работя на различни обороти, което също трябва да се отчете. Така ще стане ясно с колко енергия разполага самият трактор, за да работи с конкретен прикачен инвентар. При някои модели към силоотводния вал е насочена повече мощност, така че няма нужда да се инвестира в по-голям трактор за същата работа.

Когато тракторът е предвиден да бъде използван за почвообработка - например с плуг или култиватор, то също трябва добре да се обмисли колко да бъде неговата мощност, предвид типа на почвата, видовете прикачен инвентар, ще се тегли ли ремарке и др. подобни, а и колко време е планирано за изпълнението на тези дейности.

снимка: John Deere

Видове трансмисии

Компактните трактори се оборудват с три основни видове трансмисии: хидродинамична, хидростатична и вариаторна. Един от популярните варианти е хидродинамичното задвижване, където се използва синхронизирана механична скоростна кутия с определен брой предни или задни предавки, хидротрансформатор и съединител. Заради необходимостта от честа смяна на посоката на придвижване, например при работа с товарачна уредба (челен товарач), съвременните компактни трактори разполагат с възможност за улеснено превключване напред - назад. Целта е тракторът да не спира изцяло и да не губи напълно генерираната енергия.

Има различни варианти на превключването за смяна на посоката, като за това се използва допълнително лостче. За да направи превключването с обикновен Shuttle Shift, операторът задължително използва не само лостчето, но и съединителя, който е най-често сух и поради това подлежи на по-бързо износване. По-усъвършенстван вариант е трансмисията тип Power Shuttle. Когато лостчето за смяна на посоката се премести от едната позиция, през неутрална, към другата, съединителят се отцепва автоматично, тя се превключва в обратната посока и съединителят отново се зацепва съобразно скоростта на движение на трактора и оборотите на двигателя. Тук се използват съединители с маслено охлаждане и хидравлично действие, което осигурява по-плавно управление и по-дълъг живот. При някои модели се предлага възможност за регулиране на пъргавината на превключването напред-назад според предпочитанията на оператора. 

Различните производители залагат различен брой степени (предавки) на скоростните кутии. Обикновено те са разпределени в два (бърз и бавен) или три (бърз, междинен и бавен) диапазона, като във всеки от тях има по три и или четири предавки. Най-често броят на задните е същия като предните. Възможни са различни комбинации като 8 предни/8 задни, 9 предни/9 задни, 12 предни/12 задни. При конфигурация с 16 предни/16 задни е предвиден четвърти диапазон за придвижване с много бавна скорост.

В по-високия клас компактни трактори се предпочита хидростатична трансмисия. При нея към дизеловия двигател е куплирана мощна аксиално-бутална хидравлична помпа с аксиално-бутален хидромотор, задвижващ изпълнителните механизми на трансмисията. Това задвижване е безстепенно, т.е. няма изреждане на предавки и съответно съединител. Може да има режими - бърз и бавен, или бърз, междинен и бавен. Оборотите на дизеловия двигател се регулират ръчно от отделно лостче. Липсва превключвател за смяна на посоката. Това действие при компактните трактори се осъществява от педалите - единият отговаря за хода напред, а другия - за хода назад. Или педалът е с двоен ход - предната част е за хода напред, а задната - за назад. Специфично за хидростатиката е, че когато операторът вдигне крака си от педала, тракторът на практика спира или поне намалява скоростта си рязко. Хидростатиката предполага много по-ефективна работа с прикачен инвентар за всякакви видове селскостопански и комунални дейности.

Някои фермери се опасяват от хидростатичното задвижване заради репутацията на по-старите поколения хидростатични трансмисии, свързана с прегряване при интензивна работа и течове на хидравлично масло. Но съвременните технологии са много по-усъвършенствани и надеждни и позволяват използването на редица полезни системи като автоматично регулиране на оборотите на дизеловия двигател, поддържане на постоянна скорост на придвижване и др. Просто изискват точно спазване на инструкциите за експлоатация и поддръжка, записани в ръководството на производителя.

Върхът на задвижванията при компактните трактори днес е вариаторната трансмисия, която преди се използваше само при големите модели. Тя се състои от хидравличен и механичен модул, предполагащи съответно хидравличен и механичен поток на предаване на мощността и въртящия момент. Стандартно тракторът потегля "хидростатично", но с повишаване на скоростта на придвижване и особено на максималната потокът се прехвърля към механичния предавателен модул. Целта на тази концепция е да се комбинират предимствата на хидростатиката и хидродинамиката - от една страна възможност за бавно и прецизно придвижване с леко управление, съчетани, от друга страна, с по-голяма теглителна сила и постигане на по-висока скорост на движение, и не последно място икономии на гориво.

Налице са удобствата на хидростатиката: безстепенно ускоряване от 0 км/ч до максимума, без да се използва съединител. Освен това оборотите на дизеловия двигател и скоростта на придвижване се регулират от педала за газта. Тракторът спира чрез натискане на крачната спирачка, без да се използва съединител. Голямо преимущество е възможността за най-ефективно преобразуване на мощността на двигателя към използвания силоотводен вал и избирането на оптимална скорост за всяко една задача или дейност - както в селското стопанство, така и за комунални дейности. Вариаторната трансмисия може да има три диапазона от предавки и круиз контрол (поддържане на постоянна скорост). Някои производители предлагат система, чрез която операторът може да зададе предварително две нива на обороти на двигателя, между които да се превключва в зависимост от работните условия. В реална експлоатация този режим може да се използва за бързо и плавно преминаване от зададената скорост за работа към тази за завиване. Така се постига по-висока производителност и безопасност. 

Различните производители имат различи стратегии за трансмисиите си. Компаниите, насочени в по-ниския ценови сегмент, влагат само хидродинамични задвижвания. Голяма част от производителите, например европейските, предлагат на клиентите за един и същи модел компактен трактор избор от хидродинамична или хидростатична/вариаторна трансмисия. В премиум класа компаниите залагат само на хидростатични и вариаторни трансмисии и само за отделен сегмент от клиенти на конкретни пазари имат серия машини с механична скоростна кутия. Забележителни са някои от водещите японски производители на компактни трактори, които влагат вариаторни трансмисии при машини под 50 к.с.

снимка: New Holland

Проходимост

За да изпълнява ефективно своите работни функции, компактният трактор трябва на първо място да предлага висока проходимост по различни видове терени. От една страна това се постига чрез колесна формула 4х4, като при някои модели може да се превключва между 4х2 и 4х4, което е полезно при промяна на терена или работните условия. Все пак на пазара не са изключение компактни трактори само с две задвижващи колела, особено при бюджетните марки. При мощности под 50 к.с. това може да доведе до ограничаване на работните възможности на машината и дори до някои технически проблеми.

Препоръчително е компактният трактор да бъде 4х4, ако ще работи с товарачна уредба. Причината за това е допълнителната тежест, с която се натоварва предницата на машината. При много разкалян терен това може да доведе до потъване на предните гуми и проблеми с проходимостта. Дори машината да е много добре балансирана, затъването на предницата в калта може да бъде опасно, особено ако едното колело затъне по-дълбоко от другото - тогава има голяма вероятност от преобръщане на трактора. Ето защо е за предпочитане колесната формула да бъде 4х4 и то в комбинация с по-широки гуми, които са с по-голяма контактна повърхност и затова имат по-добро сцепление с повърхността и по-малко съпротивление при завиване.

При малките трактори 4х2 челният товарач ще затрудни допълнително кормилната уредба, която при една част от тези машини няма достатъчно сила да завърти колелата ефективно в разкалян терен. Тежестта на товарачната уредба по принцип поставя на изпитание подвижните механични компоненти на предния мост и може да доведе до преждевременното им износване. При машините 4х4 предницата на практика се самоизтегля и вероятността от загуба на сцепление е съвсем малка. Възможността за блокиране на диференциалите (преден и заден) също е от голямо значение, както и просветът от земята (клиренс).

снимка: Kubota

Работни функции и прикачен инвентар

Компактните трактори могат да бъдат разглеждани като почти универсални машини от гледна точка възможностите им за работа с най-различен прикачен инвентар. Един от базовите му видове е механичният, например плуг (троен или единичен) или култиватор, който се монтира към задната триточкова навесна система. Разбира се, съвременните малки машини имат и предна навесна система, която, както предната, може да се дооборудва с хидравлични цилиндри за повдигане и спускане на работното устройство. Тъй като става въпрос за мобилна техника със сравнително малка собствена маса, често се налага използване на противотежести отпред или отзад в зависимост от теглото на инвентара или товароподемността на товарачната уредба.

Най-голямото разнообразие е от прикачен инвентар, задвижван от някой от силоотводните валове (РТО) на трактора. Днес все повече се използват електро-хидравлични независими силоотводни валове. Повечето модели имат РТО отзад и по средата на рамата, а други и отпред. Те задвижват устройства като фрези, брани, сеялки, косачки, мулчери, чипъри, картофовадачки и др. При всички случаи трябва да се съобрази съвместимостта на прикачния инвентар със силоотводния вал по мощност и обороти, които могат да бъдат 540, 750, 1000 и 2000 об./мин. Както вече бе споменато, хидростатичните и вариаторните трансмисии дават много повече предпоставки за оптимална работа с такъв прикачен инвентар, тъй като е възможна неговата ефективна работа на пълна мощност при подходяща по-бавна скорост на придвижване на трактора.

Често се използва прикачен инвентар с хидравлични изпълнителни механизми, като например хидравлични цилиндри, които са необходими за допълнителните хидравлични функции на устройството, задвижвано от РТО. За целта повечето трактори имат изведени хидравлични кръгове отпред и отзад, а също и по средата на шасито.

снимка: Deutz-Fahr

Управление и комфорт

Всеки оператор би искал компактният му трактор да бъде с лесно управление и удобства. В това отношение могат да се разгледат три вида фактори: субективни, обективни, селективни и мотивиращи. Личните желания и опит на фермера собственик или на работника тракторист със сигурност ще окажат своето субективно влияние. Но през последните години водещите производители постепенно започват да влагат нарастващ брой уреди и системи, които могат да бъдат настройвани според конкретните предпочитания на тракториста - например възможностите за регулиране на пъргавината на реакцията на челния товарач, "агресивността" на преминаване от преден на заден ход или реакцията на машината при настъпване на педала за газта.

Сред обективните фактори, отнасящи се до лекотата на управление и удобствата, може да се посочи кормилната уредба. Ако тя се обслужва от по-мощна независима помпа, с нея ще се работи съвсем лесно. Значение има колко са педалите и как са подредени. Хидростатичната трансмисия с един педал за хода напред и един за назад, разположени един до друг отдясно, предлага наистина голямо удобство, особено ако често се сменя посоката на придвижване. Важно е лостчетата и джойстика да бъдат удобни за хващане и на подходящо разстояние от седалката и подлакътниците. Регулируемата седалка е задължителна, още по-добре, ако и кормилната колона може да се регулира по разстояние от седалката. И нещо, което често се подценява в началото - допълнителните работни светлини са изключително полезни сутрин рано и вечер късно.

Селективните фактори, т.е. това, което се избира като варианти и опции, са особено съчетание от субективни и обективни потребности. Тук най-напред се обръща внимание на това дали компактният трактор ще има кабина или не. Ако се работи при екстремни летни или зимни температури, то по-логично е да се избере кабина с климатична система, която най-често е опция. Другият вариант е тракторът да бъде открит, а защитата за оператора при странично преобръщане е висока метална рамка, монтирана зад седалката (т. нар. ролбар).

Мотивиращите фактори включват всички удобства (опции), които изглеждат като "глезотии", но стават все по-важни, предвид непривлекателността на фермерския труд и липсата на кадри - например седалка с пневматично окачване и луксозна тапицерия, регулиране на кормилото по височина, вход за зареждане на смартфон, шумоизолирана кабина с антивибрационно окачване, аудио уредба с радиоприемник и др. Всичко изброено дотук обаче си има цена и в голяма степен оборудването на компактния трактор ще зависи и от финансовите възможности на клиента.

Не трябва да пропускаме един много любопитен факт. Все повече водещи производители на трактори привличат известни автомобилни дизайнери, които да направят външният вид на машината възможно най-модерен и привлекателен. Не че има нещо лошо в естетиката на дизайна, но все пак - това е инвестиция в работна машина, а не покупка на лек автомобил! За клиента е много по-полезно да се заинтересува от нивото и качеството на следпродажбените сервизни услуги на местния дилър, вместо да се заглежда по модерните дизайнерски решения на предния капак или калниците на трактора.