Как сделать раму на трактор переломную: Минитрактор переломка своими руками (43 фото)

Минитрактор с переломной рамой своими руками

Набор видео из канала Вячеслав Z-INJENER. Представлены описания, задаваемые в комментариях вопросы и ответы автора

Часть 1. Мотор от мотоцикла Урал, КПП от переднеприводного ВАЗ 2110, полный привод

Труба на раму профильная 100х50х6. Ширина рамы около 410 мм, значит внутри рамы 310 мм

Часть 2. Укорачивание мостов ВАЗ колея 70 см. Как укоротить полуось

Каким резцом протачивал полуось?: Т5К10 и Т15К6. Мучался, металл каленый. Проходной еще нормально идет, а вот отрезной крошится — замучился затачивать. Проще отрезным наметить и болгаркой отрезать. Где-то миллиметров 5 стенка каленая, а дальше нормально идет
Полуось под газелевский диск, общая длина получилась 445 мм: от целой жигулевской полуоси отрезал часть со стороны крепления колеса 135 мм, в ней просверлил сверлом на 22 мм, вторая часть полуоси шлицевая отрезал длиной 445 мм, со стороны отреза проточил длиной 135 мм до диаметра 22 мм

На чулке хватит одного проход сварки или укрепляешь потом?: На полуоси со стороны подшипника сделал фаску и проварил аргоном заподлицо, чтобы потом не обрабатывать на токарном, а с другой стороны (где прикручивается колесо) в два прохода проварил электросваркой. Сперва корень хорошо проварил, а потом еще раз проварил

Часть 3. Узел перелома минитрактора

Автор сделал новый узел — см. Часть 16 далее

Передняя рама 120 см х 40 см, задняя рама 60 см х 40 см
Швеллер — профильная труба 100х50х6
Проще взять передний ступичный от Волги на шкворне: Да было бы проще если бы был в наличие, что было из того и лепил
Ленточнопильный станок — CORMAK S200R

Часть 4. Привод переднего моста

Часть 5. Привод заднего моста задумка не удалась

Часть 6. Колесный диск Газели на ступицу ВАЗ

Диски от Газели — чтобы можно было развернуть в обратную и увеличить расстояние между колес. Также радиус колес больше, чем жигулевские — клиренс будет больше
Размер колеи при развороте  дисков газели где-то 110 см
Мосты укорочены, от края до края диска получается 88 см, ширина газелевского диска 180 мм

Часть 7. Переделка крепления под двигатель мотоцикл Урал М 66

Часть 8. Все срезал переделал крепления двигателя

Раму опустить не получится, цилиндры лягут на колеса, если только двигатель вперед выдвигать

Часть 9. Соединение привода КПП Урал М66 и КПП ВАЗ 2110

Метал 40Х, думаю для фланца нет смысла ткрмообработку делать

Часть 10. Привод на ВОМ с КПП Урал, сделал шкив двойной на два ремня

На ВОМ чего хочешь вешать?: что придется — копалку, снегоуборщик, роторную косилку, может фрезу

Часть 11. Переделал раму опустил ниже мотор. Мотор на своем месте

Сидение и руль будут на передней полураме, над КПП будет полик для ног

Часть 12. Сделал кардан между КПП Урал и КПП ВАЗ переднеприводной

Часть 13. Сделал опорный подшипник кардана между КПП мото Урал и ВАЗ

Часть 14. Как сделать крепление опорного подшипника кардана

Часть 15. Первый запуск трактора. Мотор Урал М66. Кардан. КПП ВАЗ 2108

Часть 16. Как я сделал Узел перелома. Закалка. Такого вы еще не видели

Сделал новый надежный узел перелома из подшипников в корпусе и болванок металла

Часть 17. Как я установил Узел перелома на раму. Результатом доволен!

Часть 18. Сделал крепление КПП ВАЗ 2110 переднеприводная

Часть 19. Сделал привод на задний мост. Самодельный кардан. 4х4

Часть 20. Установил гидравлическую рулевую рейку

Рейка c Пежо Портнер

Часть 21. Сделал ограничитель качения двух полурам

Часть 22. Обварил ограничитель качения и усилил рулевую сошку

Часть 23. Установил сидение на минитрактор

Сиденье с Пежо Партнёр пассажирское. Трактор строится второй год

Часть 24. Укоротил рулевой карданный вал. Как укоротить кардан

Часть 25. Как установить руль на минитрактор? Рулевая рейка на трактор

Часть 26. Сделал съёмный пол. Ящик под сидением

Часть 27. Собрал переделанное КПП от переднеприводного ВАЗ 2108

Переделал КПП ВАЗ 2108 на минитрактор. Обрезал все лишнее, сделал другое крепление, переделал переключение скоростей
Алюминий на выход штока со старого Керхера, только сплав там плохой плохо варится — кипит, а корпус КПП хорошо варится

Часть 28. Разобрал почти весь трактор. Обварил раму

Часть 29. Блокировка дифференциала Виктора Кузнецова. Часть 1

Делаю блокировку дифференциалов изобретенную Виктором Кузнецовым

Часть 30. Как я сделал. Вал муфта включения блокировки дифференциала

Блокировка Виктора Кузнецова, часть №2
По практике в воде получается калить лучше, чем в масле

Часть 31. Как я сделал. Полуось на двух подшипниках. Блокировка

Собираю минитрактор с переломной рамой с полным приводом. Блокировка Виктора Кузнецова, часть №3
Наружный подшипник со своей смазкой, спальник в чулке стоит. С подшипника, который поставил — сниму пыльник

Часть 32. Как я сделал шлицы на полуось. Блокировка дифференциала

Часть 33. Площадка для механизма включения блокировки дифференциала

Можно ли на включение что-то менее токопотребляющее поставить — сервопривод как в электрозамке авто или электрорегулировки фар? —  Они слабые для этого, надо что-то помощнее
Редуктор перевернут, вал сверху будет. Думаю, масла как минимум половина моста надо будет заливать, чтобы смазки подшипнику хвостовика хватало. Если места будет хватать — лепестки попробую поставить для разбрызгивания масла
Блокировка будет только на одном мосту

Часть 34. Сделал блокировку дифференциала отключаемую. Включение тросом

Часть 35. Работа над ошибками. КПП для минитрактора

Собрал сцепление ВАЗ классика на КПП ЗАЗ

Блокировка редуктора. Чертёж блокировки шестерен полуоси. Блокировка дифференциала

Шестерни полуосей. Принудительная блокировка редуктора. Как я хочу сделать блокировку полуосей

Назад на страницу Самодельная сельскохозяйственная техника

Самодельный мини-трактор на переломной раме: как и из чего

Содержание:

• Что такое ломающаяся рама у трактора
• Процесс сборки
• Заключительный этап

Самодельные мини-трактора с ломающейся рамой позволяют существенно облегчить обработку земельных наделов. Компактные машины идеально справляются с сельскохозяйственными работами на небольших полях, садах, виноградниках и теплицах.

Переломная рама помогает технике снизить радиус разворота, соответственно, мини-трактор может выполнять различные работы на ограниченном пространстве, где не справится полноценный трактор.

Стоит отметить, что самодельный трактор с ломающейся рамой, собранный из старых деталей, обойдётся намного дешевле самой бюджетной заводской модели. Поэтому такие самоделки пользуются большой популярностью у начинающих фермеров. О том, как собрать такую конструкцию, мы вам сейчас расскажем.

Что такое ломающаяся рама у трактора

Переломную раму ещё называют шарнирно-сочленённой. По сути, это две полурамы, соединённые между собой при помощи шарнирного соединения. Такая схема, особенно вкупе с полным приводом, обеспечивает технике большую манёвренность. Самодельные трактора с ломающейся рамой обладают рядом неоспоримых преимуществ:

• снижается радиус разворота техники. Мини-трактор разворачивается на 360 градусов буквально на месте;
• трактор показывает неплохую проходимость по территориям со сложным рельефом местности. Плавающая рама в лучшую сторону изменяет балансировку машины, соответственно обеспечивается более надёжное сцепление с почвой;
• равномерно распределённая нагрузка позволяет мини-трактору выдавать максимум мощности, потребляя при этом минимум горючего.

Самодельный мини-трактор с ломающейся рамой собрать сложнее, чем технику на цельнометаллической основе.

Но результат превзойдёт все ожидания. По своей функциональности, компактная техника на переломной раме практически не уступает более тяжёлым заводским тракторам.

Процесс сборки

Чтобы собрать трактор с ломающейся рамой, необходимо начинать с основы, а потом переходить к остальным узлам. Вот как выглядит поэтапная сборка такой машины.

Шарнирно-сочленённая рама

Чтобы собрать такую конструкцию, необходимо сварить две полурамы. Рекомендуемые размеры передней: 900*360, задней – 600*360. Составные части для полурам изготавливаются из швеллера №8.

Стык между двумя конструкциями стоит сделать под углом в 45 градусов. Если взять более толстый металл, то трактор получится слишком тяжёлым. Это неплохо для выполнения пахотных работ, но расход горючего существенно возрастёт. Поэтому основу лучше изготавливать из швеллера указанного размера. В случае необходимости, утяжелить трактор можно при помощи дополнительных грузов.

На передней полураме необходимо установить два куска трубы с квадратным сечением. Это будет подрамник для установки двигателя. Кроме того, нужно приварить несколько площадок для монтажа других узлов. Их количество будет зависеть от общей компоновки трактора.

На задней полураме монтируется вертикальная металлическая стойка, усиленная по бокам уголками. К задней части стойки крепится металлическая пластина. Это нужно для установки навески. Без задней навески трактор не сможет работать с дополнительными агрегатами и механизмами.

Для пластины и уголков понадобится материал толщиной 12 миллиметров. К верхней части полурамы приваривается 3-х миллиметровый лист металла. Это будет площадка для водителя и дополнительная защита места перелома рамы.

Передняя и задняя полурамы соединяются между собой плоским карданным механизмом. Он представляет собой две стальные вилки и шарнир. Вилки привариваются к траверсам полурам. Для шарнира понадобятся цапфа и опорные подшипники. Эти детали можно взять от автомобиля «Камаз».

Стоит отметить, что полурамы должны смещаться не только в горизонтальной, но и вертикальной плоскости. Это нужно для того, чтобы трактор с ломающейся рамой не зависал колёсами на ухабах. Для этого ходовую часть устанавливают на жёсткую сцепку.

В передней части задней полурамы монтируется ступица от переднего колеса УАЗа. Это обеспечит дополнительный угол отклонения по горизонтали и смещение составных частей конструкции относительно друг друга.

Чтобы части основы не отклонялись слишком далеко друг от друга, к передней полураме приваривают зубчатое колесо, а к задней два упора-ограничителя.

Двигатель и трансмиссия

На трактор с ломающейся рамой можно установить двигатель от любого легкового автомобиля. Например: от «Оки» или «Москвича». Двигатель устанавливается на подрамнике и крепится болтами.

Стоит отметить, что на двигатель придётся устанавливать дополнительное воздушное охлаждение. Мотор легковушки не справится с нагрузкой, которую будет испытывать мини-трактор. Соответственно, будет часто перегреваться, особенно в регионах с жарким климатом.

При установке двигателя, необходимо правильно рассчитать передаточное число. При скорости в 3-5 км/час, число оборотов двигателя должно быть в пределах 1 800-2 000 оборотов в минуту. Это оптимальный показатель для выполнения пахотных работ.

При этом тяговое усилие на каждый лемех может варьироваться от 190 до 300 кг/см. Превышать эти параметры не рекомендуется, иначе вспашка будет неровной и неглубокой. Всё-таки мини-трактор имеет удельно малый вес.

Для передачи крутящего момента от силовой установки на первичный вал коробки передач, рекомендуется использовать муфту от мотоцикла «Урал». Кстати, коробку передач можно также позаимствовать от «Москвича».

Ступица вторичного вала коробки соединяется с цепным редуктором и передаёт крутящий момент на переднюю ось. На задний мост вращение поступает через шарнирное соединение полурам и задний карданный вал.

Рулевое управление и гидравлика

Колонка рулевого управления крепится к пластине передней полурамы при помощи болтов. Чтобы поворот рулевого колеса соответствовал движению трактора, необходимо изменить положение червячной передачи. Проще говоря, вставить её наоборот.

Для этого понадобится сделать зазор в гайке регулировки подшипника и просверлить отверстие в крышке картера. Объясним для чего нужны такие сложности. Мини-трактор на ломающейся раме имеет одну интересную особенность: руль находится на передней части рамы, а водительское сиденье на задней. Поэтому если не изменить направление червячной передачи, может возникнуть конфликт между полурамами, соответственно, управлять машиной будет весьма проблематично.

Гидравлическую систему лучше устанавливать в готовом виде. Гидравлику можно снять с тракторов МТЗ или «Владимирец». Самостоятельно изготовить такой сложный механизм практически нереально.

Емкость для масла и гидронасос обычно располагаются рядом с силовой установкой. Гидровыход будет располагаться сзади, где было приготовлено место для навески. Если вы планируете использовать мини-трактор для выполнения различных задач, например, не только сельхоз работ, а ещё для уборки снега или мусора, то имеет смысл установить и переднюю навеску.

Для подъёма и опускания навесного оборудования понадобится силовой цилиндр. Его тоже можно демонтировать со старого трактора.

Заключительный этап

Мини-трактор почти готов к работе, остались последние штрихи. Необходимо установить тормоза и сцепление. Эти узлы можно взять с легкового автомобиля или мотоцикла. Во втором случае, тросики тормоза и сцепления необходимо соединить с педалями.

Устанавливается топливный бак. Для мини-трактора достаточно будет ёмкости, вмещающей 8-10 литров горючего.

Учитывая, что подвеска трактора жёсткая, водительское сиденье должно быть подрессоренным. Иначе вы будете чувствовать каждую кочку во время передвижения.

Рекомендуется установить на трактор фары и габаритные огни. Это облегчит работу в вечернее и ночное время суток. Для работы электрооборудования придётся монтировать схему проводки. Обычно она состоит из аккумулятора, стартера и генератора.

Мини-трактор можно оснастить кабиной и элементами обшивки. Сделать это несложно, поэтому каждый человек ориентируется на свой вкус. Если техника не будет использоваться зимой, то вполне можно обойтись и без обшивки. Достаточно будет установить брезентовый тент.

Защита от опрокидывания для операторов сельскохозяйственных тракторов

Опрокидывание трактора является самым смертоносным видом травм на фермах в Соединенных Штатах. Последние данные Национального института безопасности и гигиены труда (NIOSH) показывают, что примерно 26,7 из каждых 100 000 американских фермеров ежегодно умирают на работе. По оценкам NIOSH, на фермах США используется около 4,8 миллиона тракторов; половина из них без защиты оператора от опрокидывания. 1 из 7 фермеров, вовлеченных в опрокидывание трактора, навсегда останутся инвалидами, а 7 из 10 ферм обанкротятся в течение пяти лет после того, как в результате опрокидывания трактора произойдет смертельный исход. В этом информационном бюллетене подробно рассматриваются вопросы защиты трактора от опрокидывания.

Что такое ROPS?

Конструкции защиты от опрокидывания (ROPS) представляют собой дуги безопасности или каркасы безопасности, предназначенные для колесных и гусеничных сельскохозяйственных тракторов. Конструкция ROPS предназначена для создания защитной зоны вокруг оператора в случае опрокидывания. При использовании с ремнем безопасности ROPS предотвратит выбрасывание оператора из защитной зоны и раздавливание опрокидывающимся трактором или оборудованием, установленным или закрепленным на тракторе (см. рис. 1).

Доступны три типа рам ROPS: рама с двумя стойками (в версиях со сплошным складыванием), рама с четырьмя стойками и рама ROPS с закрытой кабиной. Все они выполняют одну и ту же функцию: защищают оператора в случае опрокидывания трактора.

Зачем беспокоиться?

• Трактор является основной причиной смерти на ферме.
• Тракторы в северо-восточных штатах имеют самый высокий уровень смертности от опрокидывания и самый низкий процент тракторов с ROPS.
• Использование ROPS и ремней безопасности оценивается как 99%-ная эффективность в предотвращении смерти или серьезных травм в случае опрокидывания трактора.
• Закон о безопасности и гигиене труда (OSHA) требует утвержденной конструкции ROPS для всех сельскохозяйственных тракторов мощностью более 20 л.с., которые были произведены после 25 октября 19 г.76, и которые обслуживаются наемным работником.
• A ROPS обычно ограничивает степень опрокидывания, тем самым уменьшая повреждение трактора.
• A ROPS с закрытой кабиной также предотвращает падение оператора трактора с сиденья трактора из-за неровной поверхности и низко висящих ветвей деревьев, обеспечивает защиту от солнца и других погодных опасностей, а также снижает риск небезопасной работы дополнительных водителей на тракторе ( см. рисунок 2).
• Опытные операторы участвуют в 80% всех опрокидываний тракторов.

ROPS История

Между 1967 и 1985 годами производители сельскохозяйственных тракторов в США поставляли ROPS в качестве дополнительного оборудования для большинства моделей тракторов. Это означало, что новые покупатели тракторов должны были добавить стоимость ROPS к базовой цене трактора. Поскольку большинство фермеров заботятся о затратах, лишь немногие добавили ROPS в качестве опции. Еще меньше тракторов до 1967 года имеют конструкцию ROPS, но многие из этих тракторов все еще используются. Начиная с 1985 года американские производители тракторов начали добровольно добавлять ROPS на все продаваемые в США сельскохозяйственные тракторы мощностью более 20 лошадиных сил.

Доля тракторов, находящихся в эксплуатации и изготовленных до добровольного соглашения о защите от опрокидывания, высока, поскольку сельскохозяйственные тракторы часто используются от 30 до 40 и более лет. Многие новые тракторы, первоначально продаваемые с конструкцией ROPS, были лишены защитной дуги безопасности или каркаса безопасности, поскольку некоторые фермеры утверждают, что конструкция с конструкцией ROPS закрывает им обзор во время нормальной работы трактора. Еще одна причина, по которой часто называют заводскую установку ROPS, заключается в том, что трактор не помещается в небольших помещениях с громоздкой дугой безопасности. Теперь для решения этой проблемы доступны складные конструкции ROPS (см. рис. 3).

Конструкция ROPS

Конструкция ROPS предназначена для установки на определенные модели тракторов и предназначена для работы с монтажными кронштейнами и рамой трактора. Это обеспечивает гибкую, но достаточно жесткую конструкцию, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие при опрокидывании трактора. Прототипы ROPS должны пройти инженерные испытания, испытания на сжатие, статические и динамические испытания, чтобы обеспечить достаточную производительность, прежде чем они будут выпущены для широкой публики. Эти прототипы ROPS должны соответствовать стандартам, установленным Обществом автомобильных инженеров (SAE) J167 или OSHA 29.CFR 1928.51.

Динамическое испытание включает в себя удары по ROPS трактора предписанным образом маятниковым грузом весом 4410 фунтов сзади и с обеих сторон. Чтобы ROPS прошла динамическое испытание, защитная зона ROPS должна оставаться неповрежденной и находиться на заданном расстоянии от оператора. ROPS может быть изготовлен из любого материала, если он соответствует температурным требованиям и проходит испытания, установленные стандартами. Стандартные конструкции ROPS, предоставляемые производителями, изготовлены из стали, которая не трескается при низких температурах, и сварены методом точной сварки. Цель ROPS — поглотить энергию удара без чрезмерной деформации, чтобы создать зону защиты для оператора.

Защита над головой

Некоторые рамы ROPS и закрытые кабины оснащены навесами для защиты оператора от падающих предметов. Навесы, защищающие от падающих предметов, называемые FOPS (конструкции для защиты от падающих предметов), должны быть надлежащим образом спроектированы и сертифицированы. Такие навесы рекомендуются при использовании фронтальных погрузчиков, работе в лесу или в других обстоятельствах, когда падающие предметы могут представлять опасность. FOPS должны быть разработаны в соответствии со стандартами SAE и ASAE. Чтобы убедиться, что навес является FOPS, обратитесь к поставщику ROPS или к продавцу оборудования.

ROPS, устанавливаемая на заводе

Сельскохозяйственные тракторы (включая некоторые модели для газонов и садов) должны иметь установленную на заводе ROPS с ремнем безопасности. Эти ROPS сертифицированы для того, чтобы выдерживать максимальный удар при опрокидывании и динамические нагрузки. Модификация установленных на заводе ROPS (резка, шлифовка, сверление или сварка) является несанкционированной и неразумной. Модификация конструкции ROPS может ухудшить способность ROPS выполнять свою функцию (т. е. обеспечивать защитную зону для спасения жизни человека) в случае опрокидывания трактора. Установленная на заводе конструкция ROPS будет иметь сертификационную этикетку, прикрепленную к дуге безопасности, в которой указано, что дуга безопасности соответствует стандартам SAE/ASAE/OSHA. Типичный пример см. на рис. 4. Важно проверять наличие этой этикетки на импортных тракторах.

Типы ROPS

Для сельскохозяйственных тракторов доступны следующие три типа рам ROPS:

Двухстоечная ROPS

складные модели. Жесткая конструкция ROPS имеет вертикальные или слегка наклоненные стойки, закрепленные на задней оси. Складная ROPS была разработана с петлями, позволяющими складывать ROPS, чтобы поместиться в местах с низким просветом.

Четырехстоечная конструкция ROPS

Четырехстоечная конструкция ROPS устанавливается на обе оси и на раму перед оператором.

ROPS с закрытой кабиной

ROPS с закрытой кабиной обычно устанавливается производителем, и конструкция действует как ROPS.

Техническое обслуживание и неправильное использование ROPS

Необходимо периодически осматривать и обслуживать ROPS и ремни безопасности на предмет сильной ржавчины, трещин или других признаков износа. Любой из них может привести к отказу ROPS во время опрокидывания. Если есть признаки износа, следует проконсультироваться с производителем или дилером, чтобы определить подходящий план действий.

ROPS также может использоваться не по назначению. Ни в коем случае нельзя сверлить отверстия в раме конструкции ROPS или приваривать к ней стальной лист. Если необходимо освещение или другие приспособления для освещения, их следует закрепить на ROPS. ROPS не следует использовать в качестве точки крепления цепи, крюка или троса. Вытягивание с помощью ROPS может повредить его и привести к опрокидыванию задней части. Если трактор с конструкцией ROPS все же опрокидывается, ее следует заменить, так как она специально сконструирована таким образом, чтобы изгибаться и поглощать энергию, создаваемую трактором при контакте с землей. ROPS спроектированы и сертифицированы так, чтобы выдерживать только однократное опрокидывание.

Важно: ROPS спроектированы и сертифицированы так, чтобы выдерживать только однократное опрокидывание. Замените ROPS, если трактор перевернется.

Модифицированная конструкция ROPS

Многие сельскохозяйственные тракторы, выпущенные с 1967 года, могут быть оснащены системой ROPS. Тракторные компании и производители послепродажного обслуживания спроектировали и разработали ROPS для большинства моделей тракторов. Такие производители, как AGCO, Case-IH, Kubota, New Holland и Deere and Company, предлагают недорогие комплекты для модернизации ROPS для тракторов, выпущенных с середины 19 века.с 60-х по 1985 год. ROPS для многих старых и небольших тракторов можно купить за 1000 долларов. Дилеры сельскохозяйственной техники имеют право устанавливать модифицированную конструкцию ROPS и ремень безопасности. Плата за установку обычно добавляется к стоимости ROPS.

Перечень модификаций ROPS для сельскохозяйственных тракторов, выпускаемых с 1967 года, был составлен в публикации под названием «Руководство по защите сельскохозяйственных тракторов от опрокидывания». Это руководство доступно в Интернете. Местные дилеры оборудования также должны располагать информацией о модернизации ROPS для своих марок тракторов.

ROPS для некоторых старых моделей тракторов может быть недоступен, даже если он указан производителем ROPS. Это связано с тем, что производитель ROPS часто не будет производить конкретную ROPS для более старого трактора, пока не будет размещен заказ. Заказ только на одну ROPS может означать, что стоимость будет непомерно высокой для владельца трактора.

Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт программы модернизации защитных конструкций при опрокидывании.

Самодельная конструкция ROPS

Из-за сильных ударных и динамических нагрузок, возникающих при опрокидывании, важно правильно спроектировать, изготовить и установить конструкцию ROPS. Если конструкция ROPS слишком жесткая или слишком гибкая, оператор может получить травму при опрокидывании. Самодельные ROPS не рекомендуются, поскольку они могут быть неправильно спроектированы, изготовлены или установлены. Плохие сварные швы и слишком маленькие болты могут выйти из строя при ударе и нагрузке при опрокидывании трактора. У фермеров, местных хозяйственных магазинов и сварочных мастерских нет специальной стали, болтов или сварочных материалов, необходимых для утвержденной ROPS. У них также нет испытательного оборудования, необходимого для подтверждения соответствия конструкции ROPS стандартам проектирования. Самодельная ROPS также подвергает владельца и изготовителя ROPS ответственности за ущерб, если трактор перевернется и самодельная ROPS выйдет из строя.

ROPS и ремни безопасности

Ремень безопасности является неотъемлемой частью системы защиты трактора от опрокидывания, поскольку он удерживает оператора в защитной зоне, создаваемой дугой безопасности или каркасом безопасности. Узел ремня безопасности также должен соответствовать техническим стандартам.

Одна лишь конструкция ROPS не обеспечивает полной защиты оператора при опрокидывании трактора. Ремень безопасности должен использоваться в сочетании с ROPS, чтобы обеспечить максимальную степень безопасности. Без ремня безопасности оператор не будет ограничен защитной зоной и может быть придавлен трактором или даже самой ROPS.

Многие фермеры оправдываются тем, что, поскольку они не будут пристегиваться ремнями безопасности, они не станут устанавливать ROPS. Хотя ROPS сама по себе не может полностью защитить оператора, она обеспечивает значительную защиту. Помните, что, хотя дуги безопасности и ремни безопасности вместе являются наиболее эффективной системой защиты оператора от опрокидывающегося трактора, часть системы ROPS обеспечивает основная масса защиты. Установка ROPS на все тракторы является важным шагом на пути к предотвращению сельскохозяйственного травматизма.

Помните: ROPS не предотвратит опрокидывание, но может предотвратить повреждение оператора в случае опрокидывания. ROPS и правильно пристегнутый ремень безопасности обеспечивают максимальную защиту в случае опрокидывания.

Деннис Дж. Мерфи, профессор национального страхования, сельскохозяйственная и биологическая инженерия, и Деннис Р. Бакмастер, профессор, Университет Пердью сельское хозяйство как трактор. Сегодняшние тракторы очень эффективны в плане мощности и экономии топлива. Мощные двигатели, гидравлические и электрические компоненты и принадлежности, ВОМ даже в передней части некоторых тракторов, а также постоянно растущий выбор типов трансмиссии (от стандартной до трансмиссии с переключением на ходу с использованием электрогидравлической технологии) обеспечивают максимальную мощность и эффективность топлива.

Несмотря на то, что современные тракторы стали более безопасными благодаря дополнительным вариантам взвешивания и настройкам колес или даже возможностям сдвоенных колес и гусениц, тема устойчивости трактора и потенциальной нестабильности по-прежнему очень важна. В этом информационном бюллетене обсуждаются центр тяжести и базовый уровень устойчивости по отношению к центробежной силе, крутящему моменту задней оси и рычагу дышла. Любой трактор может перевернуться в зависимости от этих физических принципов, его использования в данный момент и топографии, на которой он работает.

Центр тяжести

Центральным понятием устойчивости/неустойчивости трактора является центр тяжести (ЦТ). Центр тяжести трактора — это точка, в которой все части уравновешивают друг друга. Например, когда двухколесный трактор стоит со всеми колесами на ровной поверхности, ЦТ обычно находится примерно на 10 дюймов (25,4 см) выше и на два фута (0,6 м) впереди задней оси, если смотреть сзади вперед. , и в центре корпуса трактора, если смотреть слева направо. Это приводит к тому, что примерно 30 процентов веса трактора приходится на переднюю ось, а 70 процентов — на заднюю ось. У полноприводных тракторов и тракторов с центральным шарнирным сочленением ЦТ расположен немного впереди. Добавление веса к трактору может повлиять на ЦТ.

Чтобы трактор оставался в вертикальном положении, его центр тяжести должен оставаться в пределах базовой линии устойчивости трактора. Базовые линии устойчивости (рис. 1) представляют собой воображаемые линии, проведенные между точками, где шины трактора соприкасаются с землей. Линия, соединяющая точки контакта задних шин, является базовой линией задней устойчивости, а линии, соединяющие задние и передние шины с одной стороны, являются базовыми линиями боковой устойчивости. Базовые линии фронтальной устойчивости существуют, но имеют ограниченное применение при рассмотрении устойчивости/неустойчивости и обычно не включаются в такие обсуждения. См. рис. 1, иллюстрирующий центр тяжести трактора и базовые уровни устойчивости. Точно так же, как дополнительный вес влияет на центр тяжести, так же влияет и ширина настроек задних колес при использовании сдвоенных колес или при использовании трактора с гусеницами.

Пока ЦТ трактора не движется, его связь с базовыми линиями устойчивости может измениться, что чаще всего происходит, когда трактор перемещается из горизонтального положения на склон. Изменение базовой зависимости ЦТ-устойчивость означает, что трактор движется к неустойчивому положению. Если соотношение ЦТ и базовой линии устойчивости значительно изменяется (например, ЦТ трактора выходит за пределы базовой линии устойчивости или выходит за ее пределы), трактор переворачивается. Компьютерная графика трактора ничем не отличается от компьютерной графики любой другой мобильной техники. Отличие заключается в том, что у тракторов более высокая ЦТ по сравнению с большинством других транспортных средств, таких как автомобили и грузовики. Более высокая центральная масса современных тракторов является неотъемлемой конструктивной характеристикой и связана с их потребностью в более высоком дорожном просвете при работе с сельскохозяйственными культурами и пересеченной местностью. Изменение конструкции трактора таким образом, чтобы его центральная масса была значительно снижена, в значительной степени лишило бы смысла иметь сельскохозяйственные тракторы.

Когда трактор находится на склоне, расстояние между ЦТ трактора и базовой линией устойчивости уменьшается. Если на тракторе установлено такое оборудование, как фронтальный погрузчик, вилы для подъема круглых тюков или боковой бак для химикатов, дополнительный вес смещает ЦТ в сторону этого элемента оборудования. По мере того, как навесное оборудование поднимается, ЦТ поднимается. Как показано на рис. 2, более высокий центр тяжести снижает устойчивость трактора. Во многих обычных рабочих ситуациях рельеф местности и навесное оборудование объединяются, чтобы уменьшить расстояние между центром тяжести оборудования и базовыми линиями устойчивости.

Рисунок 2. Более высокий центр тяжести позволяет более быстрому боковому опрокидыванию

Другими факторами, важными для устойчивости/неустойчивости трактора, являются центробежная сила (CF), крутящий момент на задней оси (RAT) и тяговое усилие (DBL). Каждый из этих факторов работает через CG. Другими словами, каждый из этих факторов может привести к тому, что центр тяжести трактора выйдет за пределы базовой линии устойчивости трактора и опрокинется.

Центробежная сила

Центробежная сила – это направленная вовне сила, действующая на объекты или транспортные средства, движущиеся по кругу. В контексте устойчивости и нестабильности трактора CF — это сила, пытающаяся перевернуть трактор всякий раз, когда он поворачивается. Центробежная сила возрастает как с увеличением угла поворота трактора, так и с увеличением скорости трактора при повороте. Увеличение CF прямо пропорционально углу поворота трактора. На каждый градус поворота трактора происходит равное увеличение CF. Так как тракторы имеют более высокий центр тяжести, им требуется меньший CF для опрокидывания, чем транспортному средству с более низким центром тяжести.

Однако зависимость между CF и скоростью трактора не является прямо пропорциональной. Центробежная сила изменяется пропорционально квадрату скорости трактора. Например, удвоение скорости трактора с 3 миль в час до 6 миль в час увеличивает силу центробежной силы в четыре раза (22 = 2 x 2 = 4). Утроение скорости трактора с 3 до 9 миль в час увеличивает CF в девять раз (32 = 3 x 3 = 9).

Центробежная сила часто является причиной бокового опрокидывания трактора. Когда расстояние между ЦТ трактора и базовой линией боковой устойчивости уже уменьшено из-за того, что он находится на склоне холма, для толкания трактора может потребоваться лишь небольшое усилие ЦТ. Центробежная сила обычно толкает трактор, когда он движется слишком быстро во время поворота или во время движения по дороге. Во время движения по неровной дороге передние шины трактора могут подпрыгивать и приземляться в перевернутом положении. Чрезмерная коррекция рулевого управления, когда трактор начинает отклоняться от дороги, является еще одним примером, когда CF является фактором бокового опрокидывания. Расположение ЦТ и количество CF являются точками информации об устойчивости/неустойчивости, которыми операторы трактора не располагают.

Крутящий момент на задней оси

Крутящий момент на задней оси включает передачу энергии между двигателем трактора и задней осью полноприводных тракторов. Когда сцепление включено на этом типе трактора, в результате возникает крутящая сила, называемая крутящим моментом, на заднюю ось. Затем этот крутящий момент передается на шины трактора. В нормальных условиях задняя ось (и шины) должны вращаться, и трактор движется вперед. Проще говоря, задняя ось в основном вращается вокруг шасси трактора. Если задняя ось не может вращаться, шасси трактора вращается вокруг оси. Это обратное вращение приводит к тому, что передняя часть трактора отрывается от земли до тех пор, пока ЦТ трактора не пройдет заднюю базовую линию устойчивости. В этот момент трактор будет двигаться назад под действием собственного веса, пока не врежется в землю или другое препятствие. Некоторыми примерами этого являются ситуации, когда задние шины трактора примерзают к земле, застревают в грязевой яме или оператор блокирует их вращение.

Трактор может перевернуться из-за крутящего момента задней оси до того, как оператор поймет, что опрокидывание неизбежно. Помните, что ЦТ трактора находится ближе к задней оси, чем к передней. Таким образом, трактору может потребоваться отклониться назад примерно на 75 градусов от ровной поверхности, прежде чем его ЦТ преодолеет базовую линию задней устойчивости и продолжит переворачиваться. Это положение обычно называют «точкой невозврата» (рис. 3). Исследования показали, что трактор может достичь этого положения за ¾ секунды, и что оператору может потребоваться больше времени, чтобы успешно остановить движение назад. Во многих рабочих ситуациях трактора есть даже меньше ¾ секунды, чтобы распознать и успешно отреагировать на надвигающийся задний опрокидывание. Например, когда трактор находится в глубокой яме или движется вверх по крутому склону, расстояние между ЦТ трактора и базовой линией задней устойчивости сокращается. При приложении чрезмерного крутящего момента на заднюю ось трактор быстрее достигнет «точки невозврата». Рисунок 4 иллюстрирует эту ситуацию.

Полноприводные тракторы менее подвержены опасности крутящего момента задней оси, чем двухколесные тракторы, поскольку крутящий момент передается как на переднюю, так и на заднюю ось и шины. Кроме того, на переднюю ось приходится больше веса, что приводит к перемещению ЦТ вперед. Эти особенности уменьшают склонность передней части полноприводных тракторов отрываться от земли. Однако, как только передняя часть поднимается, разница между двух- и четырехколесными тракторами практически невелика.

Рычаг дышла

Рычаг дышла — еще один принцип устойчивости/неустойчивости, связанный с задними опрокидываниями. Когда двухколесный трактор тянет груз, его задние колеса упираются в землю. Одновременно груз, прикрепленный к трактору, тянет назад и вниз против движения трактора вперед. Говорят, что груз тянет вниз, потому что груз опирается на поверхность земли. Эта тяга назад и вниз приводит к тому, что задняя ось становится точкой поворота, а нагрузка действует как сила, пытающаяся опрокинуть трактор назад. Между поверхностью земли и точкой крепления на тракторе создается «угол тяги». Рисунок 5 иллюстрирует эти моменты. Чем тяжелее груз и чем выше «угол тяги», тем больший рычаг должен иметь груз, чтобы опрокинуть трактор назад.

Трактор, включая его дышло, сконструирован таким образом, чтобы безопасно противодействовать опрокидыванию назад тянущегося груза. Когда грузы прикреплены к трактору в любой точке, отличной от его предусмотренного места, конструкция трактора для тяги грузов нарушается. В качестве примера можно использовать трактор, тянущий пень, чтобы показать влияние безопасной и небезопасной сцепки. Допущения для этого примера включают в себя пень, который не двигается с места, цепь бревен, которая не рвется, и трактор с правильно балластированными (утяжеленными) шинами и двигателем, который не глохнет.

Предположим, трактор надежно сцеплен с цепью для бревен, обернутой вокруг пня и прикрепленной к дышлу трактора. Трактор включается и начинает тянуть пень. Когда пень не отрывается, трактор будет реагировать одним из двух способов. Наиболее ожидаемой реакцией будет пробуксовка (пробуксовка) задних колес. Это будет продолжаться до тех пор, пока оператор не остановит трактор. Вторая реакция может также включать проскальзывание задних колес, но проскальзывание может быть не плавным и не постоянным, а может проскальзывать с рывками, и одно колесо может проскальзывать больше, чем другое. Любое из этих условий может привести к подъему передней части трактора.

Когда передняя часть трактора поднимается, заднее дышло трактора опускается. Это функция геометрии трактора. Чем выше поднимается передняя часть, тем ниже приводится в движение заднее дышло. По мере того, как дышло опускается, «угол тяги» и рычаг, который груз должен опрокинуть трактор назад, также уменьшаются. По своей конструкции груз всегда теряет способность опрокидывать трактор назад до того, как центр тяжести трактора достигнет базовой линии задней устойчивости. Поскольку груз теряет способность продолжать опрокидывать трактор назад, передняя часть падает на землю. Если оператор трактора не остановит тяговое действие, весь процесс повторится, что приведет к подпрыгиванию передней части трактора.

С другой стороны, небезопасное прицепление, например, к точке выше дышла, увеличивает «угол тяги» и усилие груза. Поскольку трактор наклоняется назад, они могут не уменьшиться до безопасного уровня до того, как центр тяжести трактора достигнет базовой линии задней устойчивости. Когда груз прицеплен к задней оси, «угол тяги» и рычаг не уменьшаются по мере того, как поднимается передняя часть, потому что положение точки сцепки (задняя ось) остается постоянным по всему заднему концу.

С другой стороны, небезопасное прицепление, например, к точке выше дышла, увеличивает «угол тяги» и усилие груза. Поскольку трактор наклоняется назад, они могут не уменьшиться до безопасного уровня до того, как центр тяжести трактора достигнет базовой линии задней устойчивости.

Когда груз прицеплен к задней оси, «угол тяги» и рычаг не уменьшаются при подъеме передней части, потому что положение точки сцепки (задняя ось) остается постоянным по всему заднему концу.

Более высокая точка сцепки также увеличивает давление задних шин на землю. Это может предотвратить проскальзывание задних колес, но когда задние колеса перестанут проскальзывать; крутящий момент задней оси начнет поднимать переднюю часть. Отчеты об авариях предполагают, что большинство случаев неправильной сцепки связано с вытягиванием и волочением неподвижных объектов, таких как пни, бревна, столбы забора, валуны, неколесное оборудование, такое как большие кормушки для скота и резервуары, а также сельскохозяйственное оборудование, увязшее в грязи. У тракториста часто возникает соблазн сцепить его над дышлом, чтобы поднять груз во время его буксировки. На рисунках 6 и 7 показано безопасное и небезопасное сцепное устройство.

Тракторы, пытающиеся тянуть груз вверх по склону, используют меньше рычагов для переворота назад, потому что центр тяжести трактора ближе к базовой линии задней устойчивости. Трактор можно опрокинуть назад, когда груз правильно прикреплен к дышлу при наличии нескольких факторов. Если трактор движется вверх по склону на слишком большой скорости и груз, например большое бревно, внезапно вонзается в землю, тяга назад может быть настолько быстрой и сильной, что инерция, создаваемая задним подъемом, может привести к задний переворот.

Конструкция для защиты от опрокидывания и ремень безопасности

Конструкция для защиты от опрокидывания (ROPS) и ремень безопасности, если они надеты, являются двумя наиболее важными предохранительными устройствами, защищающими оператора от гибели при опрокидывании трактора.