МАШИНА ЖИВОТНОВОДЧЕСКАЯ
ANIMAL MACHINE

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к гусеничным сельскохозяйственным специальным машинам для животноводства.
В настоящее время не известен трактор или специальная машина с набором орудий, работающие экологически и экономически эффективно в животноводстве.
Особенность механизации животноводческого производства заключается в преобладании прецизионных работ в передней технологической зоне машин:
- погрузка тюков и сыпучих кормов на складах;
- удаление навоза с отходами, раздача кормов.
Эти работы выполняются внутри стесненных ферм с животными и персоналом на протяжении 6-7 месяцев в году, два раза в сутки при отрицательных наружных температурах. Ежедневно производится приготовление и транспортировка кормов, расчистка подъездных дорог и скотных дворов от снежных заносов и отходов.
В теплое время года производится ремонт и возведение дамб на пастбищах, погрузка, транспортировка, внесение навоза на поля, почвообработка, посев кормовых, зерновых культур, уборка кукурузы, корнеплодов, трамбовка силоса.
Известен современный гусеничный сельскохозяйственный трактор Т500 [1], имеющий топливный бак, состоящий из 2 емкостей, установленных вдоль двигателя и радиаторной группы, допускающий агрегатирование бульдозерной лопатой для использования в животноводстве. Однако значительные габариты трактора, малая длина технологической площадки за кабиной, удаленность оператора и передних опорных катков ходовой системы от передненавесных орудий не обеспечивают необходимую обзорность, устойчивость переднего агрегатирования, мобильность и высокую экономическую эффективность в эксплуатации.
Известен также гусеничный трактор ТТ-4М [2], имеющий выдвинутые вперед относительно передних опорных катков ходовой системы двигатель, левостороннюю кабину, правосторонний топливный бак и свободное на 2\3 длины надрамное пространство под агрегатирование. Отсутствие обзорности по правому борту и кромке гусеницы, значительные габариты и масса трактора, «жесткость» ходовой системы в сочетании с высокой себестоимостью производства не обеспечивают эффективное применение такого трактора с животноводческим оборудованием.
Наиболее близким является многофункциональный трактор Т402А [3] с компактной установкой двигателя и трансмиссии в абрисе ходового аппарата с торсионным подрессориванием, имеющий оптимальные мощностные и габаритные показатели и используемый в агрегате с бульдозером в животноводстве. Неудовлетворительная обзорность переднего фронта работы, низкие уровни универсальности агрегатирования и экологичности, значительный габарит по высоте кабины - не обеспечивают высокую загрузку и экономическую эффективность его применения.
Основной задачей изобретения является - создание рациональной компоновки машины животноводческой, обеспечивающей улучшенное агрегатирование оборудованием, повышенные показатели годовой занятости, экономической эффективности эксплуатации и экологичности.
Поставленная задача достигается тем, что кабина с постом управления и топливный модуль установлены над передними обводами ходовой системы, соответственно правой и левой гусениц, при этом топливный модуль состоит из L-образной силовой платформы и емкостей, закрепленных на ней.
На фиг.1 изображена предлагаемая машина животноводческая, вид справа; на фиг.2 - вид спереди по сечению ДД на фиг.3; на фиг.3 - вид слева по С на фиг.2.
Машина животноводческая содержит раму 1, ходовую систему 2 с индивидуальным торсионным подрессориванием катков и опорно-направляющих колес 3, резиноармированными гусеницами 4, переднюю навесную систему 5, кабину 6 с постом управления 7, двигатель 8, блок трансмиссии с ведущими колесами 9, топливный модуль 10, агрегатируемое технологическое оборудование спереди 11 и сверху 12.
Машина животноводческая скомпонована так, что двигатель 8, установленный в рамном пространстве с коротким карданным соединением с блоком трансмиссии 9, не выступает за габарит переднего обвода гусениц 4 ходовой системы 2. Ходовая система 2 выполнена с торсионным подрессориванием катков и опорно-направляющих колес 3, охваченных резиноармированными гусеницами 4 с увеличенной на 30% шириной по сравнению с металлическими (3).Такое решение шасси обеспечивает машине оптимальную длину и массу, асфальтоходность, повышенные транспортные скорости, снижение повреждений полов ферм, складов, дорог, а также увеличенную грузоподъемность с оптимальным средним давлением движителя на почву.
Кабина 6 выполнена эргономически минимальных размеров по высоте и ширине, с панорамным передним остеклением, одноместной и однодверной. Установлена кабина 6 с постом управления 7 над заниженным участком ходовой системы - правым гусеничным обводом опорно-направляющего колеса 3 с зазором, незначительно превышающим его динамический ход.
Топливный модуль 10 конструктивно выполнен и установлен над левым гусеничным обводом ходовой системы 2 с учетом применения сжиженного природного газа в емкостях 13 и обеспечением специальных условий. Топливный модуль 10 состоит из Г-образной толстолистовой гнуто-сварной платформы 14 и закрепленных на ней топливных емкостей 13, откидной декоративной панели 15 с уплотнителем для герметичного прилегания к платформе. Вертикальная плоскость А платформы 14 расположена вдоль двигателя 8. Она имеет наружное термоизоляционное покрытие и размеры, превышающие по высоте и длине смежную часть корпуса двигателя. Нижняя плоскость Б платформы 14 имеет ширину, незначительно превышающую диаметр применяемой топливной емкости.
Передняя навесная система (ПНС) 5 машины животноводческой выполнена применительно к энергоемким бульдозерным и погрузочным работам и состоит из поперечной станины 16, связывающей два толкающих бруса 17, шарнирно закрепленных задними концами на кронштейнах рамы 1. На станине 16 имеются замковые устройства для различных схем крепления орудий и машин. Поворот брусьев 17 и станины 16 относительно брусьев осуществляется гидравлическими приводами 18 и 19.
Предлагаемая установка близких по массе объемов кабины 6 и топливного модуля 10 над передним обводом правой и левой гусениц 4 ходовой системы обеспечивает:
- пониженное и приближенное положение кабины 6 с постом управления 7 к зоне переднего агрегатирования с улучшенной обзорностью;
- высвобождение площадки на задней половине шасси для организации верхнего агрегатирования габаритным оборудованием;
- перераспределение массы машины более 1200 кг с задней половины шасси в переднюю часть;
- поперечную уравновешенность передней части машины.
В сочетании с этим правосторонняя установка кабины 6 обеспечивает:
- улучшенную обзорность правой кромки бульдозера;
- повышенную точность вождения машиноагрегата (МА) на почвообработке по правой кромке гусеницы или визиру;
- повышенную безопасность оператору при выходе из кабины.
Предложенное исполнение и установка топливного модуля 10 обеспечивают крепление на платформе 14 емкостей 13 с топливом, достаточным для 10-часовой работы машины с двигателем мощностью 160-180 л.с. При этом вертикальная плоскость А платформы 14 экранирует емкости 13 от теплового излучения двигателя, а плоскость Б выполняет механическую защиту от камней и металлических предметов, приносимых гусеницей ходового аппарата. Одновременно развитая по габаритам плоскость А платформы 14 вместе со смежным корпусом двигателя обеспечивают пассивную безопасность оператору в кабине при аварийных ситуациях.
Низкое размещение плоскости Б платформы с емкостями в сочетании с откидной декоративной панелью 15 обеспечивает доступное обслуживание и заправку топливного модуля.
Предложенный топливный модуль с платформой предусматривают при необходимости установку пластмассовой емкости с дизельным топливом.
Передняя навесная система 5, охватывающая машину своей станиной 16 и левым брусом 17, обеспечивает надежную защиту топливного модуля в эксплуатации.
Агрегатирование ПНС 5 бульдозерной лопатой в сочетании с правосторонней установкой кабины 6 и поста управления 7 позволяет эффективно выполнять навозоудаление, перемещение и отсыпку грунта, буртовку силосной массы. Агрегатирование ПНС ковшом 11 обеспечивает самозагрузку верхнего оборудования 12 машины тюками сенажа, зерносмесями, органическими удобрениями.
По предложенной компоновке кабины и топливного модуля происходит увеличение до 90 мм координаты центра массы машины (ЦММ) относительно прежней координаты ЦММ от центра опорной поверхности ходовой системы (ЦОП). Полученные координаты ЦММ шасси машины и центра площадки (КЦП) верхнего агрегатирования относительно ЦОП обеспечивают установку на шасси оборудования с технологическим материалом общей массой до 3000 кг при одновременном агрегатировании ПНС лопатой или ковшом.
Предлагаемое верхнее агрегатирование машины животноводческой кормоприготовительным оборудованием, контейнером с навозоразбрасывателем или бункером с посевным материалом позволяет отказаться от колесных ходовых систем перечисленных агрегатов в прицепном исполнении. Это приводит, при прочих равных условиях, к уменьшению общей массы МА и, как следствие, к снижению энергозатрат на его перемещение. Одновременно при верхнем агрегатировании машины животноводческой бункером посевного комплекса и сохранением буксировки культиватора-сеялки происходит 2-кратное уменьшение затрат энергии на перемещение бункера и вертикальную деформацию почвы от бункера с посевным материалом.
Бункер становится легче и перемещается на гусеничном ходу по необработанной стерне, а не на колесном шасси по прокультивированному и засеянному полю.
Предложенная машина животноводческая с верхним и передним агрегатированием оборудования обеспечивает:
- уменьшение стоимости всего комплекта оборудования на 140-160 тысяч рублей только за счет аннулирования колесных ходовых систем в прицепном исполнении;
- уменьшение массы МА с исключением негативного уплотнения почвы колесными ходовыми системами и, как следствие, повышение урожайности на 4-6%;
- увеличение годовой загрузки более чем на 40% по энергоемкости выполненной работы в сравнении с прототипом (3), оснащенным только бульдозером;
- уменьшение на 9% расхода топлива на единицу обработанной площади;
- сокращение парка колесных тракторов с погрузочным оборудованием на 1 единицу;
- сокращение персонала на 1 единицу.
Предложенное верхнее агрегатирование оборудованием машины вместо прицепного агрегатирования позволяет:
- уменьшить кинематическую длину МА;
- улучшить маневренность и безопасность работы;
- сократить затраты времени на повороты, въезд-выезд из ферм, потери тепла;
- повысить коэффициент использования сменного времени.
Увеличение прибыли от эксплуатации машины животноводческой, агрегатируемой бульдозерной лопатой и ковшом спереди и кормоприготовительным оборудованием сверху в сравнении прибылью от эксплуатации гусеничного трактора с бульдозером (3) в комплексе с колесным трактором-погрузчиком с прицепным кормоизмельчителем, составляет более 120 тыс. руб. в зависимости от обслуживаемого поголовья животных.
Установка на машине животноводческой топливного модуля с применением сжиженного природного газа по сравнению с дизельным топливом снижает эксплуатационные затраты в 2,5-3 раза. Достигаемое расширенным агрегатированием 40% повышение годовой загрузки машины увеличивает объем потребления газового топлива и прибыль, что сокращает сроки окупаемости и повышает суммарную экономическую эффективность. Расчетная прибыль от применения газового топлива при годовой наработке машиной 1800-1900 м\час составляет более 160 т. руб. при существующих ценах.
По комплексной оценке повышение годовой эффективности машины животноводческой с основным комплектом оборудования в сравнении с прототипом [3] превышает 400 т. руб.
Предлагаемое применение машины животноводческой с топливным модулем на сжиженном природном газе снижает в 1,5-2 раза содержание вредных веществ в выхлопных газах и обеспечивает:
- повышенную безопасность труда, производительность оператора, персонала;
- прирост продуктивности животных;
- выход более чистой продукции.
В целом предложенная компоновка машины животноводческой позволяет получить в сравнении с прототипом [3]:
- расширенную агрегатируемость и повышенную маневренность;
- увеличенную экономическую эффективность эксплуатации в животноводческом производстве;
- улучшенные экологические показатели.
В настоящее время разрабатывается рабочая документация для изготовления опытной партии машин, проведения испытаний и оценки технико-экономических показателей эксплуатации.
Источники информации
1. Патент №2176205, SU, C2 B62D 55\00 от 09.02.99.
2. Проспект, гусеничный трактор ТТ-4М производства ОАО «Алтайский трактор», Россия, 2007 г.
3. Проспект, многофункциональный трактор Т402А производства ОАО «Алтайский трактор», Россия, 2007 г.