Budowa traktora z silnikiem diesla i skrzynią biegów z samochodu stanowi wyzwanie dla konstruktorów amatorów, zwłaszcza w kwestii uzyskania niskiej prędkości roboczej przy zachowaniu odpowiedniej siły uciągu. Celem jest stworzenie pojazdu poruszającego się z prędkością maksymalną 20-30 km/h, który jednocześnie będzie zdolny do pracy z przyczepką oraz z podnośnikiem hydraulicznym do obsługi narzędzi uprawowych.
Kluczowe aspekty konstrukcji traktora amatorskiego
Podstawowym problemem przy budowie traktora z wykorzystaniem podzespołów samochodowych jest uzyskanie odpowiedniego przełożenia, które zapewni dużą siłę uciągową kosztem prędkości. Standardowe silniki diesla, często stosowane w takich projektach (np. Ford 1.8D, Fiat 1.7, Audi 1.9D), mogą napędzać pojazd z zbyt dużą prędkością. Dlatego kluczowe staje się zastosowanie odpowiedniej przekładni.
Metody redukcji prędkości i zwiększenia momentu obrotowego
Istnieje kilka rozwiązań pozwalających na obniżenie prędkości obrotowej i zwiększenie momentu obrotowego:
- Przekładnia z kół zębatych i łańcucha: Jest to jedno z najprostszych rozwiązań, jednak wymaga starannego doboru komponentów. Istnieje obawa, że łańcuch może okazać się zbyt delikatny dla dużych obciążeń i siły uciągowej, co może prowadzić do jego zerwania.
- Przekładnia z kół pasowych i pasów: To rozwiązanie jest często postrzegane jako jeszcze mniej wytrzymałe niż łańcuchy, choć wymaga weryfikacji.
- Zastosowanie dwóch skrzyń biegów: To rozwiązanie jest najbardziej pożądane ze względu na możliwość uzyskania szerokiego zakresu przełożeń. Problemem pozostaje jednak ich efektywne połączenie.
W kontekście napędu, rozważano również zastosowanie mostów i wałów napędowych z pojazdów takich jak Żuk, Polonez truck, czy też zespołów napędowych z Mercedesa W123/W124 (silniki 200/240D). Ważne jest, aby pamiętać, że wiele silników samochodowych jest przednionapędowych, co wymaga odpowiedniego zaadaptowania do układu napędowego ciągnika.
Audi, mimo że jest przednionapędowe, może być wykorzystane w bardziej złożonych konfiguracjach, np. poprzez montaż silnika i skrzyni biegów wzdłużnie, a następnie połączenie półosi z dyferencjałami innych pojazdów, co pozwala na uzyskanie napędu na cztery koła i dodatkową redukcję prędkości.
W celu uzyskania odpowiedniego przełożenia, można rozważyć zastosowanie solidnego łańcucha napędowego, podobnego do tego stosowanego w starszych wersjach koparek BIAŁORUŚ do obrotu ramienia, napędzanego poprzez koła zębate. Alternatywnie, można poszukać skrzyni rozdzielczej z Łady Nivy lub zastosować zwolnicę, choć ta ostatnia może okazać się zbyt solidna do amatorskiej konstrukcji.
W przypadku planowanego obciążenia do 500 kg, obrobienia około 3 arów pola oraz ewentualnych usług w odśnieżaniu lub oraniu, kluczowe jest zapewnienie odpowiedniej siły uciągowej. W tym celu konieczne może być zastosowanie obciążników na tylny most napędowy, aby zapobiec ślizganiu się tylnej osi przy niewielkim obciążeniu.
Jednym z rozwiązań umożliwiających uzyskanie bardzo niskiej prędkości jest zastosowanie podwójnego przełożenia, na przykład poprzez zastosowanie skrzyni biegów z bardzo niskim przełożeniem. W jednym z przykładów, przełożenie wynosiło 1:288 (288 obrotów silnika na jeden obrót koła 16 cali), co wymusza jazdę na najwyższym biegu nawet na płaskim terenie.
Kolejnym pomysłem jest zastosowanie dwóch skrzyń biegów, co wymaga jednak odpowiedniego połączenia. Jedną z metod jest zaspawanie mechanizmu różnicowego w jednej ze skrzyń, a następnie połączenie drugiej półosi z drugą skrzynią biegów. W takim przypadku nie jest potrzebne sprzęgło.
Warto rozważyć silniki tylnonapędowe, diesla, na przykład z grupy PSA (typ XUD9/XUD9A), które były montowane seryjnie w Polonezach. Dobrym wyborem może być również zespół napędowy z Mercedesa W123/W124 (silniki 200/240D).
Możliwe jest również zastosowanie skrzyni biegów od Fiata 125p lub Poloneza, połączonej z łańcuchem, lub bezpośrednio przez sprzęgło kłowe.
W kontekście napędu, most od Stara lub IFA, czy też Ziła, może być przystosowany do dużych obciążeń. Warto również rozważyć reduktor przemysłowy lub reduktor od UAZ-a z wyjściem na dwa mosty pędne, jeśli pierwotne przełożenie okaże się zbyt szybkie.
Szerokość tylnego mostu od Fiata 125p lub Poloneza wynosi około 1.5 metra, co może być istotne przy doborze szerokości opon i całego układu jezdnego.
Rozsiewacz KOS, jeśli jest kompletny, może dostarczyć gotowe koła napędowe, a opony od Opla Astry 14 cali mogą posłużyć na przednią oś.
Jeśli chodzi o silnik, warto rozważyć jednostki diesla z napędem na tył, które ułatwią integrację z tylnym mostem napędowym.
W kontekście przekładni, warto zwrócić uwagę na elementy takie jak sprzęgła kłowe, które mogą być wykorzystane do połączenia wałów i przeniesienia momentu obrotowego. Sprzęgła kłowe, takie jak te z serii ROTEX, charakteryzują się zdolnością do przenoszenia dużych momentów obrotowych, mimo lekkiej konstrukcji i niewielkich wymiarów.
Wielu użytkowników sugeruje, że najlepszym rozwiązaniem z punktu widzenia kosztów i dostępności byłoby kupno starszego ciągnika, np. Zetor 25 lub T25, które posiadają standardowo WOM (wał odbioru mocy) i hydraulikę, co jest trudne i kosztowne do wykonania w warunkach amatorskich.
Mechanizm sprzęgła kłowego
Sprzęgło kłowe to rodzaj mechanizmu służącego do przenoszenia momentu obrotowego między dwoma wałami. Składa się zazwyczaj z dwóch piast (napędzającej i napędzanej), które zazębiają się ze sobą za pomocą tzw. "kłów". W celu prawidłowego działania, konieczny jest precyzyjny montaż sprzęgła na obu wałach.
Budowa i działanie:
- Piasty: Dwie piasty, zazwyczaj stalowe, aluminiowe lub żeliwne, posiadają na swoich powierzchniach specjalnie ukształtowane "kły", które zazębiają się ze sobą.
- Element elastyczny: Wiele sprzęgieł kłowych posiada elastyczny łącznik lub wkładkę (często wykonaną z poliuretanu), która umożliwia redukcję drgań powstających w momencie rozruchu i zatrzymania wału napędowego.
- Przenoszenie momentu: Moment obrotowy jest przenoszony w wyniku zazębienia się kłów piast. W niektórych konstrukcjach, piasty są dociskane do siebie za pomocą sprężyny.
Zalety sprzęgieł kłowych:
- Zdolność do przenoszenia dużych momentów obrotowych.
- Lekka konstrukcja i niewielkie wymiary.
- Niski moment bezwładności.
- Łatwy montaż.
- Redukcja drgań dzięki elastycznym elementom.
Sprzęgła kłowe znajdują zastosowanie w różnorodnych maszynach przemysłowych, w tym potencjalnie w układach napędowych amatorskich traktorów, gdzie mogą służyć do połączenia silnika ze skrzynią biegów lub jako element dodatkowej przekładni.
Dobór silnika i skrzyni biegów
Wybór odpowiedniego silnika i skrzyni biegów jest kluczowy dla osiągnięcia pożądanej prędkości roboczej i siły uciągowej. Wiele silników diesla z samochodów osobowych i dostawczych może być wykorzystanych, jednak należy zwrócić uwagę na ich pierwotny układ napędowy (przedni lub tylny).
Przykładowe silniki i skrzynie biegów:
- Silniki: Ford 1.8D, Fiat 1.7, Audi 1.9D, silniki PSA XUD9/XUD9A (stosowane w Polonezach), silniki Mercedes W123/W124 (200/240D).
- Skrzynie biegów: Skrzynie od Poloneza, Fiata 125p, IFA, Ziła, a także potencjalnie skrzynie rozdzielcze z Łady Nivy.
Ważne jest, aby dopasować skrzynię biegów do planowanej mocy silnika i oczekiwanego obciążenia. Skrzynie biegów z pojazdów ciężarowych (np. IFA, Ził) są zazwyczaj przystosowane do większych obciążeń i mogą stanowić dobre rozwiązanie w połączeniu z odpowiednim silnikiem.
W przypadku stosowania dwóch skrzyń biegów, kluczowe jest ich odpowiednie połączenie, co może wymagać spawania mechanizmu różnicowego lub zastosowania specjalnych adapterów.
Rozważenie zastosowania mostu napędowego od Stara lub IFA wraz z wałem napędowym, może zapewnić odpowiednią wytrzymałość i przełożenie dla amatorskiego traktora.
Dodatkowe elementy wyposażenia
Aby traktorek był w pełni funkcjonalny, należy przewidzieć montaż dodatkowych elementów:
- Pompa hydrauliczna: Niezbędna do obsługi podnośnika narzędzi. Można rozważyć pompę od "cyklopa" lub inne odpowiednie rozwiązanie.
- Podnośnik (TUZ): Do podnoszenia pługa, brony, kultywatora.
- Pomocnicze narzędzia: Pług do śniegu (montowany z przodu), mini ładowarka (tur).
- Obciążniki: Niezbędne dla zapewnienia stabilności i trakcji, zwłaszcza przy pracy z narzędziami z tyłu pojazdu.
W przypadku planowania orki, bronowania czy kultywacji, kluczowe jest zapewnienie odpowiedniej siły uciągowej, która jest zależna od przełożenia, mocy silnika i masy ciągnika.