Мерой удельной мощности трактора служит его энергонасыщенность, т. е. мощность двигателя, отнесенная к конструктивному весу трактора (л. с/т). Повышение энергонасыщенности трактора увеличивает производительность агрегатируемых с ним машин за счет более высоких рабочих скоростей (при меньших издержках).

Рассматривая рост энергонасыщенности тракторов и повышение рабочих скоростей тракторных агрегатов в качестве главного направления технического прогресса в механизации сельского хозяйства последних десятилетий, можно условно наметить три этапа этого процесса.

Первый этап характеризуется сравнительно низкой энергонасыщенностью и малыми рабочими скоростями. Так, для весьма распространенного в прошлом пахотного трактора ДТ-54 энергонасыщенность равнялась 10,6 л.с/т, а рабочие скорости лежали в пределах 3,5—7 км/ч. .Второй этап определяется выпуском гусеничных пахотных тракторов ДТ-75 и Т-74, колесного пахотного трактора К-700 и универсальнопропашных тракторов МТЗ-50 и МТЗ-52 с энергонасыщенностью соответственно 12,6, 13,5, 18,2 и 19,3 л. с/т и рабочими скоростями 5—9 км/ч, получивших название скоростных.

Производительность скоростных тракторов в агрегате с машинами на таких основных работах, как пахота, посев, культивация, боронование, на 35—40% больше, чем производительность аналогичных агрегатов с тракторами старых марок.

Третий этап характеризуется большими научно-исследовательскими и конструкторскими работами, направленными на повышение энергонасыщенности сельскохозяйственных тракторов всех тяговых классов и в первую очередь на создание гусеничного трактора Т-150 тягового класса 3,0 Т и колесного универсального трактора МТЗ-80 класса 1,4 Т с доведением уровня их энергонасыщенности соответственно до 23 и 27,5 л.с/т, а их рабочих скоростей до 9—15 км/ч. Одновременно на базе трактора Т-150 создается его модификация — колесный трактор Т-150К. общего назначения того же тягового класса (до сего времени в этом тяговом классе существовали только гусеничные пахотные тракторы).

Колесные пахотные тракторы (4X4) с колесами равного размера уступают гусеничным при работе на рыхлых почвах повышенной влажности из-за большего буксования движителей (тяговый к. п. д. колесных тракторов на 8—10% меньше, чем гусеничных). Однако колесные тракторы этого типа превосходят гусеничные по своей универсальности, так как обладают высокими транспортными качествами и беспрепятственно передвигаются по усовершенствованным дорогам. В районах с развитой дорожной сетью колесные тракторы имеют преимущество перед гусеничными по своей мобильности, так как для гусеничных тракторов при переезде с одного участка на другой существуют ограничения в передвижении по усовершенствованным дорогам с покрытием.

Годовая выработка колесных пахотных тракторов выше, чем гусеничных, поэтому хозяйства страны получают дополнительную экономическую выгоду от их применения.

Создание этих тракторов является сложнейшей технической задачей, над которой работают ведущие тракторные заводы. Государственные испытания тракторов Т-150, Т-150К и МТЗ-80 показывают, что поставленная задача решается успешно.

В тракторах повышенной энергонасыщенности должны быть обеспечены не только высокие технико-экономические показатели (надежность, износостойкость, топливная экономичность и т. д.), но и хорошие условия труда тракториста, снижение трудоемкости технического обслуживания.

Повышение надежности тракторных двигателей достигается благодаря улучшению очистки воздуха и масла, применению материалов высокого качества для изготовления деталей, подвергающихся усиленному износу (поршней, поршневых колец, вкладышей коренных и шатунных подшипников, клапанов), введению ряда изменений в конструкцию отдельных деталей (например, термокомпенсационные прорези в головке цилиндров, увеличение жесткости деталей, более высокая точность изготовления деталей для ответственных сопряжений).

Надежность трансмиссий повышают, увеличивая жесткость картеров и других наиболее нагруженных деталей, защищая внутренние полости от проникновения пыли и грязи, совершенствуя зубчатые зацепления, улучшая качество материалов, точность изготовления и чистоту обработки деталей.

Топливная экономичность дизелей улучшается в результате внедрения непосредственного впрыска топлива и использования камеры сгорания, обеспечивающей мягкий рабочий процесс с умеренными значениями максимального давления и скорости нарастания давления.

При разработке конструкций новых тракторов необходимо обязательное выполнение нормативов, изложенных в «Единых требованиях к конструкциям тракторов и сельскохозяйственных машин по безопасности и гигиене труда», которые предусматривают снижение усилий на органах управления, ограничение уровня низкочастотных колебаний и шума на рабочем месте тракториста, создание нормальных температурных условий в жаркое и холодное время года, хорошую обзорность, удачное расположение органов управления и выполнение других требований, в целом определяющих безопасность и гигиену труда на тракторе.

Для уменьшения физического напряжения тракториста все шире применяются гидравлические усилители, гидравлические приводы и сервоприводы различных типов на рулевых управлениях, муфтах сцепления, рычагах переключения передач. С ростом рабочих скоростей тракторных агрегатов получили дальнейшее развитие работы по созданию автоматизированных систем управления трактором, которые позволяют резко снизить физическую нагрузку тракториста и существенно повысить производительность труда.

Снижению вредных влияний шума и вибраций, созданию благоприятных условий труда на новых моделях тракторов в значительной мере способствует установка шумо- и виброизолированных кабин с вентиляцией, очисткой воздуха от пыли и обогревом, а также оборудованных подрессоренными сиденьями, упругость и положение которых можно регулировать в зависимости от веса и роста тракториста. Кроме того, жесткие кабины и каркасы могут оградить тракториста от возможных травм (например, в случае опрокидывания трактора).

Для повышения безопасности при выполнении транспортных работ колесные универсальные тракторы оборудуются пневматическим приводом тормозов прицепа, фарами и средствами световой сигнализации.

Рост энергонасыщенности тракторов идет параллельно с процессом совершенствования конструкций отдельных механизмов. Рассмотрим основные направления развития агрегатов и механизмов тракторов.

Двигатели. Основным типом тракторного и комбайнового двигателя остается по-прежнему двигатель с воспламенением от сжатия — дизель. Разрабатываемые, главным образом для автомобилей, газотурбинные и роторно-поршневые двигатели значительно отстают от поршневых двигателей по долговечности, топливной экономичности, а газотурбинные двигатели и по весовым показателям.

Наиболее прогрессивным следует считать использование четырехтактного рабочего процесса в сочетании с турбонаддувом. Уже сегодня выпускаются двигатели с умеренным турбонаддувом; область применения турбонаддува будет постепенно возрастать. Дальнейшее развитие этого направления будет сопровождаться введением повышенного и регулируемого наддува в сочетании с промежуточным охлаждением воздуха.

Динамические качества двигателей получат дальнейшее развитие за счет улучшения характеристики крутящего момента с сохранением постоянной мощности в широком диапазоне изменения чисел оборотов коленчатого вала двигателя. Это качество двигателя позволит улучшить тяговую характеристику трактора и упростить его силовую передачу.

Важное значение имеют работы по автоматическому регулированию систем подачи топлива, газотурбинного наддува и охлаждения. Автоматически регулируемая система охлаждения позволит создать условия для наивыгоднейшего протекания рабочего процесса, причем тепловое состояние двигателя не будет зависеть от его нагрузки и температурных условий внешней среды.

Силовые передачи. Развитие конструкций силовых передач направлено на достижение более полной загрузки двигателя на различных работах, сокращение времени переключения передач, улучшение разгонных качеств тракторных агрегатов, упрощение управления, снижение металлоемкости, повышение надежности и уменьшение трудоемкости технического обслуживания. За последние 15—20 лет число передач ступенчатых коробок передач увеличилось в два-три раза, однако переключение передач скользящими шестернями требует большой потери топлива и рабочего времени и не отвечает требованиям, предъявляемым к конструкции энергонасыщенного трактора. Поэтому в конструкциях силовых передач все более широко применяются механические ступенчатые коробки с переключением передач на ходу, осуществляемым посредством фрикционных муфт и тормозов. Применяются также коробки передач с увеличителем крутящего момента (УКМ), позволяющим повысить передаточное число каждой ступени на 20—40% без остановки трактора. Наличие на тракторе УКМ в зависимости от условий работы повышает производительность тракторного агрегата на 2—7% (коробки с переключением передач на ходу дают прирост производительности в пределах 10—20%).

Однако внедрение ступенчатых передач с переключением на ходу не является единственно прогрессивным решением вопроса в этой области. В настоящее время проводятся большие работы по выявлению преимуществ гидромеханической трансмиссии для энергонасыщенного сельскохозяйственного гусеничного трактора тягового класса 3,0 Т. Выше отмечалось, что гидродинамические трансмиссии, несмотря на их меньший к. п. д. и высокую стоимость, дают большой эффект на гусеничных тракторах промышленного назначения, работающих при резко переменных, цикличных нагрузках (бульдозерные, погрузочно-разгрузочные и другие работы).

Основное преимущество гидромеханических силовых передач — автоматическое регулирование загрузки двигателя. Производительность тракторного агрегата зависит от коэффициента загрузки двигателя, представляющего собой отношение используемой мощности двигателя к его номинальной мощности. Коэффициент загрузки двигателя гусеничного (со ступенчатой передачей) трактора на пахоте в самых благоприятных условиях составляет 0,85—0,93. Если же принять во внимание, что трактор выполняет менее энергоемкие работы и работы с большей неравномерностью тягового сопротивления, чем пахота, то средний эксплуатационный коэффициент загрузки двигателя будет находиться в пределах 0,65—0,7. Следовательно, трактор со ступенчатой силовой передачей теряет около трети своей производительности за счет недоиспользования мощности двигателя. Поэтому можно допустить, что трактор с гидромеханической трансмиссией в сравнении с трактором, имеющим ступенчатую передачу, при прочих равных условиях способен обеспечить высокую производительность благодаря более полному использованию мощности двигателя, несмотря на дополнительные (до 10%) потери в гидротрансформаторе.

Следует также иметь в виду, что управление трактором, имеющим гидромеханическую трансмиссию, отличается исключительной легкостью, ибо сводится в основном к регулированию подачи топлива, а процесс автоматического регулирования скорости движения по нагрузке создаст в будущем необходимые условия для более полной автоматизации вождения тракторного агрегата. Исследования гусеничных тракторов тягового класса 3,0 Т с гидромеханической трансмиссией позволят дать ответ на вопрос о возможностях ее применения.

Работы по использованию гидрообъемных передач ведутся применительно к колесным универсально-пропашным тракторам различных тяговых классов. В частности, разрабатываются конструкции гидрообъемных ходоуменьшителей для тракторов тягового класса 1,4 Т.

Ходовые системы совершенствуются в направлении повышения реализуемых ими тягово-сцепных качеств, снижения потерь на качение и буксование движителей, уменьшения удельного давления на почву, увеличения грузоподъемности, надежности и сокращения трудоемкости технических уходов. Движение трактора на повышенных скоростях требует усовершенствования подвески остова трактора для обеспечения хорошей плавности хода.

В перспективе все большее распространение получат универсальнопропашные тракторы с колесной формулой 4X4, сохраняющие высокий дорожный просвет и возможности регулирования колеи трактора.

Навесные системы и гидрооборудование. Развитие конструкций гидронавесных устройств характеризуется увеличением мощности и расширением выполняемых функций, универсализацией и повышением надежности. На ближайшие годы намечается увеличение номинального давления в системах гидропривода со 100 до 125 кГ/см2 и максимального со 135 до 160 кГ/см2, повышение скорости вращения приводов насосов с 1750 до 2000—2500 об/мин, обеспечение эксплуатационного срока службы гидроагрегатов до 3500—6000 ч.

В связи с расширением области использования гидропривода на тракторе значительно повысится его мощность, отнесенная к мощности двигателя. Дальнейшее конструктивное развитие распределительных устройств гидросистем произойдет за счет применения электрогидравли-ческого управления. В клапанно-золотниковом распределителе с электрогидравлическим управлением основные рабочие элементы—перепускной клапан и распределительные золотники — приводятся в действие при помощи электромагнитов.

Дальнейшее развитие получат гидравлические увеличители сцепного веса (ГСВ) колесных и гусеничных тракторов, так как применение ГСВ в зависимости от условий работы повышает производительность от 4 до 20 %.