Продолжаем знакомить читателей с оригинальными разработками замечательного самодеятельного конструктора Владимира Ивановича ПЕТРОВА из далекого сибирского селения Рыбное, что под Красноярском.
В предыдущих публикациях «Универсал для фермера» (см. «Моделист-конструктор» № 9’99), «Первым делом — мотоблок» (№ 10’99), «Мотоблок-грузовичок» (№ 11 и 12’99), «Транспорт сибирской глубинки» (№ 2 и 3’2000), «Походная электростанция», «Вешалка в вариациях» (№ 1’01), «Пневмоход-трансформер» (№2’01), «Скутер снежных просторов» (№ 3 и 4’01) автор разработок подробнейшим образом рассказал о конструкции самоходного шасси, мотоблока, мотогрузовичка, бензоэлектрического агрегата, кухонного оборудования, вездехода на базе мотоцикла, аэросаней.
Свое суждение об оригинальности или грамотности технических решений, предложенных автором, читатели могут составить сами, ознакомившись с перечисленными публикациями. Но уже от одного этого списка невольно складывается впечатление о необычайной разносторонности увлечений и широте познаний конструктора-самородка. Следует учитывать и то, что он еще мастерски рисует (часть графики в сегодняшней публикации выполнена его рукой).
Некоторый перерыв в публикациях был вызван редакционной подготовкой нового, обширного и довольно сложного пакета материалов о тракторе «Ангарец», названного так в честь реки, на берегу которой живет Владимир Иванович. Предлагаем читателям эту его новую конструкцию.
За многие годы увлечения техническим творчеством главным источником материалов и механизмов для меня были разного рода свалки металлолома. Оттуда в мой сарай «перекочевывало» всё, что представлялось мне ценным, где и ждало своей очереди на применение в той или иной конструкции.
Невостребованное же постепенно накапливалось, и со временем встал вопрос: что с ним делать дальше? Выбрасывать было жалко. Вот и решил максимально использовать все эти разнообразные железки в своем новом тракторе.
Проектирование «Ангарца» начал с эскизной прорисовки конструкции. Затем, после детального выполнения рабочих чертежей, приступил к постройке. В итоге получилась, на мой взгляд, довольно эстетичная, технологичная и надежная машина, обладающая к тому же резервом для возможной модернизации в будущем.
Кабину трактора не стал делать по следующим соображениям. Во-первых, он предназначен для эксплуатации только летом, хотя обладает достаточной универсальностью и имеет приводы для всевозможных навесных и прицепных орудий.
Во-вторых, водителю-механизатору довольно часто приходится останавливать машину, быстро покидать и снова занимать свое рабочее место. В таких случаях кабина ему — помеха.
В-третьих, для эффективной и безопасной работы на маленьком земельном участке важен хороший круговой обзор с сиденья, что снова не в пользу кабины. Тем не менее, над сиденьем в случае необходимости можно установить простой брезентовый тент на трубчатых стойках — конструкция трактора это предусматривает.
Что же представляет из себя «Ангарец»?
Основным несущим элементом конструкции «Ангарца», как и любого другого трактора, является мощная силовая рама с несколькими кронштейнами, к которым крепятся практически все основные механизмы и агрегаты трактора. С нее и начиналось изготовление моей машины.
РАМА в плане имеет прямоугольную форму и сварена из двух продольных лонжеронов и трех поперечных балок, усиленных различными стенками и косынками.
Передняя и задняя балки изготовлены из швеллера в виде коробок-емкостей, снабженных заливными горловинами с винтовыми пробками и сливными кранами. В этих емкостях хранится дополнительный запас топлива.
К передней балке снизу приварены две толстые стальные пластины с отверстиями — петли узла подвески переднего моста, а сверху — ушки крепления облицовки радиатора и направляющая заводной рукоятки (для пуска двигателя вручную).
Стенки передней балки для большей жесткости связаны тремя сквозными вварными втулками с внутренней резьбой М14×1,5 для винтов крепления рыма (спереди). Рым здесь — не только сцепное устройство; он еще служит кронштейном для монтажа некоторых навесных орудий.
Всего же на раме расположены в разных местах семь кронштейнов для этих орудий. Четыре из них (в углах рамы) образованы продолжением швеллерных стенок лонжеронов за переднюю и заднюю балки и усилены с обеих сторон мощными наварными шайбами.
Средняя балка сварена из листовых деталей и предназначена в основном для крепления некоторых элементов гидросистемы и рычага привода ручного тормоза.
В конструкции трактора «Ангарец» для эффективной борьбы с вибрацией использованы многочисленные резиновые подушки и втулки-амортизаторы. В частности, на подушках установлены двигатель, коробка передач, раздаточная коробка и рама радиатора. Амортизаторы имеются у подкосов рамы радиатора, рамы топливного бака, приборной панели и гнезд установки капота.
ТРАНСМИССИЯ трактора. В ней использованы трансмиссионные агрегаты списанных автомобилей известных марок. Коробка передач с валом отбора мощности — от ГАЗ-53. Крутящий момент от нее через карданный шарнир, собранный из двух фланцевых вилок и крестовины от ГАЗ-51, передается раздаточной коробке от ГАЗ-66. Ведомый вал «раздатки» используется в роли тормозного устройства (на него надет барабан ручного тормоза), а также — в случае необходимости — в качестве дополнительного вала отбора мощности.
Крутящий момент от раздаточной коробки к заднему мосту передается через карданный шарнир, аналогичный тому, что описан выше. Причем шарнир присоединен к валу привода… переднего моста «раздатки». Чтобы такое стало возможным, вал привода видоизменен: его передняя шлицевая часть отрезана и перенесена назад, то есть приварена к заднему торцу вала. Для этого на свариваемых стыках были сделаны глубокие фаски, а сварка велась в кондукторе, где деталь остывала до полного охлаждения и последующей чистовой обработки на токарном станке. Полученный таким образом вал успешно работает уже не один год. Конечно, лучше было бы выточить необходимую деталь и нарезать на ней шлицы, как говорится, «по-новой», но мои технические возможности тогда не позволяли это сделать.
ДВИГАТЕЛЬ. Так как у меня имелся дизель нефланцевого исполнения, проработавший десяток лет на водном транспорте, то невольно пришлось адаптировать его к береговой службе. В частности, установить на него воздушный инерционно-масляный фильтр, добавить закрытую систему вентиляции картера, заменить насос забортной воды приводом гидронасоса НШ-10, видоизменить рычаги управления декомпрессионным устройством и топливным насосом и так далее.
Всего в конструкцию двигателя внесено более двадцати всевозможных изменений. Самыми сложными и трудоемкими были установка сцепления и стыковка коробки передач с кожухом маховика двигателя. Эти задачи решались следующим образом.
Вместо штатной гайки крепления маховика установлена новая комбинированная гайка с запрессованным в нее закрытым шариковым подшипником, в который и входит теперь передний конец ведущего вала коробки передач.
Кожух маховика двигателя усилен так называемым дублером, сваренным из листовой стали, внешние размеры которого соответствуют внутренним размерам кожуха. Дублер имеет фланец с резьбовыми отверстиями под болты крепления картера сцепления от ГАЗ-53. Кожух маховика со вставленным в него дублером крепится к картеру двигателя винтами, головки которых законтрены по кругу мягкой стальной проволокой.
На тракторе установлено однодисковое сцепление от ГАЗ-51. Из-за того, что маховик двигателя полый, кожух сцепления пришлось крепить к нему через специальный переходник — толстую стальную шайбу. Для этого пришлось выточить под нее в заднем торце маховика посадочное углубление диаметром, равным диаметру кожуха сцепления. Для совместного крепления шайбы, кожуха сцепления и маховика в теле последнего выполнены глухие резьбовые отверстия для винтов.
При установке картера сцепления и комбинированной гайки крепления маховика я пользовался приспособлением для центровки оси вала. (Описание его не привожу, потому что оно не оригинальное. У более или менее опытных самодеятельных конструкторов, как правило, имеются приспособления не хуже.) Маховик в сборе со сцеплением подвергал тщательной балансировке.
РАЗДАТОЧНАЯ КОРОБКА подвешена под средней балкой рамы трактора на двух специальных кронштейнах, служащих одновременно крышками технологических люков картера «раздатки». Кронштейны сварены в основном из листовой стали различной толщины, а отверстия их крепления к коробке просверлены по месту. Кроме того, на правом кронштейне имеется ось для рычага включения вала отбора мощности, что на коробке передач.
ПЕРЕДНИЙ МОСТ — с колесами от автомобиля УАЗ. Балансир моста изготовлен из стальной трубы сечением 80x80x6 мм, к концам которой с продольным и поперечным наклонами соответственно в 3° и 5° приварены стаканы шкворневых подшипников 206 и 8207. Две пары шкворней и полуосей выточены порознь, потом соединены между собой электросваркой. Шкворневые подшипники смазываются через пресс-масленки по мере надобности (подшипники же ступиц колес — только перед установкой на полуоси).
В узле подвески переднего моста использованы роликовые подшипники качения 2206. Такое усложнение конструкции обусловлено дефицитностью в наших краях бронзы. Тем не менее, разрушения этих подшипников даже в самых тяжелых условиях эксплуатации не было.
Ступицы и диски передних колес — от автомобиля ГАЗ-69. Поворотные рычаги самодельные, кованые, с последующей станочной и слесарной обработкой. Развал колес постоянный (2°), заложенный в конструкцию переднего моста. Схождение же их регулируется укороченной поперечной рулевой тягой от ГАЗ-51.
ПЕРЕДНИЕ КРЫЛЬЯ самодельные, с резиновыми грязевыми щитками. Задние — заводского изготовления, от трактора Т-20, но с частично измененными кронштейнами крепления.
ЗАДНИЙ МОСТ — от автомобиля ГАЗ-53 (с укороченными кожухами полуосей). Колеса — от ЗИЛ-157, как наиболее подходящие для условий эксплуатации трактора. Главная передача — от ГАЗ-66, поскольку ее кулачковый дифференциал повышенного трения исключает пробуксовку одного из колес, что повышает проходимость «Ангарца» по влажным, песчаным и пахотным грунтам.
К раме трактора задний мост прикреплен стремянками.
Переделку моста (укорочение кожухов полуосей) производил в домашних условиях. Последовательность технологических операций была следующей.
Из картера моста я слил масло. Демонтировал полуоси, ступицы и главную передачу. От заводских сварочных швов, соединяющих цапфы с кожухами, отмерил к центру длину удаляемых участков. Линии резки просек по периметру зубилом на глубину 1—2 мм, чтобы лучше видеть их в слепящем свете газового факела. И аккуратно отделил сначала цапфы, а затем укоротил кожухи.
После полного охлаждения очистил места резки от шлака. Пропустил сквозь картер длинную шпильку, на концы ее надел цапфы с направляющими втулками и несильно затянул гайки. Постукивая по цапфам слесарным молотком, установил их посредине сечения кожухов, контролируя размеры штангенциркулем. Затянул гайки до конца и сначала прихватками, а потом многопроходными и симметричными электросварочными швами (для уменьшения коробления конструкции) окончательно соединил цапфы с кожухами.
Стяжную шпильку с направляющими втулками демонтировал после полного охлаждения металла.
Толстые и жесткие стенки картера заднего моста позволили мне разместить всё дополнительное оборудование в виде приваренных к ним кронштейнов, опорных площадок и петель.
ТОРМОЗА. Трактор оборудован двумя тормозными системами: гидравлической рабочей, действующей на задние колеса, и механической стояночной, действующей на трансмиссию (раздаточную коробку). Первая тормозная система — целиком от ГАЗ-53, вторая — от ГАЗ-51.
СИСТЕМА ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ. К сожалению, дизельный двигатель, установленный на «Ангарце», обладает затрудненным пуском. Требуется определенное время на предварительный прогрев свечей зажигания даже при положительной температуре воздуха, на интервалы между включениями стартера и так далее. Поэтому использование штатного электростартера СТ-15 и прогрев свечей требуют на этом двигателе аккумулятора емкостью не менее 75—180А*ч.
Приобрести такой аккумулятор мне было накладно, и я предпочел другой, нетрадиционный способ запуска двигателя — с применением асинхронного трехфазного электродвигателя мощностью 1,5 кВт (при 2850 об/мин) с питанием от сети 380 В. Установленный вместе с кронштейном-кожухом слева на раме трактора, он через цепную передачу с передаточным числом і = 1 вращает составной валик пускового устройства, а тот, в свою очередь, маховик коленчатого вала двигателя.
Пусковое устройство состоит из корпуса (передней крышки стартера СТ-15); головки (стакана с подшипником 60205 и составным валиком, на котором сидят ведомая звездочка, муфта свободного хода, шестерня стартера, упорное кольцо и бронзовая втулка-подшипник); включателя с рычагом и толкателем (якорем тягового реле стартера СТ-15); рычага-коромысла.
На двигателе «Ангарца» система запуска установлена на месте штатного стартера.
Двигатель запускается следующим образом. К розетке электрического разъема на раме трактора я подключаю вилку кабеля от специального пульта управления, а провода цепи прогрева свечей — к клеммам электрического щитка на тракторе. Только после этого соединяю силовым кабелем пульт управления с электросетью 380 В.
На пульте срабатывает автоматический выключатель и зажигается лампочка цепи прогрева свечей. О готовности двигателя к пуску сужу по контрольному элементу на электрощитке, накал которого сигнализирует о степени прогрева свечей.
Рукой поворачиваю рычаг включателя и ввожу шестерню стартера в полное зацепление с зубчатым венцом маховика на коленчатом валу двигателя, а ногой нажимаю кнопку на пульте управления и включаю электродвигатель. Как правило, с хорошо прогретыми свечами двигатель запускается сразу. После чего я отключаю пульт от электросети.
Так как для питания пускового электродвигателя используется опасное для жизни напряжение, мною приняты все необходимые меры техники безопасности. А именно: питание пульта осуществляется через автоматический выключатель серии А-3100; силовой трансформатор — через автоматический выключатель серии АБ-25М; все соединительные кабели — четырехжильные в металлической оплетке; шасси трактора, пульт, электромотор и кабели надежно заземлены.
При пуске двигателя трактора, стоящего на открытом грунте, в пульте управления предусмотрено дополнительное устройство в виде съемного штыря заземления. Штырь вставляется в гнездо пульта, закрепляется барашковой гайкой и до упора втыкается в грунт.
Пульт управления сварен из стальных листов толщиной 2 мм в виде прямоугольного корпуса. Снизу он имеет съемную крышку, в боках — вентиляционные жалюзи. Автомат включения силового трансформатора и сигнальная лампочка защищены скобой от случайных механических воздействий. Соединительные кабели и проводники изолированы от стенок корпуса резиновыми втулками. Внутри, на съемной крышке корпуса, смонтированы автомат АБ-25М, силовой трансформатор ТР-ОСО-0,25 и магнитный пускатель ПМЕ-211.
На магнитопровод трансформатора дополнительно намотаны 16 витков изолированного медного провода сечением 14 мм2. Снимаемое с них переменное напряжение 12 В служит питанием электрической цепи прогрева свечей.
Конечно, предложенный способ пуска двигателя довольно сложный, но в свое время для меня это был выход. Теперь же, когда на «Ангарце» смонтировано все необходимое для нормальной работы трактора электрооборудование, можно без особого труда перейти на пуск с помощью стартера. А кронштейн крепления пускового электродвигателя использовать для установки площадки под аккумулятор.
ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА. На тракторе смонтирована гидросистема, предназначенная для управления с рабочего места водителя всеми навесными и полунавесными орудиями. В нее входят гидрораспределитель, шестеренный насос НШ-10, силовой цилиндр, масляный бак, трубопроводы низкого и высокого давления, арматура.
Гидронасос с приводом прикреплен к картеру распределительных шестерен двигателя через самодельный редуктор, повышающий номинальную частоту вращения насоса в 1,2 раза. Привод позволяет включать гидронасос одним движением руки.
В конструкции редуктора привода использованы слегка видоизмененные шестерни и валы от коробки передач мотоцикла «Иж-56». В картер редуктора, сваренного из толстой листовой стали, залито трансмиссионное масло ТАП-15В.
Гидрораспределитель Р75-23 трехсекционный. Постоянно работает одна его секция, две другие — только при навеске дополнительного оборудования.
Гидравлический силовой цилиндр — от зерноуборочного комбайна. Шток цилиндра при помощи регулируемой вилки и пальца соединен с поворотным рычагом навесного устройства.
Масляный бак конструктивно выполнен заодно с правым поликом, который четырьмя болтами М10 прикреплен к соответствующим кронштейнам на раме трактора. Для надежной работы гидросистемы все входные и выходные патрубки бака снабжены фильтрами.
ПЕРЕДНИЙ ПОЛИК имеет фронтальные вырезы под рычаги раздаточной коробки и включения заднего моста, под рулевую колонку, а также вырез-окно под главный тормозной цилиндр (ГТЦ). Сверху к полику приварен кронштейн дополнительного крепления рулевой колонки, напротив окна под ГТЦ — крон-штейн рычага-педали управления рейкой топливного насоса («газа»). Снизу приварены планки крепления ГТЦ, кронштейны педалей тормоза и сцепления, рычагов раздаточной коробки и включения заднего моста.
К раме трактора передний полик крепится винтами М10 с головками под гаечный ключ.
ПРАВЫЙ ПОЛИК, как уже отмечено, конструктивно выполнен заодно с масляным баком гидравлической системы. Сверху, в центре полика, приварены уголковые опоры для установки гидрораспределителя Р75-23, впереди — фланец крепления сменного фильтра и заливная горловина, слева — правый полукронштейн силового гидроцилиндра.
ЛЕВЫЙ ПОЛИК имеет в середине дюжину резьбовых отверстий М10 для перестановки или, иными словами, регулировки местоположения сиденья водителя. Снизу к полику приварен короб, служащий инструментальным ящиком, справа сверху —левый полукронштейн силового гидроцилиндра.
НАВЕСНОЕ УСТРОЙСТВО представляет собой комбинацию нескольких самодельных деталей и узлов заводского изготовления, в частности, от прицепного приспособления трактора ДТ-20.
СИДЕНЬЕ тракториста скомплектовано из элементов сидений машин разных марок. Оно регулируемое, подрессоренное, с гидравлическим амортизатором от мотоцикла «Минск».
РАДИАТОР системы жидкостного охлаждения двигателя вместе со штатной рамой и жалюзи — от автомобиля ГАЗ-53.
ОБЛИЦОВКА РАДИАТОРА составная: ее передняя решетка —от трактора ДТ-75, а боковины — самодельные, из стального листа толщиной 2 и 5 мм. Облицовка установлена на двух горизонтальных шарнирах, ушки которых приварены к передней балке рамы трактора, и прикреплена к радиатору двумя болтами М10. После отвинчивания этих болтов она откидывается вниз до упора в рым и открывает доступ к шторкам жалюзи и радиатору.
КАПОТ выкроен из 2-мм листовой стали. На тракторе он соединен двумя шарнирами с радиатором. В поднятом положении капот удерживается подпоркой, в закрытом — ложится своими резиновыми подушками на стойки рамы топливного бака и защелкивается двумя пружинными замками. При этом между капотом и приборной доской остается необходимый зазор величиной 5—6 мм.
ТОПЛИВНЫЕ БАКИ. Основной бак — от пожарной помпы. Его емкости (25 л), а также емкостей передней и задней балок и дополнительного бака, размещенного справа на раме трактора, хватает на 24 ч непрерывной работы двигателя. Центробежный регулятор, поддерживающий в определенных пределах заданное число оборотов двигателя, позволяет избегать его остановки при любых изменениях нагрузки, в том числе и внезапных.
ГЛУШИТЕЛЬ — от мотоцикла «Минск», адаптированный к двигателю «Ангарца».
РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ и продольная рулевая тяга — от автомобиля ГАЗ-51. Рулевая колонка немного укорочена, а вместо штатного подшипника в ее стакан вставлен подшипник 204.
Рулевое колесо — от ГАЗ-24. Под ним, на кронштейне, приваренном к трубе рулевой колонки, размещена коммутационная аппаратура электрооборудования трактора, позаимствованная отчасти от автомобиля «Запорожец», отчасти от мотоцикла «Иж».
ПРИБОРНАЯ ПАНЕЛЬ. На ней установлены тахометр, указатели давления и температуры масла, температуры воды в системе охлаждения двигателя, уровня топлива и силы тока, а также лампочки контроля электрических цепей.
ОКРАСКА. После тщательной зачистки, обезжиривания и грунтовки всех поверхностей трактор окрашен в желто-золотистый цвет нитрокраской НЦ-25.
Повторюсь еще раз. «Ангарец» достаточно универсален и пригоден для выполнения самых разнообразных сельскохозяйственных работ. Опыт длительной эксплуатации трактора в целом подтвердил правильность многих технических решений, заложенных в его конструкцию. Однако для того, чтобы в адрес машины вообще не было никаких нареканий, кое-что необходимо усовершенствовать.
В частности, изменить место установки глушителя для отвода выхлопных газов не вверх (порывами ветра выхлопы иногда бросает водителю в лицо), а под раму — вниз и назад. И еще, вместо двухступенчатой раздаточной коробки с передаточными числами низшей передачи і = 1,963 и прямой передачи і = 1,0 применить двухступенчатый реверс-редуктор, возможно, самодельный, с передаточными числами, равными, соответственно, 3,0 и 2,0. Это изменение позволило бы резко расширить диапазон рабочих скоростей трактора.
Основные технические характеристики трактора
Колесная формула — 4×2
Длина, мм — 3060
Ширина, мм — 1620
Высота (по выхлопной трубе), мм — 2070
База, мм — 2150
Колея колес, мм:
передних — 1189
задних — 1320
Дорожный просвет, мм — 360
Скорость на повышенной передаче, км/ч:
максимальная — 43
минимальная — 6,7
Скорость на пониженной передаче, км/ч:
максимальная — 28
минимальная — 3,5
Двигатель дизель
Масса двигателя (сухая), кг — 270
Максимальная мощность (при 1500 об/мин), л/с — 13
Охлаждение водяное
В. ПЕТРОВ, Красноярский край