انواع تراکتورها

تراکتور row-crop یا همان تراکتورهای معمولی و چهار چرخ را می توان برای کارهای کششی استفاده کرد و همچنین با بسیاری از ماشین آلات مورد استفاده برای کشت محصولات ردیفی سازگار است. طراحی تراکتورهای سه چرخ ردیفی جای خود را به استفاده از اکسل های جلویی عریض داده است و بسیاری از این تراکتورها همچنین دارای دیفرانسیل جلو کمکی (FWA) با قطر کمتر از تایرهای عقب هستند. تراکتور استاندارد مشابه تراکتور row-crop است، اما عمدتاً برای کارهای کششی استفاده می شود و دارای اتصال سه نقطه ای نیست. تراکتورهای با ارتفاع شاسی بالا، گونه ای از تراکتورهای ردیفی هستند که به گونه‌ای اصلاح شده‌اند که توانایی بیشتری برای کار در محصولات بلند ایجاد کنند.

یکی از انواع تراکتورها، تراکتورهای باغی هستند که شاسی پایینی دارند و گاهی اوقات به گلگیرهای ویژه و ساده برای کار در زیر درختان مجهز می شوند. تراکتورهای بهینه معمولا کوچکتر هستند و ارتفاع شاسی کمتری نسبت به تراکتورهای ردیفی دارند. تراکتورهای بهینه اغلب برای مشاغل اطراف مزرعه مثل دامداری ها استفاده می شوند. تراکتورهای باغی (شکل 1.11) ممکن است مجهز به ماشین چمن زنی برای چمن زنی یا به انواع ابزار باغبانی باشند.

تراکتورهای حامل ادوات یک تراکتور عمومی هستند که به طور ویژه برای حمل کمباین، هلی کوپترهای صحرایی و سایر وسایل طراحی شده است. استفاده از یک تراکتور عمومی از تکرار یک واحد محرکه جداگانه و موتور برای هر یک از چندین وسیله خودکششی جلوگیری می کند.
تراکتورهای صنعتی مشابه تراکتورهای کشاورزی هستند، اما برای مقاومت در برابر وظایف مستمری که در ساخت و ساز جاده‌ها یا ساختمان‌ها یا کارهای مشابه وجود دارد، محکم تر و سنگین تر هستند. تراکتورهای صنعتی اغلب مجهز به لودرهای جلویی و بیل های عقب هستند. تراکتورهای لودری کوچک (شکل 1.14) تراکتورهای فشرده ای هستند که برای اهداف ویژه حرکت زمین و سایر مواد ساخته شده اند. آنها دارای چهار چرخ محرک هستند و با کارکردن چرخ ها در یک طرف سریعتر از طرف دیگر می توانند دور بزنند. چرخ ها باید در حین پیچ ها به طرفین سر بخورند و به همین دلیل به این ها، تراکتورهای سرشی هم گفته می شود.

تراکتور چهار چرخ متحرک بزرگترین تراکتور مورد استفاده در کشاورزی است. معمولاً دارای چرخ های هم اندازه در جلو و عقب است. برخی از تراکتورهای چهار چرخ محرک دارای چهار چرخ قابل هدایت هستند (شکل 1.15)، در حالی که برخی دیگر برای فرمانگیری، به صورت کمر شکن عمل می کنند. ترتیب اخیر، فرمان مفصلی نیز نامیده می شود.
یک تولید کننده یک تراکتور با چرخ های مثلثی توسعه داده است (شکل 1.17). این تراکتور شبیه به تراکتور چهار چرخ محرک مفصلی است، با این تفاوت که هر یک از چرخ های محرک با یک مسیر لاستیکی جایگزین شده است. بنابراین، تراکتور با چرخ های مثلثی مزایایی مشابه با تراکتورهای کشاورزی تسمه ای دارد.
سوخت های تراکتورها
تراکتورها برای تولید نیرو باید سوخت بسوزانند. موتورهای بخار می توانستند از انواع سوخت استفاده کنند، اما چوب و زغال سنگ بیشترین استفاده را داشتند. سوخت جامد برای استفاده در موتورهای احتراق داخلی کاربردی نیست. برخی از مخترعان اولیه موتور از نوعی روغن چوب کاج برای سوخت استفاده می کردند. در سال 1792، ویلیام مرداک، مهندس جیمز وات، موفق شد خانه خود را با تقطیر گاز از زغال سنگ روشن کند. چنین منابع سوختی برای تامین انقلاب صنعتی و مکانیزاسیون کشاورزی کافی نبودند. با این حال، در سال 1859، منبع جدیدی از انرژی پیدا شد. در آگوست همان سال بود که ادوین دریک اولین چاه نفت جهان را در Titusville، پنسیلوانیا حفر کرد.
نفت به منبع قابل قبول سوخت موتور تبدیل شد. موتورهای اولیه با جرقه اشتعال از نفت سفید و سوخت تقطیر نفتی با فراریت کم و اکتان کم به نام سوخت تراکتور استفاده می کردند. تا زمانی که موتور روشن نشده و با بنزین گرم نشده باشد، تراکتورها نمی توانند با این سوخت های درجه پایین کار کنند. سوخت های کم عیار جای خود را به بنزین دادند و برای مدتی گاز مایع نفتی (LPG) سوخت محبوبی برای تراکتورها بود. در سال های اخیر استفاده از موتورهای دیزلی و گازوییلی همه این سوخت ها را کنار گذاشته و جای خود را در انواع تراکتورهای کشاورزی باز کرده است.
تمام سوخت های مبتنی بر نفت، سوخت های فسیلی هستند که برای قرن ها در زمین ذخیره شده اند. آنها غیر قابل تمدید هستند و در تاریخ آینده تمام خواهند شد. تولید نفت خام در ایالات متحده هم اکنون در حال کاهش است و انتظار می رود که ذخایر نفتی جهان در قرن بیست و یکم کاهش یابد. منابع دیگر انرژی سوخت برای موتورها در حال تحقیق هستند.
انرژی خورشیدی پایان ناپذیرترین منبع انرژی است و ممکن است مستقیماً مورد استفاده قرار گیرد یا ممکن است برای استفاده بعدی ذخیره شود. نفت یک نمونه افراطی از انرژی خورشیدی ذخیره شده است. انرژی توسط گیاهانی که هزاران سال پیش رشد کرده بودند به دام افتاده بود، و همانطور که در جاهای دیگر بحث شده است، این گیاهان در نهایت به نفت تبدیل شدند. در استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی، به محض جمع آوری استفاده می شود. استفاده مستقیم از انرژی خورشیدی برای تامین برق یک تراکتور مزرعه به دو دلیل غیرعملی است. یک اینکه انرژی برای تامین یک کلکتور با اندازه مناسب برای تراکتور برای تولید توان کافی به اندازه کافی متمرکز نیست و دوم اینکه در شب یا در روزهای ابری در دسترس نیست.
زغال سنگ، انواعی از نفت و قیر، سوخت های فسیلی هستند که در ذخایر بسیار بزرگتری نسبت به نفت موجود هستند. اگر بتوان این سوخت‌های فسیلی را از زمین استخراج کرد و به مایعات نفت‌مانند تبدیل کرد، دوره‌ی سوخت‌های فسیلی می‌تواند تا حد زیادی افزایش یابد. فرآیندهای استخراج و تبدیل در مقیاس آزمایشی انجام شده است. هزینه های سرمایه ای هنگفت، نیروگاه های با مقیاس بزرگ، ساخت آنها را در ایالات متحده به تاخیر انداخته است، در حالی که آفریقای جنوبی مقادیر زیادی سوخت مایع از زغال سنگ تولید می کند.
موتورها را می توان با سوخت مایع تولید شده از زیست توده کار کرد. اتانول تخمیر شده از محصولات کشاورزی به طور گسترده ای به عنوان سوخت برای موتورهای جرقه ای استفاده می شود و به طور تجربی در موتورهای اشتعال تراکمی استفاده شده است. روغن های سویا، آفتابگردان و سایر روغن های گیاهی به سوخت موتورهای دیزل تبدیل شده اند. چنین سوخت هایی ممکن است به مقدار کافی برای تامین سوخت مورد نیاز تراکتورهای کشاورزی در دسترس باشند، اما به اندازه کافی برای تامین نیازهای حمل و نقل، تولید و سایر صنایع در دسترس نیستند.
تراکتورهای آینده
تراکتورهای آینده چه تفاوتی با تراکتورهای گذشته خواهند داشت؟ یکی از راه‌های پیش‌بینی در مورد تراکتورهای آینده، پیش بینی از روندهای گذشته است. شکل 1.18 روند توان مالبندی تراکتورهای آزمایش شده در ایستگاه تست نبراسکا را نشان می دهد. ادامه روند صعودی در توان مالبندی مستلزم افزایش قابلیت کشش و/یا افزایش سرعت عملکرد تراکتورهای آینده است. قابلیت کشش را می توان از طریق استفاده از تراکتورهای بزرگتر یا در صورت بهبود ادوات کششی از طریق نسبت کشش به جرم بیشتر افزایش داد.
مفهوم شکل 1.19 این است که نسبت‌های قدرت/جرم تراکتور عمدتاً به دلیل افزایش سرعت افزایش یافته است و بهبودهای کششی سود قابل‌توجهی در نسبت کشش/جرم به همراه نداشته است. مگر اینکه پیشرفت‌ها در تحقیقات کشش بتواند باعث افزایش نسبت کشش/جرم شود، محدودیت‌های معقول در اندازه و سرعت تراکتور باعث کاهش روند صعودی توان مالبندی در نقطه‌ای در آینده خواهد شد. محدودیت دیگر در قدرت تراکتور این است که ادواتی که برای استفاده با چنین تراکتورهایی استفاده می شوند به محدودیت های اندازه و ابعاد نزدیک می شوند. اگرچه طراحان راه‌های هوشمندانه‌ای برای تا کردن و جمع کردن ادوات برای کاهش عرض حمل و نقل پیدا کرده‌اند، باز هم ادوات نزدیک به حداکثر عرض قابل حمل در جاده‌های عمومی هستند.
سازندگان تراکتور در حال تحقیق در مورد امکان سرعت های عملیاتی بالاتر برای استفاده از تراکتورهای با توان بالاتر هستند، اما محدودیت های عملی برای سرعت کار در مزرعه وجود دارد. بررسی دقیق شکل 1.18 نشان می دهد که یک تراز کردن قدرت تراکتور از قبل آغاز شده است. همچنین، شکل 1.18 نشان می دهد که دامنه اندازه های تراکتورهای موجود امروزه بسیار بیشتر از سال های قبل است.
کامپیوترهای دیجیتالی کوچک و ارزان به نام ریزپردازنده ها استفاده از مانیتور و کنترل خودکار را در تراکتورهای مزرعه تسهیل کرده است. به عنوان مثال، در حال حاضر بسیاری از تراکتورها به نمایشگرهایی برای نمایش سرعت موتور، سرعت حرکت و بکسوات چرخ مجهز شده اند. اگر تراکتور به گیرنده سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS) مجهز باشد، مانیتور می تواند موقعیت را در یک میدان نیز نمایش دهد. نمونه های اولیه تراکتور ساخته شده اند که از سیگنال GPS برای ارائه فرمان خودکار استفاده می کنند. اکنون ریزپردازنده ها ارتفاع اتصال سه نقطه ای را کنترل می کنند و به جابجایی سه نقطه کمک می کنند.
برای اجازه دادن به ریزپردازنده های مختلف در یک تراکتور و ابزار برای برقراری ارتباط، گذرگاه شبکه منطقه ای کنترل شده (CAN) باس توسعه داده شده است. بنابراین، برای مثال، یک ریزپردازنده که بار روی بازوی تراکتور را اندازه می‌گیرد، می‌تواند با ریزپردازنده‌ای که تزریق سوخت موتور را کنترل می‌کند ارتباط برقرار کند تا هنگام افزایش بارگیری، گشتاور موتور بیشتری درخواست کند. در تولید محصول خاص مکان یا کشاورزی دقیق، سیستم کنترل تراکتور/ادوات می‌تواند در کنار هم با GPS برای اندازه‌گیری بذر، کود یا علف‌کش‌ها مطابق با نیازهای هر قسمت از مزرعه کار کند. همین سیستم می تواند برنامه های کاربردی متنوع مکانی را در یک رکورد دائمی ثبت کند. در نهایت، با استفاده از سنسورهای مناسب، ریزپردازنده ها می توانند خرابی های سیستم را در تراکتور تشخیص دهند.
همانطور که قبلا هم بحث شده است، محدودیت‌های دولتی و قانونی در مورد انتشار گازهای خروجی و آلاینده باعث ایجاد تغییرات در طراحی موتور می‌شود. در نهایت، چنین محدودیت‌هایی و کمبود فزاینده سوخت‌های نفتی ممکن است منجر به جایگزینی برای موتور احتراق داخلی شود. مثل صنعت خودرو که در حال حاضر در حال توسعه نمونه اولیه خودروهایی است که با سلول های سوختی به جای موتور کار می کنند.
برخی از روندها در طراحی تراکتور ممکن است پایان یابد. به عنوان مثال، همانطور که قبلاً بحث شد، روند صعودی در توان مالبندی قبلاً شروع به کاهش پیدا کرده است. با این حال، نوآوری‌ها در طول تاریخ منجر به پیشرفت‌هایی در طراحی شده‌اند، و این پیشرفت‌ها احتمالاً ادامه خواهند داشت.