بخشی از مقاله
ریشه لغوی
تراکتور به ماشین خودرویی اطلاق می‌شود که از قدرت آن برای کشیدن ادوات و ماشینهای کشاورزی قابل حرکت استفاده می‌شود. همچنین از این ماشین برای بکار انداختن ماشینهای ساکن در مزرعه استفاده می‌گردد. که در این موارد قدرت مورد نیاز از طریق محور تواندهی تراکتور تامین می‌گردد.
نگاه اجمالی
تراکتور مهمترین وسیله کمکی در زراعت مکانیزه محسوب می‌شود که از لحاظ سرعت و از لحاظ تحرک ، قدرت و حمل ادوات و ماشینهای مختلف بر حیوانات کشنده ارجعیت دارد و شرط اولیه تقلیل و تسهیل کار بدنی است. بطور کلی وظیفه تامین قدرت در مزرعه به علت سختی کارهای زراعی و نیز دراز مدت بودن آنها از عهده انسان و حیوان خارج است و در این زمینه تنها تراکتور است که باعث انجام کارهای کشاورزی در مقیاس گسترده می‌گردد.
تراکتور بر خلاف ماشینهای صنعتی ، یک ماشین متحرک است. که بوسیله انسان هدایت می‌گردد و در حین همین حرکت نیز کار انجام می‌دهد. معمول‌ترین انواع تراکتورها عبارتند از : تراکتور بخار که در آن یک موتور احتراق خارجی (موتور بخار) تولید قدرت می‌کند. و تراکتورهای احتراق داخلی که معمولا احتراق داخلی که معمولا با بنزین و یا گازوئیل کار می‌کنند.
تراکتور بخار
اختراع و توسعه موتور بخار یکصد سال قبل از اختراع موتور احتراق داخلی صورت گرفت (موتور بخار در سال 1769 میلادی توسط جیمز وات اختراع شد.) نتیجتا قدیمی‌ترین نوع شناخته‌شده تراکتورها از نوع بخار بوده‌اند. این تراکتورها برای اولین بار جهت بکارانداختن خرمنکوب‌ها در کشور آمریکا و در اواخر قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفتند.
از خصوصیات خودرو بودن این تراکتورها عمدتا برای رفتن از یک خرمن به خرمن دیگر استفاده می‌گردید. و فقط جهت انجام کارهای ساکن از آنها استفاده می‌شد. بعدها با بوجود آمدن مزارع بزرگ گندم در غرب و شمال غربی ایالات متحده تراکتورهای بخار تا حدودی جایگزین قدرت حیوانات شدند. از قدرت تراکتورهای بخار در انجام کارهایی نظیر شخم‌زدن ، کشت بذر ، و برداشت محصول استفاده می‌شد.
تراکتور بخار برای انجام کار در مزرعه دارای محدودیت‌هایی مخصوص به خود بود. بدین ترتیب که این تراکتور خیلی سنگین بود و به کندی حرکت می‌کرد، سوخت آن پرحجم بود و با اشکال مورد استفاده قرار می‌گرفت. و اشکال تامین آب دیگ بخار و سوخت مورد نیاز باعث می‌شد تا به مواظبت و توجه مداومی نیاز داشته‌باشد. بطوری که یک نفر مراقبت از تامین سوخت و آب را بر عهده می‌گرفت و نفر دوم متوجه طرز کار تراکتور بود و هدایت آنرا بعهده داشت.
تراکتورهای بنزینی اولیه
بعضی از صاحبان کارخانجات که پیش‌بینی می‌کردند در آینده تقاضای بیشتری برای قدرت مکانیکی مناسب کار در مزرعه ، به خصوص در بخشهای گندم خیز وجود خواهد داشت. ساخت تراکتورهای بنزینی را حتی قبل از پایان قرن نوزدهم آغاز کردند. در سال 1892 م یک تراکتور بنزینی به بازار عرضه گردید. همچنین بر اساس گزارشات در سال 1897 م در داکوتای شمالی در کشور آمریکا از یک تراکتور بنزینی استفاده شد.
اما در سال 1902 م یک نمونه تراکتور بنزینی به نام تراکتور هارت-پار به بازار عرضه گردید. این ماشینهای سنگین پر زحمت جلودار صنعت تراکتور به شکل امروزی بوده‌اند. این روند رو به رشد پس از سال 1905 حرکت خود را با آهنگی بسیار سریع ادامه داد.
این تراکتورهای اولیه معمولا شامل یک موتور تک سیلندر بزرگ بنزینی بودند که روی یک شاسی سنگین سوار می‌شد و شاسی به نوبه خود روی چهار چرخ قرار می‌گرفت (شاسی در اینجا به معنی مکانیزم نگهدارنده سایر لوازم است). دو چرخ عقب بوسیله یکسری چرخدنده سنگین به میل‌لنگ موتور متصل شده و ماشین را خودرو می‌ساخت.این تراکتورها مانند تراکتورهای بخار ، سنگین ، پرزحمت و قوی بودند و در حقیقت به نظر می‌رسید که صرفا به منظور جایگزینی تراکتورهای قبلی ساخته شده‌باشند. اما آنها دارای مزایایی نیز بودند. برای مثال جابجاکردن سوخت در آنها آسانتر بود، آب کتری را حمل می‌کردند و نیاز به توجه و صرف وقت کمتری در هنگام کار داشتند. بطوری که معمولا یک نفر به تنهایی قادر به کنترل بزرگترین نوع آنها بود.
تراکتورهای سبک
در حدود سال 1910 م طراحان توجه خود را به سمت امکان تولید تراکتور بنزینی کوچکتر که بتواند تقاضای زارعین غلات و دامداران را در تامین قدرت مکانیکی برآورده کند معطوف داشتند. نتیجتا در حدود سالهای 1913 م مقداری تراکتور در بازار دیده می‌شد. که نسبتا سبک‌وزن بوده ولی از لحاظ ساختمان و شکل ظاهری بسیار متفاوت بودند. در بیشتر موارد این تراکتورها به موتورهای دو و یا چهارسیلندر مجهز بودند.
تا سال 1915 م زارعین با تعداد گوناگونی از انواع مدل‌ها و اندازه‌ها حیرت انگیز تراکتور مواجه شدند. از تراکتورهای غول پیکر تک سیلندر یا دو سیلندر چهارچرخ گرفته تا یک اتصال تراکتوری برای اتومبیل‌های کوچک ، رقابت بسیار داغ شده‌بود و بسیاری از ماشینهای عجیب و غریب به فروش رسیدند که برخی از آنها با شکست مواجه شدند و برخی دیگر موفقیت آمیز بودند.
دوره تراکتورهای عجیب و غریب کوتاه بود. بطوری که تا سال 1917 بسیاری از آنها از بازار ناپدید شده و طراحان دور اندیش دریافتند که در طراحی تراکتور اساس و واجبات مشخصی وجود دارد که می‌بایست به آنها توجه کرد.
تحولات مهم
بعضی از نکات برجسته و مهم در توسعه و تکمیل تراکتور از سال 1915 به بعد عبارتند از :
در فاصله سالهای 1915 تا 1919 میلادی
محور تواندهی تراکتور معرفی شد.
قانون آزمون تراکتور بزاسکا به تصویب رسید.
در فاصله سالهای 1920 تا 1924 میلادی
تراکتور همه کاره مزرعه با موفقیت زیادی توسعه پیدا کرد.
در فاصله سالهای 1925 تا 1929 میلادی
سیستم محور تواندهی به مرور مورد استفاده قرار گرفت و پذیرفته شد.
در فاصله سالهای 1930 تا 1937 میلادی
موتور دیزل در تراکتورهای بزرگتر مورد استفاده قرار گرفت.
لاستیکهای بادی و تراکتورهای با سرعت بیشتر مرسوم گشتند.
لوازم برقی ارایه و پذیرفته شدند.
توجه به موتوهای با تراکم زیاد افزایش یافت.
در فاصله سالهای 1937 تا 1941 میلادی
محل نصب محور تواندهی و محل نصب مالبند به صورت استاندارد در آمد.
سیستم خنک کننده تحت فشار مرسوم گشت.
پرکردن لاستیک چرخها با آب برای اضافه کردن سنگینی تراکتور جهت بهبود کشش آن مرسوم شد.
مالبند تراکتور و اتصال سه نقطه به بازار عرضه شد.
سیستم‌های کنترل کشش هیدرولیکی اتوماتیک معرفی شدند.
در فاصله سالهای 1941 تا 1949 میلادی
سیستم تواندهی زنده معرفی شد.
کنترل هیدرولیکی برای وسایل کششی مورد قبول قرار گرفت.
تراکتورهایی عرضه شدند که با گاز مایع کار می‌کردند.
در فاصله سالهای 1950 تا 1960 میلادی
قدرت تراکتورها به سرعت افزایش یافت.
درصد تراکتورهای دیزل افزایش یافت.
دستگاههای جدیدی از قبیل فرمان هیدرولیکی ، دنده اتوماتیک و چرخدنده با دنده‌های سریعتر بطور وسیعی در دسترس قرار گرفت.
در فاصله سالهای 1961 تا 1970 میلادی
قدرت تراکتورها همچنان افزایش یافت.
به غیر از تراکتورهای کوچک تقریبا همه تراکتورها به موتورهای دیزلی مجهز شدند.
جعبه دنده‌های هیدرواستاتیک در دسترس قرار گرفت.
لاستیکهای رادیال چند لایه تراکتوری در دسترس قرار گرفت.
در فاصله سالهای 1970 - 1980 میلادی
توربوشارژر و اینترکولر به موتورهای دیزل اضافه گشت.
اغلب تراکتورها به اتاقک راننده مجهز شدند.
توجه عموم به تراکتورهای چهارچرخ متحرک افزایش یافت.
تراکتورهای با بیش از 800 اسب بخار قدرت رواج یافتند.
پس از این سالهای نیز تغییراتی نظیر استفاده از سیستم‌های اتوماتیک در هدایت تراکتورها و نیز تولید تراکتورهای کمرشکن و غیره انجام پذیرفته است. که در حال حاضر نیز در حال تکامل و توسعه هستند. لذا در آینده شاهد نمونه‌های غیر متعارف و جالبی از تراکتورهای خواهیم بود.
موتور دیزل
ریشه لغوی
کلمه دیزل نام یک مخترع آلمانی به نام دکتر رودلف دیزل است که در سال 1892 نوع خاصی از موتورهای احتراق داخلی را به ثبت رساند، به احترام این مخترع اینگونه موتورها را موتورهای دیزل می‌نامند.
دید کلی
موتورهای دیزل ، به انوع گسترده‌ای از موتورها گفته می‌شود که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی می‌توانند ماده سوختنی را شعله‌ور سازند. در این موتورها برای شعله‌ور ساختن سوخت از حرارت‌های بالا استفاده می‌شود. به این شکل که ابتدا دمای اتاقک احتراق را بسیار بالا می‌برند و پس از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط می‌کنند.
همانگونه که می‌دانید برای سوزاندن یک ماده سوختی به دو عامل حرارت و اکسیژن نیاز است. اکسیژن از طریق مجاری ورودی موتور وارد محفظه سیلندر می‌شود و سپس بوسیله پیستون فشرده می‌گردد. این فشردگی آنچنان زیاد است که باعث ایجاد حرارت بسیار بالا می‌گردد. سپس عامل سوم یعنی ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده می‌شود که در نتیجه آن سوخت شعله‌ور می‌شود.
تاریخچه
در سال 1890 میلادی آکروید استوارت حق امتیاز ساخت موتوری را دریافت کرد که در آن هوای خالص در سیلندر موتور متراکم می‌گردید و سپس (به منظور جلوگیری از اشتعال پیش‌رس) سوخت به داخل هوای متراکم شده تزریق می‌شد، این موتورهای با فشار پایین بودند. و برای مشتعل ساختن سوخت تزریق شده از یک لامپ الکتریکی و یا روشهای دیگر در خارج از سیلندر استفاده می‌شد.
در سال 1892 دکتر رودلف دیزل آلمانی حق امتیاز موتور طراحی شده‌ای را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختنی ، بلافاصله بعد از تزریق سوخت به داخل سیلندر انجام می‌گرفت. این اشتعال عامل حرارت زیادی بود که در اثر تراکم زیاد هوا بوجود می‌آمد. وی ابتدا دوست داشت که موتور وی پودر زغال سنگ را بسوزاند ولی به سرعت به نفت روی آورد و نتایج قابل توجهی گرفت.
طی سالهای متمادی پس از اختراع موتور دیزل ، از این نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهای درجا و سنگین از قبیل تولید برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قایق‌های مسافری و باری و همچنین برای تولید قدرت جهت رفع بعضی از نیازهای کارخانجات استفاده می‌شد. این موتورها سنگین ، کم سرعت ، دارای یک یا چند سیلندر و از نوع دوزمانه یا چهارزمانه بودند.
پیشرفت بیشتر موتورهای دیزل ، تا توسعه سیستم‌های پیشرفته تزریق سوخت در دهه 1930 طول کشید. در این سالها رابرت بوش تولید انبوه پمپهای سوخت‌پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپهای سوخت‌پاش (پمپهای انرژکتور) با توسعه موتورهای کوچکی که برای استفاده در خودروها مناسب بودند متعادل شد.
موتورهای دیزل سبکتری که سرعتشان نیز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پیشرفت در ساخت این موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهای دیزل قابل اطمینان که به خوبی طراحی شده‌بودند و چند سیلندر و سریع نیز بودند به بازار عرضه شد. این پیشرفت تا پایان جنگ جهانی دوم برای مدتی کند بود. لیکن از آن تاریخ تا کنون طراحی و تولید این موتورها به طریقی پیشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگیر از موتورهای دیزل را شاهد هستیم.
تقسیمات
موتورهای دیزل نیز مانند سایر موتورهای احتراق داخلی بر مبناهای مختلفی قابل طبقه‌بندی هستند. مثلا می‌توان موتورهای دیزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتورهای دیزل دوزمانه و یا موتورهای دیزل چهارزمانه تقسیم‌بندی نموده و یا بر حسب قدرت تولیدی که به شکل اسب بخار بیان می‌گردد. یا بر حسب تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتورهای خطی و موتورهای V یا خورجینی تقسیم بندی می‌کردند و ...
ساختمان
ساختار موتورهای دیزل نه تنها در سیستم تغذیه و تنظیم سوخت با موتورهای اشتعال جرقه‌ای تفاوت می‌کند. بنابراین ساختارهای بسیار مشابهی میان این موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختمانی آنها قطعات زیر است که در موتورهای دیزل وجود دارد و در سایر موتورهای احتراق داخلی وجود ندارد.
• _پمپ انژکتور :__ وظیفه تنظیم میزان سوخت و تامین فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.
• انژکتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندی اتاقک احتراق می‌شوند.
• فیلترهای سوخت : باعث جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت می‌شوند.
• لوله‌های انتقال سوخت : می‌بایست غیرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پایداری نمایند.
• توربوشارژر : باعث افزایش هوای ورودی به سیلندر می‌شوند.
طرزکار
همانگونه که اشاره شد موتورهای دیزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهای 4 زمانه و 2 زمانه تقسیم می‌شوند. لیکن در هر دوی این موتورها چهار عمل اصلی انجام می‌گردد که عبارتند از مکش یا تنفس - تراکم - انفجار و تخلیه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است این مراحل مجزا و یا بصورت توام انجام گیرند.
سیکل موتورهای دیزل چهارزمانه
زمان تنفس :
پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایین‌ترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت می‌کند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد می‌شود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر می‌گردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس می‌گردد.
زمان تراکم :
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت می‌کند و در حالیکه هر سوپاپ بسته‌اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم می‌گردد و نسبت تراکم به 15 تا 20 برابر می‌رسد. فشار داخل سیلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا می‌رود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود 600 درجه سانتیگراد می‌رسد.
زمان قدرت :
در انتهای زمان تراکم در حالیکه هر دو سوپاپ همچنان بسته‌اند و پیستون به نقطه مرگ بالا می‌رسد مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می‌شود و ذرات سوخت در اثر این درجه حرارت زیاد محترق می‌گردند. پس از خاتمه تزریق سوخت عمل سوختن تا حدود 3/2 از زمان قدرت ادامه پیدا می‌کند.
فشار زیاد گازهای منبسط شده (به علت احتراق) پیستون را به طرف پایین و تا نقطه مرگ پایین می‌راند. حرکت پیستون از طریق شاتون به میل‌لنگ منتقل می‌شود و موجب گردش میل‌لنگ می‌گردد. در این مرحله حرارت گازهای مشتعل شده به 2000 درجه سانتیگراد می‌رسد و فشار داخل سیلندر تا حدود 80 اتمسفر افزایش می‌یابد.
زمان تخلیه :
با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قدرت ، سوپاپ تخلیه باز می‌شود و به گازهای سوخته تحت فشار اولیه اجازه می‌دهد سیلندر را ترک کند. پس پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت می‌کند و تمام گازهای سوخته را بیرون از سیلندر می‌راند. در پایان پیستون یکبار دیگر به طرف پایین حرکت می‌کند و با شروع زمان تنفس سیکل جدیدی آغاز می‌گردد.
سیکل موتور دوزمانه دیزل
در این نوع موتورهای دوزمانه سوپاپ تنفس هوای تازه ، نظیر آنچه در موتورهای چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جای آن در فاصله معینی از سه سیلندر ، مجراهایی در بدنه سیلندر تعبیه شده است. که پیستون در قسمتی از مسیر خود جلوی آنها را می‌بندد، اصول کار این موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش میل‌لنگ اتفاق می‌افتد.
