Тракторный разворот. Электромеханическая трансмиссия: будущее тракторостроения?
Вследствие введённых против России санкций и прекращения прямых поставок в нашу страну европейской и американской сельхозтехники на отечественном рынке появился дефицит по целому ряду машин, который, в том числе, коснулся тракторов.
Недостаток этой техники отмечался в России и ранее. Так, по данным мониторинга ФГБНУ ВНАЦ ВИМ, производство сельскохозяйственных тракторов в России уменьшилось со 135,9 тыс. штук в 1990 году до 5,8 тыс. в 2019-м, то есть в 23,4 раза. Но сегодня их нехватка может оказаться критически опасной, предостерегают эксперты.
«По оценкам разных НИИ, министерств и ведомств, на сегодняшний день дефицит тракторов в отечественном парке техники составляет более 220 тыс. колёсных и более 290 тыс. гусеничных машин», — озвучивает проблему заведующий кафедрой тракторов и автомобилей РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева Отари Дидманидзе.
По словам президента ассоциации «АСХОД» Павла Репникова, в первую очередь не хватает тракторов с универсально пропашной рамой мощностью от 130 до 300 л.с. «”Минский тракторный завод” ранее изготавливал такие машины, однако сейчас их производство значительно сократилось из-за недостатка иностранных комплектующих, замещение которых идёт недостаточными темпами. А ведь нашей стране ежегодно требуется 10-15 тыс. тракторов», — отмечает специалист, добавляя, что отечественные производители не способны обеспечить производство такого количества техники.
В Минпромторге подтверждают снижение поставок из недружественных стран тракторов мощностью 170-370 л.с., но утверждают, что все выпадающие объёмы замещаются российскими производителями и поставками из дружественных стран.
В ассоциации « Росспецмаш » также уверяют, что вся необходимая аграриям техника поставляется «согласно имеющемуся платёжеспособному спросу». «В сегменте энергонасыщенных тракторов российские производители на внутреннем рынке занимают лидирующие позиции. В сегменте тракторов малой и средней мощности большая доля поставок приходилась и приходится на Белоруссию. Также свои поставки нарастили производители из дружественных стран», — говорится в ответе ассоциации « Агротехнике и технологиям ».
В обход конкурентов
Тем не менее, участники рынка говорят о дефиците тракторов и ищут пути выхода из сложившейся ситуации.
В «АСХОД» для оперативного замещения выпавших объёмов поставок предлагают наладить в России производство тракторов на электромеханической трансмиссии. Этот вариант, уверены в ассоциации, позволит отечественному тракторостроению избежать конкуренции в направлениях, где уже утвердились такие мировые лидеры, как John Deere , CLAAS , New Holland и AGCO , которые производят передовую технику на механической трансмиссии, и соревноваться с которыми было бы крайне сложно.
«У них гораздо более сильные компетенции и разработки, а значит и возможности ценообразования. Играя на их поле, мы никогда их не догоним, как бы не ускорялись», — считает Павел Репников. По его мнению, нужно искать другие подходы, одним из которых может стать электромеханическая трансмиссия.
В нынешней ситуации, когда время столь важно, логичнее избегать технологий, требующих отсутствующего в стране производства трансмиссий, дифференциалов и гидрораспределительных систем, рассуждает Павел Репников. Наиболее верная стратегия — сделать ставку на генераторы, рекуператоры и электрические двигатели. Производственные мощности для их выпуска имеются на многих предприятиях, говорит эксперт, в частности на «Челябинском заводе электрооборудования» и «Курганском приборостроительном заводе». Разбив процесс разработки на независимые модули (согласование электрических систем, разработка ПО для их поддержания и разработка системы теплового баланса) между предприятиями, можно снизить расходы на НИОКР и сократить время, включая создание прототипа, до двух лет, рассказывает он.
Опыт РГАУ-МСХА им. К.А. Тимимрязева совместно с другими предприятиями
Трактор с комбинированной энергетической установкой на базе ВТЗ-2048А
— Экспериментальный образец трактора с гибридной силовой установкой на базе трактора ВТЗ-2048А, где наряду с серийным двигателем и трансмиссией установлена система компенсации мощности (тяговый электродвигатель — генератор и накопитель энергии — конденсатор).
— Максимальная мощность системы компенсации — 30 кВт. Суммарная масса агрегатов системы компенсации мощности — 100 кг.
— По расчётам и данным лабораторных испытаний мощность двигателя увеличивается на 45%, рост выработки за 1 час эксплуатационного времени составляет 9-12%, снижаются эксплуатационные затраты и достигается экономия топлива на 5-7%.
Электрический трактор на базе МТЗ-82
— Электродвигатель мощностью 60 кВт (81 л. с.).
— Длительность работы электротрактора на блоке литий-ионных батарей — 4 часа.
— Время полной зарядки — от 30 мин.
— Установленные на крыше кабины солнечные батареи обеспечивают автономное питание дополнительного оборудования (светодиодное освещение, кондиционер )
— Простота обслуживания, ремонтопригодность, отсутствие вредных выбросов и шума делают трактор лидером в своём классе.
— Трактор выгодно использовать в больших хозяйствах и на фермах.
Источник: по данным к.т.н. Р.С. Федоткина (РГАУ-МСХА им. К.А. Тимимрязева)
Кроме того, продолжает Репников, по предварительным подсчётам массовое производство техники на электромеханической трансмиссии будет на 15% дешевле аналогичного производства, основанного на механике и гидравлике, да и в управлении и ремонте электромеханическая трансмиссия гораздо легче. Остаются, конечно, такие вопросы, как неравномерное распределение тяги и теплового баланса, но они вполне преодолимы, уверен эксперт. К примеру, можно синхронизировать приводы и производить их разной мощности, что раньше было осуществимо только на самых мощных машинах, а излишнюю энергию собирать через рекуператоры, объясняет президент «АСХОД», добавляя, что площадки, если программа производства тракторов на электромеханической трансмиссии будет принята, также найдутся.
«Я разговаривал с губернатором Ленинградской области, у них есть необходимые производственные мощности. Прежде всего, это «Тихвинский вагоностроительный завод», а также завод Caterpillar, который пока непонятно как будет дальше развиваться в существующей ситуации», — делится Павел Репников.
Сейчас, чтобы понять целесообразность столь масштабной инициативы, на различных площадках проводятся совещания и встречи, говорит эксперт.
Например, в Минпромторге данное направление считают перспективным. Применение электромеханической трансмиссии «обеспечивает увеличение ресурса двигателя за счёт отсутствия механической передачи от двигателя на движитель (колёса, гусеничный ход), снижение расхода топлива, а также создаёт возможность дистанционного и автоматизированного управления трактором», сообщили « Агротехнике и технологиям » представители министерства. Кроме того, в ответе ведомства указывается, что челябинский «Резонанс» в 2022 году разработал электромеханическую трансмиссию для специализированной техники.
Правда, в самом «Резонансе» отмечают проблемы с внедрением технологии. По словам пресс-службы предприятия «государство предоставляет субсидии на развитие, но не даёт гарантий и поддержки сбыта, поэтому электромеханическая трансмиссия выпускается в единичных экземплярах, а серийный массовый выпуск наладить не получается».
В свою очередь на «Челябинском тракторном заводе — УРАЛТРАК» рассказывают, что испытания трактора с электромеханической трансмиссией продолжаются, и концу года их планируют завершить.
Не для сельского хозяйства
По словам независимого эксперта Андрея Горгодзе, идея производства тракторов на электромеханической трансмиссии не нова. Так, в 2009 году «Минский тракторный завод» (МТЗ) получил серебряную медаль в Ганновере за электромеханический трактор, но с тех пор гигант, и ныне ежегодно выпускающий свыше 35 тыс. тракторов, так и не смог наладить выпуск подобного рода техники.
«Причина в том, что требования к тяговым характеристикам промышленных тракторов и сельскохозяйственных серьёзно различаются, — поясняет Андрей Горгодзе. — У сельхозтрактора значительно изменяемые усилия при работе на основной обработке почвы, которые силовой агрегат с ДВС и механической передачей отрабатывает за счёт запаса крутящего момента, а электромеханика пока не даёт такой же равномерности при поддержании рабочей скорости. Однако при работе в поле важны постоянные технологические скорости при резко меняющихся условиях. К примеру, необходимо, чтобы в процессе вспашки плуг переворачивал пласт земли на определённый угол (не менее 130 градусов) и при определённой скорости (на современных плугах это 9-13 км/час). Если скорость выше, земля комьями будет разлетаться на несколько метров, а если ниже — пласт начнёт осыпаться в обратную сторону, что является нарушением агротехнологии. Чтобы электромеханика отрабатывала такие нагрузки, необходим серьёзный бустер, типа «суперконденсатора», который способен мгновенно выдать дополнительные 25-30% мощности. Именно поэтому на сегодняшний день сельскохозяйственные тракторы с электромеханической трансмиссией существуют исключительно в виде экспериментальных моделей, а стабильность рабочей скорости в необходимом интервале тяговых усилий оставляет желать лучшего».
Председатель правления «АСХОД» Александр Алтынов не вполне согласен с такой точной зрения. По мнению эксперта, «снять» мощность с аккумулятора гораздо проще, чем с мотора. Поэтому «Тесла» быстрее берёт ход с любой точки текущей скорости. При этом, конечно, у трактора гораздо больший диапазон по приложению силы, не отрицает эксперт.
Но даже если проект будет принят, помимо первостепенных вопросов появятся второстепенные, продолжает Андрей Горгодзе. Проблема в том, что в России отсутствует производство современных бустеров, аккумуляторов, «суперконденсаторов», не говоря уже о компонентах блоков управления — всё это до недавнего времени закупалось в недружественных странах, напоминает он.
Да и стоить такой трактор будет значительно дороже, предполагает эксперт. По его словам, цена сельскохозяйственного трактора мощностью 200-250 л/с с электромеханической трансмиссией при нынешнем состоянии необходимой материальной и компонентной базы составит не менее 20-25 млн руб. против 9-12 млн руб. за ныне производимые машины с той же мощностью двигателя. Что же касается стоимости всего проекта, то она может достигать 25-30 млрд руб. и на его реализацию потребуется не менее 5-6 лет.
Электромеханическая трансмиссия для колёсного трактора тягового класса 3 производства «Зауралмаш» г. Курган
Источник: по данным инженера-схемотехника конструкторского бюро электропривода НПП «Резонанс» к.т.н. А.Д. Чернышёва
Электромеханическая трансмиссия для гусеничного трактора тягового класса 10 производства «ЧТЗ-УРАЛТРАК»
Источник: по данным инженера-схемотехника конструкторского бюро электропривода НПП «Резонанс» к.т.н. А.Д. Чернышева
По словам Горгодзе, возможность реализации такого проекта можно допустить только чисто теоретически, так как в реальности он будет возможен исключительно при участии государственных программ и бюджетных средств. «В любом случае это потребует крайне высокого объёма затрат при небольшом количество выпущенных тракторов. Это видно и на примере того, какую долю занимают автомобили с гибридными силовыми агрегатами, и какими темпами эта доля растёт», — обращает внимание эксперт.
Схожей точки зрения придерживается и заведующий лабораторией «Система мобильных энергетических средств» «Федерального научного агроинженерного центра ВИМ» Александр Лавров. «Тракторы с электромеханической трансмиссией можно увидеть у многих зарубежных компаний. Но про их массовое производство я не слышал. Такую технику не производят по причине отсутствия комплектующих и высокой стоимости конечного продукта», — говорит он.
Действительно, тракторы на электромеханической трансмиссии есть у таких мировых компаний как John Deere , New Holland, Massey Ferguson , McCormic, Landini и др., но в массовое производство такая техника пока нигде не запущена, подтверждает Отари Дидманидзе. Поэтому наличие новых технологий совсем не означает возможности их массового применения, говорит он.
«Ещё в 80-х годах прошлого века в СССР проводились исследования по созданию самолётов, работающих на сжиженном водородном топливе, — рассказывает Отари Дидманидзе, — Однако в промышленное производство они не пошли по причине высокой себестоимости. С тракторами на электромеханической трансмиссии та же история. Чтобы их делать, нужны целые направления, которых сейчас у нас нет. Отдельные заводы могут изготавливать какие-то компоненты, но в целом производить такие тракторы не готов никто, даже оборонные предприятия, думаю, вряд ли смогут. Реализация этого проекта — это миллиарды и миллиарды рублей. Без государственной поддержки такой проект не будет существовать».
Возможные альтернативы
К сожалению, в существующем несколько десятков лет отечественном тракторостроении не всё замечательно, признают эксперты. На поддержку отрасли постоянно выделяются значительные денежные средства, а новые модели на рынке почему-то не появляются, замечает Александр Лавров. А как дела будут складываться в новом направлении, вообще не понятно.
«Чтобы вывести существующее тракторостроение на приемлемый уровень, необходимо для начала озаботиться качеством металла, который не соответствует необходимым требованиям, а затем — вопросами станкостроения, которого как направления в нашей стране не существует уже много лет», — говорит Александр Лавров, поясняя, что советские станки морально устарели и выработали свой ресурс, европейские и японские — не обслуживаются, а из возможных альтернатив сегодня в наличии только китайские.
Источник: Сергей Карякин (НАМИ) по данным Росспецмашстат, ФТС России, АСМ-холдинг
Примечание: белорусские тракторы, производящиеся на территории РФ По данным маркетинговых исследований рынка с/х тракторов совместно с ГК «Ростех»
«Чтобы появлялись те или иные новые тракторы, необходимо современное мощное машиностроение, а то, какое есть сейчас, никакой критики не выдерживает, и на приведение его к современному соответствию потребуются те же 5-6 лет», — полагает Андрей Горгодзе.
Получится ли оперативно выйти на качественно новый уровень и нарастить производство — большой вопрос. Пока что техника работает, говорит эксперт Картофельного союза Артём Вартанян, но если не будет запчастей, с поставками которых сегодня имеются большие проблемы, машины продержатся не более одного сезона, а с запчастями — ещё 2-3 года.
Между тем в Минпроторге заявляют о росте иностранных поставок. По сведениям министерства, в январе-августе 2022 года рынок тракторов для сельского хозяйства в Российской Федерации составил 21 564 ед., что на 2,2% больше, чем за аналогичный период прошлого года. Данный рост обеспечило увеличение отгрузок российских производителей и рост поставок из дружественных стран.
В ведомстве также прогнозируют, что в ближайшие 2-3 года внутреннее производство сельскохозяйственных тракторов вырастет за счёт увеличения объёма производства существующего модельного ряда и выпуска новых моделей. К примеру, в 2023 году планируется запуск нового завода Ростсельмаш в Ростове-на-Дону, где планируется выпускать тракторы с мощностью двигателя от 170 л.с. до 600 л.с.
Другой вариант развития событий — наращивание импорта из дружественных стран: Китая, Индии и Турции. Однако на сегодняшний день такая техника не совсем отвечает российским требованиям и существенно уступает американским и европейским машинам, к которым российские аграрии уже успели привыкнуть, отмечают эксперты. Причина в том, что турецкие и китайские тракторы не дотягивают до необходимой российским аграриям мощности, и поэтому востребованы слабо, объясняет Артём Вартанян.
«Наши дилеры, конечно, обращаются к китайской стороне с предложением доработать технику, увеличить объём гидробака, установить автоматическую коробку передач, но это вопрос не одного года», — делится он.
Не менее скептично по отношению к китайской технике настроен и Андрей Горгодзе. Оперативно адаптировать её под российские условия будет сложно, считает эксперт.
«При сравнении с аналогичными белорусскими и европейскими машинами китайские тракторы имеют в среднем по 50-60 отклонений от принятых требований по каждой машине, и прежде всего это касается рабочих скоростей, тягового усилия, производительности и комплектности гидравлической системы, мощности навесного устройства. Если предъявлять одинаковые агротехнические требования, то китайские тракторы мощностью 230-250 л.с. оказываются, в лучшем случае, аналогами привычных нам моделей, но имеющих 130-180 л.с.», — сравнивает он.
Этому вполне есть объяснение, комментирует ситуацию Александр Лавров. Если технику делать за 1-2 года, без испытаний, без доработки, то она такая и будет. Тем не менее, он считает, что китайские производители сработают гораздо быстрее российской промышленности, и именно от них следует ожидать изменения ситуации.
По словам председателя правления «АСХОД» Александра Алтынова, приходящие на российский рынок китайские тракторы вполне соответствуют заявленной в паспорте мощности, другое дело, что недостаточный вес машин не позволяет им работать с тяжёлой прицепной техникой. Эксперт сомневается, что китайские заводы, для которых весь российский рынок составляет доли процента, будут всерьёз рассматривать необходимость кастомизации свой техники.
Поэтому вопросы, как и в какой перспективе в нашей стране будут замещены тракторы определённых классов, остаётся открытыми.
https://www.agroinvestor.ru/tech/article/39209-traktornyy-razvorot-elektromekhanicheskaya-transmissiya-budushchee-traktorostroeniya/
