Повышение тягово-сцепных свойств колесных тракторов класса 1,4 на полевых транспортных работах в условиях Амурской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Щитов, Андрей Сергеевич

• Щитов, Андрей Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Щитов, Андрей Сергеевич

Введение.

1. Состояние вопроса. Цели и задачи исследований. щ 1.1. Особенности естественных условий и их влияние на использование колесных тракторов класса 1,4 на транспортных работах в условиях Амурской области.

1.2. Эффективность использования колесных тракторов на транспортных работах.

1.3. Анализ путей повышения тягово-сцепных свойств и снижения техногенного воздействия на почву колесных тракторных поездов.

1.3.1. Снижение нормального давления на почву.

1.3.2. Повышение коэффициента сцепления ведущих колес трактора с почвой.

1.3.3. Увеличение сцепного веса.

1.4. Выводы и задачи исследований.

2. Теоретические предпосылки исследований.

2.1. Теоретическое обоснование выбора ведущего моста прицепа. ф 2.2. Определение касательной силы тяги, развиваемой трактором и прицепом с ведущим мостом.

2.3. Влияние физико-механических характеристик почвы на величину касательной силы тяги трактора.

2.4. Влияние касательной силы тяги на производительность транспортного агрегата.

3. Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Задачи экспериментальных исследований.

3.2. Общая методика проведения экспериментальных исследований.

3.3. Объекты исследований и условия проведения экспериментальных исследований.

3.4. Средства измерений, тарировка тензометрических узлов.

3.4.1. Измерение тягового усилия.

3.4.2. Измерение частоты вращения ведущего колеса трактора.

3.4.3. Измерение пройденного пути и буксования трактора.

3.5. Методика определения физико-механических характеристик почвы.

3.5.1. Определение влажности почвы.

3.5.2. Определение твердости почвы.

3.5.3. Определение объемного веса (плотности почвы).

3.6. Методика математической обработки экспериментальных данных.

3.6.1. Оценка точности измерений.

3.6.2. Статистическая обработка экспериментальных данных.

4. Результаты, анализ экспериментальных и теоретических исследований.

4.1. Результаты экспериментальных исследований трактора МТЗ-82.

4.2. Техногенное воздействие на почву ходовых систем транспортных агрегатов.

4.3. Результаты сравнительных хозяйственных испытаний трактора МТЗ-82 с серийным и экспериментальным прицепами.

5. Использование результатов исследований в инженерной деятельности.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение тягово-сцепных свойств колесных тракторов класса 1,4 на полевых транспортных работах в условиях Амурской области»

Известно, что в сельском хозяйстве около 30% трудовых затрат и более 50% энергетических мощностей расходуется на транспортные работы. Наряду с использованием на этих работах автомобильного транспорта немаловажную роль в перевозке сельскохозяйственной и другой продукции отводится тракторным поездам. Использование энергонасыщенных колесных тракторов на транспортных работах позволяет повысить эффективность их использования. В тоже время, из-за слабой несущей способности почвы в период проведения сельскохозяйственных работ автомобильный транспорт при перевозке грузов с полей используется малоэффективно. Перевозка грузов с полей полностью ложится на тракторные поезда. Однако при перевозке грузов с поля не всегда справляются с поставленной задачей и тракторные поезда, вследствие низких тягово-сцепных свойств. Наиболее перспективным направлением повышения эффективности транспортных агрегатов на транспортных работах является повышение тягово-сцепных свойств за счет использования прицепов и полуприцепов с ведущим мостом. Наличие ведущего моста у прицепа способствует улучшению проходимости транспортного агрегата.

Вопросам повышения эффективности использования тракторных поездов посвящен ряд работ [11,14,35,46,47,50,51,65 ,66,68,71,85,87,92, 94,108, 141,147,180]. Результаты данных исследований позволили наметить пути повышения тягово-сцепных свойств, снижения техногенного воздействия на почву, улучшения эффективности применения колесных тракторов с прицепом.

Практически не решена данная проблема в условиях переувлажнения верхнего слоя почвы при наличии твердого подстилающего слоя в виде мерзлоты.

Настоящая диссертационная работа направлена на повышение эффективности использования колесного трактора класса 1,4 на полевых транспортных работах при низких тягово-сцепных свойствах.

Цель работы. Повышение эффективности использования колесного трактора класса 1,4 на полевых транспортных работах за счет применения активного ведущего моста прицепа, увеличения производительности, улучшения тягово-сцепных свойств и снижения техногенного воздействия движителей на почву.

Объект исследования. Процесс взаимодействия ведущих колес прицепа с верхним переувлажненным слоем почвы и жестким подстилающим слоем в виде мерзлоты.

Методы исследований. Для решения поставленных задач - описания процесса взаимодействия колесного движителя с почвой использованы методы теоретической механики. В исследованиях использован математический аппарат дифференциального и интегрального исчисления.

Экспериментальные исследования проведены в полевых условиях. Опытные данные обработаны современными методами теории вероятностей и математической статистики.

Научная новизна. Обоснована схема привода ведущего моста прицепа на основании теории силового потока. Предложены аналитические зависимости, позволяющие определить касательную силу тяги транспортного агрегата в зависимости от физико-механических характеристик почвы. Влияние ведущего моста прицепа на тягово-сцепные свойства и производительность транспортного агрегата в условиях Дальнего Востока.

Практическая значимость работы. Использование колесного трактора класса 1,4 на транспортных работах с активным ведущим мостом прицепа снижает техногенное воздействие на почву, за счет снижения величины буксования и глубины колеи после прохода транспортного агрегата, повышает тягово-сцепные свойства. Предложенная схема передачи крутящего момента от двигателя к ведущему мосту прицепа позволяет уменьшить циркуляцию «паразитной» мощности за счет применения обгонной муфты.

Полученные экспериментальные зависимости позволяют сократить затраты времени и материальных средств при конструировании, совершенствовании и доработке конструкции ведущих мостов транспортных средств.

Методика экспериментальных исследований применяется на Амурской государственной машиноиспытательной станции при испытаниях колесных сельскохозяйственных тракторов. Полученные результаты по уточнению теории взаимодействия колесного движителя с почвой (дополнительного ведущего моста) внедрены в учебный процесс на кафедре «Тракторы и автомобили» Дальневосточного Государственного Аграрного Университета (ДальГАУ).

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях ДальГАУ (2003,2004гг.), Благовещенского филиала Московской Академии Предпринимательства при Правительстве г. Москвы (БФ МАП) "Молодежь XXI века: шаг в будущее" (2004г.), расширенном заседании кафедры «Тракторы и автомобили» ДальГАУ (2004 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в сборниках научных трудов ДальГАУ, в сборнике научных трудов БФ МАП, депонированы в центре информации и технико-экономических исследований агропромышленного комплекса РАСХН ВНИИЭСХ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения и пяти глав, общих выводов и списка литературы 201 наименования (в том числе 21 на иностранном языке), приложений.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Щитов, Андрей Сергеевич

Выводы и предложения

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований, изложенных в диссертации, решена задача повышения эффективности использования колесных тракторов на транспортных работах. Полученные результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. С учетом теории силового потока обоснована схема привода ведущего моста прицепа.

2. Установлено, что применение активного ведущего моста прицепа позволяет повысить тягово-сцепные свойства транспортного агрегата.

3. Использование на транспортных работах трактора МТЗ-80/82 и прицепа 2ПТС-4 с активным ведущим мостом позволяет повысить рабочую скорость движения на 33,1%, производительность на 16,0% и снизить расход топлива на единицу перевозимого груза на 19,1% по сравнению с серийным.

4. Использование ведущего моста прицепа уменьшает техногенное воздействие транспортного агрегата на почву. После прохода серийного агрегата плотность почвы составила - 1,61. 1,64 г/см3, после прохода экспериментального -1,50. 1,54 (увеличилась на 10%). Твердость почвы соответственно 1,306. 1,314 и 1,143. 1,147 МПа (увеличилась на 11%). Глубина колеи после прохода экспериментального варианта меньше на 48 % по сравнению с серийным.

5. Использование трактора МТЗ-80/82 с экспериментальным прицепом приводит к экономии 18,28 МДж/ткм по сравнению с серийным вариантом на ранневесенних сельскохозяйственных работах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Щитов, Андрей Сергеевич, 2004 год

1. Антонов А.С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин: Теория и расчет.-JL: Машиностроение, 1967.- 439 с.

2. Агейкин Я.С. Вездеходные колесные и комбинированные движители.-М.: Машиностроение, 1972.- 184 с.

3. Агроклиматические ресурсы Амурской области.- Л.: Гидрометеоиздат, 1973.-103 с.

4. Азимжанов И.У. Динамическая модель трактора с полу навесным прицепом. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2001, № 9, С. 25-27.

5. Алтосаар З.А. Тяговые показатели трактора с прицепным ведущим мостом в условиях Эстонской ССР.:- Записки Ленинградского СХИ,1967.- Т.97.- С. 223-233.

6. Амурский статистический ежегодник 2001 год: Статистический сборник.- Благовещенск, 2001.- 365 с.

7. Амурский статистический ежегодник: Статистический сборник.-Благовещенск, 1999.- 344 с.

8. Амурский статистический ежегодник: Статистический сборник.-Благовещенск, 2002.- 382 с.

9. Амурский статистический ежегодник: Статистический сборник.-Благовещенск, 2004.- 400 с.

10. Апарин И.В. Состояние машинно-тракторного парка и законодательное обоснование технического перевооружения АПК России.-М.: МЭСХ,2003.-№5.-С. 2-5.

11. Арсеньев Г.М., Винокуров Г.Ф. Исследование тяговых качеств трактора МТЗ-52 и тяговых сопротивлений прицепов в транспортном агрегате.-Труды Великолукского СХИ, 1972, Вып. XXV.- С. 48-51.

12. Асенов П.В. Анализ схем силовой передачи автомобилей высокой проходимости // Автомобильная промышленность, 1996.- № 10.- С. 2831.

13. Астафьев B.J1. и др. Испытания тракторов высоких тяговых классов в условиях целинного земледелия. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2003.- №8.- С.23-24.

14. Баранский А.Н. Улучшение эксплуатационных показателей и использования колесных тракторов.- Минск.: Урожай, 1968.- 255 с.

15. Барский И.Б., Анилович В.Н., Кутьков Г.И. Динамика трактора.-М.: Машиностроение, 1973.- 280 с.

16. Беккер М.Г. Введение в теорию систем местность-машина. М.: Машиностроение, 1973,- 418 с.

17. Белковский В.Н., Пачев В.П., Русанов В.А. и др. Рекомендации по определению параметров шин для сельскохозяйственной техники, обеспечивающих требования ГОСТ 26955-86 по допустимому воздействию на почву.- Днепропетровск.- М.: ВИМ-НИИ КГШ, 1987.- 20 с.

18. Белковский В.Н., Пачев В.П., Шкуро Г.А., Ищенко В.А., Русанов В.А. Методические указания по выбору параметров колесного движителя с допустимым по ГОСТ 26955-86 воздействием на почву.-Днепропетровск.- М.: НИИ КГШ- ВИМ, 1989.- 18 с.

19. Белковский В.Н., Пачев В.П.^Яблоков Д.А., Небогин И.С., Русанов В.А. Шины сверхнизкого давления.// Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1992.- № 3-4.-С. 38-39.

20. Бендат Д.Ж., Пирсол J1. Изменение и анализ случайных процессов. Пер. с англ. М.: МКР, 1974.-464 с.

21. Бируля А.К. Исследование взаимодействия колес с поверхностью качения, как основа оценки проходимости. В кн.: Проблемы повышения проходимости колесных машин,- М.: Издательство АН СССР, 1959.- 188 с.22.23,24,25.28,29,30