Улучшение динамических и эксплуатационных показателей пахотного агрегата тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Сидорова Анастасия Владимировна

• Сидорова Анастасия Владимировна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Сидорова Анастасия Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Особенности реализации роста мощности двигателей на тракторах

1.2 Влияние плавности хода трактора на эксплуатационные показатели пахотного агрегата и физиологическое состояние тракториста

1.3 Основные способы повышения плавности хода пахотного агрегата

1.4 Выводы по главе

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ВЕДУЩЕГО МОСТА ДЛЯ ЭНЕРГОНАСЫЩЕННОГО ТРАКТОРА В СОСТАВЕ ПАХОТНОГО АГРЕГАТА

2.1 Обоснование дополнительного ведущего моста для энергонасыщенного трактора в составе пахотного агрегата

2.2 Математическая модель пахотного агрегата с дополнительным ведущим мостом для определения вертикальных ускорений остова трактора

2.3 Выводы по главе

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Цель и программа экспериментальных исследований

3.2 Общая методика лабораторно-полевых испытаний

3.3 Аппаратурно-измерительный комплекс и погрешности измерений

3.4 Методика проведения полевых сравнительных испытаний

3.5 Методика обработки результатов исследований

3.6 Выводы по главе

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Исследование влияния дополнительного ведущего моста на динамику пахотного агрегата

4.2 Исследование влияния дополнительного ведущего моста на

на вертикальные колебания остова трактора

4.3 Результаты сравнительных испытаний

4.4 Экономическая эффективность применения дополнительного ведущего моста при повышении мощности двигателя

4.5 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ А. Численные значения коэффициентов аппроксимации корреляционной функции высот профиля опорной поверхности.... 119 ПРИЛОЖЕНИЯ Б. Программа моделирования опорной поверхности... 120 ПРИЛОЖЕНИЯ В. Блоки математической модели пахотного агрегата

трактора «Беларус МТЗ-82.1» с дополнительным ведущим мостом

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Программа ввода исходных данных математической модели пахотного агрегата трактора «Беларус МТЗ-82.1» с дополнительным ведущим мостом

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Программа обработки результатов эксперимента

ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Патент на изобретение

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Акты внедрения в производство

ПРИЛОЖЕНИЕ З. Акты внедрения в образовательный процесс

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Улучшение динамических и эксплуатационных показателей пахотного агрегата»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В последнее время в мировом тракторостроении наметился рост энергонасыщенности тракторов, но при этом увеличение производительности пахотного агрегата отстает от роста мощности двигателя. Реализация мощности энергонасыщенного трактора через тяговое усилие приводит к значительному повышению энергозатрат на его самопередвижение, реализация через увеличение рабочих скоростей приводит к дополнительному увеличению динамики пахотного агрегата. Рост динамики пахотного агрегата ухудшает качество вспашки и оказывает вредное влияние на тракториста.

Повышение производительности пахотных агрегатов и улучшения их плавности хода возможно при использовании тракторов с повышенной мощностью (энергонасыщенных тракторов) по модульному принципу, сформированного путем применение на двухосных тракторах дополнительного ведущего моста, снабженного гидронавесным оборудованием. Такой мост не только позволяет получить дополнительный сцепной вес для повышения тягового усилия трактора, но и является гасителем колебаний внешней нагрузки со стороны плуга.

Тема исследования, направленная на улучшение динамических и эксплуатационных показателей пахотного агрегата за счет применения дополнительного ведущего моста с энергонасыщенным трактором, актуальна.

Диссертация выполнялась в рамках плана госбюджетной научно-исследовательской работы кафедры транспортных систем и ЭМТП ФГБОУ ВО «Курский государственный аграрного университет имени И.И. Иванова «Совершенствование технологий, машин и оборудования для агропромышленного комплекс» и договора №3994ГС1/65569 о предоставлении гранта на проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Фондом содействия инновациям.

Степень разработанности темы исследования. Большой вклад в изучение динамики МТА, в том числе пахотных агрегатов, повышении их эффективности внесли такие ученые, как И.Б. Барский, В.Я. Анилович, Г.М. Кутьков, В.Н. Попов, Н.Г. Кузнецов, О.И. Поливаев, З.А. Годжаев, Д.А. Нехорошев и другие.

Литературный обзор показал, что применение балластирования современных энергонасыщенных тракторов для реализации их мощности привело к увеличению общей массы тракторов и удельного давления на почву, а увеличение рабочей скорости существенно повысило динамику пахотных агрегатов.

Целью исследования является улучшение динамических и эксплуатационных показателей пахотного агрегата на базе энергонасыщенного трактор за счет применения дополнительного ведущего моста.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Обосновать необходимость улучшения динамических и эксплуатационных показателей пахотного агрегата применением дополнительного ведущего моста на основе анализа литературных источников и известных разработок.

2. Разработать методику определения рациональной мощности трактора при использовании его с дополнительным ведущим мостом в составе пахотного агрегата.

3. Провести теоретические исследования влияния применения дополнительного ведущего моста на колебания остова трактора.

4. Разработать экспериментальный образец дополнительного ведущего моста для пахотного агрегата, позволяющий улучшить его эксплуатационные и динамические показатели и обеспечить переход трактора в следующий тяговый класс за счет реализации дополнительной мощности двигателя через увеличение силы тяги на крюке.

5. Провести апробацию, лабораторно-полевые и сравнительные испытания для подтверждения и оценки экономической эффективности применения в составе пахотного агрегата на базе энергонасыщенного трактора дополнительного ведущего моста.

Объект исследования - рабочие процессы пахотного агрегата, состоящего из колесного энергонасыщенного трактора «Беларус МТЗ-82.1» с двигателем Д-245 (105 л.с.), дополнительным ведущим мостом и плуга ПЛН-4-35.

Предмет исследования - закономерности изменения динамических процессов энергонасыщенного трактора с дополнительным ведущим мостом в составе пахотного агрегата.

Научная новизна работы:

- установлены зависимости изменения динамических показателей пахотного агрегата таких, как колебания остова трактора за счет применения дополнительного ведущего моста, позволяющего сместить основной частотный диапазон до 3 Гц и снизить величину максимума спектральной плотности вертикальных ускорений остова трактора в среднем до 30 %;

- установлены зависимости, устанавливающие необходимое повышение мощности энергонасыщенного многоосного трактора в составе пахотного агрегата с учетом распределения сцепного веса и величины буксования по мостам для ее полной реализации через дополнительный ведущий мост для создания тягового усилия, необходимого для перехода трактора в следующий тяговый класс, позволяющего повысить производительность пахотного агрегата на 36,65 % и снизить погектарный расхода топлива на 6,33 %.

- разработана математическая модель пахотного агрегата как динамической системы, отличающаяся учетом особенностей его функционирования с дополнительным ведущим мостом;

- разработана методика определения мощности трактора в составе пахотного агрегата с учетом распределения сцепного веса и величины буксования по

мостам, позволяющая определить необходимое повышение мощности энергонасыщенного трактора для ее полной реализации через дополнительный ведущий мост и переход трактора в следующий тяговый класс.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основании имитационного моделирования выявлено влияние дополнительного ведущего моста на показатели, улучшающие динамику пахотного агрегата. Получена зависимость для определения мощности трактора с учетом распределения сцепного веса и величины буксования по мостам, позволяющая обосновать необходимое повышение мощности тракторного двигателя для ее полной реализации через дополнительный ведущий мост и переход трактора в следующий тяговый класс.

Практическая значимость работы. Разработано, исследовано и запатентовано модульное энергетическое средство (Патент 2787059 РФ) состоящее из энергонасыщенного трактора, содержащего одноосный прицеп, состоящий из рамы с поворотным кронштейном, трансмиссии, ведущих колем, сцепки для его соединения с трактором и навесного механизма для сельскохозяйственных машин и орудий, применение которого позволяет улучшить динамические и повысить эксплуатационные показатели пахотного агрегата.

Результаты исследований внедрены в ФБГУ «Центрально-Черноземная МИС» (Курская обл.), ООО «Льговагроинвест» (Курская обл.) и ООО «Научно-производственный центр «Калугатрактсельмаш».

Методология и методы исследования. Для выполнения поставленных задач использовались математическое и имитационное моделирование, корреляционный и спектральный анализ.

Оценка эффективности пахотного агрегата, состоящего из трактора «Бе-ларус МТЗ-82.1» с двигателем Д-245 (105 л.с.) с дополнительным ведущим мостом проводилась на основе сравнительных полевых испытаний с пахотным агрегатом серийного трактора «Беларус МТЗ-82.1» с двигателем Д-240 (80 л.с.), а также используя техническую характеристику трактора «Беларус МТЗ-1221.2».

Исследования выполнялись с применением тензоусилителя с АЦП фирмы

National Instruments и специализированной системы виброиспытаний ZETLab. Полученные результаты обрабатывались с использование современных компьютерных программ.

Положения, выносимые на защиту:

- дополнительный ведущий мост в составе пахотного агрегата, позволяющий реализовать избыточную мощность энергонасыщенного трактора для повышения производительности и улучшить динамику агрегата;

- компоновочная схема пахотного агрегата с использованием энергонасыщенного трактора и дополнительного ведущего моста, позволяющая улучшить динамические показатели и повысить производительность пахотного агрегата при одновременном снижении погектарного расход топлива;

- методика определения мощности многоосного трактора в составе пахотного агрегата с учетом распределения сцепного веса и величины буксования по мостам, позволяющая определить необходимое повышение мощности энергонасыщенного трактора для ее полной реализации через дополнительный ведущий мост и переход трактора в следующий тяговый класс;

- математическая модель пахотного агрегата с дополнительным ведущим мостом, позволяющая оценить динамику агрегата.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов обеспечена использованием методов статистической динамики при моделировании и обработке результатов. Достоверность научных положений подтверждается экспериментальными исследованиями с использованием современного аппаратно-измерительного комплекса.

Результаты работы доложены, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях Курского ГАУ, Воронежского ГАУ им. Петра 1, Калужского филиала МГТУ им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет) за период с 2019 по 2023 годы и внедрены в образовательном процессе Курского ГАУ при подготовке аспирантов по дисциплине «Энерго- и ресурсо-

сбережение при эксплуатации машинно-тракторного парка», магистров направления подготовки «Агроинженерия» по дисциплине «Инженерное обеспечение технической эксплуатации машинно-тракторного парка» и бакалавров направления подготовки «Агроинженерия» по дисциплинам «Тракторы и автомобили» и «Эксплуатация машинно-тракторного парка».

Личный вклад соискателя заключается в постановке проблемы; разработке программы исследований; проведение, анализ и обобщение теоретических и экспериментальных исследований; апробации результатов исследования на научно-практических конференциях в 2019-2023 годах, в подготовке публикаций по выполненной работе.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано девять научных статей, в том числе три статьи в изданиях, включенных в перечень российских рецензируемых научных журналов, рекомендуемых ВАК, одна статья в изданиях, определенных Scopus.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 разделов, заключения, списка литературы, включающего 124 наименования, 8 приложений. Объем диссертации составляет 147 страницы.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Результаты, выносимые на защиту, относятся к пункту 5 «Мобильные и стационарные энергетические средства, машины, агрегаты, рабочие органы и исполнительные механизмы» паспорта научной специальности 4.3.1. Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИНЯ ВОПРОСА 1.1 Особенности реализации роста мощности двигателей на тракторах

Правительством Российской Федерации от 7 июля 2017 г. №2 1455-р утверждено распоряжение о стратегии развития сельскохозяйственного машиностроения на период до 2030 года, в нем отмечено что процесс консолидации сельскохозяйственной отрасли ведет к увеличению спроса на тракторы средней (от 100 до 200 л.с.) и большой мощности (свыше 200 л.с.) [1].

Реализация прироста мощности тракторного двигателя увеличением скорости пахотного агрегата ограничена агротребованиями и повышением его динамики. Второй путь повышения производительности МТА связан с увеличением тягового усилия трактора, которое приводит к значительному увеличению сцепного веса трактора, так как имеется жесткая связь мощности двигателя и его массы [2]. Таким образом повышение энергонасыщенности трактора, как основной закономерности развития его технического уровня, ведет к перерастанию трактора-тягача в трактор с запасом мощности, позволяющей применять трактор для привода рабочих органов сельскохозяйственных машин с одновременной их тягой [3].

Сегодня в мировом тракторостроении отмечаются тенденция использования сельскохозяйственного трактора не как источника тяги, а как мобильного энергоносителя, энергию которого можно передать рабочим машинам и орудиям. Трактор переходит из тяговой к тягово-энергетической концепции трактора [4].

Для реализации «избыточной» мощности энергонасыщенных тракторов многие зарубежные и отечественные производители применяют балластирование с целью увеличения тягового усилия трактора идя по рассмотренному второму пути повышения производительности МТА [3]. Чугунные балласты закрепляются на остове или ведущих колесах трактора (рисунки 1.1 и 1.2).

Рисунок 1.1 - Колесные балластные грузы [5]

Рисунок 1.2 - Передние балластные грузы [5]

Балластирование становится необходимым способом искусственного увеличения веса трактора и понижения его энергонасыщенности для увеличения тягового усилия вследствие ограничения скорости выполнения технологических работ. При работе с орудиями, обладающими высоким тяговым сопротивлением применение балласта позволяет более точно подобрать тяговое усилие трактора, а если не требуется высокая сила тяги рекомендуется трактор использовать без балласта.

В свою очередь на тракторах средней (от 100 до 200 л.с.) и особенно большой мощности (свыше 200 л.с.) применяют балластные грузы, которые составляют до половины массы самого трактора [3]. Демонтаж таких значительных масс вызывает на практике определенные неудобства и сложности, поэтому применение балласта на энергонасыщенном тракторе переводит его в трактор следующего тягового класса лишая, тем самым его универсальности и приводя к дополнительным расходом топлива на перемещение ненужного балласта [6]. Кроме того, с увеличением сцепного веса трактора за счет балластирования, жесткость шины повышается в результате чего увеличиваются глубина следа и уплотнение почвы [6-8].

Балластирования как способ повышение сцепного веса возможно не только за счет балластных грузов, но и также при использовании веса рабочих орудий и емкостей с технологическим материалом при навешивании их на весьма перспективные «интегральные» тракторы. Ярким представителем таких тракторов является трактор ЛТЗ-155 [9-11] созданный на Липецком тракторном заводе, который в свое время сделал прорыв в тракторостроение (рисунок 1.3). Аналогичные тракторы были разработаны немецким концерном Daimler-Benz «MB-trak» с формулой 4К4б [13-15] (рисунок 1.4). и английской фирмы JCB серии «Fastrac» [17, 18]. Тракторы имели одинаковые колеса с равномерным распределением массы между ними.

Рисунок 1.4 - Интегральный трактор «MB-trak» [16]

Тракторы фирмы «Fendt» отличались большим (на 12-14%) сцепным весом на задние колеса за счет меньшего диаметра передних колес. Интегральные тракторы решали проблему реализации повышенной мощности двигателя за счет увеличения сцепного веса, но при этом увеличивалась вертикальная нагрузка на колеса трактора, что приводило к дополнительному уплотнению почвы и как следствие к снижению урожайности [17, 19]. Частично снизить удельное давление на почву позволяет применение широкопрофильных шин и сдвоенных колес, но это усложняет обработку пропашных культур, а также передвижение по дорогам [20, 21].

В патенте [22] предлагалось на транспортных работах использовать вес прицепа для догрузки ведущих колёс трактора с помощью тросового догружа-теля. В работе [23] описано плавающее тягово-сцепное устройство для использования массы прицепа или полуприцепа для увеличения сцепного веса трактора. Другой более эффективный способ использования веса прицепа для увеличения тягового усилия трактора за счет применения активного привода колёс [24] прицепа или прицепной сельскохозяйственной машины [24].

Другим направлением повышения тягово-сцепных свойств тракторов и снижения уплотнения почвы является увеличение количества ведущих осей. Примерами трехосных тракторов являются разработки немецкой компании Fendt трактора Trisix Vario (рисунок 1.5) [25], ВИМа трехосных тракторов Т-150К и К-701 [26]. Немецкая фирмой Deutz-Fahr разработала восьмиколесный энергонасыщенный трактор Agro XXL с двигателем мощностью 440 кВт/600 л.с. (рисунок 1.6) [27]. Такие тракторы имея сохраняя преимущества колесных тракторов получили еще и преимущества гусеничных тракторов за счет увеличения площади опоры до 70 %.

Рисунок 1.5 - Трехосный трактор Trisix Vario [28]

Рисунок 1.6 - Восьмиколесный энергонасыщенный трактор Agro XXL [27]

Одним из возможных путей дальнейшего развития тракторостроения -это использование принципов модульного построения, обеспечивающих создание элементной базы сельхозмашиностроения и адаптивности к технологическим переналадкам МТА. Концепция создания семейства сельскохозяйственных мобильных универсальных энергосредств нового поколения с комплексами адаптивных машин и агрегатов рассмотрена в работе [4]. При модульном построении основное тяговое усилие формируется ведущими колесами технологической части МТА за счет избыточной мощности энергонасыщенного трактора при этом активизируется вес всего МТА.

Первым шагом модульного построения МТА может быть использование с энергонасыщенным трактором технологического модуля, который имея ведущие колеса и позволяет навешивать на него сельскохозяйственные машины используя часть их веса в качестве сцепного веса, а также при необходимости дополнительный балласт. Как отмечается в работах [29, 30] ведущие колеса такого технологического модуля могут увеличить тяговое усилие до 2 раз. Такой способ комплектования трактора позволяет повысить универсальность тракторов и использовать один трактор в двух тяговых классах, что в свою очередь позволяет устранить отсутствие трактора определенного тягового класса и одновременно сократить номенклатуру имеющихся тракторов в конкретном хозяйстве

[3].

Интересный опыт был получен ВИМом. К трактору МТЗ-52 был присоединен третий ведущего моста колеса, которого приводились в движение от синхронного ВОМ [31]. Было отмечено увеличение тягового усилия на 62% с одновременным уменьшением рабочей скорости до 27%. Это уменьшение скорости объяснялось недостаточной энергонасыщенности трактора МТЗ-52. Применение технологического модуля с трактором МТЗ-82 мощностью 80 л.с. [32] при работе с тяжелой дисковой бороной БДТ-5 позволил повысить производительность агрегата, но при снижении рабочей скорости из-за недостаточной мощности.

Этот недостаток был решен в экспериментальных образцах МЭС-300 и МЭС-200 (рисунки 1.7 и 1.8).

Рисунок 1.7 - Энергетический модуль МЭС-300 [33]

Рисунок 1.8 - Энергетический модуль МЭС-200 [33]

Энергетический модуль МЭС-300 созданный на Харьковском тракторном заводе при использовании технологического модуля агрегатировался с сельхозмашинами, предназначенными для тракторов 5 тягового класса. Было отмечено, что сменная производительность выросла на 68,0% с одновременным уменьшением погектарного расхода топлива на 43,9% [34, 35]. Энергетический модуль МЭС-200 созданный Липецким тракторным заводом. Сменная производительность энергетического модуля МЭС-200 объеденного с технологическим модулем превысила производительность трактора 2 тягового класса на 35-37%, погектарный расход топлива на вспашке был ниже на 17% [34, 35].

Широкое применение нескольких ведущих мостов получило колёсная и гусеничная техника повышенной проходимости особенно при создании автопоездов для перевозки крупногабаритных и тяжеловесных грузов в условиях бездорожья: специальные колесные шасси: МЗКТ-79221 и КамАЗ-7850 с колесной формулой 16х16 и гусеничные поезда: ДГМ1, БТ361А-01, СВГ -701, Урал-5920 и др [36] (рисунки 1.9 и 1.14).

М _&

Рисунок 1.9 - Специальное колесное шасси МЗКТ-79221 [36]

Рисунок 1.10 - Специальное колесное шасси КамАЗ-7850 [36]

Рисунок 1.11 - Сочлененный гусеничный вездеход ДГМ-1 [36]

Рисунок 1.12 - Сочлененный гусеничный вездеход БТ361А-01 [36]

Рисунок 1.13 - Гусеничный вездеход СВГ-701 [36]

Рисунок 1.14 - Гусеничный вездеход Урал-5920 [36]

Были разработаны и выпущены автопоезда с активными прицепами и полуприцепами, имеющими преимущественно механический привод прицепного звена: Урал-44201-862 (10х10), БАЗ 3405-9366 (10х10), КрАЗ-260Д-9382 и др. [24] (рисунки 1.15 и 1.17). Основным недостатком механического привода это конструктивная сложность, низкая надежность из-за большого числа карданных

передач, кинематическое несоответствие вращения колёс прицепного звена и тягача, отсутствие возможности расцепления и замены прицепного звена [24].

Рисунок 1.15 - Урал-44201-862 [24]

Рисунок 1.16 - БАЗ 3405-9366 [24]

Рисунок 1.17 - КрАЗ-260Д-9382 [24]

Были созданы автомобили с гидрообъёмным приводом: МАЗ-544-5246, ЗИЛ-137-137Б и др. (рисунки 1.18 и 1.19). Недостатком такого привода является низкие надежность и невысокий КПД [24].

Рисунок 1.18 - МАЗ-544-5246 [24]

Рисунок 1.19 - ЗИЛ-137-137Б [24]

Применение ведущих мостов в тракторных транспортных агрегатах было проведено в ряде работ [23, 37]. По итогам исследования тракторных транспортных агрегатов [23] отмечается снижение буксования до 20 % при увеличение грузоподъемности до 50 %.

Таким образом разработка и эксплуатация техники с несколькими ведущими мостами накопило опыт создания перспективных тягачей и тракторов. При этом повышение энергонасыщенности трактора, как основной закономерности развития его технического уровня, ведет к перерастанию трактора-тягача в трактор тягово-энергетической концепции (мобильное энергетическое средство) с расширением его универсальности и функциональных возможностей. Одним из перспективных направлений является формирование пахотного агрегата по модульному принципу на базе энергонысыщенных тракторов, снабженных технологическим модулем с одним или несколькими ведущими мостами и гидронавесным устройством, позволяющим использовать часть веса сельхозмашин в качестве сцепного веса, а также при необходимости дополнительный балласт.

1.2 Влияние плавности хода трактора на эксплуатационные показатели пахотного агрегата и физиологическое состояние тракториста

Важным эксплуатационным свойством трактора является плавность хода - возможность трактора двигаться в заданном диапазоне скоростей без значительных ударных и вибрационных воздействий на его остов и отрицательного влияния на самочувствие тракториста.

Многочисленными исследованиями выявлено, что основное время работы пахотного агрегата происходит при колебаниях, возникающих при взаимодействии движителей с опорной поверхностью и рабочими органами с почвой.

При работе пахотного агрегата горизонтальная составляющая крюкового усилия непрерывно изменяется по амплитуде и частоте [38-40]. Отмечается, что работа двигателя при переменной нагрузке приводит к снижению мощности до 13,5 % [39] и производительности колесного трактора до 20-30 % на вспашке [41]. Работа тракторов в условиях сельскохозяйственного производства, как показали исследования снижает тяговую мощность трактора на 20-30 % при увеличении расхода топлива на 15-25 % [38, 39].

Было выявлено, что неустановивщаяся нагрузка на ведущих колесах трактора оказывает отрицательное воздействие на двигатель и приводит к увеличению расхода топлива до 15-25 % с одновременным снижением производительности до 20-30 % [42].

Вынужденные колебания трактора, возникающие при выполнении МТА сельскохозяйственных технологических операций [43, 44] снижают основные эксплуатационные показатели трактора (среднюю скорость движения, удельный расход топлива, себестоимость работ, долговечность, безопасность движения), ухудшают качество выполняемых технологических процессов, а также приводят к ухудшению физиологического состояния тракториста [45, 46].

Все колебания остова трактора можно разделить на высокочастотные колебания свыше 20 Гц (вибрацию) и низкочастотные до 20 Гц (собственно колебания) [47, 48]. Вибрации носят гармонический характер и возникают в основном

при работающем двигателе. Низкочастотные колебания вызваны неровностями поверхности поля и неравномерностью сопротивления со стороны рабочих машин и орудий и носят случайный характер [41]. Влияние указанных факторов проявляется в неравномерности загрузки агрегатов и их движителей, приводят к ухудшению их энергетических, технико-экономических и агротехнических показателей.

Амплитуда колебаний центра масс колесного трактора зависит не только от сил вертикальных реакций, но и вызвана также колебанием момента на ведущих колесах трактора [41]. Доля таких колебаний составляет до 10 %, при этом колебания момента от ведущих колес трактора могут вызывать резонансные колебания остова [40].

Плавностью хода значительно влияет на качество выполняемых технологических операций за счет нарушения равномерности хода, приводит к ухудшению плодородия почвы вследствие увеличения уплотняющего воздействия на почву [49]. Проблема сохранения и повышения плодородия почв является наиболее актуальной.

Из-за колебаний крутящего момента на ведущих колесах трактора, вызванные радиальной деформация шины под действием неровности профиля опорной поверхности возникают колебания поступательной скорости агрегата, влияющие на производительность агрегата [50]. Отрицательное влияние на плавность хода увеличения амплитуды колебаний нагрузки на крюке МТА объясняется тем что происходит увеличение деформации шины в тангенциальном и радиальном направлении [41]. В момент пробуксовки колес трактора деформированные шины резко увеличивают радиус колес, что вызывает вертикальное ускорение заднего моста [41]. Во время вертикального перемещения моста сцепление с почвой уменьшается, а угловая скорость колес с уменьшением нагрузки на двигатель возрастает и с большей степенью сжимает шину в контакте с дорогой, далее процесс развития вертикальных колебаний повторяется с постепенным нарастанием амплитуд, а с увеличением скорости существенное значение приобретают неровности дороги [41].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сидорова Анастасия Владимировна, 2023 год

Список литературы

1. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 7 июля 2017 г. № 1455-р «Об утверждении Стратегии развития сельскохозяйственного машиностроения России на период до 2030 года» - Режим доступа: http://government.ru/docs/28393/

2. Кутьков, Г.М. Тяговый расчет трактора тягово-энергетической концепции: Учебно-методическое пособие / Г.М. Кутьков, В.Н. Сидоров, М.В. Сидоров: Под редакцией проф. Г.М. Кутькова. - М.: Издательство, 2012. - 84 с.

3. Кутьков, Г.М. Энергонасыщенность и классификация тракторов // Тракторы и сельхозмашины, 2009. - №5. С. 11 - 14.

4. Концепция создания семейства сельскохозяйственных мобильных универсальных энергосредств нового поколения с комплексами адаптивных машин и агрегатов / Годжаев З.А., Шевцов В.Г., Лобачевский Я.П., Лавров А.В., Зубина В.А., Пономарев А.Г. - М.: ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, 2020. - 84 с.

5. Трактор FENDT 936 VARIO Profi // Агроспейс: каталог техники - Режим доступа: http://agrospace.com.ua/traktor-fendt-936-09-vario-profi-2015.

6. Кутьков, Г.М. Балластирования тракторов / Г.М. Кутьков, И.В. Грибов, Н.В. Перевозчикова // Тракторы и сельскохозмашины, 2017. - №9. - С. 5260.

7. Robert Grisso, Zane R. Helsel. Ballasting Tractors for Optimal Fuel Efficiency. Farm-energy, april 3, 2019.

8. Anna McConnell. Ballasting: the great balancing act, Successful farming, March 30, 2017.

9. Коцарь, Ю.А. От трактора Блинова до интегральной модели / Ю.А. Коцарь [и др.] // Тракторы и сельхозмашины, 2005. - № 5. - С. 9 - 11.

10. Басин, В.С. Направления совершенствования тракторной техники / В.С. Басин // Тракторы и сельхозмашины. - 2006. - №9. - С. 3 - 5.

11. Кабаков, Н.С. Трактор ЛТЗ-155 для возделывания пропашных культур / Н.С. Кабаков, А.Г. Пономарев // Тракторы и сельхозмашины, 2000. - № 1. - С.

l - 9.

12. Трактор ЛТЗ-155. Описание, характеристики, техобслуживание, видео, отзывы // Агротехника онлайн: тракторы - Режим доступа: https : //fermerinform.ru/traktor-ltz-155.

13. Гумилевский, Ю.Н. Трактор «MB trak 1300» / Ю.Н. Гумилевский // Тракторы и сельхозмашины, 19l9. - №8. - С. 39 - 4G.

14. Ксеневич, И.П. Некоторые тенденции тракторостроения за рубежом / И.П. Ксеневич, С.Е.Либцис, А.П. Парфенов // Тракторы и сельхозмашины, 1991

- №7. - С. 45 - 52.

15. Der Nachfolger des MB Trac last noch auf sich warten// Landtechnic, 1989. - №7/8. - pp. 22 - 24.

16. Mercedes-Benz MB Trac 11GG (W442) 19l5 г. - Режим доступа: https://dzen.ru/a/XM2uK5aArwCyx9CF?utm_referer=www.google.com

1l. Гольтяпин, В.Я. Новые тракторы зарубежных фирм / В.Я Гольтяпин // Тракторы и сельхозмашины, 2GG8. - № 10. - С. 50 - 5б.

18. Гольтяпин, В.Я. Новые интегральные тракторы JCB / В.Я Гольтяпин // Тракторы и сельхозмашины, 2GG5. - №4. - С. 4G - 44.

19. Поливаев, О.И. Снижение уплотнения почвы движителями мобильных энергетических средств / О.И. Поливаев, В.С. Воищев // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - Воронеж: ВГАУ, 2013. - №1 (36).

- С. 57 - 59.

2G. Астафьев, В.Л. Совершенствование технической оснащенности села с учетом уплотняющего воздействия МТА на почву / В.Л. Астафьев [и др.] // Тракторы и сельхозмашины, - 2GG2. - № 9. - С. 11 - 12.

21. Юшин, А.А. Перспективы развития мобильной энергетики / А.А. Юшин // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 19l8. - № 11. - С. 8 - 11.

22. Пат. 2590777 Российская Федерация: МПК B6GB 39/GG, B62D 53/G4,

B62D 13/00. Тросовый догружатель ведущего моста колесного трактора при агрегатировании с прицепами / С.В. Щитов, Е.Е. Кузнецов, З.Ф. Кривуца, О.А. Кузнецова, Е.С. Поликутина; заявитель и патентообладатель Дальневосточный государственный аграрный университет. - № 2015107815/11, заявл. 05.03.2015; опубл. 10.07. 2016, Бюл. № 19. 8 c.

23. Ворохобин, А.В. Результаты исследований усовершенствованной конструкции тягово-сцепного устройства трактора. / А.В. Ворохобин // Вестник Воронежского государственного аграрного университета, 2016. - № 4 (51).

24. Шутенко, В.В. Повышение эффективности работы машинно-тракторных агрегатов индивидуальным управлением ведущих колёс: Автореферат дис... канд. техн. наук / В.В. Шутенко. - М.: Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, 2021. - 22 с.

25. Интеллигентная технология для королевского класса // Современная сельхозтехника и оборудование. - 2008. - вып. 1. - С. 26 - 28

26. Судин, Ж.М. Самоходные машины для химизации / Ж.М. Су дин, Б.А. Грицик // Тракторы и сельхозмашины, 1989. - № 7. - С. 40 - 42.

27. 600 л.с. на 8 колесах // Современная сельхозтехника и оборудование, 2010. - вып. 1. - С. 20 - 22.

28. Tractofan: Fendt Trisix Vario. - Режим доступа: https://www.trac-torfan.nl/picture/84199

29. Кутьков, Г.М. Блочномодульные МТА / Г.М. Кутьков, И.П. Ксеневич // Тракторы и сельхозмашины, 1990. - №1. - С. 8 - 10.

30. Надыкто, В.Т. Перспективное направление создания комбинированных и широкозахватных МТА / В.Т. Надыкто // Тракторы и сельхозмашины, 2008. - № 3. - С. 26 - 30.

31. Кабаков, Н.С. Тяговые показатели трактора МТЗ-52 с приставным ведущим мостом / Н.С. Кабаков, Л.И. Чурсин, Е.С. Рожков, // Тракторы и сельхозмашины, 1970. - №12. - С. 13 - 14.

32. Сидоров, М.В. Повышение эффективности использования машинно-

тракторного агрегата за счет применения технологического модуля с ведущими движителями для трактора тягового класса 1,4: дис... канд. техн. наук / М.В. Сидоров. - Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1, 2016. - 153 с.

33. Кутьков, Г.М. Вклад ученых кафедры «Тракторы и автомобили» в становление и развитие науки о тракторе // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Го-рячкина", 2010. - № 2 (41). - С. 40-44.

34. Кутьков, Г.М. Исследования модульного энерготехнологического средства / Г.М. Кутьков // Тракторы и сельхозмашины, 1989. - № 12. - С. 3-9.

35. Попов, А.Г Некоторые результаты экспериментальных исследований МЭС-150 / А.Г. Попов [и др.] // Тракторы и сельхозмашины: сборник научных трудов. - М.: МГАУ им. В.П. Горячкина, 1993. - С. 107-119.

36. Евсеев, К.Б. Методы разработки высокоподвижных гусеничных поездов для внедорожных контейнерных перевозок: дис...канд. техн. наук / К.Б Евсеев. - Москва: Московский государственный университет имени Н.Э. Баумана, 2022. - 357 с.

37. Поливаев, О.И. Исследование влияние упругодемпфирующих приводов ведущих колес трактора Т-40 на работу машинно-тракторного агрегата: дис...канд. техн. наук: 05.20.01 / Поливаев Олег Иванович. - Воронеж, 1977. -197 с.

38. Жутов, А.Г. Формирование нагрузки на крюке в зависимости от момента сопротивления / Жутов А.Г., Карсаков А.А., Аврамов В.И. // Тракторы и сельхозмашины. - 2013. - № 2. - С. 24 - 25.

39. Болтинский, В.Н. Разгон МТА на повышенных скоростях // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства, 1961. - №3. - С. 1 - 8.

40. Кутьков, Г.М. Исследование влияний колебаний в трансмиссии и колебаний остова гусеничного трактора / Г.М. Кутьков // Тракторы и сельхозмашины, 1983. - № 10. - C. 5 - 7.

41. Бабанин, Н.В. Повышение плавности хода машинно-тракторного агрегата на базе трактора тягового класса 1,4: Автореферат дис...канд. техн. наук / Н.В. Бабанин. - Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра 1, 2015. - 18 с.

42. Попов, В.Н. Пути повышения эффективности использования мощности двигателей гусеничных тракторов в сельском хозяйстве: автореф. дис... докт. техн. наук/ В.Н. Попов. - Челябинск, 1974. - 49 с.

43. Кальченко, Б.И. Комплексная оценка динамической устойчивости и плавности хода колесных тракторов / Б.И. Кальченко [и др.] // Тракторы и сель-скохозмашины, 1987. - №7. - С. 6 - 10.

44. Елецкий, А.И. Влияние микронеровностей поля на движение колесного трактора / А.И. Елецкий, М.Д. Колевцов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1974. - №11. - С. 28 - 30.

45. Ванин, В.С. Виброзащита рабочего места оператора / B.C. Ванин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1983. - №11. - С. 15 - 17.

46. Волков, А.М. Уменьшение шума и вибрации подвижного состава / А.М. Волков. - М: Трансжелдориздат, 1982. - 196 с.

47. ГОСТ 12.1.012-90. Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования. - Введен 13.07.90. - Курск: ЦНТИ, 2002. - 30 с.

48. ГОСТ 12.1.034-81. Система стандартов безопасности труда. Вибрация. Общие требования к проведению измерений. - Введ. 1982-01-01 до 1987-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1984.

49. Золоторевская, Д.И. Математическое моделирование колебаний колесного трактора и уплотнения почвы при выполнении трактором полевых работ. International journal of experimental education, 2015. - № 12. - С. 92 - 93

50. Кравченко, В.А. Повышение эффективности функционирования сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов на базе колесных тракторов: дис...д-р. техн. наук /В.А. Кравченко. - Зерноград: Азово-Черноморская государственная аграрная академия, 2012. - 398 с.

51. Садовский, Д.С. Повышение эксплуатационных свойств колесных трелевочных тракторов путем снижения их галопирования: Автореферат дис... канд. техн. наук / Д.С. Садовский. - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственная лесотехническая академия им. С.М. Кирова, 2002. - 21 с.

52. Кузнецов, Н.Г. Стабилизация режимов работы скоростных машинно-тракторных агрегатов: Монография / Н.Г. Кузнецов; Волгогр. гос. с.-х. акад. Волгоград, 2006. - 424 с

53. Многоцелевые гусеничные и колесные машины. Теория /Бойков В.П., Гуськов В.В., Гуськов А.В., Коробкин В.А. Издательство "Новое знание", 2012. - 543 с.

54. Профессиональная патология: национальное руководство / Под ред. Н. Ф. Измерова. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2011. - 784 с.

55. Пехтерев, М.М. Колебания на рабочем месте тракториста / М.М. Пех-терев, В.И. Самусенко. Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии, 2013. - С. 52 - 56.

56. Шарипов, В.М. Основы эргономики и дизайна автомобилей и тракторов / В.М. Шарипов. - Академия, 2005. - 250 с.

57. Потемкин, Г.А. Вибрационная защита и проблемы стандартизации / Г.А. Потемкин. - М.: Издательство стандартов, 1969. - 200с.

58. Kitazaki S., Griffin M.J. Resonance behaviour of the seated human body and effects of posture. // Journal of biomechanics 31 (1) 1998. - pp. 143-149,

59. Kitazaki S., Michael J Griffin. A modal analysis of whole-body vertical vibration, using a finite element model of the human body. 1997 J. Sound Vib. 200 (1)

60. Васильченко, А.М. Снижение низкочастотной вибрации на рабочем

месте механизатора при использовании гусеничных тракторов в зимних условия: Автореферат дис...канд. техн. наук / А.М. Васильченко. - Новосибирск: Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства, 2006. - 24 с.

61. Кузнецов, Н.Г. Влияние упругих элементов в сочленениях МТА на работу дизеля постоянной мощности / Н.Г. Кузнецов, В.Г. Кривов, Ю.П Дегтярев // Повышение надежности и эффективности использования сельскохозяйственной техники // Сб. науч. тр. / Волгоградский с.-х. ин-т. Волгоград, 1992. - С.24 - 28.

62. Токарев, Н.А. Исследование влияния упругой связи на динамику пахотного агрегата: дис...канд. техн. наук. - Зерноград, 1972. - 156 с.

63. Жидков, Г.И. Повышение эффективности работы МТА на базе энергонасыщенного трактора класса 3 путем применения упругой связи в механизме навески: дис...канд. техн. наук. - Волгоград, 1989. - 146 с.

64. Нуржаунов, А.Н. Влияние упругой сцепки на динамику тракторного агрегата / А.Н. Нуржаунов, М.Н. Коденко // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1975. - №8. - С. 45 - 46,

65. Гневковский, В.Г. Исследование процесса тракторного поезда с упругой связью в сцепке // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. - 1968. - №4. - С. 14 - 18.

66. Григорьянц, Р.А. Повышение эффективности работы МТА на базе трактора класса 3 с ДПМ путем применения упругой связи в механизме навески: дис...канд. техн. наук: Волгоград, 1992. - 138 с.

67. Шляхов, А.А. Стабилизация режимов нагружения колесного трактора в составе МТА путем применения пневмогидравлической навески: дис...канд. техн. наук. - Волгоград, 2002 - 172 с.

68. Кузнецов, Н.Г. Влияние упругих элементов в сочленениях МТА на работу дизеля постоянной мощности / Н.Г. Кузнецов, В.Г. Кривов, Ю.П. Дегтярев

// Повышение надежности и эффективности использования сельскохозяйственной техники: Сб. науч. тр. / Волгоградский с.-х. ин-т. Волгоград, 1992. - С. 24 -28.

69. Нехорошев, Д.Д. Особенности улучшения работы машинно-тракторного агрегата за счет снижения колебания нагрузки / Д.Д. Нехорошев, П.В. Коновалов, А.Ю. Попов, Д.А. Нехорошев // Известия Нижневолжского агроуни-верситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2019. - № 1 (53). - С. 345 - 351.

70. Поливаев, О.И. Снижение динамических нагрузок в машинно-тракторных агрегатах / О.И. Поливаев, А.П. Полухин. - Воронеж: ВГАУ, 2000. - 197 с.

71. Поливаев, О.И. Снижение динамической нагруженности мобильных энергетических средств от внешних воздействий и повышение их тягово-дина-мических показателей / О. И. Поливаев, В.К. Астанин, Н.В. Бабанин // Лесотехнический журнал, 2013. - №3. - С. 150 - 156.

72. Жутов, А.Г. Горизонтальная жесткость ведущих колес трактора и его тяговые показатели /А.Г. Жутов, Н.Г. Кузнецов, Н.В. Караваев // Тракторы и сельхозмашины, 2005. - №11. - С. 15 - 16.

73. Строков, В.Л. Об эластичном приводе ведущих колес трактора / В.Л. Строков, А.А. Карсаков, Т.И. Макарова // Тракторы и сельхозмашины, 1974. -№8. - С. 8 - 10.

74. Панков, А.В. Повышение эффективности использования МТА за счет применения пневмогидравлического упругодемпфирующего привода ведущих колес трактора класса 1,4: дис...канд. техн. наук: Волгоград, 2009 - 145 с.

75. Борисов, С.Г. Оценка эффективности крутильных колебаний на ведомых дисках муфты сцепления двигателя СМД /С.Г. Борисов, С.А. Лапшин // Тракторы и сельхозмашины, 1973. - №1. - С. 11 - 14.

76. Геккер, Ф.Р. Исследование влияния основных параметров упру-гофрикционного демпфера на крутильные колебания силовой передачи трактора / Ф.Р. Геккер // Автомобильная промышленность, 1969. - №2. - С.15 - 18

77. Барский, И.Б. Сцепление тракторных и тяговых машин / И.Б. Барский, В.Я. Анилович, Г.М. Кутьков. - М.: Машиностроение, 1989. - 344 с.

78. Котляков, В.В. Исследование процесса разгона МТА с податливой связью в трансмиссии трактора / В.В. Котляков, Ю.И. Деянов // Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. - Зерноград; ВНИПТИМЭСХ, 1973. Вып. 16. - С. 47 - 57.

79. Нехорошев Д.Д., Моторно-трасмиссионная установка с двигателем постоянной мощности и пневмогидравлической планетарной муфтой сцепления / Д.Д. Нехорошев, А.Ю. Попов, П.В. Коновалов, Д.А. Нехорошев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2019. - № 2 (54). - С. 382 - 389.

80. Сенькевич, С.Е. Результаты проведения экспериментальных исследований мобильного энергетического средства в составе транспортного агрегата с упруго-демпфирующим механизмом / С.Е. Сенькевич, З.А. Годжаев, Н.В.Сергеев, Е.Н. Ильченко, И.С. Алексеев // Научно-технический вестник Брянского государственного университета, 2021. - № 4. - С. 369- 380.

81. Анохин, В.И. Применение гидротрансформаторов на скоростных гусеничных сельскохозяйственных тракторах. - М.: Машиностроение, 1972. - 303 с.

82. Дьячков, Е.А. Исследование тяговых показателей скоростного гусеничного трактора с гидромеханической трансмиссией / Е.А. Дьячков, М.А. Шаров. - Сборник тр.: Автомобили и тракторы. - Волгоград, 1971. - С. 151 - 157.

83. Султанов, Ж.И. Исследование стабилизации нагружения тракторного двигателя применением гидротрансформатора: автореф. дис... канд. техн. наук. - Челябинск, 1976. - 28 с.

84. Кравченко, В.А. Повышение динамических и эксплуатационных показателей сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов: Монография / В.А. Кравченко. - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2010. - 224 с.

85. Поливаев, О.И. Зависимость энергозатрат колесного трактора от давления в шинах / О.И. Поливаев, Н.В. Кочетков // Техника в сельском хозяйстве,

1985. - №5. - С. 50 - 51.

86. Поливаев, О.И. Затраты энергии мобильно энергетических средств в зависимости от давления в шинах при различных видах работ / О.И. Поливаев,

H.В. Бабанин // Вестник Мич Гау, 2014. - С. 62 - 65.

87. Трегубов, В.А. Виброизолирующая подвеска сиденья оператора. В кн.: Виброзащита человека - оператора и колебания в машинах / В.А.Трегубов, Б.М. Антовко. - М., 1977. - С. 69 - 72.

88. Шишкин, В.И. К вопросу объективной оценки комфорта сидений транспортных машин. - В кн. Совершенствование эксплуатационных качеств тракторов, автомобилей и двигателей / В.И. Шишкин. - Горький, 1976. - № 81. - С. 47 - 57.

89. Гуськов, В.В. Исследование вертикальных колебаний водителя на тракторах МТЗ-80 и МТЗ-80П/ В.В. Гуськов, П.П. Артемьев// Тракторы и сельхозмашины, 1980. - №6. - С. 7 - 8.

90. Годжаев, З.А. Вибронагруженность рабочего места оператора и виброзащитные свойства подвесок сидений / З.А. Годжаев, М.В. Ляшенко, В.В. Ше-ховцов, П.В. Потапов, А.И. Искалиев // Известия МГТУ МАМИ, 2021. Т. 15. №

I. - С. 2 - 11.

91. Кычев, В.Н. Проблемы и пути реализации потенциальных возможностей машинно-тракторных агрегатов при увеличении энергонасыщенности тракторов. - Челябинск, 1989. - 84 с.

92. Сидоров, В.Н. Проблемы формирования энергосберегающих МТА на базе энергонасыщенных тракторов. - Науч. тр. МГАИУ. - М., 1998.

93. Поповский, А.А. и др. Эффективность повышения мощности тракторов Т-150 и Т-150К // Тракторы и сельхозмашины, 1979. - № 11.

94. Бедозецева, И.А. Воздействие сельского хозяйства на почвы Сибири / И.А. Бедозецева, Д.Н. Лопатина // Вестник ТГУ, т.1. - С. 123 - 127.

95. Сидоров, М.В. Мощность двигателя трактора, оснащенного технологическим модулем / М.В Сидоров, А.В. Лавров, В.А. Воронин, А.В. Сидорова //

Сельскохозяйственные машины и технологии, 2021. Т. 15. № 2. - С. 33 - 40.

96. Сидорова, А.В. Технологический модуль для тракторов тягового класса 1,4 / А.В. Сидорова, М.В. Сидоров. В сборнике: Современные автомобильные материалы и технологии (САМИТ - 2019). сборник статей XI Международной научно-технической конференции, 2019. - С. 322 - 325.

97. Сидоров, М.В. Модульно-технологическая схема тракторов класса 1,4/ М.В Сидоров, А.В. Лавров, В.А. Воронин // Электротехнологии и электрооборудование в АПК, 2019. - № 3 (37). - С. 57 - 62.

98. Сидоров, М.В. Исследование пневматической шины ведущего колеса трактора / М.В. Сидоров, В.М. Алакин, А.В. Сидорова //Актуальные научные исследования в современном мире, 2020. - № 1-1 (57). - С. 143 - 147.

99. Патент 2787059 РФ, МПК В62Б59/02, В62Б53/04, В62Б53/04, А01В67/00, А01В51/04, А01В59/04, Б02В129/02. Модульное энерготехнологическое средство. А.В. Лавров, А.И. Пономарев, М.В. Сидоров, В.А. Воронин, А.В. Сидорова; заявитель и патентообладатель ООО «Научно-производственный центр «Калугатрактсельмаш». 2022105151/10(010746); заяв. 25.02.2022; опубл. 28.12.2022. Бюл. №1. 2 с.

100. Алакин, В.М. Моделирование колесного движителя с помощью программы Simulink / В.М Алакин, А.В. Сидорова. В сборнике: Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе. Материалы международной научно-практической конференции, 2021. - С. 128 - 133.

101. Алакин, В.М. Моделирование вибронагруженности рабочего места водителя колесного трактора с помощью программы Simulink / В.М Алакин,

A.В. Сидорова, М.В. Сидоров. В сборнике: Механизация и автоматизация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. материалы национальной научно-практической конференции. Редакционная коллегия:

B.И. Оробинский, В.Г. Козлов, 2020. - С. 146 - 149.

102. Алакин, В.М. Динамическая модель ведущего колеса трактора /

В.М Алакин, А.В. Сидорова. В сборнике: Энергоэффективность и энергосбережение в современном производстве и обществе. Материалы международной научно-практической конференции, 2020. - С. 183 - 186.

103. Сидорова, А.В. Имитационное моделирование колебаний центра масс колесной машины с помощью программы Simulink / А.В. Сидорова, П.И. Степин, В.Н. Сидоров // Инженерный вестник Дона, 2020. - № 4 (64). - С. 3.

104. Жилейкин, М.М. Моделирование систем транспортных средств [Электронный ресурс]: методические указания / М.М. Жилейкин. —Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. - 100 с. - Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/103322.

105. Лурье, А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов. Изд-во «Колос». Л, 1970. - 376 с.

106. Попов, В.Б. Математическое моделирование мобильного сельскохозяйственного агрегата в режиме транспортного переезда // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого 2005. №3 (22). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/matematicheskoe-modelirovanie-mobilnogo-selskohozyaystvennogo-agregata-v-rezhime-transportnogo-pereezda/viewer (дата обращения: 04.08.2021).

107. Проектирование полноприводных колесных машин: в 3-х кн. / под ред. А.А. Полунгяна. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - Т.1. - 2008. - 496 с.

108. Жеглов, Л. Ф. Спектральный метод расчета систем подрессоривания колесных машин: учеб. пособие / Л Ф. Жеглов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. - 150 с.

109. Котиев, Г.О. Комплексное подрессоривание высокоподвижных двух-звенных гусе ничных машин / Г.О. Котиев, Е.Б. Сарач. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. баумана, 2010. - 184 с.

110. Бровцин, В.Н. Моделирование микропрофиля поверхности полей и дорое // Сборник научных трудов. ИАЭП. 2015. Вып. 86.

111. Белецкий, A.B. Моделирование профиля дорожного основания машины в задаче анализа динамики трансмиссии колесной машины (ГОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет)». Режим доступа: http://sdm.str-t.ru/msertfües/5.pdf (дата обращения: 04.08.2021)

112. Медведев, Н.Г. Методика задания неровностей профиля дороги при моделировании подвески автомобиля с рекуператором энергии колебаний / Н.Г. и др. // Вютник НТУ «ХП1». Cepiя: Математичне моделювання в техшщ та тех-нолопях. - Харюв: 2013. N37. - C. 185 - 192.

113. Рыков, С.П. Моделирование случайного микропрофиля автомобильных дорог / С.П. Рыков, Р.С. Бекирова, В.С. Коваль // Системы. Методы. Технологии, 2010. - №4(8). - С. 33 - 37.

114. Динамика системы дорога-шина-автомобиль-водитель / А.А. Хачату-ров, В.Л. Афанасьев, В.С. Васильев, Г.В. Гольдин, Б.М. Додонов, В.П. Жигарев, В.И. Кольцов, В.С. Юрик, Е.И. Яковлев; под ред. А.А. Хачатурова. - М.: Машиностроение, 1976. - 535 с.

115. Быков, В. В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. Изд-во «Советское радио», 1971. - 328 с.

116. Быков, В. В. Алгоритмы для цифрового моделирования некоторых типов стационарных нормальных случайных процессов. «Электросвязь», 1967.

- № 9.

117. Методы статистического моделирования в радиотехнике: учебное пособие. - Санкт-Петербург: Балтийский государственный технический университет, 2003. - 36 с.

118. Липатов, И.Н. Оценка погрешности моделирования случайного процесса с заданной корреляционной функцией // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления, 2010. - №4. - С. 82 - 87.

119. Прикладной анализ случайных процессов / Под ред. С.А. Прохорова.

- СНЦ РАН, 2007. - 582 с.

120. Сидоров, М.В. Методика исследования тягово-технологического модуля / М.В. Сидоров, В.А. Воронин, В.С. Федоров. // Наукоемкие технологии в приборо-и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: Материалы Всероссийской научно-технической конференции 5-7 декабря 2006 г., т.1. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - С. 126 - 128.

121. Осиненко, П.В. Усовершенствованная измерительная система для наземно-транспортных средств / П.В Осиненко, В.А. Воронин, М.В. Сидоров // Сельскохозяйственные машины и технологии, 2012. - №1. - С.27 - 29.

122. Сидоров, М.В. Измерительная система для исследования упруго-демпфирующих свойств транспортно-технологического модуля // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук, 2015. - №10-5. - С.187 - 193.

123. Яблонев, А. Л. Применение средств современного цифрового тензо-метрирования при исследовании нагруженности элементов торфяных машин / А. Л. Яблонев, Ю. В. Крутов // Горный информационно-аналитический бюллетень, 2016. — №8. - С. 100 - 205.

124. Осиненко, П.В. Совершенствование методики обработки данных испытаний наземных транспортных средств // Тракторы и сельхозмашины, 2011. - №7. - С. 19 - 22.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Численные значения коэффициентов аппроксимации корреляционной функции высот профиля опорной поверхности

Таблица А.1 - Численные значения коэффициентов аппроксимации корреляционной функции высот профиля опорной поверхности при скорости транспортно-технологического средства У=1 м/с

Виды опорной поверхности (фон. рельеф) Сг. СМ А1 А2 а1, 1/м а2, 1/м Гл 1/м

Цементобетон 0,5-1.24 - - -0,15 - - [105]

Асфальт 0,8-1.26 0,85 0,15 -0,2 -0,05 0,6 [105]

Асфальтированная дорога (в хорошем состоянии) 0,815 0 1 0 0,13 1,05 [113]

Асфальтированная дорога (в изношенном состоянии) и 0,85 0,15 0,2 0,05 0,6 [113]

Грунтовая дорога 2.12 - 1,0 - 0,58 0,63 [106]

Булыжник удовлетворительного качества 1.35-3, 28 - - 0,45 - - [105]

Булыжник с впадинами и буграми 1,35-3, 28 0,85 0,15 -0,5 -0,2 1 [105]

Стерня колосовых культур 3.26 0,9 0,1 0,7 0.2 1,57 [113]

Стерня пшеницы 2; 4 - 1,0 - 0,42 0,29 [106]

Стерня кукурузы 3.22 0,7 0,3 0,25 0,60 1,57 [106]

Пропашное поле 2.15 - 1,0 - 0,57 1,59 [106]

Залежь 5.18 1,0 - 1,3 - - [106]

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Программа моделирования опорной поверхности

clear; s = tf('s')

% Исходная корреляционная функция R(l)=D*exp(-alfa*abs(l))*cos(beta*l) v=2.5; %скорость движения, м/с % Стерня пшеницы

Dq=3.2 6*3.2 6e-4; %дисперсия опорной поверхности, мл2 alfa=0.42; %параметр alfa beta=0.29; %параметр beta

% Пересчитываем параметры коррел. функции по времени alfa_t = alfa*v; beta_t = beta*v;

tkor = 1.7*(1/alfa)*beta/v % Рассчитываем время корреляции (

N_T = 50001; % Задаем длину числовой последовательности% delt = .005 % дискретность по времени по Котельникову в сек. delt = T_sim/N_T

о_____________________________________________________

%-----------------------------------------------------

% Получение последовательности с формирующего фильтра nn = 50;% массив реализаций в количестве nn исходя из соображений достоверности результатов % Задаем параметры фильтра h = delt;

sigma = sqrt(Dq); %

gam_0 = beta_t*delt; %

gammax = alfa_t*delt; %

ro = exp(-gammax); %

al_0 = ro*(roA2-1)*cos(gam_0); %

al_2 = 1-roA4; %

al_1 = sqrt( (al_2+sqrt(al_2A2-4*al_0A2) )/2); %

b2 = -roA2; %

b1 = 2*ro*cos(gam_0); %

a1 = sigma*al_0/al_1; %

a0 = sigma*al_1; %

% Zadanie DbSh дискретный белый шум DbSh = randn(nn, N_T+20000); % %Normirovanie DbSh % summa = sum(abs(sum(DbSh))); % DbSh./summa; for r=1 : nn X1(r,1) = 0; X1(r,2) = 0; end; for r=1 : nn

for i=3 : N_T+20000

X1(r,i) = a0 * DbSh(r,i) +a1 * DbSh(r,i-1) + b1 * X1(r,i-1) + b2*X1(r,i-2); end;

end;

% X1 - выход формирующего фильтра % % Отсев переходного процесса формирующего фильтра for r=1 : nn

for i=1 : N_T+10000

X12(r,i) = X1(r,i+10000); end; end;

% Начинаем моделировать T_sim = delt*(N_T+10000); T_sim = 1500;

tc = linspace(0,T_sim,N_T+10000); % Время на модель for r=1 : nn

for i=1 : N_T+10000

X(i) = X12(r,i); % Вход на модель end;

open_system('x1.slx'); % sim('x1.slx',T_sim); sim('x1.slx',tc); close_system('x1.slx'); figure(1)

handle=plot(input.time,input.Data,'k');

set(handle,'LineWidth',3)

xlabel('t')

ylabel('input')

grid on

% Mux_1 = Mux_1.Data; input = input.Data; %

for i=1 : N_T+10000

input0(r,i) = input(i); end;

end;

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Блоки математической модели пахотного агрегата трактора «Беларус МТЗ-82.1» с дополнительным

ведущим мостом

Рисунок В.1 - Блок ввода профиля опорной поверхности

01зр1ау15

б)

Рисунок В.2 - Блок колебаний центра подрессоренной массы трехосного трактора: а) вертикальных колебаний; б) продольно - угловых колебаний

Рисунок В.3 - Блок определения перемещения первого моста трактора

рсо\/_оемр

Рисунок В.4 - Блок суммарной силы в подвеске переднего моста трактора

Рисунок В.5 - Блок изменения прогиба и скорости прогиба подвески переднего моста

Рисунок В.6 - Блок перемещения центра масс переднего моста

Рисунок В.7 - Блок определения прогиба, скорости изменения прогиба и перемещения оси колеса первого моста трактора

Сопвйлгё

Рисунок В. 8 - Блок определения прогиба, скорости изменения прогиба и перемещения оси колеса второго моста трактора

Сопзйт

Рисунок В.9 - Блок определения прогиба, скорости изменения прогиба и перемещения оси колеса третьего моста трактора

Рисунок В. 10 - Блок определения колебаний рабочего места тракториста

Рисунок В. 11 - Блок определения ускорения колебаний рабочего места тракториста

Рисунок В. 12 - Блок ввода крутящего момента от времени

Рисунок В. 13

- Блок ввода крутящего момента от скорости

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Программа ввода исходных данных математической модели пахотного агрегата трактора «Беларус МТЗ-82.1» с дополнительным

ведущим мостом

clear all clear all clc

warning off

global g L v N_k M m_m B B1 l1 l2 J_prod J_pop J_m P_p_d

g=9.81;

v=2.5;

N_k=4;

M=24 98; %подрессоренная масса машины, 327 0 кг %Распределение нагрузки по корпусу: передний мост - 134 0 кг, задний мост - 2660 кг. m_m=2 90; %масса моста

m_M=150 0;%масса модуляm_k_2=17 0; %масса колеса, кг

m k 1=71; %масса колеса, кг

m_k_2=17 0; %масса колеса, кг

rk_1=0.5*20*0.0254+0.88*11*0.0254*0.84;

rk_2=0.5*38*0.0254+0.8*15.5*0.0254*0.77;

rk 1=0.46; %свободный радиус колеса, при давл=0,1 МПа

11,2-20 м,

rk 2=0.72; %свободный радиус колеса, при давл=0,1 МПа 15.5-38 м

h p max=0.4; %максимальный ход подвески h sh 1 max=0.04; %максимальный прогиб шины h sh 2 max=0.06; %максимальный прогиб шины h sh 3 max=0.06; %максимальный прогиб шины модуля, м В=1.4;%колесная колея 1.4, м

l1=1.636;%L2450 h887(965) a814(920) продольная координата передней оси относительно ц.м. корпуса, м l2=0.814; l3=2.0;

lm=(l3*(m_M+2*m_k_2)-

l2*(M+m_m+2*m_k_2))/(M+m_m+m_M+4*m_k_2) L=l1+l2 %колесная база,2450 м H cm=0.90; %высота центра масс, м H m=0.75; %высота центра масс моста, м

h c=0.5; %высота сиденья тракториста относительно центра масс, м

x dr=1*l2; %продольная координата сиденья водителя относительно ц.м. корпуса, м

y dr=1*B/2; %поперечная координата сиденья водителя относительно ц.м. корпуса, м

%моменты инерции

J prod=534; %момент инерции корпуса относительно продольной оси, кг*мЛ2

J рор=1635.68; %момент инерции корпуса относительно поперечной оси, кг*мЛ2 %момент инерции моста J_m=4 7.5;

J_prod_M=14 825.5;%МЭС J_pop_M=14 2 9; %МЭС

%Определение стаических нагрузок на оси А=[1 1 1; 0 Ь Ь+13; 13 Ь+13 -Ь ]; %матрица А Ь=[(М+т_М+т_т+4*т_к_2)*д; (М+т_М+т_т+4*т_к_2)*д*(Ь+1т); 0]; %матрица Ь Я=А\Ь;

Rp1=R(1)/2 %статическая нагрузка на подвески колес передней оси, Н

Rp2=R(2)/2; %статическая нагрузка на подвески колес задней оси, Н

Rp3=R(3)/2; %статическая нагрузка на подвески колес 3 оси, Н

Rk1=Rp1+m к 1*д %статическая нагрузка на колеса передней оси, Н

Rk2=Rp2 %статическая нагрузка на колеса задней оси, Н Rk3=Rp3 %статическая нагрузка на колеса задней оси, Н %Характеристики подвески

h_p=[-0.5 0 h_p_max/2 h_p_max 1.2*h_p_max];%прогиб подвески, м

P_p_1=[-10*Rp1 0 7 0 0 0 0 0*h_p_max/2 7 00000*h_p_max 10*Rp1];%Упругая сила подвесок передней оси, Н ht p=[-1 0 1 2];%скорость прогиба подвески, м/с P_p_d=[-14 0 0 0 0 14000 1.1*14 000];%Демпфирующая сила подвесок, Н

%Характеристики шины 1

h_k=[-0.5 0 h_sh_1_max/2 h_sh_1_max

1.2*Ь. sh 1 max];%прогиб шины, м

P_k_1=[0~0~2 4 0 0 0 0*h_sh_1_max/2 2 4 0 0 0 0*h_sh_1_max

1000000];%Упругая сила шин передней оси, Н с_к_1=210000;

ht к=[0 1];%скорость прогиба шины, м/с

P_k_d=[0 42 00];%Демпфирующая сила шины, Н

%Характеристики шины 2

h_k=[-0.5 0 h_sh_2_max/2 h_sh_2_max

1.2*Ь. sh 2 max];%прогиб шины, м

P_k_2=[0~0~350 0 0 0*h_sh_2_max/2 350000*h_sh_2_max 1000000];%Упругая сила шин задней оси, Н

ht k=[0 1];%скорость прогиба шины, м/с P_k_d=[0 4 7 00];%Демпфирующая сила шины, Н %Характеристики шины 3 h_k=[-0.5 0 h_sh_3_max/2 h_sh_3_max 1.2*h sh 3 max];%прогиб шины, м

P_k_3=[0_0_350 0 0 0*h_sh_3_max/2 350000*h_sh_3_max

1000000];%Упругая сила шин задней оси, Н

ht k=[0 1];%скорость прогиба шины, м/с

P_k_d=[0 4 7 000];%Демпфирующая сила шины, Н

% жесткость шин

gam1=0.0002;

gam2=0.0004;

gam3=0.0004;

load Mkol_1;

load Mkol_2;

load Mkol_3;

load Mkol_4;

load Mkol_5;

load Mkol_6;

% Дорожный профиль

load input;

ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Программа обработки результатов эксперимента

clear all close all clc

warning off tic

% N_T = 16384*4; % Задаем длину числовой последовательности

% NT =16384*2; % Задаем длину числовой последовательности

N_T =60000; nnn=4 0000;

% дискретность по времени по Котельникову в сек.

% delt = T sim/N T % Расчитываем дискретность по времени

случайного процесса

% delt = 0.1396263378

delt = .000015;

nn = 1;

n1 = 1;

% Начинаем вычисления T_sim = delt*(N_T);

tc = linspace(0,T_sim,N_T); % Время на модель

load input;

input=input;

figure(1)

handle=plot(input,'k');

set(handle,'LineWidth',0.5)

xlabel('N')

ylabel('x1')

grid on;

legend('Opornaja poverhnost (sternja)'); title('Opornaja poverhnost (sternja)', ... 'FontSize', 12); set(gca, 'FontSize', 12);

for i=1 : N_T

t(i) = (i-1)*delt ; end;

о о ____________________________________

% % ====================================

f_pr = 100; % полоса пропускания ГЦ

о о ____________________________________

% % ====================================

T1 = 2/(2*pi*f_pr);

output1(1) = 0; for n=1 : N_T-1

output1(n+1) = output1(n) + delt*(1/T1)*(-output1(n) + input(n)); end;

figure(112) plot(t,output1,'k'); xlabel('t') ylabel('output') grid on;

title('Выход 1-го фильтра', ...

'FontSize', 12);

set(gca, 'FontSize', 12);

output2(1) = 0; for n=1 : N_T-1

output2(n+1) = output2(n) + delt*(1/T1)*(-output2(n) + output1(n)); end;

figure(113) plot(t,output2,'k'); xlabel('t') ylabel('output') grid on;

% legend('Opornaja poverhnost (sternja)'); title('Выход 2-го фильтра', ... 'FontSize', 12); set(gca, 'FontSize', 12);

output3(1) = 0; for n=1 : N_T-1

output3(n+1) = output3(n) + delt*(1/T1)*(-output3(n) + output2(n)); end;

figure(114) plot(t,output3,'k'); xlabel('t') ylabel('output') grid on;

% legend('Opornaja poverhnost (sternja)');

title('Выход 3-го фильтра', ...

'FontSize', 12);

set(gca, 'FontSize', 12);

input=output3;

% Вычисление кор. функцию ко времени for r=1 : nn

for i=1 : N_T

input0(r,i) = input(i);

end; end;

for r=1 : nn for i=1 : N_T

zp0(r,i) = input0(r,i); end; end;

% Отсев переходного процесса после системы for r=1 : nn

for i=1 : N_T

zp1(r,i) = zp0(r,i); end; end;

% вычисление мат. ожидания для каждой реализации по координате zp for r=1 : nn

Mzp1_real(r) = 0; end;

for r=1 : nn

for i=1 : N_T

Mzp1_real(r) = Mzp1_real(r) + zp1(r,i); end; end;

for r=1 : nn

Mzp1_real(r) = Mzp1_real(r)/(N_T); end;

% Центрирование реализаций по координате zp for r=1 : nn

for i=1 : N_T

zp1(r,i) = zp1(r,i) - Mzp1_real(r); end; end;

% вычисление функции автокорреляции (lags ограничивает область значений R) for r=1 : nn

for i=1 : N_T

zp1 bez i(i) = zp1(r,i); end;

% [Rzs1,lags] = xcorr(zs1_bez_i,2 04 8,'unbiased');

[Rzp1,lags] = xcorr(zp1_bez_i,nnn,'unbiased');

for n = 1 : nnn

Rzp12(n) = Rzp1(nnn+n); % отсек левую половину коррел. функции end;

for n = 1 : nnn

Rzp12_mas(r,n) = Rzp12(n); % сформировал массив из nn штук коррел. функций end;

end;

for n = 1 : nnn

RRzp12_(n) = 0; end;

for n = 1 : nnn for r=1 : nn

RRzp12_(n) = RRzp12_(n) + Rzp12_mas(r,n);

end;

end;

for n = 1 : nnn

RRzp12_(n) = RRzp12_(n) / (nn);

end;

% Осредняю массив коррел. функций по множеству реализаций

for n = 1 : nnn

RRzp12_(n) = 0; end;

for n = 1 : nnn for r=1 : nn

RRzp12_(n) = RRzp12_(n) + Rzp12_mas(r,n);

end;

end;

for n = 1 : nnn

RRzp12_(n) = RRzp12_(n) / (nn);

end;

for n = 1 : nnn/n1

RRzp121_(n) = RRzp12_(n);

S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

end;

for n = 1 : nnn/n1

RRzp122_(n) = RRzp121_(n)/RRzp121_(1);

S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

end;

% Привязываю кор. функцию ко времени tzp12 = 0:delt:delt*(nnn/n1-1);

figure(2)

plot(tzp12,RRzp122_); grid on; legend('Rinput(tay)');

title('Rinput(tay)', ...

'FontSize', 12);

set(gca, 'FontSize', 12);

% Спектральная плотность

% Spectral plotnost zs1 cherez bistroe preobrazovanie

fufie

n = nn;

N = N_T;