Анализ методов улучшения тягово-сцепных качеств и снижения буксования колесных движителей мобильных сельскохозяйственных агрегатов
ART 970619
Авторы:
Д.
Н. Коновалов, М.
В. Коновалова
Д.
Н. Коновалов, М.
В. Коновалова Библиографическое описание статьи для цитирования:
Коновалов
Д.
Н.,
Коновалова
М.
В. Анализ методов улучшения тягово-сцепных качеств и снижения буксования колесных движителей мобильных сельскохозяйственных агрегатов // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2017. – Т. 39. – С.
1461–1465. – URL:
http://e-koncept.ru/2017/970619.htm.
Аннотация. В статье рассматриваются мероприятия, улучшающие тягово-сцепные качества и проходимость колесных тракторов. Приводятся новые конструктивные решения, улучшающие тягово-сцепные свойства колесного агрегата. Обосновывается целесообразность оборудования движителей устройствами, устанавливаемыми на ведущие колеса трактора, с автоматическими выдвижными грунтозацепами.
Текст статьи
Коновалов Дмитрий Николаевич,старший преподавателькафедры "Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис" ФГБОУ ВО "Тамбовский государственный технический университет", г. Тамбовkdn1979dom@mail.ru
Коновалова Маргарита Валерьевна,магистранткафедры "Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис" ФГБОУ ВО "Тамбовский государственный технический университет", г. Тамбовkmv16041979dom@yandex.ru
Анализ методов улучшения тяговосцепных качеств и снижения буксования колесных движителеймобильных сельскохозяйственных агрегатов
Аннотация. Встатье рассматриваются мероприятия, улучшающие тяговосцепные качества и проходимость колесных тракторов. Приводятся новые конструктивные решения, улучшающие тяговосцепные свойства колесного агрегата.Обосновывается целесообразность оборудования движителей устройствами, устанавливаемыми на ведущие колеса трактора, с автоматическими выдвижными грунтозацепами.Ключевые слова:тяговосцепные свойства, колесный движитель, буксование, грунтозацеп.
Характеристики ходовых систем тракторов существенно влияют на технический уровень агрегата [1]. Однозначно установлены преимущества колесных движителей перед гусеничными. Это малая удельная металлоемкость и возможность применения на автомобильных дорогах. Колесные тракторы обеспечивают лучшие условия труда водителя и обслуживающего персонала. В последнее время, с развитием фермерских и индивидуальных хозяйств, значимость, особенно маломощных тракторов, еще больше возрастает.В работе [2] отмечаются следующие мероприятия, улучшающие тяговосцепные качества и проходимость колесных тракторов:1) использование всего веса трактора в качестве сцепного;2) увеличение контакта шины с почвой;3) разработка новых конструктивных решений;4) разработка новых технологическихрешений.Эти мероприятия для трактора с двумя ведущими колесами решаются: превращением всех четырех колес в ведущие, сдваиванием колес, применением догружателей и гидравлических увеличителей сцепного веса, грунтозацепов и полугусеничного хода. Однако существенным недостатком полугусеничного хода является малый срок службы деталей, износ ведущих колес и некоторое увеличение силы сопротивления на передвижение.Второе условие для всех колесных агрегатов может выполнятся регулированием внутреннего давления воздуха в шинах, увеличением диаметра и ширины шины, улучшения сцепления их с почвой при помощи дополнительных приспособлений, а также установкой сдвоенных и арочных шин на ведущие оси.К новым конструктивным решениям, улучшающим тяговосцепныесвойства колесного агрегата следует отнести:а) создание новых тракторов с гидродинамическими и гидростатическими трансмиссиями;б) конструирование новых компоновок приводов тракторов;в) резервирование запаса мощности двигателя для компенсации потерь на буксование, автоматическое переключение передач в зависимости от нагрузки.Перспективным в деле создания новых технологических операций является использование сельскохозяйственных машин с активными рабочими органами.Современные универсальнопропашные тракторы оборудуются агрегатной гидравлической системой с гидроувеличителем сцепного веса (ГСВ) и силовым (позиционным) регулятором, обеспечивающей работу трактора с сельскохозяйственными орудиями, как с опорными колесами, так и без них. ГСВ предназначен для догружения ведущих колес трактора за счет заглубления орудия в почву. Однако ГСВ, например, описанный в руководстве [3], требует множества регулировок, а датчик регулирования недостаточно информативен (о буксовании можно судить лишь косвенно). В результате повышение производительности тракторного агрегата и уменьшение расхода топлива незначительны, особенно на влажных и рыхлых почвах. Определенную сложность представляет настройка ГСВ перед использованием в конкретных условиях и неэффективность на почвах с переменной плотностью, что требует применение грузов на задних колесах для компенсации недостатков системы при максимальных отклонениях тягового сопротивления орудия.Для оперативного регулирования сцепного веса в зависимости от мгновенного значения буксования ведущих колес спроектировано устройство [4], которое автоматически поддерживает буксование трактора в заданных пределах, обеспечивая максимальную силу тяги. Недостатком этого устройства является конструктивная сложность, что неизбежно приведет к большимфинансовым затратам на изготовление.Таким образом, более половина из известных методов повышения сцепных свойств агрегатов (применение догружателей, гидравлических увеличителей сцепного веса, заполнение жидкостью камер ведущих колес и т.д.) достигаются за счет увеличения сцепного веса. Однако на почвах с низкой несущей способностью с увеличением нагрузки на колесо сила сопротивления движению повышается более интенсивнее, чем касательная сила тяги.С уменьшением несущей способности почв величина максимального крюкового усилия, которое может развить трактор в данных условиях эксплуатации, снижается вместе с параметром вертикальной нагрузки на колесо. Следовательно, подобные мероприятия по повышению сцепных свойств движителя на мягких почвах не решают данную проблему.Повышение тяговосцепных свойств колесного движителя можно добиться за счет применения сдвоенных колес [5,6].Сдвоенные шины, установленные на тракторы, позволяют снизить среднее статическое контактное давление ходовых систем на почву почти на 50%, улучшить проходимость колесных машин при работе на малосвязных и переувлажненных грунтах. Сдвоенные колеса целесообразно применять при работе на влажных почвах (на ранневесенних и посевных работах, а также на подкормке озимых, уборке многолетних и однолетних трав первых укосов). Однако сдвоенные колеса с широкопрофильными шинами увеличивают в два раза площадь пашни, уплотняемую ходовыми системами, трактор с такими колесами нельзя использовать на пахотных и транспортных работах.Недостатком данных мероприятий является то, что шины дорогостоящие и быстроизнашивающиеся элементы трактора [7,8]. За время службы трактора они обновляются примерно тричетыре раза. Иметь несколько комплектов шин разного типа могут позволить себе далеко не все хозяйства. На эксплуатационные издержки, относящиеся к шинам, падает примерно шестая часть общих затрат на эксплуатацию трактора. Доля шин в общей годовой потребности трактора в запасных частях составляет 42% по стоимости и около 50% по весу [9].Что же касается внутреннего давления воздуха в шинах, то его необходимо систематически контролировать в соответствии с техническими требованиями на их эксплуатацию и в зависимости от условий работы и способов агрегатирования.В свою очередь, буксование движителей трактора вызывает уплотнение, разрушение структуры почв, повреждение растений и их корневой системы и относится к одному из важных критериев при выборе типа движителя для мобильных сельскохозяйственных агрегатов [10].В настоящее время широкое распространение получили полноприводные схемы трансмиссии, имеющие блокированные или дифференциальные межосевые узлы связи [11,12,1315].При дифференциальном приводе не существует определенной зависимости между угловыми скоростями отдельных колес, а также любого из них и коленчатого вала двигателя. Строгая зависимость существует только между угловой скоростью коленчатого вала (точнее –корпуса дифференциала) и суммой их всех ведущих колес.Дифференциалы распределяют крутящий момент между ведущими колесами и обеспечивают их вращение с равными угловыми скоростями. Они классифицируются по кинематической схеме (симметричные и несимметричные), величине внутреннего трения, коэффициенту и способу блокировки и др. [11].Распределение крутящего момента симметричным дифференциалом поровну между ведущими колесами рационально при движении по дорогам с высоким сцеплением. При этом уменьшается нагруженность привода, замедляется изнашивание шин, снижается расход топлива. Однако проходимость с таким дифференциалом ухудшается при попадании одного из колес на почву с низкими сцепными качествами.Для устранения этого недостатка применяют механизм блокировки или самоблокирующиеся дифференциалы. Конструктивных схем самоблокирующихся дифференциалов множество. Однако ни одна из них не решает проблемы полностью, хотя многие нашли применение.Существенным недостатком такого привода является ручное управление, так как незначительная ошибка значительно снижает эффективность движения.Улучшение конструкции грунтозацепов наиболее эффективный метод повышения тяговых качеств движителей [16]. Тяговая способность колеса существенно повышается с увеличением длины зацепа, после чего интенсивность роста сопротивления грунта снижается. Ширина грунтозацепа существенно сказывается на увеличении сопротивления грунта перемещению. В целом влияние параметров зацепа на тяговую способность колеса носит почти прямолинейный характер.Изменение скорости перемещения погруженных зацепов слабо сказывается на величине касательной силы тяги колеса. Наиболее существенный фактор, влияющий на тяговосцепные качества движителя это свойства почвы [17].Колесные тракторы [18] интенсивно используются в течение всего года. По условиям эксплуатации тракторных шин можно выделить две принципиально различные группы работ: сельскохозяйственные работы в поле и транспортные. В зависимости от условий эксплуатации требования к конструкции шин существенно различаются.Для работы на мягком грунте шины должны обеспечить агрегату максимальные тяговосцепные показатели. Это может быть достигнуто применением эластичных шин с редкими, высокими грунтозацепами. Но такие шины не пригодны для эксплуатации на грунтовых и усовершенствованных дорогах изза большой интенсивности износа рисунка протектора.Использовать на каждом тракторе два комплекта различных по конструкции шин для сельскохозяйственных и транспортных работ неудобно, так как потребовалась бы частая смена шин. Кроме того, эксплуатация агрегата по усовершенствованным дорогам сопряжена с постоянными въездами в поле.Наиболее целесообразным выходом из данного положения является оборудование движителей устройствами, устанавливаемыми на ведущие колеса трактора, с автоматическими выдвижными грунтозацепами[19], позволяющими без использования труда человека изменять величину сцепления в зависимости от поверхности качения колеса.На рисунке 1 представлено устройство, которое состоит из обода 1, представляющего собой кольцо 2 с отверстиями 3 для грунтозацепов 4 и боковой части 5. Боковая часть 5 жестко соединена с кольцом 2. На поверхности кольца 2 имеются неровности 6 для лучшего сцепления с дорогой. На боковой части обода 5 имеются прорези 7, в которые входят пальцы грунтозацепов 8. Эти пазы ограничивают вращение обода 1 относительно диска колеса 9. Пальцы грунтозацепов 8 монтируются непосредственно на диск колеса 9. Обод 1 подпружинивается относительно диска колеса 9 с помощью пружин 10, один конец которых крепится к пластинам 11 на ободе 1, а другой конец пружин 10 упирается в пальцы грунтозацепов 8. В центре колеса жестко крепится ось 12. На эту ось на подшипниках 13 устанавливается обод 1.
Рис.1.Модель колесного движителя:а –радиальное сечение, б –вид со стороны диска.
Устройство работает следующим образом.Транспортное средство двигается по поверхности с малым коэффициентом сцепления с установленным устройством. Обод 1 имеет меньший диаметр, чем основное колесо 9. Это обеспечивает подвешенное состояние устройства при движении по дороге с твердым покрытием. Как только колесо попадает на поверхность с малым коэффициентом сцепления (пахоту), входит в зацепление обод 1, т.к. на такой поверхности под действием веса транспортного средства колесо проваливается на некоторую глубину. Если величина сцепления основного колеса 9 и обода 1 изменяется, т.е. происходит пробуксовка основного колеса 9, то обод 1, сжимая пружины 10, проворачивается на некоторый угол так, что грунтозацепы 4 выдвигаются и входят в зацепление с покрытием. Выезжая на дорогу с твердым покрытием, основное колесо 9 приподнимается. Под действием пружин 10 обод 1 поворачивается в первоначальное положение, грунтозацепы 4 выходят из зацепления. Этим обеспечивается автоматическое изменение сцепления движителей с поверхностью дороги.На базе мотоблока МБ1 разработан колесный движитель с противобуксовочным устройством. На рисунке 2 представлен экспериментальный образец противобуксовочного устройства, на рисунке 3 –колесный движитель в сборе.
Рис. 2. Экспериментальный образец противобуксовочного устройства
Рис. 3. Колесный движитель в сборе
В ФГБОУ ВО «ТГТУ»проведены исследования по оптимизации конструктивнорежимных параметров [20]иколичества грунтозацепов [21]колесного движителя с улучшенными эксплуатационными показателями.
Ссылки на источники1.Ксеневич И.П. Ходовая система –почва –урожай /И.П.Ксеневич, В.А.Скотников, М.И.Ляско.М.: Агропромиздат, 1985.304 с.2.ЗимагуловА.Х. Повышение тяговосцепных качеств колесных тракторов /А.Х.Зимагулов, А.К.Юлдашев.Казань: Татарское кн. издво, 1975.64 с.3.Соловейчик А.Г. Уплотнение почвы трактором на сдвоенных шинах /А.Г. Соловейчик, В.Г.Шевцов, В.А. Челозерцев и др. //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1977.№ 5.С. 2426.4.Геращенко В.В. Устройство для регулирования сцепного веса трактора /В.В.Геращенко, П.В.Жадик, А.В.Жадик //Тракторы и сельскохозяйственные машины.2002.№ 5.С. 1415.5.Юшин А.А. Пути снижения уплотнения почвы мобильными агрегатами /А.А.Юшин, В.Г.Евтенко, Ю.Н.Благодатный //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1985.№ 4.С. 1720.6.Оценка сдваивания колес тракторов классов 30 и 50 кН по некоторым показателям /О.Л.УткинЛюбовцов, Л.Н.Кутин, А.А.Шабаров и др. //Тракторы и сельскохозяйственные машины.1981.№ 3.С. 47.7.Горбачевский В.А. Колесные трелевочнотранспортные машины /В.А.Горбачевский.М.: Лесная промсть, 1968.256 с.8.Ермаков И.Н. Эксплуатация и ремонт пневматических шин /И.Н.Ермаков.М.: Колос, 1966.223 с.9.Ревуцкий Л.Д. Эксплуатация и ремонт тракторных шин /Л.Д.Ревуцкий.М.: Россельхозиздат, 1974.94 с.10.Юшин А.А. Пути снижения уплотнения почвы мобильными агрегатами /А.А.Юшин, В.Г.Евтенко, Ю.Н.Благодатный //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1985.№ 4.С. 1720.11.Кольга А.Д. Повышение эффективности движения колесных машин /А.Д.Кольга //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1998.№ 2.С. 2930.12.Кочетков Н.В. Характер распределения энергозатрат в колесном движителе тяговой машины на транспортных работах /Н.В.Кочетков //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1994.№ 12.С. 2527.13.Баев В.С. О возможности применения дифференциала повышенного трения в межосевом приводе трактора класса 2 /В.С.Баев //Конструирование и эксплуатация автомобилей и тракторов: Сб. науч. тр. БПИ.Минск: Высшейшая школа, 1990.Вып. 5.С. 9193.14.Войтиков А.В. О влиянии комплектации шин на тяговосцепные качества полноприводных тракторов «Беларусь» /А.В.Войтиков, В.П.Бойков, А.Ю.Носик //Вопросы проходимости машин.Благовещенск, 1987.С. 98107.15.Стригунов С.И. Тяговые свойства и проходимость трактора 4×4 с дифференциальным приводом /С.И.Стригунов, А.Х.Лефаров //Вопросы проходимости машин.Благовещенск, 1982.С. 7682.16.Бойков В.П. Шины для тракторов и сельскохозяйственных машин /В.П.Бойков, В.Н.Белковский.М.: Агропромиздат, 1988.240 с.17.Калоцкий А.Н. Исследование прочностной характеристики суглинистой почвы, как среды взаимодействующей с движителем /А.Н.Калоцкий, А.М.Кононов //Тракторы и сельскохозяйственные машины.1982.№ 4.С. 1820.18.Шины для сельскохозяйственной техники.М.: Химия, 1986.112 с.19.Патент № 2241607 РФ, МКИ 7В 60 В 15/10. Колесо /И.М.Курочкин, Д.Н.Коновалов; Тамб. гос. техн. унт. 2002132995/11; Заявл. 06.12.2002; Опубл. 10.12.2004; Бюл. № 34.20.Курочкин И.М. Оптимизация конструктивнорежимных параметров колесного движителя с улучшенными эксплуатационными показателями / И.М.Курочкин, Д.Н.Коновалов // Вестник ТГТУ. –Тамбов: ТГТУ, 2005. –Том 11. №3. –С. 722730.21.Курочкин И.М. Оптимизация количества грунтозацепов колесного движителя / И.М.Курочкин, Д.Н.Коновалов // XIIIнаучная конференция ТГТУ. Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование. Сборник трудов. 24 25 апреля2008 года. Тамбов: ИздвоТГТУ, 2008. С. 251255.
Коновалова Маргарита Валерьевна,магистранткафедры "Эксплуатация автомобильного транспорта и автосервис" ФГБОУ ВО "Тамбовский государственный технический университет", г. Тамбовkmv16041979dom@yandex.ru
Анализ методов улучшения тяговосцепных качеств и снижения буксования колесных движителеймобильных сельскохозяйственных агрегатов
Аннотация. Встатье рассматриваются мероприятия, улучшающие тяговосцепные качества и проходимость колесных тракторов. Приводятся новые конструктивные решения, улучшающие тяговосцепные свойства колесного агрегата.Обосновывается целесообразность оборудования движителей устройствами, устанавливаемыми на ведущие колеса трактора, с автоматическими выдвижными грунтозацепами.Ключевые слова:тяговосцепные свойства, колесный движитель, буксование, грунтозацеп.
Характеристики ходовых систем тракторов существенно влияют на технический уровень агрегата [1]. Однозначно установлены преимущества колесных движителей перед гусеничными. Это малая удельная металлоемкость и возможность применения на автомобильных дорогах. Колесные тракторы обеспечивают лучшие условия труда водителя и обслуживающего персонала. В последнее время, с развитием фермерских и индивидуальных хозяйств, значимость, особенно маломощных тракторов, еще больше возрастает.В работе [2] отмечаются следующие мероприятия, улучшающие тяговосцепные качества и проходимость колесных тракторов:1) использование всего веса трактора в качестве сцепного;2) увеличение контакта шины с почвой;3) разработка новых конструктивных решений;4) разработка новых технологическихрешений.Эти мероприятия для трактора с двумя ведущими колесами решаются: превращением всех четырех колес в ведущие, сдваиванием колес, применением догружателей и гидравлических увеличителей сцепного веса, грунтозацепов и полугусеничного хода. Однако существенным недостатком полугусеничного хода является малый срок службы деталей, износ ведущих колес и некоторое увеличение силы сопротивления на передвижение.Второе условие для всех колесных агрегатов может выполнятся регулированием внутреннего давления воздуха в шинах, увеличением диаметра и ширины шины, улучшения сцепления их с почвой при помощи дополнительных приспособлений, а также установкой сдвоенных и арочных шин на ведущие оси.К новым конструктивным решениям, улучшающим тяговосцепныесвойства колесного агрегата следует отнести:а) создание новых тракторов с гидродинамическими и гидростатическими трансмиссиями;б) конструирование новых компоновок приводов тракторов;в) резервирование запаса мощности двигателя для компенсации потерь на буксование, автоматическое переключение передач в зависимости от нагрузки.Перспективным в деле создания новых технологических операций является использование сельскохозяйственных машин с активными рабочими органами.Современные универсальнопропашные тракторы оборудуются агрегатной гидравлической системой с гидроувеличителем сцепного веса (ГСВ) и силовым (позиционным) регулятором, обеспечивающей работу трактора с сельскохозяйственными орудиями, как с опорными колесами, так и без них. ГСВ предназначен для догружения ведущих колес трактора за счет заглубления орудия в почву. Однако ГСВ, например, описанный в руководстве [3], требует множества регулировок, а датчик регулирования недостаточно информативен (о буксовании можно судить лишь косвенно). В результате повышение производительности тракторного агрегата и уменьшение расхода топлива незначительны, особенно на влажных и рыхлых почвах. Определенную сложность представляет настройка ГСВ перед использованием в конкретных условиях и неэффективность на почвах с переменной плотностью, что требует применение грузов на задних колесах для компенсации недостатков системы при максимальных отклонениях тягового сопротивления орудия.Для оперативного регулирования сцепного веса в зависимости от мгновенного значения буксования ведущих колес спроектировано устройство [4], которое автоматически поддерживает буксование трактора в заданных пределах, обеспечивая максимальную силу тяги. Недостатком этого устройства является конструктивная сложность, что неизбежно приведет к большимфинансовым затратам на изготовление.Таким образом, более половина из известных методов повышения сцепных свойств агрегатов (применение догружателей, гидравлических увеличителей сцепного веса, заполнение жидкостью камер ведущих колес и т.д.) достигаются за счет увеличения сцепного веса. Однако на почвах с низкой несущей способностью с увеличением нагрузки на колесо сила сопротивления движению повышается более интенсивнее, чем касательная сила тяги.С уменьшением несущей способности почв величина максимального крюкового усилия, которое может развить трактор в данных условиях эксплуатации, снижается вместе с параметром вертикальной нагрузки на колесо. Следовательно, подобные мероприятия по повышению сцепных свойств движителя на мягких почвах не решают данную проблему.Повышение тяговосцепных свойств колесного движителя можно добиться за счет применения сдвоенных колес [5,6].Сдвоенные шины, установленные на тракторы, позволяют снизить среднее статическое контактное давление ходовых систем на почву почти на 50%, улучшить проходимость колесных машин при работе на малосвязных и переувлажненных грунтах. Сдвоенные колеса целесообразно применять при работе на влажных почвах (на ранневесенних и посевных работах, а также на подкормке озимых, уборке многолетних и однолетних трав первых укосов). Однако сдвоенные колеса с широкопрофильными шинами увеличивают в два раза площадь пашни, уплотняемую ходовыми системами, трактор с такими колесами нельзя использовать на пахотных и транспортных работах.Недостатком данных мероприятий является то, что шины дорогостоящие и быстроизнашивающиеся элементы трактора [7,8]. За время службы трактора они обновляются примерно тричетыре раза. Иметь несколько комплектов шин разного типа могут позволить себе далеко не все хозяйства. На эксплуатационные издержки, относящиеся к шинам, падает примерно шестая часть общих затрат на эксплуатацию трактора. Доля шин в общей годовой потребности трактора в запасных частях составляет 42% по стоимости и около 50% по весу [9].Что же касается внутреннего давления воздуха в шинах, то его необходимо систематически контролировать в соответствии с техническими требованиями на их эксплуатацию и в зависимости от условий работы и способов агрегатирования.В свою очередь, буксование движителей трактора вызывает уплотнение, разрушение структуры почв, повреждение растений и их корневой системы и относится к одному из важных критериев при выборе типа движителя для мобильных сельскохозяйственных агрегатов [10].В настоящее время широкое распространение получили полноприводные схемы трансмиссии, имеющие блокированные или дифференциальные межосевые узлы связи [11,12,1315].При дифференциальном приводе не существует определенной зависимости между угловыми скоростями отдельных колес, а также любого из них и коленчатого вала двигателя. Строгая зависимость существует только между угловой скоростью коленчатого вала (точнее –корпуса дифференциала) и суммой их всех ведущих колес.Дифференциалы распределяют крутящий момент между ведущими колесами и обеспечивают их вращение с равными угловыми скоростями. Они классифицируются по кинематической схеме (симметричные и несимметричные), величине внутреннего трения, коэффициенту и способу блокировки и др. [11].Распределение крутящего момента симметричным дифференциалом поровну между ведущими колесами рационально при движении по дорогам с высоким сцеплением. При этом уменьшается нагруженность привода, замедляется изнашивание шин, снижается расход топлива. Однако проходимость с таким дифференциалом ухудшается при попадании одного из колес на почву с низкими сцепными качествами.Для устранения этого недостатка применяют механизм блокировки или самоблокирующиеся дифференциалы. Конструктивных схем самоблокирующихся дифференциалов множество. Однако ни одна из них не решает проблемы полностью, хотя многие нашли применение.Существенным недостатком такого привода является ручное управление, так как незначительная ошибка значительно снижает эффективность движения.Улучшение конструкции грунтозацепов наиболее эффективный метод повышения тяговых качеств движителей [16]. Тяговая способность колеса существенно повышается с увеличением длины зацепа, после чего интенсивность роста сопротивления грунта снижается. Ширина грунтозацепа существенно сказывается на увеличении сопротивления грунта перемещению. В целом влияние параметров зацепа на тяговую способность колеса носит почти прямолинейный характер.Изменение скорости перемещения погруженных зацепов слабо сказывается на величине касательной силы тяги колеса. Наиболее существенный фактор, влияющий на тяговосцепные качества движителя это свойства почвы [17].Колесные тракторы [18] интенсивно используются в течение всего года. По условиям эксплуатации тракторных шин можно выделить две принципиально различные группы работ: сельскохозяйственные работы в поле и транспортные. В зависимости от условий эксплуатации требования к конструкции шин существенно различаются.Для работы на мягком грунте шины должны обеспечить агрегату максимальные тяговосцепные показатели. Это может быть достигнуто применением эластичных шин с редкими, высокими грунтозацепами. Но такие шины не пригодны для эксплуатации на грунтовых и усовершенствованных дорогах изза большой интенсивности износа рисунка протектора.Использовать на каждом тракторе два комплекта различных по конструкции шин для сельскохозяйственных и транспортных работ неудобно, так как потребовалась бы частая смена шин. Кроме того, эксплуатация агрегата по усовершенствованным дорогам сопряжена с постоянными въездами в поле.Наиболее целесообразным выходом из данного положения является оборудование движителей устройствами, устанавливаемыми на ведущие колеса трактора, с автоматическими выдвижными грунтозацепами[19], позволяющими без использования труда человека изменять величину сцепления в зависимости от поверхности качения колеса.На рисунке 1 представлено устройство, которое состоит из обода 1, представляющего собой кольцо 2 с отверстиями 3 для грунтозацепов 4 и боковой части 5. Боковая часть 5 жестко соединена с кольцом 2. На поверхности кольца 2 имеются неровности 6 для лучшего сцепления с дорогой. На боковой части обода 5 имеются прорези 7, в которые входят пальцы грунтозацепов 8. Эти пазы ограничивают вращение обода 1 относительно диска колеса 9. Пальцы грунтозацепов 8 монтируются непосредственно на диск колеса 9. Обод 1 подпружинивается относительно диска колеса 9 с помощью пружин 10, один конец которых крепится к пластинам 11 на ободе 1, а другой конец пружин 10 упирается в пальцы грунтозацепов 8. В центре колеса жестко крепится ось 12. На эту ось на подшипниках 13 устанавливается обод 1.
Рис.1.Модель колесного движителя:а –радиальное сечение, б –вид со стороны диска.
Устройство работает следующим образом.Транспортное средство двигается по поверхности с малым коэффициентом сцепления с установленным устройством. Обод 1 имеет меньший диаметр, чем основное колесо 9. Это обеспечивает подвешенное состояние устройства при движении по дороге с твердым покрытием. Как только колесо попадает на поверхность с малым коэффициентом сцепления (пахоту), входит в зацепление обод 1, т.к. на такой поверхности под действием веса транспортного средства колесо проваливается на некоторую глубину. Если величина сцепления основного колеса 9 и обода 1 изменяется, т.е. происходит пробуксовка основного колеса 9, то обод 1, сжимая пружины 10, проворачивается на некоторый угол так, что грунтозацепы 4 выдвигаются и входят в зацепление с покрытием. Выезжая на дорогу с твердым покрытием, основное колесо 9 приподнимается. Под действием пружин 10 обод 1 поворачивается в первоначальное положение, грунтозацепы 4 выходят из зацепления. Этим обеспечивается автоматическое изменение сцепления движителей с поверхностью дороги.На базе мотоблока МБ1 разработан колесный движитель с противобуксовочным устройством. На рисунке 2 представлен экспериментальный образец противобуксовочного устройства, на рисунке 3 –колесный движитель в сборе.
Рис. 2. Экспериментальный образец противобуксовочного устройства
Рис. 3. Колесный движитель в сборе
В ФГБОУ ВО «ТГТУ»проведены исследования по оптимизации конструктивнорежимных параметров [20]иколичества грунтозацепов [21]колесного движителя с улучшенными эксплуатационными показателями.
Ссылки на источники1.Ксеневич И.П. Ходовая система –почва –урожай /И.П.Ксеневич, В.А.Скотников, М.И.Ляско.М.: Агропромиздат, 1985.304 с.2.ЗимагуловА.Х. Повышение тяговосцепных качеств колесных тракторов /А.Х.Зимагулов, А.К.Юлдашев.Казань: Татарское кн. издво, 1975.64 с.3.Соловейчик А.Г. Уплотнение почвы трактором на сдвоенных шинах /А.Г. Соловейчик, В.Г.Шевцов, В.А. Челозерцев и др. //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1977.№ 5.С. 2426.4.Геращенко В.В. Устройство для регулирования сцепного веса трактора /В.В.Геращенко, П.В.Жадик, А.В.Жадик //Тракторы и сельскохозяйственные машины.2002.№ 5.С. 1415.5.Юшин А.А. Пути снижения уплотнения почвы мобильными агрегатами /А.А.Юшин, В.Г.Евтенко, Ю.Н.Благодатный //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1985.№ 4.С. 1720.6.Оценка сдваивания колес тракторов классов 30 и 50 кН по некоторым показателям /О.Л.УткинЛюбовцов, Л.Н.Кутин, А.А.Шабаров и др. //Тракторы и сельскохозяйственные машины.1981.№ 3.С. 47.7.Горбачевский В.А. Колесные трелевочнотранспортные машины /В.А.Горбачевский.М.: Лесная промсть, 1968.256 с.8.Ермаков И.Н. Эксплуатация и ремонт пневматических шин /И.Н.Ермаков.М.: Колос, 1966.223 с.9.Ревуцкий Л.Д. Эксплуатация и ремонт тракторных шин /Л.Д.Ревуцкий.М.: Россельхозиздат, 1974.94 с.10.Юшин А.А. Пути снижения уплотнения почвы мобильными агрегатами /А.А.Юшин, В.Г.Евтенко, Ю.Н.Благодатный //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1985.№ 4.С. 1720.11.Кольга А.Д. Повышение эффективности движения колесных машин /А.Д.Кольга //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1998.№ 2.С. 2930.12.Кочетков Н.В. Характер распределения энергозатрат в колесном движителе тяговой машины на транспортных работах /Н.В.Кочетков //Механизация и электрификация сельского хозяйства.1994.№ 12.С. 2527.13.Баев В.С. О возможности применения дифференциала повышенного трения в межосевом приводе трактора класса 2 /В.С.Баев //Конструирование и эксплуатация автомобилей и тракторов: Сб. науч. тр. БПИ.Минск: Высшейшая школа, 1990.Вып. 5.С. 9193.14.Войтиков А.В. О влиянии комплектации шин на тяговосцепные качества полноприводных тракторов «Беларусь» /А.В.Войтиков, В.П.Бойков, А.Ю.Носик //Вопросы проходимости машин.Благовещенск, 1987.С. 98107.15.Стригунов С.И. Тяговые свойства и проходимость трактора 4×4 с дифференциальным приводом /С.И.Стригунов, А.Х.Лефаров //Вопросы проходимости машин.Благовещенск, 1982.С. 7682.16.Бойков В.П. Шины для тракторов и сельскохозяйственных машин /В.П.Бойков, В.Н.Белковский.М.: Агропромиздат, 1988.240 с.17.Калоцкий А.Н. Исследование прочностной характеристики суглинистой почвы, как среды взаимодействующей с движителем /А.Н.Калоцкий, А.М.Кононов //Тракторы и сельскохозяйственные машины.1982.№ 4.С. 1820.18.Шины для сельскохозяйственной техники.М.: Химия, 1986.112 с.19.Патент № 2241607 РФ, МКИ 7В 60 В 15/10. Колесо /И.М.Курочкин, Д.Н.Коновалов; Тамб. гос. техн. унт. 2002132995/11; Заявл. 06.12.2002; Опубл. 10.12.2004; Бюл. № 34.20.Курочкин И.М. Оптимизация конструктивнорежимных параметров колесного движителя с улучшенными эксплуатационными показателями / И.М.Курочкин, Д.Н.Коновалов // Вестник ТГТУ. –Тамбов: ТГТУ, 2005. –Том 11. №3. –С. 722730.21.Курочкин И.М. Оптимизация количества грунтозацепов колесного движителя / И.М.Курочкин, Д.Н.Коновалов // XIIIнаучная конференция ТГТУ. Фундаментальные и прикладные исследования, инновационные технологии, профессиональное образование. Сборник трудов. 24 25 апреля2008 года. Тамбов: ИздвоТГТУ, 2008. С. 251255.
