CC BY
42УДК 631.372:629.3.018.7:629.3.027.5-022.215
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ТЯГОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТРАКТОРОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СДВОЕННЫХ ШИН
В.Ю. Ревенко1, А.В. Русанов2, Н.С. Крюковская2
1Армавирская опытная станция - филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени B.C. Пустовойта» Армавир, Россия
2ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», Москва, Россия
Аннотация. Под действием движителей сельскохозяйственной техники при выполнении полевых работ происходит уплотнение почвы, нарушаются ее агрофизические свойства. Это приводит к значительным потерям урожая. Кроме того, снижаются тягово-сцепные характеристики тракторов в периоды повышенной влажности почвы. В результате снижается тяговый КПД трактора, а количество потребляемого топлива увеличивается. Одним из вариантов решения этих проблем является применение сдвоенных шин.
Были выполнены эксплуатационные испытания по оценке тягово-энергетических показателей тракторов Т-150К (третий тяговый класс) и МТЗ-80 (тяговый класс 1,4) с серийными шинами и со сдвоенными. Исследования проводились на различных почвенных зонах. Выявлено, что при сдваивании шин у трактора Т-150К наблюдается увеличение тягового КПД при высоких тяговых усилиях до 13,9 % и снижается удельный расход топлива на 2,5... 6,5 %. При сдваивании шин у трактора МТЗ-80 условный тяговый КПД увеличивается до 29,8 %, а удельный расход топлива уменьшается на 11,6...14,2 %.
По полученным экспериментальным данным построены графики, характеризующие тяговые характеристики испытуемых тракторов Т-150К и МТЗ-80 с одинарными и сдвоенными шинами.
Ключевые слова. Сдвоенные шины, тяговые показатели, колесные движители, условный тяговый КПД, буксование.
Введение. При выполнении полевых работ наиболее часто используются трактора с колесным типом движителя в виду их универсальности. В течение сезона сельскохозяйственная техника проходит по полям многократно. Под действием движителей
тракторов почва уплотняется, нарушаются ее агрофизические свойства, интенсивнее развиваются процессы ветровой и водной эрозии. В результате образуются значительные потери урожая [1, 2, 3].
В то же время при повышенной влажности почвы (ранней весной и осенью) ее несущая способность снижается. Соответственно снижаются и тягово-сцепные характеристики тракторов, увеличивается буксование колес. В результате происходят потери мощности двигателя и увеличение количества потребляемого топлива трактором [4, 5].
Применение сдвоенных шин позволяет снизить давление трактора на почву за счет увеличения суммарной площади контакта шин с почвой, а также несколько увеличить и касательную силу тяги, развиваемую почвозацепами [6].
Цель исследований - оценка тягово-энергетических показателей тракторов с серийными и сдвоенными шинами при эксплуатационных испытаниях на различных почвенных зонах.
Материалы и методы. Эксплуатационные испытания по оценке влияния сдваивания колес на тягово-энергетические показатели тракторов проводились на различных почвенных зонах: в СевероКавказской МИС (г. Зерноград) на стерне озимого ячменя и на поле, подготовленном под посев и в ИСА-филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (Рязанская область, село Подвязье) на поле, подготовленном под посев.
Исследовались трактора Т-150К (тяговый класс 3) с серийными и со сдвоенными шинами ФД-14А размерности 21,3 R24. Масса первого трактора составила 7970 кг, а второго - 9000 кг. Мощность двигателя по результатам тормозных испытаний соответствует 107,7 кВт.
Изучение характера изменения тягово-мощностных, сцепных и топливно-экономических показателей [7, 8] тракторов класса 1,4 при сдваивании задних ведущих колес проводили, используя трактор МТЗ-80 с двигателем мощностью 56 кВт. Трактор был оснащен передними шинами 9х20 и задними 9,5х42.
Результаты и обсуждение. На стерне озимого ячменя СевероКавказской МИС трактор Т-150К в штатной комплектации развил максимальную тяговую мощность 83,2 кВт при скорости 3,14 м/с, тяговом усилии 26,5 кН, буксовании - 11,2%.
Установка дополнительных шин ФД-14А (рисунок 1) позволила незначительно расширить диапазон тяговых усилий, развиваемых трактором на тех же передачах (с 38,5 до 42 кН), увеличить тяговый КПД при высоких значениях тяговых усилий. При этом максимальное значение тяговой мощности осталось неизменным, а удельный расход
топлива у трактора со сдвоенными шинами оказался на 2,5...6,5 % ниже.
Рисунок 1 - Трактор Т-150К со сдвоенными шинами, передней навеской и технологическими емкостями
На поле, подготовленном под посев Северо-Кавказской МИС трактор Т-150К в серийной комплектации развил максимальную тяговую мощность 78,5 кВт при скорости 3,14 м/с, тяговых усилиях 25 кН и буксовании 9,6 %. Установка сдвоенных шин, по результатам испытаний Северо-Кавказской МИС, улучшения тяговых и топливно-экономических показателей практически не дала.
Аналогичные испытания, проведенные в ИСА с трактором Т-150К на поле, подготовленном под посев показали, что при сдваивании незначительно увеличивается диапазон тяговых усилий, развиваемых трактором (на 9 %), а максимум тягового КПД получен при тяговых усилиях 31,5 кН, в то время как у Т-150К с одинарными шинами - при 23,6 кН.
Результаты испытаний трактора Т-150К с одинарными и сдвоенными шинами приведены в таблице 1. По данным таблицы 1 построены графики, характеризующие тяговые характеристики трактора Т-150К с одинарными и сдвоенными шинами (рисунок 2).
При испытаниях трактора МТЗ-80 на поле, подготовленном под посев в ИСА (таблица 2) выявлено, что наибольшее значение условного тягового КПД соответствует значению 0,461 и достигнуто на 7-й передаче, при тяговых усилиях 8,5 кН и скорости 3,04 м/с. Максимальная тяга соответствует 16,7 кН и получена при запредельном буксовании равном 50 %. Сдваивание задних колес увеличило их динамический радиус качения. Таблица 1 - Тяговые показатели трактора Т-150К
21,3 Я24 сдвоенные 21,3 Я24 Поле, подготовленное под посев ПСА 21,3 1124 сдвоенные 21,3 1124 | Поле, подготовленное под посев Северо-Кавказской МПС | 21,3 1124 сдвоенные 21,3 1124 Стерня ярового ячменя Северо-Кавказской МПС Комплектация
(О (О (О (О 1111 Ы Ы ^ (О (О (О (О 1111 Ш М м (О (О (О (О 1111 ^ Ы М м (О (О (О (О 1111 Ы Ы м (О (О (О (О 1111 4^ Ы М м (О (О (О (О 1111 4^ Ы М м Передача
^ СЛ О! ¿О 4^ ОЧ 1о 4^ 00 1*) -а оч оч (л Ю чо У <1 V "-а 1л о 60,2 71,0 75,3 75,8 -а -а оч оч ОО —4 1—1 1л 1о оч 1о 71.2 79,1 80,8 83.3 ОО ~~4 ОЧ ОЧ ы оо ю ш 1о оо 1л 1о Тяговая мощность, кВт
(О и) и) и) ¿О 00 <1 о 1л 1о 1>> (О и) и) и) у О у у Оч о о о (О и) и) и) ^ „(О рч оо о 1л о о (О и) и) и) у у оо оо о о о о Ю Ы Ы 4^ ^-4 4^ _чО ¿О О о о о Ю О) ы ы рч у оо оо 1л о 1л 1л Сила тяги, кН*
у) ¿О "ю !>> Ъо оч оо оч оч 4^ у) ¿О о !>> оо оч 1Л и о ^ У ¿О Ч-* "чо 1л ^ Ы оо У 1-' "-а "-а оч ОО ОО —1 1,69 2,08 2,31 3,08 У ¿О "ь^ "(О ОО ОЧ 4^ ^ ф Скорость, м/с*
и) и) и) 4^ Оч ОО чо ь-' —] —1 О 1:0 и) и) 4^ 4^ —] ^ (О [О оо ю о ю и) и) и) 4^ ОО чо ЧО ш оо\ 4^ 4^ -а чо ю ю ^ 4^ Ш Ш ы ом)о ^ ^ 4^ (О 0\ 4^ 4^ (л -а ю ю ш оо ы о\ Удельный расход топлива, г/кВт-ч*
_ ь- ю (О -з 1п о |—1 1—1 ю ю О рч 4^ 4^ V V о о , ь- ю (О - ^ ^ ОО "(О ь-' ю Ю Ю оо оч оч V ОЧ ОЧ ь- (О - _чО 4^ оо оч 4^ |—1 1—1 ю ю Ь-" оо у у 1о оч V V Буксование, %
0,478 0,521 0,580 0,563 о о о о 1л 1л 4^ 4^ Оч 4^ чо 4^ о и 1л 0,565 0,598 0,625 0,641 о о о о оч оч 1л 4^ Ы ^ 4^ ЧО —4 О ОО Оч 0,578 0,642 0,655 0,676 0,529 0,564 0,639 0,675 Условный тяговый КПД
0,7 0,65
с
3
т
1 0,55
н
>5
3
-
М
2 0,5
I
0,45
0,4
20 25 30 35 40 45
Тяговое усилие, кН
—» -Сгерня ярового ячменя МНС одинарные шнны -»-Сгерня ярового ячменя МПС сдвоенные шнны -Поле под посев МПС одинарные ншны Поле под посев МПС сдвоенные шины -•- Поле под посев ПСА одинарные шины -*- Поле под посев ПСА сдвоенные шины Рисунок 2 - Тяговые характеристики трактора Т-150К с одинарными и сдвоенными шинами, по результатам испытаний на Северо-Кавказской
МИС и ИСА
На рисунке 3 представлен график тяговой мощности трактора МТЗ-80 в зависимости от тягового усилия на одинарных и сдвоенных шинах. По графику видно, что максимальные значения тяговой мощности (28,62 кВт) смещаются в зону более высоких тяговых нагрузок (13,5 кН), полученных при меньшей скорости движения (2,12 м/с) и буксовании 19,6 %. При этом потенциальная тяговая характеристика МТЗ-80 на сдвоенных шинах легла выше, а удельный расход топлива снизился на всем диапазоне исследуемых тяговых нагрузок.
*■ ■ и.-- N _ ч ^^Ч N \ . ч.__\__
А—■ --- ''ч - Ч \ *
Ч \ 'V
> J 17
Таблица 2 - Тяговые показатели трактора МТЗ-80
Комплектация Передача Тяговая мощность, кВт Сила тяги, кН* Скорость, м/с* Удельный расход топлива, г/кВт-ч* Буксование, % Условный тяговый КПД
5 21,06 13,0 1,62 613 26,7 0,376
передние шины: 9х20; 6 24,0 12,5 1,92 586 24,4 0,428
задние шины: 9,5х42 7 25,1 10,5 2,39 570 17,0 0,448
8 25,84 8,5 3,04 550 11,5 0,461
передние шины: 9х20; задние шины: 9,5х42, сдвоенные 4 5 6 7 25,56 27,36 28,62 28,56 18,0 16,0 13,5 10,5 1,42 1.71 2,12 2.72 501 508 503 504 34,0 26,7 19,6 13,6 0,456 0,488 0,511 0,510
* Показатели при наибольшей тяговой мощности
30 29
21 26 25 24 23 тт
21
10
- Одинарные шины -Сдвоенные шины
14
Тяговое усилие, кН
16
18
20
Рисунок 3 - Зависимость тяговой мощности трактора МТЗ-80 (тяговый класс 1,4) в зависимости от тягового усилия на одинарных и сдвоенных шинах Заключение. Выполнена эксплуатационная оценка тягово-энергетических показателей тракторов Т-150К (третий тяговый класс) и МТЗ-80 (тяговый класс 1,4) с серийными и со сдвоенными шинами. Выявлено, что при сдваивании шин у трактора Т-150К наблюдается увеличение тягового КПД при высоких тяговых усилиях до 13,9 % и
снижается удельный расход топлива на 2,5...6,5 %. При сдваивании шин у трактора МТЗ-80 условный тяговый КПД увеличивается до 29,8 %, а удельный расход топлива уменьшается на 11,6.14,2 %.
Список использованных источников.
1. Окунев Г.А., Кузнецов Н.А., Андриянов А.В. Технико-экономические показатели использования трактора ХТЗ-150К-09 на одинарных и сдвоенных шинах // Вестник Челябинской государственной агроинженерной академии. - 2013. - т.66. - С. 58-67.
2. Петрищев Н.А. Обеспечение ресурсосбережения при эксплуатации и ремонте машиннотракторного парка // Техника и оборудование для села. - 2013. - №10. - С. 42-46.
3. Лавров А.В., Крюковская Н.С., Петрищев Н.А. Оценка воздействия на почву колесных движителей самоходной селекционной сеялки // Агротехника и энергообеспечение - 2018. - №4(21). - С.95-106.
4. Горшков Ю.Г., Четыркин Ю.Б., Калугин А.А. Повышение тягово-сцепных свойств трактора МТЗ-80 // Челябинской государственной агроинженерной академии. - 2013. - т.66. - С. 27-32.
5. Титоренко А.Н. Способы повышения тягово-сцепных свойств тракторов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2002. - №73. - С.50-57.
6. Гайнуллин И.А. Воздействие колесных тракторов на почву и эффективные способы ее снижения // Успехи современной науки. -2017. - т.4, №2. - С. 120-123.
7. Арженовский А.Г., Козлов Д.С., Петрищев Н.А. Метод получения тяговой характеристики трактора в эксплуатационных условиях // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2018. -Т12, №5. - С. 25-30.
8. Bauer F., Vliv zatizeni hnacih kol na tahove vlastnost: traktoru/ F. Bauer, P. Sedlak// Res. Agr. Eng. - 2000., - № 1. - p. 11-15.
Ревенко Валерий Юрьевич, ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук, Армавирская опытная станция - филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени B.C. Пустовойта» Россия, Армавир, armavirvimrev@rambler.ru Русанов Александр Вадимович, старший специалист, Россия, Москва, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», rysanov @yandex. ru
Крюковская Наталья Сергеевна, научный сотрудник, Россия, Москва, ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», robotchch@gmail.com
OPERATIONAL STUDIES OF CHANGES IN TRACTION AND ENERGY INDICATORS OF TRACTORS USING DUAL TIRES
V. Yu. Revenko1, A.V. Rusanov2, N.S. Kryukovskaya2 1Armavirskaya experimental station of VNIIMK, Armavir, Russia 2VSAC «VIM», Moscow, Russia
Abstract. Under the action of the movers of agricultural machinery during field work, soil compaction occurs, its agrophysical properties are violated. This leads to significant crop losses. In addition, the traction characteristics of tractors during periods of high soil moisture are reduced. As a result, the traction efficiency of the tractor decreases, and the amount of fuel consumed increases. One solution to these problems is the use of dual tires.
Operational tests were performed to assess the traction and energy performance of tractors T-150K (third traction class) and MTZ-80 (traction class 1.4) with serial tires and with dual. Studies were carried out on different soil zones. It is revealed that when the tires are doubled, the tractor T-150K has an increase in traction efficiency at high traction forces up to 13.9 % and decreases the specific fuel consumption by 2.5...6.5 %. When doubling the tires of the MTZ - 80 tractor, the conditional traction efficiency increases to 29.8 %, and the specific fuel consumption decreases by 11.6...14.2 %.
According to the obtained experimental data, the graphs characterizing the traction characteristics of the test tractors T-150K and MTZ-80 with single and double tires are constructed.
Key words. Twin tires, traction indicators, wheel movers, conditional traction efficiency, slipping.
Revenko Valerii Yurevich, leading researcher candidate of technical Sciences, Armavirskaya experimental station of VNIIMK, Russia, Armavir, armavirvimrev @ rambler. ru
Rusanov Alexandr Vadimovich, senior specialist, Russia, Moscow, FSBSI "Federal research center of agricultural engineering VIM", rysanov@yandex.ru
Kryukovskaya Natalya Sergeevna, Russia, Moscow, FSBSI "Federal research center of agricultural engineering VIM", robotchch@gmail.com
