CC BY
23
_05.20.01 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА_
05.20.01 УДК 631.31
ОБОСНОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПАХОТНОГО АГРЕГАТА НА БАЗЕ МОТОБЛОКА «НЕВА» МБ-23-МУЛЬТИАГРО PRO С ПЛУГОМ П1-20/3 ПО КРИТЕРИЮ ОТСУТСТВИЯ БУКСОВАНИЯ ВЕДУЩИХ КОЛЕС С ПОЧВОЙ
© 2019
Владимир Федорович Купряшкин, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Мобильные энергетические средства и сельскохозяйственные машины» им. проф. А. И. Лещанкина
Институт механики и энергетики, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарева», Саранск (Россия) Александр Сергеевич Уланов, инженер кафедры «Основы конструирования механизмов и машин» Институт механики и энергетики, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарева», Саранск (Россия)
Михаил Геннадьевич Шляпников, аспирант Институт механики и энергетики, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарева», Саранск (Россия) Алексей Сергеевич Князьков, старший преподаватель кафедры «Основы конструирования механизмов и машин» Института механики и энергетики, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» Саранск (Россия)
Аннотация
Введение: представленное исследование посвящено определению критических значений поступательной скорости мотоблока при вспашке почвы с обеспечением устойчивости его движения по критерию условия отсутствия буксования ведущих колес в продольно-вертикальной плоскости.
Материалы и методы: аналитически было выявлено, что на устойчивый ход движения мотоблока в большей степени оказывает влияние взаимодействие его рабочего органа с обрабатываемой средой. В нашем случае на плуг действуют силы, зависящие от скорости движения мотоблока и твердости почвы. Нахождение характера взаимодействия плуга с почвой проводилось на разработанном нами лабораторном оборудовании, где были получены искомые силовые характеристики на плуге мотоблока Rx, Ry и Rz, при помощи современных методик планирования и проведения экспериментальных исследований. В результате обработки полученных данных были найдены регрессионные модели силовых характеристик Rx, Ry и Rz процесса взаимодействия плуга мотоблока с почвой в виде уравнений в зависимости от варьируемых факторов: твердости почвы и скорости движения. Совместное использование уравнений регрессии с условием устойчивого движения мотоблока по критерию отсутствия буксования ведущих колес позволят определить критические значения его скорости. Результаты и их обсуждение: учитывая конструктивные параметры мотоблока «Нева» МБ-23-МультиАГРО Pro и агрегатируемого с ним плуга П1-20/3, а также значения коэффициентов уравнений регрессионных моделей силовых характеристик Rx, Ry и Rz, зависимость поступательной скорости движения мотоблока после подстановки их него значений твердости почвы p в интервале от 0,65 до 1,7 МПа преобразуется в графическую зависимость предельных значений поступательной скорости движения мотоблока с плугом, при условии обеспечения устойчивости движения пахотного агрегата в продольно-вертикальной плоскости при отсутствии буксования ведущих колес. Анализ данной зависимости показывает, что значения скорости движения мотоблока с плугом уменьшаются с увеличением твердости почвы от 0,65 до 1,70 МПа по вогнутой кривой с 3,66 до 0,5 км/ч. Величина снижения в процентном исчислении составляет 86,3 %.
Заключение: формирование зоны допустимых значений скорости движения мотоблока, позволяет определить диапазон его эффективного функционирования при проведении вспашки и открывает возможность к изысканию новых путей их повышения.
Ключевые слова: мотоблок, плуг, поступательная скорость, почва, твердость почвы, уравнения регрессии, устойчивость движения, экспериментальный модуль.
Для цитирования: Купряшкин В. Ф., Уланов А. С., Шляпников М. Г., Князьков А. С. Обоснование режимов работы пахотного агрегата на базе мотоблока «Нева» МБ-23-МУЛЬТИАГРО Pro с плугом П1-20/3 по критерию отсутствия буксования ведущих колес с почвой // Вестник НГИЭИ. 2019. № 7 (98). С. 5-15.
SUBSTANTIATION OF MODES OF ARABLE UNIT ON THE BASIS OF MOTOBLOCK NEVA MB-23C-MULTIAGRO PRO PLOW P1-20/3 BY THE CRITERION OF ABSENCE OF SLIPPING OF WHEELS WITH THE SOIL
© 2019
Vladimir Fedorovich Kupryashkin, Ph. D. (Engineering), associate professor, head of the chair of mobile energy and agricultural machinery named after professor A. I. Leschankin
Institute of Mechanics and power engineering, FSBEI «Moscow state University named after N. P. Ogarev», Saransk (Russia) Alexander Sergeevch Ulanov, engineer of the chair of bases of constructing of mechanisms and machines,
Institute of Mechanics and power engineering, FSBEI «Moscow state University named after N. P. Ogarev», Saransk (Russia) Mikhail Gennadyevich Shlyapnikov, the post-graduate student Institute of Mechanics and power engineering, FSBEI «Moscow state University named after N. P. Ogarev», Saransk (Russia) Alexey Sergeevich Knyazkov, senior lecturer of the chair of fundamentals of designing mechanisms and machines,
Institute of Mechanics and power engineering, FSBEI «Moscow state University named after N. P. Ogarev», Saransk (Russia)
Abstract
Introduction: the present study is devoted to determining the critical values of the translational speed of the tillage motor unit, ensuring the stability of its movement by the criterion of the absence of slipping of the running wheels in the longitudinal-vertical plane.
Materials and methods: it was analytically revealed that the interaction of its working body with the processed environment has a greater impact on the steady movement of the motor-block. In our case, the plow forces are dependent on the speed of the motor unit and the hardness of the soil. Finding the nature of the interaction of the plow with the soil was carried out on the laboratory equipment developed by us, where the desired power characteristics were obtained on the plow of the motor-block Rx, Ry and Rz, with the help of modern methods of planning and conducting experimental studies. As a result of processing the data obtained, regression models of the power characteristics Rx, Ry and Rz of the interaction process of the motor-block plow with the soil in the form of equations depending on variable factors: soil hardness and speed of movement were found. The combined use of regression equations with the condition of stable movement of the motor-block on the criterion of the absence of slipping of the running wheels will allow determining the critical values of its speed.
Results and their discussion: taking into Account the design parameters of the motor-block «Neva» MB-23-MultiAGRO Pro and aggregated plow with it P1-20/3, as well as the values of the coefficients of regression models of power characteristics Rx, Ry and Rz, the dependence of the translational speed of the motor-block after substituting them for the values of soil hardness p in the range from 0,65 to 1,7 MPa, is converted into a graphical dependence of the limit values of the translational speed of the motor-block with a plow, under the condition of ensuring the stability of the movement of the arable unit in the longitudinal-vertical plane in the absence of slipping of the running wheels. The analysis of this dependence shows that the values of the speed of the motor-block with the plow decrease with increasing soil hardness from 0,65 to 1,70 MPa along the concave curve from 3.66 km/h to 0.5 km/h. the Decrease in percentage terms is 86.3 %.
Conclusion: formation of the zone of permissible values of the speed of the motor unit. it allows to determine the range of its effective functioning during plowing and opens the possibility to find new ways to improve them. Keywords: tillage block, plough, soil, stability of motion, translational speed, soil hardness, experimental module, regression equations.
For citation: Kupryashkin V. F., Ulanov A. S., Shlyapnikov M. G., Knyazkov A. S. Substantiation of modes of arable unit on the basis of motoblock Neva MB-23C-MULTIAGRO Pro plow P1-20/3 by the criterion of absence of slipping of wheels with the soil // Bulletin of NGIEI. 2019. № 7 (98). P. 5-15.
Введение
Технологический процесс вспашки почвы мотоблоком, независимо от используемого типа плуга и выбранного способа движения относительно бо-
розды, протекает в сложных условиях и зависит от типа и свойств почвы, режимов работы мотоблока, а также правильности установки и регулировки плуга. Как показывают раннее проведенные исследова-
ния процесса работы средств малой механизации при обработке почвы [1, с. 32; 2, с. 20; 3, 148], важным условием эффективного функционирования мотоблока с почвообрабатывающем орудием является обеспечение его устойчивого движения в заданном направлении. Анализ этих исследований показывает, что одной из основных причин, вызывающих нарушение условия устойчивого движения мотоблока, является взаимодействие его рабочего органа, в данном случае плуга, с почвой. В результате взаимодействия плуга с почвой возникают нормальные и касательные силы, которые для удобства раскладывают по осям координат на силы Ях, Яу и Я2 [4, с. 446; 5]. Данные силы действуют в разных точках на криволинейной поверхности корпуса плуга и при этом имеют различные значения как по величине, так и по направлению и зависят от его конструктивных параметров и свойств почвы.
Одним из главных факторов, который влияет на величину силовых факторов Ях, Яу и Я2, является скорость движения мотоблока [5, с. 448]. Выбор ее значения позволяет оптимизировать процесс вспашки с соблюдением агротехники, увеличить производительность пахотного агрегата и повысить качество обработки почвы.
Из вышеизложенного следует, что нахождение силовых факторов Ях, Яу и Яг взаимодействия корпуса плуга с почвой, в зависимости от конструктивных параметров мотоблока и свойств обрабатываемой среды с последующей их обработкой, является одной из первоочередных задач на пути нахождения критических значений скорости с обеспечением устойчивости движения мотоблока по критерию отсутствия буксования ведущих колес.
Материалы и методы
Некоторые вопросы устойчивости движения средств малой механизации, в частности мотоблоков рассмотрены в трудах П. М. Василенко, Э. П. Логутенко, С. И. Овсянникова, И. С. Полтав-цева и других. При этом решение ряда вопросов было дано в общем виде. Более детально вопрос устойчивости движения мотоблока с плугом рассмотрен в трудах Н. Д. Келлера. Однако вопрос устойчивости движения мотоблоков в ранее проведенных исследованиях не предусматривал комплексного подхода при изучении вопроса устойчивости с учетом режимов работы мотоблока и почвенных условий.
Главным условием равномерного поступательного движения мотоблока является отсутствие буксования ведущих колес. Исходя из этого, опираясь на
схему действующих сил (см. рисунок 1), составим уравнения устойчивости движения мотоблока.
Условие устойчивости по отсутствию буксования будет иметь вид:
(1)
F - F
ТК! СКI
rx - fn
-f > о,
где FTkz - суммарная сила тяги на ведущих колесах мотоблока, Н; - сила сопротивления перекатыванию ведущих колес, Н; Rx - сила сопротивления, действующая на корпус плуг, в продольной плоскости, Н; Fjn - сила трения опорной пятки о дно борозды, Н; Fjnfl - сила трения полевой доски о стенку борозды, Н.
В ходе проведения теоретических исследований [6] с учетом конструктивных особенностей мотоблока «Нева» МБ-23-МультиАГРО Pro и агрегати-руемого с ним лемешно-отвального плуга П1-20/3, а также режимов их функционирования был получен развернутый вид условия устойчивости при отсутствии буксования ведущих колес (1), которое имеет следующий вид:
k (KF„ + FK)-
с \ 1 gM gB /
(K1 FgM + FgB )4
I (0,044p + 0,0038)D2^ 10
- f (K2FgM + K3RZ - K4RX )-
- f [K5Rx + K6Яу + (K7FgM + K8FgB )кСБ ] > 0.
- R -
(2)
где кС - коэффициент сцепления ведущих колес с почвой; - сила тяжести мотоблока, Н, - сила тяжести балласта, Н; - диаметр ведущих колес, м; - суммарная ширина колес, м; кСБ - коэффициент бокового сцепления колес с почвой; / - коэффициент трения; К1 - коэффициент, влияющий на силу тяги на ведущих колесах и силу сопротивления перекатыванию; К2, К3, К4 - коэффициенты влияющие на силу трения пятки плуга о почву; К5, К6, К7 и К8 - коэффициенты, характеризующие силу трения полевой доски плуга.
Из условия устойчивости движения мотоблока (1) следует, что для его решения необходимо определить ряд силовых характеристик, влияющих на работу мотоблока при проведении вспашки, а именно силы взаимодействия корпуса плуга с почвой Ях, Яу и Я2. Как показывают исследования в области функционирования средств малой механизации, их рабочий орган, в нашем случае плуг, является одним и главных объектов возмущения при проведении вспашки почвы и на него в процессе работы действуют силы Ях, Яу и Я2 для определения которых применяются различные экспериментальные модули, обеспечивающие динамометрирование в одной, двух или трех плоскостях отдельного корпуса или всего плуга в целом [7; с. 244; 8, с. 22; 9, с. 408; 10, с. 91].
Рис. 1. Силы, действующие на мотоблок с плугом Fig. 1. The forces acting on the motoblock with a plow
В нашем случае для установления силовых характеристик Rx, Ry и Rz на плуге мотоблока с целью подтверждения и дополнения теоретических изысканий в области устойчивого его движения, на производственных площадях кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина ФГБОУ ВО «Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарёва», были осуществлены экспериментальные исследования, заключаю-
щиеся в нахождении вышеуказанных силовых факторов. В частности, для пространственного дина-мометрирования корпуса плуга использовалась предложенная нами конструкция экспериментального модуля (рисунок 2), обеспечивающего измерение всех сил Rx, Ry и Rz, на которую было получено удостоверение на рационализаторское предложение № 1173 «Экспериментальный модуль для динамометрирования лемешно-отвального корпуса плуга» [9, с. 408].
Рис. 2. Динамометрический модуль для исследования сил, действующих на лемешно-отвальный плуг мотоблока: 1 - экспериментальный стенд; 2 - кронштейн; 3 - корпус; 4 - сферический шарнир; 5 - плуг; 6, 7 и 8 - тензометрические датчики I, II и III Fig. 2. Dynamometric module for investigating the forces of the motoblock operating on the plow-blade plow: 1 - experimental stand; 2 - bracket; 3 - housing; 4 - the spherical hinge; 5 - plow; 6, 7 and 8 - strain gauges I, II and III
В качестве исследуемого объекта для нахождения сил Rx, Ry и Rz был рассмотрен навесной ле-мешно-отвальный плуг марки П1-20/3, агрегати-руемый с мотоблоком «Нева» МБ-23-МультиАГРО Pro.
При проведении лабораторных исследований были применены современные методики униформ-рототабельного планирования при проведении многофакторного эксперимента [11, с. 237; 12; 13, с. 61; 14, с. 173; 15, с. 31].
Важным этапом при планировании эксперимента является определение области факторного пространства, где могут размещаться точки, удовлетворяющие условиям опыта. Каждый фактор имеет свою область определения, зависящую от ряда принципиальных ограничений, характеризуемых технологическими, экономическими и другими параметрами.
Среди всех конструктивных и технологических параметров мотоблока в агрегате с плугом, а также показателей, характеризующих состояние обрабатываемой среды, в результате которых и определяются условия протекания технологического процесса обработки почвы, в качестве основных можно выделить скорость движения - vH (км/ч) и твердость почвы - р (МПа).
Таким образом, для планирования эксперимента ставится задача по обоснованию факторного пространства указанных параметров при работе почвообрабатывающей машины на определенную глубину обработки почвы, в нашем случае h = 20 см.
Первоначально рассмотрим особенности определения факторного пространства скорости движения - v. Согласно ГОСТа 12.2.140-2004 на величину поступательной скорости vH накладываются ограничения, а именно, поступательная скорость ручной самоходной машины, управляемой оператором, не должна превышать 4 км/ч (1,1м/с).
При выборе факторного пространства твердости почвы необходимо принимать во внимание, что твердость почвы для основных ее видов с учетом особенностей ее обработки и состояния может варьироваться в пределах от 0,6 - рыхлые почвы до 3 - твердые почвы МПа. Однако для основных видов почв, на которых могут эксплуатироваться легкие и средние мотоблоки в агрегате с плугом не превышает 1,7 МПа. Следовательно, это позволяет определить область факторного пространства для твердости почвы, которая будет находиться в интервале от 0,7 до 1,6 МПа.
Установленные выше значения действия переменных факторов содержат в себе основные технологические режимы работы легких, средних и тяжелых мотоблоков, а также охватывают основные типы почв.
Таким образом, полученные области факторного пространства для скорости движения V = 1...4 км/ч) и твердости почвы (р = 0,6.. .1,6 МПа) позволят в дальнейшем правильно организовать и выполнить планирование экспериментальных исследований.
Так как планируется идентифицирующий эксперимент, то целесообразно центр плана совместить с центром области действия факторов, координаты центра которых можно найти по формуле: Х0 = (Хтах + Хтт)/2. С учетом имеющихся значений р и V их координаты центра плана будут иметь соответственно следующие значения: Х10 = 1,15 МПа и Х20 = 2,5 км/ч.
Для выбора шагов варьирования ДХ по каждому фактору воспользуемся стандартной рекомендацией АХ- = (0,3...0,45)(Хтах - Хт1П) [14, с. 165]. Учитывая это, в качестве АХ1 выберем величину, равную 0,35 МПа, АХ2 - величину равную 1,1 км/ч. Выбранные интервалы позволяют определить основные уровни факторов такими, как показано в таблице 1.
Таблица 1. Уровни и интервалы варьирования факторов Table 1. Levels and intervals of variation of factors
Интервалы Величина Уровни факторов / Factor levels
варьирования звездного «звездная «звездная
Фактор / Factor (AX) / плеча (аг) / Основной Верхний Нижний точка» точка»
Variation Magnitude 0 / Main +1 / Upper -1 / Lower -1,414 / +1,414 /
intervals stellar shoulder Starry point Starry point
p - твердость почвы (X), МПа / soil hardness (X), MPa vH - скорость движения (Х2), км/ч / movement speed (Х2), km / h
0,35
1,1
0,50
1,5
1,15
2,5
1,5
3,7
1,4
0,65
1,0
1,65
4,0
Рис. 3. План эксперимента в факторном пространстве Fig. 3. Plan of the experiment in the factor space
План эксперимента в факторном пространстве, удовлетворяющий всем вышеописанным условиям, изображен на рисунке 3.
Эксперименты реализуются отдельными сериями, количество которых в исследованиях т = 5. В пределах каждой серии порядок реализации должен быть случайным, что обеспечивает исключение системных ошибок.
Таким образом, использование в идентифицирующем эксперименте для оценивания коэффициентов уравнения регрессии критерия ротатабельно-сти и униформности позволяет: научно обосновать уровни варьирования переменных факторов; при минимальном количестве опытов получить большой объем достоверной информации с учетом совместного влияния основных технологических режимов работы мотоблока и свойств обрабатываемой почвы на силовые характеристики машины.
В результате обработки полученных экспериментальных данных были получены регрессионные модели силовых характеристик Ях, Яу и Яг процесса взаимодействия корпуса плуга мотоблока с почвой в виде уравнений в зависимости от твердости почвы -р (МПа) и скорости движения уп (км/ч) [16, с. 49]: Ях = 185,3- 7,7р - 65,6уп + 116,Рп; (3)
Яу = 49,1+ 3,5р - 17>п + 32,7руп; (4)
Я2 = 37,0 - 1,8р - 14,1уп + 23,9руп, (5)
Использование этих уравнений регрессии (3), (4), (5) с ранее полученным условием устойчивости движения мотоблока (2) позволит оценить состояние устойчивости по ходу его движения в продольно-вертикальной плоскости при отсутствии буксования ведущих колес.
Результаты и их обсуждение Для оценки устойчивости хода мотоблока в агрегате с плугом необходимо подставить уравнения регрессии (3) (4) и (5) в условие (2) и в резуль-
тате чего получим следующую зависимость для условия обеспечивающего его устойчивость движения в продольно-вертикальной плоскости при отсутствии буксования ходовых колес:
kс (K FgM + FgB )-3
(K!FgM + FgB )4
- f
где K0X, Ку.
(0,044p + 0,0038)D,2^e 109
- K0x + K1xP + K2xV„ - K12xPVn -
K 2 FgM + K 3 (К 0 z - K1zP - K 2 Л + K 12zPVH )
- K4 (K0x - KxP - K2xVn + K12xPV„ ) - f [K5 (K0x - KyxP - K2xVn + KUxPva) +
+ K6 (K0y + K1yP - K2 A + K12yPVn ) + + (K7FgM + K8FgB )кСБ ] > 0, K0z, K1х, K1у, K1z, K2х,
(6)
K2у, K
K17v, K1-
2z, KM2л, ^12у
К12г - размерные коэффициенты регрессии в раскодированном (натуральном) виде.
Решение полученного условия (6) относительно поступательной скорости движения мотоблока позволит определить ее критические значения с учетом твердости почвы.
В результате выражения уп из условия (6) с учетом необходимых преобразований получим следующую зависимость:
kc (K1FgM + FgB )-
(K1FgM + Fb )4
3 (0,044p + 0,0038)0?^ 10s
- K 0x + KxP
(7)
- K2x + K12xP + f
"K3 (- K 2Z + Kmp)-K4 (- K2x + Kmp) + -+ K5 (- K2x + K 12x pP) + K6 (- K2 y + K,2yp)
K2FgM + K3 - KjzP)- K4 (K0x - KjxP) +
+ K5(K0x -K,xp) + K6(Kpy + K„p)- (K7FgM + K8FgB)Ксб
"K3 (- K 2 z + K^p)-K4 (- K 2 x + K!2xp)+" + K5 (- K2x + K12xp)+K6 (- K2y + K12yp)
f
- K2x + K12xp + f
Полученная зависимость скорости движения мотоблока с плугом позволяет определять предельно-допустимые ее значения при условии обеспечения устойчивости движения пахотного агрегата при отсутствии буксования ведущих колес с учетом его
<
V
режима работы, геометрических характеристик и свойств обрабатываемой почвы, определяемых ее твердостью.
Учитывая конструктивные параметры мотоблока «Нева» МБ-23-МультиАГРО Pro и плуга П1-20/3, а именно его основные геометрические параметры, характеризующиеся коэффициентами К = 0,975, К2 = 0,015, К3 = 0,65, К4 = 1,1, К5 = 0,11, К6 = 0,92, К7 = 0,016 и К8 = 0,016, диаметром Дк = 0,5 м и суммарной шириной = 0,4 м его ведущих колес, силу тяжести Fgyi = 1197 Н и принятые коэффициенты кСБ = кс = 0,3 и f= 0,41, а также значения коэффициентов К0х = 185,3, К0у = 49,1,
K0z = 37, К1х = 7,7, К1у = 3,5, K1z = 7,8 К2х = 65,6,
К2у = 17,1, К^ = 14,1, К12х = 116,1, К12у = 32,7, K12z = 23,9 уравнений регрессионных моделей сило-
вых характеристик Rx, Ry, Rz с учетом ряда преобразований, условие (7) примет следующий вид
15,5 + 0,07р -(р + 0,086) 3 (8)
Уп " - 0,84 +1,48р ' После подстановки в уравнение (8) значения твердости почвы р в интервале от 0,65 до 1,7 МПа, что соответствует принятой области факторного пространства при проведении эксперимента [17, с. 35; 18; 19, с. 52], получим графическую зависимость 1 предельных значений поступательной скорости движения мотоблока с плугом при условии обеспечения устойчивости движения пахотного агрегата в продольно-вертикальной плоскости при отсутствии буксования ведущих колес (рисунок 4).
, км/ч
_/
4 -А 1
3
[vn] = 4,0 км/ч
Vn A = 3,66
Зона ABCD допустимых значений
D
0
0.65
0.8
ABCD zone of valid values
V в = 0,5 км/ч
В С
0.95
1.1
1.25
1.4
1.55
1.7
P , МПа
Рис. 4. Зависимость скорости движения мотоблока vH (1) от твердости почвы при обеспечении условия отсутствия буксования ведущих колес Fig. 4. Dependence of the speed of movement of the motoblock vH (1) on the hardness of the soil while ensuring the condition of no slipping of the travel wheels
Анализ зависимости 1 показывает, что значения скорости движения мотоблока с плугом уменьшаются с увеличением твердости почвы от 0,65 до 1,70 МПа по вогнутой кривой с 3,66 до 0,5 км/ч. Величина снижения в процентном исчислении составляет 86,3 %.
Кроме этого, из рисунка 2 следует, что рекомендуемые значения скорости движения пахотного агрегата лежат ниже допускаемого максимального значения скорости движения мотоблока, определяемого, в свою очередь, условиями безопасной эксплуатации [20, с. 24; 21; 22, с. 6] и равного 4 км/ч.
Заключение
Полученная расчетная зависимость предельной поступательной скорости пахотного агрегата на базе мотоблока в полной мере характеризует обеспечение устойчивости его движения при отсутствии буксования ведущих колес с почвой, в зависимости от его конструктивных параметров и свойств обрабатываемой среды. Графическая интерпретация предельной скорости движения мотоблока 1 позволяет сформировать зону АВСО допустимых значений скорости движения мотоблока при выполнений такой технологической почвообрабатывающей операции, как вспашка.
v
5
2
1
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Купряшкин В. Ф. Устойчивость движения и эффективное использование самоходных почвообрабатывающих фрез. Теория и эксперимент. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2014. 140 с.
2. Мясищев Д. Г., Незговоров С. В. Проектирование мотоблоков с учетом требований эргономики // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1996. № 12. С. 20-21.
3. Уланов А. С., Шляпников М. Г., Гусев А. Ю. Купряшкин В. В. К вопросу устойчивости работы мотоблока в агрегате с плугом // XII Международ. науч.-практ. конф. в рамках XVIII Междунар. агропромыш. выст. «Агроуниверсал - 2016»: Сб. науч. ст. под общ. ред. А. Т. Лебедева. Ставрополь : АГРУС Ставропольского ГАУ, 2016. С. 144-151.
4. Листопад Г. Е., Демидов Г. К., Зонов Б. Д. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М. : Аг-ропромиздат, 1986. 688 с.
5. SommerburgH. Aus der Geschichte des Schlepperpfluges. Berlin. Agrartechnik, 1986. № 5. Р. 216-219.
6. Уланов А. С., Купряшкин В. Ф. Теоретическое исследование устойчивости движения мотоблока с плугом при вспашке почвы // Нива Поволжья. 2019. № 1 (15). С. 101-108.
7. Гусев А. Ю., Ромашкин Д. В., Терехин Е. Ю., Четверов Н. А. Анализ существующих конструкций экспериментальных стендов для динамометрирования лемешно-отвального корпуса плуга // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы: Межвузов. сб. науч. тр. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2017. С. 244-256
8. Мяленко В. И., Маринов Н. А. Пространственное динамометрирование рабочих органов почвообрабатывающих агрегатов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 5. С. 22-27.
9. Купряшкин В. Ф., Уланов А. С., Наумкин Н. И. Обоснование конструкции динамометрического модуля для исследования лемешно-отвального плуга мотоблока и его практическая апробация с использованием технологий реверс-инжиниринга // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28. № 3. С. 400-415.
10. Мардарьев С. Н. Повышение эффективности работы плугов для отвальной вспашки путем адаптации их параметров к изменяющимся условия функционирования : Дисс...канд. техн. наук. Чебоксары, 2002. 154 с.
11. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М. : Наука, 1976. 276 с.
12. Мельников С. В., Алешин В. Р., Рощин П. М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л. : Колос, 1980. 168 с.
13. Курдюмов В. И., Зыкин Е. С., Шаронов И. А. Разработка и исследование средств механизации сельского хозяйства. Ульяновск : УГСХА имени П. А. Столыпина, 2016. 259 с.
14. Ящерицын П. И., Махаринский Е. И. Планирование эксперимента в машиностроении. Минск : Вы-шэйшая школа, 1985. 286 с.
15. Макаричев Ю. А., Иванников Ю. Н. Методы планирование эксперимента и обработки данных. Самара : Самарский государственный технический университет, 2016. 131 с.
16. Уланов А. С., Купряшкин В. Ф. Результаты лабораторных исследований взаимодействия плуга мотоблока с почвой и их анализ // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. редкол.: П. В. Сенин и др. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2018. С. 46-52.
17. Медведев В. В. Твердость почв. Харьков : Издательство КГ1 «Городская типография», 2009. 152 с.
18. Качинский Н. А. О структуре почвы, некоторых свойствах и дифференциальной порозности. Почвоведение, 1947. № 6.
19. Саакян Д. Н. Контроль качества механизированных работ в полеводстве. М. : Колос, 1973. 264 с.
20. Мотоблок «Нева» МБ23 МультиАГРО и его модификации. Руководство по эксплуатации 005.70.0100 РЭ1; ЗАО «Красный Октябрь-Нева», Санкт-Петербург. 2018. 37 с.
21. Романов Ф. Ф. Малогабаритные энергосредства. Выбор оптимальных эксплуатационных параметров : монография / Под ред. Ф. Ф. Романова. СПб. : Агропромиздат, 2000. 182 с.
22. ГОСТ 12.2.140-2004. Тракторы малогабаритные. Общие требования безопасности. М. : Изд-во стандартов, 2005. 12 с.
Дата поступления статьи в редакцию 25.04.2019, принята к публикации 27.05.2019.
Информация об авторах: Купряшкин Владимир Федорович, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Мобильные энергетические средства и сельскохозяйственные машины им. проф. А. И. Лещанкина» Адрес: ФГБОУ ВО «Mry им. Н. П. Огарёва», 430904, г. Саранск, р. п. Ялга, ул. Российская д. 5 E-mail: [email protected] Spin-код: 1894-9028
Уланов Александр Сергевич, инженер кафедры «Основы конструирования механизмов и машин» Адрес: ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва, 430904, г. Саранск, р. п. Ялга, ул. Российская д. 5 E-mail: [email protected] Spin-код: 2183-8421
Шляпников Михаил Геннадьевич, аспирант 2 года обучения направления подготовки 35.06.04 «Технологии, средства механизации и энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве» Адрес: ФГБОУ ВО «ЫГУ им. Н. П. Огарёва», 430904, г. Саранск, р. п. Ялга, ул. Российская, д. 5 E-mail: [email protected] Spin-код: 1207-5626
Князьков Алексей Сергеевич, старший преподаватель кафедры «Основы конструирования механизмов и машин»
Адрес: ФГБОУ ВО «ЫГУ им. Н. П. Огарёва», 430904, г. Саранск, р. п. Ялга, ул. Российская, д. 5 E-mail: [email protected] Spin-код: 4372-8480
Заявленный вклад авторов:
Купряшкин Владимир Федорович: научное руководство, формулирование основной концепции исследования, подготовка начального варианта текста и формирование выводов, теоретическое обосновании конструкции модуля для динамометрирования, анализ полученных результатов.
Уланов Александр Сергеевич: проведение лабораторных исследований корпуса плуга мотоблока; обработка результатов эксперимента, визуализация, верстка и редактирование текста.
Шляпников Михаил Геннадьевич: проведение лабораторных исследований корпуса плуга мотоблока. Князьков Алексей Сергеевич: проведение компьютерных работ.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Kupryashkin V. F. Ustojchivost' dvizheniya i effektivnoe ispol'zovanie samohodnyh pochvoobrabatyvayushchih frez. Teoriya i eksperiment [Stability of motion and effective use of self-propelled tillage cutters. Theory and experiment], Saransk: Publishing house Mordov. University, 2014. 140 p.
2. Myasishchev D. G., Negovorov S. V. Proektirovanie motoblokov s uchetom trebovanij ergonomiki [Designing motor-blocks with regard to the requirements of ergonomics], Traktory i sel'skohozyajstvennye mashiny [Tractors and agricultural machines], 1996, No. 12. pp. 20-21.
3. Ulanov A. S., Shlyapnikov M. G., Gusev A. Yu. Kupryashkin V. V. K voprosu ustojchivosti raboty motobloka v agregate s plugom [To the question of the stability of the work of the motoblock in an aggregate with a plow], XII Mezhdunarod. nauch.-prakt. konf. v ramkah XVIII Mezhdunar. agropromysh. vyst. «Agrouniversal -2016»: Sb. nauch. st. [XII International Scientific and Practical Conference, in the framework of the XVIII International Agricultural Exhibition «Agrouniversal - 2016». A collection of scientific articles based on the materials of the under total. ed. A. T. Lebedeva], Stavropol: AGRUS of Stavropol State Agrarian University, 2016, pр. 144-151.
4. Listopad G. E., Demidov G. K., Zonov B. D. Sel'skohozyajstvennye i meliorativnye mashiny [Agricultural and reclamation machines], Moscow: Agropromizdat, 1986. 688 p.
5. Sommerburg H. Aus der Geschichte des Schlepperpfluges. Berlin. Agrartechnik, 1986. No. 5. pр. 216-219.
6. Ulanov A. S, Kupryashkin V. F. Teoreticheskoe issledovanie ustojchivosti dvizheniya motobloka s plugom pri vspashke pochvy [Theoretical study of the stability of the movement of the motoblock with a plow when plowing soil], Niva Povolzh'ya [Niva Volga Region], 2019. No. 1 (15). pp. 101-108.
7. Gusev A. Yu., Romashkin D. V., Terekhin E. Yu., Chetverov N. A. Analiz sushchestvuyushchih konstrukcij eksperimental'nyh stendov dlya dinamometrirovaniya lemeshno-otval'nogo korpusa pluga [Analysis of the existing struc-
tures of experimental stands for the dynamometer of the plow-pile pile-up body], Energoeffektivnye i resursosberegayushchie tekhnologii i sistemy: Mezhvuzov. sb. nauch. tr. [Energy-efficient and resource-saving technologies and systems for inter-university collection of scientific papers], Saransk: Publishing house Mordov. Un-ta, 2017.
8. Myalenko V. I., Marinov N. A. Prostranstvennoe dinamometrirovanie rabochih organov pochvoobrabatyvayushchih agregatov [Spatial dynamometering of working bodies of tillage units], Sel'skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii [Agricultural machines and technologies], 2017. No. 5. pp. 22-27.
9. Kupryashkin V. F., Ulanov A. S., Naumkin N. I. Obosnovanie konstrukcii dinamometricheskogo modulya dlya issledovaniya lemeshno-otval'nogo pluga motobloka i ego prakticheskaya aprobaciya s ispol'zovaniem tekhnologij revers-inzhiniringa [Substantiation of the construction of a dynamometric module for studying the plowshare plow of the motoblock and its practical approbation using reverse engineering technologies], Vestnik Mordovskogo universiteta [Bulletin Of The Mordovian University], 2018. Vol. 28, No. 3. pp. 400-415.
10. Mardaryev S. N. Povyshenie effektivnosti raboty plugov dlya otval'noj vspashki putem adaptacii ih parametrov k izmenyayushchimsya usloviya funkcionirovaniya [Increasing the efficiency of plows for dump plowing by adapting their parameters to changing operating conditions. Ph. D. (Engineering) diss.], Cheboksary, 2002. 154 p.
11. Adler Yu. P. Planirovanie eksperimenta pri poiske optimal'nyh uslovij [Planning an experiment when searching for optimal conditions], Moscow: Nauka, 1976. 276 p.
12. Melnikov S. V., Aleshin V. R., Roshchin P. M. Planirovanie eksperimenta v issledovaniyah sel'skohozyajstvennyh processov [Planning of an experiment in research of agricultural processes], Leningrad: Kolos, 1980.168 p.
13. Kurdyumov V. I., Zykin E. S., Sharonov I. A. Razrabotka i issledovanie sredstv mekhanizacii sel'skogo hozyajstva [Development and research of agricultural mechanization tools], Ulyanovsk: U.G.A.A. Stolypin, 2016. 259 p.
14. Lizarditsyn P. I, Makharinsky E. I. Planirovanie eksperimenta v mashinostroenii [Planning of an experiment in mechanical engineering], Minsk : Higher School, 1985. 286 p.
15. Makarichev, Yu. A., Ivannikov Yu. N. Metody planirovanie eksperimenta i obrabotki dannyh [Methods of experiment planning and data processing], Samara: Samara State Technical University, 2016. 131 p.
16. Ulanov A. S., Kupryashkin V. F. Rezul'taty laboratornyh issledovanij vzaimodejstviya pluga motobloka s pochvoj i ih analiz [Results of laboratory studies of the interaction of a plow of a motor-block with the soil and their analysis], Energoeffektivnye i resursosberegayushchie tekhnologii i sistemy: Materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. [Energy-efficient and resource-saving technologies and systems: materials of the Intern. scientific-practical conf], Saransk: Publishing House Mordov. University, 2018. pp. 46-52.
17. Medvedev V. V. Tverdost' pochv [Soil hardness], Kharkov: Publishing house KG1 «City Printing House», 2009.152 p.
18. Kachinsky N. A. O strukture pochvy, nekotoryh svojstvah i differencial'noj poroznosti. Pochvovedenie [On the soil structure, some properties and differential porosity. Soil Science], 1947. No. 6.
19. Saakyan D. N. Kontrol' kachestva mekhanizirovannyh rabot v polevodstve [The quality control of mechanized works in the field], Moscow: Kolos, 1973. 264 p.
20. Motoblok «Neva» MB23 Mul'tiAGRO i ego modifikacii. Rukovodstvo po ekspluatacii 005.70.0100 RE1 [The Neva motor-block MB23 MultiAGRO and its modifications. Operation manual 005.70.0100 РЭ1]; ZAO Krasny Oktyabr-Neva, St. Petersburg. 2018. 37 p.
21. Romanov F. F. Malogabaritnye energosredstva. Vybor optimal'nyh ekspluatatsionnyh parametrov [Small-sized energy. Selection of optimal performance parameters], St. Petersburg, 2000. 182 p.
22. GOST 12.2.140-2004. Traktory malogabaritnye. Obshchie trebovaniya bezopasnosti [Small tractors. General safety requirements], Moscow: Standards Publishing House, 2005. 12 p.
Submitted 25.04.2019; revised 20.05.2019.
About the authors: Vladimir F. Kupryashkin, Ph. D. (Engineering), associate professor, Department of design principles of machines and mechanisms
Address: Institute of mechanics and energy, Ogarev Mordovia State University, Russia, 430904, Saransk, Yalga,
Russian Str, 5
E-mail: [email protected]
Spin-code: 1894-9028
Alexander S. Ulanov, the engineer of the chair of design principles of machines and mechanisms
Address: Institute of mechanics and energy, Ogarev Mordovia State University, Russia, 430904, Saransk, Yalga,
Russian Str, 5
E-mail: [email protected] Spin-code: 3067-9927
Mikhail G. Shlyapnikov, the post-graduate student of the2 years of study; areas of training 35.06.04 Technologies, means of mechanization and power equipment in agriculture, forestry and fisheries Address: Institute of mechanics and energy, Ogarev Mordovia State University, Russia, 430904, Saransk, Yalga, Russian Str, 5
E-mail : [email protected] Spin-Kog: 1207-5626
Alexey S. Knyazkov, the senior lecturer of the chairt of fundamentals of designing mechanisms and machines, Address: Institute of mechanics and energy, Ogarev Mordovia State University, Russia, 430904, Saransk, Yalga, Russian Str, 5
E-mail : knj azkovaleksejj @rambler.ru Spin-Kog: 4372-8480
Contribution of the authors:
Vladimir. F. Kupryashkin: the scientific management, formulation of the main concept of a research, preparation of initial version of the text and formation of conclusions, the literary and patent analysis, theoretical justification of a design of the module for dynamometer test;
Alexander. S. Ulanov: carrying out laboratory researches of a plow of the motor-block; processing of results of an experiment, visualization, imposition and editing text;
Mikhail. G. Shlyapnikov: carrying out laboratory researches of a plow of the motor-block. Alexey. S. Knyazkov: carrying out computer work.
All authors have read and approved the final manuscript.
