CC BY
6
Научная статья УДК 629.331
Особенности поворота колёсного энергетического средства на грунтовых дорогах в зимний период года
Александр Сергеевич Вторников, Сергей Николаевич Марков,
Александр Александрович Шуравин, Семён Сергеевич Ус,
Евгений Евгеньевич Кузнецов, Сергей Васильевич Щитов
Дальневосточный государственный аграрный университет
Аннотация. Грузоперевозки являются неотъемлемой частью в технологии возделывания сельскохозяйственных культур, на них приходится большой процент от всех затрат на производство сельскохозяйственной продукции. При перевозке грузов транспортное средство догружают до предельно возможного, что увеличивает вертикальную нагрузку на колесо, приводит к превышению допустимой нагрузки и может вызвать необратимые последствия в виде разрыва колеса, переворачивания транспортного средства и потери груза. С целью снижения воздействия этих причин было разработано и внедрено в производство устройство «Межколёсный регулятор собственной нагрузки энергетического средства», которое позволяет снизить нагрузку, приходящуюся на колесо, во время поворота за счёт перераспределения веса. Рассмотрены особенности поворота транспортного средства на грунтовых дорогах в зимний период года. Предложены формулы по определению удельного давления колеса транспортного средства на почву. Установлено, что реакция гладкой поверхности для автомобиля КамАЗ-4350 максимальна при достижении высоты смещения моста, равной 0,27 м, и расстояния крепления регулятора, равного 0,6 м. При этом происходит перераспределение веса в параметрах 3000 кг-30 кН с противоположно расположенного движителя, что позволяет увеличить опорную поверхность движителя автомобиля марки 425/85R 21 на 22 %.
Ключевые слова: грунтовая дорога, грузоперевозки, колёсное транспортное средство, дорожное покрытие, межколёсный регулятор собственной нагрузки энергетического средства.
Для цитирования: Особенности поворота колёсного энергетического средства на грунтовых дорогах в зимний период года / А.С. Вторников, С.Н. Марков, А.А. Шуравин [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 3 (89). С. 156 - 159.
Original article
Features of turning a wheeled power unit on dirt roads in winter
Alexander S. Vtornikov, Sergei N. Markov, Alexander A. Shuravin,
Semyon S. Us, Evgeny E. Kuznetsov, Sergei V. Shchitov
Far Eastern State Agrarian University
Annotation. Cargo transportation is an integral part in the technology of agricultural crops cultivation; it accounts for a large percentage of all costs of agricultural production. When transporting goods, the vehicle is loaded to the maximum possible, which increases the vertical load on the wheel, leads to an excess of the permissible load and can cause irreversible consequences in the form of wheel rupture, overturning of the vehicle and loss of cargo. In order to reduce the impact of these causes, the device "Cross-wheel self-load regulator of the energy device" was developed and introduced into production, which allows to reduce the load on the wheel during a turn due to the redistribution of weight. The features of the vehicle turning on dirt roads in the winter period of the year are considered. Formulas are proposed for determining the specific pressure of a vehicle wheel on the soil. It was found that the reaction of a smooth surface for a KamAZ-4350 vehicle is maximal when the axle displacement height is 0.27 m and the regulator attachment distance is 0.6 m. At the same time, the weight is redistributed in the parameters of 3000 kg-30 kN from the opposite propeller, which makes it possible to increase the supporting surface of the propeller of the car 425/85R 21 by 22 %.
Keywords: dirt road, cargo transportation, wheeled vehicle, road surface, interwheel self-load regulator of an energy vehicle.
For citation: Features of turning a wheeled power unit on dirt roads in winter / A.S. Vtornikov, S.N. Markov, A.A. Shuravin et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 89(3): 156 - 159. (In Russ.).
Качество, сроки выполнения и себестоимость транспортировки груза во многом зависят от условий выполнения транспортной операции [1, 2]. Кроме того, необходимо учитывать специфику основного производства в регионе [3]. Так, в Амурской области основным направлением деятельности является производство сельскохозяйственной продукции.
При этом большой процент приходится на культивирование сои, как наиболее приспособленной к климатическим условиям области культуры. Уборка сои заканчивается при проявлении первых заморозков, и поэтому её транспортировка проходит по грунтовым и полевым дорогам с твёрдым основанием в виде укатанного снега.
Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 89(3) _
Technical Sciences
Материал и методы. При транспортировке грузов по дорогам с таким покрытием на характер поворота оказывает влияние результирующая сила, в данном случае возникающая от трения поверхности колеса по поверхности дороги.
Остановимся более подробно на формировании и влиянии указанной силы на процесс движения.
Рассмотрим результирующую силу, действующую в повороте энергетического средства за счёт сил трения, возникающих между поверхностью колеса и почвой. Для энергетического средства с колёсной формулой 4 * 2 она будет равна:
•ор Fp1
Fp2 + Fp3 + Fp4, (1)
где ^р2, ^рэ, Рр4 - соответственно результирующие силы, возникающие от сил трения между поверхностью колеса и почвой, приходящиеся на одно колесо, Н. Таким образом, результирующая сила, приходящееся на одно колесо, возникающая от сил трения поверхности колеса о почву, будет равна:
= Fтp, (2)
где ^тр - сила, возникающая от трения поверхности колеса по поверхности дороги, Н. Силу, возникающую от трения колеса по поверхности почвы, предлагается определить из выражения:
Fтр= (3)
где Ь - длина поверхности контакта колеса с почвой, м;
В - ширина колеса, м; ц - коэффициент трения резины о почву;
- удельное давление колеса транспортного средства на почву, кПа.
С учётом ранее проведённых исследований [4] силу, возникающую от трения колеса по поверхности почвы, можно выразить уравнением: Fтp = (пг - 2агат(1 - Мг))Вщпр, (4) где h - глубина колеи, м;
г - радиус колеса, м.
При выполнении транспортных перевозок во время выполнения поворота, особенно сыпучих и жидких грузов, происходит его частичное перемещение, что вызывает перераспределение нагрузки, приходящейся на колесо энергетического средства. Если проанализировать выражение (4), то можно отметить, что перераспределение груза увеличивает удельное давление колеса транспортного средства на почву. Если учесть тот факт, что при перевозке транспортное средство догружают до предельно возможного, то увеличение вертикальной нагрузки на колесо может привести к превышению допустимой нагрузки и, как следствие, к необратимым последствиям в виде разрыва колеса, переворачивания транспортного средства и потери груза.
Результаты исследования. С целью снижения воздействия вышеуказанных причин было разработано и внедрено в производство устройство «Межколёсный регулятор собственной нагрузки энергетического средства», на которое получен патент РФ № 158328 [5]. Устройство позволяет снизить нагрузку, приходящуюся на колесо во время поворота, за счёт перераспределения веса. Общий вид устройства показан на рисунке 1.
В общем случае удельное давление колеса транспортного средства на почву можно опреде-
Рис. 1 - Общий вид устройства
лить по формуле, заменив вес, приходящийся на колесо через реакцию дороги:
Чтр = N/S, (5)
где N - силовая реакция дороги на колесо, Н; S - площадь поверхности контакта колеса с почвой, м2.
Рассмотрим изменение удельного давления колеса транспортного средства на почву с предлагаемым устройством и без него. В ранее проведённых исследованиях [6, 7] удельное давление колеса транспортного средства на почву без работы устройства предлагается найти по выражению:
„р = N/S = 6 + Q' + Q + , (6)
где G - действующая сила тяжести перевозимого груза, Н;
N(R) - силовая реакция дороги, Н; Q', 02, 03 - вес основных частей (механизмов) моста, кг.
Таким образом, при работе устройства удельное давление колеса транспортного средства на почву будет равно:
qTp = N/S =
l
2
2--I (Q + 02 + G + 0,5ß3)
S
(7)
где I - расстояние между колёсами, находящимися на одной оси, м.
Рис. 2 - Влияние конструктивно-технологических габаритов устройства на параметры перераспределения веса
Анализируя полученные формулы по определению удельного давления колеса транспортного средства на почву (6) и (7), можно отметить, что постановка предлагаемого устройства позволяет снизить вес, приходящийся на колесо, за счёт его перераспределения. Более наглядно перераспределение нагрузки в виде реакции гладкой поверхности R от расстояния крепления регулятора (d) и от высоты смещения моста (y) показано на рисунке 2.
Выводы. В ходе эксперимента установлено, что на изменение реакции гладкой поверхности R\ наибольшее воздействие оказывают обе изменяемые величины.
Реакция гладкой поверхности Rj для автомобиля КамАЗ-4350 максимальна при достижении y = 0,27, d = 0,6 м. При этом происходит перераспределение веса в параметрах 3000 кг - 30 кН с противоположно-расположенного движителя, что позволяет увеличить опорную поверхность движителя автомобиля марки 425/85R21 на 22 %.
Литература
1. Алдошин Н.В., Пехутов А.С. Повышение производительности при перевозке сельскохозяйственных грузов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2012. № 4. С. 26 - 27.
2. Гуськов Ю.А. Совершенствование сборочно-транспортного процесса и технических средств на заготовке грубых кормов: дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.01. Новосибирск, 2007. 211 с.
3. Методы оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров тракторных транспортно-технологических агрегатов: монография / Н.Ф. Скурятин, Е.В. Соловьёв, С.В. Соловьёв [и др.]. М.; Белгород: ООО «Издательско-книготорговый центр Колосс», 2020. 129 с.
4. Кузнецов Е.Е., Щитов С.В. Повышение эффективности использования мобильных энергетических средств в технологии возделывания сельскохозяйственных культур: монография. Благовещенск: ДальГАУ, 2017. 272 с.
5. Пат. на полезную модель № 158328 Российская Федерация. Межколёсный регулятор собственной нагрузки энергетического средства / Щитов С.В, Кузнецов Е.Е.; заявит. и патентообл. Дальневосточный гос. агр. университет; заявл. 05.05.2014, зарегистр. 05.05.2014; опубл. 10.09.2014; Бюл. № 25. 10 с.
6. Поликутина Е.С., Кузнецова О.А. Повышение продольно-поперечной устойчивости и снижение техногенного воздействия на почву колёсных мобильных энергетических средств: монография / Дальневост. гос. аграр. ун-т. Благовещенск: Изд-во Дальневост. гос. аграр. ун-та, 2020. 148 с.
7. Increasing the shallowness of the wheeled tractors / S.V. Shchitov, P.V. Tikhonchuk, I.V. Bumbar et al. // Journal of Mechanical Engineering. 1752. 41 (2) (2018), p. 31 - 34.
Александр Сергеевич Вторников, аспирант. ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный аграрный университет». Россия, 675000, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, avtornikov@mail.ru
Сергей Николаевич Марков, аспирант. ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный аграрный университет». Россия, 675000, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, toyota103@mail.ru
Александр Александрович Шуравин, аспирант. ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный аграрный университет». Россия, 675000, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, sh.aleksandr.2019@mail.ru
Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 89(3)
Technical Sciences
Семён Сергеевич Ус, магистрант. Россия, 675000, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, magusus@mail.ru
Евгений Евгеньевич Кузнецов, доктор технических наук, доцент. ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный аграрный университет». Россия, 675000, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, ji.tor@mail.ru
Сергей Васильевич Щитов, доктор технических наук, профессор. ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный аграрный университет». Россия, 675000, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86, shitov.sv1955@mail.ru
Alexander S. Vtornikov, postgraduate. Far Eastern State Agrarian University. 86, Polytechnic St., Blagoveshchensk, Amur region, 675000, Russia, avtornikov@mail.ru
Sergey N. Markov, postgraduate. Far Eastern State Agrarian University. 86, Polytechnic St., Blagoveshchensk, Amur region, 675000, Russia, toyota103@mail.ru
Alexander A. Shuravin, postgraduate. Far Eastern State Agrarian University. 86, Polytechnic St., Blagoveshchensk, Amur region, 675000, Russia, sh.aleksandr.2019@mail.ru
Semyon S. Us, Master's degree student. Far Eastern State Agrarian University. 86, Polytechnic St., Blagoveshchensk, Amur region, 675000, Russia, magusus@mail.ru
Evgeny E. Kuznetsov, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor. Far Eastern State Agrarian University. 86, Polytechnic St., Blagoveshchensk, Amur region, 675000, Russia, ji.tor@mail.ru
Sergey V. Shchitov, Doctor of Technical Sciences, Professor. Far Eastern State Agrarian University. 86, Polytechnic St., Blagoveshchensk, Amur region, 675000, Russia, shitov.sv1955@mail.ru
-Ф-
Научная статья
УДК 631.363.2
doi: 10.37670/2073-0853-2021-89-3-159-162
Повышение производительности дробилки зерна за счёт улучшения сепарации
Алексей Анатольевич Петров1, Владимир Александрович Шахов1, Денис Васильевич Наумов2,
Алексей Николаевич Кондрашов1, Нина Константиновна Комарова1
1 Оренбургский государственный аграрный университет
2 Оренбургский институт путей сообщения - филиал Самарского государственного университета
путей сообщения
Аннотация. Концептуальный анализ комплексной проблематики по формированию процесса разрушения зернового материала выявил тенденциозный аспект, заключающийся в совершенствовании дробилок посредством оптимизации режима взаимодействия ударного механизма с частицами зерноматериала и собственно конфигурации ударного элемента. Достоверность такого подхода сомнений не вызывает, но в практике развития дробильных машин он является не единственным, поскольку эффективность работы любого устройства определяется завершённостью и технологичностью каждого такта в функциональном цикле реализуемого процесса. В этой связи современные исследования направлены на изучение и устранение факторов, препятствующих формированию кондиционного состояния готового продукта. Речь идёт об улучшении технологических свойств всех функциональных элементов в системе циклового обеспечения базового технологического процесса с целью изменения его структуры и режимных параметров. Такой подход конструктивный, обусловливает совершенствование всей технологической системы кормоприготов-ления, где проблема внедрения энергосберегающего, но высокопроизводительного оборудования требует постоянного внимания и оперативного решения.
Ключевые слова: технологическая система кормоприготовления, дробилка зерна, сепарация, пропускная способность, повышение производительности.
Для цитирования: Повышение производительности дробилки зерна за счёт улучшения сепарации / А.А. Петров, В.А. Шахов, Д.В. Наумов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 3 (89). С. 159 - 162. doi: 10.37670/2073-0853-2021-89-3-159-162.
Original аrticle
Increasing the productivity of the grain crusher due to improved separation
Alexey A. Petrov1, Vladimir A. Shakhov1, Denis V. Naumov2, Alexey N. Kondrashov1,
Nina K. Komarova1
1 Orenburg State Agrarian University
2 Orenburg Transport Institute - branch of the Samara State Transport University
Annotation. Conceptual analysis of the complex problematics for the formation of the process of destruction of grain material revealed a tendentious aspect, which consists in improving crushers by optimizing the interaction mode of the impact mechanism with particles of grain material and the actual configuration of the
