CC BY
16
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
11. Five year drying of high performance concretes: effect of temperature and cement-type on shrinkage / F. N. G. Brue, C. A. Davy, F. Skoczylas, N. Burlion, X. Bourbon // Cement And Concrete Research. 2017. V. 99. P. 70-85.
12. Koji I. A. Repair Example of Main Drainage Channel with Dry Masonry Concrete Block // Japanese Society oflrrigation, Drainage and Reclamation Engineering. 2019. Vol. 87. No 12. P. 96-97.
13. Liu P., Chen Y., Yu Z., Xing F. Vertical water transport model in concrete based on the coupled effects of the capillarity, gravity and evaporation // Construction and Building Materials. 2020. V. 204. 10 p.
14. Meng L. Y. Moisture transport and shrinkage in concrete at early age // Applied Mechanics and Materials. 2012. P. 232-235.
15. Recommendations for improving the reliability of hydraulic structures in the on-farm network / B. Matyakubov, K. Isabaev, D. Yulchiyev, S. Azizov // Journal of Critical Reviews. 2020. V. 7. No 5. P. 376-379.
Информация об авторах Дубяго Дмитрий Святославович, аспирант федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный аграрный университет» (РФ, 40002, Волгоград, проспект Университетский, 26), E-mail: dubyago.dm@mail.ru. ORCID: 0000-0003-0163-2619
Новиков Андрей Евгеньевич, д-р тех. наук, член-корреспондент РАН, директор федерального государственного бюджетного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (РФ, 400002, Волгоград, уд. им. Тимирязева, 9), заведующий кафедрой «Процессы и аппараты химических и пищевых производств» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет» (РФ, 400005, г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28) Email: novikov-ae@mail.ru, ORCID: 0000-0002-8051-4786
Мажайский Юрий Анатольевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник Мещерского филиала ФГБНУ «ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова» (РФ, 390021, Рязанская обл., Рязань, ул. Мещерская (Солодча), 1A), E -mail: mail@mntc.pro. ORCID: 0000-0002-0743-8289
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-66 INCREASING THE PROFILE PERFORMANCE OF VEHICLES FOR CARGO TRANSPORTATION IN AGRICULTURE
A. S. Myasnikov1, S. D. Fomin2,
1ChPOU "Gazprom College Volgograd" 2Volgograd State Agrarian University, Volgograd
Received 26.09.2022 Submitted 02.12.2022
Abstract
Introduction. For the transportation of agricultural goods during field work on farms, general-purpose vehicles with a wide range of applications are used. Structurally embedded in the device of vehicles operated in agriculture, the technical characteristics of the cross-sectional cross-country characteristic for field conditions of work factors (rough terrain, low bearing capacity of the supporting surface, adverse weather conditions) cause difficulties in their movement, and sometimes complete jamming. Disruption of the schedules for the implementation of field work and the timing of the delivery of agricultural products adversely affect both the individual results of the production of work and, in general, the activities of the enterprise and economy. One of the directions for increasing the efficiency of vehicles employed in the field of agriculture is to increase their profile cross-country ability. An object. The object of the study is the current model of the vehicle. Materials and methods. A comparative analysis of the parameters of the cross-sectional cross-country ability of vehicles operated in the field of agriculture was carried out with the data of experimental studies of the cross-sectional crosscountry indicators of the current vehicle model. The limiting dimensions of obstacles, which can be
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
overcome by the current model of the vehicle, are determined by calculation and graphical method, taking into account the technical solutions incorporated in its design. Results and conclusions. A comparative analysis of the cross-sectional cross-country performance of KAMAZ-55102, KAMAZ 43118 model 4590D1 vehicles and the current vehicle layout showed that the technical solutions incorporated in the design of the latter allow expanding the profile cross-country parameters. The current model of the vehicle is able to overcome ditches up to 1.88-D wide, convex longitudinal obstacles with a radius of 0.061 m, convex transverse obstacles with a radius of 0.37 m.
Keywords: transport work in agriculture, profile cross-country ability of cars, the current model of the vehicle, convex longitudinal and transverse obstacles, ditches.
Citation. Myasnikov A. S., Fomin S. D. Increasing the profile performance of vehicles for cargo transportation in agriculture. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 4(68). 568-579 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-66.
Author's contribution. All authors of this study were directly involved in the planning, execution or analysis of this study. All authors of this article reviewed and approved the submitted final version.
Conflict of interests. The authors declare no conflict of interest.
УДК 631.37
ПОВЫШЕНИЕ ПРОФИЛЬНОЙ ПРОХОДИМОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ ГРУЗОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Актуальность. Для перевозки сельскохозяйственных грузов при проведении полевых работ в хозяйствах используются транспортные средства общего назначения широкого профиля применения. Конструктивно заложенные в устройство транспортных средств, эксплуатируемых в сельском хозяйстве технические характеристики профильной проходимости при характерных для полевых условий работы факторах (пересеченный рельеф местности, низкая несущая способность опорной поверхности, неблагоприятные погодные условиях) вызывают затруднения в их передвижении, а иногда и полное застревание. Срыв графиков выполнения полевых работ и сроков поставки сельскохозяйственной продукции неблагоприятно сказывается как на отдельных результатах производства работ, так и в целом на деятельности предприятия, хозяйства. Одним из направлений роста эффективности транспортных средств, занятых в сфере сельского хозяйства, является повышение их профильной проходимости. Объект. Объектом исследования является действующий макет транспортного средства. Материалы и методы. Проведен сравнительный анализ параметров профильной проходимости автомобилей, эксплуатируемых в сфере сельского хозяйства, с данными экспериментальных исследований показателей профильной проходимости действующего макета транспортного средства. Расчетно-графическим путем определены предельные размеры препятствий, преодоление которых возможно действующим макетом транспортного средства, с учетом заложенных в его конструкцию технических решений. Результаты и выводы. Сравнительный анализ показателей профильной проходимости автомобилей КАМАЗ-55102, КАМАЗ 43118 модель 4590D1 и действующего макета транспортного средства показал, что технические решения, заложенные в конструкцию последнего, позволяют расширить параметры профильной проходимости. Действующий макет транспортного средства способен преодолевать рвы шириной до 1,88^, выпуклые продольные препятствия радиусом от 0,061м, выпуклые поперечные препятствия - радиусом от 0,37 м.
Ключевые слова: профильная проходимость автомобилей, действующие макеты транспортных средств, перевозка сельскохозяйственных грузов.
2
А. С. Мясников1, преподаватель С. Д. Фомин2, доктор технических наук, профессор
1ЧПОУ «Газпром колледж Волгоград» ФГБОУ ВО Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград
Дата поступления в редакцию 26.09.2022
Дата принятия к печати 02.12.2022
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 4 2022
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Цитирование. Мясников А. С., Фомин С. Д. Повышение профильной проходимости транспортных средств для перевозки грузов в сельском хозяйстве. Известия НВ АУК. 2022. 4(68). 568-579. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-66.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. На сегодняшний день одним из «локомотивов» агропромышленного комплекса (далее АПК) страны является растениеводство, что обусловлено неуклонным простом валового сбора сельскохозяйственных культур в России за последние 10 лет [9]. Повышение урожайности сказывается на многих показателях АПК, включая объем перевозимых грузов и количество грузоперевозок, для выполнения которых применяют в том числе грузовые автомобильные транспортные средства.
Транспортные работы, выполняемые автомобилями и автопоездами, являются одним из важных слагаемых успешного функционирования любого сельхозпредприятия и по оценкам специалистов занимают порядка 60 % от общего объема перевозок сельскохозяйственных грузов и 85 % грузооборота [5, 8, 11]. По мнению ряда ученых, перевозка сельскохозяйственных грузов представляет собой отдельную технологию механизированных сельскохозяйственных работ, для реализации которых необходимо выпускать специальные транспортные средства, конструктивно способные работать и выполнять задачи в полевых условиях [1, 4, 10, 12, 13, 16].
Имеющиеся и занятые на сегодняшний день в отрасли образцы грузовой автомобильной техники выполняют большой объем работы по перевозке грузов, но далеко не всегда способны выполнять ее качественно и в срок, а как известно, от сроков посевов, проведения технологических операций по возделыванию, уборки, а также периода и условий вывоза урожая с полей зависят урожайность, сохранность и качество продукции, ее товарный вид.
Одной из ключевых причин, снижающих эффективность работы грузовой автомобильной техники при перевозке грузов в полевых условиях, является недостаточная проходимость при низкой несущей способности опорной поверхности в весенний и осенний периоды, наличие пересеченного рельефа местности, низкого уровня оснащения территории хозяйств дорогами с твердым покрытием, а также влияние климатических особенностей регионов страны [15]. Перечисленные факторы обусловлены тем, что эксплуатируемая в сельском хозяйстве автомобильная грузовая транспортная техника является средствами общего назначения и широкого профиля применения для различных сфер хозяйственной деятельности человека и конструктивно не адаптирована под специфичные для сельского хозяйства условия работы. Выпускаемые на сегодняшний день промышленностью транспортные средства сельскохозяйственного назначения отличаются, например, от строительных только облегченной конструкцией кузова, его размерами и способом разгрузки (боковой или трехсторонний) [5, 8, 11].
Одним из направлений для повышения мобильности автомобильных грузовых транспортных средств эксплуатируемых при перевозке грузов в сельском хозяйстве является повышение профильной проходимости, под которой ученый С. В. Котович понимает способность автомобиля к преодолению препятствий различного рода (подъемов, косогоров, рвов и т.п.) и его вписывания в требуемую полосу движения [2]. Профильная проходимость транспортного средства ограничивается его конструктивными параметрами - геометрическими характеристиками, размерами колес, схемами расположения осей и другими данными [2, 14].
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Материалы и методы. Для исследования способов повышения профильной проходимости разработан действующий макет транспортного средства (рисунки 1, 2), который состоит из следующих конструктивных узлов и единиц (Патент на изобретение 2782207. Устройство передвижения транспортного средства. Мясников А. С., Фомин С. Д. и др.) [3]: 1-3 - части продольного перемещения движителей 4 вдоль рамы 5; 6 - механизмы поступательного перемещения частей 1-3; 7 - поперечная балка, связывающая движители 4, расположенные по разным сторонам бортов; 8 - механизмы перемещения движителей 4 с балками 7 в вертикальной плоскости; 9 - кабина; 10 - кузов; 11 - механизм продольного перемещения кузова и кабины; 12 - источники энергии; 13 - электрический блок; 14 - пульт управления. Габаритные размеры машины: длина - 1500 мм; ширина - 540 мм.
Рисунок 1 - Схема экспериментального транспортного средства Figure 1 - Diagram of the experimental vehicle
Рисунок 2 - Общий вид макета транспортного средства (без кузова и кабины) Figure 2 - General view of the vehicle layout (without body and cab
Заложенное в макет техническое решение для повышения профильной проходимости заключается в следующем: каждая из осей транспортного средства с расположенными на ней движителями имеет техническую возможность перемещения относительно рамы транспортного средства в продольном и вертикальном направлении и способны занимать относительно рамы любое пространственное положение в пределах технически заложенной величины; кузов и кабина транспортного средства имеют техническую возможность перемещения вдоль рамы и способны занимать любое положе-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ние в границах технически заложенной величины с целью переноса центра тяжести и распределения массы транспортного средства и перевозимого им груза в зависимости от взаимного расположения осей с движителями [3].
Некоторые возможные варианты передвижения макета транспортного средства по опорной поверхности представлены на рисунке 3. На рисунке 3 а оси О1, О2, О3 располагаются на расстоянии О^Т, 2/3-ОтП, на рис. 3б - Ш-О^Т, на рис. 3в - -О? 1/2-О5Т, 1/2-О2,3
min 2 , O
min
2,3
, hi=h2=h3=0; на рис. 3г - O1^, 2/3Ю-
min
2,3 ,
1/2-O2m3x, hi=h2=h3=0;
h max i max i max 0
1 , h2 , h3 ; на рис. 3д -
max h5"ax, h2=0, hmax
„ о z-vmin ^min i max i max i max
; на рис. 3e - O12 , O2,3 , h1 , , h2 , h3 .
Рисунок 3 - Схемы возможного расположения осей с движителями и кабины с кузовом: О1; О2, О3 - оси с движителями транспортного средства; hb h2, h3 - расстояние от рамы транспортного средства до соответствующей оси Оь О2, О3 транспортного средства;
О12, О23 - расстояние между осями транспортного средства
Figure 3 - Diagrams of the possible arrangement of axles with propellers and cabs with a body: Ob O2, O3 - the axes with the propellers of the vehicle; hb h2, h3 - the distance from the frame of the vehicle to the corresponding axis Ob O2, O3 of the vehicle; O1,2, O23 - the distance between
the axes of the vehicle
Выбор схемы передвижения определяется оператором-водителем по результатам визуального определения параметров преодолеваемого препятствия. Технически возможно оснащение автомобиля средствами технического зрения и определения пространственного положения осей с движителями и кузова с кабиной относительно рамы транспортного средства, а также блока получения, обработки и выдачи информации и с помощью любого из известных способов передачи информации (проводная связь, Bluetooth, нейросеть и т.п.) выполнять дистанционное управление или роботизированное передвижение.
Для исследования эффективности принятых в макете транспортного средства (рисунок 1) технических решений, направленных на повышение его профильной проходимости, проведем сравнительный анализ параметров профильной проходимости некоторых серийно-выпускаемых и используемых в сельском хозяйстве образцов автомобильной колесной техники с действующим макетом транспортного средства.
Результаты и обсуждение. В качестве используемых в сельском хозяйстве единиц техники приняты трехосный самосвал зерновоз модели 4590D1 на шасси КАМАЗ 43118 с колесной формулой 6*6 (рисунок 4) [6] и самосвал КАМАЗ-55102 с колесной формулой 6*4 (рисунок 5) [7].
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Рисунок 4 - Общий вид самосвала зерновоза модели 4590D1 на шасси КАМАЗ 43118 Figure 4 - General view of the grain truck model 4590D1 on the chassis KAMAZ 43118
Рисунок 5 - Общий вид самосвала КАМАЗ-55102 Figure 5 - General view of the KAMAZ-55102 dump truck
Учитывая различия в габаритных размерах макета и техники используемой в хозяйствах для получения истинных исследуемых параметров, введем при сравнении линейных показателей моделей 4590D1 и КАМАЗ-55102 с макетом транспортного средства (рисунок 1) поправочный коэффициент:
k- -,
(1)
где Li - габаритная длина рассматриваемой единицы автомобильной грузовой транспортной техники, мм; L - длина действующего макета транспортного средства (рисунок 1), мм.
В качестве параметров профильной проходимости автомобильных транспортных средств в исследовании принимаются следующие показатели: дорожный просвет к; база транспортного средства I; передний 11 и задний 12 свес; угол переднего у1 и заднего у2 свеса машины; статический радиус колеса гст, радиус продольной R и поперечной г проходимости автомобиля.
Анализ руководств по эксплуатации автомобилей [6, 7], результаты измерений геометрических параметров действующего макета транспортного средства, а также их сравнительный анализ показателей с учетом поправочного коэффициента приведены в таблице 1.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таблица 1 - Параметры профильной проходимости транспортных средств Table 1 - Parameters of profile patency of vehicles_
Наименование показателя КАМАЗ-55102 КАМАЗ 43118 модель 4590D1 Действующий макет транспортного средства
Действительные показатели С учетом поправочного коэффициента в сравнении с моделью:
КАМАЗ-55102 КАМАЗ 43118 модель 4590D1
Поправочный коэффициент k 5,05 5,76 - - -
Дорожный просвет Ь мм 280 385 min 180 мм max 310 мм min 909 мм max 1565,5 мм min 1036,8 мм max 1785,6 мм
База транспортного средства 1, мм 3190 3690 min 215 мм max 940 мм min 1085,8 мм max 4747 мм min 1238,4 мм max 5414,4 мм
Передний 11 свес, мм 1275 1360 min 20 мм max 362,5 мм min 101 мм max 1830,6 мм min 115,2 мм max 2088 мм
Задний 12 свес, мм 1785 2275 min 20 мм max 362,5 мм min 101 мм max 1830,6 мм min 115,2 мм max 2088 мм
Статический радиус колеса гст 1020 1256 107,5 9,49 11,68
Угол переднего 71 свеса, град. 26 35 max 1220 min 29,20 - -
Угол заднего 72 свеса, град. 30 35 max 1220 min 30,5° - -
Радиус продольной R проходимости, мм 3231 3985 min 32,11 мм max 1951 мм max 9853 мм min 162,2 мм max 11237,76 мм min 185 мм
Радиус поперечной г проходимости, мм 1508,75 1076,4 min 260 мм max 278 мм min 1313 мм max 1410 мм min 1497,6 мм max 1601,3 мм
Полученные результаты параметров профильной проходимости автомобилей КАМАЗ-55102, КАМАЗ 43118 модель 4590Б1 и действующего макета транспортного средства, а также данные их сравнительного анализа свидетельствуют о том, что техническая возможность изменения пространственного положения каждой из осей с движителями в продольном и вертикальном относительно рамы положении, а также изменение положения центра тяжести кузова и кабины относительно рамы позволяют:
- изменять клиренс, с возможностью его выбора в зависимости от рельефа опорной поверхности или выполняемой технологической операции в области сельского хозяйства;
- изменять базу транспортного средства, углы его переднего и заднего свеса, а также радиусы продольной и поперечной проходимости в зависимости от размеров преодолеваемых препятствий, характера их размещения и частоты расположения на опорной поверхности;
- в зависимости от распределения перевозимого груза в кузове транспортного средства имеется техническая возможность перераспределения загрузки каждой из его осей путем изменения параметров базы, переднего и заднего свесов.
Учитывая технические преимущества и возможности применения действующего макета транспортного средства по сравнению с применяемыми в отрасли сельского хозяйства автомобилями, рассмотрим возможности его профильной проходимости при преодолении пороговых выпуклых препятствий и рвов.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Преодоление рвов. Согласно [2], ориентировочная ширина рва, преодолеваемого многоосным автомобилем, у которого оси располагаются или могут располагаться симметрично, определяется по формуле:
Ьр<0,Ы0(п-1), (3)
где 10 - расстояние от оси передних колес до центра масс; п - число осей автомобиля.
С учетом того, что у действующего макета транспортного средства кузов имеет техническую возможность перемещения вдоль рамы на расстояние 0<Ькуз.каб<0,3 м, а ось с движителями может перемещаться вдоль рамы на 0<Ьоси<0,43, то расстояние от оси передних колес до центра масс автомобиля может меняться и находиться в интервале 0,28< 10<1,01 м. Тогда:
¿р>0,2-0,28-(3-1)
Ьр<0,24,0Ь(3-1) 0,11<Ьр <0,404.
Полученные результаты по преодолению рвов действующим макетом транспортного средства показывают, что передвижение по опорной поверхности с включением препятствий размером менее 0,11 м макет способен преодолевать способом качения, что в сравнении с наружным диаметром движителей ^=0,215 м) составляет 0,5^. Полученные результаты соответствуют трехосным автомобилям с несимметричным расположением осей [2].
Преодоление рвов размером более 0,11 м макет транспортного средства способен преодолевать с использованием технической возможности изменения базы и параметров переднего и заднего свесов за счет механизмов продольного перемещения осей с движителями. Максимальный размер преодолеваемого препятствия макетом с учетом его технических возможностей равен 0,404 м, что в сравнении с наружным диаметром движителей составляет 1,88^. Полученные результаты соответствуют четырех - шестиосным автомобилям. Таким образом, анализ полученных результатов показал, что в части преодоления рвов профильная проходимость действующего макета транспортного средства значительно выше по сравнению с используемыми в сельском хозяйстве трехосными автомобилями с несимметричным расположением осей [2] и эквивалентна автомобилям с осями более 3.
Преодоление выпуклых препятствий.
А) Преодоление допустимого продольного выпуклого препятствия.
Согласно [2], радиус предельно допустимого продольного выпуклого препятствия рассчитывается по формуле:
R=0,5■--к--— +
2кк
2 2 2 ^--(4)
0,2512+к2-А2-2г0кк 2 0,2*(-ТЙк-—) +^(кк-Г0)/(2к,),
где I - база; г0 - статический радиус колеса, м; кк - расстояние от опорной поверхности до наиболее низкой точки автомобиля в продольном направлении, м; А - расстояние от наиболее низкой точки автомобиля в продольном направлении до середины его базы, м.
Согласно формуле 4, для действующего макета транспортного средства с учетом его технических возможностей, заключающихся в изменении положения осей с движителями в продольной и вертикальной плоскостях, а также кабины с кузовом в продольной плоскости относительно рамы, параметры I и А будут меняться в интервалах
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
соответственно 0,215</<0,94, 0,29< Л<73. Для анализа влияния параметров l, Л, hK - на изменение предельно допустимого радиуса продольного выпуклого препятствия использовалась система Mathcad. Полученные в ходе исследований результаты представлены в таблицах 2, 3 и на рисунке 6.
Анализ результатов исследования радиуса предельно допустимого продольного выпуклого препятствия действующим макетом транспортного средства показал, что автомобиль в зависимости от установленных параметров l, Л и hK может преодолевать продольные препятствия радиусом, изменяемым в интервале 0,06< R <0,404 м, причем при увеличении базы автомобиля l радиус преодолеваемого препятствия увеличивается. Изменение параметра Л носит знакопеременный характер влияния на радиус преодолеваемого препятствия в зависимости от изменения базы l макета. Так, для поверхности R1 при изменении базы до /<0,376 м и увеличении Л - радиус преодолеваемого препятствия увеличивается, а при />0,457 м - радиус уменьшается. Для поверхности R2 при увеличении Л во всем диапазоне технически возможного изменения базы l радиус предельно допустимого продольного выпуклого препятствия увеличивается.
Сравнительный анализ результатов исследования при различных параметрах дорожного просвета hK показал, что при увеличении базы автомобиля до определенного значения параметр R1 был больше R2, а при /=0,859 и Л=0,29 м показатель R2>R1 (рисунок 5). Данный факт обусловлен тем, что при достижении радиусом предельно допустимого продольного выпуклого препятствия величины равному дорожному просвету, автомобиль будет способен преодолевать препятствия, радиус которых превышает его клиренс и идет резкое увеличение данного параметра.
Минимальный радиус преодолеваемого препятствия при hK=0,18 м равен R1=0,061 м и наблюдается при параметрах /=0,215 м, Л=0,29 м, при hK=0,31 м - R2=0,135 м.
Область, заключенная между двумя поверхностями R1 и R2 (рисунок 6), является диапазоном возможного преодоления макетом транспортного средства предельных выпуклых продольных препятствий, располагающихся на пути его передвижения.
Возможности макета транспортного средства позволяют ему передвигаться по опорной поверхности как с наличием не протяженных по длине (протяженность меньше базы автомобиля), но часто расположенных на опорной поверхности препятствий, так и затяжных препятствиях.
Таблица 2 - Результаты исследования изменения радиуса R1 предельно допустимого продольного выпуклого препятствия в зависимости от изменения / и Л действующего макета
транспортного средства при hK=0,18 м
Table 2 - Results of the study of the change in the radius R1 of the maximum permissible longitudinal convex obstacle depending on the change l and A of the current layout of the vehicle at hc = 0.18 m
Изменение базы, м Расстояние от наиболее низкой точки автомобиля в продольном направлении до середины его базы, м
0,29 0,363 0,437 0,51 0,583 0,657 0,73
0,215 0,061 0,064 0,066 0,068 0,069 0,069 0,07
0,296 0,066 0,068 0,069 0,07 0,07 0,071 0,071
0,376 0,074 0,074 0,074 0,073 0,073 0,073 0,073
0,457 0,087 0,083 0,08 0,078 0,077 0,076 0,075
0,537 0,0107 0,095 0,088 0,084 0,081 0,079 0,078
0,618 0,137 0,114 0,100 0,092 0,087 0,084 0,082
0,698 0,181 0,142 0,118 0,104 0,095 0,09 0,086
0,779 0,241 0,183 0,143 0,12 0,106 0,097 0,092
0,859 0,316 0,24 0,18 0,142 0,12 0,107 0,099
0,94 0,404 0,314 0,232 0,174 0,14 0,12 0,108
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таблица 3 - Результаты исследования изменения радиуса R2 предельно допустимого продольного выпуклого препятствия в зависимости от изменения l и А действующего макета
транспортного средства при hK=0,31 м
Table 3 - Results of the study of changes in the radius R2 of the maximum permissible longitudinal convex obstacle depending on the change l and A of the current layout of the vehicle at hc = 0.31 m
Изменение базы, м Расстояние от наиболее низкой точки автомобиля в продольном направлении до середины его базы, м
0,29 0,363 0,437 0,51 0,583 0,657 0,73
0,215 0,135 0,147 0,157 0,164 0,17 0,175 0,179
0,296 0,141 0,153 0,161 0,168 0,174 0,178 0,182
0,376 0,151 0,16 0,168 0,174 0,178 0,182 0,185
0,457 0,164 0,171 0,177 0,181 0,185 0,187 0,19
0,537 0,18 0,185 0,188 0,19 0,192 0,194 0,195
0,618 0,202 0,202 0,202 0,202 0,202 0,202 0,202
0,698 0,229 0,224 0,22 0,217 0,214 0,212 0,211
0,779 0,262 0,251 0,242 0,235 0,229 0,224 0,221
0,859 0,301 0,284 0,269 0,257 0,247 0,239 0,233
0,94 0,347 0,324 0,302 0,284 0,269 0,257 0,248
Рисунок 6 - Поверхности изменения радиуса предельно допустимого продольного выпуклого препятствия в зависимости от изменения l и А при преодолении действующим макетом
транспортного средства: R1 - поверхность изменения при hK=0,18 м; R2 - поверхность изменения при hK=0,31 м
Figure 6 - The surfaces of the change in the radius of the maximum permissible longitudinal convex obstacle depending on the change in l and A when overcome by the current layout of the vehicle R1 is the surface of change at hc = 0.18 m; R2 is the surface of change at hc = 0.31 m
Б) Преодоление допустимого поперечного выпуклого препятствия. Радиус предельно допустимого поперечного выпуклого препятствия определяется по формуле 5 при условии, что самая низкая точка в поперечном направлении расположена в середине колеи автомобиля:
K3=(BBH+4-^)/(8-hJ (5)
где Ввн - расстояние между внутренними поверхностями шин движителей оси; hM - расстояние от опорной поверхности до наиболее низкой точки автомобиля в поперечном направлении.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Согласно формуле 5, для действующего макета транспортного средства с учетом его технических возможностей, заключающихся в изменении положения осей с движителями в вертикальной плоскости, относительно рамы параметр км будет меняться в интервале 0,18< км <0,31. Полученные в ходе исследований результаты зависимости радиуса препятствия от дорожного просвета действующего макета транспортного средства в поперечном направлении представлены на рисунке 7.
Анализ результатов исследования показывает, что при увеличении дорожного просвета радиус предельно допустимого поперечного выпуклого препятствия уменьшается и значение предельного минимального радиуса преодолеваемого препятствия при Им =0,31 м равно ^К3=0,37 м.
Возможности макета транспортного средства позволяют ему поступательно двигаться над препятствием, расположенным между колеей (междурядье, обвалование), что является важным показателем при работе автомобиля в сфере сельского хозяйства.
0.46
R3
0.46
0.43
0.41
0.38
0.36
0.33
0.331-
0.18 0.21 0.23 0.26 0.28 0.31
0.18 hk 0.31
Рисунок 7 - График изменения радиуса R3 предельно допустимого поперечного выпуклого препятствия в зависимости от изменения hM при преодолении действующим
макетом транспортного средства
Figure 7 - Graph of the change in the radius R3 of the maximum permissible transverse convex obstacle depending on the change in hm when overcoming the current vehicle layout
Выводы. Представленные в работе результаты сравнительного анализа действующего макета транспортного средства с другими образцами автомобилей, применяемых в сельском хозяйстве, показали, что имеющиеся в макете технические решения, позволяющие перемещать оси с движителями в продольной и вертикальной плоскостях, а также кабину с кузовом в продольной плоскости относительно рамы значительно повышают показатели профильной проходимости при преодолении препятствий, расположенных на опорной поверхности по траектории передвижения автомобиля.
Результаты исследований при преодолении макетом выпуклых препятствий и рвов показали, что транспортное средство способно преодолевать рвы шириной до 1,88 D, а выпуклые продольные препятствия радиусом от 0,061 м, поперечные радиусом от 0,37 м с возможностью выбора как взаимного расположения осей, так и их установку относительно рамы в рамках технически заложенной в конструкцию величины.
Разработка и применение в отрасли сельского хозяйства автомобилей с техническими возможностями действующего макета транспортного средства является актуальной задачей, решение которой позволило бы повысить профильную проходимость автомобилей и эффективность работы транспорта в отрасли в целом.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Библиографический список / References
1. Евдокимова Н. Е. Исследование профильной проходимости шагающей машины // Известия ВолгГТУ. 2010. № 6 (66). С. 17-20.
2. Котович С. В. Движители специальных транспортных средств. МАДИ (ГТУ). М., 2008. Часть I. 161 с.
3. Мясников А. С., Фомин С. Д. Повышение проходимости машинно-тракторных агрегатов на основе оптимизации способов передвижения // Перспективные тенденции развития научных исследований по приоритетным направлениям модернизации АПК и сельских территорий в современных социально-экономических условиях: мат. нац. науч.-практич. конф. Волгоград, 2021. Том III. С. 451-457.
4. Пехутов А. С. Технологический процесс перевозок грузов в сельском хозяйстве и его показатели // Вестник КрасГАУ. 2008. Вып. 3. С. 258-264.
5. Пути дальнейшей модернизации транспортных средств для АПК / Н. В. Бышов, С. Н. Борычев, И. А. Успенский, И. А. Юхин, Д. С. Рябчиков, С. Н. Кулик // Научный журнал КубГАУ. 2016. № 123 (09).
6. Руководство по эксплуатации самосвала зерновоза модели 4590D1 на шасси КАМАЗ 43118. https://www.yarkamp.ru/catalog/kamaz-43118-4590d1-6x6.htm.
7. Руководство по эксплуатации самосвала КАМАЗ-55102. https://www.autoopt.ru/auto/encyclopedia/truck/kamaz/mark/kamaz-55102.
8. Современная техника для АПК и перспективы ее модернизации / Н. И. Верещагин, Г. Д. Кокорев, С. В. Колупаев, В. А. Шафоростов, А. С. Колотов, А. А. Уткин, С. Н. Гусаров // Научный журнал КубГАУ. 2016. № 120 (06).
9. Состав агропромышленного комплекса России. Состав АПК России. http://agrogold.ru/sostav_agropromyshlennogo_kompleksa.
10. Сравнительный анализ колесных, гусеничных и шагающих машин / Е. С. Брискин, В. В. Чернышев, А. В. Малолетов, Н. Г. Шаронов // Робототехника и техническая кибернетика.
2013. № 1. C. 6-14.
11. Тенденции перспективного развития сельскохозяйственного транспорта / И. А. Успенский, И. А. Юхин, Д. С. Рябчиков, А. С. Попов, К. А. Жуков // Научный журнал КубГАУ.
2014. № 101 (07).
12. Черкашина Е. А., Ляшенко М. В., Валенцев М. C. Алгоритм изменения клиренса гидропневматической подвески специального транспортного средства // Известия Волгоградского государственного технического университета. Серия: Наземные транспортные системы. 2010. Т. 3. № 10 (70). С. 26-29.
13. Шаронов Н. Г., Кириллов А. П., Малолетов А. В. Исследование показателей профильной проходимости шагающей машины с цикловыми движителями // Известия ВолгГТУ. 2020. № 9 (244). С. 89-93.
14. Шухман С. Б., Соловьев В. И., Малкин М. А. Теоретическое исследование профильной проходимости полноприводного автомобиля // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование». 2010.
15. Analysis and justification of the layout of a multipurpose machine for the development of mineral deposits / A. Z. Kassenov, K. K. Abishev, B. N. Absadykov, V. S. Yessaulkov, A. B. Bolato-va // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, Series of Geology and Technical Sciences. 2022. No 1 (451). P. 63-68.
16. Walking machines (elements of theory, experience of elaboration, application) / E. S. Briskin [et al.] // Emerging Trends in Mobile Robotics: proc. of the 13th Int. Conf. on Climbing and Walking Robots and the Support Technologies for Mobile Machines. Nagoya Inst. of Technology, Japan, 2010. P. 769-776.
Информация об авторах Мясников Алесей Сергеевич, преподаватель ЧПОУ «Газпром колледж Волгоград» (400011, Волгоград, Университетский пр-кт, д.71.), тел. 8-937-536-90-03, e-mail: Alexey1987M@yandex.ru. Фомин Сергей Денисович, доктор технических наук, профессор кафедры «Механика» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Волгоград, проспект Университетский, 26), тел. 8-927-521-88-55, e-mail: fsd_58@mail.ru
