CC BY
6
Программа для реализации вычислительного эксперимента по оценке интенсивности изнашивания элементов шин трактора, эксплуатируемого в различных агроландшафтных условиях при наличии крюковой нагрузки
В.А. Шахов, д.т.н., профессор, Е.М. Асманкин, д.т.н., профессор, Ю.А. Ушаков, д.т.н., профессор, С.В. Тарасова, к.т.н, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
В рамках программы научных исследований Оренбургского ГАУ «Разработка высокоэффективных зональных машинных технологий и оборудования нового поколения для производства конкурентоспособной сельскохозяйственной продукции растениеводства» группой учёных проведены исследовательские работы по изучению изменения курсовой устойчивости колёсного трактора МТЗ-82.1 с различными сельскохозяйственными машинами. Это позволило проанализировать динамику отклонений трактора от технологической траектории в условиях ландшафтной нестабильности.
В связи с проведёнными математическими исследованиями выявлено, что при движении машинно-тракторного агрегата по наклонной опорной поверхности увеличивается интенсивность изнашивания протектора на единицу длины пути пневматического колеса в условиях склонного земледелия и наличия крюковой нагрузки, которая описывается выражением [1—4]:
1 =
2 ■ ' jV( • Цтр > G ■ siti a
(1)
эксплуатации колёсного движителя. Используется алгоритм (рис. 1), реализующий целевую функцию интенсивности износа протектора в пятне контакта с опорной поверхностью. Программа предполагает возможность варьирования следующими параметрами: угол склона а = [1°—45°], вес трактора G = [1500—12000 кг], радиус колеса гк=[0,2—5 м], ширина колеса вк= [0,1—1 м], внутришинное давление = [50000—300000 Па], высота центра тяжести трактора Ь= [0,2—2 м], ширина колеи колёс = [1—3 м], коэффициенты аппроксимации характеристик бокового увода шин Сь С2=[5—50], коэффициент трения резины о грунт= [0,001—01] и коэффициент истирающей способности грунта Ки= [0,0001—10].
* + С2 ' Ры ' в ■ С0£[СГ) '
где Ки — коэффициент истирающей способности грунта;
Ni — составляющие нормальной силы /-колеса; Цтр — коэффициент трения резины о грунт; О — вес трактора, Н; а — угол склона, рад; гК — радиус качения колеса, м; вПК — ширина пятна контакта колеса, м; С — коэффициент аппроксимации характеристик бокового увода шин, Н; С2 — коэффициент аппроксимации характеристик бокового увода шин, Па-1; р — давление воздуха в шине, Па.
В связи со сложными вычислительными операциями при определении интенсивности износа было разработано программное средство «Определение интенсивности износа протектора на единицу длины пути пневматического колеса в условиях склонного земледелия» и получено свидетельство о государственной регистрации № 201561495 [5].
Функции в программе формализуются конкретными формулами и интервалами допустимых значений, влияющих на процесс износа для соответствующих условий ландшафтной нестабильности и
Рис. 1 - Алгоритм работы программы «Определение интенсивности износа протектора на единицу длины пути пневматического колеса в условиях склонного земледелия»
Рис. 2 - Интерфейсное окно программного средства «Определение интенсивности износа протектора на единицу длины пути пневматического колеса в условиях склонного земледелия»
Диапазон некоторых интервалов сознательно расширен для реализации дальнейших исследовательских задач. При расчёте интенсивности износа использованы значения составляющих нормальной силы для каждого колеса, которые представлены в следующих видах [6, 7]:
— составляющая нормальной силы нижнего переднего колеса равна:
Л л cos а h . Nn.n.K.= 0,4 • G\ 2 + - sm а
(2)
— составляющая нормальной силы нижнего заднего колеса:
_ , „| cos а h .
Nп З К = 0,6 • G\--I— sin а
'' 2 B
(3)
— составляющая нормальной силы верхнего переднего колеса:
Л ,, Лcos а h . Л ^л.П.К.=0,4 • Gy—+вsm al; (4)
— составляющая нормальной силы верхнего заднего колеса:
^ ^ Лcos а h . Л
^л.З.К.=0,6 • Gl—+вsm al; (5)
Вид интерфейсного окна с полями ввода вышеупомянутых значений и полем вывода значений целевой функции представлен на рисунке 2.
Предлагаемая методика вычислительного эксперимента по оценке интенсивности изнашивания элементов шин колёсного трактора, эксплуатируемого в различных агроландшафтных
условиях, при наличии крюковой нагрузки дополнит математические эксперименты, которые позволят значительно снизить затраты на проведение лабораторных и производственных экспериментов.
Литература
1. Асманкин Е.М. Теоретическое исследования влияния углов бокового увода колес на поперечное смещение машины при ее движении по наклонной опорной поверхности / Е.М. Асманкин, С.В.Тарасова, В.А. Шахов [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 5. С. 50—53.
2. Бойков В.П., Белковский В.Н. Шины для тракторов и сельскохозяйственных машин. М.: Агропромиздат, 1988.
3. Ушаков Ю.А., Нейфельд Е.В. Математика: программа, методические указания по изучению дисциплины и контрольные задания: учебное пособие. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2015. 92 с.
4. Свидет. РФ № 2015614951 Определение интенсивности износа протектора на единицу пути пневматического колеса в условиях склонного земледелия / Тарасова С.В., Ушаков Ю.А., Асманкин Е.М., Горельская Е.В.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Оренбургский ГАУ (RU); опубл. 30.04.2015.
5. Тарасова С.В. Методика и исследование результатов взаимодействия протектора с наклонной опорной поверхностью в режиме варьирования углами увода пневматических шин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 2 (52). С. 84-87.
6. Тарасова С.В., Ушаков Ю.А. Интерпретация результатов теоретических и экспериментальных исследований курсовой стабилизации колёсного трактора при работе на склоне // Современные тенденции в науке и образовании: сб. матер. Междунар. науч.-практич. конф. М., 2015. С. 77-85.
7. Тарасова С.В., Егорова Н.Г., Рябова Ю.С. К вопросу повышения технологичности мобильных энергетических средств в условиях склонного земледелия // Актуальные проблемы аграрной науки и пути их решений: сб. науч. трудов науч.-практич. форума. Кинель, 2015. С. 99-10.
