CC BY
16
Должикова Надежда Николаевна - магистрант, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет» в г. Зернограде (Ростовская область, Российская Федерация). Тел.: +7-988-564-43-21. E-mail: vv7713vv@bk.ru.
Ашитко Андрей Андреевич - аспирант, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет» в г. Зернограде (Ростовская область, Российская Федерация). Тел.: +7-928-755-30-25. E-mail: ashitko2010@yandex.ru.
Колесник Руслан Юрьевич - аспирант, Азово-Черноморский инженерный институт - филиал ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет» в г. Зернограде (Ростовская область, Российская Федерация). Тел.: +7-951-823-38-65. E-mail: microlis05-05@mail.ru.
Information about the authors
Nesmiyan Andrey Yurievich - Doctor of Technical Sciences, associate professor, professor of the Technologies and means of mechanization of agroindustrial complex department, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Рhone: +7-904-346-83-54. E-mail: nesmiyan.andrei@yandex.ru.
Dolzhikov Valery Viktorovich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the Technologies and means of mechanization of agroindustrial complex department, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Рhone: +7-908-512-97-27. E-mail: ValeriyDolzhi kov@yandex.ru).
Dolzhikova Nadezhda Nikolaevna - master student, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Рhone: +7-988-564-43-21. E-mail: vv7713vv@bk.ru).
Ashitko Andrey And^vich - postgraduate student, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Рhone: +7-928-755-30-25. E-mail: ashitko2010@yandex.ru.
Kolesnik Ruslan Yurievich - postgraduate student, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Рhone: +7-951-823-38-65. E-mail: microlis05-05@mail.ru,tel.:
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
УДК 631.372
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ ОЛИГОМЕРНЫХ ШИН ДЛЯ ДВИЖИТЕЛЕЙ ТРАКТОРОВ ТРЕТЬЕГО ТЯГОВОГО КЛАССА
© 2020 г. В.А. Кравченко, Л.В. Кравченко
Ведущее колесо колёсного сельскохозяйственного мобильного энергетического средства должно обладать высокими тягово-сцепными и агротехнологическими свойствами. Выполнение данной задачи в значительной степени зависит от изыскания и реализаций мероприятий по совершенствованию и созданию новых конструкций шин, которые требуют применения иных марок резин и других материалов, позволяющих применять прогрессивные технологии при изготовлении шин. Целью исследований и испытаний предусматривалось определение на различных опорных основаниях тягово-энергетических показателей олигомерной шины типоразмера 66*43,00-25 и серийной шины 21,3R24 модели ФД-14А, устанавливаемых на тракторах третьего класса тяги. Результаты проведённых сравнительных испытаний показали, что на всех опорных основаниях лучшими тягово-энергетическими показателями обладает олигомерная шина типоразмера 66*43,00-25: при номинальной тяговой нагрузке, равной 7,5 кН, тяговый КПД олигомерной шины выше на 16,85%, 17,72% и 11,43% при меньшем буксовании в 1,80, 3,25 и 2,85 раз по сравнению с серийной шиной, соответственно, на бетоне, стерне и пару. Данные эксплуатационно-технологической оценки олигомерных шин показали, что производительность агрегата на базе колёсного трактора третьего класса тяги за час основного времени с олигомерными шинами выше более чем на 21,0%, а удельный расход топлива ниже до 10,0%, чем с шинами ФД-14А. Однако тормозные свойства трактора Т-150К на шинах фирмы «Lim» на дорогах общего назначения хуже, чем с серийными шинами; испытания также показали низкую надёжность олигомерных шин. Материалы статьи могут быть использованы работниками сельскохозяйственных предприятий, учебных и научных организаций.
Ключевые слова: шина, шинный тестер, тягово-энергетические показатели, напряжения, объёмная масса.
RESULTS OF RESEARCH OF TRACTION-CHAIN PROPERTIES OF OLIGOMERIC TIRES FOR THIRD CLASS TRACTOR MOTORS
© 2020г. V.A. Kravchenko, L.V. Kravchenko
The driving wheel of a wheeled agricultural mobile energy facility must have high towing and agrotechnological properties. The fulfillment of this task largely depends on the search and implementation of measures to improve and create new tire designs, which requires the use of other brands of rubber and other materials that allow the use of advanced technologies in the manufacture of tires. The purpose of research and testing was to determine on various supporting bases of the traction and energy indicators of an oligomeric tire of size 66x43,00-25 and a serial tire 21,3R24 of the FD-14A model installed on tractors of the third draft class. The results of the comparative tests showed that the oligomer tire of size 66x43,00-25 has the best traction and energy performance on all supporting foundations: with a rated traction load of 7,5 kN, the traction efficiency of the oligomer tire is 16,85% higher, 17,72% and 11,43% with less slippage 1,80, 3,25 and 2,85 times compared with the serial tire, respectively, on concrete, stubble and steam. The data on the operational and technological evaluation of oligomer tires showed that the performance of an aggregate based on a wheel tractor of the third draft class for an hour of basic time with oligomer tires is more than 21,0% higher, and specific fuel consumption is lower to 10,0% than with FD-14A tires. However, the braking properties of the T-150K tractor on Lim tires on general purpose roads are worse than with serial tires, and tests have also shown low reliability of oligomer tires. This article can be used by employees of agricultural enterprises, educational and scientific organizations.
Keywords: tire, tire tester, traction and energy indicators, stresses, bulk density.
Введение. Ведущее колесо колёсного сельскохозяйственного мобильного энергетического средства должно обладать высокими тя-гово-сцепными и агротехнологическими свойствами [1, 2, 3, 4, 5]. Мобильная сельскохозяйственная техника при выполнении технологических операций воздействует своими ходовыми системами на почву [6, 7, 8, 9, 10], что приводит к снижению урожая сельскохозяйственных культур, а также к росту сопротивления сельскохозяйственных машин при последующей обработке, в результате чего годовой перерасход топлива по стране составляет около одного млн т [3].
Решение этих задач во многом зависит от изыскания и реализаций мероприятий по совершенствованию и созданию новых конструкций шин, являющихся основными элементами колёсного движителя, удовлетворяющих современным требованиям [3, 4].
В практике тракторостроения преобладают две основные тенденции улучшения тягово-энергетических и агротехнических свойств колёсных движителей: применение шин увеличенного типоразмера и совершенствование конструкций шин [3, 4, 11, 12].
Не отрицая полезности исследований первого направления, следует отметить, что улучшение эксплуатационных качеств колёсных движителей путём применения шин повышенного типоразмера в настоящее время практически исчерпало свои возможности вследствие ограничения габаритов трактора [3, 4, 11, 12].
Опыт конструирования и испытаний сельскохозяйственных тракторов, накопленный в Российской Федерации и других странах, показывает, что наиболее перспективным направ-
лением является создание новых высокоэластичных и совершенствование существующих конструкций пневматических движителей, которые будут работать, не снижая своего срока службы даже при низких давлениях воздуха в шине [3, 4, 11, 12, 13].
Создание новых высокоэластичных пневматических шин современных конструкций требует новой рецептуры резин и материалов, применения каучук-олигомерных композиций [13], которые позволяют применять новые прогрессивные технологии при изготовлении шин.
В настоящее время в Российской Федерации и в других странах создаются шины на основе каучук-олигомерных композиций. В частности, австрийской фирмой «Lim» создан ти-поразмерный ряд широкопрофильных шин на основе олигомеров.
Целью исследований и испытаний предусматривалось определение тягово-энерге-тических показателей трактора третьего класса тяги в комплектации олигомерными шинами типоразмера 66*43,00-25 и шинами 21,3R24 модели ФД-14А на пару (фон 1), стерне зерновых колосовых (фон 2) и бетоне (фон 3).
Программа исследований и испытаний включала определение и сравнительную оценку тягово-энергетических показателей движителей, укомплектованных олигомерными и серийными шинами типоразмеров соответственно 66*43,00-25 и 21,3R24 на различных опорных основаниях.
Объект исследований - трактор третьего класса тяги в комплектации олигомерными шинами типоразмера 66*43,00-25 и серийными шинами 21,3R24.
Предмет научных исследований - тя-
гово-энергетические и агротехнологические показатели трактора третьего класса тяги в комплектации олигомерными шинами типоразмера 66^43,00-25 и серийными шинами 21^24.
Метод исследования и условия проведения экспериментов. Нами был принят экспериментальный метод исследования с применением тяговых лабораторий и «шинного тестера» (авторские свидетельства и патенты на изобретение № 1557469, 1767381, 2085891, 2092806, 2107275, 2131119, 2167402, 2221998) [3, 12, 14, 15], который был модернизирован для обеспечения установки шины 66*43,00-25 и снижения трудоёмкости при монтаже и демонтаже испытываемого колеса.
Результаты исследований. Проведение экспериментальных исследований с целью определения тягово-энергетических характеристик и агротехнологических показателей шин непосредственно на мобильном энергетическом средстве затруднено в связи с необходимостью обеспечения точности измерения и устранения влияния конструкции других агрегатов, систем и узлов трактора. В связи с этим для проведения экспериментальных исследований нами была применена специальная модернизированная установка «шинный тестер» [3, 12, 14, 15].
Для оценки тягово-энергетических показателей шин приняты следующие показатели [9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]: 7]к - тяговый КПД колеса; 5 - коэффициент буксования; р - сила сопротивления качению; ^, г]3 - составляющие
тягового КПД колеса соответственно по качению и буксованию колёсного движителя.
Определение тягово-энергетических показателей шин проводилось с использованием данных измерений: ык - момента, подводимого к оси ведущего колеса; р, р - составляющих сил в продольной плоскости, действующих на колёсный движитель; а - угла, определяющего расположение рамы «шинного тестера» к гори-
Полевые испытания олигомерных шин типоразмера 66*43,00-25 и шины 21^24 проводились в агротехнические сроки на пару, стерне озимой пшеницы и бетоне, удовлетворяющим требованиям зональных нормативов и ГОСТ 7057-2001. Выбранные на расстоянии более 50 м от краёв поля с геометрическими размерами 600*1000 м участки, на которых проводились испытания, были выровнены, угол наклона их во всех направлениях был менее одного градуса, на них отсутствовали следы от проезда техники после последней обработки, а уплотнение подпахотного горизонта не превышало равновесного значения. Характеристики почвенных фонов участка показаны в таблице 1.
зонту; пК , ппк - числа оборотов испытываемого и путеизмерительного колёс.
Методика проведения полевых испытаний шин на тестере заключается в следующем. «Шинный тестер» приводился в движение по заданному курсу, который обеспечивался заранее выбранными ориентирами. Регулированием потока масла в приводе испытываемого колеса и переключением передач трактора создавалось необходимое кинематическое несоответствие, и, вследствие этого, получался разный уровень тяговой загрузки колеса. Качение колеса осуществлялось в нейтральном, свободном и ведущем режиме [3], причём длина зачётного участка пути для каждого уровня нагрузки соответствовала 60-80 м. Испытания шин ведущих колёс трактора третьего тягового класса проводились при штатных значениях нормальной нагрузки на колесо Н, которая соответствует максимально нагруженному колесу трактора Т-150К, и внутреннего давления воздуха в шине.
Значения нормальной нагрузки на колесо и внутришинного давления воздуха при испытаниях тракторов третьего класса тяги с олиго-мерными шинами типоразмера 66*43,00-25 и шинами 21^24 приведены в таблице 2.
Таблица 1 - Характеристики почвенных фонов
Наименование показателей Фон Слой почвы, см
0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60
Влажность, % фон 1 22,23 23,95 23,90 25,63 25,32 25,40
фон 2 25,24 24,31 24,23 23,87 24,11 24,21
Объёмная масса, г/см3 фон 1 0,85 1,14 1,29 1,31 1,32 1,32
фон 2 1,08 1,28 1,30 1,28 1,30 1,29
Таблица 2 - Нагрузочные режимы при проведении испытаний
Модель шины Нормальная нагрузка, N, кН Давление воздуха в шине, pw, МПа Прогиб шины, й, мм
фон 1 фон 2 фон 3 фон 1 фон 2 фон 3 фон 1 фон 2 фон 3
66x43,00-25 28,5 28,5 28,5 0,06 0,09 0,10 379 195 -
21,3И4 26,0 26,0 26,0 0,10 0,11 0,16 - - -
Показатели тягово-энергетических качеств испытываемых шин определялись по зависимостям:
тяговое усилие
Ркр = Р + Р2 ±(М
тг
■я )■
а,
(1)
где N - нормальная составляющая нагрузки на исследуемый движитель;
т - масса исследуемого движителя вместе с деталями привода, установленными на ведущей оси;
- кинематический радиус качения ведущего колеса
5 п
2л ■ п
г ■■
пк
п
(2)
где 5 - расстояние, проходимое исследуемым движителем при проведении эксперимента, которое определяется по количеству оборотов путеизмерительного (флюгерного) колеса; гик - радиус качения путеизмерительного
(флюгерного) колеса;
- коэффициент буксования
* = 1 ,
(3)
где г 0 - радиус качения в свободном режиме качения (Ркр = О); - тяговый КПД
Р,
Лк
кр
М
'к ■.
(4)
кр
Пк
0,8
0,6
ОЛ
0,2
О
О
V
/6
12
16
ОЛ
0,3
0,2
0,1
О
Рт кН
кр.
б
а - фон 1 N = 28,5 кН, Р* = 0,06 МПа); б - фон 2 N = 28,5 кН, Р* = 0,09 МПа); в - фон 3 N = 28,5 кН, Р* = 0,10 МПа)
Рисунок 1 - Тяговые характеристики олигомерной шины 66x43,00-25
к
г
к
а
в
Пк
0,8
0.6
ол
0,2
Пк
6
0.8
0.6
ол
0,2
2 4
10 12
0,8
0,6
ОЛ
0.2
О
Ркр,кН
п.
д
2 4
12 К
Р
' кр
ОА
■0,3
0,2
■0,1
О кН
0,8
0,6
ОЛ
0,2
О
Пк
6 ^
О
2
10 12
08
0,6
ОЛ
0,2
О
Ркр,кН
б
а - фон 1 (И = 26,0 кН, Р* = 0,10 МПа); б - фон 2 (И = 26,0 кН, Р* = 0,11 МПа); б - фон 3 (И = 26,0 кН, Р* = 0,16 МПа)
Рисунок 2 - Тяговые характеристики серийной шины 21,3Р24
леса
потери мощности на буксование
Лз- 1 -а; (5)
потери мощности на перекатывание ко-
Л
Ла
сила сопротивления качению
Р -
р - „о
Р
Г
(6)
(7)
к
В результате обработки экспериментальных данных были получены базовые характеристики шин типоразмера 66*43,00-25 и шины 21,3К24, на основании которых были рассчитаны и построены их тяговые характеристики (рисунки 1, 2). Под базовыми характеристиками здесь понимаются закономерности изменения кинематического радиуса качения ^ и крутящего момента Мк подводимого к оси ведущего колеса в зависимости от тягового усилия р ,
развиваемого в пятне контакта движителя с опорным основанием.
Анализ результатов испытаний показал, что испытываемые шины обладают весьма приемлемыми тяговыми показателями.
Так, на пару максимальные значения тягового КПД у олигомерной шины 66*43,00-25 достигают 0,655-0,715 в диапазоне тяговой нагрузки, равного 6,0-14,0 кН, при изменении буксования от 4 до 20% (см. рисунок 1 а). Значения тягового КПД в пределах 0,53-0,62 шины 21,3К24 получены при изменении тяговой нагрузки 4,0-10,0 кН. Буксование при этом находится в пределах 6-30% (см. рисунок 2 а).
На стерне озимой пшеницы получены аналогичные результаты. У шины 21,3Р24 при силе тяги, равной 4,0-10,0 кН, развивается тяговый КПД 0,50-0,65 при буксовании от 5 до 25% (см. рисунок 2 б). У олигомерной шины 66*43,00-25 максимальные значения тягового КПД 0,73-0,81 получены при изменении тяговой нагрузки от 6,0 до 14,0 кН, буксование при этом изменяется от 2,5 до 19% (см. рисунок 1 б).
На бетоне (см. рисунки 1 б, 2 б) у олигомерной шины 66*43,00-25 максимальный тяговый КПД достигает значения 0,915, тогда как у шины 21.3Р24 - 0,79.
Качение испытуемых шин по бетону происходит с незначительным буксованием.
Так, у олигомерной шины 66*43,00-25 буксование при изменении крюкового усилия от 0 до 18 кН достигает лишь 3%, при дальнейшем же увеличении крюкового усилия до 19 кН бук-
а
в
сование резко возрастает, причём отмечается и уменьшение силы тяги, что свидетельствует о потере сцепных свойств шины.
У шины 21,3R24 буксование на бетоне больше, чем у олигомерной шины 66*43,00-25: при крюковой нагрузке, равной 16 кН, - буксование достигает 10%. Резкое возрастание буксования наблюдается при увеличении крюковой нагрузки более 16 кН.
На основании полученных данных экспериментов можно сделать вывод, что олигомер-ные шины типоразмера 66*43,00-25 фирмы «Lim» значительно превосходят по тяговым показателям серийную шину ФД-14А.
Однако это можно объяснить не столько хорошими свойствами шины 66*43,00-25 фирмы «Lim», сколько низкими показателями шины ФД-14А.
При оптимизации внутреннего строения шины ФД-14А можно существенно повысить её эксплуатационные показатели. Так, например,
шина Ф-81 отечественного производства после её доводки продемонстрировала аналогичные с шиной фирмы «Lim» показатели [3].
В дальнейшем по базовым и тяговым характеристикам шин были определены момент сопротивления качению Mf и свободный радиус качения колеса Г = rK при Ркр =0, а также тяговый КПД колеса т]к, коэффициент
буксования S, крутящий момент Мк, подводимый к колесу для реализации последним номинальной силы тяги при номинальной силе тяги колеса трактора класса 3, равной 7,5 кН.
Сила сопротивления при свободном режиме качения определялась по формуле
M4
(8)
Р =
- f
Определённые таким образом тяговые показатели шин сведены в таблицу 3.
Таблица 3 - Тяговые показатели шин 66*43,00-25 и 21,3^4 при номинальной силе тяги Ркр = 7,5 кН
r
к
Наименование показателя Олигомерная шина Се рийная шина
фон 1 фон 2 фон 3 фон 1 фон 2 фон 3
Свободный радиус качения г®, м 0,824 0,821 0,780 0,675 0,661 0,627
Момент сопротивления качению М^ , кН-м 1,90 2,20 0,35 1,35 1,25 1,10
Сила сопротивления самопередвижению Р /, кН 2,30 1,30 0,60 2,15 2,00 1,75
Тяговый КПД движителя 1]к 0,790 0,790 0,890 0,620 0,650 0,740
Коэффициент буксования 8, % 5,5 4,0 0,7 15,5 13,0 2,0
Крутящий момент Мк, кН-м 8,2 8,0 6,3 6,8 6,7 6,2
Результаты расчётов показали, что сила сопротивления качению Рг 0 при Ркр = 0 у шины
21,3Р24 выше на бетоне (фон 3) в 2,92 раза, на стерне озимой пшеницы (фон 2) - в 1,5 раза, а на пару ниже в 1,07 раза, чем у олигомерной шины. Значительное возрастание силы сопротивления на стерне и пару по сравнению с бетоном у олигомерной шины 66*43,00-25 объясняется, очевидно, большой шириной шины. А увеличение силы сопротивления перекатыванию с увеличением крюковой нагрузки связано с процессом колееобразования.
Тяговый КПД при номинальной силе тяги Ркр = 7,5 кН ниже у шины 21,3Р24, чем у олиго-
мерной шины 66*43,00-25: на бетоне на 16,85%, на стерне - 17,72%, а на пару - 11,43% (таблица 3). Следует учитывать то, что нагрузка на шину типоразмера 66*43,00-25 почти на 9% выше, чем на шину 21,3Р24.
Максимальный тяговый КПД олигомерная шина развивает при больших крюковых нагрузках, чем шина 21,3Р24 (таблица 4).
Анализ составляющих потерь мощности на буксование и качение колеса с различными шинами (рисунок 3) показывает, что в обоих случаях преобладающими являются потери на самопередвижение.
Таблица 4 - Максимальный тяговый коэффициент полезного действия движителя
Шина Показатели Фон 1 Фон 2 Фон 3
21,3Р24 Тяговый КПД Т]к 0,620 0,645 0,720
Тяговая нагрузка Р , кН 7,0 7,3 11,5
66x43,00-25 Тяговый КПД Тк 0,715 0,810 0,920
Тяговая нагрузка Р , кН 11,0 9,4 12,0
Однако следует отметить, что, если потери мощности на качение на пару у сравниваемых шин практически одинаковы, то при номинальной силе тяги Ркр = 7,5 кН на бетоне и на
стерне потери на перекатывание у шины 21,3К24, соответственно, выше в 2,3 и 1,5 раза.
Сила сопротивления Р/ с увеличением нагрузки Ркр растёт, что связано с увеличени-
ем гистерезисных потерь в шинах и образованием колеи при движении колеса по опорным основаниям.
Темп роста силы сопротивления перекатыванию при возрастании крюкового усилия выше на всех фонах у шины 21,3К24, что объясняется большим колееобразованием.
Пг-Ча
0,8
0,6
ОЛ
0.2
О
" N >1 N
7/ \ Чз
\ \ \ \
// 1 и _
'кр 1
1 1
А кН V г- Ъ
8
2
О
О
8
12 16
Р кН
кр•
0,8
Об
ОЛ
02
О
>ч
^^^ _ _
7/ У у г А-- \ \ \ Пз ^
/ / / / // // ь \ \
1 —- .___ \ \
Р, кН
8
О
8 б
12 16
2
О
Ргп. кН
кр-
шина 66x43-25,
шина 21,3Р24
Рисунок 3 - Составляющие потерь мощности на пару (а), стерне озимой пшеницы (б), бетоне (в)
в
В то же время сила сопротивления перекатыванию сильно меняется в зависимости от фона. Так, например, при номинальной тяговой
нагрузке сила сопротивления перекатыванию у олигомерной шины типоразмера 66x43,00-25 на пару выше в 3 раза, чем на бетоне, и в 1,7 раза,
а
чем на стерне. Очевидно, это связано со значительной шириной шины, когда даже незначительные изменения колеи приводят к смятию большого объёма почвы, за счёт чего происходит существенный прирост силы сопротивления качению и, в конечном итоге, снижению тягово-энергетических показателей.
В соответствии с планом испытаний были проведены сравнительные испытания тракторов Т-150К с серийными шинами и в комплектации олигомерными шинами типоразмера 66*43,00-25 фирмы «Lim». На представленных данных тяговых испытаний (таблица 5) видно, что лучшие показатели трактор Т-150К имеет на олигомер-ных шинах фирмы «Lim».
На стерне зерновых колосовых максимальный тяговый КПД трактора Т-150К с олигомерными шинами составил 0,799, что на 18,3% выше, чем с шинами ФД-14А. Удельный расход топлива при максимальном значении тягового КПД Т-150К на шинах типоразмера 66*43,00-25
почти на 14% ниже, чем у трактора серийного исполнения.
Тяговое усилие на стерне зерновых колосовых при агротехнически допустимом буксовании трактора (15%), укомплектованного олигомерными шинами, составило 48,6 кН, что на 53,3% больше, чем с одинарными шинами ФД-14А.
На пару преимущество трактора с шинами фирмы «Lim» ещё значительней. Так, у трактора Т-150К с олигомерными шинами максимальный тяговый КПД выше на 23,7%, а удельный расход топлива ниже на 19,4%, чем у трактора серийной комплектации. Сдваивание колёс, хотя и даёт незначительный прирост тягового КПД на некоторых передачах по сравнению с серийным вариантом, приводит к существенному увеличению удельного расхода топлива и уступает по тягово-энергетическим показателям олигомерным шинам фирмы «Lim».
Комплектация трактора и эксплуатационная масса Передача трактора Максимальная тяговая мощность, кВт Показатели при наибольшей тяговой мощности Буксование, % Условный тяговый КПД
сила тяги, кН скорость, км/ч уд. расход топлива, г/кВтч
стерня ярового ячменя
ФД-14А на одинарных шинах, 7990 кг 2-1 65,2 38,5 6,1 425 23,4 0,529
2-2 69,5 38,5 6,5 423 23,4 0,564
2-3 78,8 35,0 8,1 378 18,6 0,639
2-4 83,2 26,5 11,3 353 11,2 0,675
ФД-14А на сдвоенных 2-1 71,2 42,0 6,1 416 24,4 0,578
2-2 79,1 39,0 7,3 382 19,6 0,642
шинах, 9000 кг 2-3 80,8 34,0 8,5 364 12,8 0,655
2-4 83,3 27,0 11,1 331 7,4 0,675
На олигомерных шинах 1-4 86,2 47,0 6,0 336 13,2 0,699
66*43,00-25 2-1 95,6 43,0 8,0 312 9,4 0,775
фирмы «Lim», 2-2 98,6 39,0 9,1 304 6,4 0,799
8890 кг 2-3 94,8 32,5 10,5 298 3,8 0,769
пар
ФД-14А 2-1 61,2 38,0 5,8 425 26,6 0,496
2-2 67,6 38,0 6,4 423 26,6 0,548
на одинарных шинах, 7990 кг 2-3 75,2 33,0 8,2 394 18,4 0,610
2-4 78,5 25,0 11,3 371 9,6 0,637
ФД-14А 2-1 60,2 38,0 5,7 480 24,1 0,488
2-2 71,0 36,0 7,1 418 20,2 0,576
на сдвоенных шинах, 9000 кг 2-3 75,8 32,5 8,4 385 14,8 0,616
2-4 75,3 24,0 11,3 390 7,4 0,611
На олигомерных шинах 66*43,00-25 фирмы «Lim», 8890 кг 1-4 2-1 2-2 2-3 84,3 93,2 97,1 95,7 44,0 43,0 38,0 32,5 6,9 7,8 9,2 10,7 358 326 299 297 13,6 12,4 7,8 4,6 0,684 0,756 0,788 0,776
Данные эксплуатационно-технологичес- тодом контрольных смен пахотных агрегатов кой оценки олигомерных шин, проведённой ме- согласно ГОСТ 24055-80 и ГОСТ 24057-80
Таблица 5 - Тяговые показатели трактора Т-150К
(см. таблицу 5), показывают, что производительность агрегата за час основного времени с олигомерными шинами фирмы «Lim» на 21,6% выше, а удельный расход топлива на 10,7% ниже, чем с шинами ФД-14А.
Агротехническая оценка трактора Т-150К с олигомерными шинами была проведена на бороновании зяби, посеве озимой пшеницы, предпосевной культивации почвы, повсходовой культивации кукурузы и посеве ярового ячменя. В качестве эталона использовали трактор Т-150К со сдвоенными шинами ФД-14А.
Скорость трактора на шинах фирмы «Lim» на посеве и закрытии влаги была выше более чем на 21%, а на бороновании озимых и культивации - до 36%.
Однако по обоим вариантам комплектации уплотнение почвы после прохода агрегатов не превышало предельных для зоны Северного Кавказа величин, препятствующих нормальному росту и развитию растений (3,5 МПа и 1,3 г/см3).
Количество всходов ярового ячменя на один квадратный метр получено вполне удовлетворительное, а различие между вариантами несущественно.
Урожайность зерна ярового ячменя получена практически одинаковой как по колее после прохода олигомерной шины и сдвоенных шин ФД-14А, так и вне колеи. Имеющаяся разница в урожаях находится в пределах ошибки опыта, что подтверждается оценкой существенности разницы (НРС05 = 3,51 ц/га).
На всех видах работ по качеству выполнения технологического процесса не выявлено существенных преимуществ олигомерных шин фирмы «Lim» в сравнении со сдвоенными шинами ФД-14А, хотя трактор Т-150К с олигомер-ными шинами фирмы «Lim» превосходит по тя-гово-энергетическим, эксплуатационно-технологическим и агротехническим показателям трактор Т-150К с серийными шинами.
Выводы
1. На всех опорных основаниях лучшими тягово-энергетическими показателями обладает олигомерная шина 66*43,00-25 по сравнению с шиной 21,3R24. Однако это можно объяснить не столько хорошими свойствами шины 66*43,00-25, сколько низкими показателями серийной шины 21,3R24. При оптимизации внутреннего строения шины 21,3R24 можно существенно повысить её эксплуатационные показатели. Так, на-
пример, шина Ф-81 отечественного производства после её доводки продемонстрировала аналогичные с олигомерной шиной 66*43,00-25 показатели. Это говорит о возможности оптимизации внутреннего строения шины 21,3R24 с целью получения более высоких тягово-энерге-тических показателей.
2. При номинальной тяговой нагрузке Ркр = 7,5 кН тяговый КПД олигомерной шины
66*43,00-25 выше на 16,85%, 17,72% и 11,43%, соответственно, на бетоне, стерне и пару.
3. Преобладающими в балансе мощностей являются потери мощности на перекатывание. На пару КПД по перекатыванию у сравниваемых шин примерно одинаков. На мало-сминаемых фонах шина 21,3R24 уступает оли-гомерной шине.
4. Потери на буксование на всех фонах у олигомерной шины 66*43,00-25 меньше, чем у шины 21,3R24. При номинальной тяговой нагрузке 7,5 кН буксование шины 21,3R24 по сравнению с шиной 66*43,00-25 больше, соответственно, на пару, на стерне и бетоне в 1,80, 3,25 и 2,85 раза.
5. Колёсный трактор третьего класса тяги с олигомерными шинами фирмы «Lim» превосходит по тягово-энергетическим, эксплуатационно-технологическим и агротехническим показателям такой же с серийными шинами.
6. На всех видах работ по качеству выполнения технологического процесса не выявлено существенных преимуществ олигомерных шин фирмы «Lim» в сравнении со сдвоенными шинами ФД-14А.
Однако следует отметить, что сравнение шины ФД-14А с шиной фирмы «Lim» носит несколько отвлечённый характер, так как диаметр и ширина профиля шины 66*43,00-25 значительно превышают (в 1,23 и 2,04 раза соответственно) такие же параметры шины 21,3-24. Кроме того, тормозные свойства трактора Т-150К на шинах фирмы «Lim» на дорогах общего назначения значительно хуже, чем с серийными шинами. Испытания также показали низкую надёжность олигомерных шин: после наработки широкопрофильными шинами фирмы «Lim» 340 моточасов (вместо 2000 моточасов по плану) средняя величина боковых грун-тозацепов составила с внутренней стороны 3,7 мм, с наружной - 6,0 мм; из шести шин 66*43,00-25 четыре оказались непригодными для дальнейшей эксплуатации.
Литература
1. Щитов, С.В. Влияние неустановившегося характера нагрузки на тягово-сцепные и эксплуатационные показатели энергетического средства: монография /
C.В. Щитов, В.А. Овчинников, Н.В. Спириданчук. - Благовещенск: Дальневосточный ГАУ, 2013. - 175 с.
2. Кравченко, В.А. Влияние упругодемпфирующего механизма на показатели пахотного агрегата на базе трактора класса 1,4 / В.А. Кравченко, В.В. Дурягина // Вестник аграрной науки Дона. - 2015. - № 3 (31). - С. 13-21.
3. Кравченко, В.А. Повышение эксплуатационных показателей движителей сельскохозяйственных колёсных тракторов: монография / В.А. Кравченко, В.А. Оберемок, В.Г. Яровой В.Г. - Зерноград: Азово-Черноморский инженерный институт, 2015. - 213 с.
4. Гедроить, Г.И. Развитие конструкций ходовых систем тракторов «Беларус» мощностью 300...450 л.с. / Г.И. Гедроить, Н.И. Зезетко, А.В. Медведь // Агропанора-ма. - 2017. - № 4. - С. 5-9.
5. Кравченко, В.А. Математическое моделирование тяговой нагрузки МТА / В.А. Кравченко, В.В. Дурягина, И.Э. Гаиолина // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. -Краснодар: КубГАУ, 2017. - № 125. - С. 346-361.
6. Bulinski, J. Effect of wheel passage number and type inflation pressure on soil compaction in the wheel track / J. Bulinski, L. Sergiel // Annals of Warsaw Agr. Univ. Agriculture. - Warsaw, 2013. - № 62. - Р. 5-15.
7. Орда, А.И. Результаты экспериментальных по определению нормальных напряжений в почве под колесом методом физического моделирования / А.И. Орда, В.А. Шкляревич, А.С. Воробей // Механизация и электрификация сельского хозяйства / Науч.-практ. Центр Нац. акад. наук Беларуси по механизации сел. хоз-ва. - Минск, 2013. - Вып. 47. - Т. 1. - С. 29-37.
8. Results from Recent Traffic Systems Pesearch and the Implications for Future Work / R. Godwin, P. Misiewicz,
D. White and others // Acta technol. agr. - 2015. - Vol. 18. -№ 3. - Р. 57-63.
9. Charge maximale admissibie a la roue - une variable carachteristique utile pour la pratique / A. Chervet, W.G. Sturny, S. Gut et autres // Recherche Agronomique Suisse. - 2016. - № 7-8. - P. 330-337.
10. Field evaluation of controlled traffic in Central Europe using commercially available machinery / J. Galamboso-va, M. Macak, V. Rataj and others // Amer. Soc. of agriculture and boil, engineering. - St. Joseph (Mich.), 2017. - Vol. 60, № 3. - P. 657-669.
11. Горин, Г.С. Анализ результатов сравнительных испытаний тягово-сцепных свойств колёс с шинами низкого и сверхнизкого давления / Г.С. Горин, А.А. Янчук, А.В. Ващула // Тракторы и сельхозмашины. - 2013. - № 4. - С. 14-18.
12. Меликов, И.М. Оптимизация конструктивных параметров радиальных шин движителей зерноуборочных комбайнов / И.М. Меликов // Тракторы и сельхозмашины. - 2018. - № 2. - С. 41-46.
13. Меликов, И.М. Агротехнические показатели оли-гомерных шин движителей колёсных тракторов класса 3 / И.М. Меликов // Вестник аграрной науки Дона. - 2015. -№ 3 (31). - С. 13-21.
14. Пархоменко, С.Г. Экспериментальное исследование характеристик тракторных пневматических шин / С.Г. Пархоменко, Г.Г. Пархоменко // Тракторы и сельхозмашины. - 2017. - № 11. - С. 40-48.
15. Сергеев, Н.В. Мобильная установка «шинный тестер» для проведения экспериментальных исследований пневматических шин / Н.В. Сергеев // Евразийское Научное Объединение. - 2015. - Т. 1. - № 2 (24). - С. 33-37.
References
1. Shhitov S.V., Ovchinnikov V.A., Spiridanchuk N.V. Vliyanie neustanovivshegosya kharaktera nagruzki na tyago-vo-scepnye i ekspluatacionnye pokazateli energeticheskogo sredstva: monografiya [The effect of the transient nature of the load on the towing and operational performance of an energy facility: monograph], Blagoveshhensk: Dalnevostoch-nyj GAU, 2013, 175 p. (In Russian)
2. Kravchenko V.A., Duryagina V.V. Vliyanie uprugo-dempfiruyushhego mekhanizma na pokazateli pakhotnogo agregata na baze traktora klassa 1,4 [The influence of the elastic-damping mechanism on the performance of arable units based on a class 1.4 tractor], Vestnik agrarnoj nauki Dona, 2015, №> 3 (31), pp. 13-21. (In Russian)
3. Kravchenko V.A., Oberemok V.A., Yarovoy V.G. Povyshenie ekspluatacionnykh pokazatelej dvizhitelej sel'skokhozyajstvennykh kolyosnykh traktorov: monografiya [Improving the performance of movers of agricultural wheeled tractors: monograph], Zernograd: Azovo-Chernomorskij in-zhenernyj institute, 2015, 213 p. (In Russian)
4. Gedroit G.I., Zezetko N.I., Medved' A.V. Razvitie konstrukcij khodovykh sistem traktorov «Belarus» moshhnos-tyu 300...450 l.s. [Development of designs of running systems for tractors «Belarus» with a power of 300...450 hp], Agropanorama, 2017, Nо 4, pp. 5-9.
5. Kravchenko V.A., Duryagina V.V., Gamolina I.E. Matematicheskoe modelirovanie tyagovoj nagruzki MTA [Mathematical modeling of traction load MTA], Politematicheskij setevoj elektronnyj nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosu-darstvennogo universiteta (Nauchnyj zhurnal KubGAU) [Elektronnyj resurs]. Krasnodar: KubGAU, 2017, Nо 125, pp. 346361. (In Russian)
6. Bulinski J., Sergiel L. Effect of wheel passage number and type inflation pressure on soil compaction in the wheel track. Annals of Warsaw Agr. Univ. Agriculture. Warsaw, 2013, No 62, pp. 5-15.
7. Orda A.I., Shklyarevich V.A., Vorobej A.S. Rezulta-ty eksperimental'nykh po opredeleniyu normal'nykh napryaz-henij v pochve pod kolesom metodom fizicheskogo modeliro-vaniya [The results of the experimental to determine the normal stresses in the soil under the wheel by the method of physical modeling], Mekhanizaciya i elektrifikaciya selskogo khozyajstva. Nauch.-prakt. Centr Nacz. akad. nauk Belarusi po mekhanizacii sel. khoz-va. Minsk, 2013, vyp. 47, T. 1, рр. 29-37.
8. Godwin R., Misiewicz P., White D. and others. Results from Recent Traffic Systems Pesearch and the Implications for Future Work. Acta technol. agr., 2015, Vol.18, Nо 3, pp. 57-63.
9. Chervet A., Sturny W.G., Gut S. et autres. Charge maximale admissibie a la proue - une variable carachteristi-que utile pour la pratique. Recherche Agronomique Suisse, 2016, Nо 7-8, pp. 330-337.
10. Galambosova J., Macak M., Rataj V. and others. Field evaluation of controlled traffic in Central Europe using commercially available machinery. Amer. Soc. of agriculture and boil, engineering. St. Joseph (Mich.), 2017, Vol. 60, No 3, pp. 657-669.
11. Gorin G.S., Yanchuk A.A., Vashhula A.V. Analiz re-zultatov sravnitelnykh ispytanij tyagovo-scepnykh svojstv kolyos s shinami nizkogo i sverkhnizkogo davleniya [Analysis of the results of comparative tests of the traction and coupling properties of wheels with tires of low and ultra-low pressure], Traktory i sel'khozmashiny, 2013, No 4, pp. 14-18. (In Russian)
12. Melikov I.M. Optimizaciya konstruktivnykh para-metrov radialnykh shin dvizhitelej zernouborochnykh kombaj-nov [Optimization of the design parameters of radial tires for combine harvester drives], Traktory i sel'khozmashiny, 2018, No 2, pp. 41-46. (In Russian)
13. Melikov I.M. Agrotekhnicheskie pokazateli oligo-mernykh shin dvizhitelej kolyosnykh traktorov klassa 3 [Agro-technical indices of oligomeric tires of class 3 wheeled tractor propulsors], Vestnik agrarnoj nauki Dona, 2015, No 3 (31), pp. 13-21. (In Russian)
14. Parkhomenko S.G., Parkhomenko G.G. Eksperi-mental'noe issledovanie kharakteristik traktornykh pnevmati-cheskikh shin [An experimental study of the performance of tractor pneumatic tires], Traktory i selkhozmashiny, 2017, No 11, pp. 40-48. (In Russian)
15. Sergeev N.V. Mobilnaya ustanovka «shinnyj tester» dlya provedeniya eksperimental'nykh issledovanij pnev-maticheskikh shin [Mobile installation «tire tester» for experimental research of pneumatic tires], Evrazijskoe Nauchnoe Ob"edinenie, 2015, T. 1, No 2 (24), pp. 33-37. (In Russian)
Сведения об авторах
Кравченко Владимир Алексеевич - доктор технических наук, профессор кафедры «Проектирование и технический сервис транспортно-технологических систем», ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация). Тел.: +7-928-195-79-47. E-mail: a3v2017@yandex.ru.
Кравченко Людмила Владимировна - доктор технических наук, профессор кафедры «Проектирование и технический сервис транспортно-технологических систем», ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация). Тел.: +7-928-162-88-76. E-mail: lusya306@yandex.ru.
Information about the authors
Kravchenko Vladimir Alekseevich - Doctor of Technical Sciences, professor of the Design and technical service of transport and technological systems department, FSBEI HE «Don State Technical University» (Rostov-on-Don, Russian Federation). Phone: +7-928-195-79-47. E-mail: a3v2017@yandex.ru.
Kravchenko Lyudmila Vladimirovna - Doctor of Technical Sciences, professor of the Design and technical service of transport and technological systems department, FSBEI HE «Don State Technical University» (Rostov-on-Don, Russian Federation). Phone: +7-928-162-88-76. E-mail: lusya306@yandex.ru.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
УДК 636.2:636.082
РОЛЬ МАССАЖА ВЫМЕНИ В РАЗДОЕ ПЕРВОТЁЛОК © 2020 г. А.Ю. Краснова, В.В. Мирошникова
Одним из наиболее эффективных мероприятий формирования высокой молочной продуктивности коров является раздой, который имеет большое значение в повышении их производительности и племенной значимости. В связи с несовершенством существующей технологии раздоя животных, связанной со значительными затратами ручного труда, отсутствием у животных стойкого стереотипа к последующему машинному доению и слабого массирующего воздействия на вымя нетели предложены новые технические средства для массажа вымени нетелей перед отёлом, обеспечивающие интенсивный массаж не только сосков вымени, но и боковых сторон его с имитацией операции ручного массажа. Изложены некоторые результаты теоретического обоснования основных параметров такого устройства. Представлены результаты использования его в производственных условиях, в соответствии с которыми показана высокая роль массажа вымени нетелей перед отёлом в части развития параметров вымени по ширине, длине, обхвату и глубине передней доли. Установлена возможность повышения продуктивности первотёлок, подвергавшихся операциям массажа вымени перед отёлом с использованием предложенной установки, на 20,4% за 100 дней лактации (на 231 кг) и на 17,8% за период первой лактации (на 446 кг в сравнении с первотёлками, не проходившими массаж вымени до отёла). Таким образом, роль массажа вымени нетелей весьма высока в технологии раздоя животных и он может обеспечить увеличение производительности первотёлок до 20% по сравнению с выращиванием их без интенсивного механического воздействия на соски и вымя животного до отёла. Целесообразно усовершенствовать средства массажа вымени, разработав как доильные стаканы для имитации машинного доения с параметрами массажного эффекта, аналогичного ручному, так и устройства для интенсивного массажа его боковых сторон.
Ключевые слова: нетели и первотёлки, массаж вымени, раздой, массажное устройство.
