Создание малогабаритных транспортных средств для сельского хозяйства Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 631.173:629

Т.Д. Дзоценидзе, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.

ФГУП «Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт»

создание малогабаритных транспортных средств для сельского хозяйства

Известно, что эффективность сельского хозяйства в значительной степени зависит от уровня его транспортного обслуживания, характеризуемого большими объемами перевозок и многообразием перевозимых грузов. В 2005 г. объемы перевозок в сельском хозяйстве составили более 4,6 млрд т (в среднем 36 т в расчете на 1 га пашни), а на 2010 г. прогнозируется увеличение объема перевозок сельскохозяйственных промышленных и строительных грузов до 7,2 млрд т (50 т на 1 га). Причем 5,8 млрд т из них будет перевезено автомобильным транспортом, а 1,4 млрд т — тракторным [1, 3].

В России приоритетное развитие автотранспорта по сравнению с тракторным объясняется значительным средним радиусом перевозок грузов, а также более низкой себестоимостью автоперевозок. Виды грузов и объемы перевозок представлены в табл. 1.

Сегодня сельскохозяйственный транспорт имеет низкий технический уровень и неудовлетворительное состояние его производственной базы. Износ основных производственных фондов транспортной системы в сельском хозяйстве составляет до 40 %, причем состояние многих транспортных и погрузочных средств подошло к критическому значению, а до 35 % техники эксплуатируется за пределами нормативного срока службы. Как следствие, существенно ухудшаются показатели производительности, безопасности и экономической эф-

фективности работы транспортных средств, растут ресурсоемкость перевозок и транспортные издержки хозяйств. Следует отметить низкие темпы обновления парка, а также насыщения хозяйств транспортом (табл. 2).

Другими словами, в отечественном сельском хозяйстве практически нет грузовых автомобилей общего назначения различной грузоподъемности, так как выпускаемые серийно грузовики востребованы на селе в мизерных количествах. Нет также грузовых и грузопассажирских автомобилей высокой проходимости, пригодных к эксплуатации в условиях сельскохозяйственного производства с учетом агротехнических требований.

Системой технологий машин на 2000.. .2010 гг. предусмотрено применение основных автомобильных транспортных средств на базе КамАЗ, ЗИЛ-ММЗ, ГАЗ-САЗ, «Урал» и др. Большинство автомобилей отличаются низкой проходимостью и не соответствуют специфическим требованиям, предъявляемым к автомобилям сельскохозяйственного назначения. Специалистами ВИМ, НАМИ, ВИСХОМ, НАТИ [1-4] и других исследовательских центров были сформулированы основные требования к таким автомобилям, приведенные в табл. 3.

Дефицит транспортных средств остро ощущается во всех хозяйствах, от мелких до крупных. По оценкам специалистов, только от снижения уровня механизации сельхозпроизводства Россия теря-

Таблица 1

Виды грузов и объемы перевозок

Виды грузов Объем перевозок

автотранспортом тракторами с прицепами

млрд т % млрд т % по отношению к автотранспортным перевозкам, %

Все виды 5,8 100 1,4 100 37

Грузы:

перевозимые специализированным автотранспортом 1,044 18 - - -

перевозимые мелкими партиями 0,116 2 - - -

создающие «пиковую» нагрузку в уборочный период 0,87 15 - - -

перевозимые в послеуборочный период 3,77 65 0,91 64,4 18,7

перевозимые в уборочный период, всего 0,49 35,6 10,3

в том числе с объемной массой, кг/м3:

не менее 400 0,34 24,4 -

менее 300 0,15 11,2 -

Таблица 2

Состояние парка транспортных средств

Показатели По нормативным оценкам Фактическое состояние

Парк транспортных

средств, тыс. шт.:

грузовые автомобили 900 450

тракторные прицепы 850 360

ла в последние годы не менее 30 % урожая сельскохозяйственных культур.

Очевидно, что ни силами отечественных производителей, ни расширением импорта сельхозтехники невозможно быстро улучшить состояние дел по насыщению рынка новой современной техникой, особенно транспортными средствами высокой проходимости различных классов, способными преодолевать бездорожье, пригодными для эксплуатации в труднодоступных районах, а также на дорогах общего пользования.

Согласно экспертным оценкам, к 2010 г. будет сформирована структура парка автомобилей сельскохозяйственного назначения, приведенная в табл. 4 (в процентах).

Анализ показывает, что рыночная ниша малогабаритного транспортного средства (МТС) в виде автомобиля сельскохозяйственного назначения высокой проходимости грузоподъемностью до 2 т пустует, и отсутствие такого рода машин носит критический характер.

Следовательно, работы по проведению НИОКР, созданию и освоению в серийном производстве такого класса машин носят актуальный и безотлагательный характер.

Анализ подходов и реализованного опыта по созданию универсальных машин сельскохозяйственного назначения и мобильных энергетических средств (МЭС) показал, что попытки повторить путь создателей Унимог, равно как и перейти на широкомасштабное применение МЭС, закончились неудачей. Целесообразно разделить типы машин на модификации тракторов и на транспортные

средства с широкими функциональными возможностями. Причем транспортное средство в виде автомобиля высокой проходимости, способное выполнять, при необходимости, несколько видов вспомогательных операций в сельском хозяйстве, может оказаться и проще, и дешевле для реализации идеи универсализации.

Необходимо учитывать, что разработка разного рода универсальных машин всегда подразумевает ограничение понятия «универсальности» по тем или иным соображениям. Анализ специфики развития отечественного агропромышленного комплекса (АПК) и трудной демографической ситуации на селе позволяет заключить, что в качестве основных доводов о целесообразности создания универсальных машин должны рассматриваться следующие положения:

• необходимо реализовать такой уровень универсальности, который позволит обеспечить загрузку машины различными видами работ независимо от времени года;

• вновь разрабатываемая система машин по совокупности сможет комплексно воздействовать на развитие социальной инфраструктуры на селе.

Применение в условиях АПК в качестве транспортных средств тракторов и МЭС оправдано в локальных случаях, как правило, в зависимости от времени года и предпочтительно на коротких расстояниях между пунктами назначения. Основные предпосылки для разработки концепции создания семейства МТС можно сформулировать следующим образом:

1. Рыночная ниша транспортных средств с широкими функциональными возможностями для крестьянских фермерских (КФХ) и личных подсобных хозяйств (ЛПХ) грузоподъемностью до 2 т не занята, прямых аналогов таких машин нет, и годовая потребность в них отечественного рынка и рынков стран ближнего зарубежья может составить до 30 тыс. штук.

2. Основной целью создания семейства МТС является обеспечение населения сельских регио-

Таблица 3

Основные требования к автомобилям сельскохозяйственного назначения

Требования

Общие К шасси Наличие дополнительного оборудования

Универсальные транспортные средства высокой проходимости, в том числе со специализированными кузовами и возможностью работы с прицепами Скорость движения 1.. .8 м/с (3,6.. .29 км/ч) в технологическом режиме Возможность регулирования давления в шинах на ходу Минимальное давление в шинах 0,1.0,15 МПа Коробки передач с пониженным передаточным числом Оптимальная развесовка Механизм автоматического открывания и закрывания бортов из кабины Весоизмерительное устройство Валы отбора мощности Подставные борта

Таблица 4

Структура парка автомобилей согласно экспертным оценкам, %

Машины Состояние на 2002 г. По расчету ВИМ на 2005 г. Прогноз ВИМ на 2010 г.

Виды машин

Самосвалы 39,0 38,5 35

Бортовые 42,0 24,2 20

Специализированные, 19 37,3 45

в том числе:

фургоны всех типов 4,0 9,3 20

цистерны 12,9 12,0 13

прочие 2,1 16,0 12

Структура парка по грузоподъемности

До 2 т 5,9 13,0 16

От 2,1 до 5 т 65,6 43,4 37

От 5,1 до 8 т 20,7 30,4 32

Более 8 т 7,8 13,2 15

нов РФ семейством малогабаритных транспортных средств высокой проходимости, пригодных для эксплуатации на дорогах общего пользования и для выполнения некоторых вспомогательных технических операций сельскохозяйственного назначения. Машины создаваемого класса могут обеспечить мобильность большинства сельских жителей, механизировать их труд, способствовать решению целого ряда социальных проблем на селе.

3. Создание отсутствующего в нашей стране класса техники, относящегося к типоразмеру между средствами малой механизации, тракторами различного назначения и легковыми и грузовыми автомобилями высокой проходимости, обеспечит сельские поселения РФ транспортными средствами высокой проходимости индивидуального и коллективного пользования с новой совокупностью потребительских качеств. Доступность по цене и многофункциональность машин могут стать решающими факторами в преодолении негативных тенденций, особенно в дотируемых регионах страны.

4. Семейство МТС необходимо создавать с применением продукции отечественных автомобильных и тракторных заводов, а также производителей компонентов. Такого рода продукт может быть интересен также для загрузки имеющихся, но не востребованных мощностей машиностроительных заводов различного профиля, особенно в тех регионах, где имеется наличие трудовых ресурсов.

5. Имеется опыт создания автомобилей высокой проходимости с учетом особенностей эксплуатации в условиях АПК, а высококвалифицированные кадры способны разработать перспективную технику с применением композиционных материалов и комплектующих в соответствии с модульным принципом проектирования.

Из всего массива технических требований к средствам механизации сельскохозяйственно-

56

го назначения, определяемых ГОСТами, путем локализации необходимо определить те параметры, которые носят определяющий характер для нового класса машин. На современном этапе развития тракторов и МЭС на передний план выходят требования экологии земледелия и конструктивной безопасности. Согласно [6], воздействие сельскохозяйственной техники на окружающую среду определяется 23 факторами, вызывающими 10 видов вредных воздействий, для исключения которых необходимо решение проблем по 31 направлению. Изучение данной проблемы показывает, что уплотнение почвы приводит к разрушению структуры с образованием чрезмерного количества мелких частиц, снижению плодородия и, в итоге, к деградации почвы. Поэтому особое внимание следует уделить весовым параметрам разрабатываемых машин, диаметру и ширине профиля шин, параметрам распределения масс по осям и расположения центра тяжести.

Важны также другие конструктивные параметры. Например, в случае использования МТС на вспомогательных работах в растениеводстве, определенное значение имеют колея (вписывае-мость в междурядья) и клиренс (условие ненане-сения механических повреждений растениям при их обработке). При этом воздействие движителей на почву в результате их буксования также приводит к разрушению плодородного слоя. Такой эффект можно уменьшить правильным определением класса тяги машины и сочетанием ее тягово-динамических и тягово-сцепных характеристик.

Известно, что топливная экономичность машин в значительной степени зависит от уровня организации их использования, так как до 50 % времени рабочей смены [6] приходится на непроизводительные операции — повороты, переезды, загрузку материалов, очистку механизмов, платформ, рабочих органов и т. п. Поэтому данная проблема имеет комплексный характер и ее решение требует большого объема конкретных усилий.

Выполнение требований экологической безопасности во многом связано с обеспечением требований к конструктивной безопасности машин. Поэтому для МТС локализация технических требований, предъявляемых к средствам механизации сельскохозяйственного назначения в объеме требований экологии земледелия, представляется обоснованной и достаточной.

В работах [5-7 и др.] широко освещены проблемы создания транспортных средств высокой прохо-

димости, причем многие задачи решены теоретически и подтверждены результатами экспериментальных исследований.

В нашем случае подходы к локализации технических требований, предъявляемых к транспортным средствам для сельского хозяйства, определялись исходя из следующих положений:

• МТС для сельского хозяйства представляется как транспортное средство, предназначенное для эксплуатации на дорогах общего пользования, поэтому технические требования можно определить в соответствии с действующими нормативными документами. В частном случае технические требования к МТС могут быть локализованы в объеме требований, предъявляемых к машинам сельскохозяйственного назначения, но без уменьшения объема требований по безопасности;

• МТС представляется как транспортное средство высокой проходимости, поэтому требования к уровню взаимодействия среды и машины (показатели опорной проходимости) являются важными;

• перечень функциональных возможностей МТС определяется требованиями в той мере, в которой рассматриваемая функция может быть реализована (наличие или отсутствие ВОМ, навески для агрегатирования сельхозмашин, самосвальной платформы, крана-манипулятора, опрыскивателя и т. п.);

• сельскохозяйственные перевозки отличаются многообразием грузов с различными физикомеханическими и биомеханическими свойствами. Причем перевозки осуществляются в условиях грунтовых проселочных дорог и бездо-

рожья (стерня, вспаханное поле, луг и т. п.) на различные расстояния (5.6 км внутри хозяйств, 10 и более километров в зависимости от места назначения);

• МТС представляется не только как транспортное средство, перевозящее грузы, но и как транспортное средство индивидуального и семейного пользования, что, со своей стороны, определяет перечень требований по активной и пассивной безопасности.

В дальнейшем был осуществлен синтез локализованных требований, устранены противоречия внутри указанных требований и сформулирован перечень обязательных технических требований к новому классу техники. На базе этого перечня разработан проект ГОСТ «Средства транспортные специальные с широкими функциональными возможностями. Общие технические требования», который проходит процедуру утверждения.

Определено: МТС различных классов по назначению многоцелевые; по компоновочной схеме — рамной конструкции; по числу осей — двухосные, что, со своей стороны, определяет нагрузку на оси, проходимость, управляемость и плавность хода; по взаимному расположению двигателя, кабины и грузовой платформы — последовательной схемы размещения указанных элементов и т. д. К числу важных требований, предъявляемых к колесным машинам высокой проходимости, относится ограниченное число базовых моделей автомобилей (по грузоподъемности) и минимально возможное количество типов сборочных единиц (согласно модульному принципу проектирования). Кроме одинарных шин и всех ведущих мостов, колесные машины высокой проходимости должны иметь до-

ОЬ

Ж

I ,14 г4—. ^ Л, —/Г 1

—Ь=

^829

2210

а б

Рис. 1. Компоновочная схема самосвала с задней навеской и ВОМ (МТС НАМИ-233801):

а — вид сбоку; б — вид спереди

Рис. 2. Опытные образцы МТС первой серии (особо малого, малого и среднего классов)

полнительные механизмы и устройства, повышающие их эксплутационные качества. Действующая Федеральная система технологий и машин предусматривает наличие десяти тяговых классов от 0,2 до 8. Класс тяги создаваемого семейства машин был ограничен как 0,9, так как такое выполнение вполне способно удовлетворить большинство потенциальных потребителей.

На рис. 1 показаны компоновочные схемы одного из опытных образцов семейства МТС. Всего было построено и испытано 9 образцов различной модификации. Результаты проведенных на Кубанской МИС государственных приемочных испытаний показали, что имеются замечания к некоторым узлам и агрегатам машин. Требовали уточнения и некоторые конструктивные решения. В дальнейшем опытные образцы были доработаны и отправлены на Автополигон ФГУП «НАМИ» для ресурсных испытаний. На рис. 2 и 3 показан внешний вид опытных образцов первой и второй серии. Полученные положительные результаты позволили доработать чертежно-конструкторскую документацию. Сегодня на одном из машиностроительных заводов Новгородской обл. ведется подготовка к серийному производству.

Рис. 3. МТС — базовое шасси с навесным оборудованием и задним ВОМ (вторая серия)

Список литературы

1. Евтюшенков, Н.Е. Перспективы транспорта для села до 2010 г. / Н.Е. Евтюшенков // Техника и оборудование для села. — 2005. — № 1. — С. 9-10; № 2. — С. 11-12.

2. Измайлов, А.Ю. Транспортные системы в сельском хозяйстве на базе контейнерных технологий / А.Ю. Измайлов // Техника и оборудование для села. — 2007. — № 3. — С. 22-24.

3. Измайлов, А.Ю. Технологии и технические решения по повышению эффективности транспортных систем АПК / А.Ю. Измайлов. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. — 200 с.

4. Измайлов, А.Ю. Использование системы смены кузовов при уборке сельскохозяйственной продукции / А.Ю. Измайлов // Техника и оборудование для села. — 2008. — № 3. — С. 25-26.

5. Ксеневич, И.П. Сельскохозяйственные тракторы нетрадиционных компоновок: справочное пособие / И.П. Ксе-невич, А.П. Парфенов, С.Е. Либцис; под ред. И.П. Ксеневи-ча. — Минск, 2003. — 210 с.

6. Концепция непрерывной информационной поддержки жизненного цикла (САМ-технологии) сельскохозяйственных мобильных энергетических средств. — М.: ФГНУ «Рос-информагротех», 2004. — 144 с.

7. Дидманидзе, О.Н. Специализированный подвижной состав автомобилей агропромышленного комплекса: учебник / О.Н. Дидманидзе, Ю.К. Есеновский-Лашков, В.Л. Пильщиков. — М.: УМЦ «ТРИАДА», 2005. — 200 с.

УДК 556(470.57)

А.Р. Хафизов, канд. техн. наук, доцент

Д.Н. Кутлияров, старший преподаватель

ФГОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

экологическая устойчивость водосборов башкирского зауралья

В

одосборы Башкирского Зауралья отличают- и наличием значительных техногенных воздей-

ся недостаточным и неустойчивым увлажне- ствий.

нием почв, предрасположенностью почвенного Недостаток знаний о закономерностях, опре-

покрова к эрозии, засолению и осолонцеванию деляющих взаимодействие и взаимовлияние нега-

58 -----------------------------