CC BY
57
УДК 631.372
СТРУКТУРА БАЗОВЫХ СИСТЕМ ХОДОВОЙ ЧАСТИ МЭС ПЯТОГО ПОКОЛЕНИЯ В МНОГОПРОЦЕССНЫХ МТА
О 2014 г. Я Я. Щиров
Рассмотрено разработанное в Азово-Черноморском инженерном институте структурно-технологическое обоснование объединения операций, выполняемых в единый общий для них агросрок, и построена на этой основе техническая структура мобильного энергосредства (МЭС) пятого поколения.
Сформулированы требования к системам подвески опорных катков и синтезирована базовая система ходовой части МЭС пятого поколения, которая удовлетворяет потребностям создания этих машин.
Ключевые слови: машинно-тракторный агрегат, многопроцессный агрегат, технология, структура, мобильное энергосредство, трактор, гусеничный движитель, подвеска, ходовая система, опорный каток, упругий элемент.
The article presents a structural-technological basing of combining of operations, performed in the same agro-periods, developed in Azov-Black Sea Engineering Institute, and the technical structure of fifth generation mobile power mean (MPM), made on this basing.
As a result, requirements to track rollers suspension were stated and basic system of fifth generation MSpV chassis, which contents the requirements for production of these machines, was synthesized.
Key words: machine-tractor unit, multi-processing unit, technology, structure, mobile self-propelled vehicle, tractor, caterpillar mover, suspension, chassis, track roller, resilient elements.
Создание многопроцессных мобиль- Длительные исследования показыва-
ных технологических агрегатов - настоя- ют, что многопроцессные МТА должны
тельная потреоность современного отечественного АПК. Многопроцессные агрегаты объединяют все или большинство технологических операций, которые по биотехнологическим причинам должны выполняться в один агросрок. Практически структура, состав и организационные проблемы современного технологического аппарата, как правило, не позволяют это сделать. В результате нарушаются arpo сроки, возрастает количество проходов по полю и дополнительное уплотнение почв, происходят потери почвенной влаги, что ведет к недобору будущего урожая. Но сегодня еще только ведутся обсуждения технической структуры многопроцессных МТА и некоторые специалисты даже утверждают, что у них уже есть многопроцессные МТА, синтезированные из множества отдельных специализированных машин, образующих при синтезе длинную неповоротливую и весьма громоздкую сцепку.
опираться на мобильные энергосредства пятого поколения, фрагменты технической структуры которых начинают появляться в мировом тракторостроении [1].
Нами разрабатывается МЭС пятого поколения, на основе которого предполагается создавать многопроцессные МТА. Вариант такого МТА представлен на рисунке 1. Можно сразу обратить внимание, что предлагаемое МЭС пятого поколения требует ходовой части, отличной от традиционных тракторов, которые имеют коренной недостаток в виде глиссирования при выполнении технологической операции с тяжелыми орудиями, навешенными на заднюю навесную систему.
В настоящей статье мы кратко рассмотрим техническую структуру предлагаемых МЭС пятого поколения при формировании многопроцессных МТА на передней и задней навесных системах.
1 - адаптер очесывающий навесной; 2 - ротор сепарирующий; 3 - МЭС; 4 - комплекс прямого посева Рисунок 1 - Уборочно-посевной агрегат с очесывающим адаптером и посевным комплексом прямого посева
Некоторые фрагменты решения. Разработке вариантов конструкции ходовых систем и, прежде всего, системы опорных катков предшествовал анализ ходовых систем в мировом строительстве гусеничных машин как целевого назначения для АПК, так и оборонного назначения. Подвески существующих гусеничных машин можно разделить на три группы: жесткие, полужесткие и эластичные. В зависимости от способа соединения опорных катков между собой и корпусом энергосредства подвески делятся на индивидуальные, блокированные и смешанные [2, 3].
Жесткие подвески в настоящее время для тракторов применяют очень редко. http://annor.kiev.Ua/Tank/design/suspension/l /?ит^=тк |р«. При жесткой подвеске катки крепятся непосредственно к корпусу машины без использования рессор. С точки зрения сохранности механизмов и удовлетворительного состояния водителя скорость машины с жесткой подвеской не должна быть более 3-4 км/ч.
Полужесткая подвеска в некоторых пределах обеспечивает перемещение передних колес или тележек гусеничного движителя относительно остова или относительно друг друга. При полужесткой подвеске задние колеса трактора не подрессорены. У гусеничного трактора тележки правого и левого бортов в передней части связаны между собой и с остовом упругими элементами, а в задней части оси подвески жестко прикреплены к остову.
Сюда относятся трактор Т-4, который сейчас уже не выпускается, и трактор
Т-130 (Т-170) Челябинского завода. Несмотря на жесткость конструкции, ходовая тележка обеспечивает высокий уровень равномерности заделки семян при посеве. Некоторые специалисты даже предпочитают иметь в своем хозяйстве трактор Т-4 специально для посевных работ; в результате они имеют равномерные всходы со всеми положительными последствиями.
Эластичная подвеска дает возможность перемещаться каждому опорному колесу относительно остова или относительно друг друга. Она может быть зависимая (блокированная) или независимая (индивидуальная).
При зависимой подвеске между опорными катками существует связь: перемещение одного катка по отношению к раме вызывает перемещение другого. Связи бывают двух видов: поперечные — между одноименными колесами двух бортов (через неразрезные мосты) и продольные -между опорными колесами одного борта. Зависимую подвеску с продольными связями называют балансирной.
Примером эластичной блокированной подвески служат ходовые системы тракторов ДТ-54, ДТ-75, ДТ-175С, Т-150 и современное семейство тракторов «Агромаш» марок 90 ТГ и 150 ТГ, кроме 315 ТГ. Для увеличения плавности хода в балансирную подвеску, на каждую пару катков установили гидроамортизатор (Т-150, семидесятые годы) [4, 5].
В индивидуальных или независимых подвесках каждый опорный каток подвешивается к раме через самостоятельные
кинематические звенья и упругие элементы. В качестве упругих элементов используют листовые рессоры, пружины, торсио-ны, а также резиновые, пневматические, и гидропневматические элементы. Такие системы подрессоривания в наибольшей степени соответствуют требованиям, которые предъявляются к ходовым системам быстроходных гусеничных машин.
В качестве примера современного трактора сельскохозяйственного назначения с независимой подвеской можно привести следующие образцы.
Трактор Т-250 «Алттрак» [6], а также его меньшие модификации. Ходовая часть выполнена по классической схеме, направляющее колесо спереди, приводная звёздочка сзади. Индивидуальная торсионная
5
В настоящее время наиболее распространённым типом упругих элементов в независимых подвесках является торсион, но его применение ограничено на энерго-стредствах с большим дорожным просветом (более 600 мм), так как вызывает уве-
подвеска опорных катков обеспечивает высокую плавность хода, и трактор успешно адаптируется к условиям рельефа.
В тракторе 315 ТГ «Агромаш» [7, 8] также применена независимая торсионная подвеска за тем исключением, что ходовая часть выполнена в виде треугольного обвода, и приводная звёздочка поднята вверх и смещена ближе к середине рамы. Упругим элементом заднего опорного катка служит резиновый блок, который не обеспечивает достаточной плавности хода, то есть, несмотря на индивидуальную подвеску катков, задние катки работают в режиме полужёсткой подвески.
Все описанные схемы ходовой части приведены на рисунке 2.
личение диаметра опорных катков, длину балансира и ширины рамы. Листовые рессоры ограничивают своё применение громоздкостью конструкций. Применение пневматических и гидравлических элемен-
3 2 1
А/ 1В Ъ
■Л
а
!■• 6./ 1/ ь
9/
г а
а - полужёсткая; б - эластичная зависимая (балансирная); в - смешанная с треугольным обводом; г - полужёсткая с фрикционным зацеплением; д - эластичная независимая; 1 - остов; 2 - гусеница; 3 - балка; 4 - ведущая звёздочка; 5 - направляющее колесо; 6 — опорный каток; 7 - шарнир; 8 — упругий элемент; 9 — задний каток Рисунок 2 - Схемы ходовой части гусеничных машин
тов в сельскохозяйственном машиностроении ограничено сложностью производства.
Стремление сохранить высокие эластичные качества индивидуальной подвески с требуемой плавностью хода и большим дорожным просветом (более 600 мм) на скоростных машинах может обеспечиваться индивидуальными цилиндрическими пружинами. Но пока они не нашли широкого применения в отечественном тракторостроении.
Итак, сформулируем некоторые требования к системам опорных катков МЭС пятого поколения, которые можно реализовать на основе имеющихся приведенных выше разработок.
Во-первых, имея в виду, что при синтезе многопроцессных МТА мобильное энергосредство пятого поколения нагружается примерно одинаково на задней и передней навесных системах и необходимость (или нежелательность) обеспечения близких по динамическим характеристикам колебательных процессов на обеих навесных системах, следует строить системы опорного аппарата таким образом, чтобы, работая как фильтр, он пропускал бы лишь низкочастотные колебания, отрабатываемые массовыми характеристиками МЭС + навесные орудия, и, следовательно, в технологических процессах почвообра-ботки или посева отсутствовали бы колебания, соответствующие микро- и наноре-льефу.
Конечно, этот специальный и довольно не простой вопрос должен быть изучен
во всех подробностях. Это фактически главное требование к МЭС пятого поколения, и в отличие от традиционного трактора, оснащенного громоздким шлейфом прицепных машин, задача имеет определенный характер, может быть поставлена корректно и корректно решена (по крайней мере, априорно это можно сказать).
Во-вторых, опорные катки системы ходовой части МЭС должны быть оборудованы индивидуальными подвесками и одновременно иметь приспособления или рабочие органы с тем, чтобы обеспечить удовлетворение первого требования.
В третьих, геометрические размеры систем ходовых аппаратов с опорными катками и их изменение во времени за счет постоянных нелинейных колебаний должны быть выполнены таким образом, чтобы обеспечить устойчивость всем элементам подвески во всем диапазоне углов поворота.
В-четвертых, имея в виду конструктивную схему системы опорных катков, да еще при удовлетворении приведенных требований, следует синтезировать это устройство таким образом, чтобы оно представляло автономную сборочную единицу, а ее сборка могла осуществляться как сборка автономного узла. Сформулированное требование скорее относится к машиностроительным проблемам, хотя его выполнение напрямую обеспечивает качество технологического процесса.
Рассмотрим схему ходовой части МЭС с позиции реализации рассмотренных требований.
Рисунок 3 - Схема ходовой части МЭС 24
Ходовая часть состоит из гусеницы 1, направляющего колеса 2 с механизмом натяжения, ведущей звёздочки 3, блоков опорных катков 4 и поперечных балок 5. Механизм натяжения состоит из рычага 6, который одним концом шарнирно закреплён на раме, а в другом его конце в подшипниковом узле вращается направляющее колесо 2. Через гидроцилиндр 7 рычаг 6 связан с двуплечим рычагом 8, который через пружину 9 упирается в упор 10, расположенный на раме. Таким образом, эта система позволяет производить натяжение
1
2
\ j? ®:
1 7
8 5
гусеницы 1 при помощи гидроцилиндра 7 и компенсирует изменения натяжения гусеницы пружиной 9. Блок опорных катков 4 представляет собой автономный узел и состоит из корпуса 11, в котором шарнирно установлены балансиры 14 с катками 15. Между балансиром 14 и упором 12, который закреплён на корпусе, установлены пружины 16, которые являются эластичным элементом. Предусмотрены жёсткие упоры 13 и поддерживающий каток 17.
Блок опорных катков приведён на рисунке 4.
/-3
1 - корпус блока катков; 2 - фланец крепления блока к раме; 3 - упор пружины; 4 - жёсткий упор; 5 - балансир; 6 - каток опорный; 7 - пара пружин; 8 - амортизатор;
9 - поддерживающий каток
Рисунок 4 - Блок опорных катков
Обсуждение результатов. Структура одной из базовых систем, к которым, несомненно, относится опорный катковый узел и ходовая тележка в целом, должна обеспечить высокое качество технологического процесса, выполняемое разрабатываемым мобильным энергосредством пятого поколения. Индивидуально каждый каток оборудован блоком пружин и амортизатором двухстороннего действия. Катковый опорный узел, состоящий из двух независимых катков на собственных опорах, должен обеспечить плавность хода опорной тележки и МЭС в целом, а также в максимальной степени снизить влияние нанорельефа на
выходные параметры технологических процессов обработки почвы.
Ходовая тележка (ходовой аппарат) содержит по три блока опорных катков с каждой стороны МЭС, и тем, в частности, обеспечивается достаточно низкое уплотнение почвы гусеничным движителем. На тележке смонтированы две унифицированные по грузоподъемности и, в общем, по конструкции (в нашем случае) навесные системы, независимость действия которых обеспечивают две независимые группы гидроцилиндров и два независимых ВОМ (передний и задний), обеспечивающих передачу до 200 л.с. каждый.
Таким образом, синтезирована базовая система ходовой части МЭС, которая удовлетворяет (пока на уровне теоретико-аналитического синтеза) потребностям создания МЭС пятого поколения.
Выводы
1. Создание МЭС пятого поколения потребовало разработки специальных условий синтеза, выполнение которых позволило бы формировать комплексные многопроцессные МТА.
2. Технологические процессы, выполняемые многопроцессными МТА и обеспечивающие более высокие качественные параметры, чем традиционные МТА на основе традиционных же тракторов, выдвигают определенные требования к техническим структурам ходовой части МЭС: индивидуальная подвеска опорных катков, пружинные блоки и амортизаторы двухстороннего действия, технологическая возможность синтеза опорных узлов ходовых систем как автономных блоков, - которые в особой степени требуются к МЭС пятого поколения и в общем качественно определяют их структурную новизну.
3. Ходовая тележка МЭС пятого поколения не только характеризуется наличием специальных опорных систем, но и наличием двух независимых навесных систем унифицированной грузоподъемности и двух независимых В ОМ, - в отличие от традиционного трактора.
Литература
1. Липкович, Э.И. Многопроцессные агрегаты на базе МЭС пятого поколения / Э.И. Липкович // Тракторы и сельхозмашины. - 2012. - № 12.-С. 3-13.
2. Носов, Н.А. Расчёт и конструирование гусеничных машин / Н А. Носов. -Ленинград: Машиностроение, 1972. - 555 с.
3. Буров, С.С. Конструкция и расчёт танков/С.С. Буров. -Москва, 1973. - 579 с.
4. Трактор ДТ-175С / В.П. Шевчук и др.; под общ. ред. Я.Ф Ракина. - Москва: Агропромиздат, 1989.-335 с.
5. Тракторы Т-150К, Т-157, Т-158: техническое описание и инструкция по эксплуатации 151.00.000 ТО / под ред. С Л. Абдулы, A.M. Диденко; Харьковский
тракторный завод им. С. Орджоникидзе. -8-е изд. перераб. и доп. - Харьков, 1989. -393 с.
6. Липкович, Э.И. Трактор Т-250: жизнь и судьба / Э.И. Липкович // Тракторы и сельхозмашины. - 2012. - № 8. - С. 3-12.
7. Варфоломеев, В.В. Плавность хода и навесоспособность сельскохозяйственного трактора с треугольным гусеничным обводом и адаптивной характеристикой подвески заднего катка: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / В.В. Варфоломеев. -Волгоград, 2011.
8. Тракторы гусеничные Агромаш 315ТГ // Каталог ОАО «Тракторная компания «ВгТЗ».
References
1. Lipkovich, Je.T. Mnogoprocessnye agregaty na baze MJeS pjatogo pokolenija / Je.l. Lipkovich // Traktory i selhozmashiny. -2012.-№ 12. -S. 3-13.
2. Nosov, N.A. Raschjot i konstruiro-vanie gusenichnyh mashin / N.A. Nosov. -Leningrad: Mashinostroenie, 1972. - 555 s.
3. Burov, S.S. Konstrukcija i raschjot tankov / S.S. Burov. - Moskva, 1973. - 579 s.
4. Traktor DT-175S / V.P. Shevchuk i dr.; pod obshh. red. Ja.F. Rakina. - Moskva: Agropromizdat, 1989. - 335 s.
5. Traktory T-150K, T-157, T-158: tehnicheskoe opisanie i instrukcija po jeksplu-atacii 151.00.000 TO/pod red.
5.L. Abduly, A.M. Didenko; Harkovskij traktornyj zavod im. S. Ordzhonikidze. - 8-e izd. pererab. i dop. -Harkov, 1989. - 393 s.
6. Lipkovich, Je.T. Traktor T-250: zhizn' i sudba / Je.l. Lipkovich // Traktory i sel'hoz-mashiny. - 2012. - № 8. - S. 3-12.
7. Varfolomeev V.V. Plavnost hoda i navesosposobnost selskohozj aj stvennogo traktora s treugolnym gusenichnym obvodom i adaptivnoj harakteristikoj podveski zadnego katka / avtoreferat dissertacii na soiskanie uchenoj stepeni kandidata tehnicheskih nauk V.V. Varfolomeev. - Volgograd, 2011.
8. Traktory gusenichnye Agromash 315TG // Katalog ОАО «Traktornaja kompa-nija «VgTZ».
Сведения об авторе
Щиров Владимир Николаевич - канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Сервис и эксплуатация автомобильного транспорта», Азово-Черноморский инженерный институт ДГАУ в г. Зернограде. Тел.: 8-903-432-67-29; 8(86359)43-3-80. E-mail: 1956shirovv@mail.ru.
Information about the author Shchirov Vladimir Nikolaevich - Candidate of Technical Sciences, associate professor, Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEE HPE "Don State Agrarian University" in Zerno-grad. Phone: 8-903-432-67-29; 8(86359)43-3-80. E-mail: 1956shirovv@mail.ru.
