Инженерные технологии и системы - 05. Обоснование конструкции стенда для динамических испытаний ведущих колес транспортно-технологических машин АПК / А. С. Уланов [и др.]

УДК 621.45.2.018.2

DOI: 10.15507/2658-4123.032.202201.071-089

Обоснование конструкции стенда для динамических испытаний ведущих колес транспортно-технологических машин АПК

Уланов Александр Сергеевич
преподаватель кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6041-6911, Researcher ID: L-4662-2018, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Купряшкин Владимир Федорович
заведующий кафедрой мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7512-509X, Researcher ID: L-5153-2018, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Наумкин Николай Иванович
заведующий кафедрой основ конструирования механизмов и машин Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), доктор педагогических наук, кандидат технических наук, доцент, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1109-5370, Researcher ID: L-4643-2018, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Тимохин Сергей Викторович
профессор кафедры технического сервиса машин Пензенского ГАУ (440014, Российская Федерация, г. Пенза, ул. Ботаническая, д. 30), доктор технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7521-4482, Researcher ID: AAD-8339-2022, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Гусев Александр Юрьевич
аспирант кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5808-4169, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Купряшкин Владимир Владимирович
аспирант кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5327-4089, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. Развитие технического обеспечения сельскохозяйственного производства подразумевает создание новых рабочих органов и машин для обработки почвы, их совершенствование и исследование. Этот процесс связан с применением почвенных каналов и экспериментальных установок, помогающих определить характер взаимодействия рабочих органов и колесных движителей сельскохозяйственных машин, в том числе средств малой механизации, с почвой. Целью данного исследования является обоснование конструкции стенда для испытаний рабочих органов почвообрабатывающих агрегатов и колес транспортно-технологических машин в агропромышленном комплексе.
Материалы и методы. С целью получения достоверных экспериментальных данных взаимодействия колесных движителей средств малой механизации с почвой был дан анализ базовой конструкции экспериментального стенда для исследования рабочих органов сельскохозяйственных машин. Определены требования, предъявляемые к экспериментальному стенду. Разработан и изготовлен экспериментально-измерительного комплекс «Почвенный канал» на базе производственных площадей кафедры мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина Института механики и энергетики МГУ им. Н. П. Огарёва.
Результаты исследования. Проанализирован подвижный модуль экспериментального стенда, обосновано техническое решение по обеспечению равномерности его движения и произведен выбор типоразмера электромагнитного порошкового тормоза. Разработана кинематическая схема и опытный образец подвижного модуля экспериментального стенда для исследования ведущих колес мотоблоков.
Обсуждение и заключение. Усовершенствование конструкции почвенного канала путем внедрения в него съемного модуля обеспечит проведение испытаний не только активных, тяговых и тягово-приводных рабочих органов почвообрабатывающих машин, но и позволит исследовать характер взаимодействия их ведущих колес с почвой, осуществляя одновременный контроль силы тяги и буксования. Эти данные могут быть использованы для модернизации существующих машин и рабочих органов, а также для разработки новых агрегатов.

Ключевые слова: обработка почвы, рабочие органы, колесные движители, почвенный канал, экспериментальный стенд, подвижный модуль, тягово-сцепные свойства, порошковый тормоз

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Обоснование конструкции стенда для динамических испытаний ведущих колес транспортно-технологических машин АПК / А. С. Уланов [и др.] // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32, № 1. С. 71–89. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202201.071-089

Заявленный вклад соавторов:
А. С. Уланов – литературный и патентный анализ, проведение лабораторных исследований, обработка результатов эксперимента, подготовка начального варианта текста и редактирование текста.
В. Ф. Купряшкин – научное руководство, формулирование основной концепции исследования, формирование выводов, доработка текста.
Н. И. Наумкин – формулирование основной концепции исследования, формирование выводов. С. В. Тимохин – критический анализ.
А. Ю. Гусев – проведение лабораторных исследований, визуализация текста.
В. В. Купряшкин – литературный и патентный анализ, обработка результатов теоретических исследований.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 27.12.2021; одобрена после рецензирования 26.01.2022;
принята к публикации 10.02.2022

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Исследование процесса взаимодействия ведущих колес трактора с грунтовой поверхностью / В. В. Гуськов [и др.] // Наука и техника. 2017. Т. 16, № 1. С. 83–88. doi: https://doi.org/10.21122/2227-1031-2017-16-1-83-88

2. Osinenko P. V., Geissler M., Herlitzius T. A Method of Optimal Traction Control for Farm Tractors with Feedback of Drive Torque // Biosystems Engineering. 2015. Vol. 129. P. 20–33. doi: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.09.009

3. Rasool S., Raheman H. Improving the Tractive Performance of Walking Tractors Using Rubber Tracks // Biosystems Engineering. 2018. Vol. 167. P. 51–62. doi: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.12.013

4. Importance of Short-Term Temporal Variability in Soil Physical Properties for Soil Water Modelling under Different Tillage Practices [Электронный ресурс] / J. Geris [et al.] // Soil and Tillage Research. 2021. Vol. 213. doi: https://doi.org/10.1016/j.still.2021.105132

5. Емельянов П. А., Сибирёв А. В., Аксенов А. Г. Эффективность применения передвижного почвенного канала при проведении лабораторных исследований // Вестник Красноярского ГАУ. 2013. № 10. С. 216–219. URL: https://clck.ru/arrdY (дата обращения: 11.11.2021).

6. Круговой почвенный стенд : патент 2613292 Российская Федерация / Сидоров С. А., Миронов Д. А., Лискин И. В. № 2015154117 ; заявл. 17.12.2015 ; опубл. 15.03.2017. URL: https://patenton.ru/patent/RU2613292C1 (дата обращения: 10.02.2021).

7. Устройство для испытания рабочих органов в почвенном канале : патент 960569 СССР / Мясников Ю. А. [и др.]. № 2015154117 ; заявл. 29.04.1981; опубл. 23.09.1982. URL: https://yandex.ru/patents/doc/SU960569A1_19820923 (дата обращения: 10.11.2021).

8. Почвенный канал : патент 244670 СССР / Бацуев Г. А. [и др.]. № 1220415/30-15 ; заявл. 12.11.1968 ; опубл. 28.05.1969. URL: https://yandex.ru/patents/doc/SU244670A1_19690528 (дата обращения: 10.11.2021).

9. Обоснование режимов работы пахотного агрегата на базе мотоблока «Нева» МБ-23-МУЛЬТИАГРО Pro с плугом П1-20/3 по критерию отсутствия буксования ведущих колес с почвой / В. Ф. Купряшкин [и др.] // Вестник НГИЭИ. 2019. № 7. С. 5‒15. URL:https://yadi.sk/i/BJtkW-_KB3l-5HQ (дата обращения: 05.12.2021).

10. Ucgul M., Saunders C. Simulation of Tillage Forces and Furrow Profile during Soil-Mouldboard Plough Interaction Using Discrete Element Modelling // Biosystems Engineering. 2020. Vol. 190. P. 58–70. doi: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2019.11.022

11. Стенд для определения силы тяги на ходовых колесах малогабаритной техники / В. Ф. Купряшкин [и др.] // Сельский механизатор. 2019. № 2. С. 38–39. URL: http://www.selmech.msk.ru/219.html (дата обращения: 11.11.2021).

12. Narang S., Varshney A. C. Draftability of a 8.95 kW Walking Tractor on Tilled Land // Journal of Terramechanics. 2006. Vol. 43, Issue 4. P. 395–409. doi: https://doi.org/10.1016/j.jterra.2005.04.006

13. Balappa B. U., Lokesh A. C., Babu N. C. M. Development of Semi-Automated Sowing Machine for Multiple Crops // Materials Today: Рroceedings. 2021. Vol. 42. Р. 1317–1320. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.1147

14. Купряшкин В. Ф., Наумкин Н. И., Купряшкин В. В. Исследование устойчивости движения подвижного модуля экспериментальной установки при испытании активных ротационных рабочих органов почвообрабатывающих машин // Вестник Мордовского университета. 2016. Т. 26, № 2. С. 246–258. doi: https://doi.org/10.15507/0236-2910.026.201602.246-258

15. Основы статической устойчивости мотоблока с лемешно-отвальным плугом [Электронный ресурс] / А. С. Уланов и [др.] // Журнал E-SCIO. 2019. № 12. URL: https://clck.ru/as9uX (дата обращения: 11.09.2021).

16. Разработка подвижного модуля экспериментального стенда для определения тягово-сцепных свойств колесных движителей и результаты лабораторных исследований силы тяги на ведущих колесах мотоблока / В. Ф. Купряшкин [и др.] // Инженерные технологии и системы. 2021. Т. 31, № 1. С. 143–160. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.031.202101.143-160

17. Черноус Д. А. Уточнение расчетной оценки коэффициента трения качения // Механика. Исследования и инновации. 2019. № 12. С. 198–205. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42417376 (дата обращения: 11.11.2021).

18. Чиннов А. А., Курдов А. В. Коэффициент трения при качении со скольжением // Аллея науки. 2020. Т. 1, № 1. С. 226–230. URL: https://clck.ru/dXnP7 (дата обращения: 13.11.2021).

19. Баханович А. Г., Кусяк В. А., Ле Ван Нгиа. Исследование работоспособности электронной системы управления порошковым электромагнитным тормозом // Механика машин, механизмов и материалов. 2018. № 1. С. 21–28. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=32651655 (дата обращения: 11.11.2021).

20. Белоусов Ю. В. Методика определения оптимальных параметров цепной передачи конструкции приводной цепи // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования. 2021. Т. 22, № 1. С. 72–83. doi: https://doi.org/10.22363/2312-8143-2021-22-1-72-83

21. Подвижный модуль испытательного стенда : патент 188610 Российская Федерация / Купряшкин В. Ф., Уланов А. С., Купряшкин В. В. № 2019102333 ; заявл. 29.01.2019 ; опубл. 17.04.2019. 5 с. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU188610U1_20190417 (дата обращения: 10.11.2021).

22. Обоснование конструкции динамометрического модуля для исследования лемешно-отвального плуга мотоблока и его практическая апробация с использованием технологий реверс-инжиниринга / В. Ф. Купряшкин [и др.] // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28, № 3. С. 400–415. doi: https://doi.org/10.15507/0236-2910.028.201803.400-415

23. Method and System of Plowing Depth Online Sensing for Reversible Plough / Y. Yin [et al.] // IFAC-PapersOnLine. 2018. Vol. 51, Issue 17. Р. 326–331. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.08.199

24. Influence of the Speed on Soil-Pressure over a Plough / М. Mattetti [et al.] // Biosystems Engineering. 2017. Vol. 156. P. 136–147. doi: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.01.009

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.