09. Обоснование конструкции динамометрического модуля для исследования лемешно-отвального плуга мотоблока и его практическая апробация с использованием технологий реверс-инжиниринга / В. Ф. Купряшкин

Печать

УДК 004.9:621

DOI: 10.15507/0236-2910.028.201803.400-415

Обоснование конструкции динамометрического модуля для исследования лемешно-отвального плуга мотоблока и его практическая апробация с использованием технологий реверс-инжиниринга

Купряшкин Владимир Федорович
заведующий кафедрой мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А. И. Лещанкина, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н . П. Огарёва» (430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68/1), кандидат технических наук, доцент, ResearcherID: L-5153-2018, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-7512-509X, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Уланов Александр Сергевич
инженер кафедры основ конструирования механизмов и машин ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68/1), ResearcherID: L-4662-2018, ORCID: http://orcid.org/0000-0001-6041-6911, 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 ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68/1), доктор педагогических наук, кандидат технических наук, доцент, ResearcherID: L-4643-2018, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-1109-5370, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Введение. Вспашка почвы, являясь одной из главных операций при возделывании сельскохозяйственных культур, одновременно требует значительных энергетических затрат и эффективного использования почвообрабатывающих машин, в частности, мотоблока с плугом. Анализ исследований работы мотоблока показывает, что объектом возмущений при вспашке является его рабочий орган (в данном случае плуг), на который действуют нормальные и касательные силы взаимодействия корпуса плуга с почвой (R_x, R_y, R_z), которые могут быть определены путем пространственного динамометрирования плужного корпуса. Исходя из вышесказанного, цель исследования – разработка динамометрического модуля и изучение лемешно-отвального корпуса плуга мотоблока с применением технологий реверс-инжиниринга на основе 3D-сканирования.
Материалы и методы. Из анализа литературных и патентных источников следует, что для пространственного динамометрирования корпусов лемешно-отвальных плугов необходимо разработать достаточно простое и функциональное устройство, позволяющее путем динамометрирования определить силы R_x, R_y и R_z с достаточно высокой точностью. Для решения этой проблемы была предложена конструкция устройства, на которое авторами получено удостоверение на рационализаторское предложение № 1173 «Экспериментальный модуль для динамометрирования лемешно-отвального корпуса плуга» (22.01.2018 г., ФГБОУ ВО «МГУ им. Н . П. Огарёва»).
Результаты исследования. На основе расчетных схем был спроектирован и изготовлен динамометрический модуль, определены его геометрические параметры, проведены исследования плуга мотоблока в лабораторных условиях с установлением графических и аппроксимирующих силовых зависимостей взаимодействия плуга с почвой.
Обсуждение и заключения. Полученные аппроксимирующие уравнения позволяют проанализировать характер изменения сил взаимодействия лемешно-отвального корпуса плуга мотоблока с почвой и установить пределы их варьирования. Кроме этого, использование аппроксимирующих силовых зависимостей позволяет определить степень их влияния на устойчивость плуга и тяговые характеристики мотоблока в случае соответствующих расчетов.

Ключевые слова: почва, мотоблок, корпус плуга, устойчивость движения, динамометрический модуль, тензометрический датчик, 3D-сканер

Для цитирования: 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

Благодарности: Работа выполнена при поддержке проекта № 18-013-00342 Российского фонда фундаментальных исследований.

Заявленный вклад соавторов: В. Ф. Купряшкин – научное руководство, формулирование основной концепции исследования, подготовка начального варианта текста и формирование выводов, литературный и патентный анализ, теоретическое обосновании конструкции модуля для динамометрирования; А. С. Уланов – проведение лабораторных исследований плуга мотоблока; обработка результатов эксперимента, компьютерные работы, визуализация, верстка и редактирование текста; Н. И. Наумкин – участие в теоретических исследованиях, проведение критического анализа исследования и доработка текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 31.05.2018; принята к публикации 27.07.2018; опубликована онлайн 20.09.2018

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Мотоблок с бесступенчатым регулированием скорости / В. Ф. Купряшкин [и др.] // Сельский механизатор. 2017. № 12. С. 22–23.

2. Динамика машинно-тракторных агрегатов: курсовая устойчивость с несимметрично присоединенным полунавесным плугом / Г. С. Горин [и др.] // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 5. С. 3–9.

3. Пархоменко С. Г., Пархоменко Г. Ф. Измерение силы тяги на крюке трактора в агрегате с навесной сельскохозяйственной машиной // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 4. С. 15–18.

4. Анализ тягового сопротивления элементов цилиндроидального плужного корпуса / Я. П. Лобачевский [и др.] // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016. № 2. С. 11–15.

5. Мясищев Д. Г., Незговоров С. В. Проектирование мотоблоков с учетом требований эргономики // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1996. № 12. С. 20–21.

6. Kaufman L. C., Totten D. S. Development of an inverting moldboard plow // Transactions of the ASAE. 1992. Vol. 15, Issue 1. P. 55–60.

7. Патент 20090751 Республика Беларусь, МПК G01L 5/13. Устройство для пространственного динамометрирования корпусов оборотного плуга / А. В. Захаров, Г. С. Горин, И. О. Захарова, А. В. Ващула; заявл. 11.09.2009; опубл. 30.04.2010, бюл. № 34.

8. Патент РФ № 2566398. Установка для объемного тензометрирования / В. И. Мяленко; заявл. 26.05.2014, опубл. 27.10.2015. Бюл. № 2015.

9. Мяленко В. И., Маринов Н. А. Пространственное динамометрирование рабочих органов почвообрабатывающих агрегатов // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. № 5. С. 22–26.

10. Kuczewski J. Soil parameters for predicting the draught of model plough bodies // Journal of Agricultural Engineering Research. 1981.Vol. 26, Issue 3. P. 193–201.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.