автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров малогабаритного трактора в составе сельскохозяйственных агрегатов

В условиях личных подсобных и крестьянских (фермерских) хозяйств, когда площадь участков невелика и они являются "малоконтурными", а использование традиционной сельскохозяйственной тяговой или транспортной техники становится либо экономически неоправданно, либо технически невозможно, находит широкое применение малогабаритный трактор (МТ) в агрегатах с комплектами прицепных и навесных машин-орудий.

С учетом тенденции роста потребительского спроса на МТ, выявленной в результате исследований НАТИ, ВИМ, ВИСХОМ и подтвержденной материалами экспозиций тракторной техники на международных выставках 1985-1995 гг., на Алтайском тракторном объединении под руководством и при непосредственном участии автора была начата разработка семейства новых колесных МТ, предназначенных для механизации малоземельных хозяйств, агросервиса и нужд машиностроительных заводов. Задача усложнилась недостаточным опытом создания МТ и способов их агрегатирования, а также тем, что тракторостроение практически не располагало двигателями малой мощности.

В работе рассмотрены методы расчета основных параметров, принятие конструкторских решений по тракторам малых классов тяги, а также вопросы агрегатирования.

Задача создания надежного и экономичного семейства МТ с первоочередным комплектом агрегатируемых машин-орудий, который будет постепенно пополняться по мере формирования спроса многочисленных потребителей, выполнена. Новый колесный МТ класса тяги 4 кН (ему присвоена марка МТ-15 "Труженик") с двигателем мощностью 11,3 кВт (КНР) прошел контрольные испытания и был поставлен на мелкосерийное производство в агрегатных комплектациях для малоземельных хозяйств. Начиная с 1991 года, выпускалось ежегодно по 50-70 тракторов, одновременно наращивался их выпуск. Сегодня под производство трактора ОАО "Алттрак" располагает современным цехом.

Дальнейшие работы направлены на создание модифицированной модели (присвоена марка МТ-16) с отечественным двигателем мощностью 2 0. 2 5 кВт и одноместной цельнометаллической кабиной.

В 1995 году поставлен на производство садово-огородный трактор класса тяги 2 кН с отечественным двигателем мощностью 10 кВт (МТ-10). Очередной задачей для этого трактора является разработка поставляемых с ним ковых агрегатных комплектаций.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Обеспечение новых сельских товаропроизводителей малогабаритными тягово-транспортными (МТТ) средствами механизации (СМ) для выполнения основных сельскохозяйственных работ, непромышленного строительства, дорожно-строительных работ и малотоннажных перевозок является актуальной задачей.

Потребность в малогабаритной технике, используемой в качестве подвижных энергетических СМ, характеризуется:

- развитием в с.-х. производстве новых форм землепользования и организации труда, т.е. наряду с традиционными формами появились арендные коллективы, крестьянские хозяйства, личные подсобные, дачные и садово-огородные, которые испытывают острую потребность в ликвидации малопроизводительного ручного труда;

- необходимостью энергосбережения и экологической чистоты выполняемых механизированных технологических процессов с.-х. производства на селе;

- возможностью экономии ресурсов всех видов на фоне удорожания энергоносителей и самих машиностроительных изделий.

В связи с этим особую значимость в качестве СМ приобретают вопросы практического создания МТ и комплекта агрегатов к ним.

Существующие теории и методики проектирования традиционных тракторов и машин на их базе не учитывают особенности эксплуатации тягово-транспортной малогабаритной техники и поставленных задач, в которых первоочередным является возможность механизации широкого спектра сельскохозяйственных работ, включая непромышленное и дорожное строительство, обеспечение потребности снижения издержек у новых потребителей.

Работа выполнялась по отраслевым координационным планам Мин-тракторосельхозмаша СССР. Дальнейшая работа велась по плану НИОКР объединения "Алл-рак" (договора N 7/96-5с; N 8/96-5с; N 9/9б-5с; N 10/96-5с).

Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в повышении энерговооруженности труда и эффективности использования семейства МТ в составе с.-х. агрегатов общекрестьянского назначения.

В задачи работы входило:

- теоретическое и экспериментальное обоснование схемы и параметров МТ в составе с.-х. агрегатов;

- разработка конструкторской документации и постановка на производство семейства МТ с комплектами рабочего оборудования для общекрестьянских малогабаритных агрегатов;

- проведение эксплуатационно-технологических испытаний МТ в составе с.-х. агрегатов в хозяйственных условиях для оценки их эффективности.

Объектом исследования является семейство МТ в составе с.-х. агрегатов общекрестьянского назначения, экологически совместимых с обрабатываемой средой.

Научная новизна заключается в разработке концепции МТ класса тяги 4 кН, как базы энергосберегающего агрегатирования новой системы машин, обеспечивающих механизацию основных технологических процессов сельскохозяйственного производства в крестьянских хозяйствах и агросервисе.

Получены новые характеристики малогабаритных агрегатов, подтвержденные экспериментальным путем.

Новизна технических разработок по МТ и системе агрегатов машин подтверждена одним а.с. и семью патентами РФ на изобретения.

Практическую ценность представляют разработанное семейство МТ в составе с.-х. агрегатов для малоземельных хозяйств и садово-огородных товариществ в качестве средств малой механизации и технические решения с.-х. агрегатов и агросервиса.

Реализация работы. Разработаны, испытаны и поставлены на производство ОАО "Алтграк" конструкции малогабаритных тракторов МТ-15 "Труженик", МТ-16 и МТ-10 с комплектами рабочего оборудования в качестве агрегатов для обработки почвы, кошения трав, для непромышленного и дорожного строительства (11 наименований).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международных научно-технических конференциях: "Совершенствование рабочих органов сельхозмашин и агрегатов" (Барнаул, АлтГТУ, 1994 г.), "Проблемы автоматизации и технологии в машиностроении", "Строительство и реконструкция в современных условиях", "Вузовская наука в современном мире" (Рубцовск, Рубцовский индустриальный институт, 1994, 1997, 1999гг.). В 1997 г, сделаны доклады в СКВ производственного объединения "Алтайсельмашхолдинг", на совместном заседании кафедр "Сельскохозяйственное машиностроение" и "Автомобили и тракторы" АлтГТУ им. И.И. Ползунова.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 31 научно-технических работах.

На защиту диссертации выносятся результаты, перечисленные в рубриках "Научная новизна", "Практическая ценность" и "Реализация результатов исследований".

ВЫВОДЫ

1. Долгое время развитию малогабаритных тракторов, как основного тягово-транспортного средства для нужд малоземельных и других хозяйств, мешало отсутствие двигателей. Ситуация изменилась. Наметился выпуск как лицензионно осваиваемых двигателей типа "Листер-Пегтер", так и модернизированных отечественных с показателями наивысшего технического уровня. Анализ потребного парка малогабаритных тягово- транспортных средств механизации на перспективу до 2000-2005гг. показывает, что только по позиции -малогабаритные тракторы требуется выпуск не менее 500 тысяч физических единиц при общей потребности формируемого рынка средств механизации в 2150 тысяч без учета микрогрузовиков и малотоннажных автомобилей.

2. Новыми результатами теоретических исследований для практического агрегатирования малогабаритных тракторов являются: обоснование класса тяги и эксплуатационной массы, уровня потребной мощности двигателя, автоматизированное определение зависимости тяговой мощности от крюкового усилия, что позволило конструкторам принимать обоснованные решения при проектировании системы машин.

Для тракторов МТ-15 и МТ-16 определена лимитирующая навесоспо-собность - первого рода, характеризующаяся на плече навески машин - орудий свыше 0,85 м условием сохранения продольной устойчивости агрегата, а менее 0,85 м - значениями ГОСТ 26817-87.

3. На основании теоретических исследований для' разработанного мейства малогабаритных тракторов производства ОАО "Алттрак" принять классы тяги - 2 и 4 кН; эксплуатационная масса соответственно - 790 и 1410: мощности двигателей - 10 и 20,6 кВт; база - 1050 и 1742 мм; минимальн ширина колеи - 900 и 1180 мм. На основании лимитирующих показателей нав «»способности малогабаритного трактора спроектированы переднее, боково и заднее навесные устройства.

4. С учетом имеющегося спроса на малогабаритные тракторы и теор тических предпосылок спроектированы, всесторонне исследованы в лабора торных и полевых рядовых условиях и поставлены на мелкосерийное произвол ство ОАО "Алттрак" конструкции семейства малогабаритных тракторов клас сов тяги 4 и 2 кН, являющиеся основой для дальнейшей модернизации.

Для созданного семейства малогабаритных тракторов спроектирован освоен в производстве ОАО "Алттрак" первоочередной комплект агрегатируе мых машин-орудий для малой механизации, включающий в себя агрегаты д обработки почвы, сеноуборочные, транспортные, уборочные, для непромыш ленного, дорожного строительства и коммунальных хозяйств, которы будет последовательно расширяться по мере формирования спроса многочис ленных потребителей, включая заявки машиностроительных предприятий.

Новизна разработок энергетических средств и ряда машин-орудий, аг регатируемых с ними, подтверждена а.с. СССР, семью патентами РФ на изо бретения.

5. Результатом эксплуатационно-технологических испытаний arpera тов для малоземельных хозяйств с трактором МТ-15 являются : производительность пропашного агрегата с плугом ПМТ-2-20 за час чистой работы -0,25 га, за час технологического времени - 0,21 га при расходе топлива за технологическое время - 14,4 кг/га; в сравнении с агрегатом, составленным из трактора Т-25А с плугом ПН-25, новый агрегат имеет сопоставимые показатели, проигрывая по производительности за час чистой работы на 14 % и выигрывая по расходу топлива на 11,4 % ; производительность при скашивании травы с косилкой 20-10942 при ширине захвата 1,6 м составило 0,8 га/ч против 1,12 для трактора Т-25А с косилкой КС-2,1 с шириной захвата 2,1 м , при этом энергетические возможности трактора МТ-15 по загрузке двигателя позволяют установить косилку КС-2,1 в качестве сменного комплекта для крупноконтурных участков.

6. Экономический эффект от производства и использования за срок службы модернизированного малогабаритного трактора МТ-16 в ценах 1997 г. составляет не менее 37 000 руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Алтайские малогабаритные тракторы /В.В,Бурдин, П.П.Гамалеев,

B.Л.Жихарев, В.Р.Ситников/ Тракторы и с.-х. машины. - 1994. - N 5. - С.25-26.

2. A.c. 1772005 AI СССР В 60 К 17/00. Трансмиссия малогабаритного трактора.//В.Р.Ситников, П.П.Гамалеев.

3. Войнаш A.C., Гамалеев П.П., Ситников В.Р. Обоснование потребной мощности тягово-транспортного энергомодуля для системы малогабаритных машин.// Тр. Рубц. индустр.ин-та: Вып.1; Техн. науки.- Рубцовск, 1995.- С.18-23.

4. Войнаш A.C., Гамалеев П.П., Ситников В.Р. К вопросу потребного парка энергетических средств малой механизации. // Тр. Рубц. индустр. ин-та: Вып. 1; Техн. науки. - Рубцовск, 1995. - С.24-34.

5. Гамалеев П.П. Агрегатирование малогабаритных тракторов производства АТЗ// Мевдународн. научно-техн. конф. "Проблемы автоматизации и технологии в машиностроении", Рубцовск, 1994. - С.82-83

6. Гамалеев П.П., Ситников В.Р. Рабочее оборудование малогабаритных тракторов производства ОАО "АЛТТРАК" .//Международн. научно-техн. конф. "Совершенствование рабочих органов сельхозмашин и орудий".Барнаул,1994.

C. 129.

7. Гамалеев П.П., Ситников В.Р. Агрегатирование малогабаритных тракторов производства ОАО "Алттрак" // Научно-техн. конфер. "Проблемы науки в современном мире". Рубцовск, РИИ, 1999. - с. 89-90.

8. Обоснование выбора массогабаритных параметров малогабаритного трактора "Труженик"/ В.Р.Ситников, В.И.Мейнцф, А.И.Площаднов, П.П.Гамалеев //Тракторы и с-х. машины. -1992. - N 2. - С.4-5.

9. Патент SU 1793832 A3 А 01 В 63/00, 59/04. Навесное устройство малогабаритного трактора. //В.Р.Ситников, П.П.Гамалеев.

10. Патент RU 2003570 C1 В62 К 25/06. Привод генератора /В.Р.Ситников, П.П.Гамалеев.

11. Патент RU 2066942 С 1 А 1Д 34/02. Косилка //П.ПГамалеев, В.Р.Ситников.

12. Патент RU 20695 13 С I 6 А 01Д 34/24. Косилка-газонокусгообрезчик //П.П.Гамалеев, В.А.Огнев, В.Р.Ситников.

13. Патент RU 2087334 С 1 В 60 К 15/03. Крылья-баки мини-трактора // В.Р.Ситников, В.В.Бурдин, П.П.Гамалеев.

14. Патент RU 2104882 С 1 6 В 60 К 17/00. Малогабаритный трактор // П.П.Гамалеев, В.Р.Ситников, В.В.Бурдин.

15. Патент RU 2104885 С 1 6 В 60 Р 1/48. Транспортные средства с устройствами для перемещения грузов // П.П.Гамалеев, В.Р.Ситников, Л.Б.Ситникова.

16. Расчет тяговых характеристик колесных тракторов с применением САПР: Метод, указ. /Алт. политехи, ин-т им. И.И.Ползунова: А.Н.Площаднов, В.Р.Ситников, В.И.Мейнцер, П.П.Гамалеев. - Барнаул: Б.И., 1990 - 47с.

17. Площаднов А.Н., Ситников В.Р. , Гамалеев П.П., Маршалов Э.С. Вь бор типа привода малогабаритного трактора и оценка его тягово-сцепны качеств // Тр. АлтГТУ: Вып. 6; Техника и технология зерна и плодов. - Барнау 1996.- С.248 -254с.

18. Расчет геометрических параметров цилиндрических зубчатых переда тракторных трансмиссий. /А.С.Войнаш, П.П.Гамалеев, В.И.Мейнцс А.Н.Площаднов, В.Р.Ситников// Методические указания к дипломному и кур совому проектированию по курсу "Конструирование и расчет трактора": Aj политехи, ин-т им. И.И.Ползунова. - Барнаул, 1992. - С.30.

19. Ситников В.Р., Гамалеев П Л ., Войцаш A.C., Дрогунов В.Г. Создани малогабаритной техники в условиях производства "Алгграк" // Тр. АлтГТУ Вып.6; Техника и технология зерна и плодов. - Барнаул, 1996. - С.258-261.

20. Создание малогабаритного трактора МТ-15: Отчет НИРОКР по тем 4/91-5С/ОАО "Алттрак". Руководитель - Гамалеев П.П. Инв.№18. - Рубцовск 1991, -с.25.

21. Создание блока силовой передачи к малогабаритному трактор МТ-16: отчет НИРОКР по теме 7/96-5С/ОАО "Алттрак". Руководитель- Гама леев П.П. Инв.№89. - Рубцовск. 1996. - с.18.

22. Создание подметально-уборочной машины к малогабаритному трак тору МТ-16: Отчет НИРОКР по теме 8/96-5С/ОАО "Алттрак". Руководитель Гамалеев П.П. Инв.№90. - Рубцовск. 1996, - с.15.

23. Создание кабины к малогабаритному трактору МТ-15К. Отче НИЮКР по теме 9/96-5С/ОАО "Алттрак". Руководитель - Гамалеев П.П. Инв.Ма91. - Рубцовск. 1996, - с. 17.

24. Создание косилки универсальной навесной (КУН): Отчет НИРОКР по теме 8/96-5СЮАО "Алттрак". Руководитель - ГамалеевП.П. Инв.№ 92. - Рубцовск. 1996, - с.15.

25. Трактор "Труженик" МТ-15. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Рубцовск, 1995. - С.27.

26. Трактор МТ-10. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Рубцовск, 1998. - С.25.

27. Техническое задание на разработку малогабаритного трактора МТ-15/ОАО "Алттрак", Руководитель - Гамалеев П.П., Рубцовск, - С.5.

28. Техническое задание на разработку малогабаритного трактора МТ-1 О/ОАО "Алттрак", Руководитель - Гамалеев П.П., Рубцовск, - С.5.

29. Техническое задание на разработку малогабаритного трактора МТ-16/ОАО "Алттрак", Руководитель - Гамалеев П.П., Рубцовск, - С.5.

30. Малогабаритный трактор МТ-10. Технические условия. Руководитель -Гамалеев П.П. Рубцовск, 1994. - С.9.

31. Малогабаритный трактор МТ-16. Технические условия. Руководитель -Гамалеев П.П. Рубцовск, 1997. - С.9.