автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Основные принципы конструктивного совершенствования сельскохозяйственного тракторного агрегата для горного земледелия и создание новых технических средств его испытания

1 азпиизъзьипшзиъ ъиюипирлгазпгъ „ зиз^ичиъ адт-аизьзьии^иъ ишпьиьи

? 1 ЦЕЛ

ииъииирзиъ ЗРМПРЬ ЯЬЪРЬМЬ

1ьпъизьъ ьрчризпроппэзиъ яииио зримБПРизьъ и^рьадэь ^иши-заиоеизьъ чизигьшчпроииъ ЗЬ1ГЫ1Ч11Ъ иЧ2РП^еЪЬРС Ь<4 ариъз Фпрзирмииъ БЫиъьмимиь иьалзьыь изьюпшо

Ь.20.01 - «^пщштйтЬии^шО шр1лил1рпф.|ш0 (ЗЬеЬйи^шдгий ийЬрЬйшйЬр» гёшиОик^нпгнр^йр шЬ|ий|11)ш1|шй с^тт^т-СШЬр^ г|п1цппр[1 сфтш1|шй а1и1л(1Йшй|1 Ьицд^шй шшЬСш^ипит^шй

и ьаииаь г

ьпь^иъ- 1998

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РА АРМЯНСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

МАНАСАРЯН ГРИГОРИЙ ГЕНРИХОВИЧ

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУКТИВНОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА ДЛЯ ГОРНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ, И СОЗДАНИЕ НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЕГО ИСПЫТАНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.20.01-"Механизация сельскохозяйственного производства и машины"

ЕРЕВАН - 1998

lu.ulri№3ui»

UinbÜLUfununLpjujü pbûiuû Ьшишш1лЦЬ|. t ^iujIiujIjujü qjnLqiuinGuibutuljLuü luljmrjbütiuijnLiü:

'Пш^шпСш^шО oûwhûujïunuûbp' ^П QUU ш1^шг]Ьй(11|пи,

qtiinnLpjnLÜübpfi n.nl)innp, щппфЬипр м.ижьеишлрзиъ 1лЬ|ий(1^ш1)шО qhmnipjruGûbpti г|пЦшпр, щрпфЬипр С.иЛР^адпзиЪ ГИ inpuiGuu|npinuijhü luljiuribühLUjh шЦш-П-Ьй^Цпи, шЬ[ий|11)ш1)шй qtiLniupjruüljbpfi nnljuinp, щргфЬипр а.4ЯииРиРРПШЗиЬ Unuiçujmiup ljuiqi3mljbpuirnpjr)LQ' UpryniGujpbprupjujD U iiißLinpfi йш|ишршргир)шй QjmtiujinüinbuiupjtuG Ubghüujjuigüuiü U t(bl(mpfi$|il|iug(3uiG q|iimuhbimuqnmutl(iu[i fiûutnfiuinttn:

'Tluj2inuiuiûnLpjnLÛ[i l)iujajüiu|_ni. t 1998р. rçbl|inbi5pbph 25-fiû с^шйс 1430-[iû qjnLquiinûmbuail|iuD iul)tuqbi5|iLUjji mbfuüfil|iul|LuG

q|iinnLpjni.ûGbp|i rjnljinnp}i с^|ити1)шй шиифбшйЬ hujjgiiuiû 033 йшийиц1ипш1|шй funphpr^niû, hiuugbiï 375009, bpLiuD, Sbpjiuü 74:

UuibQiufunuiupjiuÜQ L)ujpb[[) t öuiünpuiüiui. uiljiurçbûliuijli qpujrçujpwGni.(5:

Ubriiituqhnü шпшрфцй11998p.-|i Gnjhtfphph 20-fiQ: IfiuuGiuqfiinujljuJÛ funphpqh qh^uitadl?' / / ршршпщшр, ^U щрпфЬипр // 1-lùuLS'

Тема диссертационном работы утверждена в Армянской сельскохозяйственной академии.

Официальные оппоненты: академик HAH РА, доктор технических наук, профессор К. В. АЛЕКСАНДРЯН доктор технических наук, профессор Ш.М.ГРИГОРЯН

академик транспортной академии РФ, доктор технических наук, профессор В. В. АМБ АРЦУМЯН Ведущая организация: Научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Министерства промышленности и торговли РА.

Защита диссертации состоится 25 декабря 1998 года в 1430 на заседании Специализированного Совета 033 при Армянской Сельскохозяйственной Академии по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.20.01, по адресу: 375009, г. Ереван, ул. Теряна 74.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Автореферат разослан 20 ноября 1998 года. Ученый секретарь СпециализироваЙ^Ъго

совета, профессор АрмСХА //¿¿иь/^^-О/^ Л.А.СААКЯН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Требования, предъявляемые к тракторный агрегатам, работающим в различных природно — климатических условиях, весьма разнообразны. Для их удовлетворения необходимо наличие ряда эксплуатационных свойств, характеризующих в комплексе эффективность работы тракторного агрегата в тех или иных условиях. Создание высокоэффективных технических средств требует дальнейшего развития их теории и конструкции, особенно в области устойчивости и управляемости тракторного агрегата, выбора оптимальных массо-геометрических параметров машины на стадии ее проектирования, и т.д. Горные массивы как в Армении, так и во всем мире, составляют значительный процент от общей сельскохозяйственной площади. Поэтому создание и подбор рациональных типов машин для горного земледелия следует осуществлять на основании исследований по работе машин на склонах. Разработка вопросов устойчивости трактора способствует как его более эффективному использованию при выполнении сельскохозяйственных работ, и улучшению качества выполняемого технологического процесса.

Известно, что улучшение эксплуатационных свойств тракторного агрегата неразрывно связано с повышением надежности и долговечности сельскохозяйственного трактора. Во всем мире широкое распространение получил метод ускоренных испытаний, позволяющий за значительно короткий промежуток времени с большой долей вероятности дать ответы по вопросам надежности и долговечности испытываемой техники.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью настоящего исследования является совершенствование конструкции сельскохозяйственного агрегата, предназначенного для горного земледелия, и создание новых технических средств испытания тракторов, имитирующих реальные условия эксплуатации.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Из задач, выдвинутых сегодняшним состоянием комплексной механизации сельскохозяйственного производства в горном земледелии, в настоящей работе рассматривались следующие: научное обобщение результатов исследований и систематизация вопросов по проблеме совершенствования конструкции сельскохозяйственного тракторного агрегата, предназначенного для горного земледелия, а также по существующим техническим средствам, предназначенным для испытания тракторов; установление основных направлений улучшения курсовой устойчивости гусеничного тракторного агрегата при его

неуправляемом движении поперек склона, анализ и выявление недостатков существующих конструкций средств испытаний гусеничных тракторов; разработка математической модели, описывающей траекторию неуправляемого движения гусеничного пахотного агрегата на склоне, позволяющей на этапе проектирования определить такое сочетание его массо-геометрических параметров, при котором траектория движения агрегата по горизонталям будет приближена к прямолинейной; оценка устойчивости движения приспособления для глубокого внесения удобрений на этапе его проектирования, и определение его рабочих параметров, позволяющих стабилизировать движение агрегата в плодовых садах, расположенных на склонах; разработка специальных методик как для экспериментальных исследований гусеничного пахотного агрегата на склоне, так и ускоренных полигонных испытаний тракторов класса 30 кН; экспериментальная оценка критериев курсовой устойчивости тусеничного пахотного агрегата на склоне; разработка технического задания для проектирования систем, стабилизирующих курсовую устойчивость гусеничного пахотного агрегата па склоне; установление эксплуатационной надежности трактора класса 30 кН посредством ускоренных полигонных испытаний на обрезиненном треке и в бразивной ванне; совершенствование существующих и изыскание новых средств ускоренных испытаний гусеничных тракторов, позволяющих максимально приблизить условия испытаний к эксплуатационным; совершенствование конструкций

сельскохозяйственных тракторов и машин, предназначенных для горного земледелия.

НАУЧАЯ НОВИЗНА. Обобщены результаты исследования и систематизированы вопросы как по проблеме конструктивного совершенствования тракторного агрегата для горного земледелия, так и по созданию технических средств испытания гусеничных сельскхозяйственных тракторов. Разработана математическая модель движения гусеничного пахотного агрегата на склоне, динамическая модель колебания приспособления для глубокого внесения минеральных удобрений в плодовых садах, расположенных на склонах, рассмотрены вопросы устойчивости гусеничного пахотного агрегата на склоне, а также движение агрегата в составе с машиной для глубокого внесения минеральных удобрений в плодовых садах, расположенных на склонах. Рассмотрена кинематика движения ножа глубокорыхлителя данной машины.

Разработаны специальные методики по экспериментальным исследованиям гусеничного пахотного агрегата на склоне, статистической обработке и анализу результатов экспериментальных исследований, а также ускоренным полигонным испытаниям гусеничных тракторов Т-150.

Экспериментально установлены зависимости тягового сопротивления гусеничного пахотного агрегата от направления оборачивания пласта почвы и скорости движения агрегата, определены зависимости отклонения траектории прямолинейного движения агрегата от направления оборачивания пласта и провисания гусениц, расположенных вверх и вниз по склону, при различных значениях угла склона. По результатам ускоренных полигонных испытаний тракторов Т-150 даны рекомендации заводу по совершенствованию конструкции трактора. Проведены испытания обрезиненной гусеницы, показавшие возможность ее применения при ускоренных полигонных испытаниях тракторов с тягой на крюке до 30 кН.

Предложены перспективные конструкции сельскохозяйственных тракторов и машин, предназначенных для горного земледелия, а также новые технические средства их испытаний.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Теоретические исследования были проведены методами математического анализа, основанными на положениях классической механики, математического и физического моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораториях, на полигонах и в полевых условиях, с применением метода планирования многофакторного эксперимента. Изменение некоторых исследуемых величин рассматривалось как случайный стационарный процесс, обладающий свойствами эргодичности. В этом случае применялся метод корреляционно — спектрального анализа с составлением статистических характеристик. В процессе экспериментальных исследований применялась современная измерительная аппаратура.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Получена математическая модель, описывающая траекторию неупрвляемого движения гусеничного пахотного агрегата поперек склона, позволяющая путем варьирования его массо — геометрическими параметрами еще на этапе проектирования найти такое их сочетание, при котором обеспечивается наилучшая курсовая устойчивость всего агрегата. Получены теоретические зависимости, позволяющие практически оценить устойчивость сельскохозяйственных машин в случае, когда известен закон изменения силы сопротивления их рабочих органов. Таким

образом возникает возможность определения оптимального, по устойчивости, сочетания массо — геометрическимх параметров сельскохозяйственной машины на этапе ее проектирования. Предложены новые конструкции стендов, полигонов и загрузочных устройств позволяющие значительно улучшить качество проведения ускоренных испытаний сельскохозяйственных тракторов. Решения по конструктивному совершенствованию трансмиссии и ходовой части сельскохозяйственных тракторов позволяют повысить эффективность их применения в горном земледелии.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Экспериментальные исследования по определению динамических и технологических характеристик гусеничного пахотного агрегата в составе трактора ДТ-75Н и плуга ПАН-4-35, были проведены в Наирийском районе Котайкской области, и способ изменения провисания гусениц, как средство стабилизации курсовой устойчивости, рекомендован комиссией к применению.

Часть работы, касающаяся рекомендаций по конструктивному совершенствованию трактора Т-150, на основании ускоренных полигонных испытаний, принята к использованию Харьковским тракторным заводом.

Актом ЮФ НАТИ подтверждена возможность применения обрезиненной гусеницы при ускоренных испытаниях тракторов класса 30 кН.

По заключению украинской ассоциации предприятий по производству тракторов, двигателей и запасных частей "Укртрактор", новые конструкции стендов, полигонов и загрузочных устройств, описанные в работе, перспективны для внедрения при испытаниях тракторной техники в заводских и полигонных условиях тракторостроительного комплекса Украины.

По заключению ЮФ НАТИ, те же конструкции имеют практическую ценность и могут быть использованы при проведении испытаний тракторов.

Результаты работы используются в учебном процессе на кафедре "Транспортные средства" Армянской сельскохозяйственной академии.

В период проведения научных исследований сформировалась творческая группа, защищена одна кандидатская диссертация, в настоящее время осуществляется руководство аспирантом.

Экономический эффект от внедрения устройства, стабилизирующего курсовую устойчивость гусеничного агрегата при его работе на склоне (положительное решение управления по делам

изобретений при правительстве РА от 20.07.98г, заявка N 97040), составляет 635613 драмов на одну машину за весь срок ее эксплуатации, а от внедрения колеса с изменяющейся опорной поверхностью (авторское свидетельство СССР N 1735068) - 6200000 драмов на одну машину в год.

АППРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях профессорско -преподавательского состава и аспирантов АрмСХА в период с 1988 по 1997 гг. Способ ускоренных стендрвых испытаний двух гусеничных машин докладывался на Всесоюзной научно — технической конференции в Москве, в 1988 г. Диссертационная работа была заслушана на заседании инженерного факультета АрмСХА.

ПУБЛИКАЦИЯ РАБОТЫ. Содержание работы опубликовано в 26 научных работах, из которых одна монография и 16 авторских свидетельств и патентов СССР, РФ и РА.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Общий объем диссертационной работы 280 стр. машинописного текста, 107 рисунков, 22 таблиц, список использованной литературы из 211 наименований и приложения, включающие документы, подтверждающие получение научных результатов и принятие их к использованию и внедрению.

Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Механизация производственных процессов в сельском хозяйстве достигла высокого уровня, однако вопросы механизации в горном земледелии по-прежнему оставляют желать лучшего. В определенной степени это объясняется тем, что для горных местностей характерен пересеченный рельеф, и большинство обрабатываемых площадей расположено на склонах, представляющих собой участки разной экспозиции, с разными уклонами, большими разностями вертикальных отметок и вертикальной зональностью.

Горные массивы составляют значительный процент от общей сельскохозяйственной площади как в Армении, так и во многих странах мира, и таят в себе большие резервы по расширению угодий и производству дополнительной сельскохозяйственной продукции.

Исследования, связанные с повышением уровня механизации горного земледелия, следует проводить в двух направлениях: создание новых машин для горного земледелия и изыскание рациональных методов эксплуатации и совершенствования существующего машинно-

тракторного парка на горных склонах. Создание новых машин затруднено в связи с их высокой стоимостью, а также тем, что возникает дополнительная необходимость в создании всего шлейфа сельскохозяйственной техники, приспособленной именно к этой тяговой машине. Анализ эксплуатационных показателей сельскохозяйственных тракторов показал, что они могут удовлетворительно работать на склонах лишь в том случае, если выполнены как специальные тракторы.

Термин "специальные тракторы" может иметь двоякое значение. Первое - это создание специальных сельскохозяйственных тракторов, предназначенных для работы непосредственно в горных условиях. Второе - модернизация существующих конструкций с целью их приспособления для работы на склонах. Для ряда сельскохозяйственных зон наиболее приемлема модернизация существующих конструкций для их эксплуатации в горных условиях.

Улучшение эксплуатационных свойств тракторного агрегата неразрывно связано с повышением надежности и долговечности сельскохозяйственного трактора. При этом одним из основных параметров является увеличение наработки трактора на отказ. Средняя продолжительность работы сельскохозяйственного трактора составляет 6-8 лет, столько же времени и длится сбор всей информации по отказам. Следовательно, основным недостатком этого способа получения информации об отказах является его значительная протяженность во времени. Исходя из этого, во всем мире широкое применение получили ускоренные стендовые и полигонные испытания тракторов, позволяющие за значительно более короткий промежуток времени выявить основные эксплуатационные отказы машины.

В первой главе, '^Состояние проблемы и задачи исследований", на основании проведенного анализа работы тракторного агрегата на равнине и на склоне сформулированы требования к тракторам горного земледелия, такие, как минимальные потери мощности двигателя при работе агрегата на склонах, высокие динамические показатели машины, топливная экономичность, динамическая устойчивость, высокая проходимость, маневренность, минимальный радиус поворота, хорошая управляемость, минимальное уплотняющее воздействие ходовой части на почву, универсальность машины. Рассмотрены существующие способы улучшения курсовой устойчивости тракторного агрегата на склоне. Проведенный анализ показал, что традиционными способами возможно, в определенном интервале, стабилизировать курсовую устойчивость гусеничного агрегата при его движении поперек склона.

Однако это приводит к переуплотнению почвы, резко сужается интервал и качество осуществляемых технологических операций по возделыванию сельскохозяйственных культур, ухудшается маневренность машины и увеличивается ее тяговое сопротивление.

Далее рассмотрены виды и методические особенности испытаний, проведен анализ существующих стендов, полигонов и загрузочных устройств, который показал, что полигонные и стендовые испытания как колесных, так и гусеничных тракторов, позволяют имитировать реальные условия эксплуатации и значительно сократить время выявления отказов по узлам, агрегатам и трактору в целом. Основным же критерием правильности выбранного режима испытаний является сохранение качественной картины процесса разрушения, т.е. совпадение вида, характера, места и очередности появления отказов. Для этого в процессе испытаний необходимо учитывать все наиболее существенные связи испытываемого трактора с сельскохозяйственными машинами, а также силы взаимодействия движителей с опорной поверхностью. Помимо этого, существующие стенды, полигоны и загрузочные устройства не в состоянии в полной мере обеспечить эксплуатационные отказы, и требуют конструктивных доработок, учитывающих режимы реальной эксплуатации.

Обзор работ по исследованию и оценке эксплуатационных свойств тракторного агрегата позволил выявить основные направления по принципам и средствам их улучшения. Сформулирована цель и определены задачи исследования.

Во второй главе, "Особенности работы сельскохозяйственного агрегата на склоне", определены исходные предпосылки для исследования траектории неуправляемого движения машинно — тракторного агрегата на склоне. В результате многочисленных исследований установлено, что на динамику пахотного агрегата на склоне ощутимое влияние оказывают форма поверхности склона, кинематические и энергоконструктивные параметры агрегата

При работе пропашного агрегата на склоне, помимо отклонения от заданного курса движения и сползания агрегата вниз по склону, наблюдается также и резкое изменение глубины обработки почвы. При этом разница в глубине обработки верхней и нижней по склону секций достаточно ощутима уже с угла склона 5= 6°.

При работе пахотного агрегата поперек склона действующими на него внешними силами являются сила тяжести трактора С7~ С „ +

G тх, сельскохозяйственной машины G K-r G ш + G т и сопротивления почвы R = R х + R г

На гусеничный пахотный агрегат действуют также и касательные силы тяги на гусеницах - Ркн(в) , зависящие от режима работы двигателя и трансмиссии.

Под воздействием внешних сил на пахотный агрегат действует еще и поворачивающий момент Мп относительно полюса вращения. Этот момент и является причиной нарушения прямолинейной траектории движения агрегата. В рассматриваемом нами случае (рис. 1) полюсом вращения агрегата является центр давления - D, а агрегат под воздействием внешних сил вращается относительно вертикальной оси, проходящей через эту точку. Поворачивающий момент М„ является суммой моментов всех внешних сил - Рк и может бшь определен по

п

формуле: Мп = ^Г Р,Ь1(

¡=1

где п - количество внешних сил,

hi - плечо i-ой силы относительно полюса вращения. Суммарная сила сопротивления рабочих органов - R приложена в центре сопротивления - Ом и смещена относительно продольной оси агрегата на угол р.

Пусть гусеничный пахотный агрегат совершает технологический процесс вспашки поперек склона, с углом склона 5, и постоянной скоростью V0= const. Тогда абсолютное движение агрегата можно рассматривать как результат наложения двух движений: поступательного в плоскости XDY и вращательного вокруг полюса вращения. В действительности, во время работы, под воздействием внешних возмущающих сил, агрегат отклоняется от заданного направления движения DY в направлении DX, и его продольная ось отклоняется относительно оси DY на некоторый угол ср.

Поведение неуправляемого движения пропашного навесного агрегата при работе на склоне с достаточной точностью можно представить уравнением Лагранжа.

+ + ® = £ я^+Q, (1,

dtVdq^ 5q, 6q, j=)

( i— 1,2,...S; j=l,2.....K)

Рис. 1. Схема сил и моментов, действующих на гусеничный пахотный агрегат при его движении, поперек склона.

где Т - кинетическая энергия системы, и - потенциальная энергия системы, Я - функция рассеивания энергии, q1- обобщенные координаты, Б - число обобщенных независимых координат, О, - составляющие обобщенных сил,

- неопределенные множители Лагранжа, ^¡-коэффициент скоростей в уравнениях неголономных связей,

К - число уравнений неголономных связей. Уравнение связей точек системы выражается в форе Ъ а5кяк = 0 (8=1....п), и интегрируемо уравнениями Пфаффа, т.е. на скорости точек системы не наложены определенные требования.

Иными словами принимается, что скорости точек контакта гусениц с почвой не равны нулю, поэтому исследуемая механическая

система не является голономной, откуда

£ 0

1=1

Потенциальная энергия и пропашного агрегата определяется в основном энергией положения масс, совершающих вертикальные перемещения, и энергией деформаций упругих элементов (звеньев) агрегата. В связи с изложенным, для рассматриваемой системы можно принять

ад,

откуда уравнение (1) примет вид

сИ д с^ с^

Примем в качестве полюса точку Б и определим кинетическую энергию системы (без учета вращающихся масс ходовой системы).

Та +Ма(Увхи)гс -ф.Ф2'

где Ма - масса трактора вместе с сельскохозяйственной машиной,

м.=м,+мв,

Л2 - момент инерции агрегата относительно оси вращения Z. Л2 = Мю(с1- а,)2

Учитывая, что V 0= 1 X 4- ] У, и = К ф, ? с= I ОтБ | ] ,= гс |, =

= гс (1 Бтф+] соБср), где |гс | =а0+х0, а 1 - К = з, 1-К=-1, ^^соэф,

!•][ —БШф, получим: (Урхи )гс ] ,= [(1 X + ] У)хК ф]гс ] 1= (] X ф-

- 1 ЛГ ф} гс 31= гс(Х фсовср-У фвнкр).

Учитывая вышеизложенное, для кинетической энергии получим:

Та= 1 МВ(Х Ч У 2) + М„гс(X фсояф-У ф БШф) + ~Зг ф

Определим частные производные кинетической энергии но обобщенным координатам X, У, ф, и соответствующим скоростям X, У и ф.

= М0Х + К4агс(/?со5 <р,

Ж = Ма* + М"Гс^с0£! 9 ~ ^ ^'

<ж

= о.

(3)

¿у

■ М,У - М^рвт??,

Ж = ~ <Р +• Ф2 сте Р)>

ж

= о.

¿г.

-г = Магс(Х сое <р - У вт <р) + Л^ф,

с'ф

~: ьЦт) = Магс[Х соь<р 4 Хф[- вт ф] ■ СП д<р

- У бш ¡р - Чф сое <р] ■+ Л2(5,

¿Яр

М„Гс[Хр(- Б1П р) - Ур)(С05 (р\.

(4)

(5)

Для определения обобщенных сил 04, отнесенных к квазикоординате воспользуемся уравнением

Q.= t Ч дА

isl

д%„

Pi .

где Fj - активные силы, действующие на систему, '' - радиус вектора активных сил, i- количество точек приложения активных сил, N - число обобщенных координат. Соответствующие векторы активных сил равны F, = iP„„ sin ф + cos <р

Н = -iP COSФ + jP sin <p

F3 = i)-R sin{cp - P) - G„ sin S cos cp] + + j (~Rcos(q> - p) + G„ sin S sin ф)

F, = -Pta sin 9 - jP,„ cos ф

F; = iGr sin 5 cos ц> - jG, sin 5 sin ф

H = -iPresin<j>- jP,ecosq>

= -iP,scos9 + jP^p siti Ф

?a = iV«Bsin$ + jP„s cosq)

(?)

Соответствующие радиусы - векторы - Pj активных сил будут:

р, = i [X + -- cos ф - (0.5L — Хс) sin ср] ^ В

+ j [Y - (0,51, - XD) со5ф - — sin ф];

В В

Рг = i (X + —соБф + j (Y - —5Шф);

р, = i [X + есоэф - (d - ат)51Пф) +

+ j [Y- (d - ar)cosip - esin<pj; В

р, = i ¡X + —СО5ф + (0^>1 + Х0)5Шф] +

В

+ j[Y + (0.5L + XJcostp- — sm<p);

ps = i (X + от sin ф) + j (Y + aT cos<pi; В

ft = i [X - - cos <p+ (0^1.4-XB) sin q>] + В

+ j [Y + (0,5L + XD)cos<p + —

В В

Рт = i Pi" j со5ф)-Ч (Y + -sinf);

В

ft = ' [X - — сояф - (O^L - X0)sin ф] + B

+ j [Y - (0.5L - XD) cos<p + — sin«p].

8)

Подставляя значения векторов активных сил (7) и частных

производных радиусов - векторов в уравнение (6), а также с учетом

р

того, что ii= 1, j-j— 1, i-j = 0 и i i— 0, а также Ркч= Ркв= _*-;Р(я + +Р1в=

2

G ti f

= G f cosS; Рщ-Р|,— ^''-sinó; РФ„+ Ptr, = GT<p0cos5, после некоторых преобразований получим:

0,= VF = (2Р„- Grf cosS) sincp-f-[(G,+ GM)sinS-GTcp0cos 5] cos ф -

tí ' sx

- R sin (ф-Р) (9)

02= y p ^Ei = (2PK- GTfcos5) сойф-[(Ст- GK)sm8-G^0cos 5] sin ф -tí ' oY

- Reos (ф-р) (10)

Q3= S¿3Lsin 8+ R e cos p - R (d-a^sin P +G^d-ajsin S+G^ sin 8 (11) 4

Подставляя значения обобщенных сил (9), (10) и (И) и значения частных производных кинетической энергии по обобщенным координатам и соответствующим скоростям (3), (4) и (5) в исходное уравнение (2), получим систему дифференциальных уравнений неуправляемого движения тракторного агрегата поперек склона.

М„Х +М„ гс (срсозф-ф'Бнкр^ (2Р,-СТ1 cos5) sin ф +

4- [(GT- G„) sinS - Gr90cos 5] cos ф - R cos (ф-р). 12)

MaY- Ма г, (фэт ф+ ф '2 cos ф) = (2РК-С-,Т cosS) cos ф-

-[(GT- GM) sin5 - G^0cos 5] sin ф - R cos (ф-р). (13)

J2qj + Ma r,. (Ysin ф-Х cos ф)= sin 5+ R e cos p - R (d-ajsinp-f

4

+ Ga sinS + GM(d-ar)sin 8. (14)

Решения системы дифференциальных уравнений для пахотного агрегата ДТ-75Н + ПЛН-4-35 найдены при начальных условиях: Х(0) — = X (0) = 0; Y(0) =0; Y (0) = V0; ср(0) = ф (0) = 0. По результатам расчетов получена графическая зависимость отклонения агрегата X от крутизны склона 5 и времени, при скорости движения 1,51м/сек (I передача) (рис. 2). Как видно из графика, с увеличением крутизны склона отклонение агрегата в конце гона длиной L = V0t= 60,4м возрастает, причем при 14°30' оно возрастает более интенсивно, и достигает 4,4м.

ВД

7 6 5 4 3

1 при 8 = 4°

2 яри 5 * ^'ЗО*

3 при 5 ■= 11"20'

4 при 8 « К'КУ ■ 5 лрн Ь = 20°

40 Цсек]

--1-(-1-

О 15,1 30,2 45,3 60,4 1,|м1

Рис 2. Зависимость отклонения агрегата, при различных крутизнах склона, от пройденного пути и времени Установлены также оптимальные, т.е. соответствующие минимальному отклонению агрегата, значения расстояния от центра тяжести трактора до точки приложения результирующей силы сопротивления плуга - с1, в зависимости от крутизны склона.

Для оценки влияния значения расстояния с! на величину отклонения агрегата вниз по склону, построены зависимости Х = Р(<5) при случае, когда с1 = 4,0м, т.е. существующего агрегата (рис. 3 1-ая кривая), и при ¿1= ¡Фип определенного из условия <р < Р (рис.3, 2-ая кривая).

х,М 10 8 в 4

г о

1

-01. при <1 = 4.0м -«-'<? при а-ни

7°з0' 11°го' им о-

20° Ь (град]

Рис. 3. Зависимость отклонения агрегата от крутизны склона, при существующем (1 (1) и при оптимальном: с1 (2)

Анализ показывает, что с возрастанием крутизны склона указанное расстояние также следует увеличить. Это объясняется тем, что с увеличением d увеличивается также и стабилизирующий момент, равный:

Мс =(GM sin 8+R sin P)d Рассмотрим динамическую модель движения навесной машины для глубокого внесения минеральных удобрений в плодовых садах, расположенных на склонах (рис. 4). Пусть она совершает движение в плоскости XOY, причем точка 02 перемещается прямолинейно и равномерно со скоростью V0= const. Тогда абсолютное движение машины можно рассматривать как результат наложения двух движений поступательного в плоскости XOY и вращательного вокруг точки О, в той же плоскости.

Уравнение колебательного движения машины относительно точки Oj будет иметь вид

Ч' + Rv

4* + iix

V0J J J

Его можно записать в следующем виде: Т + 2пф + КЛр+т=0,

(15)

(16)

Рис. 4. Схема сил и моментов, действующих на навесную машину при

ее работе.

где К2=1кл; (17)

2У0Л Л Л

Для оценки практической устойчивости движения воспользуемся количественным критерием устойчивости (а), предложенным Л.В. Гячевым. Это путь, пройденный агрегатом в неустойчивом положении, выраженный в долях основного размера агрегата - его длины 1. Безразмерная величина

Б V0lnN

Учитывая, что в= —, после некоторых преобразований к

выражения (18) получим:

Графическая зависимость (рис. 5) а = Д8) наглядно показывает, что чем ближе значения б к единице, тем стабильнее движение сельскохозяйственной машины.

При этом оптимальные соотношения массо-геометрических параметров сельскохозяйственной машины определяются из условия 9 => 1, что соответствует равенству коэффициентов п и К.

Для рассматриваемого нами глубокорыхлителя в первой фазе его движения (обработка при максимальном заглублении рабочего

а и

1

2 \

1 V

....

1 Ь. 3 4 в

Рис. 5. Зависимость а от в

органа) (h= const) коэффициенты n и К определяются по формуле (17), а выражение, удовлетворяющее оптимальному сочетанию его массо-геометрических параметров, будет иметь вид:

_L ЕГ=1. (19)

2V0 V J

Во второй фазе работы глубокорыхлигеля (выглубление рабочего органа) при Rh = f (h) выражение, удовлетворяющее оптимальному сочетанию массо-геометрических параметров приспособления, будет иметь вид:

R>' = 1 (20)

Л

Одной из задач проведенного нами теоретического исследования являлось определение соотношения плеч глубокорыхлителя приспособления для глубокого ступенчатого внесения митральных удобрений на склонах, при которых обеспечивалась бы наилучшая стабилизация движения тракторного агрегата. Полученные данные сведены в таблицу 1,

Таблица 1

5° 4 6 8 10 12 14 16

а (м) 1,56 1,54 1,52 1,50 1,48 1,46 1,44

В третьей главе, "Экспериментальная часть", приведены программа и методика экспериментальных исследований. С целью оценки курсовой устойчивости гусеничного пахотного агрегата при работе на склоне, определения тягового сопротивления навесного плуга, влияния скорости движения, направления оборачивания пласта и величины натяга гусениц на курсовую устойчивость машины в различных режимах выполнения технологического процесса, были проведены экспериментальные исследования. Подготовка тракторного агрегата и рабочих фонов проводилась в соответствии с требованиями ГОСТ 7057-81. Опыты проводились при пахоте в поперечном направлении склонов, расположенных на высоте до 1300 м над уровнем моря. Экспериментальные исследования проводились на I, II и III передачах, при пахоте с плугом ПЛН-4-35 и оборачиваниями пласта вверх и вниз по склону.

Нами была определена зависимость изменения тягового сопротивления агрегата от крутизны склона (рис. 6). Как видно из

Р

Рис. 6. Зависимость тягового сопротивления агрегата от крутизны склона, при оборачивании пласта вверх но склону графика, тяговое сопротивление плуга — Р, при оборачивании пласта вверх по склону, уменьшается с увеличением крутизны склона 5. Это объясняется тем, что вертикальное сечение пласта, имеющее значение Ь(а-0,5 Ь 1д8) с увеличением крутизны склона также уменьшается. Однако тяговое сопротивление увеличивается с повышением скоростей движения агрегата.

Анализ результатов экспериментальных исследований показывает, что отклонение тракторного агрегата - Л1. в зависимости от длины гона - Ь (рис. 7), резко увеличивается с увеличением крутизны склона - 5. Увеличение крутизны склона от 8=4° до 8= 14°10' приводит к увеличению величины отклонения приблизительно в 4,7 раза. Существенное влияние на отклонение МТА оказывает также направление оборачивания пласта и рабочая скорость движения агрегата. При изменении направления оборачивания пласта с „вверх по склону" на „вниз по склону", отклонение пахотного агрегата от заданного курса увеличивается на 0.45 м при склоне 5= 11°20', и на 1,17м при склоне 14°10' (на мине гона Ь = 65м).

По результатам эксперименталных исследований установлено, что при оборачивании пласта вниз по склону отклонение агрегата от заданной траектории движения всегда больше, чем при оборачивании пласта вверх по склону, и разность отклонения увеличивается с увеличением крутизны склона. Это обстоятельство подтверждает необходимость применения на склонах оборотных плугов. С увеличением рабочих скоростей отклонения агрегата от заданного курса уменьшаются. Так, при увеличении рабочей скорости движения

прямолинейного (ЛЬ), от мивы гона (Ц, при V =5,45 км/ч, оборачивании пласта вверх по склону, провисанию гусеницы 50/50 мм,

и различных значениях 6° пахотного агрегата от 1,51 м/сек (первая передача) до 1,69 м/сек (вторая передача), при оборачивании пласта вверх, отклонение агрегата на склоне крутизной 6=11°20' уменьшается от 2,69 м до 2,43 м.

Экспериментальные исследования проводились и по определению воздействий на сохранение заданного курса движения агрегата величин натяга гусениц, расположенных вниз и вверх по склону. Как видно из графиков (рис. 8), увеличение натяга нижней по склону гусеницы существенно улучшает стабилизацию движения гусеничной машины.

Для сравнения результатов теоретических и экспериментальных исследований, при Ч-= 5,45 км/ч (1,51 м/с), оборачивании пласта вверх по склону, провисанию гусениц 50/50 мм, и углов склона 8=11°20' и 14°10', нами, на одном и том же графике (рис.9), представлены теоретические и экспериментальные кривые.

Как видно из графика, разница в теоретических и экспериментальных данных на гоне в 65 м колеблется в пределах до 9%. На основании результатов аналитических исследований нами построены графические зависимости Ркр = ((6; V) (рис.10).

Анализ полученных графических зависимостей показал, что увеличение рабочих скоростей движения пахотного гусеничного агрегата приводит к росту тягового сопротивления, а с увеличением

дЬ, м 1,4 1.2 1,0 0,8

1 - 50/50 мм

2 - 50/30 мм

3 - 30/50 мм

4 - 10/50 мм

5 - 10/30 мм

6 - 10/20 мм

-0,2

10 20 30 40 50 60 Ь, м Ряс. 8. Зависимость отклонения тракторного агрегата от прямолинейного (Л!.), от длины гона (Ь), при У= 5,45 км/ч, 5=7°30', оборачивании пласта вверх по склону, при различном провисании верхней и нижней по склону гусеничной цепи. крутизны склона тяговое сопротивление агрегата уменьшается, и если на склоне крутизной в 4°, при рабочей скорости агрегата V = 1,51 м/сек Ркр = 1,474 кН, то на склоне в 14°10', при той же скорости, Ркр = 1,125 кН. Последнее обстоятельство объясняется тем, что при работе пахотного агрегата поперек склона, без механизма, регулирующего положение плуга, поперечное сечение пласта от прямоугольной формы (на горизонтальном участке) переходит в транецеобразную по той простой причине, что величина глубины обработки верхних по склону

ЛХ., м 4

3 2 1

8=14*10'

5= 11°20'

1.3 -эксперимент.

2.4 -теоретич.

О 10 20 30 40 50 60 Ь, м

Рис. 9. Теоретические и экспериментальные зависимости отклонения тракторного агрегата, при 5,45 км/ч, оборачивании пласта вверх по склону, провисанию гусеницы 50/50 мм, и различных значениях 5°

Рис. 10. Зависимость тягового сопротивления от уклона местности, яри оборачивании пласта вверх по склону корпусов постепенно уменьшается, и под верхним по склону корпусом она на 20-30% меньше, чем под нижним.

Тяговое сопротивление пахотного агрегата при оборачивании пласта вверх по склону сравнительно больше, чем при оборачивании пласта вниз по склону, и разница составляет около 1,0 кН на каждом выбранном склоне.

Анализ результатов экспериментальных исследований показывает, что в независимости от крутизны склона и провисания гусениц, расположенных вниз и вверх по склону, увеличение рабочих скоростей агрегата приводит к стабилизации его курсовой устойчивости и уменьшению величины отклонения в конце гона. В свою очередь, увеличение крутизны склона отрицательно влияет на величину отклонения агрегата вниз по склону. Увеличение крутизны склона приводит к уменьшению тягового сопротивления плуга, что, по всей вероятности, являлось одной из причин потери курсовой устойчивости.

Необходимо заметить также и то, что движение пахотного агрегата более стабильно при оборачивании пласта вверх по склону.

С точки зрения оценки качества технологического процесса на склоне, неблагоприятным является уменьшение глубины обработки почвы под верхними по склону корпусами плуга. Опыт многочисленных исследований показал, что равномерного распределения глубины пахоты под всеми корпусами плуга на склоне можно достигнуть уменьшением количества корпусов, что приводит к снижению удельной металлоемкости плуга и уменьшению составляющей Смзт8 и соответствующего новарачивающего момента плуга вокруг продольной оси агрегата, применением фронтальных плугов и догружателя,

приводящего к более равномерному распределению глубины пахоты по ширине захвата плуга.

Наши исследования показали, что смещение направления воздействия догружателя на 30° вверх по склону позволило на 10-15% снизить неравномерность глубины пахоты но всей ширине захвата плуга.

На ЮФ НАТИ были проведены ускоренные испытания тракторов Т-150 Харьковского тракторного завода, по завершению которых институт, с целью улучшения конструкции трактора и повышения его надежности, дал ряд рекомендаций. Часть из них была принята заводом и внедрена на серийно выпускаемые машины.

Для определения влияния абразивной пыли на износ деталей трактора, нами были проведены испытания трактора Т-250 на треке с абразивом, при скоростях движения машины 4,37 и 6,6 км/ч, влажности абразива 2,28 %, относительной влажности воздуха 60 % и температуре 20° С. Запыленность воздуха определялась по методике в соответствии с ГОСТ 7057-73

Эксперименты показали, что запыленность зависит от скорости движения трактора (при одинаковой влажности абразива). Так, если при скорости движения трактора 4,37 км/ч запыленность воздуха у воздухозаборника составила 0,497 г/м3, то при скорости 6,6 км/ч она равна 0,76 г/м3, что объясняется интенсивным выбросом абразива с набегающей ветви гусеницы. В то же время с увеличением скорости движения несколько изменяется характер распределения кривых как по высоте трактора, так и по базе (рис. 11). Вместе с тем запыленность в зоне основных агрегатов (двигатель, кабина и т. д.) при испытаниях на треке с абразивом в 3 - 5 раз выше, чем в эксплуатации.

На ЮФ НАТИ нами были проведены испытания трактора ДТ-75 с обрезиненной гусеницей, показавшие возможность ее применения при ускоренных испытаниях тракторов класса 30 кН.

В четвертей главе, "Совершенствование средств испытаний сельскохозяйственных тракторов, имитирующих реальные условия эксплуатации", нами рассматриваются новые конструкции стендов, полигонов и загрузочных устройств для ускоренных испытаний сельскохозяйственных тракторов. Существующие стенды, полигоны и загрузочные устройства не позволяют в полной мере осуществить эксплуатационные режимы загрузки в процессе испытаний. Сравнение существующих и разработанных нами средств испытаний говорит о

Рис. ] 1. Распределение зол запыленности по высоте трактора при а) V = 4,37 км/ч б) Утр= 6,6 км/ч.

том, что их применение позволяет проводить одновременные испытания двух гусеничных тракторов с бесступенчатым изменением в процессе испытания тормозного момента на беговых дорожках, осуществлять колебания испытываемого гусеничного трактора в продольной и поперечной плоскостях с приводом от его ВОМ-а, осуществлять режим разворота трактора на круговом треке, набор эксплуатационного числа разворотов на треке в форме сектора, обеспечить прямолинейное движение гусеничного трактора с разворотом на 180° в конце рабочей дорожки полигона, осуществлять циклическую загрузку на крюке испытываемого гусеничного трактора, подводить тормозной момент непосредственно к ведущим звездочкам испытываемого трактора, что значительно увеличит срок службы резинового покрытия трека, проводить испытания машины с крюковой загрузкой в абразивной ванне, имитировать поворот гусеничного трактора с одновременным подъемом навесного орудия. Все это в итоге позволит значительно увеличить точность воспроизведения эксплуатационных режимов нагружения и, тем самым, улучшить качество проведения ускоренных испытаний гусеничных сельскохозяйственных тракторов.

В пятой главе, "Перспективные конструкции сельскохозяйственных тракторов и машин, предназначенных для горного земледелия", рассматривается ряд новых конструкций, позволяющих стабилизировать курсовое движение гусеничной машины при ее движении поперек склона, уменьшить уплотняющее воздействие на почву и повысить безопасность движения тракторного транспортного агрегата при его затяжном спуске.

Так, разработанная нами крутосклонная гусеничная машина позволяет за счет определенного смещения в продольной плоскости правого и левого бортов, стабилизировать движение гусеничной машины на склоне. Величина взаимного смещения при этом зависит, в основном, лишь от угла склона.

Предложенные нами механизмы стабилизации курсовой устойчивости гусеничной машины позволяеют автоматически регулировать натяг верхней и нижней но склону гусениц трактора, улучшая, тем самым, курсовую устойчивость машины.

Новая конструкция машины для внесения минеральных удобрений в плодовых садах, расположенных на склонах, позволяет производить глубокое рыхление почвы на постоянно изменяющуюся

глубину, не подрезая скелетных корней. Помимо этого, за счет определенного смещения рабочих органов машины в поперечной плоскости осуществляется стабилизация движения тракторного агрегата. Нами определена также величина перемещения конца ножа глубокорыхлителя в процессе его выглубления и заглубления.

Разработанное нами колесо транспортного средства позволяет увеличить тягово — сцепные показатели колесного трактора и значительно уменьшить его уплотняющее воздействие на почву, без изменения дорожного просвета машины, что особенно важно для соблюдения агротехники выполняемых сельскохозяйственных операций. Помимо этого, применение данного колеса при работе агрегата на склонах позволит улучшить стабилизацию его движения.

При работе колесного трактора поперек склона с углом склона 8 происходит перераспределение его массы, исходя из чего нижнее по склону ведущее колесо может реализовать большее значение касательной силы тяги, чем верхнее колесо, т.е. Ркв> Рхв . Различные значения Р, можно получить, применяя в конструкции ведущего моста специальные передачи, обеспечивающие изменение передаточных чисел на правом и левом колесе.

Проведенное теоретическое обоснование стало предпосылкой к разработке конструкции специального межколесного дифференциала, позволяющего в определенном интервале изменять передаточные отношения на нижнем и верхнем колесе.

Нами разработан также тормоз — замедлитель тракторного прицепа, повышающий безопасность движения транспортного агрегата при его затяжном спуске.

Проведенный экономический расчет показал, что эффект от внедрения устройства, стабилизирующего курсовую устойчивость гусеничного агрегата при его работе на склоне, составит 635613 драмов на одну машину за весь срок ее эксплуатации, а от внедрения колеса с изменяющейся опорной поверхностью - 6200000 драмов на одну машину в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Проведенный анализ работы тракторного агрегата на равнине и на склоне показал, что тракторы обычной конструкции массового производства предназначены для работы на равнинах, и частично - на склонах с небольшой крутизной. Тракторы же для горного земледелия необходимо создавать путем модернизации существующих конструкций, приспосабливая их для работы на склонах.

Курсовая устойчивость гусеничного агрегата при его работе поперек склона зависит от массо-геометрических параметров конструкции трактора, типа и особенностей его ходовой части, состояния почвозацепов, величины натяжения гусениц, места расположения сельскохозяйственной машины и ее рабочих органов относительно трактора, точки приложения результирующего сопротивления рабочих органов почвообрабатывающей машины, типа и состояния почвы, расположения вектора результирующей силы сопротивления рабочих органов почвообрабатывающей машины относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось агрегата, вида выполняемого технологического процесса, состояния механизмов управления трактором и скорости движения агрегата.

Традициошц>ши способами возможно, в определенном интервале, стабилизировать курсовую устойчивость гусеничного агрегата при его работе поперек склона. Однако это приводит к переуплотнению почвы, резко сужается интервал и качество осуществляемых технологических операций по возделыванию сельскохозяйственных культур, ухудшается маневренность машины и увеличивается ее тяговое сопротивление.

2. Полигонные и стендовые испытания как колесных, так и гусеничных тракторов, позволяют имитировать реальные условия эксплуатации и значительно сократить время выявления отказов по узлам, агрегатам и трактору в целом. Основным же критерием правильности выбранного режима испытаний является сохранение качественной картины процесса разрушения, т.е. совпадение вида, характера, места и очередности появления отказов. Для этого в процессе испытаний необходимо учитывать все наиболее существенные связи испытываемого трактора с сельскохозяйственными машинами, а также силы взаимодействия движителей с опорной поверхностью.

Выявлено, что существующие стенды, полигоны и загрузочные устройства не способны в полной мере обеспечить эксплуатационные отказы, и требуют конструктивных доработок, учитывающих режимы реальной эксплуатации.

3. Полученная система дифференциальных уравнений описывает траекторию неуправляемого движения гусеничного пахотного агрегата поперек склона. Ее решение позволяет оценить не только курсовую устойчивость агрегата при заданных; условиях эксплуатации, но и путем варьирования массо-геометрическими параметрами последнего найти такое их сочетание, при котором обеспечивается курсовая устойчивость.

Получен алгоритм решения системы дифференциальных уравнений по определению значения расстояния <1 от центра тяжести трактора до точки приложения результирующей силы сопротивления рабочих органов сельскохозяйственного орудия, при котором отклонение агрегата (ДТ-УЛН + ПЛН-4-35) от заданного курса движения будет минимальным. Причем, увеличение данного расстояния приводит к увеличению стабилизирующего момента Мс = (Ом втб+Язш р)с1, и двоекратному уменьшению отклонения агрегата при его движении поперек склона крутизной в 6= 14°10'.

Полученные теоретические зависимости применимы для оценки устойчивости движения агрегата в составе с машиной для глубокого внесения минеральных удобрений в плодовых садах. Они позволяют уже на этапе проектирования определить соотношение масс трактора Слт и глубокорыхлителя Ои, а также соотношения плеч глубокорыхлителя, при которых движение агрегата на склоне будет почти прямолинейным.

4. Результаты экспериментальных исследований гусеничного пахотного агрегата на склоне показали, что с возрастанием крутизны склона увеличивается отклонение агрегата. Так, с увеличением крутизны склона от 8=4° до 8= 14°10', величина отклонения агрегата в конце гона увеличивается приблизительно в 4,7 раза при оборачивании пласта вверх по скло!гу. Это объясняется увеличением поворачивающего момента за счет горизонтальной составляющей силы тяжести трактора С^тб.

При одной и той же крутизне склона и скорости движения, отклонение агрегата меньше при оборачивания пласта вверх по склону, что объясняется увеличением горизонтальной составляющей результирующей силы сопротивления рабочих органов плуга - и соответствующего стабилизирующего момента - И^с!.

С увеличением крутизны склона тяговое сопротивление плуга уменьшается, что объясняется уменьшением площади полевой доски 8а = Ь(а--0,5Ыд8). Если на склоне крутизной 8= 4°, при рабочей скорости движения агрегата У=1,51 м/с, Р1ф= 1,474 кН, то на склоне в 5= 14°10', при той же скорости движения, Р,р= 1,125 кН.

Тяговое сопротивление плуга увеличивается и с повышением рабочих скоростей движения агрегата.

5. Установлено, что направление оборачивания пласта также существенно влияет на значения тягового сопротивления плуга и на глубину пахоты. Так, при одних и тех же условиях, при оборачивании

пласта вниз по склону тяговое сопротивление плуга примерно на 1,0 -1,5 кН меньше, чем при оборачивании пласта вверх, а глубина пахоты при оборачивании пласта вниз по склону, под верхними корпусами плуга, на 30-40% меньше, чем под нижними корпусами.

С точки зрения оценки качества выполняемого технологического процесса на склоне, неблагоприятным является уменьшение глубины обработки почвы под верхними по склону корпусами плуга. Наши исследования показали, что смещение направления воздействия догружателя на 30° вверх по склону позволило на 10-15% снизить неравномерность глубины пахоты по всей ширине захвата плуга.

6. Экспериментально установлено, что увеличение натяга гусеницы, расположенной вниз по склону, способствует сохранению заданного курса неуправляемого движения гусеничного пахотного агрегата. Так, на склоне крутизной 5 — 7°30', при натяге нижней гусеницы, соответствующей ее провисанию в 30мм (верхней - в 50мм), отклонение пахотного агрегата в конце гона уменьшилось на 0,55 м и составило 0,81 м. Причем, чем меньше крутизна склона, тем больше натяг гусеницы влияет на стабилизацию траектории движения пахотного агрегата.

Независимо от крутизны склона и провисания гусениц, расположенных вниз и вверх по склону, увеличение рабочих скоростей движения агрегата приводит к стабилизации его курсовой устойчивости и уменьшению величины отклонения в конце гона. Так, при увеличении рабочей скорости от 1,51м/с до 1,69 м/с, при оборачивании пласта вверх по склону, отклонение агрегата на склоне крутизной 6= 11°20' уменьшилось от 2,69 м до 2,43 м.

Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований по оценке курсовой устойчивости гусеничного пахотного агрегата показали, что они совпадают в допустимых пределах, и их разница не превышает 9%.

7. По результатам ускоренных полигонных испытаний гусеничных тракторов Т-150, проведенных на ЮФ НАТИ, установлено, что наработка на отказ по трактору в целом, приведенная к 6000 мч эксплуатационных испытаний, равна Т0=63,3 мч при нормативе Тм = 120 мч, а по группам сложности Т01=82,1 мч, Тш = 300 мч, Тсга=4000 мч, при нормативе ТН1= 234,4 мч, Тш=300 мч и Тш,= 1500мч.

Увеличение количества отказов первой группы сложности связано как с недостатками конструкторского исполнения отдельных

элементов и узлов трактора, так и несовершенством технологии изготовления.

Таким образом, количество выявленных отказов по первой группе сложности приблизительно в трое больше нормативных, а по второй и третьей группам сложности отказов трактор Т-150 отвечает требованиям нормативов надежности.

С целью улучшения конструкции трактора и повышения его надежности, ЮФ НАТИ сделал ряд рекомдаций. Часть из них была принята заводом и внедрена на серийно выпускаемые трактора.

Испытания трактора Т-250 на треке с абразивом показали, что запыленность воздуха по высоте трактора зависит от скорости движения трактора. Так, при скорости движения V= 4,37 км/ч запыленность воздуха у воздухозаборника составила 0,497 г/м3, а при скорости V— 6,6 км/ч - уже 0,76 г/м3. Данное обстоятельств объясняется интенсивным выбросом абразива с набегающей ветви гусеницы.

С увеличением скорости движения несколько изменяется характер распространения кривых как по высоте, так и по базе трактора. Так, если при V = 4,37 км/ч экстремум кривой имеет координаты 2,8 м и 3,2 м, то при V=6,6 км/ч - уже 1,8 м и 3,1 м.

Сравнивая полученные данные с результатами исследования запыленности воздуха при работе трактора в эксплуатации можно заключить, что при испытаниях на треке с абразивом запыленность воздуха в зоне основных агрегатов в 3-5 раза выше, чем в эксплуатации.

Испытания трактора ДТ-75М с обрезиненной гусеницей показали ее надежное сцепление с бетонным основанием при тяге на крюке до 30 кН, и с асфальтом - при тяге на крюке до 24 кН. Это дает возможность применения разработанной гусеницы при ускоренных полигонных испытаниях тракторов класса 30 кН.

8. Установлено, что применение стендов, полигонов и загрузочных устройств разработанной нами конструкции позволит проводить одновременные испытания двух гусеничных тракторов с бесступенчатым изменением в процессе испытания тормозного момента на беговых дорожках, а также максимально приблизить режимы испытаний к эксплуатационным, и улучшить, тем самым, качество проведения ускоренных испытаний гусеничных сельскохозяйственных тракторов. По данной части работы имеется положительный отзыв ЮФ НАТИ и "Укртрактора".

9. Разработанные нами конструкции крутосклонной гусеничной машины, стабилизаторов курсовой устойчивости, машины для рыхления почвы в плодовых садах, межколесного дифференциала и колеса с

изменяющейся опорной поверхностью, позволят улучшить курсовую устойчивость тракторного агрегата при его неуправляемом движении поперек склона, в результате чего улучшится качество выполняемого технологического процесса, уменьшится износ основных деталей и узлов ходовой части и системы управления.

10. Получены теоретические зависимости, позволяющие на этапе проектирования машины для глубокого рыхления почвы в плодовых садах, расположенных на склонах, определить минимальную защитную зону конуса корневой системы многолетних насаждений, которую должен обойти нож глубокорыхлителя, не обрезав скелетных корней. Так, при угле корневого конуса а =27°, максимальной глубине обработки Н = 0,5 м, максимальному выглублению в 0,33 м, скорости движения агрегата Улгр — 1,4 м/с, минимальная защитная зона b3 будет равна 0,4 м, радиус корневого конуса на глубине 0,5 м - R= 1,0 м, а длина полного цикла выглубления-заглубления ножа глубокорыхлителя будет равна 2,13 м, из коих длина цикла выглубления составит 0,48 м, заглубления - 1,23 м, а длина цикла движения рабочего органа в максимально выглубленном положении - 0,42 м.

11. Применение разработанного нами тормоза - замедлителя тракторного прицепа позволит повысить безопасность движения тракторного транспортного агрегата при его затяжном спуске, и значительно разгрузить тормозные механизмы, увеличив, тем самым, срок службы их трущихся деталей.

12. Экономический эффект от внедрения устройства, стабилизирующего курсовую устойчивость гусеничного агрегата при его работе на склоне, составит 635613 драмов на одну машину за срок ее эксплуатации, а от внедрения колеса с изменяющейся опорной поверхностью - 6200000 драмов на одну машину в год.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Манасаряь Г'., Ильинский В., Григорян Ю., Казарян Г., Галстян М., Карапетян Ж., Хачатрян Э., "Повышение технического уровня тракторов ХТЗ. Ускоренные полигонные испытания тракторов Т-150" Отчет ЮФ НАТИ по теме 22.52.00.81-11.0420, этап 11.30, гос. per. N700/87, Ереван, 1987.

2. Манасарян Г., Григорян Ю,, Айрапетан В., "Устройство для загрузки трактора при испытаниях на полигоне". Авторское свидетельство СССР N 1420432, 1988.

3. Манасарян Г., Ильинский Г., Григорян Ю., Хачатрян Э., Акопян Э., Айрапетян В., "Устройство для загрузки при испытаниях транспортного средства". Авторское свидетельство СССР N 1394089, 1988.

4. Манасарян Г., Григорян Ю„ "Способ ускоренных стендовых испытаний двух гусеничных тракторов". Тезисы доклада Всесоюзной научно — технической конференции, Москва, 1988.

5. Манасарян Г., Казарян Г., "Трек для ускоренных испытаний транспортных средств". Авторское свидетельство СССР N 1483318, 1989.

6. Манасарян Г., Григорян Ю., Айрапетян В., "Устройство для загрузки при испытаниях гусеничного транспортного средства с навесной системой". Авторское свидетельство СССР N 1525529, 1989.

7. Манасарян Г,, Акопян Э., Казарян Г., Григорян Ю., "Имитация запыленности воздуха при ускоренных полигонных испытаниях гусеничных с.х. тракторов" Журнал "Тракторы и с.х. машины", N 9, Москва, 1989.

8. Манасарян Г., Григорян Ю„ "Стенд для испытания гусеничных машин". Авторское свидетельство СССР N 1567916, 1990.

9. Манасарян Г., Манасарян С., Отарян А., "Трек для испытания гусеничных тракторов". Авторское свидетельство СССР N 1654710, 1990.

10. Манасарян Г., Базикян Н., "Колесо транспортного средства". Авторское свидетельство СССР N 1735068, 1990.

11. Манасарян Г., Манасарян С., "Стенд для испытания гусеничных машин". Авторское свидетельство СССР N 1677568, 1990.

12. Манасарян Г., Григорян Ю., Айрапетян В., "Устройство для загрузки при испытаниях трактора на полигоне". Авторское свидетельство СССР N 1648005, 1991.

13. Манасарян Г., Базикян Н., "Крутосклонное гусеничное транспортное средство". Патент России N 1833331, 1992.

14. Манасарян Г., Шахвердян А., Базикян Н., "Тормоз -замедлитель тракторного прицепа". Патент России N 1833327, 1992.

15. Манасарян Г., Манасарян С., "Стенд для испытания гусеничных машин". Патент России N 2027983, 1995.

16. Манасарян Г., Базикян Н., "Новая схема ходовой системы гусеничной машины для работы на склонах". Журнал "Тракторы и с.х. машины", N 10, Москва, 1993.

17. Манасарян Г., Базикян Н., "Межосевой дифференциал колесной машины". Положительное решение от 25 мая 1995 г. Госкомитета по делам изобретений РА. Заявка N 000302.

18. Манасарян Г., Базикян Н., "Система, предотвращающая боковой увод гусеничного трактора на склоне". Журнал "Известия АН РА", серия "Технические науки", N2, 1995.

19. Манасарян Г., Базикян Н., "Экспериментальная оценка курсовой устойчивости пахотного агрегата на склоне". Сб. научных трудов АрмСХА, серия "Технические науки", вып. N 3, 1997.

20. Манасарян Г., Базикян Н., Оганисян А., "Работа гусеничного пахотного агрегата на склоне". Сб. научных трудов АрмСХА, серия "Технические науки", вып. N 3, 1997.

21. Манасарян Г., Базикян Н., Оганисян А., "Экспериментальная оценка тягового сопротивления гусеничного пахотного агрегата на склоне". Сб. научных трудов АрмСХА, серия "Технические науки", вып. N 3, 1997.

22. Манасарян Г., "Приспособление для глубокого рыхления в садах, расположенных на склонах". Сб. научных трудов АрмСХА, серия "Технические науки", вып. N3, 1997.

23. Манасарян Г., "Определение траектории движения рабочего органа глубокорыхлителя". Сб. научных трудов АрмСХА, серия "Технические науки", вып. N 3, 1997.

24. Манасарян Г., Базикян Н., Оганисян А., Амирян А., Симонян С., "Устройство для стабилизации движения гусеничного транспортного средства". Положительное решение от 11 июня 1997 г. Госкомитета по делам изобретений РА. Заявка N 96021.

25. Манасарян Г., Базикян Н„ Кочарян К., "Механизм стабилизации курсовой устойчивости гусеничной машины при ее движении по горизонтали склона". Положительное решение от 20 июля 1998 г. Госкомитета по делам изобретений РА Заявка N 97040.

26. Манасарян Г., "Конструктивно - технологические основы совершенствования эксплуатационных свойств машинно - тракторного агрегата для горного земледелия". Монография, 246 стр. Изд. "Гитутюн" НАН РА, Ереван, 1998.

(jv :Qdqggiuídiufidm(Srruim iu gdqggiufdiuômlimdbq çmfidm mü]i i}dqggiufdiuinubmmqi| gq çmjidqd piuSüqji gmfdiunuri|mriqinn

:piudu]imi]pi|i) gmlimnqingm-m^ijgri|qui i|dqggiufd-iuh]dm5mum gmpçUubrrïlqdmuimt] gi)fm3pmji6iuum(i i|dqrjdumf)mdm gmhmnqmgmmlnufb pmfidtmnmh, :0gmp6qbm]ir) gmpbmtighi фиц Jiunmp rjijimdßmdgü q öomp]im1qümd iflmbb gmidiugiufml] rjiJImnihufi Bgmdb i|innmhigt] Dpiudlidqg ßgudu 'ildqgagiudbfin gmt]mgpi]4 gmppdubnilqdminmli fjijfmdçm}i6iuûmfi iJUqgmgqÖqp iu ildqgdumtyndtn gmfimnquigmmlnuib ümpmi) omieliuçûubrmJliilq gi|ímr)uq1 gq çrnjidqd -çnunflb üüuüqbr)iJt

pmtißmbmüm ijdqgduinhmütn çmjililnumhimuimhii] 'dqggiuidiuhdrrrâmum gmpçdubmlqdmuimh gijrmdçm}i6iuïimfi i|dqg6u<$Ljçi gmhmliijrii^qin bugßmunjpi} Qdqggmpfmhi gm^mdij gmiiçdubmqmZ tjdqgduml-imdm gmWiuhmgmZg gmhmnqinginnünuíb gq çmjidqd piua|lb tidudduç

:Odqg3giufüüm

i|dqggiuídiumubminqi) gmtimgpduiji q üuqglmí]iiri i|dqgpiul-]dmpdL^ çmjiBmbmdm ijduintimdm du]imdiudüd ijnmb oh OE Q4 9m]idq¡j :mdji gmidiugiufmli i^uimbqdbm dujimdiuddd i|Um|i üg-iuidiußqiibm i|dqgguçdub gmfimçdubmijm? } Iqjimmijmgb q lqfiuiubmmqb .'mfiijliudqp q di)bmdç ijdqggiufdiuinubminqq дт^тдрииф gq çmJihmZp piuojlb liduddq

:Odqgptnijdublm gmpZudu

i|dqduiqfimdmln дт^тфпг^тй^-тптр lmgui|ßmu Ljimgqîqg iu Ljuimbqdbm ildqgZijgnr^m? gmfdiugiufmï] mnû gq рггф^тЗтит mti|i gmpijq ijdqgpiuçnil ßgudu 'ülqliup gmtimtiijpmgi|li i]dqgiiiuQmuimui i|fmgq3qp gmpßmuidmdmhi iu gmpßqdn^ üdunj piudqr¡i|bím luinmbuihn 'ûbdmlimpmq ijdqgpuidmnmfimi) gmhmdbmdiugd i|çfcnunqi| i|inmbqdbm dujimdiuddd L|dm|i UuJipdmZ ^îudqggmtimgubijduq gmfdiuïqd 5 çmjipbmf) piuajlfe bdudh|dq

:üdqgdi)ljgii| q öhminmhig gmfdiuinubmuiqij gq çm]ïhidqtimqc iQiuiéiuçiulUqJi q çnubdmhmpmij i|dqggiufdiuinubminqq gmb)nnini]b çmtidminmti piudqgcim)imbmgd gmppliquin ijdqgßuSiJp r)m^m^i)goJqui liugbmuiijpi) ödqggmpimtn gm^rndtj gmpçdubrrii^mZ 'dmpm^ ijdqgpiufidmçdi^ çmjrômbmdm ßgmdlf q gmpçdubmlqdfmnmf) дЦ/тсГртрбюитГ} ijmmbqdfcm r¡iJfrmluinf]miJin dmpmq gmfdiuçdubmdlidq gijimguql } çm|idrnuimfi piunflb gi)3míin

:£nuhimun gmïiçbmnjmg

ijuimbqdbm gL)(mduuih|mdiii liuuimaJZm mdfi ildqggiuidiuaqd nqhmhuimq 'piußmbdmb mbminqq i|3çm|)6iuumti q gmfdiunqin ÖQmdti 3 piuágmqmtn DüijljgnJmgpijLi gmçiçliqinn i|dqg6u3i]p gml]mtiijgii|qui rnqfimgiuftidm lq]imum gmpômfmgqcïqp йфтртц gmfchudbrmndm gmtimnquiginmlnuíb tfc

ûçnuçljqinn i|dqg6u3ijp gmtirnhi]Dr^qLn дтр^итрйиф ßgmdlj q ödqgffgiudb^n gmhmgptjq gmpi?üubmlqdminmti gL)(m9çm]i6iuum^ ijmmbqdbm gL)ímüuoitimdin йтртц gmléiuçdubmdhdq gijfmguqq

i|hlL)dgqt ijdubi]dti gm(ürnnmgmj"|