автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности применения прицепных почвообрабатывающих машинно-тракторных агрегатов за счет улучшения показателей их устойчивости и маневренности

На правах рукописи

А'

Шенкнехт Юрий Иванович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИЦЕПНЫХ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ ЗА СЧЕТ УЛУЧШЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ И МАНЕВРЕННОСТИ

Специальность 05.20.01 - Технология и средства механизации сельского хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 7 МАЙ 2015

ш-

005569528

Барнаул - 2015

005569528

Работа выполнена на кафедре «Автомобили и автомобильное хозяйство» ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Павлюк Александр Сергеевич

Беляев Владимир Иванович,

доктор технических наук, профессор кафедры «Сельскохозяйственные машины» ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»

Яковлев Николай Степанович,

доктор технических наук, ФГБНУ СибИМЭ «Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства»

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный аграрный университет»

Защита диссертации состоится «29» июня 2015 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.004.02 при ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» по адресу: 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46, тел./факс 8(3852) 36-71-29, http://www.altstu.ru: elnis@inbox.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова» и на сайте И1№://уу\\'\у.аИ51и.1ц/шес11"а/РР!а8епас1уа-5сЬепкпесЬ^У1.рс1Г

Автореферат разослан «12» мая 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор С^^/^^ Л.В. Куликова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной нз наиболее значимых проблем развития сельского хозяйства является увеличение производства и повышение качества производимой сельскохозяйственной продукции за счет применения энергосберегающих технологий, повышения производительности и эффективности использования машинно-тракторных агрегатов (МТА), путем оптимизации их конструктивных и эксплуатационных параметров.

Повышение производительности и эффективности использования МТА достигается с помощью увеличения рабочих скоростей, ширины захвата, благодаря рациональному использованию входящих в состав МТА сельскохозяйственных машин. В результате снижаются эксплуатационные затраты на производство механизированных работ, затраты труда, уменьшается металлоемкость процесса, сокращаются сроки выполнения сельскохозяйственных работ.

Однако увеличение рабочих скоростей МТА и ширины захвата входящих в состав МТА сельскохозяйственных машин, а также количества прицепных звеньев при комплексной обработке приводит к ухудшению показателей устойчивости движения и маневренности МТА. Как следствие снижается эффективность внедрения намеченных путей повышения производительности и эффективности использования МТА.

Устойчивость и маневренность МТА зависят от большого количества конструктивных факторов, среди которых значительное влияние оказывают параметры тягово-сцепных устройств (ТСУ), соединяющих звенья прицепных МТА. Так наличие шарнирного соединения между трактором и агрегатируемым орудием при воздействии на МТА поперечных сил приводит к изменению траектории движения звеньев прицепных МТА не только при криволинейном, но и при прямолинейном движении. Поэтому уже на начальных стадиях проектирования в конструкцию ТСУ следует заложить рациональные массово-геометрические, конструктивные и кинематические параметры, способные улучшить показатели устойчивости и маневренности прицепных МТА. Для этого необходимо иметь математические модели МТА, отражающие реальные условия эксплуатации и позволяющие проводить выбор необходимых параметров, влияющих на указанные показатели, что в значительной мере позволит сократить материальные и временные затраты на стадиях проектирования и комплектования МТА.

Таким образом, вопросы исследования устойчивости движения и маневренности прицепных МТА, а также поиск различных путей и возможностей улучшения этих параметров с целью повышения производительности и эффективности использования МТА являются актуальными и заслуживают особого внимания в силу указанных выше причин.

Целью диссертационного исследования является повышение эффективности применения прицепных почвообрабатывающих машинно-тракторных агрегатов за счет улучшения показателей их устойчивости и маневренности.

Цель достигается за счет использования тягово-сцепного устройства, снижающего уровень колебаний звеньев машинно-тракторного агрегата в горизонтальной плоскости и уменьшения ширины поворотной полосы.

Объект исследования - прицепной колесный машинно-тракторный агрегат, включающий в себя энергетическое средство, тягово-сцепное устройство для присоединения прицепных почвообрабатывающих машин.

Предмет исследования - процесс движения прицепного машинно-тракторного агрегата с различными типами тягово-сцепных устройств.

Методы исследования: математическое моделирование физических процессов колебаний механических систем выполнялось в среде МаЛаЬ БтиНпк с помощью разработанной математической модели, экспериментальные исследования проводились в лабораторно-полевых и производственных условиях с использованием опытного образца тягово-сцепного устройства. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались статистическими методами в среде МаЛаЬ БтиПпк.

Научная новизна:

- разработана математическая модель, описывающая движение прицепного орудия относительно трактора, реализованная в среде МаЛаЬ ЗтиНпк, позволяющая исследовать влияние конструкции и параметров наладки ТСУ на устойчивость прямолинейного движения и маневренность МТА;

- выявлены закономерности изменения характеристик устойчивости и маневренности в зависимости от конструктивных параметров тягово-сцепного устройства;

- определены условия выбора рациональных параметров конструкции и способов наладки ТСУ для обеспечения наилучшего процесса движения МТА.

Практическая ценность работы:

- разработан и изготовлен опытный образец тягово-сцепного устройства, обеспечивающий повышение устойчивости и маневренности МТА;

- математическая модель, описывающая движение прицепного орудия относительно трактора, может быть использована для сравнительной оценки влияния на устойчивость прямолинейного движения и маневренность МТА создаваемых и модернизируемых тягово-сцепных устройств;

- оборудование, разработанное и созданное в процессе работы, используется при выполнении НИР по теме: «Повышение устойчивости движения многозвенных автопоездов» и в учебном процессе на кафедре «Автомобили и автомобильное хозяйство» Алтайского государственного технического университета.

Основные положения, выносимые на защиту:

- математическая модель, описывающая движение прицепного орудия относительно трактора, позволяющая исследовать влияние конструкции и параметров наладки ТСУ на устойчивость и маневренность МТА;

- результаты экспериментальных и теоретических исследований влияния конструкции и параметров наладки ТСУ на устойчивость прямолинейного движения и маневренность МТА.

Реализация результатов исследовании. Результаты полученных исследований внедрены в учебный процесс кафедры «Автомобили и автомобильное хозяйство» АлтГТУ им. И.И. Ползунова.

Апробация работы. Основные материалы и результаты научной работы были представлены на VIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь - 2011» (г.Барнаул, 2011г.); II Международной заочной научно-практической конференции «Современные проблемы теории машин» (г. Новокузнецк, 2014 г.); XIII Международной заочной научно-практической конференции «Теоретические и практические аспекты развития современной науки» (г. Москва, 2014 г.); VI Международной научно-практической конференции ЕСУ «Современные концепции научных исследований» (г. Москва, 2014 г.).

Публикации. По теме исследования опубликовано 10 печатных работ, из них четыре в изданиях, рекомендованных ВАК, получен патент на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста, включает 47 рисунков и фотографий, 175 наименований источников литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены ее цель и задачи, приведены результаты, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость исследования.

Первая глава посвящена определению понятий устойчивости движения и маневренности мобильных машин, выбору показателей оценки рассматриваемых свойств, а также обзору научных исследований, способов и конструктивных решений по улучшению показателей устойчивости прямолинейного движения и маневренности прицепных МТА за счет использования конструкций тягово-сцепных устройств, снижающих уровень колебаний звеньев МТА в горизонтальной плоскости и уменьшения ширины поворотной полосы.

Проблема повышения устойчивости и маневренности МТА и тракторных поездов отражена в трудах многих авторов [В.М. Авдеев, Л.В. Гячев, В.А. Ким, A.C. Павлюк, А.Я. Протас и др.].

Выполненный анализ работ позволил выделить основные факторы, оказывающие, по мнению многих авторов, наибольшее влияние на устойчивость движения и маневренность прицепных МТА, к их числу можно отнести:

1) массово-геометрические параметры прицепных МТА;

2) конструктивные особенности тягово-сцепных устройств МТА и других колесных машин, эксплуатируемых с прицепами;

3) конструктивные особенности поворотных устройств прицепных машин;

4) характеристики пневматических шин.

В соответствии с выделенными факторами предлагаются различные пути повышения устойчивости движения и маневренности прицепных МТА, среди

которых одним из наиболее значимым, по мнению многих авторов, является совершенствование существующих конструкций и разработка новых типов ТСУ.

Для повышения устойчивости прицепного звена при прямолинейном движении и одновременном обеспечении достаточной маневренности при совершении поворота или разворота прицепного МТА необходимо применять конструкции ТСУ, способные автоматически в зависимости от способа движения МТА изменять положение центра поворота прицепа вокруг трактора при неизменной длине дышла и неизменном положении точки соединения прицепа с трактором. При этом необходимо учитывать, что предлагаемые конструктивные решения не должны выделяться сложностью, металлоемкостью и высокой стоимостью изготовления.

Задачи исследования:

- разработать доступную конструкцию тягово-сцепного устройства, обеспечивающую повышение устойчивости МТА и достаточную их маневренность;

- составить математическую модель движения прицепного МТА для выбора рациональных конструктивных параметров ТСУ;

- выполнить моделирование движения прицепного МТА и выбрать рациональные конструктивные параметры ТСУ;

- провести сравнительные испытания прицепного МТА с использованием ТСУ стандартного и экспериментального типов;

- разработать рекомендации, позволяющие выбрать рациональные конструктивные параметры ТСУ, обеспечивающие повышение показателей устойчивости движения прицепного МТА и его маневренность.

Во второй главе описана конструкция ТСУ, повышающая показатели устойчивости движения и маневренности прицепных МТА. Устройство защищено патентом, полученным патентообладателем АлтГТУ.

Тягово-сцепное устройство (рисунок 1) обеспечивает одновременное повышение устойчивости прямолинейного движения МТА в горизонтальной плоскости и маневренности при совершении разворотов за счет изменения эквивалентной длины дышла (положения мгновенного центра вращения прицепного звена относительно трактора) в зависимости от выполняемых операций (патент РФ № 2503552).

ТСУ содержит две нижние продольные тяги 1, соединенные при помощи шарниров 2 с подвижными кронштейнами головок шарниров 3. Кронштейны 3 установлены на нижней оси 4, закрепленной в кронштейнах 5, связанных с рамой трактора или выносной плитой. Через свои задние шаровые шарниры 6 продольные тяги 1 соединены с цилиндрическими цапфами прицепной скобы 7.

Нижние продольные тяги 1 полностью разблокированы от поперечных перемещений и установлены с возможностью поворота в горизонтальной плоскости относительно оси 4 присоединения их к трактору или выносной плите, а также относительно оси подвеса. Поворот нижних продольных тяг осуществляется на угол отклонения дышла прицепного звена от оси прямолинейного движения трактора у, необходимый для маневрирования тягача с прицепным звеном.

о

беззазорное соединительное устройство 8, фиксирующее дышло в продольном и поперечном направлениях. В качестве такого соединительного устройства может быть использовано автоматическое сцепное устройство, разработанное на кафедре «Автомобили и автомобильное хозяйство» АлтГТУ (патент РФ № 2330764).

Сцепное устройство, изображенное на рисунке 2, содержит охватывающий элемент 1, состоящий из корпуса 3 с глухим цилиндрическим отверстием 5. Открытая часть корпуса 3 охватывающего элемента 1 выполнена в виде усеченного конуса 4, жестко связанного с корпусом 3 охватывающего элемента. Наконечник 6, выполненный в виде цилиндрического стержня с

Рисунок 2 - Автоматическое сцепное устройство

кольцевой проточкой 7, соединен с дышлом 2 прицепного звена. Соединение наконечника 6 с дышлом 2 прицепного звена выполнено с фиксацией его относительно продольной оси дышла в продольном и поперечном направлении.

На корпусе 3 шарнирно установлены фиксаторы 8, взаимодействующие через поперечные прорези 9 корпуса 3 с кольцевой проточкой 7 наконечника 6 дышла прицепного звена. Поворотная рамка 10, показанная на рисунке 2 б, установлена шарнирно на ось 11 фиксаторов 8. Пружины растяжения 12, соединенные одним концом с верхним фиксатором 8, а другим - с поворотной рамкой 10, на нижнем фиксаторе 8 выполнены упоры 13, ограничивающие угол поворота поворотной рамки 10, стопором 14, который исключает самопроизвольное раскрытие фиксаторов 8 в процессе буксирования прицепного звена. Для ограничения хода фиксаторов 8 при раскрытии на корпусе 3 установлена упорная скоба 20.

Корпус 3 через с помощью крепления 9, рисунок 1, фиксировано устанавливается в средней части прицепной скобы 7.

При соединении сцепного устройства тягача с прицепным звеном наконечник 6, рисунок 2, дышла 2 прицепного звена захватывается усеченным конусом 4 открытой частью корпуса 3 и направляется в глухое цилиндрическое отверстие 5. Стопор 14 предварительно открыт.

Наконечник 6, взаимодействуя своей конической направляющей частью 23 с конической направляющей частью 24 фиксаторов 8, разжимает фиксаторы 8 и продолжает перемещаться дальше в сторону глухого цилиндрического отверстия 5. При совпадении кромок кольцевой проточки 7 наконечника б дышла прицепного звена с торцевыми поверхностями фиксаторов 8, последние под действием поворота поворотной рамки 10 сходятся, захватывают наконечник 6 дышла 2 прицепного звена и надежно удерживают его в этом положении. Таким образом, сцепка трактора с прицепным звеном осуществляется автоматически с рабочего места механизатора.

Для рассоединения сцепного устройства тягача с прицепным звеном водитель выводит штифт 18 из выемок 19 на торцах фиксаторов 8 и поворачивает при этом поворотную рамку 10, которая раздвигает фиксаторы 8, освобождая наконечник 6 дышла 2 прицепного звена.

При движении МТА тяговое усилие от трактора передается через нижние продольные тяги 1, рисунок 1 а, посредством шаровых шарниров 6 на цилиндрические цапфы прицепной скобы 7. Затем через отверстия 21, рисунок 2 а, на корпус сцепки 3. Далее через поперечные прорези 9 корпуса 3 и поверхности фиксаторов 8 на кольцевую проточку 7 наконечника 6 дышла на наконечник 6 и дышло 2 прицепного звена.

В процессе прямолинейного движения МТА точка поворота продольной оси прицепного звена относительно трактора и мгновенный центр поворота прицепного звена будут находиться между передним и задним мостами трактора на расстоянии / до кинематического центра прицепйого звена, рисунок 1 а, в точке О, являющейся точкой пересечения осевых линий продольных тяг ТСУ.

При движении близком к прямолинейному угол складывания у продольной оси прицепного звена относительно трактора невелик. ТСУ компенсирует этот угол путем соответствующего отклонения нижних продольных тяг 1. При этом точка поворота продольной оси прицепного звена относительно трактора 02 будет находиться на продольной оси трактора между передним и задним мостами трактора близко с точкой О, а мгновенный центр поворота прицепного звена будет перемещаться по дуге О ¡О на расстоянии до кинематического центра прицепного звена. При этом расстояние 1]~1.

Такое положение точки поворота продольной оси прицепного звена относительно трактора и мгновенного центра поворота прицепного звена позволяет повысить устойчивость движения прицепного МТА, понизить величины его поперечного ускорения и заноса за счет увеличения осевого момента инерции прицепного звена.

Если угол у между продольной осью трактора и прицепного звена увеличивается, например, во время разворота на поворотной полосе, рисунок 1 б), то дальнейший поворот возможен только благодаря исполнению нижних продольных тяг 1 с возможностью поворота относительно оси 4 присоединения их к трактору или выносной плите, а также относительно прицепной скобы, позволяющей нижним продольным тягам 1 переместиться в крайнее положение, показанное пунктирной линией, и обеспечить необходимый для маневра МТА угол у. При этом точка поворота продольной оси прицепного звена относительно трактора переместится в точку СЬ, а мгновенный центр поворота прицепного звена в точку О/, расположенные за задней осью трактора ближе к прицепному звену. Расстояние от мгновенного центра поворота прицепного звена относительно трактора до кинематического центра прицепного звена уменьшается до величины 12, значительно меньшей расстояний и /, что обеспечит хорошую маневренность трактора с прицепным звеном.

При выходе МТА из поворота за счет силы сопротивления движению прицепное звено и продольные тяги ТСУ займут первоначальное положение.

Во второй главе также выполнен кинематический анализ работы ТСУ, повышающего устойчивость движения и маневренность прицепных МТА. Кинематическая схема приведена на рисунке 3.

В процессе анализа были получены расчетные зависимости углов а, /?, смещений к и 5 от угла у.

Приведенные зависимости выражены формулами 1-4.

cosa +eos

arcsin

h ■ sin а — — -sin у

V h )

h

P = aresin

h ■ ' sina - — -sinr

V h

(2)

l2-sin(180-a) . /2 • sin а .

k = —---— • sin В = —--sin В , (3)

sin(l 80 - (а + /3)) sin(a + P)

Рисунок 3 - Кинематическая расчетная схема ТСУ

5 = --

(4)

Полученные уравнения были использованы в блоке описания ТСУ в математической модели.

В третьей главе предложена математическая модель, описывающая плоскопараллельное прямолинейное равномерное поступательное движение трактора с прицепным почвообрабатывающим звеном при соединении его с различными вариантами ТСУ.

Движение прицепной почвообрабатывающей машины достаточно полно описывалось дифференциальным уравнением поворота машины по отношению к поступательно движущейся плоскости ХОУ рисунок 4, связанной с точкой прицепа прицепного звена или с мгновенным центром вращения звена относительно

Рисунок 4 - Расчетная схема сил, действующих в текущем положении на прицепную машину, присоединенную к трактору с помощью предлагаемого

ТСУ 11

Движение принято плоскопараллельное, скорость трактора - постоянной.

При движении МТА на звенья действуют следующие основные силы и моменты, приведенные в расчетной схеме и оказывающие непосредственное влияние на устойчивость движения:

- силы сопротивления качению опорных колес SS*, S" и прикатывающих катков Ski, Ski, Ski',

- главные векторы сил бокового сопротивления дисков прикатывающего

катка, появляющиеся при качении с уводом - Ты, Тчи, Ти, главные векторы сил упругости пневматических колес прицепного орудия приняты равными нулю, так как колеса самоустанавливающиеся;

- увод катков прицепного звена в расчетной схеме задан углами увода у/k¡,

и

Wu, у tí,.

- силовое взаимодействие почвообрабатывающей машины с почвой пред-

—л — Ц —п —Л —ГЦ —п

ставлено в виде главного вектора сил кгу, кгу, R?¡j, кгб, Re6, R¿e и главного момента Mt¡n, ,ЩП почвенных воздействий на рабочие органы;

- отклонение главного вектора сил почвенных воздействий от оси симметрии рабочего органа задается углом /у, х"у. /"у, а для бороны принимается равной угловому отклонению вектора скорости точки приведения S;

- составляющие главных векторов обозначены на расчетной схеме как

Rxij, Ryij, Rxij, Ryij, Rxíj, Ryíj;

- случайные воздействия различных сил со стороны микрорельефа опорной поверхности на колеса, катки и рабочие органы прицепного орудия, приведенные к центрам масс звеньев, в виде главного момента случайных возмущений M}msm, Mi¡vosm, Mnvosm;

- переносное поступательное движение звена вместе с плоскостью X OY задано скоростью vo = const, а относительно вращательное вокруг точки О ПЛОСКОСТИ X'OY угловой скоростью СОд\

- к, S - линейные отклонения мгновенного центра вращения прицепной машины относительно трактора, возникающие в процессе колебаний при использовании предлагаемого ТСУ;

- Li, lm2, lm¡ - линейные размеры конструктивных элементов ТСУ;

- h, bsi, I], 12, 1з, /', U, b¡¡, Ьз2, b0 bi¡- линейные размеры сцепки и прицепной почвообрабатывающей машины.

Решение дифференциальных уравнений производилось в среде MatlabSimulink 2009R.

В четвертой главе представлены программы лабораторных исследований сил воздействия почвы на рабочий орган почвообрабатывающей машины и полевых сравнительных испытаний образцов ТСУ с прицепной почвообрабатывающей машиной в виде сеялки - культиватора СЗС-2.1. Для исследования сил воздействия почвы на рабочий орган почвообрабатывающей машины приведено описание используемого почвенного канала, применяемой измерительной

аппаратуры и оборудования. Программой эксперимента предусматривалась подготовка экспериментального МТА, тарировка и проверка измерительной аппаратуры. Тарировка и поверка измерительной аппаратуры проводилась как перед экспериментом, так и во время и после проведения работ.

В число регистрируемых параметров при экспериментальных исследованиях входили: курсовые углы трактора и почвообрабатывающего агрегата; путь, проходимый МТА; время движения.

В качестве оценки параметров устойчивости были взяты спектральные плотности колебаний курсового угла прицепного звена и трактора, показанные на рисунке 5, а также ряд дополнительных количественных критериев оценки устойчивости: относительные коэффициенты устойчивости по дисперсии и по мощности колебаний курсового угла звена.

1111)1 -г--1 ' .

-

|......

■'"А /А \ 11 J ! j % -

о ЧУ ч- ; , i

Рисунок 5 - График спектральной плотности колебаний курсовых углов МТА с предлагаемым ТСУ: тягача - сплошная линия; агрегатируемого орудия - штриховая

линия

В пятой главе приведены результаты теоретических исследований.

С целью подтверждения достоверности описания математической модели на основе анализа спектральных плотностей величин курсового угла, полученных при экспериментальных полевых испытаниях образцов ТСУ, в последней был создан блок низкочастотного генератора случайных возмущений. Генератор генерировал низкочастотные колебания случайной величины возмущающего момента, подводимого к каждой секции прицепного агрегата. Под действием подводимых возмущающих моментов наблюдалось колебание выходного значения курсового угла звена. Расчетные значения курсового угла подавались на блок Spectroscope в среде Mat Lab Simulink, где по величинам спектра делалось сопоставление расчетного значения сигнала с экспериментальным значением курсового угла и при необходимости осуществлялась подстройка генератора. На заключительной стадии анализа расчетных и экспериментальных значений курсового угла выполнялся их корреляционный анализ и определялся коэффициент линейной парной корреляции, характеризующего тесноту линейной свя-

зи между двумя переменными и являющийся критерием сравнения указанных параметров и, следовательно, критерием адекватности математической модели.

Расчет коэффициента линейной парной корреляции осуществлялся по формуле:

п

где: хи — варианты ординат теоретических и экспериментальных значений курсового угла; п — объем выборки; х и у - средние значения сравниваемых величин.

Расчет коэффициентов корреляции для каждых вариантов сигналов выполнялся в Mat Lab. Объем выборки курсовых углов составлял от 1000 до 30000 значений. Среднее значение величины коэффициента корреляции составляло от 0,88 до 0,91, что свидетельствует об адекватности предложенной математической модели управляемого движения МТА, экспериментальным данным.

Для исследования влияния предлагаемого ТСУ на показатели устойчивости и маневренности прицепного почвообрабатывающего МТА, а также с целью определения зависимости этих показателей от конструктивных параметров предлагаемого ТСУ, выполнено моделирование движения прицепной почвообрабатывающей машины. В процессе моделирования изменялись следующие параметры: величина возмущающего момента, длина оси подвеса и длина нижних продольных тяг предлагаемого ТСУ. Результаты математического моделирования движения прицепной почвообрабатывающей машины представлены графическими зависимостями на рисунках 6-7.

Рисунок 6 - График колебаний курсовых углов прицепной почвообрабатывающей машины при различных длинах оси подвеса: 1 - со стандартным типом ТСУ; 2 - 5 - с предлагаемым типом ТСУ и длинами оси подвеса соответственно 1000,1200,1400 и 1600 мм

ЗО 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Угол между пролольыымн осями трактора и прицепного звена, у°

Рисунок 7 - График зависимости радиусов поворота почвообрабатывающей машины и трактора от угла между продольными осями звеньев МТА при различных длинах продольных тяг и длине оси подвеса 1200 мм: 1 - изменение радиуса поворота прицепного звена со стандартным ТСУ; 2, 3, 4 - изменение радиусов поворота прицепного звена с предлагаемым ТСУ и длинами продольных тяг соответственно 800 мм, 1000мм и 1200 мм; 5, 6, 7 - изменение радиусов поворота трактора с предлагаемым ТСУ и длинами осей подвеса соответственно 800 мм, 1000мм и 1200 мм

Из анализа полученных зависимостей (рисунки 6-7), учитывая результаты теоретических расчетов, было установлено, что использование предлагаемого ТСУ, повышающего устойчивость движения МТА в горизонтальной плоскости, позволяет значительно уменьшить амплитуду колебаний по сравнению со стандартным типом ТСУ и снизить величину тягового сопротивления.

Увеличение длины продольных тяг или вынос назад по ходу движения оси шарниров крепления нижних продольных тяг к раме трактора способствует уменьшению радиуса поворота трактора, а значит и всего МТА.

Таким образом, применение экспериментального типа ТСУ позволяет повысить устойчивость движения прицепной машины и МТА в целом, улучшить показатели маневренности МТА, что, в свою очередь, отразится на повышении качества выполняемых технологических операций и повысит эффективность использования МТА.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

На основе материалов теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Предложена конструкция тягово-сцепного устройства, обеспечивающего повышение устойчивости прямолинейного движения прицепных МТА и достаточную их маневренность.

2. Разработана математическая модель движения прицепного звена МТА, учитывающая изменение снл и моментов, действующих на рабочий орган пропашного культиватора со стороны почвы при разной степени уплотненности почвы в почвенном канале, при угловом отклонении вектора скорости рабочего органа относительно его оси симметрии и случайный характер воздействия сил со стороны почвы на рабочий орган почвообрабатывающей машины.

3. Проведены сравнительные полевые испытания прицепного МТА с использованием стандартного и предлагаемого ТСУ, которые показали, что использование предлагаемой конструкции ТСУ, повышающего устойчивость движения МТА в горизонтальной плоскости, позволяет значительно уменьшить амплитуду колебаний по сравнению со стандартным типом ТСУ.

4. Выполнено моделирование движения прицепного звена МТА и осуществлен расчет рациональных конструктивных параметров ТСУ. Результаты выполненного расчета позволили предложить следующие рекомендации по выбору рациональных параметров ТСУ:

- положение точки пересечения осевых линий продольных тяг должно располагаться ближе к центру оси шарнира для рассматриваемого МТА при использовании трактора с шарнирной рамой;

- для улучшения показателей маневренности МТА с предлагаемым ТСУ рекомендуется увеличивать длину продольных тяг и вынос назад по ходу движения МТА оси шарниров крепления нижних продольных тяг к раме трактора.

Результаты исследования могут быть использованы при разработке различных устройств ТСУ и оснащения ими шарнирно-соединенных машин в условиях АПК.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Шенкнехт, Ю.И. Кинематика навесного устройства машинно - тракторного агрегата, образующего шарнирный четырехзвенник/ A.C. Павлюк, Ю.И. Шенкнехт// Ползуновский вестник. - 2012. - № 3/1 - С. 204-206.

2. Шенкнехт, Ю.И. Математическая модель шарнирно соединенной машины с тягово-сцепным устройством в виде шарнирного четырехзвенника/ A.C. Павлюк, Ю.И. Шенкнехт //Ползуновский вестник. - 2013. - № 4/3. - С. 200-203.

3. Шенкнехт, Ю.И. Исследование влияния конструкции тягово-сцепного устройства на устойчивость движения машинно-тракторного агрегата/ A.C. Павлюк, Ю.И. Шенкнехт // Ползуновский вестник. - 2014. - № 4/1. - 14-19 с.

4. Шенкнехт, Ю.И. Устойчивость движения мобильных машин/ A.C. Павлюк, Ю.И. Шенкнехт // Вестник алтайской науки. - 2014. - №4. - С. 315-318.

Патент РФ

5. Шенкнехт, Ю.И.Сцеппое устройство тягача. Патент РФ RU 2 503 552 С1. Заявка 2012123263/ 11, 05.06.2012/ A.C. Павлюк, Ю.И. Шенкнехт. - Опубликовано: 10.01.2014 Бюл № 1.

' Публикации в других изданиях

6. Шенкнехт, Ю.И. Совершенствование тягово-сцепных устройств мобильных машин [Электронный ресурс]/ A.C. Павлюк, Ю.И. Шенкнехт// VIII Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь - 2011»/ Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова. Выпуск 13. - Барнаул: АлтГТУ им. И. И. Ползунова, 2011. - Режим доступа http://elib.altstu.ru/elib/books/Files/pv2014_04_l/pdf/014pavliuk.pdf.

7. Шенкнехт, Ю. И. Проблема повышения устойчивости МТА/ Ю.И. Шенкнехт, А.И. Копейкин// Сборник тезисов и докладов 72-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско- преподавательского состава технического университета. /Алт.гос.техн.ун-т им.И.И. Ползунова. - Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2014. - С. 102 - 103.

8. Шенкнехт, Ю.И. Повышение устойчивости движения шарнирно соединенных машин в условиях агропромышленного комплекса/ A.C. Павлюк, Ю.И. Шенкнехт// Современные проблемы теории машин: Материалы II международной заочной научно-практической конференции / НОЦ «MC» . - Новокузнецк: Издательский центр СибГИУ, 2014,- С. 97-106.

9. Шенкнехт, Ю.И. Пути повышение устойчивости и маневренности МТА, работающих с прицепными сельскохозяйственными машинами// VI международная научно-практическая конференция «Современные концепции научных исследований». Евразийский союз ученых. Научный журнал. - 2014. - № 6 -С. 86-88.

10. Шенкнехт, Ю.И. Перспективы и проблемы использования МТА в составе с прицепными сельскохозяйственными машинами// Теоретические и практические аспекты развития современной науки: материалы XIII международной научно-практической конференции, г. Москва, 4 октября 2014 г.- М.: Изд-во «Институт стратегических исследований», 2014 - С.22-27.

Подписано в печать 6.05.2015. Формат 60x84 1/16. Печать - цифровая. Усл.п.л. 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 2015-183

Отпечатано в типографии АлтГТУ, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46 тел.: (8-3852) 29-09-48

Лицензия на полиграфическую деятельность ПЛД №28-35 от 15.07.97 г.