автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение тягово-сцепных свойств колесных движителей машинно-тракторных агрегатов

4844Ь31

На правах рукописи

МАХМУТОВ Мансур Магфурович

ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ КОЛЕСНЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

Специальность 05.20.01 - «Технологии и средства механизации сельского хозяйства»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 8 АПР 2011

Москва 2011

4844631

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный заочный университет» (ФГОУ ВПО РГАЗУ) и «Казанский государственный аграрный университет» (ФГОУ ВПО КГАУ).

Научный консультант

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Славкин Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор Лобачевский Яков Петрович;

Ведущая организация

доктор технических наук Имамов Имрав Сабирович;

доктор технических наук, профессор Захарченко Анатолий Николаевич

ФГОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева»

Защита состоится мая 2011 года в 10 часов на заседании

диссертационного совета Д 220.056.03 при ФГОУ ВПО «Российский государственный аграрный заочный университет» по адресу: 143900, МО, г. Балашиха 8, ул. Ю.Фучика, 1, ауд. 114

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Российский государственный агарный заочный университет»

Автореферат разослан « ^ » апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

О.П. Мохова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Рост интенсивности сельскохозяйственного производства неразрывно связан с повышением производительности машинно-тракторных агрегатов (МТА) и необходимостью увеличения их тяговых свойств.

Известные способы улучшения тяговых характеристик колесных МТА догружателями ведущих колес, применением дополнительных съемных грузов, заполнением жидкостью камер ведущих колес увеличивают силу тяги трактора за счет повышения сцепной массы, однако, они повышают уплотняющее воздействие машины на почву и, как следствие, ведут к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

С увеличением конструктивных размеров колес и применением сдвоенных шин улучшаются функциональные свойства движителей, однако, существенно возрастают стоимость движителя, его габариты, усложняется управляемость МТА.

Оборудование движителей МТА быстросъемными зацепами, позволяющими снизить уплотняющее воздействие движителя на почву, представляется рациональным решением проблемы повышения тяговых характеристик ведущих колес. Это позволяет приблизить тяговые характеристики колесных машин к характеристикам движителей гусеничного типа за счет взаимодействия зацепов с более уплотненными слоями почвы подпахотного горизонта. При этом применение зацепов позволяет мобильной сельскохозяйственной технике с колесными движителями расширить диапазон ее использования.

Несмотря на большое количество работ по повышению тяговых характеристик колесных агрегатов, вопрос эффективности съемных зацепов для улучшения тяговых характеристик не исследован в полном объеме. Поэтому проблема снижения уплотняющего воздействия ходовых систем МТА на почвах с низкой несущей способностью имеет важное народнохозяйственное значение и является актуальной.

Исследования проводились в соответствии с планами НИОКР ФГОУ ВПО РГАЗУ по госбюджетной теме № 48 «Усовершенствование технологии машинной уборки картофеля» в соответствии с постановлением Правительства РФ № 446 от 14.06.2007 - О государственной программе развития сельского хозяйства на 2008-2012 годы, предусматривающей «...Ускоренный переход к использованию новых высокопроизводительных сельскохозяйственных машин и ресурсосберегающей технологии».

Цель работы: повышение тягово-сцепных свойств колесных движителей мобильных машинно-тракторных агрегатов путем использования устройств противоскольжения, снижающих уплотняющее воздействие колес на почву.

Объект исследования: колесный движитель сельскохозяйственных - агрегатов, оснащенный съемными зацепами и устройствами противоскольжения.

Предмет исследования: процесс взаимодействия колесных движителей сельскохозяйственных агрегатов с пахотным слоем почвы.

На защиту выносятся:

1. Математические модели, позволяющие:

- определить тяговые свойства и сопротивление качению колесного движителя МТА со съемными зацепами в зависимости от условий эксплуатации;

- оптимизировать параметры колесного движителя по энергетическому критерию;

- определить величину коэффициента объемного смятия в зависимости от физико-механических свойств почвы и с учетом формы почвенного ядра в процессе сжатия ее штампом.

2. Основные закономерности процесса взаимодействия устройств противоскольжения с почвой и аналитический метод определения степени буксования колесного движителя при совместной работе шинных и съемных зацепов.

3. Конструкции перспективных образцов съемных зацепов колесных движителей МТА с оптимальными параметрами.

4. Результаты экспериментальных исследований и производственной проверки разработанных устройств противоскольжения МТА и их технико-экономическая эффективность.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов математического моделирования и базировались на основе применения положений теоретической механики, теории вероятностей, математической статистики, численного анализа. При вычислениях использовались прмраммные продукты MS EXCEL, MathCAD. При проведении экспериментальных исследований использованы методы тензометрирования, осциллографирования, теории планирования многофакторного эксперимента. Агротехнические, технико-экспериментальные, энергетические и экономические показатели определялись согласно соответствующим стандартам: ГОСТ 30745-2001, ГОСТ 3481-79, ГОСТ 7057-2001, ГОСТ 24026-80, ГОСТ 20915-75 и ГОСТ 8.207-76, ГОСТ 27247-87, ГОСТ 28268-89, ГОСТ 26953-86, ГОСТ 26954-86, ГОСТ 27593-88 (2005), ГОСТ 23730-88.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждаются достаточным объемом экспериментальных исследований с использованием современных средств измерений; высокой степенью сходимости теоретических и экспериментальных данных; результатами сравнительных испытаний.

Научную новизну работы составляют:

- теоретические и экспериментальные модели, описывающие процесс формирования сил сопротивления почвы сжатию;

- аналитические модели функционирования колеса со съемными зацепами, повышающими тягово-сцепные и почвосберегающие свойства колесных движителей МТА;

- математические модели, позволяющие обосновать оптимальные параметры движителя, съемных зацепов и их количество на ведущем колесе;

- методы оптимизации параметров колесных ходовых систем МТА, оснащенных съемными зацепами;

- результаты экспериментальных исследований опытных образцов съемных устройств противоскольжения к тракторам различного класса тяга, агрегатируемых с сельскохозяйственными машинами.

Практическая ценность и реализация результатов исследований.

Проведенные исследования позволили разработать научно-обоснованные рекомендации по снижению негативного воздействия колесных ходовых систем МТА на пахотный слой почвы. Предложены методы определения оптимальных параметров колесных движителей со съемными зацепами, применение которых в сельском хозяйстве позволяет повысить тяговые характеристики колесных агрегатов без увеличения плотности почвы. Разработанный способ повышения тягово-сцепных свойств колесного движителя и устройство для его реализации защищены патентом РФ № 2349460.

Рекомендации и технические решения используются ООО КЗ «Ростсельмаш» при разработке колесных ходовых систем, ОАО «ВИСХОМ» им. В.П, Горячкина при разработке высвобождаемого энергетического модуля ВЭМ-220 к машинам для возделывания и уборки зерновых и пропашных культур, приняты министерствами Республики Татарстан «Экология и природные ресурсы», «Сельское хозяйство и продовольствие», «Лесное хозяйство» для использования в сельскохозяйственных предприятиях, лесхозах и государственно-бюджетных учреждениях «Лес». В 2004 году данная разработка награждена бронзовой медалью и дипломом третьей степени в рамках выставки «Золотая осень - 2004» (г. Москва).

Экспериментальные образцы устройств противоскольжения, установленные на колесных МТА, прошли производственные испытания и показали высокую эффективность в хозяйствах ООО «Сердинское и компания» Шаховского района Московской области, Республики Татарстан: ОАО «Апастовская ПМК Мелиорация», АСХК «Ярыш» и КФК «Колос» Апастовского района, ООО Агрофирма «Уныш» Атнинского района, КФК «Лутфуллин» Высокогорского района, КП «Искра» и «Рассвет» Мамадышского района, ООО «Мамадышская продовольственная корпорация», Зеленодольский, Кайбицкий, Кызыл-Юлдузский, Пригородный лесхозы, ГБУ «Ислетар лес» и «Бугульминское лесничество».

Техническая документация по разработанным устройствам противоскольжения различных конструкций заложена в фонды Татарского ЦНТИ и реализуются в ООО «Татагромаш-К», ООО «Гелиос АГРО», АК «АКОС» и ООО «Сельхозснаб-Апас».

Разработки по теме диссертации используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Московский ГАУ им. В.П. Горячкина», ФГОУ ВПО «Российский ГАЗУ», Татарского института переподготовки кадров агробизнеса, Научно-техническом центре по разработке прогрессивного оборудования, ФГОУ ВПО «Казанский ГАУ», ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», ФГОУ ВПО «Марийский государственный университет», ФГОУ ВПО «Нижегородская ГСХА», ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА».

Апробация работы. Результаты основных положений диссертации докладывались и обсуждались на кафедре «Тяговые машины и ремонт оборудования» МарПИ им. М. Горького (Йошкар-Ола, 1992), на XXV научно-производственной конференции профессорско-преподавательского коллектива Ижевского СХИ (Ижевск, 1993), на расширенном заседании кафедры «Тракторы и автомобили» Казанского ГСХА (1995), на расширенном заседании отдела механизации с.-х. производства НПО «Нива Татарстана» (Казань, 1995), на Республиканской научно-практической конференции «Молодые ученые -агропромышленному комплексу» (Казань, 1997), на научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Совершенствование и развитие мобильной энергетики в сельском хозяйстве» (Чебоксары, 1998), на юбилейной конференции «50 лет факультету механизации сельского хозяйства Самарской ГСХА» (Самара, 1999), секциях НТС ОАО «ВИСХОМ» отделов комплексов машин для уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов и комплектов машин для уборки и обработки зерновых культур (Москва, 2000-2005), на Всероссийской научно-технической конференции «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства» (Казань, 2001), на международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2003), на научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Улучшение технико-эксплуатационных показателей мобильной техники» (Нижний Новгород, 2003), на международной научно-технической конференции «100 лет механизму Беннета» (Казань, 2004), на комбайновом заводе «Ростсельмаш» (Ростов на Дону, 2006), на научно-техническом семинаре инженерного факультета ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» (Чебоксары, 2007), на международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2008), на Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем», (Саранск, 2009), на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Казанского ГАУ (КГСХА) (1993-

2009), на международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки» (Москва, 2010).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 61 работе, из них 15 - в изданиях, указанных в списке ВАК РФ, одна монография, получены 2 авторских свидетельства и 7 патентов РФ, 3 заявки на изобретение с положительными решениями, опубликованные в бюллетенях № 32 (2009 г.), № 36 (2009 г.), № 32 (2010 г.), 6 свидетельств на программы для ЭВМ. Общий объем составляет 25,88 п.л., доля автора - 19,48 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, отражающих ее основное содержание, списка использованных литературных источников из 274 наименований. В заключении диссертации приведены основные выводы и приложения на 102 страницах. Основная часть содержит 341 страницу машинописного текста, в том числе 141 рисунок и 69 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложено краткое состояние исследуемой проблемы, обоснованы ее актуальность, сущность выполненной работы, цель и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы и задачи исследования» рассмотрены условия функционирования движителей МТА по сезонам года и видам работ. Проведен анализ существующих мероприятий по повышению тягово-сцепных и почвосберегающих свойств движителя.

В основу теории качения колеса и его контакта с почвой значительный вклад внесли В.П. Горячкин, В.И. Кнороз, A.C. Литвинов, Е.А. ЧудакоЕ, М.Г. Беккер и многие другие.

Исследования в направлении повышения тягово-сцепных свойств машинно-тракторных агрегатов (МТА) отражены в работах Я.С. Агейкина, С.А. Алферова, В.Ф. Бабкова, М.И. Белова, П.И. Гаджиева, В.В. Гуськова,

A.Х. Зимагулова, В.В. Кацыгина, Я.П. Лобачевского, В.И. Медведева,

B.А Петрушова, В.И. Славкина, A.A. Сорокина, А.И. Чепурного, Д.А. Чудакова и др.

Исследования, направленные на создание конструкции и типов движителей, обеспечивающих снижение вредного воздействия на почву, выполнены Я.С. Агейкиным, П.У. Бахтиным, В.Н. Белковским, В.П. Бойковым, В.Н. Болтинским, А.Г. Бондаревым, A.B. Васильевым, И.И. Водяником, B.C. Гапоненко, А.М. Гуревичем, А.Н. Захарченко, Д.И. Золотаревской, И.П. Ксеневичем, Г.М. Кутьковым, Г.В. Леонтьевым, A.A. Лопаревым, М.И. Ляско, И.М. Пановым, В.А. Русановым, В.А. Скотниковым, Р.Ш. Хабатовым и др.

В области энергоресурсосбережения МЭС значительный вклад внес-ли А.Н. Важенин, И.С. Имамов, А.П. Иншаков, В.М. Кряжков, Г.М. Кутьков,

А.Б. Лурье, П.И. Макаров, Ф.Ф. Мухамадьяров, Э.Ю. Нугис, А.Н. Орда, А.В. Судаков, А.К. Юлдашев и др.

Глубокие научные исследования и практические разработки по повышению эффективности движителей МТА проводятся в НАТИ, ОАО «ВИСХОМ» им. В.П. Горячкина, ВИМ, НАМИ, НИИСХ Северо-Востока, ГНУ Татарском НИИСХ РАСХН, НИИ-21, в аграрных вузах Москвы, Санкт-Петербурга, Воронежа, Волгограда, Вятки, Казани, Нижнего Новгорода, Саранска, Челябинска, Чувашии и в других научных учреждениях.

Анализ существующих конструкций устройств противоскольжения позволяет классифицировать их по следующим признакам:

- форма рабочей поверхности зацепа (прямоугольная; треугольная; круглая; овальная; спиральная);

- характер внедрения зацепа в почву (пассивный; активный: поступательный, вращательный, вращательно-поступательный);

способ выдвижения зацепа (ручной; механизированный; полуавтоматический; автоматический);

источник энергии привода (механический; пневматический; гидравлический; электрический; электромагнитный; комбинированный);

- крепление к диску обода колеса (резьбовое; штифтовое; штыковое; фрикционное);

- форма сечения стойки (круглая; коническая; полая);

- способ регулирования параметров внедрения зацепов и длины стойки (ручной; автоматический);

- конструкции устройств (съемные - рис. 1 а, б, в, г; выдвижные - рис. 1 ж; складывающиеся - рис. 1 д).

Рассматриваемые устройства различаются также по характеру крепления и расположению зацепов и стойки устройства, по конструкции направляющих втулок и щеки и т.д.

Снижению уплотняющего воздействия движителя на почву способствуют устройства, позволяющие образовывать опору в подпахотных слоях почвы и за счет этого реализовывать тяговую нагрузку агрегата. В данном режиме работы колесо не контактирует с почвой (частично или полностью) и функцию основания выполняет устройство противоскольжения.

В отличие от шинных зацепов, шаг съемных зацепов в несколько раз больше. При значении шага равном и выше длины опорной поверхности колеса, сдвига почвенных «кирпичиков», зажатых между зацепами, не происходит. Это изменяет физическую сущность процесса взаимодействия зацепов с почвой - происходит деформация и разрушение структуры почвы в горизонтальном направлении (рис. 2).

Следовательно, данное предположение может быть принято за основу расчетов тягово-сцепных свойств движителя МТА, оборудованного съемными зацепами. В связи с этим существует необходимость рассмотрения процесс деформации почвы при ее сжатии в вертикальном и горизонтальном

направлениях и анализ влияния параметров съемных зацепов на тяговые и почвосберегающие свойства движителя.

Рис. 1. Съемные устройства противоскольжения различных конструкций: а - патент США, № 2496924 по кл. 301-51; б - патент Франции, №1559167 по кя. В 60 В 15/00; в-для тракторов класса тяги 0,9...2,0 (патент ¡111, № 84309); г - для тракторов класса тяги 0,6; д - со складывающимися зацепами (патент РФ, № 95103566); е - с волнообразной формой сегментного диска; ж - с выдвижными зацепами; з - образующие опору в подпахотных слоях почвы (патент РФ, № 2349460)

На основании анализа состояния проблемы и в соответствии с целью были поставлены и решены следующие задачи:

1. Классифицировать существующие методы повышения функциональных характеристик колесных движителей МТА и разработать способ повышения их тягово-сцепных и почвосберегающих качеств.

2. Исследовать процесс формирования сил сопротивления почв сжатию и разработать модели динамических коэффициентов объемного смятия, изменения угла давления и формы почвенного ядра.

3. Разработать математические модели, описывающие влияние параметров устройств противоскольжения на функциональные показатели движителей МТА.

4. Исследовать процесс совместного действия шинных и съемных зацепов на формирование тяговой способности колеса, а также влияние устройств противоскольжения на плотность почв в следе движителя и сил сопротивления движению колеса.

5. Разработать методику расчетов оптимальных параметров съемных зацепов по энергетическому критерию и дать научно-обоснованные рекомендации по улучшению тяговых свойств колесных тракторов и снижешпо их уплотняющего воздействия на почву.

6. Исследовать влияние устройств противоскольжения различных конструкций на плотность почвы в следе движителя и силы сопротивления движению колеса со съемными зацепами в зависимости от режимов взаимодействия колеса с почвой.

7. Выдать практические рекомендации по применению устройств противоскольжения в зависимости от величины силы внедрения съемного зацепа в почву. Оценить годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования в зависимости от агрегата, в составе которого применяются устройства противоскольжения.

Во второй главе «Процесс формирования сил сопротивления почв сжатию» на основании экспериментальных исследований получены значения коэффициентов объемного смятия почвы, плотности почвы и ядра, коэффициентов динамики изменения угла и формы почвенного ядра, определены коэффициенты уравнений регрессии, значимости варьируемых факторов при постановке экспериментов с реализацией центральных композиционных планов второго порядка.

Процесс внедрения штампа в почву условно делят на две фазы (рис. 3). В течение первой фазы с увеличением глубины внедрения штампа сила сопротивления повышается. Во второй фазе увеличение деформации почвы не вызывает повышения сил сопротивления. Следовательно, вычислив координаты точки А, определяющей окончание первой и начало второй фаз, можно рассчитать коэффициент объемного смятия почвы.

Рис. 2. Результат взаимодействия зацепов с почвой в режиме полного буксования движителя

Рис. 3. Зависимость силы сопротивления почвы смятию от деформации

Из анализа рис. 3 видно, что координата точки А определяется величинами максимальной силы сопротивления и деформации почвы под штампом при максимальном значении сил сопротивления.

С целью определения координат точки А, были проведены экспериментальные исследования на легких и среднесуглинистых почвах с различным содержанием влаги и воздуха. В результате чего было установлено, что слои почвы, находящиеся под движущимся штампом, накладываясь друг на друга, образуют более уплотненное почвенное ядро, что способствует увеличению сил сопротивления (первая фаза). Достигнув определенной формы, размеров и плотности, ядро начинает раздвигать слои почвы, сохраняя свои параметры, перпендикулярно направлению движения штампа (вторая фаза). Если при дальнейшем движении штампа ядро контактирует с более плотными слоями почвы, то оно, увеличивая свои размеры, способствует повышению сил сопротивления при внедрении штампа в почву.

, Максимальная сила сжатия Ртах характеризует такое сжатие, при котором

рост и уплотненность почвенного ядра прекращается и начинается процесс раздвижения слоев почвы. С данного момента почвенное ядро является продолжением штампа конусной (пирамидальной) формы наконечника. Следовательно, на границе ядра, с соответствующей боковой площадью конусообразной формы, возникают деформации сдвига одних частиц почвы относительно других и силы сдвига, зависящие от максимальной силы сжатия. Учитывая угол трения почвенных частиц, запишем:

Р

тах

(1 - БЮ X ^ )Х С08а

(1)

ш

где с0 - сопротивление сдвигу, создаваемое силами сцепления, действующими между частицами почвы, кПа; <Р0 - угол внутреннего трения, представляющий собой отношение приращения сопротивления сдвигу к соответствующему увеличению нормального давления; аш, Ьш - соответственно длина и ширина штампа, м; а ш - угол давления на последующие слои почвы, град.

Определив максимальную силу сжатия и длину почвенного ядра, рассчитаем коэффициент объемного смятия почвы К,:

К =_Зхс.(1-^)___

С1 - РЯ )* (1 - * аш )* )* 1Я Х С03(Ка Х )Х £я '

где К а — коэффициент, учитывающий динамику изменения угла давления на последующие слои почвы; ея - коэффициент, учитывающий форму почвенного ядра в процессе сжатия ее штампом; Бц 1 ¥ц - соответственно пористость почвы и ядра; /я - длина почвенного ядра, м.

На основании рассмотрения фрактальной модели структуры почвы и параметров упаковок различных типов почв получена зависимость угла давления на последующие слои почвы от пористости:

Еп=0М-(з,66хЮ'3)хаш . (3)

Определены регрессионные модели влияния влажности и типа почв на сопротивление сдвигу, создаваемое силами сцепления са и углом внутреннего трения <р0\

с0 = 26,25- 16,75X1 + 16,25Х2- 15,75Х,Х2, (4)

<ра = 18,25 ~ 1,75Х, -11,75Х2 -1,75Х,Х2, (5)

где X], Х2 - соответственно относительная влажность и удельный вес почвы в кодированном виде.

Зависимость относительной влажности, при которой наступает предел пластичности Я7/7 (%) и предел текучести 1¥0Т (%), от удельного веса почвы , опишем выражениями:

1¥оп=(у5-20)-4. (6)

W0T=W0П+JP, (7)

где у3 - удельный вес почвы, кг/м3; — число пластичности, %.

Число пластичности зависит от содержания глинистых частиц по весу (%), которое ориентировочно можно принять: = 0,6-

Выражая плотность почвы Уп (кг/м3) через весовые и объемные

ё £ 2

показатели ее фаз, получим: У „ ~ —---—. (8)

" 1 + ' 2 + " з

Учитьшая, что Я, = Г* х = г№ *Уг;1Гв = —^—;Ж0 = = .

ш.

gl + 1 + ИГ

Определим:

^х^, +£:):

Г***.

Уг =

Следовательно:

у№ х У1 X у5 х

Г л =

У, X Г, +----, - ч

у, хГ, + хУ2 _ 1

^ + У 2 + ^

1 +

у + ^ + у

(9)

(10)

= 1 -

Г,

1 - Ж

1 +

у $ х Ш

У и +

х (1 - IV а ) V ! Гх^ Г *7

1 - ¡Г у „ х (1 - Ш )

(П)

где VI, У2, У3 - объем, занятый соответственно твердыми частицами, водой и воздухом, м3; g^, - вес соответственно твердых часпщ и воды в порах почвы, кг, 7\у - объемный вес воды, 7 к — 10 кг/м3; ¥0 - абсолютная и относительная влажность почвы, %.

Пористость ядра ¥я в зависимости от абсолютной влажности почвы определится:

УГ.

1 +

Ря = 1 ~

1 - ГГ.

1 +

Г 5 х У,

V, - Л V

(12)

7 № х

(1-0 Г1+АУ

Обоснованы теоретические модели коэффициентов динамики изменения угла давления (КДУ) и формы почвенного ядра (КФЯ)

к„ =

131 -

1 - 1л-г ■

(3,66 X 10 )

Г я

131 -

(з,6б X 10 )

(13)

На практике форма почвенного ядра не всегда имеет конусообразную форму, поэтому с целью ее корректировки введем поправочный коэффициент

формы почвенного ядра. Используя модель (2), коэффициент формы ядра определится:

* =___

~)х С1 - х си )х )хX С05(л:о X )х

Исследования по определению экспериментальных моделей динамических коэффициентов почвы проводились в два этапа: для вертикального и горизонтального направлений. Сила внедрения штампов создавалась домкратом, расположенным между передним мостом автомобиля, динамометром и штампом. Определив место проведения эксперимента при помощи ручного твердомера, подгоняли автомобиль. Под тщательно разровненную поверхность почвы устанавливали, согласно рандомизации опытов, исследуемый штамп. После продолжительного нагружения штампа, с целью снижения фактора упругой деформации почвы, по образованной лунке штангенциркулем снимались замеры каждой стороны, определяя среднюю глубину погружения штампа, а по показаниям динамометра - силу сопротивления сжатию почвы. Повторность опытов была трехкратной. Необходимая твердость почвы достигалась за счет механического рыхления и искусственного ее переувлажнения (ГОСТ 28268-89, ГОСТ 27593-88 (2005)).

С целью возможного перемещения исследуемых штампов в горизонтальном направлении вырывали яму размером 1 х 0,5 х 0,5 м, в которую для создания необходимого усилия внедрения помещали динамометр и домкрат.

Экспериментальные исследования проводились для следующих уровней и интервалов варьирования (табл. 1).

Таблица 1

Уровни и интервалы варьирования факторов_

Наименование Обоз- Факторы

уровней начен. ХгКГ4, л/ Х3,% Х$, Ша

Нижний -1 400 1 17 1,0 0

Центральный 0 600 5 20 1,5 0,25

Верхний +1 800 9 23 2,0 0,50

Интерв. варьир. дх 200 4 3 0,5 0,25

Получены регрессионные модели, позволившие дать сравнительный анализ коэффициентов уравнения регрессии второго порядка: коэффициента объемного смятия, плотности почвенного ядра уя, приращения плотности почвенного ядра А уя, коэффициентов динамики изменения угла давления на последующие слои почвы А'аг и формы почвенного ядра 5. В частности, при вертикальном направлении внедрения штампа зависимости будут выглядеть следующим образом:

Кв = (1,463-0,103X1 + 0,098 Х2-0,157 Х3 - 0,276 Х4-0,042 X,2-

0,022Х22-0,044Х42 + 0,238Х,3 + 0,151 Х14-0,043 Х24)-1С?, (15)

Г и = (13,9-0,3 X, + 0,2X3-1,5X4-0,4 X,2-0,9 Х22- 0,9 Х32 +

0,2 Хц- 0,2 Хи-0,2X24.) • 102 (16)

АГл = (11,1 - 4,6X, - 0,2 Х2 + 2,4Хз + 3,4Х4 + 2,9X?-1,6Х32-

1,6Х42 + 1,4X,2-1,4Х,^ >10, (17)

Ка, = 0,90-0,14Х,+ 0,03 Х2 +0,12 Х3-0,09 Х4-0,13 X,2 -

0,17 Х42-О, ЮХ12-0, 10Х2з + 0,07Хз4, (18)

е, = 536,7 + 53,6X1 + 11,3 Х2 + 4,9Х3 + 148,5 Х4 + 36,1 А'/-

132,9 Х42-54,4X12 + 31,4 Хц-54,2 Х14 + 34,1 Х24, (19)

где Х1 - площадь штампа; Х2 - отношение длины к ширине штампа; Х3 -абсолютная влажность почвы; Х4 - отношение объема воздуха к твердым частицам почвы; Х$ - вертикальное давление на почву соответственно в закодированном виде.

С увеличением нагрузки на почву плотность почвы уп, в пределах первой фазы уплотнения, определится:

Гя=70 + *0*у, (20)

где у0 - первоначальная плотность почвы (до приложения нагрузки), кг/м3; Рш - нагрузка на штамп, Н; ка - коэффициент пропорциональности приращения плота м/с*.

плотности почвы на единицу нагрузки, м"3, g - ускорение свободного падения.

Из выражения (20) найдем коэффициент к0:

i. _(Гп-7о)-8 -S оп

Ко--р --j • W

При построении регрессионной модели зависимости коэффициента пропорциональности кв от количества влаги и воздуха, площади штампа и отношения его сторон были реализованы центральные композиционные планы второго порядка:

ка =0,127-0,018X,- 0,012Х2- 0,008Х3- 0,011 Х4~ 0,024Х22 - 0,029Х33 -

0,029 Х44 + 0,012 Хп. (22)

В третьей главе «Теоретические основы работы колеса со съемными зацепами» исследованы сцепные свойства движителя МТА, оборудованного съемными зацепами. При вращении колеса под действием крутящего момента возникают силы сопротивления, обусловленные движением агрегата и крюковой нагрузкой. Суммарная величина сил сопротивления определяет силу давления зацепа на горизонтальные слои почвы, а значение ее деформации -степень буксования колеса (рис. 4). Объем смятия почвы определяется произведением площади ABCF на длину зацепа, тогда:

Sabcf=Saof — Sobc=$aof — (Sobo - Socn) (23)

SABCF=0,0087'(Ri + ht)2x(ßl-ß2)-[(Rk-hk-hf/2)] x (tgß.-tg ß2), (24)

где Rk — радиус колеса, м; 8Сш — коэффициент буксования колеса в момент взаимодействия съемных и шинных зацепов; hc - высота съемного зацепа, м; hh- hz - прогиб шины и глубина колеи, м; а - угол взаимодействия зацепа с почвой, град.

Учитывая, что касательная сила тяги Рс, реализуемая съемным зацепом есть произведение объема смятия почвы на коэффициент ее объемного смятия Кг (Н/м3), получим:

cosa = 2*(Rk-hk-hJ/(Rk + hj; /3{ = (0СШ х а) + Р2 ; А = 8сш х (2* arceos (Rk-hk-hz)/(Rk + hj) + /?2; Учитывая, что: Pc~hx К г * SABCF> определим

Рс= /с* Кг х 0,0087*(Rk + hfy осш х arceos (Rk/(Rk + hj) - (Rk-hk-hf/2) x tg ($сш * (2x arceos (Rk-hk-hz)/ (Rk + hj) + fi2) -tg P2 , (25) где lc - длина съемного зацепа, м.

Рис. 4. Схема к расчету буксования и моментов сопротивления движению колеса

Для движителя, оборудованного съемными зацепами, процесс буксования 8к формируется за счет факторов сжатия ими почвы, а также сдвига и среза почвы шинными зацепами. С уменьшением количества съемных зацепов, период, когда первый зацеп вышел с зацепления, а второй во взаимодействие с почвой еще не вошел, увеличивается. В данный момент тягово-сцепные свойства колеса формируются только за счет шинных зацепов.

Выразим вышеотмеченное положение в математической форме:

: 3 ■

■Sy, ~ К

St+S,

(26)

где 5Т], - теоретический путь перемещения колеса при совместном

взаимодействии шинных и съемных зацепов с почвой, м; Л,,Л2 - величины соответственно сдвига и сжатия почвы в горизонтальном направлении, м.

Величина шага съемных зацепов tc определяется выражением: 2 л R .

= —~-— = S T¡ + S Т] , (27)

Z с

р

Л' = 5kSTt> Л2 = к ¡ h > (28)

Л Г 1 с п р

где Zc - длина съемного зацепа, м.

Приведенная высота съемных зацепов hp определится:

]Г (R к + hc ) х (eos (0,0175 xa)) - R к

h n = -i-:-:-, (29)

p arceos (RK/(RK + hc)) K '

где: 0< a < arccos (Rk / (Rk + hj);

Подставляя полученные выражения (27 - 29) в (26), определим St и Рс:

* я sTizcsm pcz с

3* = 3«- 2 ж R k + 2 *RkKrl.k,' ™

5, - д... +

STZCS

2 xRtK rlchp

Рс = Л-_!-1-, {31)

^ с

Рассмотрим кривые буксования колеса (рис. 5), полученные при взаимодействии шинных зацепов и совместном взаимодействии их со съемными зацепами. Если без съемных зацепов буксование достигает величины 8 ш (проекция точки А), то со съемными зацепами буксование в момент совместного взаимодействия с шинными уменьшится до величины <> а« (проекция точки В).

Значение буксования колеса 8 к находится между значениями 8 ш , 3 ш и зависит от количества съемных зацепов на ведущем колесе. Выразим вышеотмеченное в математической форме:

3 =(^ха)] ,5шх(3б0-а) 1 360 360

Zc х arceos

R>+h-h,

hk-hp

8„ = 8 -• ^ к ui

Rk+hc

360

Полученная модель справедлива при условиях: 0 < Zc х arceos -

■х(К -sm).

Rk +hc

—-p-< 360

(32)

(33)

В результате взаимодействия зацепа с почвой в рехсиме полного буксования колеса возникнут силы, стремящиеся сдвинуть колесо в вертикальном и горизонтальном направлениях (рис. 6).

Траекторией точки зацепа при буксовании является окружность. Величина вертикальной составляющей силы тяги изменяется по косинусоидальной зависимости, а горизонтальной - по синусоидальной, значение которой больше сил вертикального направления при углах поворота зацепов от 45° до 135° - дуга АВ (рис. 7).

Рис.6. Схема к расчету оптимального параметра высоты съемного зацепа

0 45 90 135 а'

Рис. 7. Зависимость изменения сил вертикального и горизонтального направления от угла поворота колеса

Следовательно, оптимальная высота зацепа ограничится точкой контакта его с почвой в момент, когда силы горизонтального направления, или тяговое усилие превысят величину вертикальных сил. Тогда высота зацепа, при которой будут достигаться максимальные тягово-сцепные показатели движителя, определится по формуле:

(34)

йс =

__R

eos45° к

2 xie, Dt

---% --;=■-

л/2 2

где — диаметр колеса, м.

Условием реализации тяговых свойств зацепа является внедрение его в почву. С увеличением глубины внедрения его в почву доля силы тяги от съемных зацепов повышается. Данное предположение определяет два основных

параметра, оптимизирующих длину зацепа - силу давления на зацеп и твердость в почве, или способность зацепа внедриться в почву на глубину, равную высоте зацепа. Зная зависимость силы внедрения от глубины проникновения единичной площади основания, и также учитывая силу на проникновение стойки устройства противоскольжения (рис. 8), определим оптимальный параметр длины зацепа 1С:

где Рв - сила внедрения зацепа в почву, кН; Ъс - толщина зацепа, м; ¿у -диаметр стойки устройства, м.

№ полученного выражения следует, что одним из факторов, ограничивающих длину зацепа, а, следовательно, и силу тяга, является его толщина, которая не может быть бесконечно малой величиной, т.к. зацеп должен быть надежным в работе. Поэтому в качестве расчетного критерия должен быть прочностной параметр.

Из рисунка 8 видно, что если пренебречь действием сил вертикального направления, то при взаимодействии колеса с почвой зацеп, в основном, работает на изгиб. Приведенные силы от равномерно распределенных сил сопротивления почвы приложены в центрах площадок зацепа, разделенных стойкой устройства противоскольжения.

В результате взаимодействия зацепа с почвой, последняя давит на стенки зацепа силой, равной сумме крюковой нагрузки и сопротивления движению. Кроме того, почва обладает свойствами абразивности, в ходе эксплуатации линейные размеры зацепа будут уменьшаться, что не учитывается коэффициентом запаса прочности. Абразивный износ толщины зацепа Ьи примерно пропорционален работе трения, вызванного движением зацепа при внедрении в почву и буксовании колеса.

Следовательно, оптимальный параметр толщины зацепа, при которой достигается надежность в работе, определится выражением:

Основными деталями, определяющими массу устройства противоскольжения, являются стойка, ось и зацеп. Рассматривая эпюры изгибающих и крутящих моментов (рис. 96), необходимо отметить, что длина стойки устройства /у и оси 10 определяются размерами колеса. Для ведущего колеса тракторов тягового класса 0,6...2,0 находятся в пределах: /у =0,25...0,30 м; 10 =0,90... 1,20 м, поэтому надежность устройства в работе определяется прочностью стали и площадью поперечного сечения стойки и оси. При круглом сечении размеры оси й0 и стойки йс определятся:

10 3 х Рв 0,25 жс12у к в}гсьс Ьс

(35)

(36)

где [сг] - допускаемое напряжение материала, МПа.

¿о =\

_ М'с'оУ + (Ъ'оУ + 0,75(Рс/Уу 0,1 х [с]

И = 2 [ Рс1у

с ЧоДхЕгг]-

(37)

Масса стойки тс, оси т0 и зацепа т3 составляют примерно 70% от всей массы устройства ту, следовательно:

тг + т п + т

тг ~

0,7

Л X X 1у X рс

(38)

ж х а20х10х Ро

то----;>

т3=р3х1схЬсх}гс, где Ру, Ро, р3 - плотность материала (стали) соответственно стойки, оси и зацепа, кг/м3.

Рис. 8. Схема к расчету параметров толщины и длины съемного зацепа

х2

1у ¡0

Рс Рв а)

XI

И

1

б)

Рис. 9. Схема к расчету веса устройства противоскольжения а) расчетная схема; б) эпюры изгибающих и крутящих моментов устройства противоскольжения

При качении колеса, оборудованного съемными зацепами, возникают силы сопротивления движению от колеса и съемных зацепов. Однако, в отличие от сил сопротивления движению колеса, силы от съемных зацепов носят не постоянный, а периодический характер, т.е. они возникают в момент взаимодействия съемных зацепов с почвой.

Рассмотрим взаимодействие зацепов с почвой в диапазоне РЕ (рис. 4). Силы сопротивления, постепенно увеличиваясь, образуют в некоторой точке максимальное значение момента сопротивления, определяемого как произведение силы внедрения зацепа в почву на плечо РД. Сила внедрения зацепа в почву до точки Р имеет нулевое значение. Начиная с точки Р, она

увеличивается и достигает своего максимального значения в точке Е. Угол поворота a¡ определится:

Rr ~ h7 - hv

а, = arceos —----—

Rk + hc ■ (39)

Высота внедрения зацепа в почву Ьсл, в зависимости от угла поворота зацепа а,, определится выражением:

hcn = (RK -hz-hK)={RK+ hc)x cos a, - (RK - h2 -hK). (40)

Следовательно, сила внедрения зацепа в почву от угла поворота а, определится:

Рв = Ю-3 х ha,Ka х {lcbc + 0,25л

Плечо силы I п в точке Р будет иметь максимальное значение, а в точке D — нулевое. Следовательно,

+ (41)

Момент сопротивления съемных зацепов движению в зависимости от угла поворота зацепа, определится:

М^=Рвх£п =(KBRKcosa, +KBhccosa¡ -KBRK+KBkK +KBhz)x x {¡cbc + 0,2 )x (rk sine, +hc sino,)={Kbrk cosaJcbc +KBhc eosajcbc -KBR,Jcbc +KBhKlcbc -KBh7lcbc +0,25id2KBRK cosa, +Q,25xd2yKBhc eos«! - 0,25xd2yKBRK + 0,25лd2KBh£ + Q,25nd2yKBhz) x (RK sino, + hc sino,)= =KBRK cosa¡lcbcRK sinar, +KshccosallcbcRKsmal-KBRKlcbcRKsinccí + +KBhK¡cbcRtcs]na] + KBhzlcbcRK sine, +0,257si1yKBRK cosa,/?,, sinar, + +Q,25mi2KBhc eos a1RK sino, -0,25nd2KBRKRK sin a, +0,25adlKBhKRK sino:, + +0,2S7¡d2KBRKh2 sin a, +KBRKcosallcbchc sino; +Kshc cos«,/c6cAc sino, --KBRKlcbchc sin«, +Квкк1сЬс]гс sino, +KBh2lcbchc sino, + +Qi25nd2KBRKzosaíhcsmal +Q,2S7id2KBhczosaihcsmai-O^SadyKgR^siac^ + +0,257RÍ2KBhKhc sino, +Q,25nd2KBhzhc sino,.

Учитывая производную от тригонометрической функции, (cos a, sin a,)' = - sin a, sin a, + cos a¡ cos a, = cos2 a¡ - sin2 a, = cos 2a, получим производную от момента сопротивления зацепов по углу с, и решим дифференциальное уравнение:

[Ир) = К BRKlcbcRK cos2a, + KBhclcbcRK cos 2«! — KBRKlcbcRK cos a, + + KBhxlcbcRK cos a, + KBhzhcbcRK cos a, + 0,25to12KbRkRk cos 2c, + + 0,25nd2KBhcRK cos 2a, - 0,25zd]KBRKRK cos ax + Q,25!td2yKBhKRK cos a, + + 0,25nd2KBRKhz cos a, + KBRKlcbchc cos 2a, + KBhclcbchc cos a, -- KBRKlcbchc cos a, + KBhKlcbchc cos a, + KBhzlcbchc cos a, + + 0,257td2yKBRKhc cos 2a, + 0,25xdyKBhchc cos 2a, - 0,25 izd2yKBRKhc cos a, + + 0,25zd2KBhKhc cos at + 0,25 rtd2y К Bhzhc cos a,. Полученное выражение, приравнял к нулю, получим: cosa, x{-KBRKlcbcRK +KBhKlcbcRK +KBhzhcbcRK -0,257¡d2yKBRKRK +

+ 0,25rd2yKB}iKRK +0,25nd)KBRKhz -KBRKlcbchc +KBhKlcbchc + + KBhzlcbchc-0,25 xd2yKBRKhc +0,25 nd]KBhKhc +0,25 ml2yKBhzhc) + + (xs2alx(KBRKlcbcRK+KBhclcbcRK+Q,257dlKBRKRK+KBhclcbchc + + 0,257id2yKBhcRK +KBRKlcbchc+0,25xrf2yKsRKhc+0,25!xi2yKBhchc) = 0. Пусть

A = -KBRKlcbcRR + KBhKlcbcRK + KBhzhcbcRx - 0,25xd2yKBRKRK + + Q,25 zd2yKBhKRK + 0,25 xd2yKBRKhz + KBRKlcbchc + KBhKlcbchc + + КBhzlcbchc - 0,25xd2KBRKhc + 0,25nd]KBhKhc + 0,25nd)KBhzhc, В = KBRKlcbcRK + KBhclcbcRK + 0,25 xd¿KsRKRK + 0,25 nd2yKBhcRK + + KBRKlcbchc + KBhclcbchc + 0,25 !rdy К BRKhc + 0,25 nd)KBhchc.

Тогда со-"' = - —, учитывая, что cos2a, =2 cosa,2 -1, cos 2a¡ A

cos a, В

получим a,: --;—-= - —.

J 2 cos a, -1 A

Если cosa, = x, то, подставляя в модель, получим квадратное уравнение:

х В В 2 В

2 х —х + х--= 0 .

2х2-1 А' " А" "_А

Решая квадратное уравнение, определим: _

-l + Vl + 8*{В/А)г -\-tJI + SX(B;A)2

а, = arceos ---——; И а, = arceos---—^-—. (4L)

4 х В/А 1 4 х В/А

Применение съемных зацепов на колесном движителе повышает вертикальную нагрузку за счет массы устройства противоскольжения (рис. 10). Однако, в момент взаимодействия зацепа с почвой, сила, необходимая для внедрения его в почву, уменьшает нагрузку на колесо. Следовательно, в данный момент, плотность почвы в следе движителя определяется как

Уел =Уо+ АУк + Д У у ~ &Ув, где у о, Усд - плотность почвы соответственно первоначальная (до прохода) и в следе движителя, кг/м3; Д ук, Ауу, Аув - приращение плотности почвы, соответственно от нагрузки колеса, массы устройств противоскольжения и силы внедрения зацепа в почву, кг/м3.

(43)

Рис. 10. Влияние вертикальной нагрузки па плотность почвы в следе движителя

Выразив приращение плотности через весовые показатели, получим:

Уел =Уо + 2с *ЩЕ~РВ)- (44)

В зависимости от величины силы внедрения в почву, возможны два режима взаимодействия колеса с почвой.

1. Силы внедрения зацепа меньше нагрузки, приходящейся на зацеп:

Рв<Ок+гсхту8. (45)

Плотность в следе будет величиной переменной и достигнет своего минимума при полностью вошедшем зацепе в почву. Следовательно, учитывая процессы буксования и количество съемных зацепов на колесе, определим зону менее уплотненной части следа движителем за оборот колеса Ьа:

1^(1-8^x2^ л/С^+ОМ**-^-^ У • (46)

2. Силы внедрения зацепа больше нагрузки, приходящейся на зацеп:

Рв >вк +2С хту8. (47)

При данном режиме работы колесо не контактирует с почвой и функцию несущего основания выполняет устройство противоскольжения. Шотность в следе равна первоначальной. Отрицательная сторона данного режима заключается в том, что контакт колеса с почвой теряется, при движении возникают колебания агрегата с амплитудой равной высоте съемных зацепов и частотой зависящей от скорости движения и количества зацепов.

В зависимости от расположения зацепов левого и правого ведущих колес при движении возникают наклоны и перекосы трактора. Сцепные свойства

определяются тяговой способностью от съемных зацепов. С целью снижения перечисленных отрицательных явлений необходимо разрабатывать устройства по снижению колебаний и перекосов трактора (с переменным радиусом центра колеса) и повышения тяговых свойств (образующих опору в подпахотных слоях почвы). Необходима опытно-конструкторская работа в этих направлениях.

Существующие методы определения параметров колесного движителя часто носят расчетный характер и не оптимизируют, в частности, диаметр и ширину колеса, В основу оптимизации параметров колес положен тот факт, что с увеличением диаметра и ширины колеса повышаются тягово-сцепные и почвосберегающие свойства, вместе с этим увеличивается также и стоимость движителя. Используя в качестве критерия оптимизации энергетический показатель, получим следующую модель оптимизации:

д эизг =3,-3, = —^г---- (48)

изг 1 2 Т ■ Ш Т Т IV Т у '

1 СЛш СМ 1 ГОД 1 СЛш " см 1 год

где ДЭЮГ - приращение энергии, затраченной на изготовление шин, приходящейся на 1 га, МДж/га; Э,, Э2 - энергия, затраченная на изготовление шин, соответственно с первоначальными и измененными параметрами, приходящаяся на 1 га, МДж/га; <2ЯЗГ ,йЮг ~ энергия, затраченная на изготовление шин, соответственно с первоначальными и измененными параметрами, МДж; ^ ,Та!ш - срок службы шин в годах, соответственно с первоначальными и измененными параметрами; , \УС}4

производительность агрегата, соответственно с первоначальными и измененными параметрами, га/час; Т тд - годовая загрузка агрегата, час/год.

С увеличением диаметра и ширины колеса буксование движителя снижается по кривой с отрицательным ускорением. Сцепные свойства движителя с увеличением параметров колес повышаются.

При уменьшении износа на величину J срок службы увеличится пропорционально на величину:

Т • =т 8 х 6 ' . (49)

Снижение буксования повышает производительность агрегата на величину:

Е^шТ0ВгУг(. 1-п => гш=г а-П. (50)

С увеличением диаметра и ширины колеса стоимость движителя увеличивается по кривой с положительным ускорением. В результате решения данной задачи на ЭВМ получили следующую экспериментальную модель, отражающую в закодированном виде влияние значимых факторов на стоимость движителя в процентах от стоимости трактора:

С = 9,0+7,5Х, + б,2Х2 +1,5Х,2 + 3,5Х22 + 4,0Х,Х2, (51)

„ £>„ -1,0 „ Вк - 0,5 где Л] =———, л.г =—~— - соответственно диаметр и ширина колеса в

закодированном виде; £>й Вк - соответственно диаметр и ширина колеса, м.

Таким образом, получаем следующую модель оптимизации параметров колесного движителя:

_ с' у

' юг

-х С_У

■ (52)

Э, =

Ai_

Т СПг Т ГОД

\

(53)

^ t^w a, t„„ 8* (1-g'v (1- д") г

аш S'x(l-S)cu (1 -S ) юя С увеличением количества зацепов, увеличиваются производительность агрегата по модели (50), зона менее уплотненной части следа движителем по модели (46) и как следствие урожайность. Эти факторы уменьшают энергетический показатель. Однако, с увеличением количества зацепов, повышается стоимость движителя, что приводит к увеличению энергетического показателя. Следовательно, существует такое число съемных зацепов, при котором разность энергетических показателей достигнет максимального значения:

zc (zc + l)x у x lc7 Wcu wa, хУ'х l'a

где ДЭ - приращение энергии, МДж/га; Эь Э2 - энергия, затраченная на обработку гектара при работе агрегата соответственно с количеством зацепа Zc

и (Zc +1), МДж/га; Q - энергия, затраченная на изготовление устройства противоскольжения, МДж/га; Т^, ТГ0Д - соответственно срок службы зацепа в годах и годовая загрузка, час/год; WCM> - производительность агрегата

соответственно с количеством зацепов Zc и (Zc +1), га/час; У ,У' -урожайность культуры при работе соответственно с количеством зацепа Zc и (Zc +1), %; Lcji ,4л ~ зона менее уплотненной части следа движителем за оборот колеса, соответственно с количеством зацепа Zc и (Zc +1), м.

Анализ показывает, что энергии Э, и Э2 повышаются по кривой с положительным ускорением. Однако интенсивность повышения, в зависимости от количества съемных зацепов, разная. Это и определяет оптимальное количество зацепов на движителе. При буксовании МТА на 10-15% оптимальное количество зацепов на ведущем колесе составляет 3 ед.

В четвертой главе «Программа и методика экспериментальных исследований» дано описание объектов, условий и планов проведения экспериментов. Определена точность измерения регистрируемой аппаратуры и дана оценка погрешностей измерения опытов. Показана методика обработки экспериментальных данных. Составленная программа исследований позволила получить необходимые данные для реализации теоретических основ работ колесных движителей со съемными зацепами.

Программа исследований включала:

- разработку методики исследования экспериментов (ГОСТ 7057-2001);

- выбор объектов и места проведения экспериментов (ГОСТ 20915-75);

- определение планов проведения исследований и оптимальных пределов изменения рассматриваемых факторов (ГОСТ 24026-80);

- подготовку приборов к работе, определение их погрешностей измерения;

- проведение экспериментов и регистрации измеряемых факторов (ГОСТ 30745-2001, ГОСТ 3481-79);

- подготовку и обработку полученного экспериментального материала (ГОСТ 8.207-76).

Экспериментальные исследования тягово-сцепных свойств колесного трактора, оборудованного съемными зацепами, проводились на суглинистых почвах влажностью до 30%. В качестве фона выбрали поле из под сахарной свеклы с осенней вспашкой на глубину до 0,3 м, коэффициентом объемного смятия и весом соответственно (1...3)»106 Н/м3 и (1,0...1,2)»103 кг/м3. Эксперименты проводились при следующих погодных условиях: переменная облачность, кратковременный дождь, ветер южный 9-14 м/с, температура 14-16°С, атмосферное давление 750 мм ртутного столба, влажность воздуха 7583%.

По способу организации полевых работ разработан активный эксперимент. Были реализованы центральные композиционные В-планы (планы Бокса) второго порядка (ГОСТ 24026-80). Первые десять опытов проводились при различной крюковой нагрузке без съемных зацепов. При последующих опытах ведущие колеса оборудовали зацепами, соответственно, количеством 1, 3 и 5 ед. Уровни и интервалы варьирования факторов представлены в табл. 2. Варьирование величины крюковой нагрузки достигалось за счет изменения передач коробки буксируемого автомобиля, у которого двигатель работал в режиме компрессора.

Регистрация усилия на крюке трактора осуществлялась тензометрической аппаратурой с использованием тягового звена. Количество оборотов ведущих и пятого колес измеряли при помощи герконовых датчиков, регистрация сигналов которых осуществлялась малогабаритным прибором ЭМА, находящимся в машине. Расход топлива определяли с помощью мерной цилиндрической емкости по высоте падения столбика топлива за опыт.

Сила сопротивления движению трактора, в зависимости от параметров зацепов и свойств почв, определялась буксировкой трактора на нейтральной передаче автомобилем. Регистрация осуществлялась измерительной аппаратурой, установленной между трактором и автомобилем.

В качестве функции отклика по параметру снижения плотности почвы в следе движителя была взята разница максимального у^ и минимального уты значения плотности:

А уа = Уяиа ~ УтЫ (54)

С целью определения зоны менее уплотненной части следа движителя за оборот колеса, твердомером определяли границы наиболее мягкой части почвы и их суммировали. Определение условий испытаний и обработка результатов проводилась согласно ГОСТ 20915-75 и ГОСТ 8.207-76.

В пятой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены математические модели и дан сравнительный анализ коэффициентов уравнения регрессии второго порядка при исследовании влияния значимых факторов на тягово-сцепные и почвосберегающие свойства трактора со съемными зацепами для пашни:

Зк =18,7- 3,6 X, -2,8Х2- 2,0 Х3 + 6,8 Х4 + 1,4 Х22 + 1,2 Х32- 1,6X1 Х4~ ЮХ2Х4-1,1 Х3Х4 , (55)

Рс = 28,3+9,1X1 + 9,7X2 + 3,4Х3 -3,9Х4- 2,9X2 +1,7Х,Х3- 2,7X, Х4-1,2 Х2Х4, (56)

Р/с =175,8 +31,4Х]+48,9Х2 +19,0 X,2 +11,2 Х2+65,5Х, Х2, (57)

Л уа = 23,8-1,5 X, + 12,1 Х2 + 11,1 Х3 - 2,2 Х4 + 1,8 Х22 -1,8 Х32 -2,0 Х42 + 1,2Х1Х4+6,4Х2Х3-1,2Х2Х4-0,9Х3Х4, (58)

1а = (185,6 + 105,1X1 + 49,6Х2 + 3,5Хз-10Х4-6,0 X2 -9,8Х2Х2-7,8Х32-13,8X/ + 34,5Х1Х2 + 2,8X!Х3-6,7Х,Х4) -Ж2, (59)

где Х1г Х2 , Х3 , Х4 - соответственно факторы количества, высоты, длины съемных зацепов и крюковой нагрузки в закодированном виде.

В табл. 2 представлены 1раницы рассматриваемых факторов в натуральной шкале измерения.

Таблица 2

Уровни п интервалы варьирования факторов_

Наименование Обозна- Факторы

уровней чение X,, Хъ Хз. Х4, кН, от класса трактора

шт и м 0,6 0,9 1,4 2,0

Нижний -1 1 0,1 од 4,0 7,0 9,0 14,0

Центральный 0 3 0 2 0,2 5,0 9,0 11,5 ^ 17,0

Верхний +1 5 0,3 0,3 6,0 11,0 14,0 20,0

Интео.варьир. АХ 2 0,1 ОД 1,0 2,0 2.5 3,0

Проверка с помощью критерия Фишера позволяет с 95%-ной вероятностью считать верной гипотезу об адекватности полученных полиномов второго порядка. Построение тяговых характеристик колесных тракторов классов тяги 0,6 - 2,0 проводилось согласно ГОСТ 7057-2001.

Экспериментальные исследования позволили установить, что с повышением длины съемных зацепов на 0,1 м буксование снижается на 1-3%, а сила тяги увеличивается на 3-5%, с повышением высоты зацепов -соответственно на 5-7% и на 10-13%, с добавлением одного зацепа -соответственно на 2-4% и на 9-11%. С повышением длины съемных зацепов на 0,1 м плотность почвы уменьшается на 7-10 кг/м3, с повышением высоты зацепа соответственно - на 13-15кг/м3.

1с,м

Рис. 11. Влияние параметров зацепа (hc, Iс) на величину буксования от количества зацепов: 1 -Zc = 1 um; 2- Zc=3 tum; 3- Zc = 5 шт.

hc,M

1с,м

hc,M

Рис. 12. Влияние параметров зацепа (Ьс, 1с) на изменение плотности почвы в следе движителя от количества зацепов:! - ¿с = 1 шт.; 2-2с = 3 шт.; 3 -2с = 5 шт.

I 1 ) „^4-1

^Т 1 L—-г2

1с, м

0,2

Рис. 13. Влияние параметров зацепа (кс, 1с) на зону наименее уплотненного участка почвы в следе движителя от количества зацепов: 1 —2с = 1 шт.; 2-2с = 3 шт.; 3 - 7с - 5 шт.

1с, м

hc, м

а б

Рис. 14. Влияние параметров saijena (hc, У на силу сопротивления движению в условиях пашни: а) 1 -¡с =0,1 м; 2-1с = 0,2м; 3-1с = 0,3м; б) 1 -hc^0,1 м; 2— hc-0,2 м; 3 - hc = 0,3 м.

В шестой главе «Рекомендации и экономическая оценка эффективности эксплуатации устройств противоскольжения» приведена методика по определению тяговой способности колесных движителей от параметров съемных зацепов; коэффициента буксования; силы сопротивления движению трактора со съемными зацепами; плотности почвы в следе движителя и зоны менее уплотненной части следа движителя за оборот колеса.

Масса устройства противоскольжения - 20 /25/ кг; ориентировочная трудоемкость установки и снятия с колеса - 0,15 /0,25/ чел.-ч; марка стали зацепа - 40Х.

В табл. 3 представлены оптимальные параметры съемных зацепов для тракторов класса 0,6 - 2,0 в зависимости от условий эксплуатации агрегатов.

Таблица 3

Оптимальные параметры съемпых зацепов_____

Параметры съемных зацепов Коэффициент объемного смятия почвы, (Кв'Ю^Ы/м3

1,0 1,5 2,0 | 2,5 | 3,0

Тяговый класс агрегата 0,6 / 0,9 - 2,0/

Длина, мм 250/300/ 200/250/ 140/180/ 120/160/ 90/120/

Высота, мм 250/300/ 250/300/ 250/300/ 250/300/ 250/300/

Толщина, мм 6/8/ 5/7/ 5/6/ 4/5/ 4/4/

Кол-во на вед. кол., шт. 6/5/ 4/5/ 3/4/ 2/3/ 2/2/

Оценка эффективности агрегата со съемными зацепами проводилась на основании учета повышения сменной производительности за счет снижения буксования и повышения урожайности в следе движителя, за счет снижения уплотненности почв и составила с учетом затрат на изготовление устройств противоскольжения (2538...3215 руб.) на один агрегат:

- при подготовке почвы под посев с трактором МТЗ-1221 в составе агрегата (БДП-2,4х4; КПИР-3,6; КСТ-3,8; КОС-3; УДА-3,1; АПК-3,9; КГ-2,5) - 4070 тыс. рублей;

- при посеве (МТЗ-1221 + СЗРС-2,1х2) -10-14 тыс. рублей;

- при уходе за посевами с трактором МТЗ-80/82 в составе агрегата (ОП-2000 М «Руслан»; ОП-2500 М «Арго»; ОП-2500 М «Булгар»; ОМПШ-2000Р) - 24-32 тыс. рублей (в ценах 2010 года).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ тенденций развития устройств для повышения тяговых характеристик колесных машин показал, что устройства противоскольжения являются перспективными и классифицируются по форме рабочей поверхности зацепа, способу выдвижения зацепа, источнику энергии привода, креплению к диску обода колеса, форме сечения стойки, способу регулирования параметров внедрения зацепов и длины стойки.

2. Экспериментально доказано, что коэффициент изменения угла давления зависит от площади штампа и в наименьшей степени от показателя отношения сторон штампа. Наибольшее влияние на коэффициент формы почвенного ядра оказывает параметр отношения объема воздуха к твердым частицам почвы, а наименьшее - влажность почвы.

3. Разработанная математическая модель движения колесного движителя со съемными зацепами на легких и среднесуглинистых почвах показала, что с повышением длины съемных зацепов на ОД м буксование снижается на 1-3%, а сила тяга увеличивается на 3-5%, с повышением высоты зацепов -соответственно на 5-7% и на 10-13%, с добавлением одного зацепа -соответственно на 2-4% и на 9-11%.

4. На основе разработанной математической модели оптимизации параметров колесного движителя по энергетическому критерию установлено, что при буксовании МТА на 10-15% оптимальное количество зацепов на ведущем колесе составляет 3 ед.

5. Экспериментальные исследования позволили установить, что с повышением длины съемных зацепов на 0,1 м плотность почвы уменьшается на 7-10 кг/м3, с повышением высоты зацепа соответственно — на 13-15кг/м .

6. Математическая модель сжатия почвы под действием колес, оснащенных зацепами, позволила выявить, что наибольшее влияние на показатель, характеризующий сжатие, оказывает высота зацепа, и в меньшей степени - длина зацепа.

7. На основе разработанной методики расчета оптимальных параметров и экспериментальных исследований установлено, что для тракторов, эксплуатируемых на почвах с низкой несущей способностью, тягового класса 0,6, высота зацепов не превышает 0,25 м, длина зацепов варьирует в пределах 0,09-0,25 м, а толщина листового проката для стали марки 40Х составляет 46мм; для тракторов класса 0,9 - 2,0 соответственно 0,30 м, 0,12-0,30 м и 4-8 мм. При этом оптимальное количество зацепов на колесе при трудоемкости установки и снятия с колеса - 0,05-0,10 чел.-ч., составляет не более 2-4 ед.

8. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения результатов исследования на один агрегат в ценах 2010 года составляет:

- при подготовке почвы под посев с трактором МТЗ-1221 в составе агрептКБДП-2,4х4; КПИР-3,6; КСТ-3,8; КОС-3; УДА-3,1; АПК-3,9; КГ-2,5) -40-70 тыс. рублей;

- при посеве (МТЗ-1221 + СЗРС-2,1х2) - 10-14 тыс. рублей;

- при уходе за посевами с трактором МТЗ-80/82 в составе агрегата (ОП-2000 М «Руслан»; ОП-2500 М «Арго»; ОП-2500 М «Булгар»; ОМПШ-2000Р) -24-32 тыс. рублей (в ценах 2010 года).

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Монография

1. Махмутов, М.М. Повышение функциональных качеств колесных движителей со съемными зацепами [Текст] / М.М. Махмутов. - Казань: Из-во Казанск. ун-та. - 2006. -160 с. (10,53).

Журналы, рекомендованные ВАК РФ

2. Махмутов, М.М. Тенденции развития устройств противоскольжения [Текст] / М.М. Махмутов, Г.Г. Галеев, КА. Хафизов, Г.Р. Муртазин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2002. - № 2. - С. 30-31 (0,24/0,06).

3. Махмутов, М.М. Лесозаготовительная машина для несплошных рубок леса [Текст] / М.М. Махмутов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2003. - № 10. - С. 11 (0,18).

4. Махмутов, М.М. Оптимизация числа съемных зацепов на колесном движителе [Текст] / М.М. Махмутов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2003. - № 10. - С. 19(0,11).

5. Махмутов, М.М. Оптимизация параметров колесного движителя [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров, К.А. Хафизов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -

2004. - № 2. - С. 10-21 (0,45/0,15).

6. Махмутов, М.М. Модель тягово-сцепных свойств колесного движителя со съемными зацепами на переувлажненных почвах [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2004. - № 10. - С. 27-29 (0,43/0,22).

7. Махмутов, М.М. Оптимизация параметров съемных зацепов [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - № 2. -С. 16 (0,22/0,11).

S. Махмутов, М.М. Процесс совместного действия шинных и съемных зацепов [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -

2005. - № 4. - С. 14-15 (0,37/0,18).

9. Махмутов, М.М. Влияние параметров съемных зацепов на функциональные качества движителя [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров II Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - № 6. - С. 36-37 (0,26/0,13).

10. Махмутов, М.М. Математическая модель оптимизации числа съемных зацепов [Текст] / М.М. Махмутов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - № 7. -С. 23-24 (0,28).

11. Махмутов, М.М. Снижение веса съемного устройства противоскольжения [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров, А.П. Мартьянов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005. - № 9. - С. 28-29 (0,39/0,13).

12. Махмутов, М.М. Влияние съемных зацепов на почвосберегающие свойства движителей [Текст] / М.М. Махмутов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2007. - № 1. - С. 9-10 (0,37).

13. Махмутов, М.М. Влияние трудоемкости установки устройства противоскольжения на число съемных зацепов [Текст] / В.И. Славкин, М.М. Махмутов // Тракторы и сельхозмашины. - 2010. - № 9. - С. 26-27 (0,92/0,46).

14. Махмутов, М.М. Снижение вредного воздействия тракторных колесных движителей на переувлажненную почву [Текст] / М.М. Махмутов, И.В. Заикина, П.И. Гаджиев // Тракторы и сельхозмашины. - 2010. - № 9. - С. 33-35 (0,63/0,21).

15. Махмугов, М.М. Влияние параметров колесного движителя со съемными зацепами на дайну смятия почвы [Текст] / М.М. Махмугов, В.И. Славкнн, И.В. Заикина, Л.Н. Захаров //Техника в сельском хозяйстве. - 2010. - № 5. - С. 27-30 (0,48/0,12).

16. Махмугов, М.М. Степень неравномерности момента сопротивления движению колесного движителя [Текст] / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов, В.И. Славкин // Тракторы и сельхозмашины. - 2011. - № 2. - С. 39-40 (0,53/0,18).

Материалы международных, всероссийских, межрегиональных конференций, симпозиумов и других изданий

17. Махмутов, М.М. Обоснование эксплуатационной мощности колесного лесохозяйственного трактора для условий лесостепной зоны [Текст] / М.М. Махмугов // Сборник науч. трудов ВНИИЛМ, 1992. - С. 81-91 (0,72).

18. Махмутов, М.М. Анализ математических моделей тягово-сцепных свойств движителей [Текст] / М.М. Махмутов // Механизация сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. молод, учен, и асп. / Казанский СХИ. Казань, 1994. - С. 84-85 (0,20).

19. Махмутов, М.М. Обоснование критерия масштабного фактора при взаимодействии штампов с почвой [Текст] / М.М. Махмугов // Механизация сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. молод, учен, и асп. / Казанский СХИ. Казань, 1994. - С. 86-87 (0,20).

20. Махмутов, М.М. Оптимизация длины съемных зацепов с учетом свойств почв [Текст] / М.М. Махмутов // Механизация сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. молод, учен, и асп. / Казанский СХИ. Казань, 1994. - С. 89-90 (0,20).

21. Махмугов, М.М. Обоснование количества и размеров дополнительных зацепов к тракторам класса б кН [Текст] / М.М. Махмутов, Г.Г.Галеев // Материалы 9-й науч. методич. конф. с.-х. вузов Поволжья и Предуралья / Казанская гос. СХА. Казань, 1995. - С. 16 (0,12/0,06).

22. Махмутов, М.М. Аналитическая модель показателя степени образования почвенных структур [Текст] / М.М. Махмутов // Актуальные проблемы развития аграрного сектора в условиях развития рыночных отношений: труды юбилейной научно-практической конференции/Казанская ГСХА. Казань, 1995.-С. 41-42 (0,15).

23. Махмутов, М.М. Исследование тягово-сцепных свойств колесного движителя, оборудованного съемными зацепами [Текст] / М.М. Махмутов // Механизация технологических процессов в растениеводстве и животноводстве: сб. науч. тр. молод, учел./ Казанская ГСХА. Казань, 1996. - С. 51-52 (0,15).

24. Махмутов, М.М. О формировании сцепных свойств колесного движителя со съемными зацепами [Текст] / М.М. Махмутов // Актуальные вопросы механизации сельскохозяйственного производства: юбилейный сб. науч. трУ Казанская ГСХА. Казань, 1997.-С. 156-162(0,45).

25. Махмутов, М.М. О сопротивлении почв сдвигу [Текст] / М.М. Махмутов // Материалы науч. конб. сотрудников ФМСХ: сб. науч. тр./ Казанская ГСХА. Казань, 1997. -С. 57-59 (0,20).

26. Махмутов, М.М. Модель напряженного состояния почвы в первой фазе уплотнения [Текст] / М.М. Махмугов, И.В. Маланичев // Материалы науч. конф. сотрудников ФМСХ: сб. науч. тр./ Казанская ГСХА. Казань, 1997. - С. 59-60 (0Д0/0,10).

27. Махмутов, М.М. Влияние различных критериев оптимизации тяговых показателей колесных агрегатов на параметры ходовых систем [Текст] / М.М. Махмугов, И.В. Маланичев // Совершенствование и развитие мобильной энергетики в сельском хозяйстве: сб. науч. тр. 10-й науч. практ. конф. вузов Поволжья и Предуралья / Чувашская ГСХА. Чебоксары, 1998. -С. 60-62 (0,30/0,15).

28. Махмутов, М.М. Влияние параметров колесных движителей на тягово-сцепные и почЕоеберегающие свойства сельскохозяйственных агрегатов [Текст] / М.М. Махмутов // Молодые ученые - агропромышленному комплексу: материалы 1-й республиканской науч. практ. конф. / Академия наук РТ. Казань, 1998. - С. 109-110 (0,12).

29. Махмутов, М.М. О тягово-сцепных и почвосберегающих свойствах сельскохозяйственных агрегатов [Текст] / М.М. Махмутов // Совершенствование конструкции и технологии использования сельскохозяйственной техники: сб. науч. тр. Самарской гос. СХА. - Самара, 1999. - С. 186-187 (0,13).

30. Махмутов, М.М. Теоретические аспекты влияния на сцепные свойства и уплотняющее воздействие параметров колесного движителя [Текст] / М.М. Махмутов, И.В. Маланичев // Проблемы механизации сельского хозяйства: юбилейный сборник научных трудов КГСХА. Факультет МСХ. Казань, 2000. - С. 177-201 (2,2/1,1).

31. Махмутов, М.М. Основные тенденции развитая устройств противоскольжения [Текст] / М.М. Махмутов, Г.Г. Галеев, К,А. Хафизов, Г.Р. Муртазин // Проблемы механизации сельского хозяйства: труды Казанской ГСХА (материалы юбилейной международной конференции). - Казань, 2001. - Т.70. - С. 163-167 (0,32/0,08).

32. Махмутов, М.М. Обоснование количества съемных зацепов на ведущем колесе движителя на мягких почвах [Текст] / М.М. Махмутов // Проблемы механизации сельского хозяйства: труды Казанской ГСХА (материалы юбилейной международной конференции). -Казань, 2002. -Т.71. - С. 193-195 (0,17).

33. Махмутов, М.М. Экспериментальная модель влияния влажкости и типа почв на удельное сопротивление сдвигу [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров // Проблемы механизации сельского хозяйства: труды Казанской гос. СХА (материалы юбилейной международной конференции). - Казань, 2002. -Т.71. - С. 195-200 (0,38/0,19).

34. Махмутов, М.М. Модель эффективности использования тракторов в зависимости от условий эксплуатации парка [Текст] / М.М. Махмутов, Г.Р. Муртазин // Проблемы механизации сельского хозяйства: труда Казанской гос. СХА (материалы юбилейной международной конференция). - Казань, 2002. -Т.71. - С. 200-203 (0,20/0,10).

35. Махмутов, М.М. Метод оптимизации параметров колесного движителя [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров, К.А. Хафизов // Улучшение технико-эксплуатационных показателей мобильной техники: материалы 13-й научно-практической конференции вузов Поволжья и Предуралья. - Нижний Новгород, 2003. - С. 64-69 (0,45/0,15).

36. Махмутов, М.М. Влияние съемных зацепов на плотность почв [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров II Труды 3-й международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера». Казань 17-20 июля 2003 г, КГТУ. - С. 951-953 (0,30/0,15).

37. Махмутов, М.М. Факторы, определяющие вес устройства противоскольжения [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров, А.П. Мартьянов // 100 лет механизму Беннета: материалы международной конференции по ТММ. - Казань: РИД «Школа», 2004. - С. 164-167(0,33/0,11).

38. Махмутов, М.М. Определение пористости почвенного ядра под штампом [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров, И.В. Маланичев // Актуальные вопросы механизации и технического сервиса: материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов факультетов механизации сельского хозяйства и технического сервиса. - Казань: Изд-во КГСХА, 2005. - Т. 72. - С. 128-131 (0,35/0,11).

39. Махмутов, М.М. Экспериментальная модель коэффициента масштабного фактора прямоугольных штампов для переувлажненных почв [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров, И.Н, Маслов // Актуальные вопросы механизации и технического сервиса: материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов факультетов механизации сельского хозяйства и технического сервиса. - Казань: Изд-во КГСХА, 2005. - Т. 72. - С. 132-134 (0,21/0,07).

40. Махмутов, М.М. Влияние пористости почвы на угол давления почвенных частиц (Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров, М.М. Махмутов // Актуальные вопросы механизации и технического сервиса: материалы научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов факультетов механизации сельского хозяйства и технического сервиса. - Казань: Изд-во КГАУ, 2006. - Т. 73. - С. 273-278 (0,33/0,11).

41. Махмутов, М.М. Экспериментальные исследования сопротивления качению колеса со съемными зацепами [Текст] / М.М. Махмутов // Технологические и технические аспекты развития сельского хозяйства: материалы Всероссийской научно-практической .конференции,- Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2007. - Т. 74. - С. 224-225 (0,10).

42. Махмутов, М.М. О целесообразности использования съемных зацепов на колесном движителе [Текст] / М.М. Махмутов // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства: мосояовские чтения: материалы международной научно-практической конференции. Вып. X / Мар. гос. ун-т. - Йошкар - Ола, 2008. - С. 412-414 (0,34).

43. Махмутов, М.М. Аналитическая модель коэффициента объемного смятия почвы [Текст] / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов // Вестник КазГАУ. - Казань, 2008. - № 4 (10). -С. 156-157 (0Д1/0Д0).

44. Махмутов, М.М. Влияние вертикальной нагрузки на плотность почв [Текст] / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов // Роль аграрной науки в инновационном развитии агропромышленного комплекса. Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 90-лешю агрономического факультета Казанского ГАУ -Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2009. - С. 266-277 (0,22/0,11).

45. Махмутов, М.М. Влияние пластичных свойств почв на функциональные показатели мобильных энергетических средств [Текст] / М.М. Махмутов // Актуальные вопросы развитая аграрного образования и науки. Материалы международной научно-практической конференции: Часть 1 / Рос. гос.а1рар. заоч. ун-т. - М., 2010. - С. 190-194. (0,24).

Авторские свидетельства, патенты и свидетельства программ для ЭВМ

46. А. с. 1824098 СССР, МПК А 01 в 23 / 08. Лесозаготовительная машина [Текст] / М.М. Махмутов; заявитель он же. - 4883521/15; заявл. 21.11.90; опубл. 30.06.93, Бюл. № 24. - 6 е.: ил.

47. А. с. 1831985 СССР, МПК А 01 С 5 / 00. Машина для подготовки посадочных площадок [Текст] / В.А. Егорова, Л.И. Майоров, М.М. Махмутов, Р.П. Рамонаускас; заявитель Татарская лесная опытная станция ВНИИЛМ. - 4869163/15; заявл. 27.09.90; опубл. 07.08.93, Бюл. № 29. - 4 е.: ил.

48. Патент на изобретение № 2014777 Российская Федерация, МПК А 01 в 23 / 08. Лесозаготовительный агрегат [Текст] / М.М. Махмутов; заявитель и патентообладатель он же. - 4884330/15; заявл. 21.11.90; опубл. 30.06.94, Бюл. №12.-3 е.: ил.

49. Патент на изобретение № 95103566 Российская Федерация, МПК В 60 В 15/18. Устройство противоскольжения для колеса транспортного средства [Текст] / М.М. Махмутов; заявитель и патентообладатель Казанский с.-х. ин-т. - 95103566/11; заявл. 13.03.95; опубл. 20.12.96, Бюл. № 35.-4 е.: ил.

50. Патент на изобретение № 2349460 Российская Федерация, МПК В 60 В 15/26. Способ повышения тягово-сцепных свойств движителя и устройство для его осуществления [Текст] / М.М. Махмутов, П.И. Макаров, М.Х. Фасхутданов, Х.С. Фасхутдшюв; заявитель и патентообладатель Казанский гос. аграрный университет-2006100124/11; заявл. 10.01.2006; опубл. 20.03.2009, Бюл. №8.-5 е.: ил.

51. Патент на полезную модель № 84309 Российская Федерация, МПК В 60 В 15/00. Устройство противоскольжения для колеса транспортного средства [Текст] / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов, М.Х. Фасхутдинов, Х.С. Фасхутдинов; заявитель и патентообладатель Казанский гос. аграрный университет - 2009110032/22; заявл. 19.03.2009; опубл. 10.07.2009. Бюл. №19.-2 е.: ил.

52. Патент на полезную модель № 86531 Российская Федерация, МПК В 60 В 15/00. Устройство для снижения вредного воздействия на почву и повышения тяговых свойств колесного движителя [Текст] / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов, М.Х. Фасхутдинов, Х.С. Фасхутдинов; заявитель и патентообладатель Казанский гос. аграрный университет -2009110036/22; заяв. 19.03.2009; опубл. 10.09.2009, Бюл. №25.-2 е.: ил.

53. Патент на полезную модель № 87961 Российская Федерация, МПК В 60 В 15/00. Устройство для повышения тягово-сцепных и почвосберегающих свойств колесного движителя [Текст] / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов, М.М. Махмутова; заявитель и патентообладатель Казанский гос. аграрный университет - № 2009118137; заяв. 13.05.2009; опубл. 27.10,2009, Бюл. № 30. - 2 е.: ил.

54. Патент на полезную модель № 91025 Российская Федерация, МПК В 60 В 15/00. Устройство для повышения тягово-сцепных и почвосберегающих свойств колесного движителя [Текст] / М.М. Махмутов, М.М. Махмутов, М.М. Махмутова; заявитель и патентообладатель Казанский гос. аграрный университет - № 2009132340; заяв. 26.08.2009; опубл. 27.01.2010, Бюл. № 3.-2 е.: ил.

55. Положительное решение Роспатента по заявке на изобретение № 2009132275/11(045310). Устройство для повышения тягово-сцепных и почвосберегающих свойств колесного движителя [Текст] / MAI. Махмутов, М.М. Махмутов, М.М. Махмутова; заявитель и патентообладатель Казанский гос. аграрный университет.

56. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004612420 Российская Федерация. Программа расчетов оптимальных параметров и количества съемных зацепов колесного движителя в зависимости от условий эксплуатации агрегата [Текст] / М.М. Махмутов, И.Г. Галиев, П.И. Макаров. - Зарегистр. 26.10.2004.

57. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2004612662 Российская Федерация. Программа оптимизации тяговых показателей колесных агрегатов в зависимости от параметров движителя [Текст] / М.М. Махмутов, И.Г. Галиев. - Зарегистр. 09.12.2004.

58. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005611757 Российская Федерация. Программа определения плотности почвы в следе колесного движителя со съемными зацепами [Текст] / М.М. Махмутов. - Зарегистр. 18.07.2005.

59. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006614410 Российская Федерация. Программа расчета соотношения тяговых сил от съемных и шшшых зацепов колесного движителя [Текст] / MAI. Махмутов, М.Х. Фасхутдинов, М.М. Махмутов. -Зарегистр. 16.04.2007.

60. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006614411 Российская Федерация. Пргарамма оптимизации параметров колесного движителя со съемными зацепами [Текст] / М.М. Махмутов, MX Фасхутдинов, М.М. Махмутов. -Зарегистр. 16.04.2007.

61. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006614412 Российская Федерация. Программа расчета веса устройства противоскольжения для колеса транспортного средства [Текст] / М.М. Махмутов, М.Х. Фасхутдинов, М.М. Махмутов. -Зарегистр. 16.04.2007.

Подписано в печать 04.04.2011 г. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная. Объем 2,0 Заказ Тираж 100 экз.

Издательство ФГОУ ВПО РГАЗУ 143900, Балашиха 8 Московской области

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ», «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

05201151077

ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ КОЛЕСНЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

На правах рукописи

Махмутов Мансур Магфурович

\

Специальность 05.20.01 - «Технологии и средства механизации сельского хозяйства»

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор В.И. СЛАВКИН

Москва 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................... 6

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ........................................................................... 13

1.1. Условия функционирования движителей

машинно-тракторных агрегатов...................................................... 13

1.2. Пути повышения тягово-сцепных и почво-сберегающих свойств колесных сельскохозяйственных агрегатов.......................................................................... 15

1.3. Дополнительные устройства к колесным

движителям...................................................................................... 26

1.4. Анализ влияния параметров колесного движителя на тягово-сцепные и почвосберегаю-

щие свойства................................................................................... 31

1.5. Процесс деформации почвы при ее сжатии.................................. 45

1.6. Цель и задачи исследования.................................................... 48

1.7. Выводы по главе....................................................................... 50

Глава 2. ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЧВ СЖАТИЮ.............................................................. 51

2.1. Физическая сущность процесса образования

почвенного ядра под штампом....................................................... 51

2.2. Фрактальная модель структуры почвы........................................ 54

2.3. Параметры упаковок различных типов почв................................. 56

2.4. Влияние удельного веса, количества влаги и

воздуха на пористость почв............................................................ 61

2.5. Модель напряженного состояния почвы в

первой фазе уплотнения.................................................................. 63

2.6. Аналитическая модель пористости почвенного

ядра под штампом............................................................................ 64

2.7. Экспериментальная модель влияния влажности

и типа почв на удельное сопротивление сдвигу..................................... 70

2.8. Определение коэффициентов динамики изменения угла давления (КДУ) и формы почвенного

ядра (КФЯ)....................................................................................... 75

2.9. Экспериментальная установка по определению

КДУ и КФЯ....................................................................................... 77

2.10. Экспериментальные модели КДУ и КФЯ при

вертикальном направлении внедрения штампов................................. 86

2.11. Экспериментальные модели КДУ и КФЯ при

горизонтальном направлении внедрения штампов............................... 103

2.12. Влияние вертикальной нагрузки на плотность

почв.................................................................................................... 122

2.13. Выводы..................................................................................... 126-

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ КОЛЕСА

СО СЪЕМНЫМИ ЗАЦЕПАМИ..........................................:........... 128,

3.1. Исследование сцепных свойств колесного

движителя со съемными зацепами................................................... 128

3.2. Работа шинных и съемных зацепов............................................ 140

3.3. Оптимизация параметров съемных зацепов.................................. 145

3.4. Определение массы устройства

противоскольжения...................................................................... 161

3.5. Влияние съемных зацепов на плотность почв

в следе движителя....................................................................... 167

3.6. Сопротивление качению колеса

со съемными зацепами................................................................. 177

3.7. Метод оптимизации параметров колеса....................................... 182

3.8. Обоснование количества зацепов на движителе.................................. 189

3.9. Кинематика качения колеса со съемными зацепами........................ 207

3.10. Определение степени неравномерности момента

сопротивления от съемного зацепа.................................................. 214

3.11. Движение МТА со съемными зацепами..................................... 220

3.12. Выводы.............................................................................. 222

Глава 4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ........................................................ 223

4.1. Программа экспериментальных исследований................................ 223

4.2. Объекты и места проведения исследований................................... 224

4.3. Планы проведения экспериментов и уровни

варьирования исследуемых факторов................................................... 229

4.4. Измерительная аппаратура и точность

измерений............................................................................... 231

4.5. Методика проведения и регистрация

измеряемых величин.................................................................... 237

4.6. Обработка экспериментальных данных....................................... 240

4.7. Оценка погрешностей измерений в опытах.......................•........... 243

4.8. Выводы............................................................................... 244

Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ....................................................................... 246

5.1. Влияние параметров съемных зацепов и

свойств почв на величину буксования............................................. 246

5.2. Исследование съемных зацепов на уплотненность почв

в следе движителя.......................................................................... 264

5.3. Влияние параметров съемных зацепов на силу

сопротивления движению колесного движителя.....................................

5.4. Оценка сходимости опытных результатов с

данными теоретических исследований............................................................................................284

5.5. Выводы................................................................................................................................................................287

Глава 6. РЕКОМЕНДАЦИИ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ УСТРОЙСТВ

ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ........................................................................................................................288

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ........................................................................311

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ............................................................313

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................................................................................342

ВВЕДЕНИЕ

Рост интенсивности сельскохозяйственного производства неразрывно связан с повышением производительности машинно-тракторных агрегатов (МТА) и необходимостью увеличения их тяговых свойств.

Известные способы улучшения тяговых характеристик колесных МТА догружателями ведущих колес, применением дополнительных съемных грузов, заполнением жидкостью камер ведущих колес увеличивают силу тяги трактора за счет повышения сцепной массы, однако, они повышают уплотняющее воздействие машины на почву и, как следствие, ведут к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

С увеличением конструктивных размеров колес и применением сдвоенных шин улучшаются функциональные свойства движителей, однако, существенно возрастают стоимость движителя, его габариты, усложняется управляемость МТА.

Оборудование движителей МТА быстросъемными зацепами, позволяющими снизить уплотняющее воздействие движителя на почву, представляется рациональным решением проблемы повышения тяговых характеристик ведущих колес. Это позволяет приблизить тяговые характеристики колесных машин к характеристикам движителей гусеничного типа за счет взаимодействия зацепов с более уплотненными слоями почвы подпахотного горизонта. При этом применение зацепов позволяет мобильной сельскохозяйственной технике с колесными движителями расширить диапазон ее использования.

Несмотря на большое количество работ по повышению тяговых характеристик колесных агрегатов, вопрос эффективности съемных зацепов для улучшения тяговых характеристик не исследован в полном объеме. Поэтому проблема снижения уплотняющего воздействия ходовых систем

МТА на почвах с низкой несущей способностью имеет важное народнохозяйственное значение и является актуальной.

Исследования проводились в соответствии с планами НИОКР ФГОУ ВПО РРАЗУ по госбюджетной теме № 48 «Усовершенствование технологии машинной уборки картофеля» в-соответствии* с постановлением Правительства РФ № 446 от 14.06.2007 — 0 государственной программе развития сельского хозяйства на 2008-2012 годы, предусматривающей «...Ускоренный переход к использованию новых высокопроизводительных сельскохозяйственных машин и ресурсосберегающей технологии».

Цель работы: повышение тягово-сцепных свойств колесных движителей мобильных машинно-тракторных агрегатов путем использования устройств противоскольжения, снижающих уплотняющее воздействие колес на почву.

Объект исследования: колесный движитель сельскохозяйственных агрегатов, оснащенный съемными зацепами и устройствами противоскольжения.

Предмет исследования: процесс взаимодействияч колесных движителей сельскохозяйственных агрегатов с пахотным слоем почвы.

На защиту выносятся:

Г. Математические модели, позволяющие:

- определить тяговые свойства и сопротивление качению колесного» движителя МТА со съемными зацепами в зависимости от условий эксплуатации;

- оптимизировать параметры колесного движителя по энергетическому критерию;

- определить величину коэффициента объемного смятия в зависимости от физико-механических свойств почвы и с учетом формы почвенного ядра в процессе сжатия ее штампом.

2. Основные закономерности процесса взаимодействия устройств противоскольжения с почвой и аналитический метод определения степени буксования колесного движителя при совместной работе шинных и съемных зацепов.

3. Конструкции перспективных образцов съемных зацепов колесных движителей МТА с оптимальными параметрами.

4. Результаты экспериментальных исследований и производственной' проверки разработанных устройств противоскольжения МТА и их технико-экономическая эффективность.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов математического моделирования и базировались на* основе применения положений теоретической механики, теории вероятностей, математической статистики, численного анализа. При вычислениях использовались программные продукты MS EXCEL, MathCAD. При проведении экспериментальных исследований- использованы методы тен-зометрирования, осциллографирования, теории планирования многофак-

р

торного эксперимента. Агротехнические, технико-экспериментальные, энергетические и экономические показатели определялись согласно соответствующим стандартам: ГОСТ 30745-2001, ГОСТ 3481-79, ГОСТ 70572001, ГОСТ 24026-80, ГОСТ 20915-75 и ГОСТ 8.207-76, ГОСТ 27247-87, ГОСТ 28268-89, ГОСТ 26953-86, ГОСТ 26954-86, ГОСТ 27593-88 (2005), ГОСТ 23730-88.

Обоснованность и достоверность результатов исследований подтверждаются, достаточным объемом экспериментальных исследований с использованием современных средств измерений; высокой степенью сходимости теоретических и экспериментальных данных; результатами сравнительных испытаний.

Научную новизну работы составляют:

- теоретические и экспериментальные модели, описывающие процесс формирования, сил сопротивления почвы сжатию; '

- аналитические модели функционирования колеса со съемными зацепами, повышающими тягово-сцепыые и почвосберегающие свойства колесных движителей МТА;

-. математические модели, позволяющие обосновать оптимальные параметры движителя, съемных зацепов и их количество на ведущем колесе;

- методы оптимизации параметров колесных ходовых систем МТА, оснащенных съемными зацепами;

- результаты экспериментальных исследований опытных образцов съемных устройств противоскольжения к тракторам различного класса тяги, агрегатируемых с сельскохозяйственными машинами:

Практическая ценность и реализация результатов исследований.

Проведенные исследования позволили разработать научно-обоснованные рекомендации по снижению негативного воздействия колесных ходовых систем МТА на пахотный слой почвы. Предложены методы определения оптимальных параметров колесных движителей со съемными^ зацепами, применение которых в сельском хозяйстве позволяет повысить тяговые характеристики колесных агрегатов без увеличения плотности почвы. Разработанный способ повышения тягово-сцепных свойств колесного движителя и устройство для его реализации защищены патентом РФ №2349460.

Рекомендации и технические решения используются ООО КЗ «Рост-сельмаш» при разработке колесных ходовых систем, ОАО «13ИСХОМ» им. В.П. Торячкина при разработке высвобождаемого энергетического модуля ВЭМ-220 к машинам для возделывания и уборки зерновых и пропашных культур, приняты министерствами Республики Татарстан «Экология и

природные ресурсы», «Сельское хозяйство и продовольствие», «Лесное хозяйство» для использования в сельскохозяйственных предприятиях, лесхозах и государственно-бюджетных учреждениях «Лес». В 2004 году данная-разработка награждена бронзовой медалью и дипломом третьей степени в рамках выставки «Золотая осень — 2004» (г. Москва).

Экспериментальные образцы устройств противоскольжения, установленные на колесных МТА, прошли производственные испытания и показали высокую эффективность в хозяйствах ООО «Сердинское и компания» Шаховского района Московской области, Республики Татарстан: ОАО «Апастовская ПМК Мелиорация», АСХК «Ярыш» и КФК «Колос» Апастовского района, ООО Агрофирма «Уныш» Атнинского района, КФК «Лутфуллин» Высокогорского района, КП «Искра» и «Рассвет» Мамадыш-ского района, ООО «Мамадышская продовольственная корпорация», Зеле-, нодольский, Кайбицкий, Кызыл-Юлдузский, Пригородный лесхозы, ГБУ «Ислетар лес» и «Бугульминское лесничество».

Техническая документация по разработанным устройствам противоскольжения различных конструкций заложена в-фонды Татарского ЦНТИ и реализуются в ООО «Татагромаш-К», ООО «Гелиос АГРО», АК «АКОС» и ООО «Сельхозснаб-Апас».

Разработки по теме диссертации используются в учебном'процессе ФГОУ ВИО «Московский ГАУ им. В.П. Горячкина», ФГОУ ВПО «Российский ГАЗУ», Татарского института переподготовки кадров агробизнеса, Научно-техническом центре по разработке прогрессивного оборудования, ФГОУ ВПО «Казанский ГАУ», ФГОУ ВПО «Башкирский ГАУ», ГОУ ВПО «Марийский государственный университет», ФГОУ ВПО «Нижегородская ГСХА», ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА».

Апробация работы. Результаты основных положений диссертации докладывались и обсуждались на кафедре «Тяговые машины и ремонт оборудования» МарПИ им. М. Горького (Йошкар-Ола, 1992), на XXV на-

учно-производственной конференции профессорско-преподавательского коллектива Ижевского СХИ (Ижевск, 1993), на расширенном заседании кафедры «Тракторы и автомобили» Казанского ГСХА (1995), на расширенном заседании отдела механизации с.-х. производства НПО «Нива Татарстана» (Казань, 1995), на Республиканской научно-практической конференции «Молодые ученые — агропромышленному комплексу» (Казань, 1997), на научно-практической конференции вузов Поволжья и Предура-лья «Совершенствование и развитие мобильной энергетики в сельском хозяйстве» (Чебоксары, 1998), на юбилейной конференции «50 лет факультету механизации сельского хозяйства Самарской ГСХА» (Самара, 1999), секциях НТС ОАО «ВИСХОМ» отделов комплексов машин для уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов и комплектов машин для уборки и обработки зерновых культур (Москва, 2000-2005), на Всероссийской научно-технической конференции «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства» (Казань, 2001), на международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2003), на научно-практической конференции вузов Поволжья и Предура-лья «Улучшение технико-эксплуатационных показателей мобильной техники» (Нижний Новгород, 2003), на международной научно-технической конференции «100 лет механизму Беннета» (Казань, 2004), на комбайновом заводе «Ростсельмаш» (Ростов на Дону, 2006), на научно-техническом семинаре инженерного факультета ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» (Чебоксары, 2007), на международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2008), на Всероссийской научно-технической конференции «Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем», (Саранск, 2009), на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Казанского ГАУ (КГСХА)

(1993-2009), на международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы развития аграрного образования и науки» (Москва, 2010).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 61 работе, из них 15 — в изданиях, указанных в списке ВАК РФ, одна монография, получены 2 авторских свидетельства и 7 патентов РФ, 3 заявки на изобретение с положительными решениями, опубликованные в бюллетенях № 32 (2009 г.), № 36 (2009 г.), № 32 (2010 г.), 6 свидетельств на программы для ЭВМ. Общий объем составляет 25,88 п.л., доля автора — 19,48 п.л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 разделов, отражающих ее основное содержание, списка использованных литературных источников из 274 наименований. В заключени