Разработка и создание ходовых систем сельскохозяйственных тракторов со сменной полугусеницей

Обоснована потребность в необходимости применения подобных движителей в мобильных энергетических средствах сельского хозяйства. Показана актуальность данной разработки исходя из мировых тенденций. Цель исследований – разработка конструкции, оценка напряженно-деформированного состояния и функциональных характеристик ходовых систем сельскохозяйственных тракторов со сменной полугусеницей. Разработана и изготовлена опытная конструкция сменной (съемной) гусеничной ходовой системы (СГХС), выполнено моделирование нагрузочных режимов, проведены расчеты методом конечных элементов напряженно-деформированного состояния элементов конструкции по 6 нагрузочным схемам – стоянка трактора на ровной горизонтальной поверхности; движение с максимальной силой тяги; стоянка поперек уклона в 30° для верхней гусеницы; стоянка поперек уклона в 30° для нижней гусеницы; заезд на препятствие с отклонением СГХС на 15°; проезд препятствия с опорой на центральные катки. По результатам расчетов определено, что выбранный конструкционный материал при вышеназванных режимах нагружения обеспечивает работоспособность СГХС. Проведены расчеты по проверке адекватности разработанной математической модели при испытаниях на опытных полях ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. Определено, что, максимальное напряженно-деформированное состояние конструкции рамы СГХС, при всех видах нагружения не превысило 100 МПа. Это обеспечивает двукратный запас прочности по текучести конструкции с учетом характеристик выбранного материала. В максимально нагруженном состоянии – стоянка поперек уклона 30° – наибольшее напряжение на верхней гусенице составляет 161 МПа, что соответствует запасу прочности 1,45. Деформация подшипникового узла составила не более 4 мм, что допускается конструкцией узла привода и гусеницы.

1. Fashutdinov M., Khafizov K., Galiev I., Gabdrafikov F., Khaliullin F. Research of dynamics of turning of machine-tractor aggregate with tractor on wheeled-crawler mover. BIO Web of Conferences. 2020;17:00056. DOI: https://doi.org/10.1051/bioconf/20201700056

2. Shafaei S. M., Loghavi M., Kamgar S. Fundamental realization of longitudinal slip efficiency of tractor wheels in a tillage practice. Soil and Tillage Research. 2021;205:104765. DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2020.104765

3. Fang Yu., Zhang Yu., Li N., Shang Y. Research on a medium-tracked omni-vehicle. Mechanical Sciences. 2020;11(1):137-152. DOI: https://doi.org/10.5194/ms-11-137-2020

4. Srivastava A. K., Goering C. E., Rohrbach R. P., Buckmaster D. R. Tractor Hitching, Traction, and Testing. Chapter 7. Engineering Principles of Agricultural Machines, 2nd ed., pp. 139-168 St. Joseph, Michigan: ASABE. 2006. American Society of Agricultural and Biological Engineers. St. Joseph, Mich. DOI: https://doi.org/10.13031/2013.41469

5. García-Tomillo A., de Figueiredo T., Dafonte Dafonte J., Almeida A., Paz-González A. Effects of machinery trafficking in an agricultural soil assessed by Electrical Resistivity Tomography (ERT). Open Agriculture. 2018;3(1):378-385. DOI: https://doi.org/10.1515/opag-2018-0042

6. Seguel O., Díaz D., Acevedo E., Silva P., Homer I., Seitz S. Hydraulic Conductivity in a Soil Cultivated with Wheat-Rapeseed Rotation Under Two Tillage Systems. Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 2020;20:2304-2315. DOI: https://doi.org/10.1007/s42729-020-00296-w

7. Ezzati S., Najafi A., Rab M. A., Zenner E. K. Recovery of soil bulk density, porosity and rutting from ground skidding over a 20-year period after timber harvesting in Iran. Silva Fennica. 2012;46(4):521-538. DOI: https://doi.org/10.14214/sf.908

8. Kumar A. A., Tewari V. K., Nare B. Embedded digital draft force and wheel slip indicator for tillage research. Computers and Electronics in Agriculture. 2016;127:38-49. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compag.2016.05.010

9. Damanauskas V., Janulevičius A., Pupinis G. Influence of extra weight and tire pressure on fuel consumption at normal tractor slippage. Journal of Agricultural Science. 2015;7(2):55-67. DOI: https://doi.org/10.5539/jas.v7n2p55

10. Marsili A., Servadio P. Compaction effects of rubber or metal-tracked tractor passes on agricultural soils. Soil and Tillage Research. 1996;37(1):37-45. DOI: https://doi.org/10.1016/0167-1987(95)00514-5

11. Li Sh., Zhang J., Du Yu. Vibration analysis and simulation verification for suspension of track tractor. AIP Conference Proceedings. 2019;2154:020041. DOI: https://doi.org/10.1063/1.5125369

12. Hawkins E. M., Buckmaster D. R. Benchmarking costs of fixed-frame, articulated, and tracked tractors Applied Engineering in Agriculture. 2015;31(5):741-745. DOI: https://doi.org/10.13031/aea.31.11074

13. ГОСТ Р 58656-2019. Техника сельскохозяйственная мобильная. Методы определения воздействия движителей на почву. М.: Стандартинформ, 2019. 24 с. URL: https://files.stroyinf.ru/Data/724/72400.pdf

14. Измайлов А. Ю., Годжаев З. А., Крюков М. Л., Наумов Ю. Н. Сменный гусеничный движитель колесного транспортного средства: пат. № 2652282 Российская Федерация. № 2017119225: заявл. 02.06.2017; опубл. 25.04.2018. Бюл. 12. 17 с. Режим доступа: https://www1.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet

15. Федоткин Р. С., Крючков В. А., Бейненсон В. Д., Парфенов В. Л. Методика проектирования ведущих колес цевочного зацепления с резиноармированными гусеницами тяговых и транспортных машин. Тракторы и сельхозмашины. 2017;(3):24-32. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=29385765 EDN: YTBGRH

16. Даштиев И. З. Конструкции элементов ходовой части быстроходных гусеничных машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2003. 108 с.

17. Федоткин Р. С., Бейненсон В. Д., Крючков В. А., Шарипов В. М., Щетинин Ю. С. Резиноармированные гусеницы сельскохозяйственных тракторов. Жесткость при растяжении и изгибе. Известия МГТУ "МАМИ". 2016;(2(28)):32-38. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=26180300 EDN: WAXMOD

18. Измайлов А. Ю., Годжаев З. А., Русанов А. В., Кузьмин В. А. Экологическая безопасность системы «механизированное средство – почва – урожай. Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2017;(5-1):75-79. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=28997441 EDN: YKOIFX

19. Годжаев З. А., Евтюшенков Н. Е. Снижение воздействия ходовых систем на почву. Сельский механизатор. 016;(8):38-39.