Эксплуатационные исследования изменения тягово-энергетических показателей тракторов при использовании сдвоенных шин

Автор: Ревенко Валерий Юрьевич, Русанов Александр Вадимович, Крюковская Наталья Сергеевна

Журнал: Агротехника и энергообеспечение @agrotech-orel

Рубрика: Технологии и средства механизации сельского хозяйства

Статья в выпуске: 4 (25), 2019 года.

Бесплатный доступ

Под действием движителей сельскохозяйственной техники при выполнении полевых работ происходит уплотнение почвы, нарушаются ее агрофизические свойства. Это приводит к значительным потерям урожая. Кроме того, снижаются тягово-сцепные характеристики тракторов в периоды повышенной влажности почвы. В результате снижается тяговый КПД трактора, а количество потребляемого топлива увеличивается. Одним из вариантов решения этих проблем является применение сдвоенных шин. Были выполнены эксплуатационные испытания по оценке тягово-энергетических показателей тракторов Т-150К (третий тяговый класс) и МТЗ-80 (тяговый класс 1,4) с серийными шинами и со сдвоенными. Исследования проводились на различных почвенных зонах. Выявлено, что при сдваивании шин у трактора Т-150К наблюдается увеличение тягового КПД при высоких тяговых усилиях до 13,9 % и снижается удельный расход топлива на 2,5…6,5 %. При сдваивании шин у трактора МТЗ-80 условный тяговый КПД увеличивается до 29,8 %, а удельный расход топлива уменьшается на 11,6…14,2 %. По полученным экспериментальным данным построены графики, характеризующие тяговые характеристики испытуемых тракторов Т-150К и МТЗ-80 с одинарными и сдвоенными шинами.

Еще

Сдвоенные шины, тяговые показатели, колесные движители, условный тяговый кпд, буксование

Короткий адрес: https://sciup.org/147229228

IDR: 147229228

Текст научной статьи Эксплуатационные исследования изменения тягово-энергетических показателей тракторов при использовании сдвоенных шин

Введение. При выполнении полевых работ наиболее часто используются трактора с колесным типом движителя в виду их универсальности. В течение сезона сельскохозяйственная техника проходит по полям многократно. Под действием движителей тракторов почва уплотняется, нарушаются ее агрофизические свойства, интенсивнее развиваются процессы ветровой и водной эрозии. В результате образуются значительные потери урожая [1, 2, 3].

В то же время при повышенной влажности почвы (ранней весной и осенью) ее несущая способность снижается. Соответственно снижаются и тягово-сцепные характеристики тракторов, увеличивается буксование колес. В результате происходят потери мощности двигателя и увеличение количества потребляемого топлива трактором [4, 5].

Применение сдвоенных шин позволяет снизить давление трактора на почву за счет увеличения суммарной площади контакта шин с почвой, а также несколько увеличить и касательную силу тяги, развиваемую почвозацепами [6].

Цель исследований - оценка тягово-энергетических показателей тракторов с серийными и сдвоенными шинами при эксплуатационных испытаниях на различных почвенных зонах.

Материалы и методы. Эксплуатационные испытания по оценке влияния сдваивания колес на тягово-энергетические показатели тракторов проводились на различных почвенных зонах: в СевероКавказской МИС (г. Зерноград) на стерне озимого ячменя и на поле, подготовленном под посев и в ИСА-филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ (Рязанская область, село Подвязье) на поле, подготовленном под посев.

Исследовались трактора Т-150К (тяговый класс 3) с серийными и со сдвоенными шинами ФД-14А размерности 21,3 R24. Масса первого трактора составила 7970 кг, а второго - 9000 кг. Мощность двигателя по результатам тормозных испытаний соответствует 107,7 кВт.

Изучение характера изменения тягово-мощностных, сцепных и топливно-экономических показателей [7, 8] тракторов класса 1,4 при сдваивании задних ведущих колес проводили, используя трактор МТЗ-80 с двигателем мощностью 56 кВт. Трактор был оснащен передними шинами 9х20 и задними 9,5х42.

Результаты и обсуждение. На стерне озимого ячменя СевероКавказской МИС трактор Т-150К в штатной комплектации развил максимальную тяговую мощность 83,2 кВт при скорости 3,14 м/с, тяговом усилии 26,5 кН, буксовании - 11,2%.

Установка дополнительных шин ФД-14А (рисунок 1) позволила незначительно расширить диапазон тяговых усилий, развиваемых трактором на тех же передачах (с 38,5 до 42 кН), увеличить тяговый КПД при высоких значениях тяговых усилий. При этом максимальное значение тяговой мощности осталось неизменным, а удельный расход топлива у трактора со сдвоенными шинами оказался на 2,5...6,5 % ниже.

Рисунок 1 - Трактор Т-150К со сдвоенными шинами, передней навеской и технологическими емкостями

На поле, подготовленном под посев Северо-Кавказской МИС трактор Т-150К в серийной комплектации развил максимальную тяговую мощность 78,5 кВт при скорости 3,14 м/с, тяговых усилиях 25 кН и буксовании 9,6 %. Установка сдвоенных шин, по результатам испытаний Северо-Кавказской МИС, улучшения тяговых и топливноэкономических показателей практически не дала.

Аналогичные испытания, проведенные в ИСА с трактором Т-150К на поле, подготовленном под посев показали, что при сдваивании незначительно увеличивается диапазон тяговых усилий, развиваемых трактором (на 9 %), а максимум тягового КПД получен при тяговых усилиях 31,5 кН, в то время как у Т-150К с одинарными шинами - при 23,6 кН.

Результаты испытаний трактора Т-150К с одинарными и сдвоенными шинами приведены в таблице 1. По данным таблицы 1 построены графики, характеризующие тяговые характеристики трактора Т-150К с одинарными и сдвоенными шинами (рисунок 2).

При испытаниях трактора МТЗ-80 на поле, подготовленном под посев в ИСА (таблица 2) выявлено, что наибольшее значение условного тягового КПД соответствует значению 0,461 и достигнуто на 7-й передаче, при тяговых усилиях 8,5 кН и скорости 3,04 м/с. Максимальная тяга соответствует 16,7 кН и получена при запредельном буксовании равном 50 %. Сдваивание задних колес увеличило их динамический радиус качения.

Таблица 1 - Тяговые показатели трактора Т-150К

s 5 S	cd cd К	н о Н	* к s' н cd Ц S и	* о н и	Г£ * О У X )S Р		)S о о
Стерня ярового ячменя Северо-Кавказской МИС
	2-1	65,2	38,5	1,69	426	23,4	0,529
91 9 P9/I	2-2	69,5	38,5	1,81	423	23,4	0,564
	2-3	78,8	35,0	2,25	378	18,6	0,639
	2-4	83,2	26,5	3,14	353	11,2	0,675
	2-1	71,2	42,0	1,69	416	24,4	0,578
21,3 R24	2-2	79,1	39,0	2,08	382	19,6	0,642
сдвоенные	2-3	80,8	34,0	2,31	364	12,8	0,655
	2-4	83,3	27,0	3,08	331	7,4	0,676
Поле, подготовленное под посев Северо-Кавказской МИС
	2-1	61,2	38,0	1,61	425	26,6	0,496
91 9 P9/1	2-2	67,6	38,0	1,78	423	26,6	0,548
	2-3	75,2	33,0	2,78	394	18,4	0,610
	2-4	78,5	25,0	3,14	371	9,6	0,637
	2-1	60,2	38,0	1,58	414	24,1	0,565
21,3 R24	2-2	71,0	36,0	1,97	396	20,2	0,598
сдвоенные	2-3	75,3	32,5	2,33	390	14,8	0,625
	2-4	75,8	24,0	3,14	385	7,4	0,641
	Поле,	подготовленное под посев ИСА
	2-1	57,0	35,0	1,64	422	24,0	0,444
91 9 P9/1	2-2	63,5	35,0	1,80	420	24,0	0,495
	2-3	69,7	30,0	2,31	392	16,4	0,543
	2-4	72,4	23,6	3,05	378	10,4	0,560
	2-1	61,3	37,3	1,64	412	22,0	0,478
21,3 R24	2-2	66,8	38,2	1,86	390	20,5	0,521
сдвоенные	2-3	74,4	31,5	2,36	381	14,1	0,580
	2-4	72,2	22,0	3,28	367	6,7	0,563

*Показатели при наибольшей тяговой мощности

— »- Стерня ярового ячменя МПС одинарные шины
- *- Стерня ярового ячменя МПС сдвоенные шины
- • -Поле под посев МПС одинарные шины

Попе под посев МПС сдвоенные шпны

- •- Попе под посев ПСА одинарные шины
- *■ Попе под посев ПСА сдвоенные шпны

Рисунок 2 - Тяговые характеристики трактора Т-150К с одинарными и сдвоенными шинами, по результатам испытаний на Северо-Кавказской МИСи ИСА

На рисунке 3 представлен график тяговой мощности трактора МТЗ-80 в зависимости от тягового усилия на одинарных и сдвоенных шинах. По графику видно, что максимальные значения тяговой мощности (28,62 кВт) смещаются в зону более высоких тяговых нагрузок (13,5 кН), полученных при меньшей скорости движения (2,12 м/с) и буксовании 19,6 %. При этом потенциальная тяговая характеристика МТЗ-80 на сдвоенных шинах легла выше, а удельный расход топлива снизился на всем диапазоне исследуемых тяговых нагрузок.

Таблица 2 – Тяговые показатели трактора МТЗ-80

s S	cd У cd	н о g ^ о Н	X s' н cd Ц S и	о Рч и	Г£ * О У X л g m Рч X )S ^ й ^s 0J	о И И	)S со о со о
	5	21,06	13,0	1,62	613	26,7	0,376
передние шины: 9х20;	6	24,0	12,5	1,92	586	24,4	0,428
задние шины: 9,5х42	7	25,1	10,5	2,39	570	17,0	0,448
	8	25,84	8,5	3,04	550	11,5	0,461
передние шины: 9х20;	4	25,56	18,0	1,42	501	34,0	0,456
передние шины: 9х20;	5	27,36	16,0	1,71	508	26,7	0,488
задние шины: 9,5х42,	6	28,62	13,5	2,12	503	19,6	0,511
сдвоенные	7	28,56	10,5	2,72	504	13,6	0,510

* Показатели при наибольшей тяговой мощности

Рисунок 3 – Зависимость тяговой мощности трактора МТЗ-80 (тяговый класс 1,4) в зависимости от тягового усилия на одинарных и сдвоенных шинах

Заключение. Выполнена эксплуатационная оценка тяговоэнергетических показателей тракторов Т-150К (третий тяговый класс) и МТЗ-80 (тяговый класс 1,4) с серийными и со сдвоенными шинами. Выявлено, что при сдваивании шин у трактора Т-150К наблюдается увеличение тягового КПД при высоких тяговых усилиях до 13,9 % и снижается удельный расход топлива на 2,5…6,5 %. При сдваивании шин у трактора МТЗ-80 условный тяговый КПД увеличивается до 29,8 %, а удельный расход топлива уменьшается на 11,6…14,2 %.

Список литературы Эксплуатационные исследования изменения тягово-энергетических показателей тракторов при использовании сдвоенных шин

Окунев Г.А., Кузнецов Н.А., Андриянов А.В. Технико-экономические показатели использования трактора ХТЗ-150К-09 на одинарных и сдвоенных шинах // Вестник Челябинской государственной агроинженерной академии. - 2013. - т.66. - С. 58-67.
Петрищев Н.А. Обеспечение ресурсосбережения при эксплуатации и ремонте машиннотракторного парка // Техника и оборудование для села. - 2013. - №10. - С. 42-46.
Лавров А.В., Крюковская Н.С., Петрищев Н.А. Оценка воздействия на почву колесных движителей самоходной селекционной сеялки // Агротехника и энергообеспечение - 2018. - №4(21). - С.95-106.
Горшков Ю.Г., Четыркин Ю.Б., Калугин А.А. Повышение тягово-сцепных свойств трактора МТЗ-80 // Челябинской государственной агроинженерной академии. - 2013. - т.66. - С. 27-32.
Титоренко А.Н. Способы повышения тягово-сцепных свойств тракторов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2002. - №73. - С.50-57.
Гайнуллин И.А. Воздействие колесных тракторов на почву и эффективные способы ее снижения // Успехи современной науки. - 2017. - т.4, №2. - С. 120-123.
Арженовский А.Г., Козлов Д.С., Петрищев Н.А. Метод получения тяговой характеристики трактора в эксплуатационных условиях // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2018. - Т12, №5. - С. 25-30.
Bauer F., Vliv zatizeni hnacih kol na tahove vlastnost: traktoru/ F. Bauer, P. Sedlak// Res. Agr. Eng. - 2000., - № 1. - p. 11-15.

Еще

Статья научная