New technical device for traction tests of autotractor equipment

Full Text

Введение Передовое сельскохозяйственное производство базируется на инновационные научные разработки [1-4]. Приоритетное направление при этом отводится техническому обеспечению агропромышленного комплекса, позволяющего существенно повысить производительность труда в этой отрасли хозяйства, включая качество производимой продукции [5-7]. Не составляет исключение в этом плане и автотракторная техника [8]. Корректная работа, которой во многом зависит от ее своевременного и квалифицированного технического обслуживания, в том числе испытаний. Тяговые испытания машин позволяют установить и протестировать их тяговые характеристики, экономичность, качественные показатели функционирования основных узлов, а также систем управления. Цель работы - создание технического устройства для тяговых испытаний автотракторной техники с улучшенными эксплуатационными свойствами. Методы исследования Обзор и анализ литературных источников, включая патентный поиск, конструкций и принципа функционирования технических средств тяговых испытаний мобильных машин. Результаты исследования Существующие тягово-тормозные устройства для технического диагностирования транспортных средств обладают целым рядом недостатков: сложностью и громоздкостью конструкции, а также наличием дополнительных механизмов [9, 10]. С целью улучшения оборудования для проведения тяговых испытаний автотракторной техники создано новое техническое устройство. Сущность которого состоит в следующем. Конструкция опорно-тормозной плиты представляет собой беговую дорожку. Основание - с возможностью крепления в нем специальной тягово-тормозной установки - в форме углубления с уступом в устройстве донной части, с монтажом передней, задней, а также боковых вертикальных стенок, включая две донные горизонтально расположенные поверхности, нижнюю и, кроме того, верхнюю, при этом нижняя донная используемая поверхность примыкает к передней стенке, а верхняя к конструкции задней стенки. Между названными используемыми поверхностями сформирована вертикальная стенка уступа, находящаяся в плоскости, параллельной передней, а также задней стенкам. Тягово-тормозная установка включает в себя две стойки, переднюю, включая заднюю, расположенные в устройстве основания так, что передняя стойка смонтирована со стороны конструкции его передней стенки, ее верхний свободный конец находится ниже верхней горизонтальной линии образованного основания. Задняя стойка смонтирована на уступе, со стороны конструкции задней стенки сформированного основания. Ее верхний свободный конец выходит за пределы верхней горизонтальной линии полученного основания, а также изготовлен с образованием специальной проушины, ось вращения существующих отверстий которой располагается в вертикальной плоскости, перпендикулярной продольной оси симметрии устройства беговой дорожки. Используемая передняя стойка конструкцией своей верхней части прочно скреплена под прямым углом с одним концом устройства лонжерона, другой конец которого расположен на горизонтально установленной поверхности уступа и таким же образом под прямым углом прочно скреплен с нижней частью устройства задней стойки. Также продольная ось симметрии лонжерона находится в вертикальной плоскости, расположенной на линии, проходящей через ось симметрии конструкции беговой дорожки. В том числе, нижняя часть используемой передней стойки, а также верхняя составляющая часть задней стойки прочно скреплены с лонжероном раскосами. Тягово-тормозная установка включает в себя также опорные доски, передняя, в том числе задняя, изготовлены в виде параллелепипеда. Передняя доска смонтирована в пространство между передней стенкой и конструкцией передней стойки, так, что поверхность нижней грани используемой доски расположена в плоскости, совпадающей с составляющей донную поверхность основания, при этом ее торцевые поверхности грани совмещены с составляющими его боковых стенок. Задняя доска смонтирована в пространство между задней стенкой, а также передней стойкой, так, что поверхность нижней грани доски находится в плоскости, совпадающей с горизонтальной составляющей поверхности уступа, при этом ее торцевые грани непосредственно совмещены с боковыми стенками конструкции основания. В том числе, слева и справа от установленных стоек смонтированы фиксаторы в форме брусков. Их поперечное сечение представляет собой квадрат, а продольное сечение выглядит в форме параллелограмма. Нижние грани применяемых фиксаторов с направления их свободных концов непосредственно контактируют с верхними свободными поверхностями граней конструкций опорных досок. Их боковые составляющие грани с одной стороны примыкают к боковым частям поверхностей стоек, с противоположной стороны к боковым частям стенок основания, при этом торцевые грани установленных фиксаторов примыкают к передней, а также задней стенкам основания. Вдобавок к этому применяемые фиксаторы изготовлены с получением вырезов со стороны граней, примыкающих непосредственно к боковым стенкам составляющих основания. Кроме того обозначенные вырезы изготовлены с получением опорных поверхностей на концевых частях фиксаторов. В итоге это дает возможность разработать с целью проведения тяговых испытаний автотракторной техники новое устройство нагрузочной опоры с улучшенными эксплуатационными качественными показателями. Рис. 1. Техническое устройство для тяговых испытаний автотракторной техники. Разрез А-А Fig. 1. Device for traction tests of automotive vehicles. Section A-A Рис. 2. Техническое устройство для тяговых испытаний автотракторной техники. Вид сверху. Fig. 2. Device for traction tests of automotive vehicles. Top view На рис. 1 и 2 приведена иллюстрация нагрузочной опоры (технического устройства) для тяговых испытаний автотракторной техники. На рис. 1 показан разрез А-А с местным разрезом, на рис. 2 - вид сверху. Техническое устройство для тяговых испытаний автотракторной техники включает в себя основание 1 с конструкцией беговой дорожкой 10 и тягово-тормозную установку. Основание 1 спроектировано с возможностью монтажа в нем тягово-тормозного установки - в виде специального углубления с изготовленным уступом в составляющей донной части, с формированием передней, задней, а также боковых вертикальных стенок, в том числе двух донных горизонтально расположенных поверхностей, включая нижнюю и верхнюю, причем конструкция нижней донной поверхности примыкает к передней стенке, а верхняя соответственно к задней стенке. Между названными конструкциями донных поверхностей сформирована вертикальная стенка уступа, расположенная в плоскости, параллельной как передней, так и задней стенкам. Тягово-тормозная установка включает в себя две стойки, переднюю 2 и заднюю 7, расположенные в основании 1 так, что передняя 2 стойка смонтирована со стороны передней стенки устройства основания 1. Ее верхний свободный конец расположен ниже верхней горизонтальной линии конструкции основания 1, задняя 7 стойка смонтирована на уступе, со стороны собственно задней стенки основания 1. Ее верхний свободный конец выходит за пределы верхней горизонтальной линии устройства основания 1, а также изготовлен с формированием проушины, ось вращения отверстий которой находится в вертикальной плоскости, перпендикулярно расположенной продольной оси симметрии устройства беговой дорожки 10. Передняя стойка элементом своей верхней части прочно смонтирована под прямым углом с одним концом составляющей лонжерона 4, другой конец которого расположен на горизонтально установленной поверхности уступа, а также под прямым углом прочно скреплен с нижней составляющей частью задней 7 стойки. Так продольная ось симметрии конструкции лонжерона 4 находится в вертикальной плоскости, пролегающей через ось симметрии устройства беговой дорожки 10. Элемент нижней части передней 2 стойки, а также верхняя часть элемента задней 7 стойки прочно скреплены с лонжероном 4 посредством раскосов 5 и 6. Тягово-тормозная установка включает в себя также опорные доски, переднюю 3 и заднюю 9, изготовленные в виде параллелепипеда. Передняя 3 доска смонтирована в пространство между передней стенкой, а также передней 2 стойкой так, что нижняя грань конструкции доски 3 расположена в плоскости, совмещенной с донной поверхностью части основания 1, а ее элементы торцевой грани совпадают с его боковыми составляющими стенки. Задняя 9 доска закреплена в пространстве между задней стенкой элемента основания, а также задней 7 стойкой так, что нижняя грань применяемой доски 9 находится в плоскости, совмещенной с горизонтально расположенной поверхностью уступа, а элементы ее торцевых граней совмещены с действующими боковыми стенками основания 1. А также, слева и справа от конструкций стоек смонтированы фиксаторы 8 в форме брусков. Их поперечное сечение представляет собой квадрат, а продольное сечение - форму параллелограмма. Нижние грани элементов фиксаторов 8 со стороны составляющих их свободных концов непосредственно контактируют с верхними частями свободных граней опорных досок 3 и 9. Их боковые грани с одной стороны примыкают к боковым поверхностям собственно стоек 2 и 7, в том числе с противоположной стороны к элементам боковых стенок основания 1, кроме того их торцевые грани примыкают к передней, а также задней стенкам основания 1. Конструкции фиксаторов 8 изготовлены с формированием вырезов со стороны рабочих граней, примыкающих к боковым стенкам устройства основания 1. Описанные вырезы изготовлены с формированием опорных поверхностей на элементах концевых частей фиксаторов 8. Принцип функционирования технического устройства для тяговых испытаний следующий. Подготавливают опору к эксплуатации по назначению. В грунте делают углубление с некоторым уступом, как проиллюстрировано на рис.1, и в которое монтируют опорные доски 3 и 9, прочно фиксируя их в промежутке между боковыми стенками основания 1. После этого в углублении устанавливают силовой модуль в собранном виде, включающий в себя стойки 2, 7, лонжерон 4, а также раскосы 5, 6. Затем осаживают образованный модуль в грунт с помощью силового воздействия на применяемые стойки 2 и 7 или на конструкцию лонжерона в вертикальном направлении. Также нижние концы используемых стоек 2 и 7 устанавливаются в грунт до непосредственного касания лонжерона 4 донной поверхности собственно основания 1. Силовой модуль в сборе закреплен в продольном направлении. Крепление его в поперечном направлении на поверхность опорных досок 3 и 9 обеспечиваются с помощью фиксаторов 8. Вырезы в фиксаторах 8 не блокирует их перемещение вниз между стойками 2 и 7, а также боковыми стенками конструкции основания 1, так как в местах выреза установленные фиксаторы 8 не касаются стенок и поэтому не образуют дополнительное сопротивление. Таким образом модуль зафиксирован как в продольном, так и в поперечном направлении. Нагрузочная опора (техническое устройство) готова к эксплуатации. Испытание автотракторной техники, например трактора, при движении с места под нагрузкой состоит в следующем. Прикрепляют к проушине стойки 7 динамометр (не показано). Подготавливают к тяговым испытаниям трактор (не показано). После этого трактор задним (своим) ходом заезжает на беговую дорожку 10, в соответствии с осевой линией, и останавливают его на таком расстоянии от стойки 7, чтобы обеспечить присоединение динамометра к устройству механизма навески. После установки динамометра к трактору начинают движение с места в соответствии с принятыми требованиями инструкции по его эксплуатации. Трактор передает силовое воздействие с помощью прикрепленного к нему динамометра на стойку 7 в горизонтальном направлении. Из-за действия силы тяги трактора силовой модуль на начальном этапе выбирает зазоры в продольном направлении и передвигается на какое-то расстояние вперед между установленными фиксаторами 8. После этого применяемая сила через стойку 7 оказывает воздействие на опорную доску 9. Если передаваемое давление доски 9 на грунт (заднюю стенку основания 1) больше его плотности, то грунт под доской 9 подвергается сжатию. В то же время образуется крутящий момент силы тяги трактора относительно доски 9 по направлению часовой стрелки. Так усилие через стойку 7, лонжерон 4, раскосы 5 и 6, и в том числе через стойку 2 передается непосредственно к доске 3, где в процессе взаимодействия ее с основанием образуется сила реакции, а также крутящий момент от действия этой силы, ориентированный против часовой стрелки и вследствие этого уравновешивающий возникший крутящий момент от силы тяги. Когда направление вектора силы тяги имеет малейшее отклонение от линии симметрии конструкции беговой дорожки 10 влево или вправо, то возникающий увод силового модуля, в частности стойки 7, ликвидируется силами реакции, образующимися при воздействии опорных рабочих поверхностей используемых фиксаторов 8 на боковые стенки. В совокупности это дает возможность применять предложенную опору как качестве нагрузочное устройство для проведения тяговых испытаний автотракторной техники при трогании с места под нагрузкой. Демонтаж используемой опоры выполняют в следующей последовательности. Убирают с опорных досок 3 и 9 специальные фиксаторы 8, демонтируют из углубления основания 1 конструкцию силового модуля в сборе, затем убирают доски 3 и 9. Монтаж опоры выполняют таким образом: устанавливают в углублении доски 3 и 9, монтируют элементы силового модуля в сборе, на доски 3 и 9 - специальные фиксаторы 8. Когда опоры используются стационарно, то пространство углубления, с установленной в ней элементов конструкции в сборе заполняют грунтом до заданного уровня горизонтальной линии основания 1. В случае использования опоры в мобильном варианте применяется крышка, которую монтируют на основание. Разработанная опора имеет улучшенные свойства при эксплуатации, к которым причисляются транспортабельность, а также универсальность. Небольшие массогабаритные параметры, а также простота конструкции, включая малый объем подготовительных (монтажно-демонтажных) работ обеспечивают транспортабельность опоры. Применимость разработанного технического средства при испытании автотракторной техники в различных условиях, например, в условиях гаража или поля (в качестве материала беговой дорожки 10 может служить асфальт, бетон, в том числе асфальтобетон, гравийное покрытие, включая грунт любой плотности), причем имеющих различные параметры шин и колеи, а также в реализации использования опоры при испытании машин разных мощностных характеристик ( необходимой силы сцепления колес с используемой опорной поверхностью беговой дорожки гарантирована как силой тяжести испытываемой техники, так и увеличением действующего сцепного веса этой машины посредством силы тяги, направленной под некоторым углом к горизонту) позволяют наделить ее таким качеством как универсальность. Вывод Преимущества нового технического устройства для тяговых испытаний автотракторной техники выражаются в улучшении эксплуатационных свойств посредством уменьшенных массогабаритных характеристик, более простой конструкции, а также малого объема подготовительных работ.

About the authors

S. V Habardin

Irkutsk State Agrarian University

PhD in Engineering Irkutsk, Russia

G. N Polyakov

Irkutsk State Agrarian University

PhD in Engineering Irkutsk, Russia

S. N Shukhanov

Irkutsk State Agrarian University

Email: shuhanov56@mail.ru
Dsc in Engineering Irkutsk, Russia

References

Supplementary files