Tractors and Agricultural Machinery

Тракторы и сельхозмашины

0321-44432782-425X

Eco-Vector

321774

10.17816/0321-4443-321774

Theory, designing, testing

Теория, конструирование, испытания

Research Article

Capabilities for increasing the technological level of high-power wheeled tractors

Потенциальные возможности повышения технологического уровня колесных тракторов высокой мощности

https://orcid.org/0000-0003-1595-1266

Selivanov

Nikolay I.

Селиванов

Николай Иванович

Russian Federation

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Tractors and Automobiles Department

профессор, д-р техн. наук, профессор кафедры «Тракторы и автомобили»

zaprudskii@list.ru

https://orcid.org/0000-0002-6252-1464

Kuznetsov

Alexander V.

Кузнецов

Александр Вадимович

Russian Federation

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Head of the Tractors and Automobiles Department

доцент, канд. техн. наук, заведующий кафедрой «Тракторы и автомобили»

kuznetsov1223@yandex.ru

https://orcid.org/0000-0002-8877-7409

Kuzmin

nikolay V.

Кузьмин

Николай Владимирович

Russian Federation

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Director of the Institute of Engineering Systems and Energy

доцент, канд. техн. наук, директор института инженерных систем и энергетики

kusmin_nikolai@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-1415-1737

Shram

Vyacheslav G.

Шрам

Вячеслав Геннадьевич

Russian Federation

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Fuel Supply and Fuels & Lubricants Department

доцент, канд. техн. наук, доцент кафедры топливообеспечения и горюче-смазочных материалов

shram18rus@mail.ru

https://orcid.org/0000-0003-2552-1884

Kaiser

Yuri F.

Кайзер

Юрий Филиппович

Russian Federation

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Head of the Aviation Fuels and Lubricants Department

доцент, канд. техн. наук, заведующий кафедрой авиационных горюче-смазочных материалов

kaiser170174@mail.ru

Krasnoyarsk State Agrarian UniversityКрасноярский государственный аграрный университет

Siberian Federal UniversityСибирский федеральный университет

29082023

07102023

904

3513593003202330072023

2023

Eco-Vector

Эко-Вектор

https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

https://journals.eco-vector.com/0321-4443/article/view/321774

BACKGROUND: Solving the problem of efficient use of the Russian-produced energy-saturated 4K4b wheeled tractors of high (235–350 kW) power, which are the basis for the formation of an innovative fleet of mobile energy facilities in the regions of the Siberian Federal District, in zonal tillage technologies with velocity ranges limited by the requirements of agricultural technology and resource saving, is a relevant task.

AIMS: Determination the conditions for the reasonable configuration of the 4K4b wheeled tractors for operational tillage technologies.

METHODS: The basis for solving the problems to achieve the aim is the conditions and methods of a multi-level system of technological adaptation of wheeled tractors.

RESULTS: Based on the results of simulation and experiment, it was determined that the most reasonable method for adapting tractors to tillage technologies in terms of minimum labor costs and the level of capabilities implementation is the formation of the operating mass of the basic configuration at the nominal mode, corresponding to the optimal values of the specific mass at $φ_{кр н}^{*} = 0.40$ and $V_{Н 2} = 2.90$ m/s which are $m_{уд н1}^{*} = 58.0$ kg/kW for single wheels and $m_{уд н2}^{*} = 62.4$ kg/kW for dual wheels, with adjustable axle distribution. The scientific novelty of the study lies in building the model that helps to establish a reasonable traction range of a tractor of various configurations for operational tillage technologies with an interval of nominal operating velocities of 2.5–3.3 m/s, limited by the conditions of resource saving by the modes of maximum traction efficiency and acceptable slipping.

CONCLUSIONS: The practical value of the study lies in the possibility of using the developed recommendations for the reasonable configuration of tractors in tillage operations.

Обоснование. Решение проблемы эффективного использования энергонасыщенных колесных 4к4б тракторов высокой мощности (235–350 кВт) российского производства, представляющих основу формирования инновационного парка мобильных энергетических средств регионов Сибирского федерального округа, в зональных технологиях почвообработки с ограниченными по требованиям агротехники и ресурсосбережения скоростными диапазонами, является актуальной задачей.

Цель работы ― определение условий рациональной комплектации колесных 4к4б тракторов для операционных технологий почвообработки.

Материалы и методы. В основу решения поставленных задач для достижения заявленной цели положены условия и методы многоуровневой системы технологической адаптации колесных тракторов.

Результаты. По результатам моделирования и эксперимента определено, что наиболее рациональным по минимуму трудозатрат и уровню реализации потенциальных возможностей методом адаптации тракторов к технологиям почвообработки является формирование эксплуатационной массы базовой комплектации в номинальном режиме, соответствующей оптимальным значениям удельной массы при $φ_{кр н}^{*} = 0.40$ и $V_{Н 2} = 2,90$ м/с на одинарных $m_{уд н1}^{*} = 58,0$ кг/кВт и сдвоенных $m_{уд н2}^{*} = 62,4$ кг/кВт колесах, с регулируемым распределением по осям. Научная новизна исследования заключается в построении модели, позволяющую установить рациональный тяговый диапазон трактора разной комплектации для операционных технологий почвообработки с интервалом номинальных рабочих скоростей 2,5–3,3 м/с, ограниченный по условиям ресурсосбережения режимами максимального тягового КПД и допустимого буксования.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования разработанных рекомендаций по рациональной комплектации тракторов на операциях почвообработки.

wheeled tractorstillage technologiesadaptation methodsspecific mass

колесные тракторытехнологии почвообработкиметоды адаптацииудельная масса

Исследование выполнены при финансовой поддержке КГАУ «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности» в ходе выполнения проекта «Разработка рекомендаций по устойчивому развитию технической оснащенности растениеводства в сельском хозяйстве Красноярского края»

The research was carried out with the financial support of the Krasnoyarsk Regional Fund for Support of Scientific and Scientific-Technical Activities during the implementation of the project “Development of recommendations for the sustainable development of technical equipment for crop production in agriculture in the Krasnoyarsk Territory”

Selivanov NI, Kuznetsov AV, Kuzmin NV. Standard sizes of wheeled tractors and the composition of tillage units for the East Siberian agrozone. Vestnik AGAU. 2022;3(209):94–101. (in Russ). doi: 10.53083/1996-4277-2022-209-3-94-101

Селиванов Н.И., Кузнецов А.В., Кузьмин Н.В. Типоразмеры колесных тракторов и состав почвообрабатывающих агрегатов для Восточно-Сибирской агрозоны // Вестник АГАУ. 2022. № 3 (209). C. 94–101. doi: 10.53083/1996-4277-2022-209-3-94-101

Tractors “Kirovets” K-744R, K-744R1, K-744R2, K-744R3. Operating instructions 744R-0000010 IE.2. Tractors “Kirovets” K-744R, K-744R1, K-744R2, K-744R3. Operating Instructions 744Р-0000010. IE. CJSC “Petersburg Tractor Plant” Saint Petersburg. (in Russ). Accessed: 21.03.2023. Available from: https://zinref.ru/000_uchebniki/05300_traktora/004_00_00_Kirovec_k_744_r_rukovodstvo/000.htm

Тракторы «Кировец» К-744Р, К-744Р1, К-744Р2, К-744Р3. Инструкция по эксплуатации 744Р-0000010. ИЭ. ЗАО «Петербургский тракторный завод». Санкт-Петербург. [дата обращения: 21.03.2023] Режим доступа: https://zinref.ru/000_uchebniki/05300_traktora/004_00_00_Kirovec_k_744_r_rukovodstvo/000.htm.

Operating instruction3.s Operating Instructions Versatile 435, 485, 535 -89002113. Buhler Versatile Inc. Winnipeg, Manitoba, Canada, 2009. (in Russ). Accessed: 21.03.2023. Available from: https://hostozavr.com/files/traktora/rukovodstvo-po-jekspluatacii-traktorov-versatile-435-485-535.pdf.

Инструкция по эксплуатации Versatile 435, 485, 535 -89002113. Buhler Versatile Inc. Виннипег, Манитоба, Канада, 2009. [дата обращения: 21.03.2023] Режим доступа: https://hostozavr.com/files/traktora/rukovodstvo-po-jekspluatacii-traktorov-versatile-435-485-535.pdf.

GOST 27021-86 Traktory selskokhozyaystvennye i lesokhozyaystvennye. Tyagovye klassy. Moscow: IPK Izdatelstvo standartov; 1986. (in Russ). Accessed: 21.03.2023. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200009845

ГОСТ 27021-86 Тракторы сельскохозяйственные и лесохозяйственные. Тяговые классы. М: ИПК Издательство стандартов, 1986. [дата обращения: 21.03.2023] Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200009845

Zaprudsky VN, Makeeva YuN. Evaluation of the effectiveness of the use of wheeled tractors of high power on the main tillage. Vestnik KrasGAU. 2016;5:117–122. (in Russ). Accessed: 21.03.2023. Available from: http://www.kgau.ru/vestnik/2016_5/content/18.pdf

Запрудский В.Н., Макеева Ю.Н. Оценка эффективности использования колесных тракторов высокой мощности на основной обработке почвы // Вестник КрасГАУ. 2016. № 5. С. 117–122. [дата обращения: 21.03.2023] Режим доступа: http://www.kgau.ru/vestnik/2016_5/content/18.pdf

Selivanov NI, Zaprudsky VN, Makeeva YuN, et al. Rational traction range for the use of wheeled tractors. In: Proceedings of the international scientific and practical conference dedicated to the 70th anniversary of Krasnoyarsk State Agrarian University. Part 2. Science: experience, problems, development prospects. Krasnoyarsk: KrasGAU; 2022:115–119. (in Russ).

Селиванов Н.И., Запрудский В.Н., Макеева Ю.Н., и др. Рациональный тяговый диапазон использования колесных тракторов // Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ. Часть 2. Наука: опыт, проблемы, перспективы развития. Красноярск: КрасГАУ, 2022. С. 115–119.

Libtsis SE. Potential possibilities of using the power of energy-saturated tractors. Tractors and agricultural machinery. 1986;9:8–16. (in Russ).

Либцис С.Е. Потенциальные возможности использования мощности энергонасыщенных тракторов // Тракторы и сельхозмашины. 1986. № 9. С. 8–16.

Glushkov RV, Krylov AV, Kuznetsova PA. Method for determining the energy consumption of a prototype cultivator. In: Resource-saving technologies in the agro-industrial complex of Russia. Proceedings of the III International Scientific Conference. Krasnoyarsk; 2022:319–323. (in Russ).

Глушков Р.В., Крылов А.В., Кузнецова П.А. Методика определения энергозатрат опытного образца культиватора // Ресурсосберегающие технологии в агропромышленном комплексе России. Материалы III Международной научной конференции. Красноярск, 2022. С. 319–323.