Registration Number
0825U002892, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
25-07-2025
popup.evolution
.
Title
Substantiation of a ploughing unit's scheme and design parameters with a front plough without a support wheel
Author
Gennady Petrov,
popup.head Володимир Т. Надикто
popup.opponent Mykola Artyomov
popup.opponent Valentin Myronenko
popup.review Yevhen I. Ihnatiev
popup.review Dmytro Zhuravel
popup.rada
Dmytro Motornyi Tavria State Agrotechnological University
Description
Петров Г.А. Обґрунтування схеми і конструктивних параметрів орного агре-гату із фронтальним плугом без опорного колеса. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеню доктора філософії за спеціальністю 133 Галузеве машинобудування (галузь знань 13 Механічна інженерія). Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Запоріжжя, 2025.
Дисертаційне дослідження присвячене обґрунтуванню схеми та конструктивних параметрів орного машинно-тракторного агрегату у складі трактора серії ХТЗ-160 (ХТЗ-16131), задньонавісного серійного чотирикорпусного плуга ПЛН-4-35 і нового фронтального двокорпусного орного знаряддя під маркою ПЛН-2-35. Особливістю фронтального плуга є використання без опорного колеса, на відміну від аналогічних знарядь.
Аналіз шляхів і тенденцій застосування таких орних знарядь показує низку переваг.
У теоретичному розділі дисертації встановлено, що сумарне довантаження Ns переднього мосту трактора залежить від чотирьох параметрів: 1) ширини захвату орного знаряддя В (м); 2) сили ваги плуга G (кН); 3) глибини оранки h (м); 4) коефіцієнта питомого опору плуга kп (кН∙м⁻²). Встановлено, що при збільшенні В у 3 рази (з 0,75 до 1,05 м) вертикальне навантаження на передній міст зростає в 1,6 раза (з 3,46 до 5,39 кН). Оптимальним конструктивним рішенням вважають В = 0,70 м. При куті нахилу центральної тяги ПНМ трактора α = 15°, куті нахилу нижніх тяг β = 0°, глибині оранки h = 0,25 м та коефіцієнті kп = 55 кН∙м⁻² вертикальне довантаження передніх рушіїв становить 6,43 кН.
Теоретично встановлено, що збільшення кута нахилу центральної тяги ПНМ трактора (α) при незмінному куті нижніх тяг (β) суттєво збільшує зусилля у обмежувальному ланцюгу (Pd). Зокрема, підвищення α з 5° до 30° (у 6 разів) подвоює Pd – зі 10 до 20 кН. Кут α має більший вплив на сили в центральній (Pv) та нижніх (Pn) тягах, ніж кут β. При цьому сили у тягах ПНМ значно більші за силу Pd в обмежувальному ланцюгу плуга. Для зменшення цих сил і збереження надійності конструкції рекомендується максимальний кут нахилу α в межах 25–30°. Підвищення α понад цей діапазон призводить до надмірного збільшення висоти стояка ПНМ, що ускладнює конструкцію.
З інших конструктивних параметрів, що впливають на рівновагу плуга, увагу приділено: 1) висоті розташування рами фронтального плуга hc; 2) поздовжній координаті центру мас С2; 3) поздовжній координаті центру опору С3. Мінімальна висота hc обумовлена висотою корпусу плуга, її збільшувати не доцільно через зростання габаритів і маси агрегату. Поздовжні координати центрів мас і опору мають бути мінімальними для зменшення довжини плуга.
Зі збільшенням частоти коливань Ns коефіцієнт підсилення динамічної системи зменшується. Це однаково для маси переднього мосту М на рівні 5700 і 6300 кг. Збільшення частоти збурення ω до 20 с⁻¹ приводить до зниження АЧХ у всіх варіантах жорсткості шин (Cш). При ω = 2 с⁻¹ амплітуда зменшується з 19∙10⁻⁷ до 12∙10⁻⁷ м/кН, що відповідає зниженню підсилення на 36,8%. Зміна коефіцієнта демпфування шин Кш (1–3 кН∙с/м) практично не впливає на АЧХ.
ФЧХ показують, що у частотному діапазоні до 4 с⁻¹ фазові зсуви динамічної системи для М = 5700 і 6300 кг майже ідентичні, становлять близько 1,2° (0,02 рад), що за часом відповідає 0,005 с – практично миттєва реакція. Зменшення жорсткості шин (з Cш=400 до 250 кН/м) збільшує фазовий зсув, роблячи реакцію більш плавною через більшу деформаційну здатність шини. За Кш=3 кН∙с/м ФЧХ сягає -0,9° (-0,016 рад), а при Кш=1 кН∙с/м – 2,6° (0,046 рад). Різниця фазових зсувів на ω=10 с⁻¹ становить 1,7° (0,03 рад), що відповідає різниці запізнення реакції 0,003 с.
Буксування рушіїв трактора з фронтальним плугом з опорним колесом становило 13,8%, без опорного колеса – 12,0% (на 13% менше). Це дозволило збільшити швидкість робочого руху з 7,92 до 8,50 км/год (+7,3%). Витрати пального знизилися з 16,3 до 13,8 л/га (приблизно на 15%).
Покращення керованості підтверджено зменшенням коливань траєкторії борозни – спектр коливань став вужчим у агрегаті без опорного колеса. Швидкість руху зросла на 7,4% (8,7 км/год проти 8,1 км/год), коефіцієнт робочих ходів підвищився з 0,86 до 0,89, а коефіцієнт використання часу зміни – з 0,85 до 0,87.
Основна продуктивність зросла на 7%, продуктивність за 1 годину змінного часу – на 10%, а питомі витрати пального зменшились на 17,7%.
Застосування конструктивного рішення — видалення опорного колеса у фронтальному плузі — дозволило знизити: витрати праці – на 14,8%; прямі витрати – на 17,2%; питомі інвестиційні витрати – на 24,7%; сукупні витрати – на 17,2%. Техніко-економічний ефект оцінено у не менше ніж 211,5 грн на 1 га обробленої площі.
Registration Date
2025-07-11
popup.nrat_date
2025-07-11 / 2026-07-01
