Полевые исследования опорной проходимости экспериментального транспортного средства на сухом сыпучем песке

Актуальность. Самоходная техника играет важную роль в сфере сельского хозяйства, в частности в растениеводстве. Каждый этап технологического цикла возделывания сельскохозяйственных культур связан с работой техники общего (трактор, транспортные машины) и специального назначения, которые в полевых условиях передвигаются по землям сельскохозяйственного назначения и грунтовым дорогам различного состояния. На возможность работы техники в полевых условиях определяющее влияние оказывают несущая способность опорной поверхности и рельеф местности, причем их наибольшее воздействие сказывается на работе транспортной техники, главная миссия которой заключается в своевременной и качественной перевозке сельскохозяйственных грузов. Одним из важных условий для передвижения транспортной техники при проведении полевых работ является состояние грунтовых дорог и их несущая способность. Одним из наиболее сложных оснований опорной поверхности для передвижения автомобильной грузовой техники является сухой сыпучий песок, при передвижении по которому возникает значительное буксование груженого автомобиля или он вовсе застревает, и дальнейшее передвижение без постороннего внешнего силового воздействия становится невозможным. В свою очередь, задействование дополнительных единиц техники для вытаскивания застрявшего транспортного средства влечет за собой временные потери, что снижает качество перевозимого груза, а также нарушает логистические цепочки и в целом снижает эффективность работы предприятия.
Одним из возможных направлений решения поставленной проблемы является разработка и применение автомобильных транспортных средств с комбинированным способом передвижения – качением и шаганием, позволяющими при движении по грунтовым дорогам с достаточной несущей способностью двигаться способом качения, а на участках, где ее недостаточно, переходить на альтернативным режим движения шаганием, функционально обеспечивающим самовытаскивание. Для исследования сконструировано и технически реализовано экспериментальное
транспортное средство с возможностью выбора способа передвижения – качением или шаганием.

Объект. Объектом исследования является опорная проходимость портного средства на сухом сыпучем песке.

Материалы и методы. Опорная проходимость на сухом сыпучем песке экспериментального транспортного средства определена в полевых условиях при исследовании параметров – величина потребляемого двигателями тока, пройденный путь, глубина колеи, степень уплотнения грунта. Параметры опорной проходимости на сухом сыпучем песке определены, и сделан сравнительный анализ без использования оригинальности технических решений, заложенных в конструкцию экспериментального транспортного средства, и с их использованием.

Результаты и выводы. Анализ результатов полевых испытаний экспериментального транспортного средства по основанию сухой сыпучий песок показал, что максимальная нагрузка при передвижении качением составляет менее 350 Н, после чего наступает полное буксование и транспортное средство застревает, в отличие от движения шаганием, которое обеспечивает поступательное перемещение и выполняется до нагрузки 500 Н, ограничение которой обусловлено только показателями прочности конструктивных сборочных узлов; пиковое потребление тока электродвигателями движителей при нагрузке 350 Н составляет 0,132 А, тогда как при движении шаганием и нагрузка 500 Н – 0,130 А; максимальная глубина колеи при передвижении качением и нагрузке 350 Н в 2,2 раза выше, чем при движении шаганием, а при нагрузке 500 Н меньше на 0,7 см при передвижении шаганием по сравнению с движением качения и нагрузке 350 Н; при увеличении нагрузки степень уплотнения грунта возрастает и при нагрузке 350 Н составляет 1,029 при движении качением, а шаганием – 1,003. В свою очередь, при нагрузке 500 Н и передвижении шаганием степень грунта составляет 1,015, что в 1,14% меньше, чем нагрузке 350 Н и способе движения качением.

1. Барахтанов Л. В., Беляков В. В., Галкин Д. А., Зайцев А. С., Зезюлин Д. В., Макаров В. С. Экспериментально-теоретические исследования опорной проходимости многоосных колесных машин. Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. А. Алексеева. 2012. № 3 (96).

2. Беляев А. М., Васильев А. А., Жарков Е. В., Макаров В. С., Беляков В. В. Исследование движения шасси мобильного робототехнического комплекса с гусенично-модульным движителем по песчаному опорному основанию. Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. А. Алексеева. 2020. № 2 (129).

3. Бруданов А. М. Обзор существующих конструкций для повышения проходимости автомобиля категории М1. Молодой ученый. 2016. № 12. С. 216-220.

4. Верещагин Н. И., Кокорев Г. Д., Колупаев С. В., Шафоростов В. А., Колотов А. С., Уткин А. А., Гусаров С. Н. Современная техника для АПК и перспективы ее модернизации. Научный журнал КубГАУ. 2016. № 120 (06).

5. Макаричев Ю. А., Иванников Ю. Н. Методы планирования эксперимента и обработки данных. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2016. 131 с.

6. Мясников А. С., Фомин С. Д. Повышение проходимости машинно-тракторных агрегатов на основе оптимизации способов передвижения. Перспективные тенденции развития научных исследований по приоритетным направлениям модернизации АПК и сельских территорий в современных социально-экономических условиях: мат. нац. науч.-практич. конф. Волгоград, 2021. Том III. С. 451-457.

7. Мясников А. С., Фомин С. Д. Повышение профильной проходимости транспортных средств для перевозки грузов в сельском хозяйстве. Извеcтия НВ АУК. 2022. 4 (68).

8. Мясников А. С., Фомин С. Д. Численное моделирование и анализ напряженно-деформированного состояния конструктивных деталей и сборочных узлов экспериментального транспортного средства с комбинированным способом передвижения для АПК. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 1 (69). С. 575-587.

9. Пехутов А. С. Технологический процесс перевозок грузов в сельском хозяйстве и его показатели. Вестник КрасГАУ. 2008. Вып. 3. С. 258–264.

10. Мясников А. С., Фомин С. Д., Ярунов А. А. Полевые исследования профильной проходимости экспериментального транспортного средства для перевозки грузов в сельском хозяйстве. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 3 (71). С. 635-652.

11. Фомин С. Д., Мясников А. С. Полевые исследования опорной проходимости экспериментального транспортного средства на влажном вспаханном грунте. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 3 (71). С. 469-482.

12. Прядкин В. И. Оценка опорно-сцепной проходимости средств химизации по почвам с низкой несущей способностью. Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 5. С. 15-18.

13. Пьянков С. А., Азизов З. К. Механика грунтов: методические указания к лабораторным работам. Ульяновск: УлГТУ, 2003. 31 с.

14. Belyaev A. M., Belyakov V. V., Makarov V. S. Study of efficiency of a 6x6 all-terrain vehicle in coastal zone. Paper presented at the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. 709 (4).

15. Belyaev A. M., Makarov V. S. Method of assessment of special wheel chassis mobility in cases of sand-gravel bases crossing. Paper presented at the IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. 194 (2).