Процессы и машины агроинженерных систем мешивание удобрения. Так, на рис. 4 совмеще- ны зависимости перемещения частиц удобре- ния от угла подъема винтовой линии и угловой скорости ворошителя. Из рис. 4 видно, что одинаковое перемешивание удобрения проис- ходит при угле подъема винтовой линии 14º и угловой скорости ворошителя 3,1 с–1. Рис. 4. Зависимость перемещения частиц удобрения от угла подъема винтовой линии и угловой скорости ворошителя В Ы В О Д Получено полное решение дифференциаль- ного уравнения, характеризующего взаимодей- ствие коническо-винтового ворошителя-сводо- обрушителя с минеральным удобрением. В уравнениях (23) и (28) установлены взаи- мозависимости пути перемещения во времени элементарного объема минерального удобрения по витку винтовой спирали ворошителя и ее относительной скорости от важнейших конст- руктивных и технологических параметров, та- ких как угол образующей конуса к его оси, угол подъема винтовой линии, радиус винтовой по- верхности, коэффициенты внешнего и внут- реннего трения и угловая скорость. Варьируя каждый из указанных параметров, можно вы- брать их оптимальные сочетания в зависимости от принятого критерия эффективности воро- шения. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Алферов, П. В. Бункеры, затворы и питатели. Ос- новы проектирования и расчета / П. В. Алферов. – М.: Машгиз, 1946. – С. 35. 2. Кошанов, О. М. Изыскание устройства для предот- вращения образования в бункерах застойных зон и сводов трудносыпучих сельскохозяйственных материалов и обо- снование его параметров, режимов работы: автореф. дис. … канд. техн. наук / О. М. Кошанов. – Рязань, 1987. – 22 с. 3. Тарасов, А. Г. Исследования вибрационного сво- дообрушения кормов в бункерах на птицефабриках: авто- реф. дис. … канд. техн. наук / А. Г. Тарасов. – Саратов, 1976. – 24 с. 4. Методика оценки качества внесения минеральных удобрений / П. Н. Побединский [и др.] // Техника в сель- ском хозяйстве. – 1988. – № 4. – С. 48. 5. Высевающее устройство: пат. 19008 РК / С. О. Ну- кешев; опубл. 15.12.2010 // Бюл. – № 12. – 4 с. 6. Нукешев, С. О. Результаты теоретического иссле- дования коническо-винтового ворошителя. Актуаль- ные проблемы современности / С. О. Нукешев, Д. З. Есхо- жин, А. Ж. Аскарова // Международный научный журнал. Серия «Технические науки». – 2009. – № 1 (35). – С. 63–65. 7. Рустембаев, Б. Е. Теоретические предпосылки к определению параметров пружинно-винтового ворошите- ля / Б. Е. Рустембаев, А. М. Абдиров, С. О. Нукешев // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. – 1999. – № 4. – С. 127–130. Поступила 12.12.2011 УДК 631.3.072 ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТРАКТОРА С СЕЛЬХОЗОРУДИЕМ С УЧЕТОМ ИХ МАЛЫХ ВЗАИМНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Кандидаты техн. наук ВАЩУЛА А. В.1), ЗАХАРОВ А. В.1), асп. ЗАХАРОВА И. О.1), инж. КАЛУГИНА О. Н.2) 1)Белорусский аграрный технический университет, 2)ГНУ «Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси» 12 10 9 8 6 4 2 0 х 12 10 9 8 6 4 2 0 5 10 15 20 25 30 α, град. ω, с–1 х 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0 41 Наука Science & Technique техника, № 6, 2012 и Процессы и машины агроинженерных систем Для Республики Беларусь характерна мел- коконтурность полей, обусловленная развитой сетью дорог и электролиний, наличием строе- ний, отдельных деревьев, валунов, местных по- нижений (блюдец), сложным макрорельефом местности. В таких условиях, а также с учетом наличия почв с высоким удельным тяговым сопротивлением целесообразно использовать навесные агрегаты, например пахотные. Для эффективной эксплуатации таких агре- гатов необходимо обеспечить их уравновеши- вание в продольной плоскости. Так, в условиях рядовой эксплуатации, например при работе на косогоре, маневрировании на машинно-трак- торном агрегате (МТА), действуют отклоняю- щие моменты, вызывающие искривление тра- ектории движения трактора. В ручном режиме на тракторах устаревших моделей в силу спе- цифики системы поворота реализовать данное предложение невозможно. Чтобы повысить коэффициент полезного действия (КПД) агрегата на базе колесного трактора, используют системы силового и по- зиционного регулирования, позволяющие умень- шить силу трения в контакте почвообрабаты- вающего орудия с почвой. Однако указанные системы обеспечивают плоскопараллельное пе- ремещение орудия относительно трактора и не учитывают возможности взаимных угловых перемещений. Известны конструкции тракторов [1, 2], у ко- торых в верхнюю тягу встроен гидроцилиндр с целью облегчения монтажа сельхозмашины. Известны также механизмы [3, 4], позволяющие регулировать распределение нормальных нагру- зок между трактором и сельхозорудием путем изменения длины верхней тяги. В [5] выполнен агрокинематический анализ работы навесного пахотного агрегата. Доказа- но, что при переезде неровностей рельефа в тягах заднего навесного устройства (ЗНУ) и передних брусьях рамы плуга возникают до- полнительные силы, вызывающие их деформа- цию. Кроме того, ухудшается равномерность хода корпусов по глубине. Авторы [5] предла- гают рассчитывать кинематику переезда неров- ности исходя из того, что центр поворота нахо- дится в шкворне крепления задней балансирной каретки гусеничного трактора. Для устранения выявленного недостатка предлагается создать ЗНУ, которое не препят- ствовало бы взаимным перемещениям трактора и плуга. Отметим, однако, что на тракторах ВгТЗ традиционно используется верхняя тяга ЗНУ с пружинным компенсатором, которая, по мнению авторов, работает неэффективно. Для обоснования параметров прогрессив- ных систем регулирования необходимо полу- чить аналитическую модель малых продольно- угловых взаимодействий трактора и навесного орудия. Аналитическая модель малых продоль- но-угловых перемещений. Известны три цен- тра колесного трактора: • центр тяжести (ЦТ) – точка, в которой приложена равнодействующая сил веса; • центр упругости ходовой системы (ЦУ) – точка, в которой ЦУ 1 0, n j j j c l = =∑ где jl – расстоя- ния от j-го колеса до ЦУ, м; jc – жесткость контакта колеса с почвой, кН/м; • центр вращения тяг навески (точка π) – точка пересечения в продольной плоскости осей верхней и нижних тяг. Изменяя положение центра π, например, переставляя шарнир креп- ления верхней тяги на тракторе, можно изме- нять продольную координату lπ – расстояние до оси копирующего колеса навесной машины: чем больше lπ, тем меньше влияют на нагруз- ку Yн относительные перемещения трактора и сельхозорудия. Определим связь между перемещением у ЦУ, продольными поворотами (дифферентами) ϕ корпуса трактора и рамы передненавешенно- го сельскохозяйственного орудия ψ, величиной перемещения q опорного колеса орудия, ис- пользуя методики Г. С. Горина [6, 7], разра- ботанные для гусеничных тракторов. Будем считать, что продольно-угловые перемещения трактора ϕ, орудия ψ и нижней тяги навески dαАВ положительные, если их передняя часть движется вниз. Примем также, что у и qпл по- ложительны, если направлены вниз, и отрица- тельны, если направлены вверх. Положитель- ны толкающие реакции почвы, отрицательны силы сопротивления орудия, направленные на- зад. Положительны силы веса и усилия сжатия тяг навесного устройства, отрицательны нор- мальные реакции. В этом случае к тракто- ру приложено усилие Rх, направленное назад, а к орудию – реакция Ркр, направленная вперед. 41 Наука Science & Technique техника, № 6, 2012 и Процессы и машины агроинженерных систем В соответствии со схемой (рис. 1) проведем оси координат: • нормальную у – вниз через ЦУ; • продольную х – вперед через точки кон- такта колес с опорной поверхностью, или cosα sin α sin α cosα ; sin α cosα cosα sin α , CD CD AD AD BC BC AB AB CD CD AD AD BC BC AB AB r r r r r r r r + = = +  + = = − (1) где rAB и rCD – длины тяг навесного устройст- ва соответственно нижней АВ и верхней CD; rBC – высота стойки ВС; rAD – расстояние меж- ду точками крепления А и D тяг на тракторе; αAB и αCD – углы наклона к горизонтали тяг АВ и CD; αBC и αAD – углы наклона к вертикали соответствующих звеньев. Рис. 1. Схема заднего навесного устройства трактора Продифференцируем систему уравнений (1) sin α α cosα α cosα α sin α α ; cosα α sin α α sin α α cosα α . CD CD CD AD AD AD BC BC BC AB AB AB CD CD CD AD AD AD BC BC BC AB AB AB r d r d r d r d r d r d r d r d − + = = −  − = = − − (2) Будем рассматривать малые продольно-уг- ловые отклонения (дифференты) и перемеще- ния трактора и орудия, поэтому обозначим: α , α .AD BCd d= ϕ = ψ Из уравнений (2) выразим также прираще- ние угла наклона нижней тяги ЦУ пл плα , cosα A AB AB AB y l q l d r − − ϕ + −ψ = (3) где у – вертикальные линейные перемещения ЦУ трактора; qпл – вертикальные линейные пе- ремещения копирующего колеса орудия на не- ровности; ϕ – дифферент трактора вокруг ЦУ; ψ – дифферент рамы орудия; lАЦУ – расстояние от точки крепления А нижней тяги навески на тракторе до ЦУ; lпл – расстояние от оси копи- рующего колеса до оси подвеса В. Преобразуем систему уравнений (2), исклю- чив члены, содержащие dαCD. После подста- новки выражения для dαAB и преобразований получим уравнение связи малых продольно- угловых перемещений трактора и навесного орудия ЦУ пл 2 пл 2 1 2 пл ( , , , ) 1 cosα ( ) 0, cosα cosα А AB AB AB AB AB AB l f y q K r l KK K q y r r   ϕ ψ = ϕ − −      −ψ − + − =    где K1 и K2 – коэффициенты, рассчитываемые по формулам: 1 2 cos(α α ) ; cos(α α ) sin(α α ) . cos(α α ) BC CD BC AD CD AD AB CD AB AD CD AD rK r rK r + = + + = + (5) По теореме синусов имеем π ρ sin(α α ) sin(90 α α ) ρ , cos(α α ) AAD CD AB CD AD A CD AD r π= = + − − = +  откуда sin( α )1 . ρ cos(α α ) CD AB A AD CD AD α rπ + = + (6) С учетом (6) преобразуем член, входящий в уравнение связи (4): 2 sin(α α ) cosα cos(α α )cosα 1 , ρ cosα CD AB AB AB AD CD AD AB A AB K r r π + = = + = (7) (4) αСD αВС rВС rСD rAD rAE π αAD αAB 42 Наука техника, № 6, 2012 и Science & Technique Процессы и машины агроинженерных систем где ρАπcosαAB – расстояние от точки А до цент- ра π. Тогда с учетом выражения (7) перепишем уравнение связи (4) в следующем виде: пл ЦУ пл 1( ) ρ cosα ( ).A A ABq y l l Kπ− − ϕ + ψ = ψ −ϕ (8) В статике (РКР = 0, V = 0) корпуса трактора и орудия приобретают некоторые начальные положения: –у = у0; –ϕ = ϕ0; –ψ0 = 0 (по условию регулировки плуга на равномерность хода корпусов орудия). Тогда 0 0 0 пл π ЦУ(ρ cosα ).A AB Aq y l= − ϕ − (9) Если Y0 = 0, а ϕ0 (+) и ЦУ(ρ cosα )A AB Alπ − > 0, то 0плq < 0 – колесо навесного орудия нагру- жается. Если Y0 = 0, а ϕ0 (–) и ЦУ(ρ cosα )A AB Alπ − < 0, то 0плq > 0 – колесо навесного орудия разгру- жается. Из формулы (9) следует, что если πρ cosαA AB = = ЦУ ,Al т. е. центр π совпадает с ЦУ, то переме- щения корпуса трактора не вызывают поворот корпуса сельхозорудия. Фактически на серий- ных тракторах ЦУ и π не совпадают. При диф- ференте корпус трактора сжимает верхнюю тягу и поворачивает корпус орудия, что нашло под- тверждение в проведенных авторами статьи в ГУ «БелМИС» экспериментальных исследовани- ях. Поэтому для стабилизации орудия нужно регулировать длину верхней тяги. Регулировка ее длины должна быть разной (система регули- рования должна быть активной) в процессе рабо- ты, так как конфигурация и размеры неровностей разные. В Ы В О Д Ы 1. При работе навесного агрегата дифферент корпуса трактора приводит к повороту рамы орудия, что нарушает агротехнику выполнения сельскохозяйственной операции. 2. Воздействие трактора на орудие при ма- лых продольно-вертикальных перемещениях передается «стеснением» верхней тяги. Для устранения этого воздействия необходимо ре- гулировать длину верхней тяги. 3. Сигналом для регулирования могут слу- жить данные, получаемые от датчика усилий, установленного в шарнире крепления нижней тяги. При этом серийный датчик усилий дол- жен быть переориентирован нормально нижней тяге навесного устройства. Л И Т Е Р А Т У Р А 1. Пат. № 2007063 Рос. Федерации, МПК А01В59/043 / Опубл. 15.02.1994. 2. Пат. US 6.697.454 В2 США, МПК А01В 65/112 / Опубл. 16.03.1997. 3. Патент US 6.698.524 В2 США, МПК А01В 63/112 / Опубл. 02.03.2004. 4. Патент US 6.321.851 В1 США, МПК А01В 59/04 / Опубл. 27.11.2001. 5. Огрызков, Е. П. Агрокинематический анализ на- весных систем «трактор – плуг» / Е. П. Огрызков, В. Е. Огрызков, П. В. Огрызков // Тракторы и сельскохо- зяйственные машины. – 2002. – № 12. – С. 15–17. 6. Горин, Г. С. К динамике гусеничного трактора класса 3 тонны / Г. С. Горин // Вопросы сельскохозяйст- венной механики: науч. тр. – Минск: Урожай, 1976. – С. 42–77. 7. Горин, Г. С. Расчет общей и тяговой динамики подрессоренного трактора / Г. С. Горин // Вести Нацио- нальной академии наук Беларуси. Сер. «Аграрные нау- ки». – 2009. – № 1. – С. 91–98. Поступила 19.03.2012 43 Наука Science & Technique техника, № 6, 2012 и