Размещено на http://www.allbest.ru/

Новосибирский государственный аграрный университет

Определение условий устойчивости специализированного транспортного средства при погрузке рулонов

Гуськов Ю.А., Тихонкин И.В., Тихоновский В.В., Мамонов О.В.

Аннотация

Определены рациональные параметры специализированного транспортного средства (СТС) для перевозки рулонов растительной массы, представляющего собой конструкцию, состоящую из двух рядов направляющих с гидрофицированным механизмом подъема и опускания колес, благодаря чему производится погрузка рулонов непосредственно на раму. В качестве основного критерия при определении рациональных параметров рассматривается устойчивость при погрузке.

Установлено, что с ростом вместимости транспортного средства увеличиваются минимальные габаритные размеры СТС, что, вместе с возрастанием собственного веса транспортного средства и общей нагрузки на почву, ведет к снижению обзорности при погрузке, сложности эксплуатации, повышенной утомляемости тракториста-машиниста.

Таким образом, для вновь разрабатываемых универсальных специализированных транспортных средств для перевозки рулонов растительной массы следует ввести ограничение по вместимости до 8 рулонов для двухрядного исполнения и до 4 рулонов для однорядного.

Ключевые слова: транспортирование рулонов, растительная масса, устойчивость транспортного средства, специализированное транспортное средство, длина дышла

Введение

В условиях работы активно развивающихся крестьянско-фермерских хозяйств и товариществ предпочтительно использование технологий, при которых задействовано минимальное количество техники и обслуживающего персонала. Вывести с поля значительное количество сборочной техники, сократить количество проездов, снизить расходы на топливо и на содержание обслуживающего персонала возможно при оптимизации сборочно-транспортного процесса за счет использования специализированной техники [1].

В настоящее время применение в России специализированных сборочно-транспортных средств ограничено. Зарубежные подборщики-транспортировщики, использующие в качестве рабочих органов гидрофицированные захватывающие рамки, краны-манипуляторы, орудия проникающего типа, имеют высокую стоимость и часто недоступны для отечественных товаропроизводителей [2]. Выпускаемые в стране подборщики-транспортировщики, в качестве рабочих органов использующие специальные или дугообразные захватывающие рамки для погрузки рулонов на транспортную платформу, не нашли широкого применения [3]. В то же время продолжаются попытки разработки новых конструкций специализированных подборщиков-транспортировщиков рулонов [4].

Специализированное транспортное средство, разработанное нами [5], представляет собой конструкцию, состоящую из двух рядов направляющих, гидрофицированного механизма подъема и опускания колес, благодаря чему производится погрузка рулонов непосредственно на раму и дышло, обеспечивающее вынос транспортного средства за габариты тягача при погрузке.

Цель исследования - определить рациональные параметры специализированного транспортного средства для перевозки рулонов растительной массы по условию устойчивости при погрузке.

Методы исследований

Рассмотрим схему приложения сил с учетом распределения нагрузки на транспортное средство в зависимости от точки приложения веса груза и длины дышла специализированного транспортного средства (рис. 1).

Силы, действующие на транспортное средство при погрузке, в зависимости от количества рулонов и их местоположения в транспортном средстве, представим в следующем виде: Q₁,Q₂,Q₃ - силы реакции на крюке тягача и колесах транспортного средства, кН; G - вес загруженных рулонов, кН; G=m_рул·N_рул где m_рул, N_рул, - соответственно, масса рулонов и вместимость транспортного средства; s - расстояние от центра транспортного средства (ВВ - ось расположения колес) до центра расположения груза, м; l - длина транспортного средства по оси АА, м; b - ширина транспортного средства, м; l₀- длина дышла, м.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Схема приложения сил, действующих на специализированное транспортное средство СТС-2-6 при погрузке рулонов растительной массы

Систему уравнений сил, действующих на транспортное средство при погрузке рулонов, можно записать в следующем виде:

(1)

Решая систему уравнений (1), получим:

Q₃=G[0,5-s/(l+2l₀)-y/b] (2)

Q₂=G[0,5-s/(l+2l₀)-y/b] (3)

Q₁=2s/(l+2l₀)G (4)

При оценке различных вариантов загрузки специализированного транспортного средства в зависимости от количества рулонов и местоположения их на транспортном средстве мы выбрали 6 основных вариантов, комбинация которых друг с другом позволяет получить все возможные варианты взаиморасположения рулонов на транспортном средстве (рис. 2). Для СТС-2-6 существует 27 вариантов.

F=G

s=l/3

k=1

F=2G

s=l/6

k=1/2

F=3G

s=0

k=0

F=2G

s=l/6

k=1/2

F=G

s=-l/3

k=-1

F=G

s=0

k=0

Рис. 2. Распределение реакций опор в зависимости от количества рулонов и их расположения на СТС-2-6 для вариантов 1-6

Результаты исследований

Результаты расчетов показали, что наибольшие нагрузки на опорные колеса возникают при загрузке 4-5 рулонов в вариантах 18, 19, 20, 25, коэффициенты нагрузки, соответственно: 2,42G; 3,08G; 3G; 2,67G (рис. 3).

F=5G

F=5G

F=6G

F=4G

Рис. 3. Схема распределения реакций опор в зависимости от количества рулонов и их расположения для наиболее нагруженных вариантов

В связи с максимальными нагрузками в опорных колесах при загрузке рулонами специализированного транспортного средства возникает необходимость расчета условий, при которых возможно опрокидывание.

Введем следующие обозначения:

G = N·m_р, где N=1, 2, 3, 4, 6, 8 (в рассматриваемом варианте вместимость СТС-2-6 равна 6 рулонам); л=l₀/l - отношение длины дышла l₀ к длине транспортного средства l. Расстояния между центром тяжести специализированного транспортного средства и точкой приложения веса груза, определяем по формулам: s = kl/6, где k = ±2; ±1; 0 (k - коэффициент расположения центра тяжести относительно расположения оси колес транспортного средства); у = yb/4 , где у=±1; 0 (у - коэффициент расположения центра относительно продольной оси транспортного средства).

С учетом вышеизложенного, формулы (2), (3), (4) примут следующий вид: транспортный растительный рулон

Q₁=kNm_p/3(1+2л) (5)

Q₂₌Nm_p[1/2-k/6(1+2л)+y/4] (6)

Q₃₌Nm_p[1/2-k/6(1+2л)-y/4] (7)

Из анализа уравнений видно, что наименьшее значение реакции опоры наблюдается для противолежащего колеса. В рассматриваемом варианте (см. рис. 1) при загрузке первого рулона в зависимости от различной длины дышла транспортного средства может возникнуть ситуация, при которой отрыв противолежащего колеса от земли может привести к опрокидыванию транспортного средства. Рассмотрим возможные варианты соотношения длины дышла к длине транспортного средства СТС-2-6, при которых реакция опоры противолежащего колеса Q₃ меньше нуля.

Пусть Q₃<0, тогда в формуле (7) второй множитель должен быть меньше нуля. Таким образом, можно записать условие:

1/2-y/4 < k/6(1+2л)

Левая часть принимает наименьшее значение при y=1, тогда:

1/4 < k/6(1+2л), откуда 1+2л < 2k/3

Так как k ? 2, то 1+2л<4/3 с, тогда 2л<3, следовательно, решением уравнения будет являться отношение л <1/6.

Минимальные габаритные размеры для двухрядных специализированных транспортных средств представлены в таблице 1.

Таблица 1. Минимальные размеры специализированных транспортных средств

При длине дышла, не превышающей шестую часть длины специализированного транспортного средства, опрокидывания транспортного средства при погрузке рулонов растительной массы не произойдет.

При условии, что длина рулона составляет в среднем 1,5 м, можно привести зависимость допустимой длины дышла от длины разрабатываемых транспортных средств различной вместимости.

Выводы

Из данных таблицы 1 видно, что с увеличением вместимости транспортного средства увеличиваются минимальные габаритные размеры СТС, что, вместе с увеличением собственного веса транспортного средства, общей нагрузки на почву, ведет к снижению обзорности при погрузке, сложности эксплуатации, повышенной утомляемости тракториста-машиниста.

Таким образом, для вновь разрабатываемых универсальных специализированных транспортных средств для перевозки рулонов растительной массы следует ввести ограничение по вместимости до 8 рулонов для двухрядного исполнения и до 4 рулонов для однорядного.

Список использованных источников

1. Измайлов А.Ю., Шогенов Ю.Х. Интенсивные машинные иехнологии и техника нового поколения для производства основных групп сельскохозяйственной продукции // Техника и оборудование для села. - 2017, № 7. - С. 2-6.

2. Прицепы и полуприцепы: [Электронный ресурс] // Российский агропромышленный сервер (АГРОСЕРВЕР.ru). - Барнаул, 2005-2018. URL: https://agroserver.ru/pritsepy-i-polupritsepy/ (дата обращения: 06.09.2018).

3. А.с. 1250207 /СССР/. Подборщик-транспортировщик рулонов / А.Ш. Джамбуршин, А.Р. Кунгуров, П.Н. Хромов / Опубл. в Б.И. - 1986, №30.

4. Тележка для перевозки рулонов самозагрузочная: [Электронный ресурс] // Ростсельмаш. - Ростов-на-Дону, 1929-2018. URL: https://rostselmash.com/products/balers/tpr_8_10_16/ (дата обращения: 06.09.2018).

5. Пат. № 2108022 РФ, МПК A 01 D 90/00 Транспортное средство для погрузки, перевозки и разгрузки рулонов / Гуськов Ю.А., Блынский Ю.Н., Голубь С.А., Тихонкин И.В.; заявитель и патентообладатель Новосибирский государственный аграрный университет. - №96104474/13; заявл. 06.03.1996; опубл. 10.04.1998, бюл. №10. - 3 с.

Цитирование:

Гуськов Ю.А., Тихонкин И.В., Тихоновский В.В., Мамонов О.В. Определение условий устойчивости специализированного транспортного средства при погрузке рулонов // АгроЭкоИнфо. - 2018, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2018/4/st_405.doc.

Размещено на Allbest.ru