Ю. Ф. Казаков, В. Н. Батманов, Ю. П. Дмитриев, В. С. Павлов

Чувашский государственный аграрный университет 

колесный трактор, пахотный агрегат, этапы разгона, колесный дифференциал, конструкционные параметры, план скоростей.

Чтобы колесные пахотные машинно-тракторные агрегаты трогались с места плавно, предложено оснащать ведущие колеса встроенными дифференциалами. Основой дифференциала является планетарный редуктор без солнечной шестерни. Внешние нагрузки и приводной момент приложены к одному из сателлитов. В зависимости от соотношения ведущего момента и момента сопротивления качению колеса, момента трения в пятне контакта «шина – опорная поверхность» режим работы редуктора автоматически переходит в дифференциальный и наоборот. Колесный дифференциал является автоматическим трансформатором крутящего момента, характеризуется гиперболической зависимостью момента на выходном валу от частоты его вращения при постоянной величине передаваемой мощности. С учетом величины коэффициента запаса двигателя по крутящему моменту колесный трактор со встроенными дифференциалами в движителях имеет широкий диапазон приспособляемости к перегрузкам. Возможность бесступенчатого изменения крутящего момента без разрыва потока мощности обеспечивает высокую среднюю скорость выполнения энергоемких сельскохозяйственных операций. В работе были обоснованы количественные соотношения, проведен анализ оптимальных скоростей, обеспечивающих передачу мощности путем автоматического изменения момента и скорости, произведен кинематический анализ двухфазного разгона пахотного агрегата. На начальном этапе колесо не поворачивается. Ведущая шестерня, вращаясь по эпициклической шестерне, обеспечивает преодоление сил инерции масс агрегата. На втором этапе разгона наступает вращение колеса. Планетарный редуктор переходит в режим дифференциального редуктора – происходит уменьшение передаточного отношения и ведущего момента на ободе колеса. Это предотвращает срыв пятна контакта в набегающем секторе колеса, снижает вероятность наступления буксования. Предложена уточненная методика обоснования конструкционных параметров при проектировании дифференциального редуктора с учетом правил смежности и соосности.

In order for wheeled arable machine-tractor units to start smoothly, it is proposed to equip the drive wheels with built-in differentials. The basis of the differential is a planetary gearbox without a sun gear. External loads and drive moment are applied to one of the satellites. Depending on the ratio of the driving moment and the moment of wheel rolling resistance, the moment of friction in the contact patch "tire - bearing surface", the gearbox operation mode automatically switches to differential and vice versa. The wheel differential is an automatic torque transformer, characterized by a hyperbolic dependence of the torque on the output shaft on the frequency of its rotation at a constant value of the transmitted power. Taking into account the value of the engine torque reserve factor, a wheeled tractor with built-in differentials in the propellers has a wide range of adaptability to overloads. The ability to continuously change the torque without interrupting the power flow provides a high average speed for energy-intensive agricultural operations. In the work, quantitative ratios were substantiated, an analysis was made of the optimal speeds that ensure power transfer by automatically changing the torque and speed, and a kinematic analysis of the two-phase acceleration of an arable unit was carried out. At the initial stage, the wheel does not turn. The drive gear, rotating along the epicyclic gear, provides overcoming the inertial forces of the masses of the unit. At the second stage of acceleration, the wheel rotates. The planetary gearbox switches to the differential gearbox mode - the gear ratio and the driving moment on the wheel rim decrease. This prevents the break of the contact patch in the oncoming sector of the wheel, reduces the likelihood of slipping. A refined method for justifying the design parameters when designing a differential gearbox, taking into account the rules of adjacency and coaxiality, is proposed.

1. Акимов, А. П. Работа колес / А. П. Акимов, В. И. Медведев, В. В. Чегулов. – Чебоксары: ЧПИ МГОУ, 2011. – 168 с.


2. Антонов, А. С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. Теория и расчет / А.С. Антонов. – Ленинград: Машиностроение, 1975. – 480 с.


3. Артоболевский, И. И. Теория механизмов и машин / И. И. Артоболевский. – Москва: Наука, 1988. – 640 с.


4. Ильин, В. В. Обоснование  параметров  физических  величин  и  режимов  работы механического  трансформатора  крутящего  момента / В. В. Ильин //  Повышение  эффективности  механизации сельскохозяйственного  производства: сборник научных трудов Всероссийской  научно-практической  конференции,  посвященной  50-летию  инженерного  факультета / В. В. Ильин. – Чебоксары: ФГБОУ ВПО ЧГСХА, 2011. – С.116 -120.


5. Ксеневич, И. П. Системы автоматического управления ступенчатыми трансмиссиями тракторов / И. П. Ксеневич, В. П. Тарасик. – Москва: Машиностроение, 1979. – 640 с.


6. Медведев, В. И. Энергетика машинных агрегатов с рабочими органами – движителями / В. И. Медведев. – Чебоксары: Чувашское книжное издательство, 1972. – 180 с.


7. Патент № 2268165 Российская Федерация. Колесо с «кантующимся» центром вращения: № 2004108647/11: заявл. 23.03.2004: опубл. 20.01.2006 / Л. В. Ильина. – 5 с.


8. Determination of energy characteristics of conical rotary working tool for tillage / F. Yarullin, A. Valiev, F. Muhamadyarov [at al.] // Engineering for rural development. 19th international scientific conference. – Jelgava, 2020. – P. 1069–1075.


9. Influence of soil-protective technologies on the characteristics of the soils of hop plants / M. Smirnov, P. Smirnov, E. Alexeev [at al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. – P. 012018.


10. Kazakov, Y.F. On the development of combined tillage working bodies-mechanisms. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science / Y. F. Kazakov, V. I. Medvedev, V. M. Ivanov // International AgroScience Conference. 2019. – P. 012019.


11. Kemeny, Z. A. The Physics of the Air Suspension / Z. A. Kemeny // Metals and Mining Rev. – 2015. – P. 1-14.


12. Kinematics and dynamics of an incomplete circular wheel drive of an agricultural tractor / Yu. Kazakov, V. Medvedev, V. Batmanov, V. Pavlov // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 935(1)012030.


13. Soil compaction management: reduce soil compaction using a chain-track tractor / S. Mudarisov, I. Gainullin, I. Gabitov [at al.] // J. Terramechanics. – 2020. – 891.


14. Theoretical substantiation of parameters of rotary subsoil loosener / A. Valiev, I. Mukhametshin, F. Muhamadyarov [at al.] // Engineering for Rural: 18th international scientific conference. – Jelgava, 2019. – P.312–318.


15. Wheel drive with integrated differential / Yu. Kazakov, V. Batmanov, V. Pavlov, V. Medvedev // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 935(1):012029.