Полевое решение: российские тракторы повышенной прочности ускорят сбор урожая
В России усовершенствовали один из ключевых компонентов сельскохозяйственной техники — бортовые редукторы для тракторов. Инженеры выявили слабые места прежних моделей, оптимизировали геометрию деталей и заменили материал, из которого они изготавливаются. В результате запас прочности редуктора вырос почти в два раза, а его ресурс — вдвое. Разработка может быть адаптирована и для другой техники, например дорожно-строительных машин и погрузчиков.
Как улучшили конструкцию трактора
В мире сельскохозяйственной техники надежность машины — фактор, который определяет успешность проведения посадочных или уборочных работ. Чтобы повысить этот ресурс, ученые-инженеры из Донского государственного технического университета (ДГТУ) усовершенствовали конструкцию бортовых редукторов переднего моста для линейки отечественных тракторов. Эти агрегаты играют ключевую роль в обеспечении производительности, преобразуя обороты двигателя в мощное движение колес, объяснили специалисты.
— Эти механизмы играют ключевую роль в обеспечении производительности трактора, особенно на сложных почвах. Изначально задача родилась в рамках импортозамещения: в России по лицензии начали производить канадские тракторы. Но анализ показал, что оригинальный редуктор не обладал достаточной прочностью для наших условий, — рассказал «Известиям» один из разработчиков, директор передовой инженерной школы ДГТУ Владислав Пигенко.
Фото: пресс-служба ДГТУПо его словам, с помощью математической модели специалисты определили уязвимые элементы механизма и оптимизировали их. В результате были изменены геометрия опорных элементов подшипников сателлитов — малых шестерен, передающих крутящий момент, — и форма крышки редуктора.
— Улучшения удалось достичь в первую очередь за счет оптимизации формы деталей. Был проведен расчетный анализ прочности крышек с опорными валами подшипников, выявлены зоны с минимальной прочностью и низким ресурсом. Конструкцию доработали, изменив форму, добавив радиусы закруглений и плавные переходы. Это позволило снизить уровень напряжения, а следовательно, повысить прочность и долговечность узла, — объяснил один из разработчиков Андрей Охотников.
Кроме того, был изменен и материал. Вместо высокопрочного чугуна, который склонен к хрупкости при низких температурах, инженеры применили легированную сталь. В итоге запас прочности модифицированного редуктора увеличился в 1,76 раза, а общий ресурс агрегата вырос вдвое.
Подобные редукторы используются не только на тракторах, но и на погрузчиках и дорожно-строительной технике, что делает разработку универсальной, добавил специалист.
Как улучшения помогут собрать больше урожая
— Сельхозтехника в России работает в гораздо более жестких условиях, чем в Канаде или Европе. Это связано с большими полями, сложным рельефом и экстремальными перепадами температур. Новый редуктор лучше переносит перегрузки. Это снижает риски простоев, что критически важно во время посевных и уборочных кампаний, когда каждый час дороже золота, — подчеркнул Владислав Пигенко.
Фото: пресс-служба ДГТУПо его словам, опытный образец трактора с усиленными агрегатами уже прошел полный цикл полевых испытаний. Сейчас его готовят к ускоренным тестам на полигоне в Курской области. На этом этапе трактор проверят на специально созданных треках с препятствиями.
— Бесперебойная работа техники в сельском хозяйстве имеет первостепенное значение, так как сроки выполнения агротехнических работ строго ограничены. Срыв графика даже на один день может привести к потере урожая и снижению экономической эффективности. В связи с этим производители всегда уделяют повышенное внимание надежности машин, — объяснил завкафедрой технической эксплуатации технологических машин и оборудования природоустройства Института механики энергетики им. В.П. Горячкина РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева.
По мнению ученого, представленная разработка действительно способна увеличить ресурс редуктора и повысить надежность этого узла. Однако, чтобы в полной мере оценить ее значимость, необходимо провести полный цикл испытаний и анализов.
— В сельском хозяйстве в связи с выраженной сезонностью и сжатыми сроками выполнения агротехнических работ, особенно в периоды посевной и уборочной кампаний, безотказная работа техники имеет первостепенное значение. Срыв их даже на один день может привести к потерям урожая и, как следствие, снижению экономической эффективности производства, — объяснил заведующий кафедрой технического сервиса машин и оборудования Института механики энергетики им. В.П. Горячкина РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева профессор Алексей Апатенко.
Фото: пресс-служба ДГТУПоэтому исследования ученых актуальны и востребованы, добавил он.
— Сложность выполненной работы в том, что деталь типа «водило» (на которую ставятся сателлиты — маленькие зубчатые колеса) наиболее ответственная. Ее нужно точно изготовить, аккуратно собрать, правильно рассчитать размеры, выбрать подходящий материал и подшипники. Есть много мест, где можно ошибиться. Поэтому для таких узлов важна повторяемость и стабильность свойств, — пояснил заведующий кафедрой инжиниринга технологического оборудования НИТУ МИСИС Алексей Карфидов.
Эксперт добавил, что в советское время подобные редукторы в нашей стране проектировали и производили самостоятельно. Впоследствии эта практика была утрачена, однако сегодня в условиях импортозамещения инженеры вновь занимаются сложными разработками, опираясь на сохранившуюся теоретическую и научную базу.