Архив
Отзывы читателей

Огромное Вам спасибо!
Публикации в ваших журналах дают четкое представление о сложившихся на данное время представлениях обо всех аспектах в области менеджмента качества и конкурентной среде на рынке.
Подборка публикаций по каждым рубрикам это практически полноценные ответы на самые острые проблемные вопросы, позволяющие...
Читать полностью

Директор  ОАО Минскметропроект В.В. Чеканов

Читать
Купить
Справочная

Присоединяйтесь к нам
в социальных сетях

TwitterLivejournalПрофессионалы.Ру

Facebook Мы Вконтакте



Русская Школа Управления

Опрос
  1. Редакция журнала «Стандарты и качество» и Общественный совет при Росаккредитации проводят опрос среди специалистов, экспертов в области аккредитации и оценки соответствия и читателей
    100% Какие наиболее актуальные и интересные темы в сфере аккредитации и оценки соответствия вас интересуют?
Выставки в ЦВК Экспоцентр


ГлавнаяЖурналы → «Стандарты и качество»

02.07.2018

Пересмотр стандартов по воздействию движителей на почву

Изучение природных процессов, происходящих в почве при механическом воздействии является актуальной задачей земледельческой механики. Исследование механизма деформации позволит создавать модели напряженно-деформированного состояния почвы и взаимодействия почвы с рабочим органом, что позволит совершенствовать расчетные схемы и характеристики  почвообрабатывающей техники. Важным является исследование процессов и механизмов сжимаемости почвы при техногенном воздействии при ее обработке, что позволит обосновать нормативы допустимых давлений на почву.
Достоверная количественная оценка воздействия ходовых систем сельскохозяйственной техники на изменение агрофизических и биологических показателей почвы может быть дана только в условиях длительных полевых стационарных экспериментов с моделированием одно- и многократного уплотнения полей движителями энергетических средств и наблюдением за процессом естественного разуплотнения почвы.
Оптимальные диапазоны физических показателей почв различных разновидностей были установлены на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований. Полученные данные использовали при установлении допустимого уровня внешнего воздействия на почву. При влажности (влагоемкости) почвы более 0,9 НВ диапазон рекомендуемых допустимых давлений равен 40-100 кПа. При влагоемкости суглинистых и глинистых почв 0,7-0,9 НВ диапазон допустимых давлений на почву составляет 80-120 кПа. Разработанные ранее в 80-х годах нормативы по допустимому уровню воздействия движителей на почву вошли в ГОСТ 26955-86 «Техника сельскохозяйственная мобильная. Нормы воздействия движителей на почву» (таблица 1).

Таблица 1 — Нормы воздействия движителей на почву

Влажность
в почве
в слое 0-30 см

Максимальное давление на почву колесного и гусеничного движителей, кПа, не более

Нормальное напряжение
в почве на глубине 0,5 м,
кПа, не более

Весенний
период

Летне-осенний период

Весенний
период

Летне-осенний
период

Св.0,9 НВ

80

100

25

30

Св. 0,7 НВ
до 0,9 НВ включ,

100

120

25

30

Св. 0,6 НВ
до 0,7 НВ включ,

120

140

30

35

Св. 0,5 НВ
до 0,6 НВ включ,

150

180

35

45

0,5 НВ и менее

180

210

35

50

Исследования, проведенные ВИМ  [1] показали, что снижение давления движителей  сельскохозяйственной техники на почву до уровня меньшего 75-80 кПа потребует значительного уменьшения массы техники, что возможно при использовании в конструкции машин материалов, имеющих удельный вес, меньший в 1,5-2 раза.
Для выполнения расчетной оценки воздействия на почву и колесной и металлогусеничной мобильной сельскохозяйственной техники в 1986  г. был разработан ГОСТ 26953-86 «Техника сельскохозяйственная мобильная. Методы определения воздействия движителей на почву», позволяющий определять максимальные давления колесных и гусеничные движителей на почву.
Как видно из мировой практики за последние несколько десятков лет движители сельскохозяйственной техники претерпели существенные конструктивные изменения.
Для снижения воздействия сельхозтехники на почву получили широкое применение пневмоколесные движители низкого и сверхнизкого внутришинного давления и широкопрофильные шины (рисунок 1).

Применение широкопрофильных шин позволяет не только снизить давление на почву, но и улучшить эксплуатационно-технологические показатели, снизить буксование и расход топлива, улучшить тягово-сцепные свойства энергосредств.
С разработкой новых полимерно-композитных материалов конструкция гусеничных и полугусеничных движителей также получила дальнейшее усовершенствование. Вместо металлической гусеницы все чаще применяется резиноармированная гусеница (РАГ), которая имеет ряд преимуществ перед традиционной металлической. Применение РАГ в сравнении с колесными движителями позволяет повысить тягово-сцепные свойства на 35-50% и снизить расход горючего на 10-20%; снизить величину максимального давления на почву в 2-4 раза; повысить проходимость и обеспечить выход техники на полевые работы в период ранней весны и поздней осени при высокой влажности почвы. В сравнении с ходовыми системами на металлических гусеницах РАГ позволяет снизить металлоемкость за счет применения полимерно-композитных материалов; асфальтоходность и движение на повышенных в 1,5 раза скоростях; обеспечить повышение ресурса машин при работе на почвах с высоким содержанием абразива в 2-3 раза; снизить вибронагруженность до 3 раз на сиденье водителя и максимальный уровень шума в кабине на 10 дБ; снизить в целом по ходовой системе количество отказов (рисунок 2).


В последние 10-15 лет широкое распространение получило использование в ходовых системах тракторов, комбайнов и другой техники сменных движителей, в частности, вместо колеса устанавливаются гусеницы-треки треугольного обвода (рисунок 3).

Разрабатываются также сменные погусеничные движители и на транспортную грузовую сельскохозяйственную технику, которые позволяют передвигаться по переувлажненной почве. Преимущество такого конструкционного решения заключается в увеличении площади опорной поверхности движителя, улучшении проходимости машины и соответственно в возможности работать в полях с высокой влажностью как в ранне-весенний период, так и в сезон дождей и поздней осенью.
На рисунке 4 приведены сравнительные эпюры распределения давления под различными типами движителей [2].

По данным эпюрам видно, что оптимальное решение по снижению нагрузки на почву в пятне контакта наблюдается при использовании треугольных резиноармированных полугусениц. Такая конструкция движителя в сравнении с колесным позволяет в 2,5-3 раза уменьшить давление на почву, снизить буксование, увеличив при этом тягово-сцепные свойства трактора или комбайна до 1,5 раза. Разработка и освоение сменных треугольных РАГ – это одно из важнейших направлений в создании экологически безопасных и всесезонных мобильных энергосредств.
С развитием сельхозтехники и сельхозтехнологий ГОСТ 26953-86 «Техника сельскохозяйственная мобильная. Методы определения воздействия движителей на почву», ГОСТ 26954-86 «Техника сельскохозяйственная мобильная. Метод определения максимального нормального напряжения в почве» и ГОСТ 26955 -86 «Техника сельскохозяйственная мобильная. Нормы воздействия движителей на почву», разработанные  ГНУ ВИМ Россельхозакадемии, перестали в полной мере отвечать современному уровню развития ходовых систем сельскохозяйственной техники и современным методам определения давления движителей на почву и  по расчетно-экспериментальной оценке максимального давления на почву и как следствие требуют пересмотра.
Основанием для разработки (пересмотра) предлагаемых межгосударственных стандартов являются законы РФ: «О стандартизации в Российской Федерации» от 29.06.2015 №162-ФЗ, «О техническом регулировании» от 27.12.2002 №184-ФЗ, «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 №7-ФЗ.
Целью разработки (пересмотра) и внесения дополнений и изменений в представленные  стандарты является включение раздела «Требования безопасности», а также раздела о требованиях экологической безопасности земель сельскохозяйственного назначения от переуплотнения сельскохозяйственной техникой для повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
Задачами пересмотра ГОСТ 26953-86, ГОСТ 26954-86, ГОСТ 26955-86 являются:
1. Изложение перечисленных стандартов в новой редакции в соответствии с ГОСТ 1.5  «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению», ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»;
2. Внесение дополнений и изменений в ГОСТ 26953-86 по методам оценки воздействия движителей на почву, колесной и гусеничной техники и соответственно в ГОСТ 26955-86 и ГОСТ 26954-86.

Следует включить в ГОСТ 26953-86 разработанные в последние годы современные и более точные методы и средства определения максимального давления на почву.
Достоверность этих методов подтверждена с помощью применения разработанного в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ метода расчета максимального давления на почву с использованием универсальной характеристики шины[3] (рисунок 5).

F=f2•(pw+p0)/(C1+C2f)

где F– вертикальная нагрузка на колесо, [кН]; C1 [м2/кН]; C2 [1/м]; p [кПа] — постоянные для данной шины коэффициенты; f — прогиб шины, [м];  pw — внутренне давление воздуха в шине, [кПа].
Также следует внести поправки и дополнения в ГОСТ 26953-86, обусловленные усовершенствованием метода определения давлений колесных и гусеничных движителей на почву, исключающим влияние сгруживания песка на величину эпюр напряжений, и приводящим к завышению значений коэффициентов неравномерности распределения напряжений.
При пересмотре ГОСТ 26953 и ГОСТ 26954 заслуживает внимания метод математического моделирования процесса взаимодействия колеса с опорным основанием и оценки максимального давления на почву с помощью метода конечных элементов (рисунки 6,7) [4].



В данном случае пневматическое колесо моделируется в виде двух концентрических окружностей с различными упругими свойствами: тонкостенной высокоэластичной оболочкой и металлического обода. В то же время при моделировании движения шины необходимо с высокой степенью адекватности расчетной модели воспроизвести оценку деформации поверхностного слоя почвы. Поэтому расчетная модель почвы должна быть максимально близкой к реальности — условие адекватности. Для моделирования почвы используется одна из разновидностей метода конечных элементов, называемая в литературе  SPH-, где конечным элементов при моделировании почвы принят шар с радиусом R.
Теоретические исследования воздействия колесного движителя на почву позволили существенно дополнить реальный эксперимент, так как компьютерное моделирование обеспечило реализацию трехмерных и двухмерных эпюр давления на почву с высоким пространственным разрешением, а также уточнило карту напряжений в шинах. Запланирован ряд работ по расчетно-экспериментальным исследованиям по взаимодействию движителя мобильного энергосредства с почвой для уточнения отдельных положений, которые будут включены в проекты пересмотров стандартов.
На основании анализа развития сельскохозяйственной техники и ее ходовых систем, разработки оптимальной методики расчета максимального давления на почву колесных сельхозмашин предлагается внести следующие изменения и дополнения в стандарты:
1.  В ГОСТ 26953-86 внести следующие изменения:
Изложить в следующей редакции  п. 3.3.2:
«.….На дно траншеи по ее продольной оси устанавливают не менее четырех датчиков давлений. Первый и последний датчики устанавливают на расстоянии равном горизонтальной проекции расстояния между осями первого и последнего опорных катков (Lб) в метрах.
Расстояние от первого (i = l) до i-ro датчика напряжений (Lдi) в метрах вычисляют по формуле:

Lдi = Kitг + 0,25 (i – 1) • tг,
Ki = (i – 1)•Lб/[(i – 1)•tг]              

где   tг  — шаг гусеницы, в м;
n – число опорных катков
( Ki округляют до целого числа),.
Допустимое отклонение фактического расстояния между датчиками от расчетного не должно превышать 0,1 tг.
Для определения реальных длин эпюр напряжений на балансиры первого и последнего опорных катков устанавливают стержневые магниты, ось каждого из которых должна находиться в одной вертикальной плоскости с осью первого и последнего опорных катков. При измерениях, против первого и последнего датчиков давления устанавливают соленоиды так, чтобы вертикальная плоскость, совпадающая с торцевыми поверхностями соленоидов».
Изложить в следующей редакции  п. 3.5.1:
«Значения St, It и rmt определяют по графическим изображениям эпюр напряжений. В том случае, когда Li > Lб + 0,58 (Li и Lб в м.), длины эпюр уменьшают до величин Li = Lб + 0,58 так, чтобы отсекаемые конечные части эпюр были близки по площадям.
Расчетное значение Liop в масштабе осциллограммы определяют по формуле:

Liop = (Lб + 0,58)/μe ,

где μe= Lбм/L0.0
Lбм — горизонтальная проекция расстояния между осями стержневых магнитов, м;
L0.0 — расстояние между отметками сигнала от соленоида, измеряемого по осциллограмме, мм».
Ввести пункт п. 3.6 и изложить в следующей редакции :
«Максимальное давление (qr) в килопаскалях гусеничного движителя с жестко сблокированными опорными катками вычисляют по формуле:

qr = ξr• ξk• ‾qr  ,

где ξr = 0,6 + 0,593•Lk/tr – расчетное значение неравномерности распределения давлений под опорной поверхностью металлогусеничных движителей с гусеницей с открытым шарниром;
Lk — среднее значение шага опорных котков (включая натяжные и ведущие колеса);
tг – среднее значение шага гусеницы;

ξk = Gk.max/Gk

 Gk.max, Gk — максимальная и средняя нагрузка на опорные катки, кН;

Gk = mrg / 103 /n  где n — число опорных катков на один борт.
Величину Gk.max определяют по формулам п.3.5.2., когда Ркр= 0 (Gkmax = Ro1 или Ron) и когда Pкр = Pкр.н (Gк. max= Rp1 или Rpn)».
2. Заменить наименования Приложения «Определение поправочного коэффициента К4»  на приложение А.
3. Дополнить ГОСТ 26953-86  приложением Б  «Пример расчета максимального давления на почву с использованием универсальной характеристики шины».
4. При пересмотре ГОСТ 26955-86 руководствоваться разработанными рекомендациями по допустимым давлениям на почву по результатам вышеназванных  расчетно-экспериментальных исследований.
5. Дополнить ГОСТ 26955-86  разделом «Термины и определения», используя приложение 1. Следовательно, изложить приложения в новой нумерации.
6. Ввести пункт п. 14 и изложить в следующей редакции :
«Оценка максимального давления на почву по универсальным характеристикам шин проводится в соответствии с примером приложения Б ГОСТ 26953-86»;
По результатам пересмотра стандартов ГОСТ 26953-86, ГОСТ 26954-86, ГОСТ 26955 -86 будет разработана методика определения показателей эффективности от снижения воздействия на почву движителей сельхозтехники, перемещающейся в технологическом цикле по полям. Данная методика будет рекомендована к применению на МИС при проведении функциональных, ресурсных или эксплуатационных испытаний для расчетно-экспериментального определения экономического эффекта от снижения воздействия движителей сельхозтехники до допустимого уровня по пересмотренным стандартам [5, 6, 7].
Предполагается, что разработанная методика будет состоять из следующих разделов:
  1. Определение изменения эффективного и потенциального плодородия почвы по изменению ее плотности
  2. Определение изменения плотности почв под воздействием движителей транспортных агрегатов
  3. Определение прогнозируемого недобора урожая при работе на посеве тракторов, с давлением на почву, превышающим допустимое
  4. Определение эксплуатационно-технологических показателей сельскохозяйственной техники с модернизированными или новыми движителями.

Список литературы
1. Русанов В.А. Проблема переуплотнения почвы движителями и эффективные пути её решения- М.: ВИМ, 1998.- 368 с.
2. Годжаев З.А. Русанов А.В., Ревенко В., Метод построения эпюр касательных напряжений в зоне контакта буксующего колеса с почвой //Тракторы и сельхозмашины.- 2017. -№ 5.- С. 39-47
3. Годжаев З.А. Измайлов А.Ю., Шевцов В.Г., Лавров А.В., Русанов А.В. Исследование давления колесного движителя на почву с учетом характеристики шины (Assessment of wheel propeller contact pressure upon soil with use of tire universal performance) // Сельскохозяйственные машины и технологии. – 2016. – № 1.- С. 5-10
4. Прядкин В.И Мобильные энергосредства сельскохозяйственного назначения на шинах сверхнизкого давления: дис. д-ра техн. наук- - Воронеж, 2013.- 449 с.
5. Годжаев З.А., Сапьян Ю.Н., Колос В.А., Горшков М.И. Расход и потери горюче-смазочных материалов в условиях рядовой эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники // Сельскохозяйственные машины и технологии.- 2017.-№2.-С.9-14
6. Годжаев З.А., Евтюшенков Н.Е.  Снижение воздействия ходовых систем на почву // Водитель-автомобиль-дорога.- 2016. -№8.-С.38-39
7. Дунаев А.В., Казакова В.А., Шинкевич В.А. Совершенствование технической эксплуатации машинно-тракторного парка АПК // Стандарты и качество.-2017.-№9 (963).-С.58-61

Документы, рассматриваемые в статье

Обозначения

Наименование

Статус

Федеральный закон
от 29 июня 2015 г.
№ 162-ФЗ

О стандартизации в Российской Федерации

Действует

Федеральный закон
от 27 декабря 2002 г.
№ 184-ФЗ

О техническом регулировании

Действует
(с изменениями
и дополнениями)

Федеральный закон
от 10 января 2002 г.
№ 7-ФЗ

Об охране окружающей среды

Действует
(с изменениями)

ГОСТ  1.5—2001

Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Общие требования
к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению

Действует
с изменениями

ГОСТ  1.2—2015

Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки,
принятия, применения, обновления и отмены

Действует

ГОСТ 26953-86

Техника сельскохозяйственная мобильная. Методы определения воздействия движителей на почву

Действует

ГОСТ 26954—86

Техника сельскохозяйственная мобильная.
Метод определения максимального нормального напряжения в почве

Действует

ГОСТ 26955—86

Техника сельскохозяйственная мобильная. Нормы воздействия движителей на почву

Действует

Начало активности (дата): 02.07.2018

Автор: З. Годжаев, Т. Годжаев, В. Казакова, В. Шинкевич
Рубрика: Стандартизация для отрасли

 

Полная версия статьи доступна подписчикам электронного журнала "Стандарты и качество"
ПОДПИСАТЬСЯ >>>

Подписаться

Материалы по данной теме можно СКАЧАТЬ в Электронной Библиотеке >>>



 

Доступна мобильная версия журнала "Стандарты и качество"

Журнал Стандарты и качество в App Store Журнал Стандарты и качество на Google play

Хотите добиться успеха?
Используйте возможности наших изданий!

Формула успеха проста: максимум полезной информации при минимальных временных затратах.

Информация + Время = PROFIT!

Ускорьте Ваше продвижение по пути к успеху и процветаниюПодпишитесь на печатную версию журнала «Стандарты и качество». Соберите собственную библиотеку актуальных статей от профессионалов в области качества, технического регулирования и стандартизации. Ускорьте Ваше продвижение по пути к успеху и процветанию. Не забудьте также о призах и бонусах для подписчиков журнала! Будьте первыми всегда и во всемОформите подписку на электронную версию журнала «Стандарты и качество» и получайте свежий номер журнала уже 1-го числа каждого месяца, независимо от погоды и работы потовых служб. Будьте первыми всегда и во всем! А бонусы и призы станут приятным дополнением к полученным знаниям!
Мобильная версия журнала Стандарты и качествоУстановите бесплатное мобильное приложение и подпишитесь на мобильную версию журнала «Стандарты и качество» для iPhone/iPad или Android. Совершенствуйте свои профессиональные навыки каждую свободную минуту, и ни один конкурент не сможет за Вами угнаться! Электронная библиотекаСкачивайте лучшие статьи и тематические подборки в нашей Электронной Библиотеке. Они станут ценным вкладом в копилку Ваших знаний!
Мы помогаем Вам экономить деньги, экономя Ваше времяПодпишитесь на бесплатную Электронную газету Quality News и каждую неделю читайте все самые важные новости в области качества во всех его аспектах. Мы помогаем Вам экономить время! Расширяйте бизнесРасскажите о своем предприятии в журнале «Стандарты и качество». Привлекайте новых клиентов и деловых партнеров из разных регионов России и из-за рубежа. Расширяйте бизнес!
Разместите свою новость на сайтеРазместите свою новость на сайте одного из авторитетнейших издательств России www.ria-stk.ru, и ее увидят десятки тысяч наших посетителей. Сайт РИА «Стандарты и качество» это более 20 000 просматриваемых страниц ежедневно, более 150 000 посетителей ежемесячно. Новые деловые партнеры и клиенты ждут ВасОпубликуйте материал о своей организации в Электронной газете Quality News, и его прочтут тысячи заинтересованных подписчиков из разных уголков России, ближнего и дальнего зарубежья. Новые деловые партнеры и клиенты ждут Вас!
ЗАО Мультифильтр - Промышленные воздушные фильтры Рейтинг@Mail.ru