Обоснование технологических и конструктивных параметров автомобиля сельскохозяйственного назначения с колесной формулой 4х4 и грузоподъемностью 5...6 т

Актуальность проблемы. Развитие сельскохозяйственного производства неизбежно влечет за* собой увеличение объема перевозок и грузооборота. Поэтому вопросы повышения эффективности, работы сельскохозяйственного^ транспорта, снижения себестоимости перевозок и повышения производительности труда приобретают большое значение. В этом контексте, проблема создания грузовых автомобилей сельскохозяйственного назначения напрямую связана с развитием экономики^ страны и подъемом уровня жизни граждан России. Однако, обеспечение современной сельскохозяйственной техникой предприятий агропромышленного комплекса (АПК) связано с определенными трудностями. Многие сельхозпредприятия >. убыточны и не имеют возможности закупать новую технику, а техника, которая имеется: в хозяйствах, на 60−70% выработала свой ресурс. Только от снижения уровня механизации сельхозпроизводства страна теряла в, последние годы не менее 30% урожая сельскохозяйственных культур. При этом, предпринимаемых усилий для быстрого улучшения состояния дел по насыщению рынка новой современной техникой явно недостаточно.

Такое положение в транспортном обеспечении сельскохозяйственного производства во многом обусловлено недостатками в процессе развития автомобильной промышленности в целом. С учетом наличия тяжелых дорожных условий и бездорожья, очевидно, что создание грузовых автомобилей сельскохозяйственного назначения и, в частности, высокой проходимости, является актуальной задачей.

Цель работы — проведение теоретических исследований для обоснования технологических и конструктивных параметров автомобиля сельскохозяйственного назначения с колесной формулой 4×4 и грузоподъемностью 5.6 т, создание опытного образца и проведение его экспериментальной и экономической оценки.

Объекты исследования — опытный, образец автомобиля Урал-432 091, созданный на основе реализации модульного принципа проектирования.

Методы исследования. В теоретических исследованиях использованы методы математического моделирования, численные методы решения-систем дифференциальных уравнений и нелинейных алгебраических уравнений (пакеты программ ANSYS, MATLAB R2008b, SolidWorks 2009 SP4, AutoCAD Mechanical 2010, другие приложения), методы теорий оптимизации, упругости, планирования эксперимента, вероятности и др.

Экспериментальные исследования проводились согласно вновь разработанной программе испытаний на ФГУ «Владимирская МИС».

Научная новизна работы заключается в обосновании технологических и конструктивных параметров автомобиля, сельскохозяйственного назначения с колесной формулой 4×4 и грузоподъемностью 5.6 т на основе разработанных агротехнических, технологических и технических требований.

Наиболее существенные результаты, полученные лично соискателем:

1. Проведен критериальный анализ для обоснования технологических и конструктивных параметров разрабатываемого автомобиля. .

2. Разработаны агротехнические требования" к автомобилям сельскохозяйственного назначения с колесной формулой 4×4 и грузоподъемностью 5.6 т, на основе которых определены основные технические и технологические требования к автомобильному транспорту сельскохозяйственного назначения.

3. Проведены расчетные исследования автомобиля сельскохозяйственного назначения и сравнительный анализ с используемыми в сельском хозяйстве автомобилями.

4. Проведены расчетные исследования прочности кабины автомобиля Урал-432 091 по методу конечных элементов.

5. Разработаны рекомендации по использованию автомобиля сельскохозяйственного назначения с колеснойформулой 4×4 и грузоподъемностью 5. .6 т.

6. Разработаны предложения о внесении изменений в Федеральный регистр технологий производства продукции растениеводства (Систему технологий) с учетом функциональных • возможностей создаваемого автомобиля.

Достоверность результатов подтверждается тем, что результаты проведенных аналитических исследованийсогласуются с результатами экспериментальных исследований с расхождением не более 6%.

Практическая ценность работы. Полученные результаты исследований использованы:

— при разработке программных^ документовнаправленных на развитие транспортного обеспечения АПК и выносимых на утверждение Министерством сельского хозяйства и Министерством промышленности и торговли Российской Федерации;

— на стадии проектирования для оценки и обоснования технологических и конструктивных параметров автомобиля сельскохозяйственного назначения с колесной формулой 4×4 и грузоподъемностью 5.6 т с помощью разработанных агротехнических требований, а также для определения параметров шинпри создании конструкции опытного образца автомобиля сельскохозяйственного назначения с колесной формулой 4×4 и грузоподъемностью 5. 6 т.

Реализация результатов работ. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены:

— агротехнические требования к автомобилям сельскохозяйственного назначения с колесной формулой 4×4 и грузоподъемностью 5.6 т, расчетные исследования автомобиля сельскохозяйственного назначения и ч. конструктивные решения используются в работе конструкторских служб ч.

ОАО «Автомобильный завод «УРАЛ»;

— рекомендации по использованию автомобиля сельскохозяйственного назначения с колесной формулой 4×4 и грузоподъемностью 5.6 т и предложения о внесении изменений в Федеральный регистр технологий 1 производства продукции растениеводства (Систему технологий) с учетом функциональных возможностей разработанного автомобиля используются в учебном процессе ФГОУ ВПО МГАУ и внедрены в практику ГНУ «ВИМ» Россельхозакадемии.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на: и.

— Международной научно-практической конференции «Научные.

I проблемы эффективного использования тягово-транспортных средств. В: сельском хозяйстве", Москва, ФГОУ ВПО МГАУ, 2011 г.;

— 74-ой Международной научно-технической конференции Ассоциации I, а автомобильных инженеров (ААИ) «Экология и энергетическая эффективность автотранспортных средств», п. Автополигон, Московская 1 обл., НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ», 2011 г.;

— II Автомобильной конференции, Москва, ОАО «Автосельхозмашц.

4 холдинг", 2011 г.;

I — заседаниях секции НТС Министерства промышленности и торговли.

Российской Федерации (2008 — 2011 гг.) — в Департаменте научноЛ технологической политики и образования Министерства сельского хозяйства г.

I Российской Федерации (2009 — 2011 гг.) — на Экспертном совещании по развитию АПК в Общественной Палате Российской Федерации (2010 г.) — на заседании НТС «Научно-исследовательского института конструкций автомобилей» (2010 г.) — на заседаниях профилирующих кафедр ФГОУ ВПО МГАУ.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ, в их числе 4 статьи в центральных журналах, рекомендованных ВАК РФ, одно справочное издание и одно производственно-практическое издание.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов и результатов, списка использованных источников из 70 наименований и приложения. Объем диссертационной работы составляет 155 страниц текста. Основной текст изложен на 154 страницах и содержит 26 рисунков и 37 таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. При большом объеме и разнообразии перевозимых грузов в основном используются? грузовые автомобили общего назначения, отличающиеся низкими, показателями проходимости^ в значительном промежутке времени в течение года. На рынке полностью отсутствуют, транспортные средства, удовлетворяющие специфическим требованиям сельскохозяйственного производства у нас в стране и способных выполнить транспортные операции при перевозке грузов круглый год, независимо от сезонного характера работ:

2. Has основе: теоретических и экспериментальных исследований обоснованы технологические и конструктивные параметрыавтомобиля сельскохозяйственного назначения с колесной формулой — 4×4 и грузоподъемностью 5. 6 т:

— наличие дизеля экологического класса 4;

— равномерное распределение полной массы по осям;

— возможность работы в составе технологических адаптеров в связке с сельхозмашинами-: .

— сопоставимые с колесными тракторами значения давления на грунт;

— возможность работы на влажных грунтах и круглогодичная всепогодная эксплуатация;

— наличие взвешивающего устройства;

— оборудование системой навигации РЛОНАСС;

— наличие широкопрофильных шин с возможностью регулирования давления на рабочем месте водителя;

— эргономичный и комфортабельный салон.

3. На основе разработанных агротехнических требований:

— предложены рекомендации по использованию грузовых автомобилей высокой проходимости грузоподъемностью 5. 6 т в составе технологических адаптеров и внутри технологических процессов сельскохозяйственного назначения;

— разработаны предложения о внесении изменений в Федеральный регистр технологий производства продукции растениеводства (Систему технологий) с учетом функциональных возможностей грузовых автомобилей высокой проходимости грузоподъемностью 5.6 т.

4. Расчетными исследованиями установлено, что у автомобиля Урал-432 091 расход топлива в преимущественных режимах движения на 15−25% ниже, чем у автомобилей, используемых в сельском хозяйстве. Тяговые и скоростные свойства автомобиля Урал-432 091 находятся на уровне современных требований, при этом обеспечиваются высокие показатели проходимости.

5. Построен опытный образец автомобиля Урал-432 091, который был подвергнут экспериментальным исследованиям в условиях ФГУ «Владимирская МИС». Установлено, что автомобиль Урал-432 091 может выполнять перевозки грузов в соответствии с требованиями технического задания и в дальнейшем рекомендуется предоставить опытные образцы на приемочные испытания в условиях широкой* хозяйственною проверки нач различных видах перевозимого сельскохозяйственного груза. Результаты теоретических исследований подтверждены с расхождением не более 6%.

6. В результате проведения экономических оценочных исследований установлено, что ориентировочная расчетная себестоимость автомобиля Урал-432 091 может составить 1 087 851 рубля, а ориентировочная расчетная стоимость владения автомобилем Урал-432 091 может составить за первый год эксплуатации 391 250 рублей, что на 19,6% меньше, чем у ЗИЛ-ММЗ-45 065, на 15,4% меньше, чем у КамАЗ-43 255−6010−99 и на 29,1% меньше, чем у КамАЗ-65 115−6056−78.