907

получим искомую эпюру М (рис.2 и) из которой следует, что для трехопорной балки

Вывод: из сравнения выражений (8) и (15) следует, что установка посредине пролета балки дополнительной опоры позволяет увеличить ее грузоподъемность в 4 раза, не изменяя при этом номер ее профиля.

Литература

1.Елтышев В.А. Сопротивление материалов: Методические указания для выполнения курсовых работ/ В.А. Елтышев, Ю.А. Барыкин. ФГБОУ ВО Пермская ГСХАПермь: ИПЦ Прокрость, 2017-48с.

2.Молотников В.Я. Курс сопротивления материалов: учебное пособие/ В.Я. Молот- ников-2-е изд.,стер.-Санкт-Петербург: Лань, 2021-384с.

THE EFFECT OF THE ADDITIONAL SUPPORT OF THE BEAM ON

ITS LOAD CAPACITY

V.A. Eltyshev, Yu.A. Barykin

FSBEI HE «Perm SATU»

Perm, Russian Federation

Abstract. The article investigates the effect of an additional support installed on a support beam on its load capacity, the method of forces is used to reveal the static indeterminability of the problem. It is shown that the load capacity of the considered beam after the installation of an additional support increased by 4 times.

Keywords: beam, load capacity, static indeterminability, force method.

Об авторах

Елтышев Владимир Александрович (Пермь, Россия) – доктор техниче-

ских наук, профессор, заведующий кафедрой деталей машин ФГБОУ ВО «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова», e-mail: eltyshev.v@mail.ru.

Барыкин Юрий Алексеевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры деталей машин ФГБОУ ВО «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова», e- mail: mkc-bya@mail.ru.

151

УДК 629.3.014.2

Г.А. Иовлев, И.И. Голдина; ФГБОУ ВО «Уральский ГАУ»,

Екатеринбург, Российская Федерация

ВЛИЯНИЕ БАЛЛАСТИРОВАНИЯ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТРАКТОРОВ РАЗЛИЧНЫХ ТЯГОВЫХ КЛАССОВ

(ДИАПАЗОНОВ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ)

Аннотация. В статье рассмотрена тем влияния балластирования на эксплуатационные свойства тракторов различных тяговых классов; определена оптимальная доля балластных грузов, обеспечивающих оптимальные эксплуатационные свойства у тракторов различных тяговых классов с обеспечением требований к условиям управляемости и предельной нагрузки на оси. Сделан вывод, что количество и вес балластных грузов находится в прямой зависимости от тягового класса трактора. Количество вариантов установки балластных грузов также зависит от массы грузов, их количества, места установки и тягового класса трактора.

Ключевые слова: баллластирование, трактор, тяговый класс, эксплуатационные свойства, балластный груз.

При использовании, для реализации тяговых свойств двигателя, применялось различное количество передних балластных грузов, размещённых на специальных опорах или навесках, задних балластных грузов, размещённых на задних колёсах или задней навеске. Если передние балластные грузы использовались для улучшения управляемости и передачи части веса на задние колёса, балластные грузы на задних колёсах для повышения тяговых свойств трактора, то балластные грузы на задней навеске – для уравновешивания опрокидывающих моментов от передних фронтальных погрузчиков и снижения нагрузки на переднюю ось. Количество и вес балластных грузов находится в прямой зависимости от тягового класса трактора. Количество вариантов установки балластных грузов также зависит от массы грузов, их количества, места установки и тягового класса трактора [2].

В своём исследовании постараемся проанализировать и определить оптимальную долю балластных грузов, обеспечивающих оптимальные эксплуатационные свойства у тракторов различных тяговых классов с обеспечением требований к условиям управляемости и предельной нагрузки на оси. У современных полноприводных тракторов со схемой 4К4а, по условиям управляемости, нагрузка на переднюю ось должна быть не меньше 0,2 mЭ (эксплуатационной массы), по предельно допустимой нагрузке на оси – для передней оси (0,35-0,45) mЭ < (предельно допустимая нагрузка на переднюю ось); для задней оси (0,55-0,65) mЭ

(предельно допустимая нагрузка на заднюю ось).

На количество балластных грузов оказывает влияние показатель энергонасыщенности трактора. Мы в своём исследовании проанализируем тракторы с показателем «энергонасыщенности» в диапазоне - > 1,5 кВт/кН, до 2,25 кВт/кН [1, 3].

В исследовании рассмотрим возможности повышения эксплуатационных свойств у трактора John Deer 6095B c показателем энергонасыщенности Э = 1,7 кВт/кН, трактора John Deer 8270R c показателем энергонасыщенности Э = 1,71 кВт/кН.

152

Варианты догрузки для John Deer 6095B: 1 вариант – без догрузки;

2 вариант – 2 передних груза по 50 кг; 3 вариант – 2 передних груза по 50 кг + балластные грузы на задние колёса 2×55 кг; 4 вариант – 4 передних груза по 50 кг; 5 вариант - 4 передних груза по 50 кг + балластные грузы на задние колёса 2×55 кг; 6 вариант - 6 передних грузов по 50 кг + балластные грузы на задние колёса 2×55 кг.

Для John Deer 8270R: 1 вариант – без догрузки; 2 вариант – на переднюю опору 4 груза по 50 кг; 3 вариант – на переднюю опору 4 груза по 50 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×70 кг; 4 вариант – на переднюю опору 8 грузов по 50 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×70 кг; 5 вариант – на переднюю опору 12 грузов по 50 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×70 кг; 6 вариант – на переднюю опору 16 грузов по 50 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×70 кг; 7 вариант

– на переднюю опору 8 грузов по 50 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×536 кг; 8 вариант – на переднюю опору 12 грузов по 50 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×536 кг; 9 вариант – на переднюю опору 16 грузов по 50 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×536 кг; 10 вариант - на переднюю опору подъёмный балласт 900 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×70 кг + 2×205 кг; 11 вариант - на переднюю опору подъёмный балласт 1150 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×70 кг + 4×205 кг; 12 вариант - на переднюю опору подъёмный балласт 1500 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×70 кг + 2×536 кг; 13 вариант - на переднюю опору подъёмный балласт 1800 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×70 кг + 2×900 кг.

В таблице 1 представим номинальные тяговые усилия при разных вариантах догрузки.

Таблица 1 Номинальное тяговое усилие при разных вариантах догрузки, кН

Номинальное тяговое усилие с использованием балластных грузов у трактора

John Deer 6095B увеличилось на 9,9 %, у трактора John Deer 8270R – на 31,6 %.

Для оценки влияния балластирования на эксплуатационные свойства, т.е. на производительность машинно-тракторного агрегата (МТА), на расход топлива произведём расчёты по формированию МТА для выполнения технологической операции культивация.

153

Исходные данные для расчётов: удельное сопротивление – 1,7 кН/м, коэффициент сопротивления перекатыванию – 0,15, запас тягового усилия 7,5%. При расчётах необходимо выбирать возможно более высокие скорости, в соответствии

где е – коэффициент, учитывающий единицы измерения скорости движения агрегата. е = 0,1.

ВР – рабочая ширина захвата агрегата, м; ВР = ξВ Ва, где ξВ – коэффициент использования ширины захвата учитывает

отличие рабочей ширины захвата от конструктивной:

ξВ = ВР .

Ва

При поверхностной обработке

ξВ = 0,95-0,96.

VР – рабочая скорость движения агрегата;

VР = ξV VT, где ξV – коэффициент использования скорости:

ξV = Р . ξV = 0,77 для тракторов кл. 1,4 тс;

Т

τ – коэффициент использования времени смены: τ = ТР .

ТСМ

При хорошей организации труда и нормальных условиях эксплуатации τ = 0,7 – 0,8.

WЧ = 0,1×0,955×5×0,77×10,6×0,75 = 2,92 га/ч

Расчёт расхода топлива.

где GT.P, GT.П, GT.ПЕР, GТ.ХД – средние часовые расходы топлива в течение смены, кг/ч при выполнении основной (чистой) работы, холостых ходов на поворотах, переездах и во время холостой работы двигателя (во время остановок агрегата с работающим двигателем). Средние часовые расходы топлива принимаются по справочным данным или расчётным путём через удельный расход топлива на 1 эф. л.с. и степень загрузки двигателя.

Для культиватора КПС-6 (5-6 вариант).

Ra = 6×1,7 + 0,15×13.6 = 10,2+2,04 = 12,24 кн.

154

Тяговое сопротивление соответствует тяговому усилию на передаче III1 с тяговым усилием 13,3 кН с запасом тягового усилия.

WЧ = 0,1×0,955× 6 ×0,77×10,2×0,75 = 3,37 га/ч

Ra = 6×1,7 + 0,15×13.6 = 10,2+2,04 = 12,24 кн

Тяговое сопротивление соответствует тяговому усилию на передаче II4 с тяговым усилием 13,3 кН с запасом тягового усилия.

WЧ = 0,1×0,955× 6 ×0,77×10,6×0,75 = 3,51 га/ч

Результаты расчётов влияния балластирования на производительность ма- шинно-тракторного агрегата (МТА), на расход топлива представим в таблице 2.

Таблица 2 Влияние балластирования на производительность МТА, на расход топлива

у агрегата в составе с трактором John Deer 6095B

Используя индексный метод, взяв за базисный 1-й вариант догрузки, определим оптимальный вариант догрузки балластными грузами трактора John Deer

6095B.

1-й вариант – 1 + 1 = 2 балла; 2-й вариант – 1,15 + 1,12 = 2,27 балла; 3-й ва-

риант – 1,15 + 1,1 = 2,25 балла; 4-й вариант – 1,15 + 1,1 = 2,25 балла; 5-й вариант – 1,15 + 1,07 = 2,22 балла; 6-й вариант – 1,2 + 1,09 = 2,29 балла;

Оптимальным вариантом догрузки трактора John Deer 6095B балластными грузами будет догрузка шестью передними грузами по 50 кг + балластные грузы на задние колёса 2×55 кг.

Аналогичные расчёты произведём для трактора John Deer 8270R, данные расчётов представим в табл. 3.

Для культиватора КПМ-12 (1-6 вариант).

1-й вариант. Ra = 12×1,7 + 0,15×36.1 = 20,4+5,78 = 26,2 кн.

Тяговое сопротивление соответствует тяговому усилию на передаче II7 = 12,4 с тяговым усилием 29,9 кН с запасом тягового усилия.

WЧ = 0,1×0,955×12×0,83×12,4×0,75 = 8,85 га/ч

6-й вариант. Ra = 12×1,7 + 0,15×36.1 = 20,4+5,78 = 26,2 кн.

Тяговое сопротивление соответствует тяговому усилию на передаче II8 с тяговым усилием 28,1 кН с запасом тягового усилия.

WЧ = 0,1×0,955×12×0,83×14,3×0,75 = 10,2 га/ч

Для культиватора КПМ-14 (7-13 вариант).

7-й вариант. Ra = 14×1,7 + 0,15×45.4 = 23,8+6,81 = 30,6 кн.

Тяговое сопротивление соответствует тяговому усилию на передаче II7 с тяговым усилием 33,6 кН с запасом тягового усилия.

WЧ = 0,1×0,955×14×0,83×12,4×0,75 = 10,3 га/ч

13-й вариант. Ra = 14×1,7 + 0,15×45.4 = 23,8+6,81 = 30,6 кн.

Тяговое сопротивление соответствует тяговому усилию на передаче II8 с тяговым усилием 34,2 кН с запасом тягового усилия.

WЧ = 0,1×0,955×14×0,83×14,3×0,75 = 11,9 га/ч

Используя индексный метод, взяв за базисный 1-й вариант догрузки, определим оптимальный вариант догрузки балластными грузами трактора John Deer

8270R.

1-й вариант – 1 + 1 = 2 балла; 2-й вариант – 1 + 0,99 = 1,99 балла; 3-й вариант – 1 + 0,97 = 1,97 балла; 4-й вариант – 1 + 0,96 = 1,96 балла; 5-й вариант – 1 +

0,94 = 1,94 балла; 6-й вариант – 1,15 + 1,07 = 2,22 балла; 7-й вариант – 1,16 + 1,04

= 2,2 балла; 8-й вариант – 1,16 + 1,02 = 2,18 балла; 9-й вариант – 1,16 + 1 = 2,16 балла; 10-й вариант – 1,16 + 1,04 = 2,2 балла; 11-й вариант – 1,16 + 0,99 = 2,15 балла; 12-й вариант – 1,16 + 0,95 = 2,11 балла; 13-й вариант – 1,34 + 1,02 = 2,36 балла.

Таблица 3 Влияние балластирования на производительность МТА, на расход топлива

у агрегата в составе с трактором John Deer 8270R

Оптимальным вариантом догрузки трактора John Deer 8270R балластными грузами будет догрузка на переднюю опору подъёмного балласта 1800 кг + колёсные грузы на заднюю ось 2×70 кг + 2×900 кг.

Выводы. В своём исследовании рассмотрели возможности повышения эксплуатационных свойств у трактора John Deer 6095B c показателем энергонасыщенности Э = 1,7 кВт/кН, также рассмотрели возможности повышения эксплуатационных свойств у трактора John Deer 8270R с показателем Э = 1,71 кВт/кН.

156

Предложили варианты догрузки и рассчитали тяговые усилия в соответствии с вариантами догрузки. На основании расчётов производительности и влияния балластирования на производительность, сделан вывод об оптимальном варианте догрузки. Так, для трактора John Deer 6095B он стал равным 410 кг или 9,8% от эксплуатационной массы, для трактора John Deer 8270R – 3740 кг или 31,6% от эксплуатационной массы. Из этих исследований и расчётов можно сделать вывод о том, что для тракторов с малой эксплуатационной массой нужна более низкая доля балластных грузов в общей массе трактора, по сравнению с тракторами со значительной эксплуатационной массой. Но это предварительный вывод, окончательный вывод можно будет сделать после дальнейших исследований с тракторами других тяговых классов.

Литература

1.Иовлев Г.А., Голдина И.И. Зарубежные сельскохозяйственные тракторы и их эксплуатационные свойства// Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2020.

№2 (62). С. 48-56.

2.Кутьков Г.М. К вопросу развития теории трактора// Тракторы и сельхозмашины. 2021. №3. С. 6-19.

3.Оценка эксплуатационных свойств зарубежных сельскохозяйственных тракторов: рекомендации для студентов и аспирантов высших учебных заведений, обучающихся по механическим, технологическим и конструкторским специальностям, специалистам инженернотехнических служб эксплуатационных предприятий (предприятий АПК) / Г.А. Иовлев, А.Г. Несговоров, В.С. Зорков, И.И. Голдина, Л.Н. Пильников. – Екатеринбург: издательство Уральского ГАУ, 2020. – 192 с.

INFLUENCE OF BALLASTING ON THE OPERATING PROPERTIES OF TRACTORS OF VARIOUS TRACTION CLASSES (ENGINE POWER RANGE)

G.A. Iovlev, I.I. Goldina

FSFBE HE «Ural State Agrarian University»

Yekaterinburg, Russian Federation

Abstract. The article considers the influence of ballasting on the performance properties of tractors of various traction classes; the optimal proportion of ballast weights has been determined, providing optimal performance properties for tractors of various traction classes, while meeting the requirements for controllability conditions and maximum axle load. It is concluded that the number and weight of ballast weights are directly dependent on the traction class of the tractor. The number of options for installing ballast weights also depends on the weight of the weights, their number, installation location and the traction class of the tractor.

Keywords: ballasting, tractor, traction class, operational properties, ballast weight.

Об авторах

Иовлев Григорий Александрович (Екатеринбург, Россия) – кандидат экономических наук, доцент, заведующий кафедрой «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования в АПК», ФГБОУ ВО «Уральский государственный агарный университет», доцент кафедры «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования в АПК», ФГБОУ ВО «Уральский государ-

ственный агарный университет», e-mail: gri-iovlev@yandex.ru.

Голдина Ирина Игоревна (Екатеринбург, Россия) – старший преподаватель кафедры «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования в АПК», ФГБОУ ВО «Уральский государственный агарный университет», e-mail: ir.goldina@mail.ru.

157

УДК 627.21

Г.Д. Касаткин; ФГБОУ ВО «ГУМРФ»,

Санкт-Петербург, Российская Федерация ПОРТЫ ДЛЯ ПЕРЕГРУЗКИ РЫБНОЙ ПРОДУКЦИИ

Аннотация. В соответствии с данными Росстата потребление рыбной продукции на душу населения в Российской Федерации за 2020 год составляет 22,2 кг. Данное значение продолжает увеличиваться. Это связано с освоением и постройкой новых рыбных портов в северных широтах, а также с модернизацией уже имеющихся в южных широтах. Для проектировки качественных терминалов необходимо знать основные принципы разгрузки, хранения и транспортировки рыбопродукции.

Ключевые слова: рыбная продукция, перегрузка рыбной продукции, проектировка портов, логистика рыбной продукции, инфраструктура порта.

Для удовлетворения растущих нужд населения в сфере потребления рыбопродукции необходимо строит новые производственные объекты или улучшать уже имеющиеся. При создании или модернизации таких предприятий важно использовать новейшие технологи и наработки в данной области.

Производить рыбную продукцию возможно разными способами. Однако почти в любом из способов присутствует незаменимое звено – это перегрузочный терминал или порт, благодаря которому рыбопрдукция загружается в автотранспорт или железнодорожный транспорт. За год этот объект может перегружать до 1 миллиона тонн рыбной продукции. К примеру: за 2016 год в порту Владивосток было перегружено свыше 750 тыс. тонн рыбной продукции [6]. Общее количество рыбной продукции с 2017 по 2020 года сведены в таблицу 1 [7].

Таблица 1

Статистика улова за 2017-2020 года

При проектировке или модернизации рыбных портов необходимо знать различные факторы, которые позволяют создать терминал, способный освоить высокий грузооборот. Одним из таких факторов является технология перегрузки. Она состоит из способа перегрузки, компоновочных решений, используемого оборудования и т.д. Также не маловажно знать в какой таре перевозится груз, поскольку это влияет на способы перегрузки.

Модернизация или проектировка порта начинается с определения исходных данных, одним из которых является предполагаемый грузооборот, вид тары и месторасположение терминала. Следующим этапом является компоновка терминала с определением способа перегрузки. В большинстве случаев перевозка рыбопродукции осуществляется в ламинированных мешках или ящиках на поддо-

158

нах. В данном случае возможно использование различных видов грузозахватных приспособлений, однако наиболее практичным будет использование вилочного захвата, изображённого на рисунке 1.

Использование вилочного захвата позволяет сократить время застропки/захвата груза, что в значительной мере повышает производительность перегрузочного оборудования. При использовании данного оборудования можно добиться комплексной нормы выработки (КНВ) свыше 55 тонн за час [3]. Также при перегрузке возможно использование различных видов траверс и способов застропки. Например, при перегрузке рыбной продукции в мешках и использовании траверсы, КНВ будет составлять 35 тонн в час [2]. Уменьшение производительности связано с более долгой застропкой и меньшим весом грузовой единицы. Поэтому выбор того или иного грузозахватного оборудования будет в первую очередь определяться грузоподъемностью крана и типом укрупненной грузовой единицы. Если присутствует возможность создавать более крупные грузовые единицы вне перегрузочного терминала, то необходимо ее использовать в первую очередь, так как это позволяет значительно увеличить пропускную способность терминала и производительность оборудования.

Рисунок 1. Крановый вилочный захват

Компоновка порта также является одним из важнейших аспектов проектировки. Поскольку для рыбопродукции необходимо поддержание низкой температуры как для скоропортящихся продуктов [5]. Для этого в качестве места хранения груза на терминалах устанавливаются холодильники. Однако при расположении объектов и инфраструктуры необходимо учитывать, что склад надо располагать как можно ближе к причалу. Идеальным вариантом будет расположение холодильника возле причала так, чтобы была возможность для перегрузки рыбной продукции по прямому варианту: судно – кран – склад. В данном случае будут сокращены затраты на использование транспортной техники, уменьшено время нахождения груза в непригодных температурных условиях. На рисунке 2 приведен пример условного изображения такой компоновки кордона.

Также при расположении различных объектов терминала необходимо помнить о различных нормах безопасности, в особенности, таких как пожарные проезды и пожарные разрывы. Иногда данные требования становятся очень жестокими, поскольку некоторая рыбная продукция, производимая в ходе ловли, становится опасным грузом. Одним из таких грузов является рыбная мука, которая производится в ходе переработки рыбы на траулерах и имеет класс опасности 4 [1]. В случае пере-

159

грузки опасных грузов на терминале необходимо в первую очередь руководствоваться правилами МОПОГ.

Стоит отметить, что рыбопродукция и некоторые ее производные относится к пищевой продукции, поэтому для транспортировки и перегрузки необходимо соблюдать санитарные нормы. Одной из таковых является чистота транспортных платформ. Для поддержания роллтрейлеров и платформ в чистоте необходимо оборудовать на терминале мойку или место для помывки транспортного оборудования. Наиболее практичным и удобным расположение данной зоны является возле причала, однако расположение в тылу не является критичным, но при этом необходимо учитывать уменьшение производительности транспортерного оборудования из-за увеличения времени цикла.

Рисунок 2. Изображение кордона порта

При проектировке необходимо помнить, что в некоторых случаях, помимо разгрузки рыбной продукции, надо ещё загружать промвооружение и тару в рыболовные траулеры. В каждом отдельном случае данный аспект необходимо уточнять. Это связано с тем, что вес одной единицы промвооружения может достигать 50 тонн и более. Данная масса является очень большой, даже некоторое среднестатистическое перегрузочное оборудование не может его перегрузить в спаренном режиме. Решением данной проблемы является установка тяжелых перегрузочных установок на одном причале. Данный причал будет задействован не только в погрузке промвооружения, но и при обслуживании и ремонте траулеров. В случаях простоя, его можно использовать как причал для перегрузки генеральных грузов. Однако данное решение может подойти не всегда, и искать решение в каждом случае необходимо отдельно.

Также на первом этапе необходимо учитывать длину причальной стенки, которая в первую очередь зависит от обрабатываемого судна, а также количества обрезываемых судов одновременно. Основные характеристики рыболовных траулеров и судов сведены в таблицу 2. Однако это не все возможные суда.