Рогачев А. Ф., Карсаков А. А., Косульников Р. А., Гапич Д. С. Устройства для экспериментального определения нагруженности рабочих органов МТА методом тензометрирования // Научная жизнь. 2020. Т. 15. Вып. 7. С. 980–990. DOI: 10.35679/1991-9476-2020-15-7-980-990

Рогачев Алексей Фруминович, д-р техн. наук, профессор, вед. науч. сотр. ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия», зав. кафедрой «Математическое моделирование и информатика» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет»: Россия, 400002, г. Волгоград, Университетский просп., 26.

Карсаков Анатолий Андреевич, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Механика», ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет»: Россия, 400002, г. Волгоград, Университетский просп., 26.

Косульников Роман Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Технические системы в АПК», ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет»: Россия, 400002, г. Волгоград, Университетский просп., 26.

Гапич Дмитрий Сергеевич, д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Эксплуатация и технический сервис машин в АПК», ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет»: Россия, 400002, г. Волгоград, Университетский просп., 26.

Тел.: (844-2) 41-17-10

Е-mail: rafr@mail.ru

Эффективность работы машинотракторного агрегата во многом определяется характеристиками тягового сопротивления сельскохозяйственной машины, носящими вероятностный характер и требующими экспериментального определения. Недостатками известных устройств, обеспечивающих измерения при объемном динамометрировании рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий, являются сложность конструкции и значительная погрешностью измерения. Для повышения точности измерений динамической нагруженности рабочих органов почвообрабатывающих машин необходимо совершенствование средств измерения, обеспечивающих снижение погрешности. Экспериментальное определение нагруженности рабочих органов требует применения датчиков усилий, воздействующих на рабочие органы в различных плоскостях. Датчики усилий изготавливаются в основном с использованием тензорезисторов, которые приклеивают непосредственно к деталям, имеющим разнообразные поперечные сечения. Для определения усилий в тягах гидронавесной системы с.-х. тракторов применяют тензометрические пальцы, представляющие собой цилиндры с приклеенными к ним тензорезисторами. Показано, что при одинаковых растояниях l₁ и l₂ расположения датчиков результирующий сигнал не зависит от расстояния l₀ приложения усилия на оси пальца. Обычно калибровка датчиков усилий проводится на дополнительных устройствах по одному в условиях, максимально приближенных к реальным. Наилучшие результаты калибровки будут, когда все датчики (тензопальцы) установлены на штатных местах и их калибровка проводится одновременно. Для этого промежуточная плита закрепляется с помощью тензопальцев на рычагах гидронавески трактора. На плите установлены рымболты, к которым трижды прикладывается известная сила Р, и снимаются показания с каждого из тензопальцев. Решая получаемую систему уравнений, например методом Гаусса в среде MathCad, одновременно находят все коэффициенты калибровки. Дополнительно предложено устройство, кинематическая схема которого позволяет использовать единственный измерительный прибор, что упрощает технологию измерения усилия на рабочий орган и повышает его точность.

Список литературы:

1. Арженовский А. Г. Разработка и комплектование измерительновычислительного комплекса для определения динамических и топливно-экономических показателей МТА // Вестник аграрной науки Дона. – 2018. – № 2(42). – С. 26–33.

2. Видикер А. А., Бережнов Н. Н. Адаптация аппаратных средств измерительно-информационного комплекса для проведения контрольного динамометрирования энергонасыщенных МТА // Материалы VIII региональной научно-практической конференции студентов и аспирантов, посвященной 80-летию НГАУ-НСХИ (10–11 ноября 2016 г.) / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т. – Новосибирск, 2016. – C. 52–58.

3. Новиков Р. В., Бережнов Н. Н. Энергетическая оценка агрегата для полосового рыхления почвы по результатам контрольного динамометрирования // Актуальные вопросы инженерно-технического и технологического обеспечения АПК. Материалы VIII Национальной научно-практической конференции с международным участием «Чтения И. П. Терских», посвященной 85-летию Иркутского ГАУ. – Иркутск, 2019. – С. 27–35.

4. Токарев О. Д., Леонец В. А., Чаус Л. М. Измерительный преобразователь «одиночного» тензодатчика с компенсационным тензорезистором // Датчики и системы. – 2011. – № 5. – С. 20–24.

5. Костылева Л. В., Гапич Д. С., Моторин В. А. [и др.]. Повышение износостойкости почвообрабатывающих рабочих органов за счет структурирования высокоуглеродистых сплавов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2018. – № 3(51). – С. 283–291.

6. Гапич Д. С., Моторин В. А., Курбанов Д. Б. Структурирование функциональных зон рабочих органов чизельных орудий // Орошаемое земледелие. – 2019. – № 4. – С. 51–54.

7. Пархоменко С. Г., Пархоменко Г. Г. Динамометрирование навесных сельскохозяйственных машин // Труды ГОСНИТИ. – 2016. – Т. 124, № 1. – С. 125–129.

8. Пархоменко С. Г. Автосцепка для динамометрирования навесных сельскохозяйственных машин // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. – 2018. – № 3. – С. 165–167.

9. Новиков В. С. Обеспечение долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин : автореф. дис. … д-ра техн. наук. – М., 2008.

10. Пат. 61873 Российская Федерация, U1. Устройство для динамометрирования рабочих органов сельскохозяйственных машин на повышенных скоростях / Ф. Ф. Тухватуллин. – № 2006135074/22 ; заявл. 03.10.2006 ; опубл. 10.03.2007.

11. Пат. 2369071 Российская Федерация, МПК A01C 7/20, A01B 49/06. Рабочий орган для внесения минеральных удобрений одновременно с безотвальной обработкой почвы / А. Ф. Рогачев, Н. Н. Скитер, А. М. Салдаев. – № 2008118055/12 ; заявл. 05.05.2008 ; опубл. 10.10.2009, Бюл. № 28.

12. Novikov A. E., Motorin V. A., Lamskova M. I., Filimonov M. I. Composition and Tribological Properties of Hardened Cutting Blades of Tillage Machines under Abrasive Deterioration // Journal of Friction and Wear. – 2018. – Vol. 39, № 2. – Pp. 158–163.

13. Panneerselvam S., Martis C. J., Putatunda S. K., Boileau J. M. An investigation on the stability of austenite in Austempered Ductile Cast Iron (ADI) (Article) // Materials Science and Engineering A. – 2015. – Vol. 626, February 05. – Pp. 237–246.

14. Gavryushin S. S., Skvortsov P. A. Evaluation of output signal nonlinearity for semiconductor strain gage with ansys software // Solid State Phenomena. – 2017. – Vol. 269. – Pp. 60–70.

15. Wang H., Zhu X., Fang Y., Zhang H., Zhang S. Study on the detection arm accuracy of a leaf spring caliper for detecting internal convex defects in gas pipelines // Measurement Science and Technology. – 2018. – Vol. 29, № 8. – Pp. 085901.

DEVICES FOR EXPERIMENTAL EVALUATING THE LOAD OF THE FIELD FLEET VEHICLES’ WORKING UNITS BY THE METHOD OF STRAIN GAUGING

Rogachev Aleksey Fruminovich, Dr. of Tech. Sci., Prof., Leading Researcher, AllRussian Research Institute of Irrigated Agriculture, Head of Depart. “Mathematical Modeling and Informatics”, Volgograd State Agrarian University, Volgograd, Russia.

Karsakov Anatoliy Andreevich, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof., Depart. of Mechanics, Volgograd State Agrarian University, Volgograd, Russia.

Kosulnikov Roman Anatolyevich, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof., Depart. “Technical systems in the Agro-Industrial Complex”, Volgograd State Agrarian University, Volgograd, Russia.

Gapich Dmitriy Sergeevich, Dr. of Tech. Sci., Ass. Prof., Head of Depart. “Operation and Technical Service of Machines in the AgroIndustrial Complex”, Volgograd State Agrarian University, Volgograd, Russia.

Keywords: field fleet unit, dynamic loading, experimental determination, strain gauging, strain gauge finger, strain gauge.

Abstract. The efficiency of a field fleet unit is largely determined by the characteristics of the traction resistance of an agricultural machine, which are of a probabilistic nature and require experimental determination. The disadvantage of the known devices that provide measurements during the volumetric dynamometry of the working bodies of tillage machines and implements is the complexity of the design and a significant measurement error. To increase the accuracy of measurements of the dynamic loading of the working bodies of tillage machines, it is necessary to improve the measuring instruments that ensure the reduction of the error. The experimental determination of the loading of the working bodies requires the use of force sensors acting on the working bodies in different planes. Force transducers are mainly manufactured using strain gages, which are glued directly to parts with various cross-sections. To determine the efforts in the rods of the hydraulic linkage system of agricultural tractors use strain gauge fingers, which are cylinders with strain gages glued to them. It is shown that at equal distances l1 and l2 of the location of the sensors, the resulting signal does not depend on the l0 distance of force application on the axis of the finger. Typically, the calibration of force sensors is carried out on additional devices one by one under conditions as close as possible to real ones. The best calibration results will be when all sensors (strain gauge fingers) are installed in their original places and all sensors are calibrated at once. To do this, the intermediate plate is fixed with the help of tension fingers on the hydraulic tractor levers. Eyebolts are installed on the plate, to which a known force Р is applied three times and readings are taken from each of the strain gauge fingers. By solving the resulting system of equations, for example, using the Gauss method in the MathCad environment, all the calibration coefficients are simultaneously found. Additionally, a device is proposed, the kinematic diagram of which allows the use of a single measuring device, which simplifies the technology of measuring the force on the working body and increases its accuracy.