Увагу присвячено розв'язанню науково-прикладної проблеми підвищення ефективності й екологічності рушіїв колісних тракторів при виконанні комплексу сільськогосподарських операцій за рахунок науково-обґрунтованого вибору типорозмірів шин і раціональних режимів їх функціонування. Проаналізовано фактори та чинники, що впливають на ефективність взаємодії трактора з ґрунтовим середовищем, а також шляхи та засоби підвищення ефективності сільськогосподарських колісних тракторів. Розглянуто сучасні інноваційні конструкції шин, системи, пристрої та конструктивні заходи, спрямовані на підвищення ефективності колісних тракторів. Наведено принципи ідентифікації математичної моделі тракторних шин, подано аналіз здвоєння шин і способів баластування трактора, у тому числі й наповнення шин рідиною. Окреслено методологію нового підходу до визначення основних конструктивних параметрів колісних тракторів. Наведено методику визначення потенційних тягових характеристик та техніко-економічних показників тракторів з урахуванням режимів роботи ДВЗ і параметрів пневматичних шин. Показано перспективність тягово-динамічної моделі функціонування колісних тракторів на типових сільськогосподарських операціях за польовими циклами PowerMix, що є загальновизнаними випробувальними циклами процедури тягово-динамічних випробувань. Запропоновані в дисертації основні наукові положення, розробки та рекомендації впроваджено на інжинірингових та виробничих підприємствах.

Мета дослідження - підвищення ефективності роботи трелювальних машин обгрунтуванням раціональних систем їх амортизації для широкого діапазону природно-виробничих умов. Методи дослідження - аналітична модель трелювальної машини для визначення її коливальних характеристик. На навантажену лісотранспортну машину, що рухається по трелювальному волоку, крім збурень від мікрорельєфу, впливають згинальні коливання пакета хлистів (дерев). Взаємодія двох чинників створює складний динамічний стан системи, тому вивчення коливань трелювального колісного трактора є необхідним для вирішення завдання вибору раціональної системи підресорювання цих спеціальних машин. Саме тому мета дослідження - підвищення ефективності роботи трелювальних машин обгрунтуванням раціональних систем їх амортизації для широкого діапазону природно-виробничих умов. Для дослідження повної коливальної системи (трактор-пакет хлистів) в роботі використаний метод дискретних мас. З аналізу основних парціальних частот зроблено висновок, що друга власна частота значно віддаляється від першої, а двомасова система у визначенні частот може бути замінена одномасовою в широкій смузі частотного режиму. Параметри системи, які входять у вираз передавальної функції, частково приймаються відповідно до конструкції трактора (інерційні параметри і лінійні розміри), а інші параметри (жорсткості і демпфування) визначаються під час оптимізації системи. Окрім того, встановлено, що додатковий непружний опір в шині для системи з основним прогином у підвісці дає малий демпфувальний ефект. І, навпаки, з основною еластичністю в шині додаткове демпфування в підвісці дає помітне поліпшення динамічних якостей. Отже, максимальна деформація пружних елементів підвіски вивченої системи повинна розраховуватися за неусталеним режимом руху через одиничну нерівність на максимальну величину 8 см від положення статичної рівноваги. Питання конструкційного виконання підвіски, яке відповідає зазначеним вимогам, потребує спеціального вивчення. Одним із шляхів зменшення прогинів підвіски і усунення її пробоїв є введення гідравлічних амортизаторів і гумових буферів. Висновки: остаточний аналіз систем підресорювання показав, що кращими амортизаційними властивостями володіє система з основним прогином і демпфуванням у підвісці. Отримана під час дослідження оптимізована система підресорювання дасть змогу значно поліпшити плавність ходу і знизити дина мічне навантаження трелювальних колісних тракторів. Аналітичні залежності для вибору раціональної системи амортизації трелювального трактора можуть бути використані для транспортних засобів загального і сільськогосподарського призначення.

Мета дослідження - розроблення математичного опису функціонування гусеничного трактора в складі машинно-тракторного агрегата з урахуванням змінного характеру тягового навантаження, непрямолінійності руху і коливань тракторного остова, викликаних впливом грунтових нерівностей. Методи дослідження - формування математичного аналога трактора, максимально наближеного до реального об'єкта. До цього часу аналітичні дослідження роботи трактора в складі агрегата проводилися з припущеннями, що виключають з одночасного розгляду окремі види впливів на трактор, серед яких виділяють перехідні і сталі динамічні процеси, крутильні коливання в приводі і системі автоматичного регулювання двигуна, низькочастотні і високочастотні (вібрації) коливання окремих деталей, періодичні і випадкові процеси, які виникають внаслідок взаємодії трактора і знаряддя з грунтом, а також коливання, які генеруються окремими агрегатами і системами трактора. Таке явище можна пояснити досить складними математичними моделями, розв'язання яких неможливе без використання комп'ютерного забезпечення, тому як вплив приймається, як правило, або тягове навантаження, або грунтові нерівності. Мета роботи - розроблення математичного опису функціонування гусеничного трактора в складі машинно-тракторного агрегата з урахуванням змінного характеру тягового навантаження, непрямолінійності руху і коливань тракторного остова, викликаних впливом грунтових нерівностей. Першим впливом на систему прийнятий прикладений до умовного вала трактора момент опору знаряддя, який є випадковою функцією часу. Другим впливом на систему прийнята базова координата, яка представляє собою лінію, яка копіює слід попереднього проходу і є випадковою функцією часу. Це означає, що під час руху машини відстежується напрямна. З огляду на дискретний характер керівних впливів оператора і пов'язаний з цим дискретний характер роботи механізму повороту трактора, поворот трактора навколо вертикальної осі описується двома рівняннями, які відповідають двом умовам за курсовим кутом. Поведінка оператора в процесі керування напрямком руху трактора може бути уподібнена функціонуванню ймовірнісної системи із самоорганізацією та самоналаштуванням. В основу математичного опису оператора покладено опис, розроблений у результаті великих експериментальних досліджень дій водія трактора під час оранки. У математичному описі в системі підресорювання приймаються такі припущення: профіль колії під обома гусеницями однаковий; котки описують профіль колії, маючи постійний контакт з гусеницею; остов трактора є жорстким тілом, тому переміщення точок повністю визначають переміщення центра ваги трактора; кут нахилу лінії дії тягового опору під час коливань остова трактора не змінюється; вертикальне навантаження на праву і ліву гусениці однакові. Виводячи рівняння, дійсна схема каретки була замінена еквівалентною і було зроблено припущення, що нерівності профілю дороги впливають безпосередньо на пружні в'язі підвіски. Висновки: встановлено, що співвідношення кутових швидкостей намотування гусениці і розмотування визначає швидкість поступального руху трактора.

Мета роботи - дослідження впливу переміщення опорної ділянки гусеничного ланцюга, а отже і натягу останнього, на кут перегину ланок та зусилля, яке діє в шарнірі для визначення втрат потужності в шарнірах ланцюгів гусеничного рушія. Методи дослідження: теоретичні. Отримана система рівнянь, яка описує умову рівноваги будь-якої ланки опорної поверхні, зануреної в грунт. Ця система дозволяє розраховувати як кут нахилу ланки до опорної поверхні, так і розподіл опорних реакцій під самим ланцюгом. Доведено, що натяг гусеничного ланцюга в процесі експлуатації тягово-транспортного засобу та перекочування котків по опорній поверхні не є постійною величиною та змінюється залежно від перегину ланок. У розрахунках прийнято, що гусеничний ланцюг являє собою стрічку, яка не розтягується, тобто її подовження компенсується за рахунок переміщення натяжного колеса рушія. Прийнято, що величини кутів нахилу тягової та напрямної ділянок до опорної поверхні являють собою функції натягу гусеничного ланцюга. Тому для більш детального та повного вирішення завдання цього дослідження, розглядається питання залежності цих кутів від натягу гусеничного обводу. Висновки: отримані вирази, які дозволяють визначити залежність кута повороту ланок опорної ділянки гусеничного обводу від натягу ланцюга в найбільш загальному вигляді. Розглянуто питання формування натягу ланцюга в процесі деформації пружних елементів підвіски. Звернуто увагу, що за такої постановки питання натяг ланцюга являє собою суму двох величин: постійного натягу та додаткової складової, яка визначається переміщенням опорної гілки ланцюга рушія. Такий підхід дозволяє визначити зміну кута перегину ланок та зусилля, яке діє в шарнірі, як величини, яка залежать від координати розташування ланки по довжині всього ланцюга.

Мета дослідження - оцінка ефективного гакового коефіцієнта корисної дії (ккд) гусеничного трактора на орних роботах з урахуванням додаткових затрат потужності на підвороти і нерівномірний розподіл крутних моментів на тягові колеса бортів. Виконання робіт з аналітичного визначення ефективного гакового ккд гусеничного трактора та експериментальної оцінки його енергетичного балансу на орних роботах. Під час перекочування тракторів криволінійною траєкторією на грунті з різним опором коченню під гусеницями ккд знижується. Це пояснюється, в основному, додатковим опором під час криволінійного руху тракторів через тертя і бічний зсув грунту гусеницями. Аналіз зміни ккд тракторів ХТЗ-200 і ХТЗ-181-07 показує, що ефективний гаковий ккд - менший за тяговий ккд на 15 -20 % у діапазоні швидкостей руху на оранці від 5,0 до 10,0 км/год. За цих умов тяговий ккд трактора ХТЗ-181-07 у діапазоні робочих швидкостей = 6,5 - 9,5 км/год - вищий тягового ккд трактора ХТЗ-200, що пояснюється підвищеною потужністю двигуна (4,0 %), але ефективний гаковий ккд у цьому діапазоні швидкостей трактора ХТЗ-200 вищий на 3,0 - 5,0 %. Це пояснюється зниженням енерговитрат трактора ХТЗ-200 на підвороти. Висновки: ефективний гаковий ккд гусеничного трактора на орних роботах, що відображає співвідношення витрат енергії двигуна на подолання опору плуга і додаткових енерговитрат на підвороти через непрямолінійність руху, - менший на 15 - 20 % від тягового ккд трактора за прямолінійного руху.

Мета досліджень - розроблення технічного забезпечення випробувань кабін та каркасів колісних тракторів статичним навантаженням. Об'єкт дослідження - процеси впливу випробувального обладнання на кабіни та каркаси випробовуваних колісних тракторів. Предмет дослідження - закономірності відтворення випробувальним обладнанням умов граничної безпечності кабін та каркасів колісних тракторів. Під час експлуатації тракторів часто трапляються ситуації, коли необхідно долати перешкоди місцевості або працювати на схилах, такі ситуації призводять до ризику перекидання, внаслідок чого кабіна затискає оператора, призводячи до тяжких травм, навіть смерті. Захисна конструкція оператора покликана залишити зону вільного безпечного простору у разі перекидання та поглинути енергію, отриману від контакту із землею. Проведено аналіз конструкційних рішень захисних конструкцій оператора під час перекидання сільськогосподарських тракторів, виконано огляд наявних методів та технічних засобів для випробувань. Встановлено, що нормативні документи визначають лише суттєві вимоги до випробувального обладнання, конкретні технічні рішення були метою для розроблення стенда в УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого. Висновки: підібрано методику випробувань захисних конструкцій колісних тракторів за статичного навантаження. Згідно з ДСТУ ISO 5700:2004 передбачено метод імітації навантаження захисних кабін та каркасів колісних тракторів на стенді. Виготовлено та опрацьовано стенд для визначення захисних властивостей за статичного навантаження захисних конструкцій (кабін або каркасів) сільськогосподарських і лісових колісних тракторів. Стенд дозволяє навантажувати статичним зусиллям конструкцію кабін та каркасів колісних тракторів у горизонтальній площині до 30160 кг, у вертикальній площині до 21300кг. Просторово-компонувальне рішення стенда дозволяє проводити випробування відповідно до методики, встановлюючи захисну конструкцію на шасі трактора із системою демпфувальної підвіски.

Мета роботи - розглянути питання виявлення джерел передчасного зношування та виходу з ладу вузлів механічних трансмісій важких колісних тракторів з поворотною (зчленованою) рамою, розроблено методику та проведено експеримент з пошуку джерел вібрацій, визначено частоти та величини максимальних амплітуд коливань складових частин. Методи досліджень: теоретичні - аналіз літературних джерел, довідкової літератури; експериментальні - польові випробування з відповідним вимірюванням показників тягового зусилля та вібраційних навантажень. Проаналізовані чинники, які впливають на скорочення ресурсу та передчасний вихід з ладу складальних одиниць трансмісійного приводу - карданних валів. За результатами теоретичних літературних досліджень встановлено вірогідні причини виникнення вібрацій, які можуть призводити до руйнування шарнірів. Для підтвердження цих припущень проведений натурний експеримент з використанням електронного обладнання - аналізаторів, зокрема і виробництва Південно-Української філії УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого, виконано обробку отриманих даних в електронному та графічному вигляді. Висновки: підвищення надійності та збільшення інтервалу між технічним обслуговуванням колісних тракторів можливе за умови виявлення та модернізації вузлів, які з конструкційних причин є найбільш навантаженими і мають обмеження щодо маси та габаритних розмірів. Що стосується привода механічної трансмісії, то такими вузлами є карданні передачі, а саме - голчасті роликові шарніри нерівних кутових швидкостей, вібрації у яких в комбінації з піковим циклічним точковим тиском можуть призводити до передчасної появи відхилень від циліндричності форми шипа шарніра та збільшенням пов'язаних з цим зазорів у з'єднанні. Способом вирішення задачі є запровадження інженерних рішень щодо зміни механічної конструкції привода зі збереженням функціональності або застосування активних електронно керованих штучних джерел вібрації (активаторів), які діятимуть у протифазі частотам власних та вимушених коливань системи, запобігаючи резонансу.

На прикладі гусеничної машини сільськогосподарського призначення запропоновано метод контролю працездатності гідроприводу коробки передач зі зміною параметрів перехідного процесу, який надає змогу без демонтажу гідроагрегатів оцінити їх технічний стан.

Наведено аналіз використання трансмісії тракторів з позиції системного підходу. Виявлений принцип вибору найбільш затребуваних тракторів з трансмісіями, які дозволяють найбільш ефективно їх використовувати у конкретному регіоні при цьому враховується не тільки кон'юнктура ринку і пропозиції фірм-конкурентів, але і напрямки господарської діяльності та природно-кліматичні умови. Затребуваність тракторів на світовому ринку зазвичай оцінюється за кількістю моделей які пройшли випробування за останні роки. Виявлено що на світовому ринку найбільш затребувані трактори з трансмісіями діапазонного типу з перемиканням передач під навантаженням в межах діапазону, трансмісіями з синхронізованими коробками зміни передач та коробками з шестернями постійного зачеплення муфт. Одночасно збільшилася кількість випробувань тракторів з гідрооб'ємно-механічними трансмісіями за даний період, що свідчить про підвищення попиту на дані трактори на світовому ринку. Слід зазначити, що на тракторах невеликих і середніх потужностей застосовується переважно трансмісії з синхронізованими коробками передач. На тракторах потужністю 150 - 260 к.с. застосовують безступінчасті двопотокові трансмісії значно частіше, ніж трансмісії з перемиканням передач під навантаженням. На 52 % тракторів потужністю 260 - 400 к.с. відмічено застосування безступінчастих двопотокових трансмісій. В статті проведений аналіз тенденцій розвитку трансмісій колісних тракторів та визначено збільшений попит на світовому ринку, особливо для західноєвропейського регіону на трактори з безступінчастими гідрооб'ємно-механічними трансмісіями фірми Fendt. На ринку України в останні роки відмічено підвищений попит на трактори даної фірми.

Описано підхід до визначення завантаженості механічної трансмісії колісного трактора при впливі нерівностей поверхні. Наведено передаточні функції трансмісії з двома ведучими мостами, яка виконується за допомогою опису коливань моментів, що навантажують пружні ланки коливальної системи. Визначено передаточну функцію підвіски, яка описує плавність руху колісного трактора.

Підвищено техніко-економічні показників машинно-тракторних агрегатів оснащених гідрооб'ємно-механічними трансмісіями з диференціалом "на виході" за рахунок розміщення агротехнічних швидкостей в особливих зонах роботи гідрооб'ємної передачі. Складено комплексну математичну модель особливих зон роботи гідрооб'ємної передачі, що дозволяє досліджувати робочі процеси в межах особливої зони. Розглянуто процес утворення особливої зони на висхідній та низхідній регулювальній характеристиці гідрооб'ємно-механічної трансмісії. Встановлено вплив режимів навантаження та конструктивних параметрів трансмісії на ширину особливої зони та загальний коєфіціент корисної дії (к.к.д.) трансмісії. Визначено вплив часу розгону колісного трактору на величину сплеску робочого тиску під час виходу з особливої зони. Сформульовано рекомендації до проектування перспективних схем трансмісій з диференціалом "на виході", що дозволять досягати максимального к.к.д. трансмісії в межах швидкостей основних енергоємних сільськогосподарських операцій. Визначено точність математичної моделі втрат в гідрооб'ємній передачі К. І. Городецького. Експериментально досліджено достовірність математичної моделі особливих зон на лабораторному стенді та колісному тракторі, та підтверджено рекомендації щодо перспективних схем гідрооб'ємно-механічних трансмісій із диференціалом "на виході".

Запропонований метод контролю працездатності гідроприводів за зміною параметрів перехідного процесу, який дозволяє без демонтажу гідроагрегатів оцінити їх технічний стан.

Представлено результати досліджень роботи першого українського універсального колісно-гусеничного трактора ХТЗ-280Т.

Наведено частотно-динамічну математичну модель функціонування тракторного агрегату, який оснащений сільськогосподарською машиною, на колісні рушії якої передається крутний момент через ВВП трактора. Розроблена частотно-динамічна модель дозволяє оцінити динамічні навантаження та коливання машино-тракторного агрегату в умовах його функціонування.

Виведено нову аналітичну залежність, яка дозволяє визначити кількісну оцінку технологічної універсальності орно-просапних тракторів за їх комбінованого агрегатування із фронтальними, задньонавісними та причіпними машинами/знаряддями. Набули подальшого розвитку диференціальні рівняння плоско-паралельного руху комбінованих та асиметричних машинно-тракторних агрегатів (МТА) на основі орно-просапного трактора, які дозволяють здійснювати достовірне обгрунтування нових схем, конструктивних параметрів і режимів роботи МТА з огляду на їх прийнятну керованість і стійкість руху у горизонтальній площині. Розроблено нові математичні моделі функціонування комбінованих МТА у поздовжньо-вертикальній площині, застосування яких дозволяє підвищити плавність руху агрегатів з урахуванням кінематичних і силових взаємозв'язків орно-просапного трактора із фронтальними та задньоагрегатованими машинами/знаряддями. На підставі складених нових рівнянь руху МТА на поворотній смузі вперше встановлено закономірності впливу конструктивних параметрів машин/знарядь і орно-просапного трактора на показники його повороту. Одержано нові аналітичні залежності, які дозволять обгрунтувати вибір конструктивних параметрів переднього навісного механізму орно-просапного трактора та зчіпних пристроїв фронтальних машин/знарядь, що з ним агрегатуються. Вперше запропоновано новий показник оцінки кінематичної невідповідності в приводі переднього та заднього мостів орно-просапного трактора, який, на відміну від відомих, пов'язує дійсні значини вертикального навантаження рушіїв з їх конструктивними параметрами, забезпечуючи під час цього мінімальний шкідливий вплив ходової системи енергетичного засобу на грунт. Набули подальшого розвитку наукові аспекти обгрунтування схем і конструктивних параметрів МТА на базі орно-просапних енергетичних засобів за реалізації ними принципово нових технологій вирощування сільськогосподарських культур із застосуванням постійної технологічної колії та смугового основного обробітку грунту.

Проведене за результатами польових випробувань конструктивне доопрацювання сидіння АУ31.00.000 дозволило забезпечити стабільність параметрів віброгасіння і високу надійність в роботі, що покращує умови роботи оператора і тим самим підвищує ефективність експлуатації колісних засобів транспорту в умовах агропромислового виробництва.

Наведено результати теоретичного дослідження процесу розгону колісного трактора Fendt 936 Vario з безступінчастою гідрооб'ємно-механічною трансмісією при виконанні технологічної операції "оранка" з різними законами зміни: коефіцієнту, котрий характеризує положення органу керування подачею палива, параметрів регулювання гідромашин гідрооб'ємної передачі, сили тяги на гаку. В ході теоретичного дослідження також встановлюється вплив зміни робочих об'ємів гідромоторів на такі показники, як перепад робочого тиску в гідрооб'ємній передачі, потужність двигуна внутрішнього згорання, коефіцієнту корисної дії трансмісії та буксування коліс трактора при виконанні технологічної операції "оранка" в процесі розгону колісного трактору.

Визначено тенденції розвитку безступінчастих гідрооб'ємно-механічних трансмісій та перспективи їх застосування в тракторобудуванні; шляхом експериментальних досліджень ступеня стомлення операторів-водіїв колісних тракторів з гідрооб'ємно-механічними трансмісіями та різноманітними механічними трансмісіями виконано кількісну оцінку ергономічності досліджуваних тракторів; формалізовано розподіл кінематичних, силових та енергетичних параметрів гідрооб'ємно-механічних трансмісій різних структур з ретельним урахуванням втрат; виявлено та систематизовано основні закономірності робочих процесів, включаючи циркуляцію потужності, у безступінчастих гідрооб'ємно-механічних трансмісіях; виявлено взаємозв'язок між робочими процесами у гідрооб'ємно-механічних трансмісіях та процесом буксування трактора при розгоні; виявлено та систематизовано вплив способів реалізації службового та екстреного гальмування, умов експлуатації, законів натиснення на педаль гальма та законів зміни параметрів регулювання гідромашин гідрообіємної передачі на кінематичні, силові та енергетичні параметри гідрооб'ємно-механічних трансмісій різних структур, а також керованість та гальмівну ефективність; визначено з точки зору динаміки процесу гальмування оптимальні місця розташування зчеплення в гідрооб'ємномеханічних трансмісіях як з диференціалом на вході, так і диференціалом на виході.

Дослідження присвячено вирішенню проблеми підвищення продуктивності машинно-тракторного агрегату (МТА) під час виконання сільськогосподарських операцій через обгрунтування необхідності використання перемінного передаточного відношення рульового механізму залежно від швидкості його руху. Показано, що зовнішні збурювані впливи підпорядковуються нормальному закону розподілення. Розроблено кінематичну схему руху МТА вздовж базової лінії на прикладі двоточкової "велосипедної" моделі. Розкрито значення передаточного відношення рульового механізму залежно від швидкості руху МТА. Встановлено швидкісну межу виконання сільськогосподарських операцій (на прикладі міжрядного обробітку) із дотриманням усіх агротехнічних вимог. Впроваджено гідромеханічну схему двоканального рульового керування постійної чутливості, що забезпечує регулювання передаточного відношення рульового механізму залежно від швидкості руху МТА.

Доведено необхідність покращання паливної економічності та екологічних показників колісного трактора з переобладнаним з дизеля газовим двигуном з іскровим запалюванням шляхом вибору доцільних значень параметрів керування трансмісією та двигуном. Розроблено методику оцінювання паливної економічності та екологічних показників колісного трактора з газовим двигуном, в основі якої лежить уточнена математична модель руху трактора в прийнятому їздовому циклі, що дозволяє досліджувати вплив параметрів керування трансмісією та газовим двигуном на витрату палива та викиди шкідливих речовин в транспортному процесі. Розроблено алгоритм визначення доцільних значень параметрів керування трансмісією та газовим двигуном колісною трактора. Проведено моторні дослідження двигуна Д-240 під час роботи на стиснутому природному газі та дорожні випробування трактора МТЗ-80 з газовим двигуном з іскровим запалюванням. Вибрано та обгрунтовано доцільні значення параметрів керування трансмісією та газовим двигуном під час розгону колісного трактора та швидкостей усталеного руху за експлуатаційних умов за критеріями мінімальних питомих витрат палива та шкідливих викидів.