Modernization of the power unit of the 1.4 drawbar category tractors by using a reversible electric machine

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The technical development of tractor designs features an increase in the consumed power, the use of electric drive units. Therefore, the load on the electric system of a modern tractor constantly increases and exposes the existing systems to excessive load. It is impossible to meet the growing needs of tractors and their systems using conventional generators.

OBJECTIVE: Research and development of highly efficient means of ensuring reliable launch of diesel engines of the 1.4 drawbar category tractors and provision of on-board electric power by means of use of starter-generator units with microprocessor control.

METHODS: An integrated starter generator can serve as a solution to the problem of increasing power simultaneously with increasing efficiency. With sufficient power in the traction mode (up to 8 kW), the starter generator allows improving the launch and energy characteristics of the tractor’s internal combustion engines. The proposed design of the electric machine is placed between the cylinder block of the internal combustion engine and the tractor clutch. The adopted layout allows transferring significant power in both directions, improves the launch performance of tractor diesel engines, and implements the functions of damping of torsional vibrations of the crankshaft, which significantly reduces engine noise and vibration.

RESULTS: Based on the results of the study, the choice of a starter-generator unit (SGU) based on a reversible electric machine is justified in relation to diesel engines of the 1.4 drawbar category tractors, and a scheme for its placement in the clutch housing without changing its basic design is developed. The advantage of the proposed design is the use of electric machines for engine launch, which in this case turns on the electric motor mode and switches to the generator mode during operation, providing the on-board network with electric energy.

CONCLUSIONS: The practical value of combining a starter and a generator in a single unit lies in simplification of the design, reduction of manufacturing and assembling costs, which is an advantage in terms of production costs, as well as a replacement to the starting piston engine on some tractors.

About the authors

Sabir A. Aliev

Dagestan State Agrarian University named after M.M. Dzhambulatov

Author for correspondence.
Email: aliev.777@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-6340-8627
SPIN-code: 5461-5012

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Automotive Transport Department

Russian Federation, Makhachkala

Abdurakhman Kh. Bekeev

Dagestan State Agrarian University named after M.M. Dzhambulatov

Email: abekeev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7976-5844
SPIN-code: 1038-1310

Cand. Sci. (Engineering), Professor, Head of the Technical Operation of Vehicles Department

Russian Federation, Makhachkala

Djaminat A. Salatova

Dagestan State Agrarian University named after M.M. Dzhambulatov

Email: dgsalatova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8840-0890
SPIN-code: 6924-8809

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Technical Operation of Vehicles Department

Russian Federation, Makhachkala

References

  1. Skotnikov VA, Mashchensky AA, Razumovsky MA, et al. Problems of modern agricultural tractor manufacturing. Minsk: Vysshaya shkola; 1983. (In Russ.)
  2. Ukhanov AP. Design of cars and tractors: textbook. Saint Petersburg: Lan; 2023. (In Russ.)
  3. Polivaev OI, Vorokhobin AV. Theory of tractors and cars. Saint Petersburg: Lan; 2021. (In Russ.)
  4. Suleimanov UM, Krainov DV. The rectifier-inductor electric drive of the steering electromechanical amplifier. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika (Russian Electromechanics). 2005;2:56–59. (In Russ.)
  5. Mashinin VV. Power supply systems with increased rated voltage for vehicles. Automotive electrical equipment. 2002;1:2–16. (In Russ.)
  6. Kolomeytsev LF, Panhuman SA, Krainov DV, et al. Mathematical model for calculating electromagnetic processes in a multiphase controlled reluctance motor. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Elektromekhanika (Russian Electromechanics). 1998;1:49–53. (In Russ.)
  7. Bunakov IYu. Combined starter-generator systems (review). Molodezh’ i nauka. 2013;2:23–28. (In Russ.)
  8. Bakhmutov SV, Blatushko YV, Malikov YV, e al. Analysis of patent developments in the field of motor vehicles. In: Materials of the International scientific and technical conference «Automobile and tractor manufacturing in Russia» 2009. Moscow: MSTU «MAMI» 2009:535–547. (In Russ.)
  9. Baulina EE, Krutashov AV, Serebryakov VV. The choice of the concept of automobile with combined energy transmission of expanded functionality. Izvestiya MGTU «MAMI». 2017;3(33):2–8. (In Russ.) EDN: ZMJKKD
  10. Bekeyev AKh, Aliev AYa, Aliev SA. Modelling of starter generator indicators in tractor diesel. Dagestan GAU Proceedings. 2019;1:63–66. (In Russ.)
  11. Bekeev AKh, Astemirov TA, Aliev AYa. Integrated starter-generator for energy-efficient vehicles. Development problems of regional agro-industrial complex. 2013;3(15):70–73. (In Russ.)
  12. Patent RUS №178259/ 04.07.2019 Byul. №19. Aliev SA, Aliev MA. Power unit of tractors of traction class 1.4 with an integrated starter-generator. (In Russ.) EDN: VPKDBU

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Layout scheme of the reversible electric machine of the SGU as part of the powerunit of the 1.4 drawbar category tractor: 1 — an internal combustion engine; 2 — a gearbox; 3 — a clutch; 4 — an electric machine of the starter-generator unit; 5 — a rotor position sensor.

Download (75KB)
3. Fig. 2. The functional block diagram of the starter-generator unit: 1 — an internal combustion engine; 2 — an electric machine; 3 — an inverter; 4 — a control unit; 5 — an energy-intensive capacitor; 6 — a battery; 7 — a rotor position sensor.

Download (73KB)
4. Fig. 3. The installation scheme of the electric machine of the SGU: 1 — a spacer; 2 — a stator; 3 — a rotor; 4 — a flywheel; 5 — a cylinder block.

Download (177KB)
5. Fig. 4. Duration of the piston engine launch on the outside temperature: 1 — using the electric machine of the SGU; 2 — using an electric starter.

Download (103KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».