Results of experimental studies of an agricultural tractor with an elastic-damping mechanism in a power train

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Improving the operational efficiency of agricultural tractors is one of the main factors that helps to increase productivity while significantly reducing energy costs. The developments that are associated with improving the design of power transmissions for wheeled agricultural tractors are very important, because its indispensable condition is to increase labor productivity in agricultural production. Achievement of the required characteristics of agricultural tractors is determined by the properties of the power train and the interaction of associated systems. One of the main qualities of a power train should be the ability to absorb torsional vibrations and damp the load.

The article presents studies of the constructive improvement of the power transmission of an agricultural tractor by installing a developed elastic-damping mechanism using the example of a tractor of a small traction class. Considering the relevance of the topic, the article solved the problem of determining the influence of the elastic-damping mechanism installed in the power transmission of the tractor on its operation with the cultivator.

The paper analyzed the cross-correlation function and the mutual spectral density of two processes: the angular speed of rotation of the crankshaft of the engine and the angular speed of rotation of the drive wheel, which showed a change in the speed of propagation of passing frequencies of load oscillations along the shafting and displacement of the frequency of disturbing influences.

About the authors

S. E. Sen'kevich

Federal Scientific Agroengineering Center VIM

Author for correspondence.
Email: sergej_senkevich@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Popov I.P. Elastic couplings of a composite agricultural vehicle. Vestnik NGIEI. 2021. No 4(119), pp. 21−30 (in Russ.). doi: 10.24412/2227-9407-2021-4-21-30
  2. Melikov I., Kravchenko V., Senkevich S., Hasanova Ye., Kravchenko L. Traction and energy efficiency tests of oligomeric tires for category 3 tractors // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. V. 403. P. 012126. doi: 10.1088/1755-1315/403/1/012126
  3. Sen'kevich S.E., Vasil'yev YE.K., Sen'kevich A.A. The results of the use of a hydropneumatic damping de-vice in the power transmission of a tractor of a small traction class to improve performance. Agrotekhnika i energoobespecheniye. 2018. No 4(21), pp. 128−139 (in Russ.).
  4. Senkevich S., Kravchenko V., Duriagina V., Senkevich A., Vasilev E. Optimization of the Parameters of the Elastic Damping Mechanism in Class 1,4 Tractor Transmission for Work in the Main Agricultural Operations // Advances in Intelligent Systems and Computing. Springer, Cham. 2018. V. 866. P. 168−177. doi: 10.1007/978-3-030-00979-3_17
  5. Senkevich S.E., Sergeev N.V., Vasilev E.K., Godzhaev Z.A., Babayev V. Use of an Elastic-Damping Mecha-nism in the Tractor Transmission of a Small Class of Traction (14 kN): Theoretical and Experimental Sub-stantiation // (Chapter 6) Handbook of Advanced Agro-Engineering Technologies for Rural Business De-velopment. Hershey, Pennsylvania (USA): IGI Global, 2019. P. 149−179. doi: 10.4018/978-1-5225-7573-3.ch006
  6. Sen'kevich S.E. Analysis of the results of experimental studies of a tractor of class 1.4 upgraded with a hy-dropneumatic damper device in a power transmission. Agrotekhnika i energoobespecheniye. 2019. No 3(24), pp. 8−16 (in Russ.).
  7. Senkevich S., Duriagina V., Kravchenko V., Gamolina I., Pavkin D. Improvement of the Numerical Simula-tion of the Machine-Tractor Unit Functioning with an Elastic-Damping Mechanism in the Tractor Transmis-sion of a Small Class of Traction (14 kN) // Advances in Intelligent Systems and Computing. Springer, Cham. 2020. V. 1072. P. 204−213. doi: 10.1007/978-3-030-33585-4_20
  8. Senkevich S., Bolshev V., Ilchenko E., Chakrabarti P., Jasiński M., Leonowicz Z., Chaplygin M. Elastic Damp-ing Mechanism Optimization by Indefinite Lagrange Multipliers // IEEE Access, vol. 9, pp. 71784−71804, 2021, doi: 10.1109/ACCESS.2021.3078609
  9. Senkevich, S.E, Lavrukhin P.V., Senkevich A.A., Ivanov P.A., Sergeev N.V. Improvement of Traction and Cou-pling Properties of the Small Class Tractor for Grain Crop Sowing by Means of the Hydropneumatic Damping De-vice // Handbook of Research on Energy-Saving Technologies for Environmentally-Friendly Agricultural Development. Hershey, PA: IGI Global, 2020. P. 1−27. doi: 10.4018/978-1-5225-9420-8.ch001
  10. Senkevich S., Kravchenko V., Lavrukhin P., Ivanov P., Senkevich A. Theoretical Study of the Effect of an Elastic-Damping Mechanism in the Tractor Transmission on a Machine-Tractor Unit Performance While Sowing // (Chapter 17) Handbook of Research on Smart Computing for Renew-able Energy and Agro-Engineering. Hershey, Penn-sylvania (USA): IGI Global, 2020. P. 423−463. doi: 10.4018/978-1-7998-1216-6.ch017
  11. Sen'kevich S.E., Il'chenko YE.N., Godzhayev Z.A., Duryagina V.V. Results of field studies of a tractor of 1.4 traction class with an elastic-damping mechanism in a power drive. Izvestiya MGTU MAMI. 2020. No 4(46), pp. 76−87 (in Russ.). doi: 10.31992/2074-0530-2020-46-4-76-87.
  12. Sen'kevich S.E., Kryukovskaya N.S. Analysis of experimental studies of a tractor equipped with an elastic-damping mechanism in the transmission, when driving as part of a transport tractor unit. Traktory i sel'khozmashiny. 2020. No 6, pp. 59−66 (in Russ.). doi: 10.31992/0321-4443-2020-6-59-66.
  13. Sen'kevich S.E., Il'chenko YE.N., Kravchenko V.A., Duryagina V.V., Godzhayev Z.A., Alekseyev I.S. Avto-maticheskoye ustroystvo dlya snizheniya zhestkosti transmissii transportnogo sredstva [Automatic device for reducing the rigidity of the vehicle transmission]: patent na izobreteniye No 2739100 Rossiyskaya Fed-eratsiya; opubl. 21.12.2020, Byul. No 36.
  14. Kravchenko V.A., Sen'kevich A.A., Sen'kevich S.E., Maksimenko V.A. Modernization of a seeding ma-chine-tractor unit based on a 1.4 traction class tractor. Mezhdunarodnyy nauchnyy zhurnal. 2008. No 1, pp. 57−62 (in Russ.).
  15. Vedenyapin, G.V. Obshchaya metodika eksperimental'nogo issledovaniya i obrabotki opytnykh dannykh [General methodology for experimental research and processing of experimental data]. Moscow: Kolos Publ., 1973. 199 p.
  16. Sergiyenko A.B. Tsifrovaya obrabotka signalov [Digital signal processing]. Moscow: Piter Publ., 2002. 604 p.
  17. Liljedahl J.B., Turnquist P.K., Smith D.W., Hoki M. Tractors and their power units // Van Nostrand Rein-hold, New York. 1996. P. 364.
  18. Boyko B.P., Tyurin V.A. Spektr signala [Signal spectrum]: uchebno-metodicheskoye posobiye. Kazan': Ka-zanskiy federal'nyy universitet Publ., 2014. 38 p.
  19. Bendat, D., Pirsol A. Primeneniye korrelyatsionnogo i spektral'nogo analiza [Correlation and spectral anal-ysis applications]. Moscow: Mir Publ., 1983. 312 p.
  20. Myasnikova N.V., Beresten' M.P. Ekspress-analiz signalov v tekhnicheskikh sistemakh [Express analysis of signals in technical systems]. Penza: PGU Publ., 2012. 151 p.
  21. Myasnikova N.V., Stroganov M.P., Beresten' M.P. Spectral analysis based on the study of process ex-treme values. Datchiki sistem izmereniya, kontrolya i upravleniya: Mezhvuz. sb. nauch. tr. Penza: Izd-vo Penz. gos. tekhn. un-ta, 1995. Vyp. 15, pp. 80–82 (in Russ.).
  22. Khovanova N. A., Khovanov I. A. Metody analiza vremennykh ryadov [Time series analysis methods]. Ucheb. posobiye. Saratov: Izd-vo Gos-UNTS" Kolledzh" Publ., 2001. 120 p.
  23. Brockwell P.J., Davis R.A. Introduction to time series and forecasting. Springer. 2016. P. 425.
  24. Cryer J.D., Chan K.S. Time Series Analysis with Applications in R. Second Edition Springer Science & Busi-ness Me-dia. 2008. P. 492.
  25. Klenke A. Probability theory: a comprehensive course. Springer Science & Business Media, 2014. P. 638.
  26. Schmetterer L. Introduction to mathematical statistics. Springer Science & Business Media, 2012. Vol. 202.
  27. Turner J.C. Modern applied mathematics: probability, statistics, operational research. English University Press, 1970. P. 502.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Elastic damping mechanism scheme in the power transmission of a tractor of traction class 1.4 [13]

Download (248KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. General view of the layout of the elastic damping mechanism elements on the tractor: 1 – pneumatic hydroaccumulator; 2 – throttle body; 3 – block of safety valves; 4 – oil pump; 5 – manometer

Download (382KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. System of automatic accumulation and processing of information

Download (400KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. General view of the tested tractor in a unit with a trailed cultivator and a measuring complex of the TL-2 laboratory based on the GAZ-66 automobile

Download (379KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Installation diagram of sensors on the investigated tractor when working with a cultivator: 1 – engine crankshaft speed sensor; 2, 5 – sensors of revolutions of the driving and track measuring wheels, respectively; 3 – torque sensor of the driving wheel of the tractor; 4 – tensometric traction force sensor; 6 – oil pressure sensor; 7– sensor of revolutions of the oil pump drive gear; 8 – counter for recording fuel consumption

Download (156KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Combined graphs of changes in the cross-correlation function of angular velocities of an experimental and serial tractor when aggregated with a cultivator (analysis of the signal from the engine to the drive wheel)

Download (169KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Combined graphs of changes in the cross-correlation function of angular velocities of an experimental and serial tractor when aggregated with a cultivator (taking into account the analysis of the signal from the drive wheel to the engine)

Download (155KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Combined graphs of changes in the real part of the function of the mutual spectral density of angular velocities of an experimental and serial tractor when aggregated with a cultivator

Download (150KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Combined graphs of changes in the imaginary part of the function of the mutual spectral density of angular velocities of an experimental and serial tractor when aggregated with a cultivator

Download (156KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Combined graphs of changes in the modulus of the function of the mutual spectral density of angular velocities of an experimental and serial tractor when aggregated with a cultivator

Download (137KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Sen'kevich S.E.

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».