Разработать методологию и технические решения создания мобильных энергетических и транспортно-технологических средств для интеллектуального сельскохозяйственного производства

Объектом исследования является мобильные энергосредства сельскохозяйственного назначения в том числе с электроприводом. Цель работы: 1) разработать систему показателей для комплексной оценки эффективности тракторного парка и их классификацию; 2) разработать научные основы создания системы регулирования давления в агрофильных движителях сельскохозяйственных тракторов и проведение экспериментальных исследований шин; 3) обосновать конструктивно-компоновочные решения применения электропривода на сельскохозяйственных мобильных энергосредств (МЭС) мощностного диапазона 30-100 кВт; 4) создание макетного образца энергоэффективного МЭС тягового класса 0,6-0,9 т на автоматизированном электроприводе и проведение экспериментальных исследований; 5) разработка математической модели движения макетного образца МЭС класса 0,6-0,9 на электроприводе и расчет показателей при выполнении технологической операции; 6) создание математических и программных средств для выполнения многокритериальных оптимизационных расчетов в области создания мобильных сельскохозяйственных машин. Новизна исследований: 1) разработка системы показателей, позволяющая комплексно оценить эффективность парка МЭС; 2) разработка научных основ создания системы регулирования давления в агрофильных движителях сельскохозяйственных тракторов, в зависимости от внешних факторов и выполняемой технологической операций; 3) разработка МЭС тягового класса 0,6 с автономным электроприводом на аккумуляторных батареях и экспериментальная оценка его функциональных характеристик; 4) разработка многомассовой расчетной схемы и математической модели динамической нагруженности и движения МЭС с автономным электроприводом при выполнении технологической операции; 5) разработка математических моделей критериев качества для многокритериальной оптимизации характеристик МЭС сельскохозяйственного назначения тягового класса 1,4; Методика исследований: математическое и имитационное моделирование, теоретическая механика, программирование, оптимизация, экспертная оценка, натурные испытания, обработка экспериментальных данных, а также применение современных вычислительных средств. Результат исследований: - обоснован перечень показателей оценки состояния машинно-тракторного парка (МТП), представлены математические модели расчета показателей, а также разработаны классификация показателей, включающая 3 уровня информативности; - разработаны методологические основы создания системы регулирования давления воздуха в шинах сельскохозяйственной мобильной технике, применение которой позволит создать агрофильные колесные движители МЭС; - получены экспериментальные данные функциональных характеристик макетного образца МЭС тягового класса 0,6 с электроприводом при выполнении различных технологических операций; - подготовлены исходные данные – инерционно-упругие и демпфирующие характеристики элементов конструкции силовой передачи МЭС тягового класса 0,6-0,9 для моделирования динамической нагруженности и оптимизационных расчетов на стадии проектирования МЭС подобного класса (в мощностном диапазоне 30-100 кВт; - сформирована постановка задачи многокритериальной оптимизации характеристик МЭС, усовершенствованы методические и программные обеспечения многокритериальной оптимизации функциональных свойств инновационных мобильных энергетических средств. На примере трактора класса 1,4 определены оптимальные значения критериев качества МЭС - Паретовское множество. Экономический эффект состоит в создании математических моделей оценки эффективности и оптимизации характеристик МЭС на стадии проектирования и совершенствования. Это позволит сократить сроки и стоимости создания техники, а также благодаря полученным высоким функциональным свойствам МЭС повышать производительность и урожайности в сельскохозяйственном производстве. Синергетический эффект может быть определён по завершению полного цикла НИР в целом. В частности, ожидаемый экономический эффект связан с увеличением производительности в сельском хозяйстве с применением МЭС- до 15%; снижением потери и недобора урожая- до 10%, связанных со снижением буксования движителей МЭС и максимального контактного давления на почву, а также с повышением других функциональных характеристик МЭС – виброактивность, динамическая нагруженность, долговечность, срок службы и энергоэффективность.