Проблема создания грузовых автомобилей сельскохозяйственного назначения в целом и малотоннажных транспортных средств для крестьянских фермерских (КФХ) и личных подсобных хозяйств (ЛПХ) напрямую связана с развитием экономики страны и подъемом уровня жизни граждан России. Обеспечение современной сельскохозяйственной техникой предприятий агропромышленного комплекса (АПК) связано с определенными трудностями. Многие сельхозпредприятия убыточны и не имеют возможности закупать новую технику, а техника, которая имеется в хозяйствах, на 60-70% выработала свой ресурс. Только от снижения уровня механизации сельхозпроизводства страна теряла в последние годы не менее 30% урожая сельскохозяйственных культур. При этом ни отечественные производители, ни расширение импорта сельхозтехники не способны быстро улучшить состояние дел по насыщению рынка новой современной техникой.
В структуре сельского хозяйства доля ЛПХ составляет 55…56, а КФХ – 3,7…4,5%. Причем в ЛПХ производится до 93% картофеля и до 81,5% овощей, в КФХ – соответственно 1,3…1,6 и 2,6…3,3%. Для большинства сельских жителей ЛПХ – единственный источник выживания. В мелкотоварных хозяйствах вся технологическая цепочка производства картофеля и овощей, за исключением тракторной вспашки и предпосадочной культивации, основана на применении ручного труда.
Нерешенность проблемы обеспечения сельского хозяйства транспортными средствами, приспособленными к специфическим условиям эксплуатации, во многом обусловлена недостатками в процессе развития автомобильной промышленности в целом. С учетом наличия тяжелых дорожных условий и бездорожья, очевидно, что разработка научных основ создания грузовых автомобилей сельскохозяйственного назначения и, в частности, семейства малогабаритных транспортных средств с широкими функциональными возможностями (МТС) как нового средства развития КФХ и ЛПХ является актуальной и, кроме того, приобретает особенно острый характер.
Цель работы - проведение теоретических исследований для обоснования параметров МТС сельскохозяйственного назначения с широкими функциональными возможностями, создание опытных образцов, экспериментальное их исследование и подготовка серийного производства.
Объекты исследования - образцы семейства МТС, созданные на основе реализации модульного принципа проектирования и применения каркасно-панельной конструкции кузовных модулей.
Методы исследования. В теоретических исследованиях использованы методы математического моделирования, численные методы решения систем дифференциальных уравнений и нелинейных алгебраических уравнений (пакеты программ I-DEAS, COSMOS/M, расчета методом конечных элементов (МКЭ), другие приложения), методы теорий оптимизации, упругости, планирования эксперимента, вероятности и др.
Экспериментальные исследования проводились согласно вновь разработанной программе-методике испытаний на опытных образцах семейства МТС первой серии, а также после внесения изменений в конструкцию по результатам государственных приемочных испытаний, на образцах второй серии, с применением стендового, измерительного оборудования и на испытательных дорогах ФГУ «Кубанская МИС», ОАО «ФИИЦ М» и Автополигона ФГУП «НАМИ».
Научная новизна работы заключается в разработке концепции создания МТС сельскохозяйственного назначения с широкими функциональными возможностями на основе локализации и синтеза основных технических требований динамики движения, экологии взаимодействия движителей с почвой и производственно-экономических условий малых форм хозяйствования. Технические решения защищены 19 патентами на полезные модели, промышленные образцы и изобретения.
Наиболее существенные результаты, полученные лично соискателем:
1. Обоснованы параметры МТС сельскохозяйственного назначения с широкими функциональными возможностями.
2. Разработана методика оценки эффективности применения МТС в условиях КФХ и ЛПХ по принципу качественного сравнения по таким параметрам как производительность и себестоимость единичных транспортных средств от изменения коэффициента использования пробега, технической скорости, времени погрузочно-разгрузочных работ и длины ездки с грузом.
3. Разработана математическая модель динамики движения МТС по деформируемому грунту, позволяющая изучить режимы движения. При этом полученные системы дифференциальных уравнений в общем виде отражают динамику движения по деформируемым грунтам и другим дорогам.
4. Разработана математическая модель прямолинейного движения МТС по деформируемому грунту с учетом экологических показателей, что позволяет получить расчетные значения параметров шин.
5. Разработаны Концепции национальной инновационной программы «Создание новой экспортно-ориентированной автомобильной промышленности России» и организации производства семейства МТС в виде производственно-логистического комплекса (ПЛК).
Достоверность результатов подтверждается тем, что результаты проведенных аналитических исследований согласуются с результатами комплексных экспериментальных исследований с расхождением не более 8%.
