Development of the Concept and Layout and Structural Schemes of a Class 5...6 Tracked Tractor with an Electromechanical Power Drive

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The introduction of mobile power units with electric drive increases the productivity and performance of machines, reduces their impact on the environment, and expands the possibilities for digitalization by integrating them with digital control, telemetry, and autonomous control systems. The purpose of this research is to develop a concept and design schemes for a 5...6 class tracked tractor with an electromechanical power drive, which will improve its energy efficiency and performance. The object of this research is the ET-VIM-6 tractor, which has a frame structure, an electromechanical transmission, and a triangular- shaped undercarriage with rubber- reinforced tracks. The layout of the tractor with a triangular track outline, its frame, as well as the basic and kinematic schemes of the electromechanical power transmission have been developed. Based on the results of the calculations, the following parameters have been substantiated: the operating weight of the tractor is 13.5 tons; the power of the diesel engine is 330–350 hp; the rated power of the onboard electric motors is 105–110 kW; the position of the center of gravity; and the geometric characteristics of the propulsion system (diameter of the drive wheel and road wheels, distance between the wheels, and track width). The calculated soil pressure does not exceed 45 kPa. The speed characteristic of the electric motor and the theoretical traction characteristic of the ET-VIM-6 tractor for a ploughed field at various gear ratios of the planetary gearbox have been constructed. Based on the traction calculation, a rational gear ratio of 28 was adopted, with a traction force ranging from 55.70 to 65.56 kN and a real speed of 1.79 to 2.70 m/swith a slip rate of 4.1 to 4.4 %. The maximum traction efficiency coefficient is 0.70. To optimize energy consumption, it is proposed to use a pulse accumulator, which will reduce the rated power of the power plant by 10–15 %. The development of a tracked tractor with an electromechanical transmission is intended to take domestic agricultural engineering to a new level, as well as to lay the methodological and technical foundations for future autonomous and digital agricultural machinery.

About the authors

Z. A. Godzhaev

Federal Scientific Agroengineering Center All-Russian Institute of Agricultural Mechanization

Email: fic51@mail.ru
Corresponding Member of RAS Moskva, 1-i Institutskii proezd, 5

I. A. Gainullin

Bashkir State Agrarian University

Email: gainullin_ia@mail.ru
Candidate of Technical Sciences Ufa, ul. 50-letiya Oktyabrya, 34

T. Z. Godzhaev

Federal Scientific Agroengineering Center All-Russian Institute of Agricultural Mechanization

Email: fic51@mail.ru
Candidate of Technical Sciences Moskva, 1-i Institutskii proezd, 5

B. V. Obyskalov

Federal Scientific Agroengineering Center All-Russian Institute of Agricultural Mechanization

Email: fic51@mail.ru
Engineer Moskva, 1-i Institutskii proezd, 5

References

  1. Годжаев Т. З., Зубина В. А., Малахов И. С. Обоснование функциональных характеристик сельскохозяйственных мобильных энергосредств в многокритериальной постановке // Тракторы и сельхозмашины. 2022. Т. 89. № 6. C. 411–420.
  2. Концепция создания семейства сельскохозяйственных мобильных энергосредств с комплексами адаптивных машин и агрегатов до 2030 года / З. А. Годжаев, В. Г. Шевцов, А. Ю. Измайлов и др. М.: ВИМ, 2024. 86 с.
  3. Зубина В. А., Годжаев Т. З. Сравнительный анализ методов решений оптимизационных задач для сельскохозяйственного машиностроения // Агроинженерия. 2023. Т. 25. № 1. С. 11–16. doi.org/10.26897/2687-1149-2023-1-11-16.
  4. О синтезе роботизированного сельскохозяйственного мобильного агрегата / А. Ю. Измайлов, Я. П. Лобачевский, Ю. С. Ценч и др. // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2019. № 4. С. 63–68.
  5. Повышение эффективности гусеничных тракторов высокого тягового класса (на примере тракторов ООО «ЧТЗ-Уралтрак»): монография / И. А. Гайнуллин, А. С. Валеев, Г. А. Окунев и др. Уфа-Челябинск: Башкирский ГАУ, 2023. 207 с.
  6. Ценч Ю. С., Косенко В. В., Шаров В. В. Эволюция конструкций гусеничных тракторов общего назначения // Тракторы и сельхозмашины. 2022. Т. 89. № 3. С. 155–166.
  7. Русанов В. А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути ее решения. М.: ВИМ, 1998. 368 с.
  8. Edwin P., Shankar K., Kannan K. Soft soil track interaction modeling in single rigid body tracked vehicle models // Journal of Terramechanics. Vol. 77. 2018. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022489817301295?via%3Dihub (дата обращения: 12.08.2025). doi: 10.1016/j.jterra.2018.01.001.
  9. Shafaei S. M., Loghavi M., Kamgar S. Fundamental realization of longitudinal slip efficiency of tractor wheels in a tillage practice // Soil and Tillage Research. 2021. Vol. 205. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S016719872030547X?via%3Dihub (дата обращения: 12.08.2025). doi: 10.1016/j.still.2020.104765.
  10. Research on a medium-tracked omni-vehicle / Yu. Fang, Yu. Zhang, N. Li, et al. // Mechanical Sciences. 2020. Vol. 11. No. 1. P. 137–152. doi: 10.5194/ms-11-137-2020.
  11. Effects of machinery trafficking in an agricultural soil assessed by Electrical Resistivity Tomography (ERT) / A. García-Tomillo, T. de Figueiredo, J. Dafonte Dafonte, et al. // Open Agriculture. 2018. Vol. 3. No. 1. P. 378–385. doi: 10.1515/opag-2018-0042.
  12. Ценч Ю. С., Шаров В. В. Становление отечественной мобильной сельскохозяйственной техники на электротяге // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2024. Т. 18. № 3. С. 4–13.
  13. Kumar A. A., Tewari V. K., Nare B. Embedded digital draft force and wheel slip indicator for tillage research // Computers and Electronics in Agriculture. 2016. Vol. 127. P. 38–49. doi: 10.1016/j.compag.2016.05.010.
  14. Soil compaction management: Reduce soil compaction using a chain-track tractor / S. Mudarisov, I. Gainullin, I. Gabitov, et al. // Journal of Terramechanics. 2020. Vol. 89. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S002248982030015X?via%3Dihub (дата обращения: 12.08.2025). doi: 10.1016/j.jterra.2020.02.002.
  15. Improvement of traction indicators of a track-chain tractor / S. Mudarisov, I. Gainullin, I. Gabitov, et al. // Komunikacie. 2020. Vol. 22. No. 3. URL: https://komunikacie.uniza.sk/artkey/csl-202003-0010_improvement-of-traction-indicators-of-a-track-chain-tractor.php (дата обращения: 12.08.2025). doi: 10.26552/com.C.2020.3.89-102.
  16. Флоренцев С. Н., Байда С. В., Журов И. О. Комплект тягового электрооборудования электромеханической трансмиссии для энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов // Электротехника. 2024. № 2. С. 2–11. doi: 10.53891/00135860-2024-2-2-11.
  17. Определение навесоспособности универсальнопропашного трактора интегральной схемы ЛТИ-162.5 / А. С. Дорохов, А. В. Сибирёв, С. Н. Петухов и др. // Агроинженерия. 2025. Т. 27. № 2. С. 4–12. doi: 10.26897/2687-1149-2025-2-4-12.
  18. Годжаев З. А., Карлов В. И., Крыхтин Ю. И. Вопросы расчетов и конструирования силовых передач транспортно-технологических гусеничных машин. М.; Вологда: Инфра-Инженерия, 2025. 188 с.
  19. Годжаев З. А., Овчинников Е. В., Овчаренко А. С. Разработка и создание ходовых систем сельскохозяйственных тракторов со сменной полугусеницей // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2023. Т. 24. № 3. С. 498–509. doi: 10.30766/2072-9081.2023.24.3.498-509.
  20. Коротченя В. М., Ценч Ю. С., Лобачевский Я. П. Разработка типажей сельскохозяйственных технологий для системы машин // Технический сервис машин. 2024. Т. 62. № 4. С. 136–148.
  21. Гайнуллин И. А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ No 2025665057 РФ. Программа тягового расчета мобильной гусеничной тяговой машины: заявл. 28.05.2025: опубл. 10.06.2025.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).