Разработка динамометрического стенда для комплексных испытаний мотор-колес

Развитие электрифицированного транспорта сдерживается отсутствием унифицированных методик и стендов для оценки характеристик мотор-колес в условиях, приближенных к реальным. Существенное ограничение аналогов – невозможность синхронной регистрации электрических и механических параметров при совместном действии вертикальной нагрузки и горизонтального тягового сопротивления. (Цель исследования) Разработка динамометрического стенда с комбинированной системой нагружения и методики комплексных испытаний. (Материалы и методы) Стенд включает раму в виде подвижной платформы с мотор-колесом и площадками для грузов, создающих вертикальную нагрузку, и платформу имитации нагрузки, создающую регулируемое тяговое сопротивление. Задняя часть через силоизмерительный узел гибко соединена с платформой имитации нагрузки. Микроконтроллерный блок синхронно регистрирует силу тока, напряжение, частоту вращения, температуру и время. (Результаты и обсуждение) Испытания проведены на асфальтобетоне при нагрузке на колесо 300 ньютонов, базе модуля 0,6 метра, радиусе колеса 0,125 метра, начальном показании вертикального динамометра 50 ньютонов, коэффициентах сопротивления качению 0,02 и сцепления 0,7. Варьировали нагрузку на платформу (50-400 ньютонов), мощность (50-600 ватт). Выведены кинематические зависимости. При нагрузке 100 ньютонов и мощности 50-350 ватт касательная сила составила 58,7 ньютона, тяговое усилие – 52,7 ньютона, показание вертикального датчика – 37,8 ньютона, сопротивление качению – 6,0 ньютонов, крутящий момент – 7,3 ньютона на метр. При 350 ньютонах касательная сила возросла до 192 ньютонов, тяговое усилие – до 186 ньютонов, вертикальное уменьшилось до 10 ньютонов, сопротивление качению – 6,0 ньютонов, момент – 24 ньютонов на метр. Момент изменялся за счет нагрузки платформы и почти не зависел от мощности. При нагрузке выше 384 ньютона зафиксировано буксование. (Выводы) Стенд позволяет синхронно получать временные зависимости электрических и механических параметров для оценки коэффициента полезного действия мотор-колеса, определения сопротивления качению, валидации математических моделей и обоснования алгоритмов управления тяговым электроприводом в диапазоне эксплуатационных нагрузок.

1. Девянин С.Н., Марков В.А., Савастенко А.А., Савастенко Э.А. Проблемы электрификации автомобильного транспорта России // Двигателестроение. 2022. N1(287). С. 21-31. EDN: UTDHTO.

2. Окунев Г.А., Шепелев С.Д., Кузнецов Н.А. Тенденции переоснащения парка тракторов // Сельский механизатор. 2025. N4. С. 6-8. DOI: 10.47336/0131-7393-2025-4-6-7-8.

3. Лачуга Ю.Ф., Измайлов А.Ю., Лобачевский Я.П. и др. Приоритетные направления научно-технического развития отечественного тракторостроения // Техника и оборудование для села. 2021. N2(284). С. 2-7. DOI: 10.33267/2072-9642-2021-2-2-7.

4. Ценч Ю.С., Шаров В.В. Становление отечественной мобильной сельскохозяйственной техники на электротяге // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2024. Т. 18. N3. С. 4-13. DOI: 10.22314/2073-7599-2024-18-3-4-13.

5. Прокопов М.А., Кульчев А.Ю. Применение бесколлекторных двигателей в гидротехнике и мелиорации // Сельский механизатор. 2025. N6. С. 40-41. DOI: 10.47336/0131-7393-2025-6-40-41.

6. Бижаев А.В., Ветрова С.М., Барчукова А.С., Кривых Н.С. Использование индивидуального привода колес трактора посредством электрической тяги // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2024. Т. 18. N2. С. 78-85. DOI: 10.22314/2073-7599-2024-18-2-78-85.

7. Drexler D., Kampker A., Born H. et al. Advances in electric motors: a review and benchmarking of product design and manufacturing technologies. Elektrotechnik und Informationstechnik. 2025. Vol. 142. N5. 312-345. DOI: 10.1007/s00502-025-01331-3.

8. Бяков К.Е., Иваненков В.В., Холоденко В.Б., Чудаков О.И. Обзор конструкций современных динамометрических стендов для испытаний колесных транспортных средств // Транспортные системы. 2021. N4(22). С. 4-15. DOI: 10.46960/62045_2021_4_4.

9. Бижаев А.В. Исследование параметров трактора с электроприводным силовым агрегатом // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2020. Т. 14. N4. С. 33-42. DOI: 10.22314/2073-7599-2020-14-4-33-42.

10. Plizga K. Analysis of energy consumption by electric agricultural tractor model under operating conditions. Agricultural Engineering. 2021. Vol. 25. N1. 1-12. DOI: 10.2478/agriceng-2021-0001.

11. Бурак П.И., Голубев И.Г., Шахов В.А. Анализ отказов электрооборудования и электронных блоков управления сельскохозяйственной техники при испытаниях // Техника и оборудование для села. 2025. N10(340). С. 40-42. DOI: 10.33267/2072-9642-2025-10-40-42.

12. Лобов Н.В., Афанасьев В.В. Выбор режимов испытания электродвигателей электромобиля в лабораторных условиях // Мир транспорта и технологических машин. 2024. N4-3(87). С. 62-67. DOI: 10.33979/2073-7432-2024-4-3(87)-62-67.

13. Горобцов А.С., Ляшенко М.В., Соколов-Добрев Н.С. и др. Математическая модель испытательного стенда // Энерго- и ресурсосбережение: промышленность и транспорт. 2016. N4(16). С. 16-21. EDN: WMTNZD.

14. Jasper S.P., Mendonça W.S.De., Jung E.A. et al. Energy efficiency of four-wheel drive tractor in sowing operation. Ciencia Rural. 2025. Vol. 55. N1. DOI: 10.1590/0103-8478cr20240141.

15. Флоренцев С.Н., Уваров А.А., Байда С.В., Журов И.О. Схемотехника, конструкции преобразователей и алгоритмы управления тяговыми электроприводами // Электротехника. 2025. N6. С. 36-46. DOI: 10.53891/00135860-2025-6-36-46.

16. Воробьев А.Р., Федоров В.Б. Методика контроля характеристик измерительного оборудования для испытания двигательных установок // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2024. N1. С. 187-191. EDN: NXUVSU.

17. Kwon D., Ahn D.V., Kim J.G., Park Y.J. Effect analysis of motor power characteristics on the energy consumption of dual motor driven powertrain for electric tractor. Journal of Biosystems Engineering. 2024. Vol. 49. N4. 465-475. DOI: 10.1007/s42853-024-00245-w.

18. Baek S.Y., Jeon H.H., Kim W.S. et al. Simulation analysis of motor and battery characteristics using a validated model of an electric tractor. Electronics. 2025. Vol. 14. N24. 4872. DOI: 10.3390/electronics14244872.

19. Годжаев З.А., Сенькевич С.Е., Майстренко Н.А. и др. Лабораторные исследования МЭС сельскохозяйственного назначения с автономным электроприводом тягового класса 0,6 // Агроинженерия. 2025. Т. 27. N4. С. 15-24. DOI: 10.26897/2687-1149-2025-4-15-24.

20. Пархоменко С.Г., Пархоменко Г.Г. Измерение силы тяги на крюке трактора в агрегате с навесной сельскохозяйственной машиной // Тракторы и сельхозмашины. 2016. N4. С. 15-19. DOI: 10.17816/0321-4443-66128.