Том 92, № 4 (2025)

Обоснование. На сегодняшний день в энергетической отрасли набирает популярность применение технологий, связанных с получением и использованием возобновляемой энергии (биоэнергии). Применение биоэнергии обусловлено постепенным исчерпыванием ископаемых ресурсов, использующихся топливно-энергетической промышленностью. Основой биоэнергетики являются способы получения энергии из биотоплива. На данный момент происходит активное развитие технологий получения и расширения спектра применения различных видов биотоплива.

Цель — оценить возможнсть повышения эффективности выхода горючей фракции, из жидких продуктов медленного пиролиза растительного сырья, используемой в производстве биотоплива.

Методы. Исследование проводилось экспериментально в два этапа на приведённых схемами экспериментальных установках по пиролизу растительного сырья и сепарации пиролизной жидкости. Первый этап заключался процесс получения жидких продуктов медленного пиролиза растительного сырья. Суть второго этапа заключалась в сепарации, полученных на первом этапе, жидких продуктов на отдельные фракции или компоненты, с целью выявления областей их применения. После каждого этапа проводился анализ химического состава полученных продуктов на жидкостном хроматографе.

Результаты. Описаны результаты исследований по получению пиролизной жидкости и сепарации жидких продуктов пиролиза на отдельные фракции дистиллята. В ходе исследований были получены жидкие продукты пиролиза: щепы сосны, щепы ели, кукурузного початка и сливовых косточек, которые разделили на жидкую и смолистую фракцию. Обе фракции проанализировали на предмет горения и выяснили, что жидкая фракция обладает горючими свойствами.

Заключение. Использование системы с двумя конденсаторами позволило повысить эффективность выхода жидких продуктов медленного пиролиза на 19% за счёт доулавливания горючих компонентов. В результате доулавливания увеличилась доля фуранов, кетонов, эфиров, входящих в состав горючей фракции. Горючая фракция, состоящая из: фуранов, кетонов, эфиров, альдегидов, спиртов, ангидросахаров, обладает горючими свойствами и можно предположить, что она подходит для производства биотоплива.

Обоснование. В данной статье рассматривается вопрос проектирования роботизированной сельскохозяйственной машины для посева семян сельскохозяйственных культур разбросным способом, область применения которой включает в себя различные сельскохозяйственные компании, агропромышленные комплексы, а также небольшие фермерские хозяйства, занимающиеся посевом зерновых культур. Существующие посевные машины имеют общий недостаток, который состоит в том, что влажная почва прилипает к поверхности рабочих органов, в частности двухдисковых сошников этих машин, тем самым происходит изменение формы бороздки, образуется предсошниковый холм, что является причиной нарушения требований, предъявляемых к посеву. Эти факторы ухудшают качество выполняемой работы, наблюдается увеличение тягового сопротивления, что приводит к повышению расходов на горюче-смазочные материалы.

Целью является разработка роботизированной сельскохозяйственной машины, оборудованной дисковым разбрасывателем, которая будет выполнять свои функции в автоматическом режиме с минимальным участием человека.

Методы. Проектирование выполнялось в трёхмерной САПР — программе Compas 3D V19. Применялись существующие подходы при конструировании и проектировании промышленных роботов. Был использован метод поисковых исследований, включающий анализ известных дисковых разбрасывателей.

Результаты. В статье приведены устройство и принцип действия роботизированной сельскохозяйственной машины, включающие описание рамы, на которой установлены блок управления, бункер для семян, семяпровод с заслонкой, ременная передача, приводы, цепной загортач, дисковый разбрасыватель и бороздообразующий каток. Предлагается конструкция дискового разбрасывателя с направляющими вогнутой формы, который обеспечит равномерное распределение семян по поверхности поля.

Заключение. Предлагаемая разработка обеспечит полную роботизацию посева зерновых культур разбросным способом, благодаря чему технологическая операция — посев будет выполняться с минимальным участием человека, что в свою очередь устраняет разные человеческие факторы при выполнении работы. Кроме того, уменьшаются затраты на оплату труда штату работников.

Обоснование. Ударные и вибрационные нагрузки со стороны микрорельефа опорной поверхности, отрицательно влияют как на здоровье операторов наземных транспортно-технологических машин, так и на качество выполняемых работ из-за ухудшения реакций и внимательности. Эффективным средством смягчения динамических воздействий на операторов являются виброзащитные системы сидений. Разработка виброзащитных систем сидений операторов является актуальной задачей.

Цель — разработка математической модели машины с виброзащитной системой сиденья, учитывающую заданную силовую характеристику и коэффициенты демпфирования, которая позволит изучить реакцию системы на типовое воздействие при наезде колёсами шасси на ступень. Модель должна определять переходные характеристики колёсной машины с виброзащитным сиденьем, обладать высокой скоростью расчёта динамического процесса, что позволит оптимизировать большее количество параметров одновременно.

Методы. Для разработки модели, рассматривается плоская расчётная схема наезда колёсами переднего моста на ступень заданной высоты. Машина наезжает на ступень только передним мостом, высота ступени мала относительно колёсной базы. Вертикальные колебания центра масс аппроксимированы линеаризованной моделью колебаний массы с поступательной степенью свободы. Для моделирования вертикального движения основания сиденья используется дифференциальное уравнение движения массы шасси. Приняты допущения о жёсткой закрепленности кабины оператора на шасси и малости массы сиденья с оператором относительно массы шасси. Расчётная схема для моделирования вертикальных колебаний массы сиденья с оператором относительно шасси, аналогична схеме колебаний для шасси относительно грунта. Две схемы используются одновременно в имитационной модели. Моделирование вертикальных колебаний шасси и сиденья при наезде колёсами шасси на ступень осуществляется с помощью имитационной математической модели в Российской среде моделирования SimInTech.

Результаты. В качестве примера использования имитационной модели, приведены результаты моделирования переходного процесса наезда колёсами переднего моста на ступень высотой 0,1 м на скорости 1 м/с. Результаты представлены в виде временных зависимостей вертикальных координат опорной поверхности, базового шасси, деформации виброзащитного механизма сиденья и соответствующих им временных зависимостей абсолютных скорости и ускорения сиденья с оператором. Определено максимальное значение абсолютного ускорения сиденья с оператором.

Заключение. Разработанная с использованием российского программного продукта SimInTech имитационная модель наезда на ступень учитывает упруго-вязкие свойства шин, геометрию взаимодействия колеса и ступени, и нелинейность силовой характеристики виброзащитной системы. Модель позволяет быстро моделировать переходный процесс, что открывает возможность анализа множества вариантов и оптимизации параметров.

Обоснование. Одной из задач современной агропромышленной отрасли является интегрирование цифровых и роботизированных технологий, преследующей снижение человеческого фактора в цепочке производства продукции. Особый интерес представляет переход с пилотируемых сельскохозяйственных транспортно-технологических машин на автономные наземные мобильные комплексы (АНМК). Сельскохозяйственный трактор является универсальной тягово-толкательной мобильной системой агропромышленного комплекса (АПК), поэтому его можно использовать в качестве оптимальной платформы для проектирования шасси АМНК. На этапе проектирования беспилотных наземных мобильных систем необходимо разработать такое конструктивно-техническое решение, которое позволяет эффективно функционировать АМНК без потери подвижности [4]. Развиваемое тяговое усилие на крюке трактора оказывает значительное влияние на подвижность сельскохозяйственного трактора на местности. Следовательно, для получения оптимального конструктивно-технического решения необходимо установить взаимосвязь между ключевыми характеристиками тракторов, которые позволят подобрать первичные параметры шасси АМНК.

Целью работы является установление взаимосвязи между техническими и конструкционными параметрами сельскохозяйственных тракторов на колёсном и гусеничном движителях, выраженными в форме математических зависимостей, для выбора первичных параметров АНМК.

Методы. Построение статистической модели базировалось на составлении выборки существующих моделей сельскохозяйственных тракторов и определении вида математических закономерностей между техническими параметрами в форме регрессионных уравнений.

Результаты. Получены регрессионные уравнения, устанавливающие взаимосвязь между мощностью двигателя трактора, полной массы, удельной мощностью двигателя и удельным давлением на грунт, и подобраны первичные технические параметры АНМК.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования полученных закономерностей при подборе первичных параметров при проектировании, обеспечивающих конкурентоспособность машины в определенном тягово-мощностном сегменте и соблюдение агротехнологических требований.

Обоснование. В статье рассматриваются вопросы повышения качества гидравлических машин поршневого типа. В качестве базового образца рассматривается буровой насос. Служебное назначение бурового наcоса заключается в подаче раствора.

Основная проблема, которая возникает при эксплуатации гидравлических машин данного типа, является повышенный износ рабочих поверхностей втулок цилиндров. Преимущественно это вызвано наличием фракций в буровом растворе, которые обладают повышенными абразивными свойствами. Для повышения долговечности узла в качестве материала для изготовления втулки используют высокохромистые легированные чугуны типа ИЧХ-22. Однако данные детали являются дорогостоящими. Также следует отметить, что высокохромистый чугун имеет худшие литейные свойства, по сравнению с другими марками чугунов (например, серыми чугунами).

Цель данного исследования состоит в оценке возможности использования втулки из модифицированного чугуна в конструкции цилиндров буровых насосов и оценки степени влияния такой замены на качество узла.

Методы. Для повышения качества гидравлических машин поршневого типа предлагается использовать серый чугун, который подвергнут упрочнению посредством нагрева в контакте со смесью оксидов легирующих элементов. Учитывая тот факт, что качество является комплексным свойством оценку его целесообразно выполнять на основе сравнения как технических, так и экономических аспектов. Комплексная оценка проводилась дифференциальным методом по технико-экономическим показателям: герметичность соединения пары «втулка-шток», интенсивность износа поверхностного слоя втулки цилиндра, прочность, жёсткость и себестоимость. Герметичность и износ определялась расчётным методом с использованием данных по результатам экспериментов о свойствах упрочнённого слоя, прочность и жёсткость втулок определялись с использованием метода конечных элементов.

Результаты. Полученные результаты, показывают, что по износостойкости и герметичности предлагаемый вариант не уступает базовому, а по себестоимости — существенно эффективнее. Анализ вариантов проводился без учёта технологических аспектов, таких как производительность обработки и процент брака. В качестве перспективы для дальнейших исследований, следует рассмотреть и указанные критерии.

Заключение. В ходе проведенных исследований было установлено, что рабочая часть втулки, которая изготовлена из легированного чугуна может быть заменена на модифицированный серый чугун. В результате оценки уровня качества установлено, что результирующий показатель качества для предлагаемого варианта выше, чем для базового. Хотя частные показатели качества, характеризующие функциональное назначение для модифицированного чугуна несколько ниже, экономический эффект от использования таких втулок существенно превышает аналог. Таким образом, результирующий показатель, характеризующий качество втулок в целом для модифицированного серого чугуна, существенно превышает аналоги.

Введение. Известные конструкции турбодисковых культиваторов производят зарубежные производители. Поэтому, при их необоснованном выборе возникают проблемы: неполное подрезание, измельчение, сгруживание пожнивных остатков; забивание дисковых рабочих органов. Поэтому для разработки новых машин с дисковыми рабочими органами волнистого типа и агрегата необходимо провести структурный анализ системы, инструментом которого являются диаграммы потоков данных, применительно к управлению технологическим процессом вертикальной обработки почвы.

Цель — структурный анализ системы управления технологическим процессом вертикальной обработки почвы турбодисковым культиватором с помощью диаграммы потоков данных.

Методы. Диаграмма потоков данных является структурным анализом для описания к проектируемой системе источники и хранилища данных. Для управления технологическим процессом вертикальной обработки почвы разработана конструкция турбодискового культиватора.

Результаты. Приведены диаграммы потоков данных по управлению технологическим процессом вертикальной обработки почвы турбодисковым культиватором. В статье представлено решение процесса управления вертикальной обработкой почвы турбодисковым культиватором, которое представляет собой логику работы системы ее управления на разработанном турбодисковом культиваторе. Система сканирует заделанную стерню в верхний слой высокостебельных культур, таких как подсолнечника, кукурузы и обрабатывает изображение в программе, а также и определяет качество её заделки.

Заключение. Проектирование структуры системы на основе диаграммы потоков данных произведено для разработанного турбодискового культиватора, который имеет оборудование для контроля качества выполнения вертикальной обработки почвы. Данное оборудование включает мультимедийное устройство, вспомогательное оборудование и персональный компьютер. Диаграмма потока данных осуществляет управление процессом при помощи мультимедийного устройства, а также расширяет возможности разработанного турбодискового культиватора, который позволяет определить качество заделки стерни высокостебельных культур в реальном времени, снижает энергоёмкость процесса и повышает производительность труда.

Обоснование. Движение транспортно-технологических средств (ТТС) повышенной и высокой проходимости, а также вездеходной техники, должно быть эффективным. В данной работе рассматривается метод исследования эффективности ТТС по критерию подвижности.

Цель — оценка эффективности колёсного ТТС с использованием метода построения карт подвижности.

Методы. Используется методика определения эффективности по подвижности как показателя наиболее информативного и охватывающего наибольшее количество конфигурационных характеристик ТТС. На основании расчёта показателя эффективности по подвижности построены карты подвижности, отражающие прогнозируемую эффективность (скорость) движения ТТС в базовой и в модифицированной версиях. Объектом экспериментальных исследований выбран колёсный вездеход «Байкал М» модель ЗТМ 30081-11.

Результаты. В результате изменения конфигурационной характеристики по результатам теоретических расчётов и экспериментальных исследований подтверждена применимость методики и повышена эффективность ТТС Байкал. По результатам работы был увеличен показатель подвижности на 4,7%, а эффективность по подвижности на 3%. Проведение эксперимента подтвердило увеличение скорости преодоления препятствий.

Заключение. В результате исследования была подтверждена методика исследования эффективности, которая применима как на этапе проектирования, так и на этапе модернизации конфигурации ТТС. Изменяя расчётные характеристики, можно определить рациональную конфигурацию ТТС, не затрачивая средства на производство опытных образцов.

1 августа 2025 года ушёл из жизни наш коллега, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки Российской Федерации, главный научный сотрудник лаборатории технологий и машин для посева и уборки зерна и семян в селекции и семеноводстве Федерального научного агроинженерного центра ВИМ, член редакционной коллегии журнала «Тракторы и сельхозмашины» Жалнин Эдуард Викторович.

Эдуард Викторович внёс значительный вклад в развитие и разработку приоритетных направлений агроинженерной науки и техники, в том числе в развитие научной дисциплины «Земледельческая механика». Специализировался в области разработки концепций и прогнозов развития механизации уборки зерновых культур.

Автор сотен научных трудов, патентов и методических разработок.

Как активный член редакционной коллегии и рецензент журнала Жалнин Э.В. способствовал развитию научного уровня издания.