Том 83, № 5 (2016)
- Год: 2016
- Статей: 11
- URL: https://journal-vniispk.ru/0321-4443/issue/view/3657
Статьи
Исследование содержания оксидов азота в цилиндре тракторного дизеля с турбонаддувом при работе на природном газе
Аннотация
Статья посвящена вопросам применения компримированного природного газа в качестве альтернативного моторного топлива и снижения содержания оксидов азота в отработавших газах дизельного двигателя с турбонаддувом. Особое внимание уделено проблемам образования и разложения оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на природном газе, его влиянию на процесс сгорания. С целью определения и оптимизации основных параметров работы дизеля с турбонаддувом на природном газе проведены его стендовые испытания по дизельному и газодизельному процессам. Испытания показали, что дизель устойчиво работает на компримированном природном газе на номинальном режиме при соотношении 80% газа и 20% запальной порции дизельного топлива. В дальнейшем исследования рабочего процесса проводились именно при таком соотношении. В статье представлены результаты экспериментальных исследований влияния компримированного природного газа на показатели токсичности и дымности отработавших газов. Подробно исследованы и определены значения объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота в цилиндре дизеля в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала, а также даны показатели процесса сгорания газодизеля с турбонаддувом на различных нагрузочных и скоростных режимах работы. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что применение компримированного природного газа в дизеле с турбонаддувом эффективно и позволяет снизить токсичность отработавших газов. При оптимальном установочном угле опережения впрыскивания топлива, равном 11 градусов, при переходе на газодизельный процесс происходит снижение содержания оксидов азота в отработавших газах на 15,5%, сажи - в 19 раз, оксида углерода - на 18%.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):3-8
3-8
Расширение функциональных возможностей прицепных ягодоуборочных комбайнов
Аннотация
В статье описан опыт разработки прицепного ягодоуборочного комбайна, близкого по удобству управления к самоходному аналогу. Цель исследования заключается в изыскании возможности отделения функции поддержания параллельности комбайна ряду убираемых растений от задачи управления его поперечным смещением относительно трактора. Указанная задача решена путем трансформации традиционного прицепного устройства, имеющего один гидроцилиндр управления, в гидравлический аналог параллелограммного механизма. Для этого конструкция дополнена двумя гидроцилиндрами и поворотным рычагом, а комбайн снабжен самоустанавливающимися опорными колесами. В результате момент сопротивления перекатыванию колеса комбайна, асимметричного по отношению к трактору, передается на его остов и не приводит к перекосу уборочной машины относительно ряда растений, закрепленных на вертикальной шпалере. Геометрические и гидравлические параметры прицепного устройства подобраны так, что при повороте выезжающего из междурядья трактора влево он отклоняется на 90 градусов относительно комбайна, который после въезда трактора в новое междурядье точно устанавливается на очередной ряд. При этом радиус поворота агрегата не превышает 6 м. Во время испытаний посредством системы управления, заимствованной от зерноуборочного комбайна, экспериментальной машиной управлял механизатор, размещавшийся на комбайне над рядом растений. На серийной машине его функцию должна выполнять автоматическая система вождения. Испытания прицепного ягодоуборочного комбайна показали принципиальную возможность обеспечения точности его вождения на уровне, близком к самоходным машинам. При этом его цена по сравнению с самоходными аналогами может быть вдвое меньше. Это позволяет вывести прицепные ягодоуборочные и виноградоуборочные комбайны на более высокий уровень функционального совершенства, существенно увеличивающий их конкурентоспособность по сравнению с самоходными уборочными машинами.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):9-12
9-12
К вопросу определения конструкционных параметров машины для очистки корнеклубнеплодов от примесей
Аннотация
В процессе производства и приготовления кормов важное место занимает использование кормовых смесей с применением корнеклубнеплодов. Одна из основных операций при подготовке корнеклубнеплодов к скармливанию животным - очистка от примесей. Согласно зоотехническим требованиям, остаточная загрязненность корнеклубнеплодов после очистки не должна превышать 3% по массе, тогда как на практике их загрязненность после уборки комбайнами всегда выше 8-9% и может достигать 20% и более. Очистка корнеклубнеплодов от загрязнений - одна из наиболее трудоемких операций. С целью повышения качества очистки, минимизации повреждений и потерь необходимо разработать новую машину для очистки корнеклубнеплодов от примесей и определить ее конструкционные параметры. Патентный поиск показал, что известные устройства обеспечивают низкое качество очистки, так как активное очищение происходит только в зоне работы очистительных элементов. Предложены оригинальные устройства для очистки корнеклубнеплодов от примесей. Расположение очистительных элементов по всей зоне взаимодействия шнека с перемещаемыми им корнеклубнеплодами позволяет повысить производительность устройства, а наличие шипов на витках шнека и очистительных элементах, вращающихся в противоположных направлениях, повышает качество очистки. Возможность изменения наклона устройства к горизонту позволяет регулировать производительность и качество очистки. Дана методика определения конструкционных параметров машины для очистки корнеклубнеплодов - диаметра винта шнека и мощности, затрачиваемой на процесс очистки и транспортирования. Разработанные оригинальные устройства для очистки корнеклубнеплодов от примесей позволяют повысить качество очистки при минимальных повреждениях и потерях.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):13-16
13-16
Особенности эксплуатации сменной технологической надстройки для внесения твердых минеральных удобрений СТА-5ТМ на базе шасси грузового автомобиля Урал-432065
Аннотация
При создании специализированного полноприводного автомобильного шасси Урал-432065 и сменной технологической надстройки для внесения твердых минеральных удобрений СТА-5ТМ учитывались агротехнические требования, требования по безопасной работе и техническому обслуживанию. Требования безопасности и предупреждения отражены в разработанном руководстве по эксплуатации, обязательном для изучения перед началом работы, в текстовом и графическом виде. Соответствующие обозначения нанесены на оборудование в зонах расположения рабочих органов и исполнительных механизмов. Шасси Урал-432065 со сменной технологической надстройкой СТА-5ТМ предназначено для сельскохозяйственных и коммунальных работ по внесению сухих, гранулированных и кристаллических удобрений, землистовлажной извести, песка, щебня, соли и смесей на их основе. Представлены общий вид надстройки СТА-5ТМ, технические характеристики, составные части, принцип работы, органы управления, описание гидросистемы, принципиальная схема электрооборудования, особенности эксплуатации, технического обслуживания и ремонта. Количество вносимого удобрения регулируется при помощи главной шиберной заслонки. В транспортном положении заслонка должна быть закрыта. Распределение гранулированных удобрений производится при помощи распределяющих дисков. Ширина разбрасывания 10-36 м. Настройка производится на основании таблицы норм внесения удобрений или посредством прохождения измерительного участка с учетом размера зерна, объемного веса, структуры поверхности и влажности. Эксплуатация сменной технологической надстройки для внесения твердых минеральных удобрений СТА-5ТМ на базе шасси грузового автомобиля Урал-432065 обеспечена на техническом и технологическом уровне, регламентирована соответствующими документами, доступна и удобна оператору. Заложенные в конструкцию возможности и используемые комплектующие позволяют повысить эффективность работы в составе технологических комплексов при росте производительности труда.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):17-21
17-21
Анализ возможностей применения безвоздушных шин на автотракторной технике и сельхозмашинах
Аннотация
Ключевую роль в решении проблемы обеспечения устойчивого, безопасного и производительного функционирования мобильной наземной автотракторной техники, сельскохозяйственных машин и транспортно-технологических комплексов играет обеспечение подвижности и эффективности. На современном этапе развития для достижения требуемых значений тягового усилия и подвижности становится рациональным применение безвоздушных шин. Данный вид шин исключает потерю подвижности вследствие потери внутреннего избыточного давления газа и способен обеспечивать большее тяговое усилие по сравнению с традиционными пневматическими шинами. В результате анализа выявлено, что безвоздушные шины имеют характеристики, аналогичные пневматическим шинам, и в полной мере способны заменить их. Однако в ходе эксплуатации безвоздушные шины не способны изменять жесткостные характеристики, в отличие от пневматических, в которых варьирование значения избыточного давления газа внутри шины приводит к изменению жесткости. В связи с этим в конструкцию безвоздушных шин необходимо ввести упругие элементы с изменяемыми в ходе эксплуатации характеристиками. Упругие элементы могут быть представлены пневмомышцами, электроактивными полимерами или особой механической конструкцией перемычек-спиц. Введение в конструкцию безвоздушных шин упругих элементов с изменяемыми жесткостными характеристиками приведет к повышению подвижности и эффективности тракторной и сельскохозяйственной техники. Появится возможность автоматического управления параметрами шины при помощи электронного блока управления без вмешательства оператора, благодаря чему влияние человеческого фактора сведется к минимуму.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):21-26
21-26
Быстроходность и габаритность при расчете и выборе диаметральных вентиляторов
Аннотация
При расчете, конструкционном исполнении и выборе вентиляторов наряду с теорией подобия и анализом размерностей применяются критерии быстроходности и габаритности. Они позволяют одновременно рассмотреть большое количество аэродинамических схем и характеристик высокоэффективных вентиляторов-прототипов и выбрать схему, наиболее полно отвечающую требованиям технического задания и отмеченным критериям. Критерии быстроходности и габаритности, в достаточной мере разработанные и применяемые при расчете и проектировании радиальных и осевых вентиляторов, для диаметральных неприемлемы, поскольку в их поточной части и на выходе поток воздуха не объемный (трехмерный), а двухмерный, вследствие чего при расчете имеет место дополнительный независимый параметр - полезная ширина. Из основных соотношений параметров диаметральных вентиляторов (диаметр рабочего колеса по наружным кромкам лопаток, частота вращения рабочего колеса, полезная ширина проточной части) и плотности перемещаемого воздуха выполнен вывод безразмерных и размерных критериев быстроходности и габаритности для этих генераторов потока воздуха в функции отмеченных параметров. На основании теоретических и экспериментальных исследований выявлены причинно-следственные закономерности, позволяющие определять критерии быстроходности и габаритности для диаметральных вентиляторов. Выполнен расчет и представлена графическая интерпретация областей рациональных значений данных критериев. Приведены примеры расчета диаметральных вентиляторов по известным величинам критериев быстроходности и габаритности с применением безразмерных аэродинамических схем и характеристик высокоэффективных вентиляторов-прототипов. Расчеты сопровождены графическими интерпретациями.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):27-33
27-33
Обоснование использования регулируемой упругой связи в рыхлителе землеройной машины с аккумулятором энергии
Аннотация
Рыхлитель представляет собой рабочее оборудование для земляных работ с активной виброзащитной системой, он позволяет вести разработку грунта с минимальными энергозатратами. В статье рассматривается динамическая модель рыхлителя с аккумулятором энергии. Проведен анализ влияния упругой связи, геометрических параметров и массы звеньев рыхлительного оборудования на частоту колебаний рабочего органа. Составлена аналитическая зависимость, которая устанавливает взаимосвязь между энергией, рассеиваемой в грунте, параметрами механической системы и режимами движения. Совместный анализ ограничительных условий и уравнений колебательного движения рабочего органа рыхлителя позволил выбрать большую группу параметров, которая характеризует сложную систему «базовая машина - рыхлитель с аккумулятором энергии - грунт». Графический анализ упруго-инерционных свойств аккумулятора (носителя потенциальной энергии) позволил сделать вывод, что основным параметром, обеспечивающим режим согласования частоты колебаний рабочего органа рыхлителя и частоты скола грунтовых элементов, служит регулируемая упругая связь. Установлены оптимальные геометрические и массовые параметры рабочего оборудования, определяющие режим ведения земляных работ с минимальной энергоемкостью при соблюдении требований к защите оператора и элементов базовой машины от критических вибрационных нагрузок. Полученная аналитическая зависимость наглядно показала сложность процессов, протекающих при взаимодействии рыхлительного оборудования с грунтом, которые требуют дальнейшего всестороннего исследования. Конструкционные особенности рыхлителя с аккумулятором энергии, входящего в класс землеройных машин, объединенных принципом замыкания динамических нагрузок на рабочем оборудовании и грунте, защищены авторскими свидетельствами и патентами.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):33-38
33-38
Определение реакций опорной поверхности на колеса трактора со стабилизацией остова
Аннотация
Цель работы состоит в установлении функциональной зависимости между параметрами колесного трактора со стабилизацией остова, подвешенного на переднем и заднем мостах, характеристиками опорной поверхности и нормальными реакциями, действующими на колеса ведущего моста трактора. Новизна работы заключается в том, что в ней определяются нормальные реакции на колеса крутосклонного трактора с учетом наиболее значимых параметров трактора и опорной поверхности: стабилизируемой массы трактора (остова); нестабилизируемой массы трактора (моста); приведенной к оси заднего моста части массы остова; колеи и базы трактора; радиуса колес; координат центров стабилизируемых и нестабилизируемых масс трактора; поперечного угла наклона опорной поверхности; поперечных и радиальных деформаций колес; угла наклона оси моста. Нормальные реакции, действующие на колеса трактора, будут зависеть от режима движения вдоль склона: прямолинейного; криволинейного по конусу; криволинейного по виражу; прямолинейного с поворотом вниз; прямолинейного с поворотом вверх; криволинейного по конусу с поворотом вниз; криволинейного по конусу с поворотом вверх; криволинейного по виражу с поворотом вниз; криволинейного по виражу с поворотом вверх. Функциональные зависимости, полученные в работе для первых трех основных режимов движения, можно использовать при разработке алгоритма системы автоматической стабилизации остова трактора, подвешенного на переднем и заднем мостах. Непосредственное измерение опорных реакций на колеса трактора практически невозможно, поэтому единственно возможное решение проблемы автоматической стабилизации остова трактора, основанной на учете нормальных реакций на колеса, - их аналитическое определение, обладающее достаточной достоверностью.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):38-41
38-41
Взаимосвязь длины измельчения соломы и конструкционного исполнения измельчителя-разбрасывателя
Аннотация
Рассмотрен процесс измельчения соломы в измельчителе-разбрасывателе зерноуборочного комбайна. Показано влияние конструкционного исполнения измельчителя-разбрасывателя соломы на длину ее измельчения. В частности, влияние пространственного положения соломы в момент ее среза и шага установки ножей на длину измельчения. Описаны возможные варианты движения соломы с ножами ротора-измельчителя после ее измельчения на противорежущем брусе. Описан характер перемещения несрезанной соломы вместе с ротором-измельчителем и силы, действующие на скользящую по ножам ротора-измельчителя солому. Дано определение мертвой зоны в измельчителе-разбрасывателе, которая представляет собой область, образованную корпусом измельчителя-разбрасывателя и поверхностью заметания ножей ротора-измельчителя. Перемещение соломы в мертвой зоне не сопровождается ее измельчением, что связано с отсутствием возможности контакта ножа ротора-измельчителя с соломой. Обоснована необходимость введения дополнительных узлов на нижней стенке корпуса измельчителя-разбрасывателя для интенсификации процесса измельчения путем выведения потока соломы из мертвой зоны и увеличения вероятности ее контакта с ножом на роторе-измельчителе. Обосновано местоположение таких узлов. Переориентация потока соломы до и во время измельчения может не только уменьшить длину измельчения, но и привести к уменьшению потребляемой измельчителем-разбрасывателем мощности. Это связано как с уменьшением площади среза, так и с уменьшением инерции ротора-измельчителя благодаря уменьшению количества ножей.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):42-45
42-45
Оборудование и методика проведения ускоренных сравнительных испытаний на износостойкость сталей, эксплуатируемых в почвенной среде
Аннотация
Разработка технологий изготовления, восстановления и упрочнения деталей, работающих в почвенной среде, и прежде всего конструкционных элементов почвообрабатывающих машин требует предварительных испытаний используемых материалов на стойкость к абразивному изнашиванию. Это касается и термообработанных сталей. Однако существующие методики и устройства для проведения подобных исследований не позволяют охватить весь комплекс задач. Так, отсутствуют методологии, которые позволили бы проводить ускоренные сравнительные испытания нескольких термообработанных образцов одновременно с разными параметрами режима при сохранении идентичности испытаний в любой момент времени. В результате рассмотрения ряда конструкционных схем предложено устройство, в котором на остове цилиндрической формы крепятся пять экспериментальных образцов. Испытания проводятся путем его вращения в абразивной среде по вертикальной оси. В статье предложенное устройство представлено в реальном исполнении. Отработана методика проведения эксперимента для среды, представляющей собой супесчаную почву с гравиевидными включениями. Разработанные методика и оборудование позволяют проводить испытания на изнашивание с решением ряда задач, в числе которых: обеспечение ускоренного изучения абразивной стойкости не менее пяти образцов с разной твердостью; проведение исследований одновременно для всех опытных материалов в одинаковых условиях с обеспечением достоверности и сравнимости результатов в любой момент времени; универсальность методологии; возможность использования абразивной среды любого состава; простота конструкционного исполнения и проведения эксперимента.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):46-49
46-49
Общие технические и технологические требования к системе инновационных машинных технологий и техники
Аннотация
Технологические и технические требования к системе машин в настоящее время представлены только по отдельным группам технических средств, что не отражает значения и развития всей системы. В статье изложены основные общие требования к системе, включая технологическую и техническую базу для устойчивого продовольственного и сырьевого обеспечения экономической безопасности России и формирования технической политики. Определена система базовых технологий, которая должна состоять из совокупности машинных технологических модулей, необходимых для осуществления всего множества операций производства сельскохозяйственной продукции. Установлено, что перспективный типаж техники должен содержать технологически, технически и экономически оптимальный по номенклатуре и параметрам свод типоразмерных рядов, включая входящую в них технику с указанием модификаций и производимых моделей, объединенных общностью хозяйственного назначения и законченными технологиями производства продукции. Отмечается, что разрабатываемые типажи технических средств должны соответствовать прогрессивным инновационным направлениям и тенденциям научно-технического и технологического прогресса. Предложено включать в работу систематизированные типовые исходные требования по всем основным видам сельскохозяйственной техники. Эти требования должны отражать типичные основополагающие показатели по каждому виду машин. Установлено, что для отдельных типоразмеров технических средств необходимо приводить лишь те показатели, которыми они отличаются от базовой модели. Обобщены требования к технико-экономической эффективности системы технологий и техники с выделением инноваций в системе.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(5):49-52
49-52