Том 83, № 7 (2016)
- Год: 2016
- Статей: 12
- URL: https://journal-vniispk.ru/0321-4443/issue/view/3659
Статьи
Моделирование эмиссии оксидов азота в цилиндре тракторного газодизеля
Аннотация
Статья посвящена вопросам моделирования процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля при работе на компримированном природном газе. Горение в цилиндре газодизеля метановоздушной смеси, воспламененной распыленным запальным дизельным топливом, впрыснутым через многоструйную форсунку, увеличивает масштаб турбулентных пульсаций, что приводит к интенсификации тепломассообмена в факеле и значительно увеличивает скорость образования и разложения оксидов азота. С учетом результатов моделирования кинетических систем для расчета кинетики образования оксидов азота при горении природного газа и дизельного топлива, известных данных о протекании элементарных реакций при сгорании метана, а также влияния применения турбонаддува, промежуточного охлаждения наддувочного воздуха и рециркуляции отработавших газов проведен расчет ожидаемых выбросов оксидов азота в цилиндре и их содержания в отработавших газах газодизеля. При математическом моделировании образования оксида азота в цилиндре газодизеля процесс сгорания условно разделен на две зоны: свежей смеси и продуктов сгорания. Зона свежей смеси представляет собой смесь воздуха с рециркулируемыми (если расчет ведется при рециркуляции) и остаточными газами. Перед началом сгорания эта зона занимает весь объем цилиндра. В ходе сгорания происходит увеличение объема зоны продуктов сгорания. Проведены теоретические исследования на основании разработанной математической модели для расчета оксидов азота в цилиндрах газодизелей 4Ч 11,0/12,5 и 4ЧН 11,0/12,5. Подтверждена высокая сходимость данных теоретических расчетов объемного содержания и массовой концентрации оксидов азота с результатами экспериментальных исследований (разница не превышает 5%).
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):3-8
3-8
Технология ускоренной переработки грубого растительного сырья и отходов
Аннотация
Анализ отечественного и зарубежного опыта получения высокобелковых кормовых добавок позволил определить наиболее значимые технологии и оборудование для этих целей. Выявлено, что традиционные способы приготовления таких добавок включают в основном одностадийное измельчение и смешивание. Этого недостаточно для получения однородного гранулометрического состава высококачественной смеси. Применяемое оборудование имеет высокую энерго- и металлоемкость. В результате проведенных исследований предложено инновационное оборудование, изготовлены физические модели. Предложено использовать новые эффективные методы трехстадийного измельчения грубого растительного сырья и его транспортирования, а также измельчения пищевых отходов и двухстадийного смешивания в водной среде для получения однородного продукта. Рекомендовано модульное исполнение оборудования, позволяющее рационально скомпоновать серийно выпускаемые и новые менее энергоемкие технические средства для использования в поточной линии. Определены основные параметры и режимы работы оборудования. В разработанных технических средствах применены принципиально новые рабочие органы, которые обеспечивают трехстадийное измельчение малоценного растительного сырья, его транспортирование и двухстадийное смешивание с использованием регулируемых лопаток. Такая переработка сырья повышает эксплуатационные характеристики оборудования по сравнению с лучшими зарубежными и отечественными аналогами, позволяет повысить рентабельность производства. Для комплектации систем управления инновационными технологиями и оборудованием рекомендовано использовать компьютерные системы управления, созданные на базе мехатронных систем. Создание системы управления оборудованием и применение новых способов измельчения и смешивания грубых растительных и пищевых отходов позволили увеличить производительность всей линии на 35%, снизить материало- и энергоемкость на 34-40% при сроке окупаемости 9 месяцев.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):8-13
8-13
Обоснование технологии и разработка подборщика-измельчителя для заготовки измельченного сена
Аннотация
При применении существующих технологий заготовки прессованных грубых кормов потери самой ценной листовой части трав составляют до 14%, что равноценно значительным потерям общей массы убираемого сена. В связи с этим целью исследования стала разработка ресурсосберегающей технологии заготовки высококачественного измельченного сена и подборщика-измельчителя кормов для ее осуществления. При обосновании предложенной технологии применен метод системного анализа, а при разработке конструкционно-технологической схемы универсального подборщика-измельчителья кормов - метод конструирования сельскохозяйственной техники. В результате теоретических исследований получено аналитическое выражение для определения потерь общего урожая, которые равноценны потерям листовой части кормов. Данное выражение предложено как новый критерий оптимизации для обоснования различных технологий заготовки грубых кормов. С целью исключения операций, которые приводят к потерям листовой части трав, и повышения качества кормов, предложена технология заготовки измельченного сена. Качественное измельчение сухих и влажных грубых кормов обеспечивают молотковые и ножевые рабочие органы подборщика-измельчителя. Для надежного подбора сена в машине установлен новый подбирающий механизм без беговой дорожки, роликов, кривошипов и подшипников. Экспериментальные исследования позволили определить следующие оптимальные параметры машины: скорость воздушного потока в дефлекторе 15 м/с; частота вращения подбирающего барабана 60 минут в минус первой степени; оптимальная производительность 8-9 т/ч; потеря измельченных грубых кормов 1,83%. Производственные испытания подборщика-измельчителя с молотковой дробилкой и новым подбирающим механизмом показали, что он обеспечивает заготовку высококачественного измельченного сена при снижении эксплуатационных затрат в 2 раза по сравнению с рулонной технологией заготовки грубых кормов.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):14-18
14-18
Скоростной энергосберегающий культиватор
Аннотация
В качестве рабочих органов культиваторов используют стрельчатые лапы, состоящие из лемеха и стойки. Основные характеристики лемеха - угол раствора лезвий и угол крошения. Для схода подрезанных сорняков угол раствора лезвий не превышает 70 градусов. Чем больше угол крошения, тем интенсивнее воздействие на почву. В процессе работы культиватора возникают и негативные явления: происходит смещение почвы в стороны, образование бороздок, вынос влажной почвы на дневную поверхность. Из-за расположения копирующих элементов культиватора на расстоянии от рабочих органов возрастает вариабельность глубины обработки. Предложен рабочий орган, в котором копирующие и рабочие функции совмещены, что позволяет четко выдерживать глубину обработки почвы. В качестве копирующего элемента используется плоский лемех с углом крошения, равным нулю. Почвообрабатывающим органом служит спираль, выполненная в виде пружины сжатия, которую устанавливают по заднему обрезу лемеха. Диаметр спирали 50-60 мм, диаметр проволоки 3-4 мм. В процессе работы лемех со стойкой перемещается по поверхности без отбрасывания почвы, а спирали в почве осуществляют рыхление и создание мелкокомковатой структуры верхнего слоя. При этом витки спирали воздействуют на комки почвы путем растяжения, существенно снижая затраты энергии. Рабочие органы крепятся на грядилях, выполненных из пластинчатых пружин и обеспечивающих постоянное удержание спирали в почве. Отсутствие отбрасывания почвы позволяет культиватору работать со скоростью 4-5 м/с, что существенно повышает его производительность. Рост производительности осуществляется не за счет увеличения ширины захвата, связанного с повышением материалоемкости, а за счет роста скорости.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):18-21
18-21
Улучшение пусковых качеств дизеля с пониженной степенью сжатия путем использования электрических подогревателей воздуха на впуске
Аннотация
Изложены результаты исследования по улучшению пусковых качеств дизеля с пониженной степенью сжатия. Предмет исследования - процессы во впускном коллекторе и цилиндре дизеля на режимах предпусковой подготовки и пуска. Цель - улучшение пусковых качеств дизеля с пониженной степенью сжатия путем использования электрических подогревателей воздуха на впуске вместо электрофакельного устройства. В качестве объекта исследования выбрана модификация тракторного двигателя типа 4ЧН 15/20,5 постоянной мощности с пониженной до 12,5 единиц степенью сжатия. Во впускном тракте дизеля при проведении эксперимента были последовательно установлены электрофакельное устройство и три трубчатых электрических нагревателя тепловой мощностью 0,8 кВт каждый. Предложена методика расчета теплоотдачи от поверхности впускного коллектора в окружающий воздух. Теоретически обоснованы условия самовоспламенения топлива в камере сгорания дизеля с электрофакельным устройством и его принципиальные недостатки: повышение температуры самовоспламенения топлива при обеднении воздушного заряда в цилиндрах кислородом, расходуемым в факеле; возможность работы только в период прокручивания двигателя электростартером, ограниченный временем 20 с. Доказано, что надежный способ облегчения зимнего пуска двигателя 4ЧН 15/20,5 со степенью сжатия 12,5 - предварительный прогрев воздуха во впускном коллекторе размещенными в нем по всей длине трубчатыми электрическими нагревателями с суммарной тепловой мощностью 1,6-2,4 кВт. Определены рациональные конструкционные параметры системы облегчения пуска с трубчатыми электрическими нагревателями и режимы ее функционирования. Результаты исследования использованы при модернизации серийных и разработке новых моделей тракторных дизелей ЧТЗ-Уралтрак и могут быть рекомендованы к внедрению на предприятиях дизелестроения.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):22-26
22-26
Математическая модель ориентированной посадки луковиц донцем вниз
Аннотация
Проведены теоретические исследования по обоснованию конструкционно-технологических параметров вибрационно-пневматического высаживающего аппарата лукопосадочной машины и дискового заделывающего органа с почвонаправителями. Объект исследования - процесс ориентированной посадки и заделки почвой луковиц лука-севка. На основе законов классической механики и уравнений Лагранжа второго рода рассматриваются процесс ориентирования луковиц при посадке и сохранение их ориентации при взаимодействии с почвой с учетом закономерностей перемещения луковиц вибрационным желобом и пневматическим барабаном, а также работы заделывающих органов при укрытии луковиц почвой. Проведены теоретические исследования рабочего процесса вибрационно-пневматического высаживающего аппарата лукопосадочной машины. В результате получены аналитические зависимости для определения его конструкционных и режимных параметров: радиуса канавки, расстояния между желобом и дном канавки, диаметра присасывающего отверстия, частоты вращения пневматического барабана, высоты установки высаживающего аппарата над уровнем почвы. Исследования позволили определить условие ориентированной подачи луковицы в борозду донцем вниз, аналитические зависимости для определения траектории движения частиц почвы по рабочей поверхности почвонаправителя дискового заделывающего органа, уравнения движения частиц почвы после отрыва от поверхности почвонаправителя при укрытии почвой луковицы, ориентированной в борозде донцем вниз, и уравнения относительной, переносной и абсолютной скоростей частицы почвы. Также получены выражения, позволяющие определить технологические параметры дискового заделывающего органа с почвонаправителями: поступательную скорость дискового заделывающего органа, его угол атаки, межосевое расстояние между дисками.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):26-31
26-31
Результаты экспериментальных исследований процесса смешивания в горизонтальном ленточном смесителе
Аннотация
От качества подготовки кормов к скармливанию во многом зависят показатели работы животноводческих ферм и комплексов. Доказано, что эффективность кормления повышается при использовании в рационе кормосмесей, позволяющих повысить продуктивность животных, сократить расходы корма на единицу продукции и сроки откорма. Несмотря на широкое применение различных типов смесителей, их рабочий процесс изучен недостаточно, поэтому исследование влияния конструкционно-технологических параметров смесителей на качественные характеристики смеси представляет собой актуальную задачу. Цель исследования - совершенствование технологического процесса приготовления кормовых смесей в горизонтальном ленточном смесителе за счет повышения качества смешивания и снижения энергоемкости рабочего процесса. В лаборатории механизации животноводства Зонального научно-исследовательского института сельского хозяйства Северо-Востока проведены экспериментальные исследования ленточного горизонтального смесителя. При этом использована смесь, состоящая из основы (80% ячменя и 20% ржи) и контрольного компонента (гороха). Реализация многофакторного эксперимента позволяет получить приближенные математические модели процесса, которые увязывают воедино все учтенные факторы. Экспериментальные исследования позволяют определить численные значения коэффициентов уравнений регрессии, по величине которых можно оценить степень влияния соответствующих факторов. При испытаниях реализована матрица плана Бокса-Бенкина. По результатам исследований, максимальное значение коэффициента однородности готового продукта составляет 86,1%, что соответствует зоотехническим требованиям для кормления крупного рогатого скота и птицы, и достигается при наличии в смеси 620 кг основы и 146 кг контрольного компонента. При этом время смешивания составляет 4 мин, а пропускная способность смесителя 5,75 т/ч при удельных энергозатратах 1,55 киловатт-часов на тонну.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):32-36
32-36
Влияние конструкции лемеха и наплавочного армирования на твердость его носовой части
Аннотация
Твердость рабочей поверхности лемехов имеет определяющее значение в их стойкости к абразивному изнашиванию. Знания о данном механическом свойстве особенно важны при изготовлении и упрочнении лемехов, поскольку их износ неравномерен. В связи с этим в задачи исследования входило изучение распределения твердости в наиболее нагруженной носовой части лемеха в зависимости от его конструкции и от наплавочного армирования как метода упрочнения. В качестве объектов исследования использовались лемеха после армирования и в состоянии поставки после снятия с эксплуатации. Армирование состояло в наплавке валиков в области носка перпендикулярно полевому обрезу с шагом 30-40 мм. Достоверность результатов обеспечивалась измерением четырех деталей по каждому объекту исследований. Суммарное количество опытных лемехов - 8 шт. Твердость измерялась мобильным твердомером. Результаты измерений фиксировались по шкале Роквелла (HRC) с последующим переводом в твердость по Бринеллю (НВ). Показано, что для лемехов без упрочнения распределение твердости в изучаемой части носит неравномерный характер, который обусловлен неравномерностью процессов рекристаллизации из-за неодинаковых толщин стенок в отдельных объемах изделия. Значения твердости у лемехов в состоянии поставки относительно невысоки (максимум 230 НВ) и не могут обеспечить надлежащую абразивную износостойкость. Отмечается пониженное значение твердости (175 НВ) в заглубляющей части. Применение наплавочного армирования повышает твердость (в заглубляющей части до 200 НВ), что связано с проявлением термического упрочнения вследствие образования закалочных структур. Наличие следов армирующих валиков оказывает положительное влияние на увеличение твердости, что способствует росту сопротивляемости абразивному изнашиванию.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):36-40
36-40
Оценка эффективности машинно-тракторного парка на базе универсальных энергетических средств с комплектами сменных модулей в условиях Юга России
Аннотация
В последние годы ряд зарубежных компаний занимается разработкой и созданием универсальных энергетических средств, снабженных наборами комплектов сменных технологических адаптеров. Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства совместно с компанией «Гомсельмаш» предложил конструкционно-компоновочную схему универсального энергетического средства. Ее принципиальные отличия - замена технологических адаптеров с помощью смонтированного на энергосредстве механизма и возможность организации прямоточного перемещения обрабатываемого материала в уборочных модулях. Эффективность универсального энергетического средства тем выше, чем больше его годовая загрузка, которая зависит от природно-климатических условий, определяющих структуру посевных площадей, от технологии и сроков проведения работ. Эффективность универсального энергетического средства в соответствии с государственным стандартом оценивают наложением на типовое хозяйство. Цель статьи состоит в технико-экономической оценке функционирования составов машинно-тракторных парков и их анализе при комплектовании агрегатов: в базовом варианте - серийной техникой, в новом варианте - серийной техникой и разрабатываемыми универсальными энергетическими средствами для подзон южных регионов России. Оценка выполнена с использованием разработанной математической модели оптимизации составов технологических комплексов и машинно-тракторных парков в целом. Внедрение в машинно-тракторный парк универсальных энергетических средств с комплектами сменных модулей, предназначенных для подзон регионов Юга России, позволит: уменьшить эксплуатационные затраты на выполнение всего объема работ в полеводстве на 12,4-20,6% и стоимость парка машин на 17,5-29%; снизить удельную энергонасыщенность, приходящуюся на 100 га пашни, на 28,3-38,1% и удельную материалоемкость на 16,5-33,4%; увеличить чистый дисконтированный доход на 31,8-246%. Рост расходов на топливно-смазочные материалы предложено уменьшить путем балластировки шасси на энергоемких работах и комплектования двигателем переменной мощности.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):41-46
41-46
Исследование технологии внесения жидких органических удобрений транспортно-технологическим агрегатом сельскохозяйственного назначения
Аннотация
Эксплуатация транспортно-технологических агрегатов позволяет снизить трудозатраты и повысить производительность за счет повышения скорости при транспортировке и улучшения маневренности. Созданы транспортно-технологические агрегаты на базе специализированного грузового автомобильного шасси Урал-432065. Рассмотрены особенности выполнения сменной технологической надстройкой СТА-5ЖО технологического процесса транспортировки и внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений. При разработке операционной технологии внесения удобрений использованы статистические данные «Федерального регистра технологий производства продукции растениеводства». Каждая технологическая операция предполагает соблюдение определенных правил. Эти правила приведены в операционной технологии, которая представляет собой научно обоснованную технологию выполнения отдельных работ или операций, обеспечивающую эффективное использование агрегатов в заданных почвенно-климатических и производственных условиях. Разработанные операционные технологии по транспортировке и внутрипочвенному внесению жидких органических удобрений в заданных условиях содержат обоснованные рекомендации по агротехническим требованиям, подготовке агрегатов и поля к работе, организации работы агрегатов, контролю качества работы, охране труда и природы. Проведенные исследования показали, что наиболее предпочтительны грибовидные повороты с открытой (или закрытой) петлей и прямолинейным участком. Разработка и создание транспортно-технологического агрегата со сменной технологической надстройкой СТА-5ЖО для транспортировки и внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений на базе специализированного полноприводного автомобильного шасси Урал-432065 позволили обеспечить высокий уровень выполнения технологических операций при снижении себестоимости работ и повышении экономической эффективности. Данный тип транспортно-технологического агрегата отличается производительностью, прост в применении, а его конструкционные особенности обеспечивают соблюдение экологических требований.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):47-51
47-51
И.Т. Коврикову - 80 лет
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):51-52
51-52
Памяти В.С. Сафронова
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(7):52
52