Том 84, № 7 (2017)
- Год: 2017
- Статей: 9
- URL: https://journal-vniispk.ru/0321-4443/issue/view/3671
Весь выпуск
Статьи
Устройство автоматической блокировки межколесного дифференциала колесного трактора
Аннотация
Эффективная работы колесного трактора во многом определяется таким эксплуатационным свойством, как проходимость. Для ее повышения используются системы автоматической блокировки межколесного дифференциала, которые блокируют его только при выполнении поворота колесным трактором, а при прямолинейном движении дифференциал находится в разблокированном состоянии. Это снижает проходимость колесного трактора в тяжелых дорожных условиях при его прямолинейном движении. Авторами предлагается автоматическое устройство блокировки и разблокировки межколесного дифференциала, работающее на основе обобщенного информационного параметра, - разности частот вращения ведущих колес одной оси при движении трактора как при прямолинейном движении, так и при поворотах. Оно состоит из включателя устройства, муфты с фрикционными дисками для блокировки дифференциала, гидропривода ее срабатывания, состоящего из бака, насоса, редукционного клапана, электромагнитного двухпозиционного золотника с обмоткой, двух датчиков частоты вращения первого и второго ведущих колес, сумматора с двумя входами и выходом, входами соединенного с первым и вторым датчиками частоты вращения, усилителя, выходом соединенного с обмоткой золотника. При достижении установленной разности частот вращения колес ведущей оси, формируется управляющее напряжение, которое усиливается и подается на обмотку золотника. Перемещаясь, он обеспечивает включение муфты блокировки дифференциала. При снижении разности частот вращения ведущих колес до нуля происходит автоматическое разблокирование межколесного дифференциала. Применение разработанного устройства автоматического управления блокировкой и разблокировкой межколесного дифференциала, по сравнению с известным, обеспечивает повышение проходимости колесного трактора.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(7):3-7
3-7
Способ определения параметров перемещения сельскохозяйственной мобильной машины
Аннотация
Технологии прецизионного сельского хозяйства, активно применяемые в развитых странах в настоящее время, приводят к значительному экономическому эффекту и повышению экологичности сельскохозяйственного производства. Основой высокоточного земледелия является применение спутниковых радионавигационных систем. Спутниковые навигационные системы обеспечивают возможность получения данных о характеристиках движения сельскохозяйственной мобильной машины. Однако указанные данные без использования базовых станций не обладают точностью, достаточной для выполнения ряда работ в сельскохозяйственном производстве. В то же время повышение точности ведет к несопоставимому росту затрат. Авторами был разработан способ определения положения мобильной машины, который может применяться для землеобработки в сельском хозяйстве. Технология обеспечивает повышение точности определения положения объекта на местности, а также снижение стоимости оборудования, используемого для этих целей. Способ реализуется с помощью установки по краям участка перемещения сельскохозяйственной мобильной машины двух уголковых отражателей. Отражатели снабжены индивидуальными фильтрами излучения. Передатчик импульса света и датчик первого типа устанавливают на сельскохозяйственной мобильной машине. Передатчик излучает свет в направлении уголковых отражателей. Отраженный импульс света попадает в принимающее устройство и регистрируется датчиком второго типа. После регистрации отраженных импульсов определяют время между появлением первичного импульса и появлением отраженных импульсов. При известных значениях времени появления импульсов находят расстояние от сельскохозяйственной мобильной машины до уголковых отражателей и, соответственно, координаты машины на плоскости. Повышение точности полученных данных связано с уменьшением расстояния прохождения импульсов электромагнитного излучения. Таким образом, указанный способ рекомендуется использовать для повышения эффективности проведения посевных работ, выполнения междурядной обработки культур, внесения удобрений и уборки урожая.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(7):8-12
8-12
Моделирование работы винтового Г-образного ножа почвообрабатывающей фрезы
Аннотация
Стандартные Г-образные ножи при работе подвергаются воздействию различного рода нагрузкам. Форма лезвий Г-образных ножей не отвечает требованию выполнения скользящего резания, что приводит к повышению энергоемкости фрезерования почвы. Для обеспечения оптимальных условий резания без обволакивания сорняками и забивания ножей необходимо, чтобы в любом сечении лезвия (в плоскости вращения) угол его установки у (резания) был постоянен. Поэтому лезвие ножа следует выполнить по винтовой линии, что позволит обеспечить его плавное вхождение и скользящее резание при движении в почве. Цель исследования - повышение качества и снижение энергозатрат обработки почвы путем выбора рационального угла установки лезвия и оптимизации параметров винтовых Г-образных ножей фрезы. Для изучения работы и процесса нагружения винтового Г-образного ножа фрезы использовался метод конечных элементов из прикладной библиотеки APM FEM системы КОМПАС-3Б. Конструкцию ножа разбивали на элементы, чтобы показать их перемещения и деформации через смещения граничных точек (узлов) элемента, затем определяли узловые смещения, деформации и напряжения. В ходе исследования изучалась зависимость значений линейных перемещений и величин напряжений в зависимости от угла установки лезвия ножа (у = 35°...60°). Результаты исследования показали, что при увеличении угла установки лезвия до у = 60° суммарные линейные перемещения уменьшились на 18 % достигнув 0,6978 мм, по сравнению с у = 35° (0,8455 мм) при максимальной нагрузке 2000 Н. Нож с углом установки у = 60° имеет значения коэффициента запаса прочности выше, чем нож с у = 35° по всем ступеням нагрузки (500, 1000, 1500 и 2000 Н). Винтовой нож с большим углом установки наиболее приемлем для фрезерования почвы со скольжением, что характерно при обработке дернины. В результате исследования предложено для фрезерования почвы с высоким качеством использовать ножи с винтовой рабочей поверхностью.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(7):13-19
13-19
Математическая модель бокового увода гусеничного трактора при пахоте
Аннотация
Вопросы курсовой устойчивости движения сельскохозяйственного тракторного агрегата приобретают наибольшую актуальность при пахоте, так как на плуге (в силу геометрии его рабочих поверхностей) возникает дополнительный разворачивающий момент, который может уводить трактор в сторону от прямолинейного движения. Трактористу приходится часто подправлять движение трактора, что способствует быстрой его утомляемости и, как следствие, снижению производительности работ. Разработка математической модели движения трактора под действием внешней внецентренной нагрузки на крюке позволит определить предельное значение сдвигающей силы. Увод трактора под действием внешних сил (без участия со стороны тракториста) представляет собой пассивный поворот, которому в настоящее время в теории криволинейного движения гусеничного трактора уделено недостаточно внимания, так как теория поворота направлена, как правило, на исследования активного движения (при управляющем воздействии тракториста). Увод представляет собой совокупность управляемого прямолинейного движения и неуправляемого сдвига под действием боковой составляющей силы на крюке. Учитывая невысокие рабочие скорости движения трактора, можно составить квазистатическую модель криволинейного движения при уводе, которая состоит из дифференциальных уравнений движения и условий равновесия внешних сил при предельном страгивании. В результате решения системы представленных уравнений получены траектории движения трактора при различной нагрузке на крюке. Разработанная математическая модель позволяет: исследовать траекторию движения на различных почвенных фонах; найти оптимальные соотношения веса трактора и силы сопротивления на крюке; изучить влияние параметров рабочего органа (точки крепления плуга и угла наклона лемешной поверхности) на характеристики движения.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(7):20-24
20-24
Расчет оптимальных значений мощности и энергонасыщенности сельскохозяйственного трактора
Аннотация
Расчет оптимальных значений мощности, эксплуатационной массы и энергонасыщенности сельскохозяйственного трактора, при которых достигаются минимальный расход топлива и оптимальная производительность, -актуальная задача теории трактора. Цель исследования заключается в определении оптимальных значений мощности, эксплуатационной массы и энергонасыщенности сельскохозяйственного трактора по минимуму удельных энергозатрат - отношения энергозатрат при обработке единицы площади к достигнутой производительности. Объекты исследования: комбинированные пахотные агрегаты с колесными и гусеничными тракторами общего назначения. Исходный материал: номинальные тяговые усилия, принятые для разных тяговых классов; коэффициенты, характеризующие тягово-сцепные свойства трактора; уравнение мощностного баланса трактора; функция буксования; компьютерная программа минимизации функции методом дихотомии; зависимости для безразмерных коэффициентов, учитывающих увеличение удельного тягового сопротивления агрегата с повышением рабочей скорости. Основной метод исследования - расчет с использованием нелинейного программирования при изменении энергонасыщенности способом дихотомии. При загрузке номинальным тяговым усилием номинальную мощность трактора общего назначения и его максимальную энергонасыщенность определяют удельные энергозатраты, соответствующие работе пахотного агрегата с допустимыми значениями рабочей скорости и буксования. Минимальная энергонасыщенность трактора определяется отношением минимальной эксплуатационной мощности к максимальной эксплуатационной массе трактора, соответствующей максимуму тягового кпд. Основные выводы: удельные энергозатраты трактора на технологической операции зависят от ее вида и безразмерного коэффициента, учитывающего повышение удельного тягового сопротивления агрегата при увеличении скорости и изменяющегося по параболе; номинальная мощность колесного трактора находится в интервале, нижний предел которого определяют минимальные удельные энергозатраты при максимальном тяговом кпд, верхний - удельные энергозатраты при максимальной допустимой скорости и допустимом буксовании; номинальную мощность гусеничного трактора определяют удельные энергозатраты при максимальной допустимой скорости и допустимом буксовании.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(7):25-31
25-31
Исследование вязкоупругого состояния почвы по воздействием активной поверхности почвообрабатывающего катка
Аннотация
Универсальные комбинированные почвообрабатывающие агрегаты совмещают несколько технологических операций. Заключительную операцию по обработке почвы выполняет почвообрабатывающий каток, работающий по взрыхленной почве. Равномерное уплотнение подповерхностного слоя способны создавать почвообрабатывающие катки с активной рабочей поверхностью. Поверхность катка, содержащая упругие элементы способствует увеличению вертикальной нагрузки. Предпочтительным считается ударное нагружение, характеризуемое интенсивным воздействием на почву. Преимущество такой конструкции катка заключается в интеграции внешнего нагружения и автоматической настройке на рациональный режим работы. Исследование процесса уплотнения почвы может быть проведено по аналогии с процессом трамбования грунтов. Для исследования процесса уплотнения рыхлой почвы посредством ударного нагружения и отыскания величины уплотненного слоя необходимой плотности предложена модель системы «рабочий орган - элементарный объем почвы». Модель системы включает массу рабочего органа m, массу деформируемого объема почвы М, элемент жесткости почвы С, и элемент вязкости почвы В. Деформируемый сжатием объем почвы представляет собой усеченный конус с высотой h. Изначально возникают сжимающие напряжения в почвенном объеме непосредственно в точках контакта с рабочим органом. Затем мгновенно происходит разрушение крупных комков почвы со смещением (уплотнением) поверхностных частиц. Далее, измельченные частицы почвы передают давление на соседние, вовлекая все больше частиц с боковым расширением. В результате деформации сжатия формируется уплотненный подповерхностный слой требуемой плотности. Предложенная модель может выступать в качестве первого приближения для дальнейших, более детальных и расширенных исследований напряженно-деформированного состояния почвы с возможностью определения зависимостей конструктивных параметров и режимов работы почвообрабатывающего катка.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(7):32-36
32-36
Исследование качества моторных топлив и масел в сельскохозяйственном производстве Кубани
Аннотация
Качество топливо-смазочных материалов, применяемых в сельскохозяйственном производстве, изучалось с целью оценки влияния их свойств на работоспособность двигателя. При анализе бензина определялись следующие показатели качества: плотность, наличие механических примесей, содержание воды, кислотное число, наличие минеральных кислот и щелочей, фракционная разгонка топлива (определение температур начала кипения и выкипания 10 % топлива, 50 % топлива и 90 % топлива). При анализе свойств дизельного топлива определялись следующие показатели его качества: плотность, наличие механических примесей, содержание воды, температура вспышки, вязкость при 20 °С, наличие минеральных кислот и щелочей. Оценка качества моторных масел проводилась по следующим показателям: плотность, вязкость при температуре 50 °С, вязкость при температуре 100 °С, индекс вязкости, температура вспышки, наличие минеральных кислот и щелочей, механических примесей и воды, кислотное число. Наиболее часто отклоняющиеся от стандарта показатели качества бензина - это плотность, пусковые свойства, склонность к образованию летом паровых пробок в системе питания. Иногда к этому добавляется неполнота сгорания. Для дизельных топлив характерны следующие нарушения стандартных показателей качества: повышенное содержание фактических смол, пониженная вязкость и очень высокая (выше 100 °С) температура вспышки. Наиболее часто встречающимися показателями качества моторных масел, отклонение от нормы которых может привести к нарушению работы двигателя, являются: вязкость при 100 °С, индекс вязкости, кислая реакция, наличие воды, низкая температура вспышки. После оценки качества моторных масел установили наиболее часто встречающиеся причины нарушения работы двигателя. Большинство нарушений качества масел связано с его неправильным хранением или умышленным смешиванием его с более дешевыми компонентами.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(7):37-42
37-42
Оценка проектирования и производства ДВС
Аннотация
Предлагается анализ проектирования и производства узлов трения ДВС по долговечности и износостойкости. При разнообразии и разбросе факторов, определяющих долговечность и износостойкость трибосопряжений ДВС, изменение износа и интенсивности износа в процессе эксплуатации имеет выраженный закономерный характер. Оценка проектирования и изготовления ДВС основана на сравнении показателей долговечности и износостойкости действительного и теоретического трибосопряжений. Допуски изготовления отражают потенциал технических возможностей производства. Коэффициент конструирования показывает соответствие геометрии вновь изготовленной поверхности трения своим оптимальным, приработанным параметрам. Экспериментальные данные заимствованы из результатов дорожных и ускоренных испытаний двигателей ГАЗ и ЗМЗ. Снижение износа приработки, погрешностей конструирования и изготовления объясняется совершенствованием проектирования, снижением допусков изготовления. Уменьшение интенсивности износа и увеличение наработки деталей связано с совершенствованием материала трущихся поверхностей и смазочного материала, улучшением дорог. Изменение коэффициента конструирования свидетельствует об отсутствии выраженных тенденций по проектированию и производству приработанных геометрических параметров трибосо-пряжений. Отечественное автомобилестроение и двигателестроение в основном ориентировалось на внутренний рынок. Проектирование и производство учитывало высокую потребность в машинах, малонаселенность большей территории страны, т.е. низкую концентрацию машин на этих территориях и трудности организации фирменного сервиса, зависимого от количества машин, находящихся в зоне обслуживания. В итоге многие машины стали неконкурентоспособными и по технической характеристике, и по цене, и по надежности. Курс на модернизацию производства двигателей предъявляет повышенные требования к проектированию, заключающиеся в полном использовании технических возможностей изготовления и определении перспектив их дальнейшего роста.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(7):43-46
43-46
Решение системы уравнений Колмогорова для обобщенного графа состояний мобильного кормоцеха
Аннотация
Для определения вероятностного времени кормления животных мобильными кормоцехами на фермах КРС требуется решить систему уравнений Колмогорова. Из-за массивности расчетов эту работу можно выполнить только при использовании вычислительной техники. Однако конкретная система уравнений Колмогорова подходит только для определенного количества компонентов в кормосмеси. В зависимости от выбранного рациона кормления это количество может существенно меняться. Решение систем уравнений Колмогорова для кор-мосмесей с различным количеством компонентов является очень трудоемким процессом. Поэтому требуется разработать математическую модель, позволяющую решать задачу по определению вероятностного времени кормления для многокомпонентных кормосмесей. В ходе работы использовались положения теории случайных процессов, теории графов и основы математического моделирования. Для выполнения поставленной задачи были составлены и решены системы уравнений Колмогорова для 2-, 3- и 4-компонентной кормосмесей. Сочетания интенсивностей «X,» заменялись коэффициентами «К», введенными для визуального восприятия формул и возможности выявить закономерности их развития при изменении количества компонентов. Обнаруженные закономерности отражены в алгоритме. Также представлено итоговое решение рассмотренных систем уравнений Колмогорова, и получена общая формула для вычисления вероятности нахождения мобильного кормоцеха в состоянии раздачи корма. Формула состоит из коэффициентов «К», которые вычисляются по разработанному алгоритму. Таким образом, при использовании предложенного алгоритма исключается необходимость в составлении и решении систем уравнений Колмогорова для определения вероятности нахождения мобильного кормоцеха в состоянии раздачи корма. Обнаруженные закономерности удобно реализовать в электронной среде, например MS Excel, что позволит осуществлять моделирование технологического процесса приготовления и раздачи кормосмесей с различным количеством компонентов.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(7):47-52
47-52