Том 84, № 9 (2017)
- Год: 2017
- Статей: 7
- URL: https://journal-vniispk.ru/0321-4443/issue/view/3673
Весь выпуск
Статьи
Топливные системы для подачи смесевых топлив в быстроходных дизелях
Аннотация
В статье изложены результаты комплектации и испытаний разработанных в Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете вариантов топливных систем, предназначенных для подачи смесевого топлива с возможностью изменения их состава в процессе впрыскивания. Корпус форсунки для смесевого топлива отличается от корпуса серийного изделия наличием двух каналов для подвода к распылителю, соответственно, основного топлива и присадки. Форсунка укомплектована распылителем, который также имеет каналы для подвода дизельного и альтернативного топлив. Подача дизельного топлива через осевой канал в игле распылителя тоже имеет принципиальное значение, так как оно неминуемо попадает в зазор между иглой и корпусом и тем самым способствует смазке данной прецизионной пары. Смешение компонентов смеси осуществляется в полости, расположенной у основания запирающего конуса иглы. Это еще одна принципиальная особенность конструкции распылителя форсунки, предназначенной для смесевого топлива. Моторные исследования смесевого топлива проведены на одноцилиндровом двигателе, смонтированном на универсальном картере ИТ-9 (1Ч 10,5/12). Показано, что увеличение доли воды в смеси с дизельным топливом приводит к улучшению состава продуктов сгорания в дизеле. Так, при 50%-м массовом содержании воды наблюдается снижение выбросов сажи почти в 10 раз, оксидов азота - в 2,6 раза, а оксида углерода - в 2,5 раза. Показаны работоспособность разработки при ее функционировании в составе дизеля (2Ч 10,5/12) и возможность улучшения его экологических характеристик при снижении расхода дизельного топлива путем частичной замены его этанолом.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(9):3-10
3-10
К обоснованию методологии разработки сельскохозяйственных модульных агрегатов
Аннотация
Территории сельскохозяйственных регионов России подразделяются на подзоны с разными климатическими и почвенными условиями, севооборотами культур и технологиями возделывания, годовыми объемами и сроками работ, определяющими структуру и состав машинно-тракторных парков. В конструкциях традиционных технических средств по мере их совершенствования наращивалось применение достижений науки и техники, обеспечивающих увеличение производительности машин с опережающим ростом их цен. Увеличение годовой загрузки современных мобильных энергетических средств, которое могло бы существенно снизить себестоимость производимых ими работ, ограничено агротехническими сроками их проведения. Очевидно, что одним из путей повышения эффективности технических средств является объединение функций, выполняемых разными типами машин, например тракторными и уборочными, в одном агрегате на базе энергетического средства. Реализовать потенциальные возможности таких агрегатов удастся не всегда. Это возможно только при несовпадении периодов пиковых загрузок машин разного назначения с учетом специфики функционирования машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия определенного вида деятельности в конкретном регионе. При этом, кроме решения традиционных задач, связанных с разработкой конструктивных и технологических схем мобильных энергетических средств нового поколения с наборами сменяемых модулей-адаптеров, возникает целый ряд новых задач, для решения которых необходимо разработать совокупность методов их выполнения или методологию. Предмет исследования статьи - методология разработки модульных агрегатов на базе несущих и сменных технологических систем для сельскохозяйственных предприятий с учетом специфики современного рынка и зональных условий. Цель исследования - систематизация и раскрытие методических аспектов разработки модульных агрегатов для машинно-тракторных парков. Применение модульных агрегатов на примере одной модели сельскохозяйственного предприятия обеспечит снижение капитальных вложений в машинно-тракторный парк и эксплуатационных затрат на его содержание более чем на 17 и 14 %, соответственно, с одновременным увеличением чистого дисконтированного дохода более чем на 53 %.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(9):11-21
11-21
Обоснование формы криволинейного рабочего органа для послойной безотвальной обработки почвы
Аннотация
Чем большую площадь поперечного сечения пласта можно обработать за один проход, тем меньше необходимо затратить энергии на осуществление технологического процесса. Площадь поперечного сечения обрабатываемого пласта определяется периметром рабочего органа. Круг из всех фигур равного периметра имеет наибольшую площадь. Рабочий орган целесообразно выполнить кольцевым. При проектировании кольца на плоскость наименьшей силы резания образуется эллипс. С точки зрения физической математики эллипс является наилучшей кривой, обладающей свойством минимума. Оптимальная форма рабочего органа - эллиптическое кольцо. Параметр эллипса соответствует углу сдвига почвы в продольно-вертикальной плоскости. Эллиптический рабочий орган осуществляет крошение и сепарацию слоя с вынесением на поверхность более прочных макроагрегатов почвы и просыпанием в щели между ними эрозионно-опасных частиц, которые остаются внутри пласта. Напряжения на рабочий орган определяются при взаимодействии с почвой. На основание эллипса действует нормальное напряжение, обусловленное подпором пласта почвы, а на цилиндрические поверхности оказывается давление режущих кромок рабочего органа. Интенсивность возникающих на поверхности цилиндра напряжений определяются на внутренней трещине эллиптической формы, расположенной в сплошном теле под действием нагрузки. Наибольшая интенсивность напряжений локализована на концах малой оси эллипса, а наименьшая - на концах большой оси. С увеличением угла крошения интенсивность напряжений увеличивается, а далее снижается. При эллиптической форме рабочего органа зона интенсивности напряжений шире, чем у круглой режущей кромки, при этом в области боковых закруглений создаются деформации растяжения и изгиба, что отсутствует у плоскореза, тяговое сопротивление снижается на 0,5…1,3 кН. Степень крошения эллиптических рабочих органов 87,1…98,5 % фракций до 50 мм, гребнистость 1…2 см, уменьшение эрозионно-опасных частиц 15…22 %.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(9):22-30
22-30
Характеристика новаций рабочих органов для посева в технологии безотвальной обработки почвы и посева
Аннотация
Разработана наукоемкая ресурсосберегающая технология посева семян различных сельскохозяйственных культур с одновременным неконтактным внесением семян и удобрений в условиях недостаточного увлажнения с использованием созданных управляемых системных блоков к посевным и почвообрабатывающим машинам и агрегатам. Семена и удобрения размещаются на разной глубине заделки с созданием уплотненного почвенного ложа для семян, выполняемого в подпочвенном горизонте в соответствии с агротехническими требованиями. Для снижения энергопроцессов в почвообрабатывающие посевных машинах в механические устройства внесены или полностью заменены электрические или электронные аналоги, управление которыми обеспечено подсистемами частотного управления рабочими процессами, адаптированными к свойствам семян и условиям функционирования агрегатов. В процессе высева семена удобрение и подготовленное ложе для семян с заданными агротехническими условиями подвергаются воздействию частотного поля, изменяющего как граничные, так и объемные силы, возникающие в режимах технологических процессов. Рабочая гипотеза выдвинута о том, что равномерность одновременного высева семян и удобрений с различными нормами высева может быть достигнута путем приведения плотности материалов к идентичному виду в вибрационном поле, обеспечивающем устойчивое протекание скорости истечения материала и равномерности его массового расхода. Определены некоторые параметры рабочих органов, выполняющих агротехнические процессы с вибрацией технических систем при высеве материалов и создании уплотненного ложа для семян. Представлены варианты разработанных технологических устройств, как вновь созданных, так и переоборудованных существующих батарей со сферическими дисками, снабженными гидропневмоцилиндрами, обеспечивающими демпфирование колебаний рабочих элементов для снижения равномерности посевного ложа. Показаны уровни соответствия показателей технологических процессов, выполненных разработанными устройствами, агротехническим требованиям на посев.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(9):31-36
31-36
Анализ и уточнение конструктивных параметров машинно-тракторного агрегата на базе трактора К-744R-05
Аннотация
В соответствии с функциональным назначением проектируемого трактора выбирают тип и параметры трансмиссии согласно техническому заданию. Однако динамическая нагруженность вносит коррективы в показатели машинно-тракторного агрегата. Например, в транспортном режиме на поверхности состояния амплитудно-частотной характеристики касательной силы тяги трактора К-744Р-05 при регулярной скорости υо = 3,6 м/с, передаточном числе трансмиссии iт = 35,35, на частоте ω = 8,0 с-1 амплитуда увеличивается до 16,62 кН, сопровождаемая «галопированием» машинно-тракторного агрегата. Поверхность амплитудно-частотной характеристики получена расчетным путем, а коробка передач принята как «бесступенчатый вариатор», ограниченный передаточными числами трансмиссии iт = 126,10 и iт = 20,30. Это позволяет уточнять амплитуду колебаний между ближайшими ступенями коробки передач и корректировать передаточные числа iт. Вычислены также фазо-частотные характеристики компонентов динамической составляющей касательной силы тяги: инерционные силы и силы от колебаний машинно-тракторного агрегата в продольно-вертикальной плоскости. Установлено, что с уменьшением межосевого расстояния на 12,5 % (до 2,8 м) амплитуда увеличилась на 0,49 кН (2,9 %), а количество затрачиваемой энергии - до 103,2 кДж/с, что больше на 14,46 кДж/с (14,0 %), чем при штатном межосевом расстоянии l = 3,2 м. При межосевом расстоянии, увеличенном на 25 % (с 3,2 до 4,0 м), амплитуда снизилась на 0,6 кН (3,6 %), а количество энергии на 16,4 кДж/с (18,5 %). Увеличение фазового запаздывания сил в зависимости от колебаний машинно-тракторного агрегата в продольно-вертикальной плоскости с 45 до 59,9° снижает динамическую нагруженность, а снижение фазы инерционных сил с 13,6 до 12,8° продолжает поддерживать «галопирование». После корректировки передаточного числа трансмиссии на первой передаче четвертого режима с iт = 35,8 на iт =29,42 понизились: регулярная составляющая касательной силы тяги на 7,1 кН (17,9 %); суммарно затрачиваемая мощность на 23,4 кВт (9,7 %); часовой расход топлива на 5,2 кг/ч; расход масла на угар на 56 г/ч. Одновременно увеличилась скорость движения на 0,77 м/с (21,6 %).
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(9):37-44
37-44
Характеристика внешних воздействий на работу машинно-тракторных агрегатов
Аннотация
Наиболее существенной особенностью работы сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов является случайный характер внешних воздействий, который определяет их выходные показатели. Основной задачей теории сложных систем следует считать разработку методов, позволяющих на основе их функционирования получение характеристик отдельных элементов и анализа взаимодействия между этими элементами и внешней средой, определение характеристик системы в целом. Цель исследования - анализ характеристик внешних воздействий как реакции на работу машинно-тракторных агрегатов. При решении многих задач земледельческой механики (исследования технологических и производственных процессов, построение моделей и синтез параметров рабочих органов и агрегатов) необходимо учитывать внешние факторы, которыми обуславливаются главные закономерности различных процессов. Процесс работы агрегата можно представить в виде множества состояний - векторов выходных величин: агротехнических, технологических, кинематических, энергосиловых и т.д. Роль входных величин играют внешние условия и управляющие воздействия, которые также обладают определенным множеством состояний. Внешними воздействиями на агрегат являются технологические, эксплуатационные и конструктивные факторы, к числу которых можно отнести сопротивление почвы, профиль поверхности поля, физико-механические свойства обрабатываемого материала (плотность почвы, влажность почвы и др.), техническое состояние рабочих органов машин, глубина обработки. С увеличением скорости движения уменьшается корреляционная связь между сечениями случайной функции. При увеличении скорости движения значения спектральной плотности уменьшаются, а ее максимальное значение смещается в сторону более высоких частот; разброс значений случайной функции относительно математического ожидания увеличивается с увеличением скорости агрегата; по корреляционным функциям и спектральным плотностям можно установить основные параметры случайных процессов, дисперсии, средние квадратические отклонения, преобладающие в процессе частоты и соответствующие им периоды, распределения дисперсий по частотам, которые необходимы для установления параметров выходных показателей, характеризующих уровень функционирования сельскохозяйственных машинно-тракторных агрегатов.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(9):45-51
45-51
Балластирование тракторов
Аннотация
В последнее время балластирование тракторов получило глобальное распространение. Балласт необходим для компенсации снижения материалоемкости и чрезмерного повышения энергонасыщенности современных тракторов, возникшего вследствие эволюционного развития их технического уровня. Применением балласта достигается искусственное повышение веса и снижение энергонасыщенности трактора нового поколения до уровня ее эталонного значения, присущего трактору-тягачу. В статье выполнен анализ применения балласта в объеме всего типоразмерного ряда тракторов ведущих мировых тракторостроительных фирм. Оценка основных параметров трактора и уровня его балластирования выполнена с использованием понятия эталонной энергонасыщенности трактора и конкретного ее значения. Анализ показал, что применение балласта носит неупорядоченный, хаотический характер. Это объясняется, с одной стороны, большим разбросом энергонасыщенности тракторов, с другой стороны, отсутствием единого подхода к цели балластирования и выбору веса балласта. В настоящее время в технической литературе отсутствуют общепринятые рекомендации по этим вопросам. В таких условиях обилие на рынке разнохарактерных предложений затрудняет правильный выбор, когда к разным моделям тракторов, одинаковым или близким между собой по основным параметрам, предлагается существенно разный по весу балласт. Хаотический характер балластирования может отрицательно сказываться в процессе хозяйственной эксплуатации на использовании потенциальных возможностей, свойственных конструкции трактора нового поколения. Назрела острая необходимость проведения разработок в области теории конструирования и теории технологической эксплуатации трактора. По результатам выполненных исследований предлагается следующая рекомендация. При выборе трактора как предмета приобретения целесообразно руководствоваться следующими правилами: трактор с полным балластом должен обладать эталонной энергонасыщенностью 1,5...1,6 кВт/кН; вес балласта должен быть равным 25, 50 и 75 кН, чтобы при его использовании получать увеличение силы тяги трактора на 10, 20 или 30 кН, соответственно (в зависимости от тягового класса трактора). Эта рекомендация действительна также для выбора веса балласта и параметров трактора на стадии его создания.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(9):52-60
52-60