Том 84, № 11 (2017)
- Год: 2017
- Статей: 9
- URL: https://journal-vniispk.ru/0321-4443/issue/view/3675
Весь выпуск
Статьи
Регулировочные характеристики дизеля при работе на природном газе
Аннотация
В статье представлены регулировочные характеристики дизеля по углу опережения впрыскивания топлива при работе по газодизельному процессу. В настоящее время для многих товаропроизводителей актуальна задача снижения издержек производства. В сельском хозяйстве существенную статью издержек составляют затраты на топливо для мобильных энергетических средств. Одним из путей снижения этих затрат является использование альтернативных, более дешевых видов топлива. Одним из таких топлив является природный газ. Самым распространенным типом двигателя в сельском хозяйстве является дизель. Несмотря на большое количество проведенных работ по переводу дизелей на природный газ до сих пор остается недостаточно изученным вопрос перевода высокофорсированных дизелей малой размерности. В качестве объекта исследований был выбран дизель Д-245.7 (4ЧН11/12,5). Цель исследования - перевод дизеля на газодизельный процесс. Одним из этапов исследования было проведение стендовых испытаний со снятием регулировочных характеристик по углу опережения впрыскивания топлива. В результате стендовых испытаний определены показатели процесса сгорания, характеристики тепловыделения, эффективные показатели дизеля при различных углах опережения впрыскивания топлива при работе по дизельному и газодизельному процессам. Основные выводы следующие: 1) при работе дизеля по газодизельному процессу наблюдается повышение температуры, давления, скорости нарастания давления в цилиндре; 2) мощностные показатели дизеля при работе по газодизельному процессу полностью сохраняются; 3) при переводе дизеля на природный газ в качестве одной из рекомендаций необходимо назвать снижение угла опережения впрыскивания топлива.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(11):3-9
3-9
Выбор состава метаноло-рапсовой эмульсии для ее использования в качестве топлива дизеля
Аннотация
Целью исследования является подготовка и проведение теоретического исследования оптимального количественного и качественного состава метаноло-рапсовой эмульсии для применения ее в качестве альтернативного топлива для дизельного двигателя, так как наиболее эффективным способом улучшения качества указанных процессов является приближение свойств биотоплив на основе растительных масел к свойствам стандартного дизельного топлива. Представлены методика и результаты планирования полного трехфакторного эксперимента по определению качественного и количественного состава метаноло-рапсовой эмульсии. Методика проведения предусматривает определение количества эмульгатора, содержание метанола в составе эмульсии и кратность ее гомогенизации для получения максимального времени стабильности эмульсии. В рамках планирования эксперимента производится расчет плана эксперимента по выбранным изменяемым показателям, определяются коэффициенты уравнения математической модели, проводится статистическая оценка адекватности математической модели, строятся диаграммы изолиний с возможностью выявления точки экстремума. Рассматриваемый эксперимент определен как полный трехфакторный эксперимент. Получены уравнения математической модели с учетом всех изменяющихся показателей и с учетом постоянного показателя - кратности гомогенизации. Анализ результатов планирования эксперимента показывает значимость полученной модели по критерию Стьюдента и адекватность уравнения модели по критерию Фишера и, как следствие, применимость для решения производственно-рецептурных задач. Экстремуму функции отклика уравнения модели соответствуют значения факторов: концентрация эмульгатора - 5,376 %, содержание метанола - 29,38 %, кратность гомогенизации - 3. Время стабильности эмульсии при этих значениях составит 14,513 минут. Результаты проведенных исследований подтверждают возможность применения метаноло-рапсовой эмульсии в качестве моторного топлива для дизеля Д-242.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(11):10-14
10-14
Ходовые системы машинно-тракторных агрегатов и их влияние на качество выполняемых операций
Аннотация
Машинно-тракторный агрегат является ключевым элементом в выполнении технологических операций при возделывании сельскохозяйственных культур. На современных тракторах применяются ходовые системы с колесными и гусеничными движителями. Почва при взаимодействии с движителями трактора, с одной стороны, распыляется при буксовании, с другой - уплотняется. При этом колесные движители имеют буксование в несколько раз выше, чем гусеничные. Цель исследования - анализ ходовых систем машинно-тракторных агрегатов и их влияние на качество выполняемых технологических операций. В статье рассмотрен анализ параметров колесного и сменного гусеничного движителей к трактору К-701, которые имеют одинаковые габариты. Одним из главных внешних воздействий на агрегат является профиль поверхности поля. Основным источником колебаний трактора являются неровности пути. При этом, участки, типичные для работы машинно-тракторных агрегатов, очень разнообразны, наиболее характерными из них являются, стерня, вспаханное поле, подготовленное поле, полевая дорога и другие. Анализ спектральных плотностей профиля поверхности поля, на котором работают тракторы, показывает, что с увеличением скорости движения спектральная плотность быстро уменьшается, а максимум спектральной плотности смещается в сторону более высоких значений частот. Установлено, что диапазон частот, который в наибольшей степени воздействует на машинно-тракторный агрегат на базе трактора К-701 на сменном гусеничном движителе, составляет 1…4 с-1, на колесном движителе - 1…7 с-1. Сменный гусеничный движитель к трактору класса 5 имеет существенные преимущества по сравнению с колесным движителем, так как он фильтрует (сглаживает) в 2,1…2,8 раза больше неровностей, что улучшает условия труда, плавность хода и другие показатели машинно-тракторного агрегата.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(11):15-20
15-20
Предпосылки создания комплексной системы горизонтирования и подрессоривания остова зерноуборочных комбайнов
Аннотация
Приведенная обзорно-аналитическая статья посвящена определению и обоснованию перспективных направлений современного комбайностроения. В работе представлен анализ исследований, проведенных в России и за рубежом, по влиянию уклона агрофона на один из важнейших показателей эффективности работы зерноуборочных комбайнов - общие потери зерна. Для обеспечения заданной эффективности работы на склонах показана необходимость использования специальных комбайнов или внесения изменений в конструкцию существующих. Приведена классификация зерноуборочных комбайнов в зависимости от приспособленности к работе на полях со склоном. По каждой из выделенных групп проведен подробный анализ их конструкций, выделены отличительные признаки, а также определены механизмы и системы, обеспечивающие снижение потерь зерна комбайна на агрофонах со сложным рельефом. Выделены основные причины, сдерживающие широкое распространение таких систем. На основе экспериментальных данных, полученных в ходе полевых испытаний зерноуборочных комбайнов, показан уровень действующих динамических нагрузок на их остов. Проведен спектральный анализ действующих ускорений на адаптере, балках переднего и заднего мостов. По его результатам выделены основные частоты, при которых формируются нагрузки. Обоснована необходимость внедрения систем подрессоривания, которые также могли бы выполнять функцию горизонтирования остова и способствовать процессу копирования рельефа агрофона жаткой. Представлена динамическая модель зерноуборочного комбайна с системой горизонтирования и подрессоривания, приведены доводы по созданию и внедрению подобных систем. Сделаны выводы и определены направления дальнейших исследований по разработке полифункциональных систем для отдельных исполнений комбайнов, работающих на агрофонах со сложным рельефом и обладающих конкурентоспособным уровнем эксплуатационных свойств.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(11):21-28
21-28
Совершенствование методов и средств определения тягово-динамических и топливно-экономических показателей трактора в эксплуатационных условиях
Аннотация
Одним из важнейших направлений повышения эффективности сельскохозяйственного производства является совершенствование методов и средств определения основных показателей тракторов. От их значений напрямую зависят производительность, экономичность и экологическая безопасность машинно-тракторных агрегатов. Для оценки тягово-динамических и топливно-экономических показателей трактора на различных режимах и почвенных фонах производят его тяговые испытания. Однако тяговые испытания требуют дорогостоящего оборудования, а также существенных затрат средств и времени на подготовку и проведение, что обуславливает их выполнение лишь в условиях машиноиспытательных станций. В связи с этим совершенствование методов и средств определения тягово-динамических и топливно-экономических показателей тракторов, приемлемых не только для машиноиспытательных станций, но и для конкретных хозяйств, является весьма актуальной проблемой и представляет значительный интерес. Целью работы является совершенствование методов и средств определения тягово-динамических и топливно-экономических показателей тракторов путем обоснования и разработки методики определения приведенной массы трактора, позволяющей снизить трудоемкость измерений в условиях эксплуатации. В качестве объекта исследования в данной работе выбран процесс определения тягово-динамических и топливно-экономических показателей тракторов в эксплуатационных условиях. Предметом исследования в настоящей работе явилось установление закономерностей, присущих этому процессу. Предлагаемый метод определения тягово-динамических и топливно-экономических показателей тракторов и измерительно-вычислительный комплекс, его реализующий, позволяют получать тяговую характеристику (зависимости скорости, буксования, тяговой мощности, часового и удельного расходов топлива от нагрузки на различных передачах на данном почвенном фоне) в эксплуатационных условиях, обеспечивая снижение затрат времени и средств.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(11):29-35
29-35
Зависимость агротехнического просвета под передним мостом хлопководческого трактора с колесной схемой ٤К٤а от размеров поворотной цапфы, типоразмера шин управляемых колес и углов их установки
Аннотация
В настоящее время в республике прорабатывается концепция перехода хлопководческой энергетики на четырехколесную, имеющую по сравнению с существующей дополнительный потенциал для повышения производительности за счет увеличения рядности сельхозмашин. Хлопчатник относится к высокостебельным техническим культурам, так как на стадии максимального биологического развития растения достигают в высоту 800…1250 мм. Минимальные травмирование надземной части растений при обработке междурядий и потеря урожая во время уборки во многом обеспечиваются благодаря повышенному агротехническому просвету хлопководческих тракторов. Современный хлопководческий трактор имеет схему движителей с колесной схемой 3К2 и агропросвет 820…830 мм под рукавами полуосей заднего моста за счет установки дополнительных конечных передач. Передняя управляемая ось - одноколесная, она не препятствует безопасному проходу растений под остовом трактора. При разработке четырехколесного хлопководческого трактора серьезной проблемой является обеспечение требуемого агротехнического просвета под балкой переднего моста. Предварительными исследованиями установлено, что менять агротехнический просвет под портальной конструкцией переднего моста можно за счет изменения длины шкворней поворотных цапф до размеров, обеспечивающих четырехколесному трактору удовлетворительные показатели проходимости над рядками хлопчатника. При этом, необходимо учитывать известное влияние линейных и угловых размеров переднего моста на кинематические характеристики рулевого управления и работу движителей, в связи с чем была установлена аналитическая взаимосвязь агротехнического просвета под передним мостом трактора с колесной схемой 4К4а, размеров шкворней поворотных цапф, размеров управляемых колес и углов их установки, позволяющая рассчитать величину агротехнического просвета под балкой переднего моста для различных сочетаний аргументов, входящих в эту зависимость. Для примера установлено, что при длине шкворневого вала экспериментального переднего ведущего моста 435 мм и установке шин 11,2-20, 11,2R20 и 11,2R24 обеспечивается агротехнический просвет в пределах 826…877 мм, что отвечает требованиям технического задания на хлопководческий трактор.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(11):36-39
36-39
Эксперимен-тальное исследование характеристик тракторных пневматических шин
Аннотация
Одним из факторов, влияющим на показатели функционирования машинно-тракторных агрегатов, является совершенство движителей, среди которых колесные являются доминирующими. Оптимизация параметров пневматической шины как одного из звеньев колебательной системы и основного элемента колесного движителя является одним из направлений повышения эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов. Исследования выполнены с целью разработки эффективной методики экспериментального определения упруго-демпфирующих, деформационных, тяговых характеристик тракторных пневматических шин, позволяющей корректно сравнивать различные их варианты. В процессе экспериментальных исследований изучались характеристики пневматических шин размера 16,9-30 радиальной (серийные) модели Ф-39 и диагонально-параллельной (опытные) конструкции. Установка для испытаний пневматических шин (шинный тестер) позволяет выполнить определение необходимых показателей в реальных условиях эксплуатации. Разработанная методика экспериментальных исследований позволяет определять необходимые характеристики пневматических шин, выполнять сравнения различных вариантов. Деформационные характеристики пневматических шин в общем случае их нагружения показывают, что они испытывает продольную, крутильную и радиальную деформации. Наличие у серийной шины 16,9R30 в отличие от опытной 16,9-30ДП радиальной деформации, направленной от оси колеса в зоне перед поверхностью контакта при ведущем режиме качения, обусловливает в ней большие гистерезисные потери. Экспериментальные тяговые характеристики пневматических шин свидетельствуют о большем КПД диагонально-параллельной шины 16,9-30ДП (на 9,2 %) и меньшем ее буксовании, что предопределяет меньшее истирание почвы данным типом шин. Установлено, что применение опытных шин 16,9-30ДП уменьшает уплотняющее воздействие агрегата на почву. Прирост тягового сопротивления по следу колеса составляет 47,5 % и 27,9 %, соответственно, с серийной и опытной шинами.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(11):40-48
40-48
Оптимизация тяговой характеристики сельскохозяйственного трактора
Аннотация
Производительность машинно-тракторного агрегата зависит от энергонасыщености трактора. Принимаем, что оптимальная тяговая характеристика соответствует минимальной эксплуатационной массе трактора и его максимальной энергонасыщенности, при которой достигается максимальная производительность машинно-тракторного агрегата при наименьшем расходе топлива и соблюдении ограничений по тяговому усилию, буксованию и теоретической скорости. В качестве критерия для определения максимальной энергонасыщенности принят максимум коэффициента производительности при максимуме тяговой мощности и максимуме тягового кпд. Расчет оптимальной тяговой характеристики - актуальная задача теории трактора. Цель исследования заключается в разработке методики и алгоритмов расчета показателей оптимальной тяговой характеристики трактора при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Объекты исследования - колесные и гусеничные тракторы общего назначения. Исходный материал: показатели двигателя и трактора; коэффициенты, характеризующие тягово-сцепные свойства трактора; уравнение баланса мощности трактора; функции буксования; зависимости расхода топлива двигателем и его крутящего момента от частоты вращения коленчатого вала. Метод исследования - расчет с использованием основных формул теории трактора при изменении частоты вращения коленчатого вала на один оборот. С учетом принятых значений номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя и коэффициента его приспособляемости по крутящему моменту рассчитаны передаточные числа трансмиссии. Методика расчета оптимальной тяговой характеристики разработана для тракторов с минимальной эксплуатационной массой, рассчитанной с учетом номинальных тяговых усилий и коэффициентов использования силы тяжести тракторов. Максимальная энергонасыщенность для каждого типа и тягового класса трактора определяется расчетом тяговой характеристики на передаче, на которой достигаются максимумы коэффициента производительности, тяговой мощности и тягового кпд. Основной вывод: оптимальная тяговая характеристика соответствует минимальной эксплуатационной массе трактора и его максимальной энергонасыщенности.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(11):49-56
49-56
Математическое моделирование динамики движения составного поршня в цилиндре двигателя внутреннего сгорания
Аннотация
Цилиндропоршневая группа является основным узлом трения в двигателе, накоторую приходится основная часть механических потерь, поэтому ее работа и конструкция должны рассматриваться и с точки зрения трибологии. Задача проектирования цилиндропоршневой группы как узла трения заключается в выборе основных геометрических размеров, профиля направляющей части в продольной и поперечной плоскостях, диаметрального зазора, координат расположения поршневого пальца и центра масс. Решение этих задач находится в прямой зависимости от возможности исследования сложного плоскопараллельного движения поршня в пределах зазора поршень - гильза цилиндра в слое смазки. В настоящее время все большее распространение у форсированных дизелей, имеющих повышенные нагрузки на цилиндропоршневую группу, получают составные поршни. Исследование движения составного поршня должно включать в себя решение взаимосвязанных задач: исследование движения головки поршня с комплектом поршневых колец и исследование движения юбки поршня с учетом влияния на него качательного движения шатуна. В статье приводится вывод уравнений движения всех составных частей поршня и шатуна. Совместное их решение и полученные расчетные уравнения позволяют исследовать поперечное движение головки составного поршня и оценить работу поршневых колец, а также с учетом гидродинамической смазки юбки проводить комплексное исследование состояния юбки составного поршня и, в первую очередь, выполнять исследования влияния основных ее конструктивных параметров на условия гидродинамической смазки.Разработанная математическая модель позволит на основе комплексного исследования влияния вышеперечисленных параметров разработать конструкцию составного поршня, обеспечивающую высокие технико-экономические показатели двигателя.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(11):57-63
57-63