Том 86, № 3 (2019)
- Год: 2019
- Статей: 14
- URL: https://journal-vniispk.ru/0321-4443/issue/view/3694
Весь выпуск
Статьи
Экологические аспекты обработки черноземов скоростными орудиями
Аннотация
Внедрение передовых технологий возделывания сельскохозяйственных культур обычно связывают с минимизацией приемов основной обработки почвы с заменой их поверхностными операциями, включая дискование. Использование малоэнергоемких широкозахватных орудий, работающмх на глубину 10…14 см с высокими скоростями до 15…20 км/ч, позволяет обеспечивать экономический эффект, сократить сроки проведения весенних работ, сократить число обслуживающего персонала. Иногда такого же эффекта удается достичь за счет применения комбинированных машин, выполняющих за один проход несколько последовательных операций по обработке почвы, внесению удобрений и иногда - посеву. В последние годы для таких целей используются дисковые рыхлители с индивидуальным подпружиненным креплением дисков к раме (дискаторы) и фрезерные культиваторы, органично вписывающиеся в состав комбинированных машин. Однако многолетние наблюдения за применением этих дорогих и сложных орудий, наряду с высокой проходимостью орудий, повышенной рабочей скоростью и надежностью выполнения процесса, экономией ГСМ и др., выявили ряд их существенных недостатков по отношению к возделываемым культурам: постепенное переуплотнение почвы, особенно черноземов, снижение продуктивной влаги, повышенную засоренность полей, неравномерность глубины обработки, повышение эрозионно-опасных частиц и, как следствие всего этого, - тенденцию к снижению урожая. У приводных машин, кроме высокого качества крошения почвы, отмечается, особенно у отечественных фрез, низкая производительность, невысокая надежность работы, большой расход горючего и увеличение после прохода эрозионно-опасных фракций. Этому способствует отсутствие на наших фрезах многоскоростных редукторов, обычно позволяющих регулировать качество крошения путем контроля за кинематическим параметром - отношением окружной и поступательной скоростей. Целью исследования является выявление случаев нерационального использования т.н. «агрессивных» почвообрабатывающих орудий и определение путей возможной минимализации отмеченных недостатков. Методы исследований заключаются в аналитическом рассмотрении недостатков, возникающих при эксплуатации выбранного типа орудий, выявлении причин их появления и указании на конкретные шаги по их устранению. Результаты исследований приводятся на реальных моделях, производящихся в настоящее время в ООО «Белагромаш-сервис», для чего приводятся нагрузочные характеристики наиболее ходовых образцов. Во избежание нерационального использования рассматриваемых современных орудий рекомендован ряд мероприятий, позволяющих повысить эффективность их применения, урожайность культурных растений и КПД орудий за счет снижения отрицательного воздействия рабочих органов на обрабатываемую почву - для дискаторов и привода - для фрез.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):3-11
3-11
Результаты лабораторных исследований сошника для разноуровневого высева семян и внесения удобрений
Аннотация
Перспективным направлением научных исследований в области совершенствования существующих и разработки новых рабочих органов сельскохозяйственных машин является изыскание технологических и технических решений, позволяющих обеспечить надежный качественный посев семян с учетом зональных особенностей производства зерновых культур. Качественный посев характеризуется двумя составляющими: равномерным распределением посевного материала по площади питания и глубине заделки; внесением минеральных удобрений ниже уровня семян основной культуры. Установлено, что совместное с семенами внесение минеральных удобрений может повлечь за собой солевой эффект и химический ожог, что приводит к снижению всходов и урожайности. Наиболее благоприятным является разноуровневое внесение семян и удобрений, что позволяет образовать разветвленную корневую систему, развивающуюся в направлении источника питания. Целью исследований является повышение урожайности зерновых культур путем применения сошника, обеспечивающего разноуровневый высев семян и минеральных удобрений. Для реализации поставленной цели разработан сошник, обеспечивающий разноуровневый высев семян и внесение минеральных удобрений. Лабораторные исследования опытного образца сошника проводились в почвенном канале факультета технического сервиса в АПК Омского ГАУ; при этом в качестве исследуемой функции выбрана толщина почвенной прослойки между семенами и удобрениями. В ходе экспериментальных исследований определены основные параметры предлагаемого сошника, при которых минеральные удобрения располагаются на 30…35 мм ниже уровня семян основной культуры и засыпаются влажным слоем почвы, что устраняет прямой контакт семян и удобрений и, следовательно, химический ожог семян.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):12-18
12-18
Разработка фронтального погрузчика для трактора типа МТЗ с помощью 3D-моделирования
Аннотация
В работе рассмотрены вопросы проектирования фронтального погрузчика с помощью трехмерного моделирования с последующим его изготовлением. Область использования фронтального погрузчика - это индивидуальные фермерские хозяйства с небольшой, но регулярной потребностью в объемах перевозимых грузов. Существующие погрузчики имеют большую производительность и, соответственно, высокую стоимость, что не подходит для индивидуальных хозяйств. Была поставлена задача спроектировать простой и надежный фронтальный погрузчик, который может агрегатироваться с трактором типа МТЗ. Погрузчик должен иметь максимальную грузоподъемность в 1000 кг с коэффициентом запаса прочности 2…2,5. Погрузчик фронтальный был спроектирован и изготовлен. Проектирование выполнялось в трехмерной САПР-программе SolidWorks, расчет на предельную нагрузку производился методом конечных элементов. В ходе расчетов были определены оптимальные геометрические параметры деталей погрузчика, способные выдержать заданную нагрузку с минимальными напряжениями. Была выполнена и проверена кинематика узлов и деталей позволяющая конструкции выполнять свой функционал правильно, по заданной траектории. Фронтальный погрузчик был изготовлен на базе индивидуального фермерского хозяйства. Для производства данного погрузчика использовали доступные материалы: швеллер, труба, уголки, цельный металл толщиной 40 мм и стандартные изделия - гидроцилиндры и шланги высокого давления. Испытания на погрузке бревен показали, что устройство надежное, с хорошей производительностью. Нареканий и замечаний по работе погрузчика отмечено не было. Определены мероприятия по совершенствованию погрузчика: это разработка поворотного узла вертикальной стойки, усиление оси крепления стрелы, разработка упоров трактора. Их внедрение позволит более мобильно работать с грузом свыше 1000 кг.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):19-28
19-28
Конструкционные пути снижения повреждаемости клубней посадочного картофеля при работе цепочно-ложечного высаживающего аппарата
Аннотация
В работе представлены теоретические основы по оценке влияния на урожайность повреждения посадочных клубней, а также представлены данные по изучению количества повреждений клубней картофеля цепочно-ложечным высаживающим аппаратом и пути их снижения. Проведенные исследования показали, что при установке направляющей в кожухе высаживающего аппарата его производительность повышается до 10 кл./с при повреждениях клубней картофеля в пределах агротехнических требований, при этом скорость картофелесажалки повышается на 35 % (до 10,8 км/ч). Анализ полученных результатов показывает необходимость выявления для картофелепосадочных машин рабочих органов и технологических процессов, обусловливающих меньшее повреждение посадочного материала. Особое внимание должно быть уделено снижению уровня тяжелых внешних повреждений клубней (трещины, раздавливание, разрезание), а также внутренних. Целью работы является повышение качества процесса посадки клубней картофеля с обоснованием оптимальных параметров цепочно-ложечного высаживающего аппарата. В процессе проведенных исследований установлено, что с увеличением частоты высадки количество повреждений клубней увеличивается, причем увеличение частоты высадки свыше 5,7 кл./с на обеих фракциях ведет к резкому росту количества повреждений. Для решения задачи по снижению количества поврежденных клубней картофеля предложен конструкционный путь, который заключается в установке направляющей для клубней, позволяющей снизить повреждения до пределов агротехнических требований.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):29-34
29-34
Результаты исследования жесткости шин тракторных колес и ее влияния на колебания тракторов
Аннотация
Работа посвящена теоретическому исследованию жесткости пневматических шин колес тракторов и анализу ее влияния на вертикальные колебания тракторов. Математическое моделирование закономерностей деформирования эластичных тракторных колес и почвы выполнено на основе использования экспериментальных данных о закономерностях деформирования исследованных почв, полученых в наших работах ранее в полевых испытаниях, в которых измеряли нормальные напряжения в контакте колес и почвы, а также плотность и влажность разрыхленной до проходов колес почвы и после последовательных проходов колес по одной и той же колее. По разработанной нами компьютерной программе, позволяющей рассчитать жесткости шин тракторных колес, проведены однофакторные и полные факторные компьютерные эксперименты трех типов. В компьютерных экспериментах первого типа исследовали зависимости жесткости шин ряда эластичных колес при работе трактора МТЗ-82 на почве от давления воздуха в шинах при различных вертикальных динамических нагрузках на оси соответствующих колес трактора. По результатам компьютерных экспериментов первого типа нашли уравнения регрессии, отражающие исследованные зависимости. В компьютерных экспериментах второго типа исследовали зависимости жесткости шин различных типоразмеров от давления воздуха в шинах при постоянных вертикальных динамических нагрузках на оси колес. По результатам компьютерных экспериментов второго типа нашли уравнения регрессии, отражающие соответствующие зависимости. Высокие значения корреляционных отношений для полученных уравнений регрессии свидетельствуют о большой тесноте связей в найденных корреляционных зависимостях. В компьютерных экспериментах обоих типов отклонения показателей взаимодействия колес с почвой, найденные с применением значений жесткости шин, полученных расчетным путем, находятся в пределах точности измерений экспериментальных данных. Компьютерных эксперименты третьего типа выполнены с использованием полученных в наших работах экспериментальных данных. Были проведены расчеты вертикальных колебаний осей трактора МТЗ-82при различных значениях жесткости шин передних и задних колес, затем построены характеризующие эти колебания графики. Результаты выполненного исследования показывают, что при увеличении жесткости шин колес амплитуды вертикальных колебаний осей трактора уменьшаются. Это способствует повышению плавности хода трактора и снижению его уплотняющего воздействия на почву. Расчетным путем выявили, что на задней оси трактора МТЗ-82 оптимальными являются колеса с шинами 18.4R38.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):35-44
35-44
Алгоритм управления режимами работы машинно-тракторного агрегата
Аннотация
На современном этапе развития сельскохозяйственного производства на смену существующей сельскохозяйственной технике приходит новая, основанная на роботизации технологических процессов с элементами автономных систем принятия решений. Основу работы таких систем составляют алгоритмы управления, базирующиеся на технологиях построения математических моделей объекта управления с учетом закономерностей его функционирования. Целью представленного в статье исследования является разработка эффективного алгоритма управления режимами работы машинно-тракторного агрегата, основанного на высокопроизводительном методе эксплуатационного контроля. Решение поставленной задачи проведено на основе методов математического моделирования и программирования на языке Python. Контроль интенсивности изменения эксплуатационного параметра является самым высокоэффективным среди известных методов эксплуатационного контроля и его практическая реализация позволяет управлять режимами работы машинно-тракторного агрегата с прогнозированием (предвидением) по времени за счет выполнения упреждающих управляющих воздействий. Кроме того, алгоритм управления режимами работы машинно-тракторного агрегата на основе данного метода по временной сложности является наиболее предпочтительным по сравнению с аналогичными известными алгоритмами управления.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):45-50
45-50
Схематизация эксплуатационных нагрузок на несущую систему колесных сельскохозяйственных машин
Аннотация
В статье изложен подход к схематизации процессов случайного стационарного и нестационарного нагружения каркаса машины со стороны колес и тягово-сцепных устройств, а также детерминированного нагружения со стороны работающих функциональных систем. В целях сокращения объема исходных данных для расчета долговечности предложено, во-первых, выявление нагрузок, являющихся линейными комбинациями друг друга, во-вторых, замена корреляционной таблицы средних и амплитудных значений, полученной обработкой исходной реализации, на линейные комбинации корреляционных таблиц более коротких участков. Выражение одних компонент нагрузки через другие компоненты домножением на некоторую, предварительно определенную, константу позволяет уменьшить количество независимых аргументов и, следовательно, продолжительность расчета. Аналогично, оптимизация корреляционной таблицы всей записи заключается в поиске интервалов этой же записи с такими корреляционными таблицами, которые после применения простых преобразований (суммирования и умножения) способны воспроизвести исходную корреляционную таблицу с заданной погрешностью. Тогда расчет долговечности можно выполнить только для найденных интервалов, а с результатами расчета проделать те же операции, что и с корреляционными таблицами. Время расчета может быть сокращено, результаты расчета усталостной долговечности от схематизированных реализаций будут эквивалентны результатам расчета усталостной долговечности от исходных реализаций в силу теории линейного суммирования повреждений. Подход опробован при схематизации нагружения зерноуборочного комбайна шестого класса, разработанного на «Ростсельмаш», оценены погрешности расчета долговечности от схематизированных нагрузок. Показано сокращение времени расчетов от схематизированных реализаций по сравнению с исходными реализациями.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):51-57
51-57
Исследование теплового излучения упругодемпфирующих элементов пневматической подвески сиденья на стенде-гидропульсаторе
Аннотация
Пневматическая подвеска сиденья относится к важнейшим составляющим системы виброзащиты человека -оператора транспортного средства. Вся энергия колебаний, передаваемая через подвеску сиденья от пола кабины водителю, с помощью упругодемпфирующих элементов запасается, поглощается и в дальнейшем рассеивается, переходя в тепло. Оценка интенсивности теплового излучения пневматической рессоры и амортизатора в процессе работы может позволить в дальнейшем совершенствовать конструкции существующих систем подрессоривания сидений. В качестве примера можно упомянуть о возможности рекуперации энергии колебаний, которая в штатных пассивных подвесках при гашении переходит в тепло. В статье представлены результаты испытаний пневматической подвески сиденья фирмы Sibeco на одноопорном стенде с гидравлическим приводом производства индийской компании BiSS. Цель испытаний - исследование термограмм поверхностей упругодемпфирующих элементов в процессе их работы. Описаны экспериментальная установка, включающая в себя металлические элементы соединения исполнительного механизма стенда-гидропульсатора только с амортизатором и с подвеской сиденья в целом, а также встроенный в конструкцию стенда датчик силы. Получены рабочие диаграммы амортизатора и пневматической подвески сиденья в каждый фиксированный момент времени через одну минуту. Для замера значений температур и снятия термограмм поверхностей использовался тепловизор фирмы Testo. Исследование проводилось на режиме гармонического воздействия. В ходе обработки и анализа полученных данных выявлен характер нагрева внешней поверхности амортизатора и пневматической рессоры, а также факт достижения температур стабилизации. В заключении выдвинуты причины несоответствия интенсивности теплового излучения пневматической рессоры и амортизатора подвески сиденья.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):58-63
58-63
Получение пар трения торцевых уплотнений из композиционного материала системы TiC-SiC
Аннотация
Разработка новых материалов и покрытий с повышенной износостойкостью, применяемых в парах трения является актуальной задачей, решение которой направлено на обеспечение надежности и безотказности работы в процессе эксплуатации. Одним из новых и перспективных функциональных материалов для изготовления плотных и прочных деталей и изделий, подвергающихся интенсивному износу в процессе эксплуатации, является порошковый материал системы TiC-SiC, получаемый энергосберегающим и более производительным, чем горячее прессование, способом - плазменно-искровым спеканием. Цель работы заключалась в получении и исследовании экспериментальных образцов пар трения, изготовленных из композиционного материала системы TiC-SiC методом механоактивации и ПИС. Поставленная цель направлена на решение задач по повышению ресурса работы торцевого уплотнения центробежного насоса 16-08-140СП системы охлаждения дизеля Д-160 (180) для трактора Т10. Исследованы процессы консолидации порошковых смесей, в т.ч. содержащих оксид алюминия. Установлено, что введение оксида алюминия препятствует уплотнению при спекании и повышает пористость материала. Оптимальная температура спекания соответствует 1350 °С. Полученный материал обладает высокой твердостью и износостойкостью. Изготовлены и испытаны детали пары трения торцевого уплотнения насоса. Стендовые испытания деталей показали, что интенсивность износа при сухом трении составляет 4,49∙10-9 мм износа / мм пути трения. При работе в охлаждающей жидкости наблюдается приработка деталей, что снижает износ, коэффициент трения и повышает герметичность торцевого уплотнения. Разработанный материал обладает прирабатываемостью, т.е поверхность сглаживается в процессе эксплуатации, что нехарактерно для другой керамики данного назначения.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):64-69
64-69
Метод повышения служебных свойств остова плужного лемеха путем использования абразивостойких наплавочных материалов и полимерных композитов
Аннотация
Присутствие в современном земледелии интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур способствует повышенной интенсивности изнашивания плужных лемехов вследствие высоких скоростей пахоты. Применение известных методов упрочнения сводится к использованию твердых сплавов в качестве покрытий рабочих поверхностей, что в настоящее время не позволяет достичь существенного увеличения ресурса лемехов, особенно их остовов (если лемех составной). Причиной этого следует считать отсутствие противоабразивного покрытия по всему объему поверхности трения детали, лимитирующей работоспособное состояние, которая достигает до 50 и более миллиметров (подрезающе-лезвийная область). Столь значительная величина позволяет использовать различные технологические варианты повышения стойкости к абразивному изнашиванию, включая применение абразивостойких материалов различной природы. Поэтому была поставлена задача по разработке и проверке в реальных условиях технологии упрочнения, которая обеспечивает значительное повышение абразивной стойкости и ресурса при сохранении геометрических параметров, установленных техническими условиями при выполнении агротехнических требований в процессе обработки почвы. Предлагаемый технологический процесс упрочнения состоит в наплавке лезвия на тыльной стороне остова составного плужного лемеха твердым сплавом; на рабочей поверхности формируются два валика повышенной твердости по границам лезвийной и подрезающей областей, а промежуток между ними заполняется клееполимерным абразивостойким композитом. При этом вся площадь рабочей поверхности (поверхности трения) подрезающе-лезвийной части охватывается упрочняющими покрытиями (наплавленным металлом и композитом). Апробация разработанной технологии упрочнения с применением сплавов повышенной твердости и абразивостойкого полимерного композита на эпоксидной основе с гравийным наполнителем показала увеличение ресурса деталей в 1,6 раза в сравнении с изделиями заводского исполнения.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):70-75
70-75
Результаты анализа непрерывного ввода присадок в смазочную систему двигателя, работающего на газообразном топливе
Аннотация
Вопрос обеспечения надежности двигателей внутреннего сгорания является актуальной комплексной задачей, решаемой по разным направлениям, среди которых важными являются условия эксплуатации, вид применяемого топлива, контроль состояния моторных масел, а также обоснование сроков службы последних. При совершенствовании конструкции тракторов необходимо учесть вопрос повышения их надежности и долговечности в процессе эксплуатации. Исследованиями установлено, что от 40 до 45 % всех отказов сельскохозяйственной техники приходится на долю двигателя. Рациональным является решение проблемы повышения надежности двигателя, определение состояния агрегатов и деталей машин по содержанию продуктов износа в работающем масле при эксплуатации двигателей и принятие обоснованных решений по улучшению состояния масла. В целях улучшения эксплуатационных свойств к маслам добавляется присадки. Целью исследования является анализ влияние срабатываемости присадок на эксплуатационные свойства моторного масла и разработка мероприятий по непрерывному вводу присадок в масло. С целью определения влияния непрерывного ввода присадок в смазочное масло и определения их рациональных значений была разработана лабораторная установка. Исследования показали, что щелочное число при непрерывном вводе присадки увеличивалось в 1,5 раза по сравнению с пробами масел, отработанных без устройства непрерывного ввода присадок. Был испытано устройство для ввода присадки с фильтровальным элементом. По результатам исследований был установлен следующий режим работы Т = 85 °С, ν = 2 м/с и концентрация механических примесей составила 0,25 %. Эксплуатационные испытания устройства проводились в течение времени пока щелочное число не опустилось ниже 2 мгКОН/г. В результате испытаний установлено, что использование предлагаемого устройства увеличивает ресурс масла в среднем на 15-20 %.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):76-80
76-80
Улучшение показателей качества работы машин для послеуборочной обработки зерна
Аннотация
Ключевое место в сельскохозяйственном производстве России уделяется производству зерна. Недопустимо высокий уровень потерь зерна на различных этапах его производства, начиная от возделывания и заканчивая послеуборочной обработкой, оказывает негативное влияние на объемы и экономику зернового хозяйства. Для создания охладительной установки зерна, отвечающей высоким требованиям, разработан и изготовлен опытный образец, на котором для подтверждения теоретических предпосылок были проведены экспериментальные исследования. Важным звеном в ряду решаемых задач являлось получение различных опытных зависимостей, в том числе критериальных. В результате для подтверждения аналитических выкладок получены зависимости, позволяющие получить качественные показатели процесса при функционировании экспериментальной установки. Полученные результаты существенно расширяют границы объема информации в области технических средств и технологий механизации послеуборочной обработки зерна, что способствует разработке и проектированию машин, работающих на инновационных принципах.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):81-84
81-84
Оценка технического уровня сельскохозяйственного трактора ТК-3-180 при включении его в робототехнический комплекс
Аннотация
В статье приведена сравнительная оценка значений производительности в час сменного времени машинно-тракторных агрегатов на базе с колесным трактором Агромаш ТК-3-180, полученных при полевых испытаниях, и машинно-тракторных агрегатов с робототехническим комплексом на его базе - путем теоретических расчетов. Приведена принципиальная схема роботизации колесного трактора тягового класса 3. Показано, что система точного земледелия «Агропилот» позволяет обеспечить точность вождения не хуже ±0,05 м, модульная унифицированная система технического зрения «Эдельвейс» позволяет управлять автономной платформой, автоматизированная система управления переключением передач и диапазонов может работать в одном из трех режимов: полный автомат, полуавтомат и ручной режим, бортовая информационно-управляющая система верхнего уровня обеспечивает автоматическое управление машинно-тракторным агрегатом в беспилотном режиме на протяжении всей сменной работы. Рассмотрено влияние технического уровня трактора на его производительность, рабочую скорость и коэффициент сменности. В результате исследований влияния технического уровня элементов трактора на сменную производительность выявлено, что конструкция трактора может дать прирост к производительности до 37,2 %.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):85-90
85-90
Оценка результативности технологических процессов
Аннотация
Проведенный анализ и результаты исследований показали, что каждый технологический процесс оценивается несколькими показателями: коэффициентом вариации глубины заделки семян, частотностью однозерновой подачи, степенью крошения почвы, степень выноса влажной почвы на дневную поверхность и т.д. Интегрального показателя оценки качества выполнения технологических процессов нет. Для решения этой проблемы предлагается аналитическая зависимость показателя результативности, в которой учитываются все определяющие факторы для каждого технологического процесса. Показатель результативности имеет цифровое значение, от 0,4 до 0,9, определяющее качество выполнения технологического процесса: неудовлетворительное, удовлетворительное, хорошее. Кроме того, можно четко обозначить факторы, требующие улучшения, повышающие показатель результативности.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(3):91-94
91-94