Том 86, № 4 (2019)
- Год: 2019
- Статей: 13
- URL: https://journal-vniispk.ru/0321-4443/issue/view/3695
Весь выпуск
Статьи
Управление качеством процесса смесеобразования в период пуска и послепускового прогрева дизельного двигателя
Аннотация
В период пуска и послепускового прогрева двигателя подаваемое форсункой в камеру сгорания топливо нагревается и частично испаряется за счет эксергии сжатого воздуха. При этом в основном образуются крупные капли, количество которых в цикловой подаче может достигать 85…90 %. Крупные капли не могут полностью испариться, достигают холодных стенок камеры сгорания, где конденсируются и не принимают участия в сгорании, ухудшая пусковые качества и увеличивая неполноту сгорания в период пуска и послепускового прогрева. Очевидно, что улучшение пусковых качеств дизеля и снижение неполноты сгорания в послепусковой период можно осуществлять путем повышения эксергии воздушного заряда в конце такта сжатия или увеличения эксергии топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания. Цель исследований - повышение пусковых качеств дизельных двигателей и снижение неполноты сгорания топлива в пусковой и послепусковой период путем управления активностью топливных факелов. При выполнении исследований использовался эксергетический метод. Эксергетический метод базируется как на первом, так и на втором законах термодинамики, учитывает потери от необратимости реальных процессов и позволяет оценить степень термодинамического совершенства рассматриваемых систем. Экспериментальные исследования показали, что у двигателей, которые имеют традиционную систему питания с давлением до 20 МПа, активация топлива осуществляется в основном (на 96,8 %) за счет эксергии заряда воздуха. Структура потерь эксергии заряда воздуха распределяется следующим образом: на нагрев топлива до средней температуры кипения - 75 %, на испарение - 12,5 % и 12,5 % - на перегрев паров топлива от общих суммарных затрат на испарение. Таким образом, высокий уровень энергообеспеченности заряда воздуха позволяет управлять качеством процесса смесеобразования в период пуска и послепускового прогрева путем изменения величины термомеханической составляющей эксергии топливных факелов.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):3-11
3-11
Нагрузочные характеристики автомобильного дизеля при использовании в качестве топлива природного газа
Аннотация
В статье представлены нагрузочные характеристики дизеля Д-245.7 при работе по газодизельному процессу. Приведены графики изменения показателей процесса сгорания, характеристик тепловыделения, эффективных показателей. Проблема повышения стоимости бензина и дизельного топлива, ограниченность природных запасов нефти толкают к необходимости поиска альтернативных топлив для автомобильного транспорта. Среди всего перечня перспективных топлив много преимуществ есть у природного газа. Самое главное преимущество - низкая стоимость. Важно изучить вопросы перевода на природный газ дизельных двигателей, т.к. дизельный двигатель является наиболее распространенным в народном хозяйстве. Самым подходящим способом перевода дизелей на природный газ является реализация газодизельного рабочего процесса, так как она не требует существенной переделки двигателя. В качестве объекта исследования выбран дизель Д-245.7. В процессе исследования в числе прочих были сняты нагрузочные характеристики данного дизеля при работе по газодизельному процессу. При анализе полученных экспериментальных данных у газодизельного процесса по сравнению с дизельным можно отметить некоторые особенности. На газодизельном процессе наблюдается повышение температуры и давления газов в цилиндре. Тепловыделение происходит намного быстрее. Это свидетельствует об объемном характере воспламенения и сгорания природного газа. Мощность двигателя при переходе на газодизельный процесс сохраняется на прежнем уровне, при этом потребление дизельного топлива за счет замещения природным газом снижается в несколько раз. Также газодизельному процессу свойственно снижение эффективного КПД, часового расхода воздуха, коэффициента избытка воздуха, температуры отработавших газов.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):12-17
12-17
Ресурсосберегающий технологический процесс очистки системы смазки двигателей тракторов от загрязнений
Аннотация
Рассмотрены вопросы очистки системы смазки двигателя от загрязнений отработанными моторными маслами без их слива из картера двигателя. Установлено, что добавление в работавшее в двигателе моторное масло моноэтаноламина в смеси с изопропанолом позволяет укрупнять растворенные в масле смолы, продукты окисления до размеров, легко удаляемых встроенными в систему смазки средствами очистки. Определено, что последующее добавление в масло диметилсульфоксида и уайт-спирита придают маслу высокие моющие свойства. По результатам сравнительных испытаний установлено, что загрязненность деталей двигателя после промывки системы смазки товарным промывочным маслом снижается в два раза. Использование разработанного технологического процесса промывки позволяет снизить загрязненность основных деталей в 4 раза. Компрессия в цилиндрах после промывки двигателя Д-240 по разрабатываемому способу увеличилась с 2 до 2,5 МПа, расход топлива снизился с 13,9 до 11,3 л/час. Содержание нерастворимого осадка в масле после промывки двигателя разработанным способом составляло 0,65 %, в то время как в специальном промывочном масле - 0,37 %. Данные факты подтверждают высокие моющие свойства состава. В целом разработанный технологический процесс промывки позволяет в условиях сельскохозяйственных предприятий проводить очистку систему смазки и деталей двигателя от загрязнений без использования дорогостоящих промывочных масел. Очистка деталей двигателей от загрязнений увеличивает срок службы техники и снижает затраты на ремонт и эксплуатацию изношенных машин АПК.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):18-21
18-21
Совершенствование конструкции тележки для ручного сбора ягод земляники садовой
Аннотация
Основной целью исследования является выявление степени влияния асимметричности сил сопротивления перекатыванию колес тележки, предназначенной для перемещения сборщика по плантации земляники садовой при ручном сборе ягод, на устойчивость ее прямолинейного движения. Теоретическая гипотеза была сформулирована по отношению к трехколесной тележке, переднее колесо которой является управляемым и размещено в центральном междурядье, а задние колеса - в двух соседних с ним. Согласно результатам расчетов, при такой компоновке тележки обеспечение прямолинейности ее движения только за счет варьирования положением опорной точки для ноги сборщика при его отталкивании от поверхности междурядья затруднительно уже при двукратном увеличении силы сопротивления перекатыванию для одного из колес. В результате тяговых испытаний экспериментальной трехколесной тележки установлено, что при использовании колес от серийного велосипеда диаметром 700 мм и ее дополнительном нагружении балластом весом в 704,6 Н, имитирующим средний вес сборщика, трехкратная разница между усилиями перекатывания колес возникает при появлении дополнительного препятствия перед одним из них высотой всего в 13 мм. При доведении высоты дополнительного препятствия до 45 мм степень дифференциации между силами сопротивления перекатыванию колес увеличивается до 8,3 раза. В связи с этим тележку целесообразно снабжать устройством для дополнительной ручной корректировки процесса ее прямолинейного движения по междурядьям. В экспериментальном варианте тележки для этой цели на оси вращения вилки переднего колеса был смонтирован рычаг, свободный конец которого выведен в зону, удобную для доступа левой руки сборщика.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):22-27
22-27
Трансформируемые рабочие органы для безотвальной обработки почвы
Аннотация
Для выполнения технологических операции в различных почвенно-климатических условиях разрабатываемые конструкции почвообрабатывающих орудий должны быть основаны на принципах трансформации, осуществляемой за счет блочно-модульного построения и комплектования их различными рабочими органами с использованием научно-обоснованной комбинации сменных элементов. Цель исследования - совершенствование технологического процесса безотвальной обработки почвы и разработка новых трансформируемых рабочих органов для его осуществления. Основу предлагаемого нового трансформируемого рабочего органа для глубокой безотвальной обработки почвы составляет чизель в виде изогнутой в продольном направлении стойки с приваренным к ней долотом. При принудительном фиксировании лап под углом 90° относительно стойки в поперечно-вертикальной плоскости рабочий орган представляет собой плоскорез, при демонтаже лап - чизель, при шарнирном креплении лап трансформируется в чизельный с самоустанавливающимися в поперечно-вертикальной плоскости под углом естественного скола почвы лапами. Крошение пласта новыми трансформируемыми рабочими органами для безотвальной обработки почвы с шарнирно закрепленными лапами осуществляется по пути наименьшего сопротивления за счет самоустановки под углом естественного скола почвы. Наблюдается снижение тягового сопротивления на 9,09 % новых трансформируемых рабочих органов для безотвальной обработки почвы с шарнирно закрепленными лапами. Использование шарнирно закрепленных лап оказывает положительное влияние на динамические характеристики орудия, так как в широкополосном спектре колебаний сравнительно низкого уровня отсутствуют пиковые значения амплитуд, поэтому резонансные явления маловероятны. По характеру протекания корреляционной функции установлен колебательный процесс функционирования новых трансформируемых рабочих органов с шарнирно установленными лапами, который характеризуется появлением гармонической составляющей колебательного процесса подвижных элементов рабочего органа. Для обеспечения управления требуемыми параметрами колебательного движения необходимо оснащение конструкции упругим элементом с регулированием его жесткости. Новые трансформируемые рабочие органы для безотвальной обработки почвы не уступает по агротехническим показателям современным техническим средствам.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):28-36
28-36
Проектирование датчика крутящего момента на валах колесного трактора
Аннотация
Для повышения эффективности работы колесных тракторов необходимо улучшать их топливную экономичность и проходимость. Этого можно достичь применением на тракторах датчиков крутящего момента, устанавливаемых на карданных валах трансмиссии, текущее значения нагрузки с выхода которых может использоваться в системах автоматического управления движением трактора или субъективно водителем. Авторами предлагается методика выбора параметров такого датчика момента, в котором формируется напряжение, пропорциональное углам закручивания карданного вала и, соответственно, передаваемому крутящему моменту.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):37-42
37-42
Вибрационная защита гидравлической системы подрессоривания мобильных машин с применением активного регулирования нейросетевым контроллером
Аннотация
Большую часть времени эксплуатации колесные сельскохозяйственные тракторы работают на полях с разными почвенными фонами, а при выполнении транспортных работ - на грунтовых дорогах либо в условиях бездорожья. В этих условиях необходима система подрессоривания, позволяющая обеспечить регламентированную плавность хода и эффективную виброзащиту оператора. Цель исследования - разработать новый контроллер, скользящего режима на основе радиальных базисных функций в нейронной сети (РБФНС), реализованный для активной системы подрессоривания ¼ части мобильного энергетического средства (МС). Алгоритм управления основан на радиальных базисных функциях и сочетает в себе преимущество адаптивной системы управления и управления режимом скольжения. Правило адаптации используется для регулирования базисных функций на основании информации о заданной поверхности скольжения в режиме реального времени. Так как такой подход обладает способностью к обучению, то его реализация может быть начата без каких-либо начальных значений РБФНС. Предлагается для управления параметрами скользящего режима использовать нейронную сеть. Для управления активной системой подрессоривания МС предлагается адаптивный контроллер режима скользящего режима РБФНС. Регулируемый параметр для контроллера РБФSM выбирается как gs = 8,5, чтобы покрыть диапазон гауссовских функций. Предложен новый контроллер режима скольжения гидравлически активной системы подрессориванияна основе нейронной сети. Результаты имитационного моделирования показывают, что благодаря использованию данного нейросетевого контроллера система подрессоривания достаточно эффективно снижает виброактивность колебательной системы исследуемого МС от неровностей дороги.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):43-49
43-49
Совершенствование конструкции сиденья трактора
Аннотация
На сегодняшний день фундаментальной и важнейшей задачей развития сельского хозяйства страны является создание безопасных условий труда, которые могли бы обеспечить максимальную эффективность и результативность сельскохозяйственных работ. Несомненно, без соблюдения охраны труда возрастает риск для жизни и здоровья работников села, в особенности трактористов, что выражается в существенном увеличении процента профессиональных заболеваний. Серьезной проблемой при работе на тракторах является общая вибрация (вибрация, передающейся на тракториста через сиденье трактора), уровень которой превышает допустимую норму. С целью улучшения условий труда при работе на тракторе предложена усовершенствованная конструкция сиденья трактора. Ее применение за счет установки гидравлического амортизатора и дополнительной пружины позволит добиться максимального гашения колебаний, воздействующих на сиденье и непосредственно на тракториста при движении по бездорожью.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):50-53
50-53
Влияние угловой демпфирующей связи на колебания трехосной двухсекционной бесподвесочной колесной машины
Аннотация
Статья посвящена исследованию влияния угловой демпфирующей связи (УДС) на колебания трехосной двухсекционной бесподвесочной колесной машины. Для оценки влияния демпфера в узле сочленения на колебания такой машины в работе рассматриваются три варианта сочетания параметров системы подрессоривания и УДС: колесная сочлененная машина с подвеской и без УДС; колесная сочлененная машина без подвески и без УДС; колесная сочлененная машина без подвески и с УДС. На основе общепринятых допущений линейной теории подрессоривания приведены расчетная схема и математическая модель угловых колебаний трехосной двухсекционной бесподвесочной колесной машины с УДС в узле сочленения. В ходе аналитического решения найдены выражения коэффициента усиления колебаний для угла складывания одинаковых секций и определены их максимальные значения в резонансе. Также для рассматриваемых вариантов определены отношения коэффициентов усиления угловых колебаний в резонансе и выражения для относительного коэффициента затухания колебаний по углу складывания секций. Представлены расчетные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) угла складывания секций для различных сочетаний параметров УДС при наличии и отсутствии подрессоривания секций машины. Установлено, что введение УДС для колесной бесподвесочной машины позволяет уменьшить амплитуду угловых колебаний в резонансе в 10 раз. А при применении колес, жесткость которых равна жесткости подвески, для бесподвесочных сочлененных машин возможно еще большее уменьшение угловых колебаний до коэффициента динамичности, равного 1,7. При этом угловой демпфер для бесподвесочной машины, неупругое сопротивление которого равно суммарной мощности всех 8 амортизаторов подрессоренной машины, обеспечивает более малые угловые колебания во всем частотном диапазоне кинематического возмущения со стороны дороги. Предложенную сочлененную схему компоновки бесподвесочных машин с УДС целесообразно использовать для разработки перспективной колесной техники, например тракторов и большегрузных автомобилей, имеющих колеса большого диаметра.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):54-61
54-61
Оценка работоспособности моторных масел по краевому углу смачивания
Аннотация
Проблемы, связанные с повышением надежности и долговечности двигателей внутреннего сгорания в значительной степени зависят от качества используемых топливо-смазочных материалов. Одним из показателей качества работающего моторного масла является краевой угол смачивания. Он позволяет оценить загрязненность масла нерастворимыми продуктами и способность масел их диспергировать. Метод заключается в определении диспергирующе-стабилизирующих свойств работающего моторного масла, степени загрязнения масла по краевому углу смачивания масла на поверхности субстрата. Моторное масло является коллоидной жидкостью, которая делится на слои. В верхней части капли находится присадка, которая коагулирует твердые загрязнители, в нижней части - базовое масло с жидким загрязнителем. Такой способ обеспечивает однозначную оценку диспергирующих и стабилизирующих свойств работающих масел, поскольку учитывается угол смачивания в разных слоях капли моторного масла. Загрязненности моторного масла механическими примесями, характеризующие диспергирующие свойства работающего моторного масла, определяеются углом в верхнем слое моторного масла. Оценка краевого угла смачивания заключается в определении границ растекания моторного масла по поверхности субстрата. Экспериментальные исследования показали, что: угол смачивания работоспособного моторного масла на поверхностях изменяется в пределах: на стальном субстрате - от 5,36 до 20,62°; на медном субстрате - от 7,45° до 20,39°; на субстрате подшипника скольжения - от 6,62° до 11,73°. Однако по результатам исследования было выявлено, что субстрат, изготовленный из подшипника скольжения, смачивается при любом содержании загрязнителей. Из этого следует, что за критерий краевого угла смачивания необходимо принимать субстраты на основе стали (чугуна) и меди, поскольку они в большей мере отражают диагностический признак.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):62-68
62-68
Применение твердометрии для оценки технического состояния топливопроводов систем Common Rail
Аннотация
Топливопроводы высокого давления являются одним из важнейших компонентов систем топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Развитие в России собственного производства и системы технического обслуживания двигателей с топливной аппаратурой типа Common Rail пока еще происходит в условиях недостаточной нормативно-технической базы. До настоящего времени разработаны только одни технические условия на поставку проката и ГОСТ, являющийся, по сути, аутентичным переводом международного стандарта ИСО, которые регламентируют технические требования к стальным бесшовным трубам. Отсутствуют стандартизованные требования непосредственно к изделиям, в том числе к методам их испытаний и диагностике. При этом топливопроводы высокого давления систем Common Rail имеют существенные отличия от своих предшественников - топливопроводов механических систем. Однако пока не разработаны методические основы оценки технического состояния и ресурса компонентов Common Rail. В то же время имеется большой научно-технический задел в области исследований трубопроводов топливно-энергетического комплекса, в том числе, нефте-, газотранспортных систем. Достаточно эффективно действуют многочисленные стандарты, разработанные, например, в ПАО «ГАЗПРОМ», и регламентирующие важные вопросы проектирования, диагностики и оценки технического состояния нефте-, газопроводов. Представляется логичным и обоснованным использование с соответствующим изменением и доработкой опыта специалистов в этой области для создания нормативной базы по топливопроводам высокого давления систем Common Rail. Обязательным условием диагностики топливопроводов систем Common Rail в эксплуатации является сохранение целостности топливопроводов, то есть неразрушающий контроль. С учетом доступности технических средств наиболее эффективным методом контроля должна стать твердометрия. В работе сделана попытка обзора известных работ по применению твердометрии для исследования трубопроводов топливно-энергетического комплекса с оценкой их возможного применения для трубопроводов Common Rail.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):69-79
69-79
Повышение коррозионной стойкости сельскохозяйственных машин при хранении за счет использования новой защитной смазки
Аннотация
Инновационное развитие агропромышленного комплекса предполагает не только совершенствование существующих технических средств и технологий механизации сельского хозяйства, но и создание новых, отвечающим современным требованиям. Ключевая роль в производстве продукции села отводится его техническому обеспечению. Особое значение придается отлаженной работе сельскохозяйственных машин. Из-за сезонного характера работ в аграрном секторе немаловажное место отводится хранению техники, особенно - на открытых площадках. Задача исследования заключалась в расширении возможностей повышения коррозийной стойкости металлических деталей сельскохозяйственных машин при хранении на открытых площадках за счет использования новых добавок, а именно использование отработанных моторных масел автотракторных двигателей; омыленного таллового пека - отхода, образованного при производстве бумаги и картона. Указанная задача достигается тем, что предлагается смазка, содержащая следующие компоненты, мас. %: отработанное моторное масло - 20-40; омыленный талловый пек - 2,0-4,0; азотная кислота - 0,15-0,45; вода - остальное. Проведенные испытания подтвердили, что применение смазки данного состава исключает коррозию металлических деталей сельскохозяйственной техники при хранении на открытых площадках за счет высокой адгезии. Данная смазка не требует подогрева. Использование отработанных моторных масел позволяет отказаться от применения для смазок дорогостоящих масляных нефтяных соединений.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):80-84
80-84
Применение конвейерной комбинированной конвективно-микроволновой обработки для сушки фруктов и овощей
Аннотация
В статье представлен опыт эксплуатации микроволновых сушильных установок, применяемых в технологии переработки сельскохозяйственного сырья. Предложены технологические решения, касающиеся разработки и использования конвейерных микроволновых сушильных установок для сушки растительного сырья. Полученные параметры энергопотребления и динамики процесса сушки позволяют определить близкую к оптимальной границу перехода энергоподводов. Определено оптимальное значение переходной влажности (на границе микроволнового и конвективного модулей), которое должно находиться в диапазоне от 28 до 35 %. Применение метода комбинированного энергоподвода в технологиях сушки фруктов и овощей позволяет снизить энергопотребление процесса на 20-30 %. Приводятся примеры успешного внедрения предложенного способа сушки в пищевой промышленности.
Тракторы и сельхозмашины. 2019;86(4):85-90
85-90