Том 87, № 6 (2020)
- Год: 2020
- Статей: 11
- URL: https://journal-vniispk.ru/0321-4443/issue/view/3690
Весь выпуск
Статьи
Создание и исследование свойств многокомпонентных биотоплив для тракторных дизелей
Аннотация
В настоящее время наблюдается интерес к нетрадиционным видам топлива, сырьем для которого служат возобновляемые ресурсы различного происхождения, предназначенные для получения, прежде всего, биотоплив. Цены биотоплив соизмеримы с ценами топлив нефтяного происхождения, а в некоторых случаях даже ниже. Наиболее значимые для работы свойства биотоплив не совпадают со свойствами товарных дизельное топливо. В силу этого при конвертации ДВС, изначально созданных для работы на дизельном топливе, под биотоплива обозначается перечень проблем. Одним из продуктивных направлений адаптации ДВС может быть использование многокомпонентных смесевых биотоплив. Расширения многотопливности дизелей и приближения нужных свойств биотоплив к аналогичным для товарного дизельного топлива целесообразнее достичь путем использования многокомпонентных составов, вследствие чего свойства одного топливо могут компенсировать свойства другого. Исследования в области тепловых двигателей обычно базируются на получении данных стендовых испытаний. Учитывая длительность и трудоемкость такого пути, все чаще стали применяться элементы научного планирования эксперимента. Для сокращения количества опытов было применено планирование эксперимента на основе трехфакторного плана Бокса - Бенкина. Строились уравнения регрессии, проводилась оценка адекватности полученных моделей и оценка значимости его коэффициентов. Опираясь на полученные данные в ходе исследований, было определено процентное соотношение ингредиентов биотопливной композиции исходя из условий достаточной стабильности и кинематической вязкости. Разработана модернизированная конструкция системы питания сельскохозяйственного трактора для его работы на биотопливной композиции, позволяющая сохранять ее вязкостно-температурные свойства в рамках действующего стандарта независимо от температуры окружающего воздуха. Экспериментальным путем получено подтверждение возможности работы трактора на разработанном составе нового топлива.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):6-12
6-12
Исследование рабочего процесса дизеля при его работе с давлением впрыскивания 300 МПа
Аннотация
В статье представлены результаты расчетного исследования влияния отношения диаметра камеры сгорания Dкс к ее глубине hкс и давления наддува рк на характеристики одноцилиндрового двигателя 1ЧН 12/13 с давлением впрыскивания 300 МПа при частоте вращения коленчатого вала 1400 мин-1. Моделирование проводилось при изменении Dкс/hкс от 3,4 до 10 и увеличении pк от 0,15 до 0,45 МПа. Результаты показывают, что двигатель достигает наилучших экономических и мощностных показателей со снижением оксидов азота NOx в отработавших газах при Dкс/hкс = 7,8-10 и давлении рк от 0,25 до 0,35 МПа. При рк = 0,35 МПа и Dкс/hкс = 10 индикаторная мощность двигателя увеличивается на 7,1 %. NOx уменьшается на 68 %, однако сажа, СО и СН увеличиваются в 4,5, 9,5 и 2,2 раза соответственно. Результаты также ясно показывают влияние рк на характеристики струи. Увеличение рк приводит к снижению длины и скорости струи, но угол ее конуса изменяется мало, в то время как при изменении Dкс длина струи и угол конуса меняются мало, а скорость струи - значимо. Давление рк - средство перераспределения количества топлива, сгорающего в струе и вблизи стенки камеры сгорания (КС). С повышением рк увеличивается доля топлива, сгорающего в начале процесса сгорания в условиях объемного смесеобразования, при этом в конце процесса сгорания большая концентрация топлива находится у стенки КС.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):13-27
13-27
Современные технологии и техника для сельского хозяйства - тенденции выставки AGRITECHNIKA 2019
Аннотация
Крупнейшая в мире специализированная международная сельскохозяйственная выставка AGRITECHNIKA 2019 проходила в Германии с 10 по 16 ноября 2019 г. в выставочном павильоне Deutsche Messe г. Ганновера, занимающем площадь более 320 000 м² и состоящем из 28 залов. На выставке были представлены все ведущие мировые предприятия отрасли, среди них 600 - новых, использовавших международную рыночную платформу для презентации своей продукции. Девизом выставки AGRITECHNIKA 2019 является «Глобальное земледелие - региональная ответственность». На выставке было зарегистрировано 300 новинок. Один экспонат - электромеханическая коробка передач EAutoPower - получил золотую медаль, 39 - серебряные. Основную часть экспозиции составляли самоходные тяговые и уборочные машины, а также машины для почвообработки и ухода за выращиваемыми культурами. Большое внимание было уделено вопросу совершенствования ходовых систем и, в частности, съемным гусеничным ходовым системам для тракторов и других самоходных машин, гусеничным и колесно-гусеничным вариантам их исполнения. На стенде практически каждой компании были представлены решения по автоматизации и роботизации отдельных операций в сельском хозяйстве, будь то работы по основной обработке почвы, или мероприятия по борьбе с сорными растениями. Обращает на себя внимание значительный вклад результатов коопераций отдельных производителей в формирование общего образа выставки. Просматривается тенденция децентрализации труда для достижения наилучшего результата, что выражается как в производстве целых машин, так и отдельных компонентов для них. Отдельного упоминания заслуживает отечественный производитель «Ростсельмаш», заслуживший серебряную медаль за разработку системы ночного видения RSM Night Vision. Вышесказанное позволяет заключить, что, несомненно, повышается уровень технической и технологической подготовки сельскохозяйственных машин и оборудования. Это влечет за собой расширение технологической составляющей сельскохозяйственных работ.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):28-40
28-40
Курсовая устойчивость машинно-тракторного агрегата при вспашке
Аннотация
Несоответствие ширины захвата плуга и ширины трактора приводят к асимметричности пахотных агрегатов. Геометрия лемешной поверхности оборотного плуга способствуют возникновению поперечных сил на рабочем орудии. Все это вызывает нарушение равновесия рабочего органа и отклонение трактора от прямолинейного движения во время вспашки. Для сохранения прямолинейного движения водителю приходится через каждые 5-10 метров подправлять машину, что вызывает у него повышенную утомляемость. Для исследования причин бокового увода пахотного агрегата построена математическая модель, которая состоит из уравнений управляемого движения и уравнений неуправляемого сдвига трактора под действием внешних сил со стороны плуга. Описание силового взаимодействия движителя с грунтом основано на математической теории трения с учетом анизотропии и упругих свойств в контакте. На основе модели пассивного сдвига построен годограф максимальной сдвигающей трактор силы со стороны рабочего орудия. Установлено, что сдвигающая сила достигает максимального по сцеплению значения только в случае поступательного сдвига, когда ее линия действия проходит через центр тяжести трактора. Во всех остальных случаях сдвиг (увод) трактора осуществляется силой меньшего значения. Сформулированы особенности и допущения модели применительно к гусеничному и колесному трактору. В результате получено, что независимо от направления поперечного смещения тягового сопротивления плуга увод трактора осуществляется в сторону вспаханного поля. Результат численного эксперимента показал, что основной причиной увода колесного пахотного агрегата является разный тип грунта по бортам трактора, а не смещение тягового сопротивления плуга.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):41-49
41-49
Экспериментальная оценка тягово-сцепных качеств шины сверхнизкого давления
Аннотация
В настоящее время мобильные энергетические средства, оборудованные шинами сверхнизкого давления, получают широкое применение в сельском хозяйстве при проведении полевых работ в ранний весенний период. Для данных энергосредств разработаны принципиально новые широкопрофильные шины с малой грузоподъемностью, отличающиеся сверхнизком внутришинным давлением (10-80 кПа), увеличенной шириной профиля, малой слойностью (2-4), высокой эластичностью и почвощадящем протектором, что в совокупности обеспечивает необходимые тягово-сцепные качества. Благодаря высокой эластичности таких шин и относительному радиальному прогибу (до 25 %) увеличивается площадь контакта шины с почвой и снижаются удельные давления. Установлено, что в силу стоимостных показателей, широкого модельного ряда шин сверхнизкого давления, а также специфических особенностей испытаний на данный момент они недостаточно изучены. В связи с этим были проведены стендовые испытания и определены базовые и тяговые характеристики шины сверхнизкого давления размерностью 1020×420-18 модели Бел-79. Выведено уравнения зависимости показателей шин от разных факторов. Установлено, что при движении по бетонному опорному основанию тягово-сцепные показатели шины улучшаются при увеличении внутреннего давления воздуха в шине и нагрузки на колесо, при движении по полю, подготовленному под посев, улучшение опорно-сцепных показателей наблюдается при снижении внутреннего давления воздуха в шине и нагрузки на колесо. Сделан вывод о том, что результаты испытаний можно использовать как достоверные исходные данные для разработки математических моделей движения различных мобильных энергетических средств, оборудованных шинами сверхнизкого давления.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):50-58
50-58
Анализ экспериментальных исследований трактора, оснащенного упругодемпфирующим механизмом в трансмиссии, при движении в составе транспортного тракторного агрегата
Аннотация
Транспортировка грузов является неотъемлемой и энергозатратной частью сельскохозяйственного производства. Для улучшения энергетических показателей транспортных тракторных агрегатов (ТТА) разработан упругодемпфирующий механизм (УДМ), устанавливаемый в трансмиссию трактора ближе к муфте сцепления. Проведено экспериментальное исследование по выявлению влияния УДМ на работу трактора в составе ТТА. Измерения проведены при движении по грунтовой дороге на 9-й передаче основного диапазона скоростей коробки перемены передач (КПП) трактора. В качестве тягача использовался трактор тягового класса 1,4. Датчики для измерения энергетических показателей были установлены на основные элементы трактора. Определены энергетические показатели работы трактора с трансмиссией, оснащенной УДМ и трактора с заводской трансмиссией. Выявлено снижение расхода топлива на 7,3 %, снижение тяговых усилий от агрегатируемого прицепа на 19,9 %, уменьшение амплитуды колебаний тяговых усилий на 28,3 %, уменьшение буксования движителей в среднем на 9,7 %. Построен график, описывающий динамику изменения буксования движителей серийного трактора и трактора с УДМ в зависимости от времени. Выполнена статистическая обработка показателей буксования, которая показала снижение амплитуды колебаний коэффициента буксования на 16,3 %. Полученные результаты экспериментальных исследований свидетельствуют, что трактор в составе ТТА с УДМ в трансмиссии имеет лучшие показатели работы по сравнению с серийным трактором и имеет меньшую нагрузку на двигатель, элементы КПП и ведущие колеса трактора.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):59-66
59-66
Факторы, влияющие на изменение сопротивления передвижению колес и глубину колеи широкозахватных дождевальных машин
Аннотация
Процесс работы дождевальных машин сопровождается образованием колеи ходовыми тележками, приводящей к возрастанию сопротивления передвижению колес и ко многим негативным последствиям: переполиву орошаемых площадей, повышению затраченной энергии на передвижение, повышению уплотнения почвы и т.п. Глубина колеи и сопротивление передвижению колес зависят от многих параметров: влажности почвы, режима полива, несущей способности почвы, геометрических параметров колеса и т.д. Но наибольше влияние оказывают нагрузка, приходящаяся на ось колеса, и давление воздуха в шинах. Представлены результаты лабораторных исследований установок, имитирующих ходовые тележки дождевальных машин, которые показали, что при поддержании постоянного давления воздуха в шинах повышение нагрузки на ось пневматического колеса с 0,1 до 1,0 кН приводит к увеличению глубины колеи до 4 см, а также линейному росту сопротивления передвижению колеса. С увеличением давления, создаваемого пневматическим колесом, увеличивается остаточная деформация, глубина колеи и, следовательно, возрастает сопротивление передвижению пневматического колеса. Глубина колеи повышается на 20 % при повышении давления воздуха в шинах с 0,5 до 1,0 МПа. При постоянной нагрузке, приходящейся на ось колеса, сопротивление передвижению пневматического колеса возрастает в среднем 25 % при повышении давления воздуха в шинах с 0,5 до 1,6 МПа. Оптимизация ходовых систем, соотношения нагрузки, приходящейся на ось колеса, геометрических параметров и характеристик, а также давления воздуха в шинах является актуальной задачей.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):67-71
67-71
Влияние работы комбинированного сошника на качество и урожайность зерна
Аннотация
В статье представлены результаты проведенных исследований за 2019-2020 годы по изучению влияния работы комбинированного лапового сошника для разноуровневого посева зерновых культур и одновременного внесения стартовой дозы минеральных удобрений на качество и урожайность зерна мягкой яровой пшеницы Омская 36. При посеве переоборудованной комбинированными сошниками сеялкой СКП-2.1М, где минеральные удобрения вносились ниже семян яровой пшеницы, прибавка урожая в опытах, проведенных в 2019 г., в среднем составила 14 % в сравнении с контрольным посевом сеялкой СКП-2.1 с серийными стрельчатыми сошниками, где минеральные удобрения вносились в один почвенный горизонт с семенами. Проведенный полевой опыт 2020 г. подтвердил полученные ранее результаты работоспособности сошника: прибавка зерна при использовании комбинированных сошников на сеялке СПК-2.1М составила 12,5 %. Разница в урожае зерна объясняется различными погодными условиями 2019 и 2020 гг. Качественные показатели яровой мягкой пшеницы при посеве комбинированными сошниками в сравнении с серийной сеялкой дали среднее увеличение белка на 7,9 и 4,7 %, соответственно, а наибольшие значения клейковины при этом на контрольной сеялке находились в пределах 25,8-27,1 %, а на экспериментальной СКП-2.1М - в пределах 26,1-28,5 % в 2019-2020 гг. соответственно. Таким образом, по результатам проведенных лабораторно полевых исследований в течении двух лет установлено, что предложенная конструкция комбинированного сошника для посева и внесения минеральных удобрений ниже высева семян работоспособна, способствует увеличению урожайности и качеству зерна мягкой яровой пшеницы.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):72-77
72-77
Алгоритмическая модель выбора параметров конфигурации робототехнического захвата сельскохозяйственной продукции
Аннотация
Обсуждается решение проблемы автоматизации процесса сбора сельскохозяйственной продукции на основе моделей, алгоритмов и многокритериального синтеза конфигурации робототехнического захвата и управления его программно-аппаратными компонентами при физических манипуляциях с объектами агропродукции. Выполнение монотонных физически тяжелых операций в сельскохозяйственном производстве ведет к риску расстройства опорно-двигательного аппарата работников, поэтому применение робототехнических средств для физического контакта и манипуляций с объектами в сельскохозяйственном производстве является актуальной задачей, обеспечивающей снижение себестоимости продукции, повышение качества выполняемых операций и безопасности труда привлекаемых специалистов. Вариативность физических и геометрических характеристик плодов и способов их сбора не позволяет создать универсальные робототехнические захваты, поэтому на текущий момент ведутся активные исследования по проектированию робототехнических захватов для манипуляций с плодами отдельных культур, различающимися по весу, плотности, геометрии, шероховатости поверхности и другим параметрам. В статье описана разработанная концептуальная модель управления робототехническим захватом, включающая описание манипулятора, захвата, сенсорной системы и манипулируемого объекта сельскохозяйственной продукции с разнообразными формами, физико-механическими свойствами. Проанализированы физико-механические свойства некоторых овощей и фруктов, способы их отрезания плода, которые следует учитывать при разработке робототехнических захватов. Обсуждается четырехэтапная методика определения параметров робототехнического захвата, включающая определение характеристик объекта манипуляции, характеристик рабочей среды, определение особенностей манипулятора, на котором планируется установить захват, и оценивание эффективности проектируемого захвата по ряду критериев. Приведена разработанная алгоритмическая модель выбора параметров конфигурации робототехнического захвата сельскохозяйственной продукции, обеспечивающая на основе анализа свойств манипулируемого объекта разработку требований, предъявляемых к конфигурации и системе управления захватом.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):78-90
78-90
Новый процесс вспушивания лент льнотресты
Аннотация
Результаты научных исследований и практический опыт льносеющих хозяйств показал, что процесс росяного приготовления тресты происходит неравномерно по толщине слоя стеблей. При длительном ненастье ленты стеблей льна очень часто прорастают травой и прибиваются дождями к почве. В таком состоянии нижние стебли в слое подгнивают и качество волокнистой продукции заметно снижается. Поэтому необходимо ленты стеблей периодически оборачивать или вспушивать. В настоящее время в хозяйствах страны льноводы отдают предпочтение вспушиванию лент льнотресты по причине высокой производительности и надежной работы машин в поле. Однако существующие вспушиватели перепутывают стебли и увеличивают их растянутость в ленте. Авторы отмечают, что возникающие при этом большая дезориентация и чрезмерная растянутость стеблей в слое являются главной причиной низкого выхода длинного волокна на льнозаводе. С учетом обозначенной проблемы ученые ФГБОУ ВО Костромской ГСХА предложили принципиально новый процесс вспушивания лент льнотресты и разработали машину для его реализации, обеспечивающую максимальное сохранение исходных значений структурных параметров стеблевого слоя. В статье дано описание устройства и принципа действия нового двухпоточного вспушивателя лент льнотресты, изложены методика обоснования режимов его работы и результаты экспериментальных исследований. При этом установлено, что при работе опытного образца вспушивателя на проросших травой и прибитых дождями лентах льнотресты необходимо устанавливать подбирающий барабан в такое положение, при котором его пальцы будут проникать в почву на глубину не менее чем на 1,0-2,0 см. Выявлена также возможность увеличения поступательной скорости движения агрегата до 3,1 м/c и более без заметного снижения качества его работы.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):91-100
91-100
Восстановление штоков гидроцилиндров методом ЭИЛ
Аннотация
В процессе эксплуатации техники ее конструктивные элементы под влиянием сил трения и окружающей среды подвергаются различным видам износа. Для поддержания подвижного состава в работоспособном состоянии необходимо планомерное осуществление большого комплекса мероприятий, таких как техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт с периодической заменой и восстановлением изношенных деталей и узлов. Очевидно, что поддержание работоспособности современных машин требует высоких технических знаний и современных технологий. Нередко специальные машины, в том числе тракторы и различная сельскохозяйственная техника, оборудованы силовыми гидравлическими системами для выполнения различной тяжелой работы. Исполнительными механизмами таких систем являются гидроцилиндры. Одна из главных особенностей их конструкции и работы состоит в том, что основная и очень точная деталь - шток - в рабочем состоянии находится в ничем не защищенной среде, а именно на открытом воздухе. Спецификой работы тяжелой техники является высокая запыленность, загазованность и присутствие в зоне работы различных абразивных материалов в виде камней и грунта. Находящиеся в данных условиях точные, полированные штоки подвергаются значительному износу. В статье рассматривается возможность восстановления штоков гидроцилиндров при небольших видах износов (царапины и вмятины глубиной не более 0,3 мм) методом электроискрового легирования (ЭИЛ), с созданием на их рабочих поверхностях покрытий, по своим характеристикам идентичным новым. Подобраны электродные материалы и режимы обработки. Выполнены исследования по определению динамической микротвердости созданного покрытия.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(6):101-107
101-107