Том 32, № 2 (2022)
- Год: 2022
- Выпуск опубликован: 30.06.2022
- Статей: 9
- URL: https://journal-vniispk.ru/2658-4123/issue/view/19569
Весь выпуск
Технологии, машины и оборудование
Результаты адаптации конструкции комбайна к работе с очесывающей жаткой
Аннотация
Введение. Снижение дробления свободного зерна рабочими органами молотилки при очесе растений на корню является актуальной научной проблемой. Цель исследования – разработать техническое решение и экспериментально подтвердить возможность осуществления предварительной сепарации свободного зерна из очесанного зернового вороха до поступления его в молотильную камеру зерноуборочного комбайна.
Материалы и методы. Наиболее перспективным техническим решением, позволяющим минимизировать дробление свободного зерна, является наклонная камера, содержащая решетчатое днище с продолговатыми отверстиями, под которыми смонтированы наклонные шнеки. Экспериментальные исследования были разделены на два этапа. В первой серии экспериментов в лабораторных условиях определяли оптимальные размеры отверстий решетчатого днища, обеспечивающих максимальный проход свободного зерна. Во второй серии экспериментов оценивали степень сепарации и дробления свободного зерна в реальных полевых условиях.
Результаты исследования. По результатам лабораторных исследований установлено, что максимальный проход свободного зерна сквозь отверстия решетчатого днища составляет 68,7 % при ширине его отверстий 8 мм и их длине 160 мм. По результатам полевых экспериментов установлено, что средний проход свободного зерна сквозь отверстия решетчатого днища составляет 90 %. При этом дробление зерна в наклонной камере не превышало 0,5 %, а в бункере 1,75 %. Дробление бункерного зерна находилось в пределах 5,25 % при работе комбайна без предварительной сепарации очесанного зернового вороха на решетчатом днище наклонной камеры.
Обсуждение и заключение. Предварительная сепарация свободного зерна из очесанного вороха позволяет уменьшить дробление зерна как минимум в три раза, а также снижает мощность, которая расходуется на привод молотильного аппарата, на 11–12 %.
190-206
Исследования и сравнительные испытания плющилки зерна с питающим устройством
Аннотация
Введение. В статье приведены результаты экспериментально-теоретических исследований технологического процесса плющилки зерна с питающим устройством ПЗ-1М. Работа выполнена на базе ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока в период 2011–2019 гг. Цель исследования – разработка схемы питающего устройства к плющилке зерна, определение рациональных параметров его рабочего органа (питающего вальца) и испытания усовершенствованной плющилки.
Материалы и методы. Предложена конструктивно-технологическая схема плющилки с питающим устройством, новизна которой подтверждена патентами № 2628297 и 2557780. Разработана структурная схема плющилки с питающим устройством, включающим активный рабочий орган – питающий валец с лопастями. Проведены теоретические исследования движения зерновки по лопастям вальца питающего устройства, которые определили закономерности движения зерна в зависимости от величин параметров вальца.
Результаты исследования. Установлено, что при величине внутреннего радиуса питающего вальца 0,045 м и больше все зерно сходит с лопасти в подводящий канал и через него на плющение под требуемым углом выхода, равным 60°, при частоте вращения вальца не меньше 400 мин–1 и величине коэффициента трения зерна о лопасть вальца меньше 0,4. При соблюдении данных параметров питающий вал и устройство эффективны. С учетом результатов исследований разработана конструкторская документация и изготовлена плющилка ПЗ-1М, включающая питающее устройство. Проведены ведомственные и сравнительные испытания плющилки, которые показали высокую эффективность ее применения: машина надежно и качественно выполняет технологический процесс плющения зерна.
Обсуждение и заключение. Применение в конструкции плющилки питающего устройства в 2,08 раза повышает производительность плющения при снижении энергоемкости процесса в 1,6 раза; годовой экономический эффект от применения плющилки с питающим устройством ПЗ-1М, по сравнению с аналогом, составляет 67 583 руб. при уровне интенсификации 49 %.
207-221
Разработка адаптивного центробежного рабочего органа для внесения минеральных удобрений с применением технологий быстрого прототипирования
Аннотация
Введение. Совершенствование агропромышленного комплекса подразумевает создание новых и модернизацию имеющихся рабочих органов и машин. Важным условием при этом является применение современных технологий и постоянное сотрудничество с реальным производством. Цель исследования – разработать адаптивный центробежный рабочий орган и повысить качество внесения минеральных удобрений.
Материалы и методы. На основании изучения состояния вопроса и требований, предъявляемых к машинам для внесения минеральных удобрений, разработан и изготовлен адаптивный центробежный рабочий орган. На всех стадиях применялись методы компьютерного проектирования и быстрого прототипирования на основе аддитивных технологий.
Результаты исследования. В результате использования представленных рабочих органов увеличилась ширина захвата агрегата на 10,0–22,5 %. Экспериментальные рабочие органы, по сравнению с серийными, позволяют уменьшить неравномерность внесения гранул минеральных удобрений на 13,4 % за счет их перераспределения с центральной зоны по краям.
Обсуждение и заключение. В результате экспериментальных исследований доказана эффективность применения разработанного адаптивного центробежного рабочего органа. Он позволяет увеличить равномерность распределения гранул минеральных удобрений и рабочую ширину захвата агрегата. Современные методы проектирования позволяют значительно сократить время и расходы.
221-234
Применение диагностики для исследования эксплуатационной надежности электронных систем управления двигателем автомобиля Skoda
Аннотация
Введение. В электронных системах управления двигателем происходят физические процессы, часть из которых приводит к износу элементов системы. Опыт эксплуатации и диагностирования автомобилей на станции технического обслуживания показал, что часть автомобилей эксплуатируются с неисправностями, многие из которых в дальнейшем приводят к отказам различных групп сложности.
Цель исследования – применить диагностику для определения эксплуатационной надежности и оценки технического состояния электронных систем управления двигателем.
Материалы и методы. Для оценки эксплуатационной надежности современной электронной системы управления двигателем была выбрана партия автомобилей. Экспериментальные исследования были проведены на автомобилях Skoda Octavia с двигателями 1.8 TSI CDAB 152 л.с. Euro5 и CDAA 160 л.с. Euro5. Выборка составила 60 единиц техники. Автомобиль записывался на диагностику, предварительно проводилось техническое обслуживание и компьютерная диагностика. После короткого теста автомобиль снова заезжал на станцию технического обслуживания и подвергался глубокой диагностике электронной системы управления двигателем.
Результаты исследования. Получены результаты исследований надежности основных элементов электронной системы управления двигателем. Можно сделать вывод о том, что большая часть отказов конструктивных элементов электронной системы управления двигателем соответствует исполнительным механизмам системы, имеющим подвижные элементы. Датчики, измеряющие параметры системы, изнашиваются в меньшей степени. Проведен анализ зависимости показателей безотказности регулятора давления топливного насоса по интервалам наработки.
Обсуждение и заключение. Определено, что наименьший ресурсный пробег приходится на свечи зажигания. При этом наиболее частая неисправность возникает у регулятора давления топлива в топливной системе автомобилей с долей в 19,8 % от общего количества. Ресурс данного элемента электронной системы управления двигателем составляет в среднем 125 тыс. км. Доказано, что диагностирование с применением современного технологического оборудования является эффективным.
235-248
Агроинженерия
Динамика фракционного состава зерносоломистой массы, обмолачиваемой в молотильном аппарате зерноуборочного комбайна
Аннотация
Введение. В статье приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов обмолота и сепарации в молотильном аппарате зерноуборочного комбайна с цифровой оценкой фракционного состава обмолачиваемого зерносоломистого материала. Полученные данные позволят выявить динамику фракционного состава зерносоломистой массы, обмолачиваемой в молотильном зазоре молотильного аппарата в зависимости от ее подачи.
Материалы и методы. Исследования проводили на специальном стенде в виде отдельного блока молотильного аппарата комбайна. Под каждой секцией подбарабанья были установлены пробоотборники. Подачу массы меняли в пределах от 1,0 до 6,0 кг/с при коэффициенте соломистости 1:1. Полученные данные аппроксимировали по стандартной методике.
Результаты исследования. Найдено количество зерна и соломы, прошедшее через решетку подбарабанья, и остальной части, поступающей на соломосепаратор, в зависимости от начального их количества. Для каждой фракции определено отношение массы соломы к массе зерна, плотность и толщина слоя зерносоломистого вороха на стрясной доске перед решетами и в начале клавиш соломосепаратора. Получена динамика сепарации зерна и соломы по развертке длины подбарабанья с определением плотности и степени сжатия слоя зерносоломистой смеси в молотильном зазоре.
Обсуждение и заключение. Установлено, что в ворохе, прошедшем через подбарабанье, отношение массы соломы к массе зерна уменьшается с 0,46 до 0,27, плотность увеличивается с 60,1 до 84,0 кг/м3. В ворохе, попавшем на соломосепаратор, отношение массы соломы к массе зерна уменьшается с 11,2 до 2,0, плотность увеличивается в небольших пределах от 21,7 до 26,4 кг/м3. Толщина слоя вороха на стрясной доске перед решетами очистки изменяется в пределах 0,25–10,2 см, а на соломотрясе ‒ от 2,2 до 19,8 см при изменении подачи общей массы на обмолот от 1 до 6 кг/с.
249-262
Теоретическое исследование подкапывающего лемеха картофелеуборочного агрегата для снижения потерь урожая и эрозии почвы
Аннотация
Введение. Качество работы картофелеуборочных машин, наряду с конструктивной особенностью, зависит от способа уборки картофеля. Возделывание картофеля предусматривает выполнение комплекса мероприятий, направленных на повышение и сохранение качества товарной продукции при уборке картофеля. В связи с этим для снижения потерь урожая и предотвращения ветровой эрозии почвы предлагается агрегат и способ уборки картофеля. Чтобы уменьшить количество комков, соизмеримых с размерами клубней, перед подкапывающим рабочим органом картофелеуборочного агрегата устанавливаются рыхлительные лапы.
Цель работы – провести теоретическое исследование подкапывающего рабочего органа картофелеуборочного агрегата для снижения потерь урожая и эрозии почвы.
Материалы и методы. Проанализирована работа подкапывающего лемеха. Его угол наклона к горизонту обуславливает наименьшее сгруживание лемеха, минимальное сопротивление движению почвенного пласта и рациональную высоту подъема массы. Рациональное значение угла наклона лемеха определено с учетом условия, что сила подпора пласта должна быть минимальной.
Результаты исследования. Предложена математическая зависимость определения рационального значения угла наклона лемеха, обуславливающего минимальное значение силы подпора пласта, действующей вдоль лемеха. В результате исследований построены графические зависимости рационального значения угла наклона лемеха от коэффициента трения почвы о лемех и высоты подъема пласта почвы лемехом от оптимального значения угла наклона при фиксированной длине лемеха.
Обсуждение и заключение. При проведении теоретических исследований подкапывающего лемеха картофелеуборочного агрегата учитывались тип почвы и коэффициент трения почвенного пласта о лемех. Определен рациональный угол наклона лемеха, при котором будет обеспечен оптимальный развал пласта с минимальным сгруживанием. Это обеспечит снижение потерь урожая.
263-278
Электротехнологии и электрооборудование
Построение квазиоптимальной по быстродействию и энергозатратам замкнутой системы управления электроустановкой
Аннотация
Введение. Эффективность и работоспособность электротехнологических процессов и установок в динамических режимах их функционирования характеризуются быстродействием, низкими энергозатратами, точностью в переходных процессах и устойчивостью желаемого конечного состояния. Предлагается на базе особого оптимального управления совместить построение систем перехода и стабилизации как в части определения алгоритма управления с минимальными энергозатратами в функции состояний объекта, так и в части определения параметров и условий движения с минимальным отклонением от заданной траектории. Последнее обеспечивает в устойчивой замкнутой системе программного движения эффективные
решения по критериям быстродействия и энергосбережения.
Материалы и методы. В качестве основного метода нахождения оптимального программного управления используется принцип максимума, дополненный для исследования особых режимов аппаратом условий общности положения для нелинейных объектов с расширением пространства координат, учитывающий вхождение времени и критерий оптимальности. Аппарат условий общности положения использован и для решения задач энергосбережения путем линеаризации в большом исходного объекта. Квазиоптимальность по быстродействию и энергозатратам достигается минимизацией энергии по параметру программного движения, противоречиво влияющему на время переходного процесса и амплитуду управления.
Результаты исследования. Для оценки вычислительных трудностей, быстродействия, энергосбережения, точности и устойчивости приведен пример управления инерционным объектом по различным критериям. Получена структура простой в технической реализации замкнутой квазиоптимальной системы со стационарной обратной связью.
Обсуждение и заключение. Формализованность подхода к построению квазиоптимальных систем на основе условий общности положения позволяет использовать его в задачах многокритериальной оптимизации и системах автоматизированного проектирования энергоемких промышленных, транспортных, сельскохозяйственных электроустановок.
279-294
«Градиентный» эксперимент в светокультуре
Аннотация
Введение. Характерной особенностью большинства экспериментальных научно- исследовательских работ по светокультуре является необходимость варьирования основных параметров светового режима при поддержании других факторов окружающей среды на одном уровне в течение всего эксперимента. Подход к созданию необходимого разнообразия вариантов параметров светового режима за один цикл выращивания растений, рассматриваемый в данной работе, может оказаться приемлемым для сокращения времени проведения экспериментов или для поисковых работ.
Материалы и методы. Использовался светодионый светильник с косинусным светораспределением, размещенный над рабочей поверхностью, на которой располагались контейнеры с растениями сладкого перца. В качестве биометрического параметра, характеризующего отклик растения на уровень освещенности, применялась оптическая плотность листьев в различных спектральных диапазонах.
Результаты исследования. На рабочей поверхности наблюдался существенный градиент освещенности. При одинаковом диапазоне освещенностей количество контейнеров с растениями для данной зоны различно и достаточно для проверки статистических гипотез. Величины средних освещенностей по зонам обеспечивали диапазон изменения освещенности в 2,5 раза. Среднеквадратичные отклонения освещенности по зонам составляли 97–163 лк и были практически некоррелированы с величинами средних освещенностей.
Обсуждение и заключение. Разработанная математическая модель градиентного эксперимента в светокультуре позволяет по светотехническим и компоновочным параметрам осветительной установки определить возможное количество повторностей при проведении эксперимента, среднее значение освещенности, средне-квадратичное отклонение, коэффициенты вариации и равномерности в каждой зоне размещения растений. Экспериментально подтверждено, что применение светильника с косинусным светораспределением обеспечивает на горизонтальной поверхности градиент освещенности, средние значения которой в отдельных зонах образуют линейную шкалу. Коэффициенты вариации освещенности в отдельных зонах освещения при установленных в примере параметрах составляли 3,0–11,5 %. При этом коэффициенты вариации оптической плотности листьев растений перца, выращенного в условиях градиентного эксперимента по освещенности, составляли 6,0–11,6 %. Различия средних значений оптической плотности листьев растений в различных зонах градиентного освещения статистически значимы. Это позволяет рекомендовать использование предлагаемого метода для поисковых экспериментов по светокультуре.
295-312
Пищевые системы
Влияние безглютеновой муки на качественные показатели теста при замесе хлебобулочного изделия
Аннотация
Введение. Одной из основных целей пищевой промышленности является разработка технологии хлебобулочных изделий для диетического и функционального питания. В статье приведена полная характеристика специализированных пищевых продуктов. Целью данной работы является исследование влияния амарантовой и льняной муки на качественные показатели теста для приготовления безглютеновых хлебобулочных изделий. Согласно поставленным задачам определено наилучшее соотношение ингредиентов безглютеновой смеси для получения качественного продукта.
Материалы и методы. В ходе работы были подобраны различные рецептуры смесей с применением амарантовой и льняной муки фирмы «С.Пудовъ», кукурузного крахмала производителя «Трапеза», а также других ингредиентов: дрожжи, вода питьевая, соль пищевая и сахар.
Результаты исследования. В разрабатываемую рецептуру был добавлен кукурузный крахмал в количестве 17 г. При этом было отмечено увеличение газоудерживающей способности теста. Крахмал служил лучшим связующим компонентом при соединении воды с мукой.
Обсуждение и заключение. В результате исследования получены данные о pH среде теста с различным соотношением амарантовой и льняной муки. Самая кислая среда в том виде теста, в котором количество льняной муки преобладает над содержанием амарантовой. На основе этих исследований можно допустить, что это связано с высокой кислотностью льняной муки.
313-323




















