Том 83, № 3 (2016)
- Год: 2016
- Статей: 11
- URL: https://journals.rcsi.science/0321-4443/issue/view/3655
Статьи
Анализ рынка пропашных культиваторов
Аннотация
В сельскохозяйственном производстве важную роль играют пропашные культуры. Например, в Ростовской области под ними ежегодно занято почти 25% посевных площадей. Одна из особенностей возделывания пропашных культур - возможность механической борьбы с сорняками после появления всходов культурных растений. Механическая междурядная обработка не может быть полноценно заменена химической, так как при механической обработке почвы на ее поверхности создается рыхлый мульчированный слой, способствующий накоплению почвенной влаги. Это особенно важно для засушливых зон земледелия, включая Северный Кавказ и Нижнее Поволжье. Помимо прочего, механическая обработка гораздо экологичнее химической. На российском рынке представлено большое количество пропашных культиваторов как отечественного, так и зарубежного производства. Цель исследования - выявить основные тенденции производства пропашных культиваторов, характерные для мировых предприятий сельхозмашиностроения. С целью качественной оценки отечественных и иностранных марок пропашных культиваторов в работе проведен анализ технических параметров наиболее распространенных на рынке юга России образцов. Проведенное исследование позволило установить, что конструкционно отечественные и зарубежные пропашные культиваторы отличаются друг от друга незначительно, в основном только шириной обрабатываемых междурядий. На всех рассмотренных пропашных культиваторах применяются параллелограммные подвески рабочих органов, принципиальные конструкции которых почти для всех машин идентичны, основные рабочие органы - стрельчатые лапы различной ширины захвата. Диапазон скоростей движения агрегата лежит в пределах 5-10 км/ч, зависит от типа рабочих органов и агроландшафтных условий. Масса туковысевающей системы в пропашном культиваторе составляет 11-16% от общей массы машины, при этом удельная масса российских орудий больше, чем у импортных, в среднем в 1,35 раза, что объясняется применением при производстве импортных культиваторов более легких и прочных материалов.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):3-8
3-8
К вопросу о выборе параметров двухпоточной гидромеханической передачи для промышленных и лесопромышленных тракторов
Аннотация
Двухпоточные гидромеханические передачи широко используются в промышленных и лесопромышленных тракторах. Главное достоинство таких передач - более высокое значение максимального коэффициента полезного действия по сравнению с однопоточной гидромеханической передачей. В статье приведена методика выбора параметров таких передач для промышленных и лесопромышленных тракторов. При этом рассматриваются гидромеханические передачи с дифференциальным звеном на входе и выходе. В качестве дифференциального звена используются трехзвенные дифференциальные механизмы со смешанным зацеплением зубчатых колес. Рассмотрены все двенадцать возможных схем двухпоточных гидродинамических передач. Показано, что возможен режим работы двухпоточной гидромеханической передачи, когда турбинное колесо гидротрансформатора вращается в сторону, противоположную вращению насосного колеса. Этот фактор учтен при выборе параметров двухпоточной гидромеханической передачи. Приведены методика построения внешней характеристики такой передачи и согласование ее нагрузочной характеристики с внешней скоростной характеристикой дизельного двигателя. Согласование выполнено тремя способами: выбором необходимого значения активного диаметра гидротрансформатора; выбором передаточного числа согласующего редуктора; выбором характеристики планетарного ряда. Установлено, что для наиболее распространенной схемы двухпоточной гидромеханической передачи при уменьшении характеристики планетарного ряда повышается ее максимальный коэффициент полезного действия, уменьшается активный диаметр гидротрансформатора и увеличивается относительная частота вращения сателлитов трехзвенного дифференциального механизма. При этом относительная частота вращения сателлитов ограничивает минимальное значение характеристики планетарного ряда. Увеличение характеристики планетарного ряда приводит к снижению прозрачности гидромеханической передачи и повышению ее коэффициента трансформации. Показано, что двухпоточная гидромеханическая передача позволяет наиболее полно по сравнению с однопоточной использовать преобразующее свойство двигателя изменять величину крутящего момента при изменении внешней нагрузки на двигатель, что очень важно для промышленных и лесопромышленных тракторов.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):8-14
8-14
Теория взаимодействия вибрационных рабочих органов с почвой
Аннотация
Статья посвящена математическому моделированию взаимодействия вибрационных рабочих органов с почвой. Большинство исследований по использованию вибраций в процессах обработки почвы дает противоречивые результаты в том, что касается их технологической и энергетической эффективности. Проблема математического описания взаимодействия вибрационных рабочих органов с почвой весьма сложна и обусловлена в первую очередь разнообразием физико-механических свойств объекта обработки. В статье изучаются чисто механические эффекты вибраций применительно к процессам обработки почвы. Цель исследования - выявить закономерности, характеризующие воздействие вибраций на почву, раскрыть механизм преобразования сопротивления вибрационных рабочих органов к вязкому типу трения. Анализ сопротивления вибрационных рабочих органов проведен на основе анализа рациональной формулы академика В.П. Горячкина. Почва была идеализирована в виде вязкопластичной среды. Рассматривался случай синусоидальных колебаний рабочего органа дополнительно к его поступательному движению. Проанализировано действие вибраций на все три составляющие сопротивления почвообрабатывающих орудий: трения, деформации, инерции. Использованы методы дифференциального и интегрального исчисления. Показано, что под действием вибраций изменяются все составляющие сопротивления почвы, причем эффект может быть как положительным, так и отрицательным. Снижение сопротивления возможно в случае, когда амплитуда вибрационной скорости рабочего органа превосходит его поступательную скорость. Соответственно, могут быть уменьшены и затраты энергии со стороны тягового механизма трактора. Однако общие затраты энергии, включая энергозатраты вибровозбудителя, не уменьшаются в сравнении с работой обычных рабочих органов. Эти теоретические результаты подтверждаются экспериментальными исследованиями А.А. Дубровского. Линеаризация тягового сопротивления вибрационных рабочих органов (его зависимость от поступательной скорости) в статье объясняется на основе общих законов механики без привлечения гипотез о физическом изменении свойств почвы.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):15-19
15-19
К определению температуры нагрева объекта теплового воздействия в гелиоустановках
Аннотация
Цель работы заключается в нахождении математической зависимости температуры нагрева объекта теплового воздействия гелиоустановки от времени ее использования в условиях переменных внешних факторов. Объектом теплового воздействия может быть, например, влажное зерно, подвергаемое сушке, приточный воздух в системах естественной вентиляции животноводческих помещений, нагреваемая вода и т.д. Переменные внешние факторы - это метеорологические условия работы гелиоустановки, в частности солнечная активность в течение дня. В качестве объекта исследования принят процесс нагрева зерна в барабанной гелиосушилке. Известно, что нагрев зерна выше определенной температуры приводит к потере его всхожести. Поэтому прогнозирование температуры нагрева зерна имеет большое значение для обеспечения качества выполнения технологического процесса сушки. Время эффективного использования барабанной гелиосушилкой солнечной энергии для процесса нагрева зерна составляет порядка 7 ч в сутки для условий Брянской области. На основании анализа имеющихся экспериментальных данных принято, что имеет место прямо пропорциональная зависимость между температурами сушильного агента (подогретого атмосферного воздуха) и зерна в течение процесса его сушки. Методами разделения переменных и подстановок решено дифференциальное уравнение теплообмена между зерном и сушильным агентом. Получена зависимость температуры нагрева объекта теплового воздействия гелиоустановки от времени ее работы в условиях переменных внешних факторов. Анализ полученной экспоненциальной зависимости показывает, что температура нагрева объекта теплового воздействия определяется в основном его начальной температурой, массой и теплоемкостью, продолжительностью нагрева, коэффициентом теплообмена.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):20-22
20-22
Расчетная схема технологического процесса крошения почвы почвообрабатывающими рабочими органами
Аннотация
Используемые в настоящее время рабочие органы для безотвальной обработки почвы не полностью отвечают агротехническим требованиям, особенно по равномерности крошения почвенного пласта по ширине захвата плоскорежущего рабочего органа. Научная гипотеза заключается в том, что переменный угол резания по длине лемеха способствует улучшению крошения почвенного пласта. Предложена математическая модель взаимодействия клина с почвой. В результате получены теоретические зависимости силы сопротивления почвы разрушению и толщины снимаемого пласта от угла установки рабочего органа. Для экспериментального подтверждения полученных результатов использовался набор двугранных клиньев, отличающихся друг от друга углом установки рабочей грани к дну борозды. Испытания проводились в средах с широким диапазоном физико-механических свойств (чернозем обыкновенный, песок, глина). Экспериментально определено, что несмотря на различия физико-механических свойств и внешней картины формирования пласта, все среды при взаимодействии с клином имеют некоторые общие характеристики, зависящие от параметров клина. Получена экспериментальная зависимость эквивалентных напряжений от угла резания клина. Экспериментальные и теоретические результаты имеют хорошую сходимость. На основе проведенных исследований разработаны рабочие органы с переменным углом резания. Выявлено, что лезвие с переменным углом резания создает большее напряжение в почвенном пласте, чем лезвие с постоянным углом резания. Экспериментально подтверждено, что рабочие органы с переменным углом резания на 20-50% лучше крошат обрабатываемый пласт, чем серийные. Экономический эффект от внедрения рабочих органов с переменным углом резания составляет 200-1300 руб/га.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):22-26
22-26
Влияние дисперсного наполнителя из фракций отходов абразивных кругов на интенсивность изнашивания композита с эпоксидной основой
Аннотация
Несмотря на широкое распространение клееполимерных композиционных дисперсных материалов в различных отраслях производства, они недостаточно востребованы как материалы для восстановления и упрочнения поверхностей трения деталей почвообрабатывающих машин. Причина кроется в неизученности их триботехнических свойств. К таким материалам относятся композиты на основе эпоксидных составляющих, наполненные фракциями отходов абразивных кругов. Изучались эпоксидный состав, включающий 100 массовых частей ЭД-20 и 7 массовых частей отвердителя, и композит, включающий указанный эпоксидный состав и абразивные фракции отходов заточных кругов в соотношении 30 к 70%. Исследовались характер протекания износа во времени испытаний, а также влияние времени испытаний на интенсивность изнашивания композита и эпоксидного состава без наполнителя. Исследования носили сравнительный характер и проводились по собственной методике. Ее суть заключается в проведении испытаний 16 образцов одновременно в одинаковых условиях в любой момент реализации эксперимента. Проведенные испытания показали, что зависимость износа и интенсивности изнашивания от времени испытаний имеет классический характер, выявленный ранее рядом исследований. Присутствие в композите дисперсного компонента в виде фракций отходов абразивных кругов снижает интенсивность его изнашивания. Установлено, что интенсивность изнашивания композита в 1,5 раза меньше, чем интенсивность изнашивания эпоксидного состава без наполнителя, что позволяет применять его в качестве абразивостойкого ремонтного материала при восстановлении деталей.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):27-30
27-30
Качество сельскохозяйственной техники и контроль при ее производстве и ремонте
Аннотация
Рассмотрены факторы, влияющие на качество изготовления и ремонта сельхозтехники, с позиции применения одного из новейших методов анализа качества - «принципа 5М»: men (люди), methods (методы), materials (сырье и материалы), machines (оборудование), measures (измерения). Определено, что по всем пяти показателям отечественная сельхозтехника значительно отстает от зарубежной. Основные причины - применение дешевого сырья и материалов, отсутствие современного высокоточного технологического оборудования, высококвалифицированных и высокооплачиваемых работников, архаичные методы конструирования машин, недостаточное информационное обеспечение по современным технологиям и специфике отраслевой техники, особенно в международном плане. Выделена роль контроля в формировании качества изготовления и ремонта сельхозтехники. Отмечается, что менеджер по закупкам крупного ремонтного предприятия должен прописывать в договоре на поставку входящей продукции определенный предел брака при выборочном контроле поступающей партии. Для малого предприятия сформирована простая рекомендация - выезжать на склад запасных частей с технической документацией и инструментами контроля и брать только годную продукцию завода-изготовителя или проверенные аналоги. Определены основные задачи метрологической службы на ремонтных предприятиях. Современное метрологическое обеспечение при ремонте машин - это система обеспечения качества контроля, включающая: строгое обеспечение единства измерений; выбор критических контрольных точек, подлежащих жесткому контролю; технико-экономическое обоснование выбора средств измерений по критериям минимизации затрат и потерь для контролируемых изделий; регулярные мероприятия по юстировке средств измерений, испытаний и контроля при техническом обслуживании и ремонте сельхозтехники.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):30-32
30-32
Ресурсосберегающая технология и технические средства восстановления эксплуатационных свойств смазочно-охлаждающих жидкостей
Аннотация
Разработка и создание ресурсосберегающих машин и технологий для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей - одна из главных задач на сегодняшний день. Предметом исследования служат закономерности процессов очистки смазочно-охлаждающих жидкостей от металломагнитных частиц в электромагнитном сепараторе, разработка технических средств и технологии электромагнитной очистки смазочно-охлаждающих жидкостей. Существующие способы и методы очистки смазочно-охлаждающих жидкостей весьма энергоемки, требуют сложных и дорогостоящих установок, имеют низкую производительность и не позволяют получить высокую степень очистки от металломагнитных частиц. По результатам анализа существующих конструкций в Курганской государственной сельскохозяйственной академии разработан электромагнитный сепаратор под условным названием УМС-4М, предназначенный для очистки жидких материалов от металломагнитных включений. Отличительная особенность установки заключается в том, что для извлечения металломагнитных частиц используются концентраторы магнитного поля, позволяющие создать высокоградиентное неоднородное магнитное поле. Зона сепарации расположена в замкнутом контуре, работающем на постоянном токе. Сепаратор устанавливается в технологическую линию по очистке смазочно-охлаждающих жидкостей. Разработаны новые конструкционные технические средства - сетчатые концентраторы неоднородного магнитного поля, которые позволяют обеспечить эффективность очистки от металломагнитных частиц до 98% при производительности установки до 40 л/ч. Предложена схема технологической линии очистки смазочно-охлаждающей жидкости для предприятий агропромышленного комплекса. Основу технологической линии составляют электромагнитный сепаратор и накопительные емкости для сбора очищаемой, очищенной и свежей смазочно-охлаждающей жидкостей.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):33-36
33-36
Машины и технологии капитальной планировки рисовых чеков
Аннотация
Капитальная планировка рисовых чеков с точностью ±3 см обеспечивает высокие и стабильные урожаи риса и экономию поливной воды. Цель статьи - определение технических и экономических показателей различных машин и технологий планировки рисовых чеков и оценка эффективности их применения. В начале планировки проводят исполнительную съемку чека с использованием лазерного передатчика и автонивелира. По записанным данным съемки на компьютере со специальным программным обеспечением составляют проект планировочных работ. Капитальную планировку проводят с применением различных машин: скрепера, планировщика, клин-планировщика, скрепер-планировщика. Существует четыре основных варианта технологии. В первом и втором вариантах используют скрепер и планировщик, в третьем - клин-планировщик, скрепер и планировщик, в четвертом - скрепер-планировщик. Каждая машина оснащается лазерным передатчиком, лазерно-приемным устройством и гидроблоком, что обеспечивает точность планировки ±2-3 см. После окончания планировки по аналогии с исполнительной съемкой проводят контрольную съемку и по составленной картограмме оценивают точность спланированной поверхности чека. В статье приведены технические характеристики автоматизированных машин. На основе анализа работы машин различных типов установлено, что скрепер-планировщик имеет значительные преимущества за счет большего объема перевозки грунта в режиме скрепера и увеличенной толщины срезки грунта по сравнению с планировщиком. Это повышает производительность скрепера-планировщика и снижает число его проходов. Он также применим на доводочной (чистовой) планировке в режиме работы планировщика. Даны расчетные зависимости для определения эксплуатационной производительности различных машин, занятых на планировке, и формулы для подсчета ее стоимости и экономической эффективности для основных вариантов технологий. На основе показателей эксплуатационных характеристик машин и расчетных данных экономической эффективности определены технико-экономические показатели капитальной планировки рисовых чеков для условий Краснодарского края. Наименьшая стоимость планировочных работ и максимальный экономический эффект соответствуют варианту технологии с использованием одного универсального короткобазового скрепера-планировщика.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):37-42
37-42
Агрегатирование составных модулей зерноуборочного комплекса КЗР-10 с универсальным энергетическим средством
Аннотация
В сельском хозяйстве стран Европы находят применение новые зерноуборочные машины более высокого технического уровня - агрегаты модульного построения на базе универсальных энергетических средств и сменных уборочных модулей. Агрегаты имеют недостатки и нуждаются в усовершенствовании. Цель исследования состоит в определении направления совершенствования способов агрегатирования составных модулей серийно выпускаемого зерноуборочного комплекса КЗР-10 с его шасси «Полесье». Предполагается, что агрегатирование указанных модулей и шасси целесообразно по варианту с подачей убранного продукта к молотильно-сепарирующему устройству комплекса и дальнейшей очисткой в прицепном очистителе-накопителе. Это возможно при усовершенствовании компоновочной схемы шасси универсального энергетического средства и агрегатирования с ним составных модулей. Шасси универсального энергетического средства в предлагаемом варианте агрегатирования имеет ходовые колеса одного диаметра, нижнее расположение силовой установки между ними, кабину управления с возможностью оперативного перемещения на шасси в поперечном и вертикальном направлениях. Молотильно-сепарирующее устройство как основной модуль комплекса устанавливается сверху на шасси посредством собственного механизма. Ротор молотильно-сепарирующего устройства расположен вдоль продольной оси шасси и совмещает обмолот, продольное прямоточное перемещение обмолоченного вороха и его передачу к очистителю-накопителю. Жатка уборочного модуля навешивается на шасси универсального энергетического средства посредством наклонной камеры, сопрягаемой с молотильно-сепарирующим устройством. Показатели вариантов агрегатирования составных модулей зерноуборочного комплекса с шасси универсального энергетического средства в статике определены с помощью расчетов и подтверждают целесообразность новой схемы агрегатирования. Агрегатирование позволит снизить коэффициент загрузки несущих колес шасси универсального энергетического средства, повысить коэффициенты загрузки управляемых колес и запаса управляемости шасси в соответствии с требованиями действующего государственного стандарта России по безопасности.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):43-47
43-47
К вопросу создания экологически безопасных всесезонных автомобилей сельскохозяйственного назначения
Аннотация
Для обеспечения уборки и транспортировки урожая на почвах с низкой несущей способностью разработан ряд конструкций уборочно-транспортных машин на гусеничном ходу. Сегодня на гусеничных движителях работает большой парк уборочно-транспортных машин в районах Дальнего Востока, стран ближнего зарубежья, Прибалтики, Средней Азии, на Кубе, во Вьетнаме и Китае. Главная отличительная особенность данного класса машин - необходимость обеспечивать высокую проходимость при минимальном разрушении плодородного слоя почвы. Важнейшие требования к гусеничным движителям, предъявляемые потребителем, - обеспечение асфальтоходности, снижение уровня шума и вибрации деталей, повышение транспортных и рабочих скоростей машин, комфортабельности езды, срока службы, снижение отрицательного воздействия на почву. Сельское хозяйство России несет большие потери из-за отсутствия техники для работы на почвах с низкой несущей способностью. Это приводит к тому, что уборка озимых продолжается более 40 дней, потери составляют 42%. В дождливые годы увеличивается количество уборочной и транспортной техники, однако эта техника не может выехать в поле и бездействует. Чтобы повысить эффективность сельского хозяйства, необходимо разработать технологические средства для выполнения транспортно-технологических процессов при неблагоприятных погодных условиях. Ряд таких сельскохозяйственных культур, как соя и рис, выращивается с применением водных чеков, что создает трудности при вывозе урожая от уборочных комбайнов. В процессе внесения удобрений около 40% поверхности почвы уплотняется колесами. Уплотнение почвы способствует образованию при вспашке крупных и плотных глыб, которые ухудшают условия нормального роста растений. В настоящее время ни один серийно выпускаемый автомобиль, применяемый в сельском хозяйстве, не отвечает требованиям государственного стандарта 26955-86.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(3):48-52
48-52