Том 84, № 5 (2017)
- Год: 2017
- Статей: 8
- URL: https://journals.rcsi.science/0321-4443/issue/view/3669
Весь выпуск
Статьи
Оценка влияния неравномерности подачи топлива на показатели дизеля
Аннотация
В подавляющем большинстве сельскохозяйственной техники в качестве двигателя используют дизель. Количество подаваемого топлива в цилиндры двигателя является основным фактором, определяющим его мощност-ные, экономические и экологические характеристики. Его можно рассматривать как величину, состоящую из двух частей: управляемой системы подачи топлива и неуправляемой, зависящей от качества работы системы. Ухудшение показателей двигателя тем больше, чем выше доля неуправляемой части подаваемого топлива. Отклонение количества подаваемого топлива от заданного может происходить в следующих случаях: неравномерность подачи топлива по цилиндрам двигателя; нестабильность процесса топливоподачи в цилиндр. Если неравномерность подачи топлива по цилиндрам регламентируется требованиями ГОСТ 10578-95 и допускается в зависимости от режима работы в пределах 6-35 %, то нестабильность подачи топлива от цикла к циклу не регламентируется стандартами и может достигать по данным других исследователей до 10-40 %. Совместное влияние этих параметров на процесс топливоподачи приводит к существенному отклонению цикловой подачи топлива. Проведенный теоретический анализ основных показателей двигателя показал, что увеличение неравномерности приводит к их изменению, которое ухудшает показатель. Это ухудшение тем больше, чем больше степень кривизны линии изменения показателя двигателя от изменения расхода топлива. На основании приведенных результатов сделаны следующие выводы: увеличение неравномерности и нестабильности топли-воподачи приводит к ухудшению основных показателей двигателя; степень ухудшения показателей двигателя тем больше, чем больше неравномерность и нестабильность и чем выше нелинейность кривой изменения показателя от расхода топлива; в настоящее время величина нестабильности топливоподачи не регламентируется, что не позволяет управлять качеством процесса.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(5):5-10
5-10
Исследование процесса сгорания в тракторном дизеле, работающем на этаноло-топливной эмульсии
Аннотация
Работа посвящена вопросам применения этаноло-топливной эмульсии в качестве альтернативного энергоносителя в тракторном дизеле 4Ч 11,0/12,5. При этом обоснована максимально допустимая величина концентрации этилового спирта в составе эмульсии для данного дизеля, составляющая 25 % от общего количества топлива и обеспечивающая достаточные условия для организации стабильного процесса горения с отсутствием пропусков воспламенения. Так, по результатам исследований физико-химических свойств спирто-топливных эмульсий различного состава, их стабильности и первичных испытаний двигателя, в качестве оптимальной для тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 была принята эмульсия следующего состава: этиловый спирт - 25 %, сукци-нимид С-5А - 0,5 %, вода - 7 %, дизельное топливо - 67,5 %. В статье рассмотрены результаты экспериментальных исследований по влиянию этаноло-топливной эмульсии на индикаторные показатели, характеристики процесса сгорания и тепловыделения тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5. С целью определения и оптимизации основных параметров работы дизеля при работе на этаноло-топливной эмульсии были проведены его стендовые испытания, включающие весь комплекс регулировочных, нагрузочных и скоростных характеристик. Экспериментальными исследованиями рабочего процесса тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 при работе на этаноло-топливной эмульсии определены значения показателей процесса сгорания и характеристик тепловыделения на номинальном режиме работы дизеля: максимальная осредненная температура повышается на 14,6 % и составляет 2510 К; максимальное давление сгорания повышается на 9,9 % и составляет 8,9 МПа; жесткость процесса сгорания повышается на 71,2 % и составляет 1,01 МПа/град; угол задержки воспламенения увеличивается на 24,4 % и составляет 28,0°; скорость активного выделения теплоты возрастает на 68,4 % и составляет 0,160.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(5):11-18
11-18
Несущие и технологические системы для построения сельскохозяйственных агрегатов
Аннотация
В результате технического переоснащения машинно-тракторных парков сельскохозяйственных предприятий в последнее время на полях последних появляются технологические агрегаты нового поколения. Принципиальное отличие таких агрегатов состоит не только в их конструктивном модульном построении, но и в агрегатировании их мобильных энергетических средств или универсальных энергетических средств со сменяемыми модулями-адаптерами. Выполнены классификации составных элементов построения таких модульных агрегатов на базе мобильных энергетических средств и универсальных энергетических средств - в качестве их несущих систем и набора сменяемых модулей-адаптеров - в качестве технологических систем. Объекты классификации несущих систем подразделены по их типу, ряду основных отличительных признаков, связанных с принципом формирования агрегатов, исполнением их ходовых шасси, по агрегатированию технологических систем с несущими системами, по конструктивным особенностям размещения или наличия отдельных составных агрегатов и механизмов - силовой установки, кабины управления, механизма замены сменяемых модулей-адаптеров и других. Для объектов технологических систем выделены отличительные признаки, связанные с выполняемыми процессами и назначением сменяемых модулей-адаптеров, их конструктивным исполнением, а также со способами их агрегатирования с мобильными энергетическими средствами и универсальными энергетическими средствами. Приведены марки серийно освоенных машин, опытных образцов перспективных концептуальных разработок. В ходе проведенных патентных исследований выявлен ряд использованных в конструкциях освоенных моделей и разрабатываемых перспективных агрегатах охранных документов (патентов), относящихся к техническим и технологическим решениям. Технико-экономическая оценка функционирования составов машинно-тракторных парков на примере моделей сельскохозяйственных предприятий в подзонах регионов юга России прогнозно подтвердила, что применение машинно-тракторных парков на базе агрегатов нового поколения (мобильных энергетических средств с комплектами сменяемых модулей-адаптеров) обеспечит снижение потребности в энергомашинах, уровня затрат на комплектование новых составов машинно-тракторных парков и их эксплуатацию.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(5):19-31
19-31
Анализ агротехнических показателей рабочих органов для послойной безотвальной обработки почвы
Аннотация
При послойной обработке почвы формируется влагонакопительный слой внутри пласта. Рыхлитель для мелкой обработки почвы, конструкцию которого необходимо оптимизировать, входит в состав послойного рабочего органа для обработки почвы. Целью исследования является сравнительная оценка агротехнических показателей технологического процесса послойной безотвальной обработки почвы. Конструкция исследуемых рабочих органов содержит стойку с долотом для глубокой обработки почвы. В передней части стойки установлены съемные лемешные лезвия. На долоте закреплен - с возможностью перемещения - комкодробитель и расположена упорная плита. В верхней части стойки смонтирован - с возможностью замены - рыхлитель для мелкой обработки почвы. Экспериментальные данные по агротехническим показателям технологического процесса послойной обработки почвы новыми рабочими органами c эллиптическим, плоскорезным (металлическим и пластиковым) рыхлителем получены на опытном поле. Сверхвысокомолекулярный полиэтилен низкой плотности устанавливался на рыхлителе, долоте, комкодробителе и упорной плите рабочего органа для послойной безотвальной обработки почвы с пластиковыми элементами. Рабочие органы соответствуют агротехническим требованиям. Отклонение глубины обработки от заданной 2,83-6,88 %, гребнистость составила 0-7,53 см, в обработанном слое почвы преобладают фракции размером до 50 мм (76,8-98,5 %), содержание эрозионно-опасных частиц уменьшается в поверхностном слое на 2,90-18,13 %. Наиболее качественная обработка почвы осуществлялась рабочим органом с эллиптическим рыхлителем, наименее - с плоскорезным. Для улучшения показателей целесообразно придать криволинейную форму плоскорезному рыхлителю из пластика. Наблюдалось залипание передней части стойки рабочего органа. Пластик не подвержен залипанию влажной почвой и самоочищается.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(5):32-38
32-38
Метод построения эпюр касательных напряжений в зоне контакта буксующего колеса с почвой
Аннотация
Рассмотрен процесс взаимодействия ведущих колес мобильных энергетических средств с почвой. Предложен расчетно-экспериментальный метод построения эпюр касательных напряжений в зоне контакта буксующего колеса с опорной поверхностью, основанный на использовании эпюр нормальных напряжений, полученных для конкретных грунтовых условий. Детально изучен характер взаимодействия ведущего колеса трактора с различными видами опорного основания: грунтовой дорогой, стерней, полем, подготовленным под посев. Выявлено, что вопреки общепринятым представлениям, у буксующего колеса практически отсутствует зона сцепления в пятне контакта. После касания почвозацепа опорной поверхности, он сразу начинает смещаться назад. Следовательно, при расчете величины касательных напряжений в пятне контакта буксующего колеса с опорой более корректно считать, что сдвиг элементарных точек растет по мере их удаления от входа в зону контакта и зависит от величины буксования. При качении ведущего колеса даже с незначительным буксованием по деформируемой поверхности в месте соприкосновения двух контактирующих тел (шины и грунта) практически отсутствует зона сцепления. На поверхности почвы нормальные напряжения достигают своего максимума, постепенно уменьшаясь с ростом глубины залегания ее слоев. При незначительном буксовании (до 10 %), максимальные значения тангенциальных напряжений возникают в задней части пятна контакта - в зоне наибольших сдвиговых деформаций грунта. С ростом тяговой нагрузки касательные контактные напряжения смещаются в центр пятна контакта - в зону, где деформации грунта не превысила оптимального уровня, характерного для каждого конкретного типа почв. Таким образом, удлинение пятна контакта шины эффективно до определенного уровня, ограниченного предельными значениями сдвиговой деформации почвы, выше которой тангенциальные напряжения перестают расти и для большинства типов связных почв даже начинают снижаться. Выявлено, что чрезмерное увеличение сдвиговой деформация почвы при буксовании приводит к снижению коэффициента полезного действия колесного движителя.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(5):39-47
39-47
Потенциальная производительность трактора
Аннотация
Сельскохозяйственный трактор создан на замену живой тягловой силы с главной целью - повысить производительность труда земледельца. Но среди показателей трактора, характеризующих его технический и технологический уровень, нет обобщенного показателя производительности, отражающего главное свойство, по которому можно было бы проводить сравнительную оценку тракторов разных моделей. Необходимость введения показателя проиводительности трактора возросла в последнее время в связи с существенно повысившейся их энергонасыщенностью. Такое повышение энергонасыщенности носит хаотический характер и сопровождается разным по величине рассогласованием мощности двигателя и веса трактора. Возникает «излишек» мощности двигателя, который не может быть использован, потому что сила тяги трактора ограничена его весом, а скорость движения - агротехническими требованиями. В этих условиях введение показателя производительности трактора в число показателей технического и технологического уровня трактора преобретает еще большую актуальность. В статье определено понятие, а также обоснован и предложен расчетный показатель производительности сельскохозяйственного трактора - потенциальная производительность. Под потенциальной производительностью предлагается понимать сменную расчетную производительность трактора с орудием такой ширины захвата, при которой его тяговое сопротивление равно номинальному расчетному тяговому усилию трактора, а скорость движения машинно-тракторного агрегата максимальная при данной мощности двигателя, но не превышает скорости, установленной правилами агротехники. Предлагается принять потенциальную производительность сельскохозяйственного трактора в качестве одного из его базовых показателей технической и технологической характеристики дополнительно к существующим, а также указывать в перечне технических параметров трактора.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(5):48-52
48-52
Экспериментальное исследование упругой S-образной стойки культиватора
Аннотация
Культиваторные лапы на упругих стойках при работе имеют отклонение от установленной глубины обработки на 10-15 % больше, чем при жесткой подвеске и не сохраняют оптимальную геометрию резания. С увеличением скорости и глубины обработки тяговое сопротивление и отклонение лапы от заданной глубины обработки увеличиваются. Поэтому для обеспечения качества и эффективности работы комбинированного культиватора, оснащенного упругими S-образными стойками, необходимо изменять жесткость стоек. Цель исследования - повышение качества и снижение энергозатрат поверхностной обработки почвы путем регулирования и оптимизации жесткости упругой стойки культиватора. Для изучения работы упругой S-образной стойки использовался метод полного факторного эксперимента, позволивший получить математические модели с учетом выбранных контролируемых факторов. За контролируемые переменные принимали факторы, характеризующие свойства работы упругой S-образной стойки и имеющие определенные численные значения. В ходе исследования изучалось влияние глубины обработки, скорости агрегата и жесткости стойки на тяговое сопротивление и отклонения лапы. Результаты исследований показали, что при увеличении глубины обработки от 0,04 до 0,12 м при скорости 3 м/с тяговое сопротивление S-образной стойки возрастет с 105 до 670 Н. Следует заметить, что увеличение жесткости стойки с 6226 до 21815 Н/м приводит к снижению тягового сопротивления на 100 Н. С увеличением глубины обработки и скорости агрегата отклонение носка лапы увеличивается. При увеличении жесткости стойки отклонение носка лапы уменьшается. Максимальное отклонение наблюдается при скорости 3 м/с, глубине 0,12 м, жесткости стойки 6826 Н/м. В результате исследования для выполнения агротехнических требований при поверхностной обработки почвы предложено установить в конструкцию упругой S-образной стойки регулятор жесткости.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(5):53-57
53-57
Прогнозирование долговечности полых валов и осей изделий сельхозмашиностроения
Аннотация
Рассмотрены вопросы повышения долговечности при разработке технологий упрочнения ответственных деталей изделий сельхозмашиностроения. Проведенные эксперименты и расчеты показывают, что применение полых осей, валов и других полых изделий дает большой технико-экономический эффект, уменьшает расход металла, облегчает вес оборудования и обеспечивает его высокие эксплуатационные качества. Представлена методика прогнозирования долговечности деталей с термомеханической обработкой и деформацией винтовым обжатием из горячекатаных особо толстостенных труб, проведены их стендовые и эксплуатационные испытания, показавшие, что упрочненные полые детали не только не уступают, а иногда и превосходят сплошные по долговечности. Оптимизация процессов обработки деталей с учетом изложенных результатов теоретических и экспериментальных исследований позволяет повысить их эффективность. Учитывая, что при этом приходится иметь дело с многофакторными зависимостями, целесообразно автоматизировать их решение. Для ряда технологических процессов разработаны алгоритмы и программы для вычислительной техники, успешно используемые как при автоматизации проектирования технологических процессов, так и при автоматизации самого производства. С применением термомеханической обработки и деформации винтовым обжатием достигнуто на некоторых изделиях (пальцы траков гусеничных машин) пятикратное увеличение долговечности при асимметричном знакопостоянном изгибе. Таким образом, становится очевидной целесообразность значительно более широкого, чем в настоящее время, применения полых осей, валов и других полых деталей в сельхозмашиностроении, если учесть весьма важное свойство указанных полых деталей, заключающееся в том, что они менее чувствительны к концентрации напряжений при циклических нагрузках, в особенности если проведено упрочнение высокотемпературной термомеханической обработкой. Рекомендуется применение этой уникальной обработки ответственных и высоконагруженных деталей машиностроения для широкого спектра их назначения.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(5):58-64
58-64