Том 87, № 5 (2020)
- Год: 2020
- Статей: 6
- URL: https://journals.rcsi.science/0321-4443/issue/view/3689
Весь выпуск
Статьи
Синтез закона оптимального управления системой активной динамической стабилизации движения самоходной машины с навесным рабочим органом
Аннотация
Работа посвящена созданию разработки систем и технических устройств для снижения динамических нагрузок, действующих на операторов и несущую систему самоходных машин. Сформулирована ее цель, заключающаяся в разработке алгоритма и закона оптимального управления системой стабилизации. Определен набор решаемых для этого задач, выделены требований к информационному полю, обоснована элементная база системы стабилизации. Сформулирована задача оптимального управления системой стабилизации. Представлена разработка закона управления системой стабилизации движения самоходных колесных машин на основе принципа активного инерциального гашения колебаний. Разработан закон оптимального управления системой стабилизации с возможностью корректирования требований по затуханию и виду переходного процесса. На основе квадратичных интегральных критериев выделены показатели оценки качества управления системой. Обосновано, что для системы стабилизации корпуса комбайна необходимо регулирование выходных переменных, таких как угловая скорость корпуса и угол продольного наклона корпуса комбайна. Рассмотрена линеаризованная модель продольно-углового движения комбайна, представлены уравнения, связывающие закономерности возмущенного движения корпуса и закон оптимального управления. С помощью имитационного моделирования показана эффективность предложенного способа стабилизации и закона управления системой стабилизации в части снижения продольных углов наклона корпуса при движении по асфальтобетонному шоссе и грунтовой дороге. Показана эффективность предложенного закона управления для подавления тангажа корпуса комбайна при экстренном торможении. Приведены расчетные значения мощности, затрачиваемой на управление системой стабилизации для рассматриваемых режимов движения. На основе расчетов показано, что в общем энергетическом балансе комбайна затраты мощности на управления несущественны, что подтверждает работоспособность предложенного способа стабилизации и закона управления. Сделаны выводы, определены этапы и направление дальнейших исследований.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(5):5-12
5-12
Эффективность когенерационной установки на базе дизельного двигателя при неравномерном графике электрической нагрузки
Аннотация
Особенность электрической энергии состоит в том, что ее нужно производить в данный момент столько, сколько необходимо потребителю. Однако графики потребления энергии имеют весьма неравномерный характер по времени суток. Для покрытия пиковых нагрузок применяется высокоманевренное оборудование, обладающее зачастую меньшей экономичностью. Это оборудование эксплуатируется в режимах частичной мощности, где его эффективность заметно снижается. Одним из реальных способов выхода из этой ситуации может быть использование тепловых насосов (ТН) в схемах с когенерационными установками(КУ) на базе тепловых двигателей. В этом случае появляется возможность использовать тепловой двигатель в экономичном режиме в течение всего времени суток, а излишки электроэнергии в ночные часы направить на привод теплового насоса. В работе рассмотрены два варианта работы когенерационной установки на базе дизельного двигателя в схемах энергообеспечения отдельного потребителя в условиях неравномерного графика электрической нагрузки. В качестве примера взята КУ фирмы Wartsila 12V32. Такие установки эксплуатируются в отдаленных районах РФ. Основные данные КУ в расчетном режиме следующие. Дизель-генератор: электрическая мощность - 6000 кВт, часовой расход топлива - 1080 кг/ч, тепловая мощность - 5240 кВт, температура ОГ - 485 °C, эффективный КПД - 0,46, коэффициент использования теплоты топлива 0,89. В первом варианте КУ работает в стандартном режиме. Таким образом обеспечивается выработка электрической мощности в соответствии с графиком. Во втором варианте КУ используется совместно с ТН для получения дополнительной тепловой мощности. Расчеты показали, что включением теплового насоса в схему когенерационной установки, работающей в режиме неравномерного графика электрической нагрузки, можно обеспечить работу дизеля в течение всего времени суток в режиме максимального КПД и повысить коэффициент использования теплоты топлива на 17-20 %.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(5):13-17
13-17
О методике оценки уровня локализации производства сельскохозяйственных тракторов
Аннотация
Рассмотрен существующий перечень требований, которые предъявляются к сельскохозяйственным тракторам для отнесения их к продукции, произведенной в России. Проведена оценка влияния требований постановления Правительства РФ на выполнение задач по развитию экономики России. Предложено стимулировать создание рабочих мест установлением пороговой величины уровня локализации по стоимостному показателю. Проведена оценка технологической потребности в сельскохозяйственных тракторах для первоочередного стимулирования производства наиболее дефицитной техники. Предложен подход для мотивации технологического развития производства и совершенствования технического уровня продукции предприятий. Указывается на необходимость учета в методике важных для сельскохозяйственного потребителя направлении деятельности производителя. Представлена усовершенствованная методика оценки уровня локализации производства сельскохозяйственных мобильных энергетических средств. Базовая методика существенно скорректирована: переходом от произвольного перечня устаревших технологических операций - к стоимостной оценке современных технологий, количественному учету дефицитности производимой техники, объему сервисного обслуживания, развития научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, оперативному обеспечению запасными частями и др. Уровень локализации, достаточный для признания конкретной модели, как произведенной в России, рассчитывается как сумма долей стоимости трактора с учетом ряда снижающих коэффициентов, учитывающих прогрессивное влияние локализуемого производства: коэффициента дефицитности производимой модели; коэффициента сервисной сети; коэффициента финансирования НИОКР; коэффициента наличия склада запчастей. Реализация данной методики способствует решению следующих задач по развитию экономики России: создание рабочих мест; организация производства дефицитной техники (импортозамещение); продвижение инновационных технологий; обеспечение сервисного обслуживания; развитие научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; оперативное обеспечение запасными частями.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(5):18-24
18-24
Расчет и идентификация координаты выброса струи масла из зазора вращающегося шатунного подшипника
Аннотация
Разработка современного быстроходного, энергоэффективного и надежного дизеля требует качественной смазки всех трущихся деталей в целом и деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ) в особенности. Актуальность данного исследования обусловлена недостаточной изученностью процесса струйного маслоснабжения деталей ЦПГ, реализуемого в комбинированных системах смазки современных быстроходных четырехтактных двигателей и существенно влияющего на процессы трения, износа и задира деталей этой группы. Анализ ранее выполненных работ в этой области показал целесообразность не только постановки эксперимента, но и использования расчетного моделирования с целью повышения информативности получаемых результатов. Задачей исследования являлось определение координат точки выброса струи масла из зазора вращающегося шатунного подшипника. Согласно принятой рабочей гипотезе, точкой выброса струи масла являлось геометрическое место максимального зазора в шатунном подшипнике. Для расчета угловой координаты этой точки использовался метод составления и решения уравнений плоского движения твердого тела. В результате проведенного исследования получено аналитическое выражение искомой координаты и рассчитано ее значение в течение рабочего цикла для условий номинального режима работы объекта исследования - быстроходного универсального дизеля воздушного охлаждения 1Ч 8,5/8,0 (ТМЗ-450Д). Обеспечение достоверности и повышение точности результатов исследования подтверждается сравнением с расчетными данными, полученными методом классической динамики поршневых двигателей. Массив расчетных значений координаты точки выброса струи масла из зазора вращающегося шатунного подшипника указанного дизеля, определенный в данной работе, будет использован для отладки разрабатываемого средства расчетного моделирования процесса струйной подачи масла и последующей оптимизации на этой основе условий смазки, трения и износа деталей ЦПГ.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(5):25-32
25-32
Модернизация технического средства для разделения зерносоломистого вороха
Аннотация
Успешное функционирование сельскохозяйственного производства на современном этапе развития предполагает создание агроинженерных систем, работающих на инновационных принципах. В этом комплексе задач ключевое место отводится техническому обеспечению производства зерновых культур. Первостепенное значение имеет послеуборочная обработка зерна, в том числе его предварительная очистка, а именно разделение зерносоломистого вороха. Поэтому решение технической задачи по модернизации технического средства для разделения зерносоломистого вороха является актуальной проблемой. Широкий обзор литературных источников, посвященных данной тематике, всесторонний и вдумчивый анализ изобретений дали возможность модернизировать техническое средство на уровне патентопригодности. Предлагаемая модернизация аппарата достигается за счет равномерной подачи, обеспечивающей тонкослойное расслоение с необходимой ориентацией частиц, перемещаемых коническим разбрасывателем в образуемый кольцевой воздушный поток. Отличительной особенностью предлагаемого аппарата является новая форма известных конструктивных составляющих, а именно: выполнение питателя в виде бункера воронкообразной формы с выпускной щелью и дозатором кольцевой конструкции; реализация конического разбрасывателя, снабженного прямолинейными лопастями. Под разбрасывателем смонтировано приспособление для направления потока воздуха в виде конуса, а приемные камеры выполнены в форме кольцевых воронкообразных рабочих камер. Бункер воронкообразной конструкции с выпускной щелью позволяет стабилизировать перемещение составных частей обрабатываемого материала перед их поступлением на кольцевой дозатор. Наличие конструктивных особенностей предлагаемого аппарата обеспечивают реализацию технического результата на уровне патентопригодности, обеспечивающего повышение производительности, а также эффективности выделения из обрабатываемого материала сходовых компонентов.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(5):33-36
33-36
Исследование стоимости харвестеров на вторичном рынке как аспекта изменения их технического состояния
Аннотация
В лесопромышленном комплексе России средние и мелкие предприятия с объемом лесозаготовок до 100 тыс. куб. м в год занимают в общем объеме 48 %. Большая часть этих предприятий не обладают возможностями для приобретения новых харвестеров. Альтернативой новым машинам выступают харвестеры с вторичного рынка. Актуальными являются исследования по изучению изменения технического состояния харвестеров в процессе эксплуатации. Был проведен сбор данных о моделях, возрасте, количестве отработанных моточасов и стоимости харвестеров, предлагаемых на вторичном рынке. Собрано 202 предложения. На машины возрастом до 5 лет приходится 31 ед.; возрастом от 5 до 10 - 99; от 10 до 15 - 56; старше 15 - 16; по моделям: John Deere (включая устаревший бренд Timberjack) - 73, в том числе 8 гусеничных машин; Ponsse - 29; Komatsu (включая устаревший бренд Valmet) - 49, включая 4 машины на базе гусеничного экскаватора; харвестеры разных моделей, выполненные на базе гусеничных экскаваторов - 37; прочие модели - 18. Гипотетически полагая, наличие связи между стоимостью машины и ее состоянием, построены корреляционные зависимости: между стоимостью и возрастом харвестера; между стоимостью и количеством моточасов. Зависимость между стоимостью и возрастом описывается степенной и экспоненциальной кривыми, коэффициенты детерминации соответственно - 0,56 и 0,54. Фильтрация данных по диапазону мощности (160-205 кВт) и по модели (рассмотрено три модели: John Deere 1270, Ponsse Ergo, Komatsu 931) не привела к однозначной определенности в виде регрессии, хотя незначительно увеличила коэффициент детерминации. Выделены группы факторов, которые могут влиять на характер регрессии: фактор продавца, фактор ремонта, фактор эксплуатации, фактор технических характеристик, но определение степени влияния этих групп требует дополнительных исследований. Зависимость между стоимостью и количеством моточасов характеризуется очень слабой связью из-за большого разброса данных вследствие некорректных значений моточасов, отмеченных продавцами. Общие регрессионные тренды для харвестеров согласовываются с данными для других типов тракторов, но для определения однозначности в регрессиях требуется накопление эмпирических данных по надежности машин и изменению их стоимости в течение ряда лет.
Тракторы и сельхозмашины. 2020;87(5):37-44
37-44