Том 83, № 8 (2016)
- Год: 2016
- Статей: 13
- URL: https://journals.rcsi.science/0321-4443/issue/view/3660
Статьи
Разработка комбинированного рабочего органа для послойной безотвальной обработки почвы
Аннотация
Все шире распространяется тенденция развития комбинированных агрегатов и устройств для осуществления заданных технологических процессов. Применение комбинированных рабочих органов для послойной безотвальной обработки почвы позволяет сократить энерго- и трудозатраты и усовершенствовать выполняемый технологический процесс. На основании методов сравнения и монографического исследования существующих конструкций рабочих органов выявлены их недостатки при использовании в засушливых условиях. Установлено, что в таких условиях целесообразно применять послойную безотвальную обработку почвы. Проведен анализ конструкций рабочих органов для послойной обработки почвы, который позволил установить преимущество криволинейных элементов для мелкой обработки почвы. Ряд недостатков плоскорезных рабочих органов, выявленных в течение многолетних исследований, позволил сделать вывод о перспективности замены лап на криволинейные рыхлители для мелкой обработки почвы. Представлены данные содержания агрономически ценных агрегатов в процентах от абсолютно сухой черноземной почвы, на основании анализа которых установлено, что структуру пласта можно улучшить за счет использования в конструкции чизельного рабочего органа элемента для мелкого рыхления на глубину до 16 см. Доказана целесообразность расположения элементов для глубокой и мелкой обработки почвы на одной стойке для послойной безотвальной обработки. Предложена схема комбинированного рабочего органа, на стойке которого установлены долото для глубокого рыхления и криволинейный рыхлитель для мелкой обработки почвы, что обеспечивает требуемое крошение пласта.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):3-6
3-6
Новые средства механизации для плодопитомников горной и предгорной зон Северного Кавказа
Аннотация
Описано актуальное состояние механизации плодопитомниководства, дан анализ механизации технологического процесса окучивания маточных кустов и работ по окулировке саженцев. Производство посадочного материала для закладки садов нового типа зависит от степени механизации технологических процессов в плодопитомниках, а именно от наличия специальной техники для работы в горной и предгорной зонах на закамененных и тяжелых почвах. На данном этапе актуальная задача - повышение эффективности работы питомников при снижении трудоемкости и энергоемкости путем механизации производственных процессов на базе новых технологий и технических средств возделывания посадочного материала. Сады нового типа, как правило, низкорослые и высокоурожайные, для них требуется в 5-6 раз больше саженцев, чем для садов старого типа. Поэтому производство саженцев в плодопитомниках нового типа необходимо интенсифицировать и поставить на индустриальную основу с использованием средств механизации по уходу за маточными кустами. Интенсификация питомниководства возможна только на базе применения современной промышленной технологии размножения посадочного материала с учетом ландшафтов Республики Северная Осетия - Алания и использования высокопроизводительных сельскохозяйственных машин, тракторов и другой техники. Предложены технология и комбинированный агрегат для окучивания маточных кустов и рыхления междурядий, а также палатка для окулировки саженцев плодово-ягодных культур при закладке новых садов на уровне мировых стандартов. Данные агрегаты позволяют повысить производительность труда при производстве саженцев в условиях горной и предгорной зон.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):6-9
6-9
Нагружение трактора на тяговых испытаниях при силе тяги, направленной под углом
Аннотация
Зарубежные методики проведения тяговых испытаний тракторов не позволяют оценить показатели работы движителей и ходовой системы в целом с рядом других общих характеристик из-за использования тармакадама в качестве почвенного фона. Методика испытаний тракторов, применяемая в России, предусматривает проведение опытов на реальных почвах и направлена на широкий охват разнообразных природных условий страны, но даже такие тяговые испытания не дают полной картины работы машинно-тракторного агрегата. Трактор - универсальная машина, агрегатируемая с различными орудиями, которые имеют широкий диапазон тягового сопротивления. Поэтому при агрегатировании необходимо рационально нагружать его оси. Балластирование трактора увеличивает силу сопротивления качению, негативно влияющую на тяговый коэффициент полезного действия. В большинстве случаев передний балласт не снимается и остается на тракторе на постоянной основе, что увеличивает расход топлива. Возникает задача поиска таких технических решений, которые оптимизировали бы работу трактора без использования переднего балласта. С целью решения указанной задачи предлагается усовершенствовать методику тяговых испытаний, направив силу тяги под углом. Управляя этим углом, можно догружать переднюю ось вместо использования балласта. При этом разгружается задняя ось, уменьшается ее сцепной вес. Догрузка задней оси регулируется с помощью добавления балластных грузов на задние колеса или поперечный брус нижних тяг. Для каждого случая нагружения силой тяги необходимо обеспечивать соответствующую рациональную развесовку по осям для достижения наибольшего тягового коэффициента полезного действия.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):10-14
10-14
Моделирование процесса формирования вибрационного нагружения рабочего места оператора промышленного трактора
Аннотация
Контроль выполнения нормативных требований по виброзащите операторов проводится на стадии сертификационных испытаний новых и модернизируемых изделий, когда доводочные мероприятия связаны со значительными временными и материальными затратами. Обоснована возможность применения расчетно-экспериментальной методики, позволяющей на этапе проектных работ определять уровень и частотный состав потенциально опасных источников вибрации, создавать компьютерные модели системы «источник - корпус - кабина - виброзащитное кресло - оператор» и путем параметрического прогнозирования разрабатывать предложения по выполнению нормативных требований. В качестве примера рассмотрена задача о вибрации в низкочастотном диапазоне 2-14 Гц вследствие процесса перекатывания опорных катков по гусеничной цепи, лежащей на податливом грунтовом основании. По данным медико-биологических исследований, в этом интервале находятся резонансные частоты важных частей тела человека, что в виде предельных значений ускорений отображено в санитарных нормах. На основе анализа результатов натурных испытаний кинематическое воздействие на корпус трактора со стороны опорных катков представлено в виде стационарных узкополосных случайных процессов. Математическая модель системы описана комплексом дифференциальных уравнений со случайными входными процессами. Для ее реализации применены методы статистической динамики. Результаты моделирования представлены в виде комплекса передаточных функций. Они отображают распределение резонансных частот угловых и вертикальных колебаний отдельных элементов системы, а также функций спектральных плотностей. Эти результаты позволяют получать количественные оценки в виде средних квадратических значений выходных процессов. Применение данного подхода позволяет на стадиях проектирования и испытания опытных образцов дорожно-строительной техники решать вопросы виброзащиты оператора путем отстройки системы «ходовая часть - корпус - кабина - виброзащитное кресло» от резонансных явлений, а также введением ряда конструкторских решений.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):14-18
14-18
Основы безопасной сушки семян
Аннотация
В семеноводческих хозяйствах температуру агента сушки зачастую ограничивают предельно допустимой температурой нагрева, единовременный влагосъем составляет 3-6% влаги, семена высушивают до влажности на 2-3% больше кондиционной, в процессе сушки неоднократно перемешивают слой. Все это удорожает процесс и может привести к потерям урожая. В статье проанализированы существенные факторы, влияющие на безопасную сушку семян в плотном слое. Установлено, что наряду с предельно допустимой температурой нагрева следует учитывать скорость обезвоживания, удельную поверхность семян, коэффициент теплоотдачи и неравномерность влажности исходного и высушенного материала. Оценка параметров безопасной сушки семян проведена на основе математических моделей и известных эмпирических выражений по термостойкости и предельно допустимому влагосъему. Предложен расчет температуры агента сушки, обеспечивающей полную безопасность процесса, в том числе для селекционных семян. Допустимую температуру агента сушки рассчитывают по выражению, учитывающему удельную поверхность зерна, коэффициент теплоотдачи, теплоту парообразования, коэффициент, зависящий от допустимой скорости обезвоживания, а также предельно допустимую температуру нагрева семян. Максимальная высота слоя семян, высушиваемых без перемешивания, зависит от скорости агента сушки, диаметра зерновки, порозности слоя, коэффициента массоотдачи и влагосодержания агента сушки до и после слоя. Предельно допустимую температуру нагрева семян следует рассчитывать по формуле С.Д. Птицына, но за основу брать максимальную влажность 10% навески.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):19-22
19-22
Влияние формы дискового ножа на защемление материала
Аннотация
При основной обработке почвы плугами общего назначения круглые дисковые ножи не обеспечивают надежное резание, при этом увеличивается тяговое сопротивление плуга, снижаются производительность и качество его работы. Цель исследования - повышение эффективности работы, качества обработки почвы и снижение энергоемкости плугов общего назначения, оснащенных дисковыми ножами. Изучены различные конструкции ножей с целью изыскания оптимальной формы, обеспечивающей надежное защемление растительной и соломистой массы. Приведена формула для определения угла защемления многоугольного диска в зависимости от глубины обработки и количества углов в многоугольнике. Исследования показали, что минимальный угол защемления имеют шестиугольные дисковые ножи, поэтому именно такая форма рациональна. Определены условия работы, при которых стебли соломистой массы не выскальзывают из-под лезвия ножа при резании. Графически исследованы траектории движения лезвий шестиугольного и круглого ножей при различных расположениях мгновенного центра вращения. Получена эмпирическая формула, и построены зависимости коэффициента защемления от расположения мгновенного центра вращения диска. Установлено, что с уменьшением фиктивного диаметра ножа коэффициент защемления увеличивается, повышается качество защемления сельскохозяйственных материалов. В результате исследования получены зависимости, показывающие, что зоны надежного защемления и резания линейно зависят от кинематического параметра. При глубине обработки почвы 0,08-0,12 м эффективность защемления шестиугольного ножа по сравнению с круглым повышается в 1,8-2 раза.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):22-26
22-26
Оценка соответствия модели процесса выделения зерновых примесей из фракции легких отходов в осадочной камере результатам эксперимента
Аннотация
Максимально полное использование собранного зерна - актуальная задача сельскохозяйственного производства. При выделении семенного зерна из зернового вороха в отходы попадает большое количество зерновых примесей (щуплое и дробленое зерно), которые могут служить ценным кормом для животных. Один из эффективных способов выделения зерновых примесей из легких отходов - фракционирование по аэродинамическим свойствам. При разработке и совершенствовании устройств для фракционирования легких отходов воздушным потоком требуется проведение большого количества экспериментов, что связано с временными, энергетическими и материальными затратами. Минимизировать количество экспериментов можно с помощью математического моделирования. Перед применением математической модели в проектировании технических устройств необходимо оценить ее адекватность. В статье проводится оценка соответствия результатов математического моделирования процесса фракционирования легких отходов результатам экспериментов. Качественная проверка соответствия проводится по попаданию результатов моделирования в поле допуска экспериментальных данных, количественная - путем проверки статистических гипотез. Результаты теоретических расчетов образуют одну выборку, результаты экспериментов - вторую. Рассматриваются две статистические гипотезы. Каждая из них проверяется на уровне значимости 0,05. С помощью критерия знаков проверяется гипотеза о том, что обе полученные выборки принадлежат одной генеральной совокупности. По результатам исследования на выбранном уровне значимости гипотеза принимается. Затем по каждой из выборок строится регрессионная модель, и с помощью теста Чоу проверяется гипотеза о совпадении построенных регрессионных моделей. По результатам исследований и вторая гипотеза на уровне значимости 0,05 принимается. Рассмотренная математическая модель может использоваться при проектировании технических устройств для фракционирования легких отходов.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):26-29
26-29
Ослабление воздействия уплотненного почвенного ядра
Аннотация
Показано влияние уплотненного почвенного ядра, которое образуется на лезвии и перед ним, на характеристики работоспособности и ресурса почворежущих рабочих органов. Приведены факты, доказывающие наличие уплотненного почвенного ядра на лезвии в процессе резания почвенного пласта. Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволяющие получить расчетные параметры и повысить технический уровень рабочих органов, применяемых при обработке и резании почвы. Обоснованы и перечислены негативные факторы, влияющие на работоспособность деталей почвообрабатывающей техники в условиях воздействия уплотненного почвенного ядра. Отмечена циклическая природа его образования на лезвии, режущем почвенный слой. Представлена гипотетическая схема воздействия почвенного ядра на лезвие рабочего органа при различной величине затупления, объясняющая физический смысл негативных явлений, связанных с ухудшением энергетических и агротехнических показателей деталей и орудий при эксплуатационном изнашивании в условиях выраженного уплотненного почвенного ядра (на относительно твердых почвах). Определены фундаментальные причины резкого роста сопротивления почвы при наличии затылочной фаски на лезвии режущего рабочего органа, что связано с перемещением уплотненного почвенного ядра под лезвие. Приведены закономерности, определяющие значения действующих на лезвие удельных нагрузок. Отмечены различия в изменении общих и удельных нагрузок на рабочий орган при возникновении уплотненного почвенного ядра. Обоснованы особая роль задней грани лезвия рабочего органа, связанная с тяжелыми условиями разгружения почвенного пласта под ней, и необходимость ее защиты. Описаны практические конструкционные и технологические способы защиты деталей от воздействия уплотненного почвенного ядра. Приведены обоснованные значения параметров рабочих органов сельскохозяйственных машин, взаимодействующих с почвой, которые обеспечат повышение их эксплуатационных, агротехнических и ресурсных характеристик.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):30-32
30-32
Исследование и расчет уплотнения почвы при работе и после остановки колесного трактора
Аннотация
На основе результатов теоретического исследования и полевых испытаний выполнено математическое моделирование процессов деформирования и уплотнения почвы при проходах и после остановки колесного трактора. Цель исследования - развить предложенный ранее метод расчета показателей напряженно-деформированного состояния и уплотнения почвы при работе трактора и при ползучести почвы, возникающей после его остановки. Новизна работы заключается в том, что расчеты выполнены с учетом вязкоупругих свойств почвы, изменения ее плотности во времени и на различной глубине деформируемого слоя. Действие нагрузки на почву с учетом ее вязкоупругих свойств описано дифференциальным уравнением первого порядка, которое связывает сжимающие напряжения, скорости их изменения и относительные деформации сжатия. Рассмотрены вязкоупругие свойства дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, выявленные в процессе полевых испытаний. Плотность почвы переменна по глубине ее верхнего деформируемого слоя. На основании результатов статистической обработки экспериментальных данных зависимость плотности почвы от ее глубины до воздействия внешней нагрузки принята квадратичной. Выполнены компьютерные эксперименты, в ходе которых найдены показатели, позволяющие количественно оценить изменения деформаций, напряжений в почве и ее плотности при работе трактора и при ползучести почвы после его остановки. Получены корреляционные зависимости этих показателей от времени, плотности и влажности почвы, скорости ее начального деформирования. Предложенный метод расчета позволяет находить рассматриваемые показатели для различной глубины деформируемого слоя почвы, а также время стабилизации деформации почвы.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):33-38
33-38
Стратегия совершенствования конструкции зерноуборочного комбайна
Аннотация
Представлены перспективные направления совершенствования конструкции зерноуборочного комбайна путем максимальной адаптации алгоритма его воздействия на растения с различными физико-механическими свойствами. Оптимизирован технологический алгоритм работы с очесанным зерновым ворохом. Предложено предварительно отделять легкие примеси непосредственно в очесывающем адаптере, задняя стенка корпуса которого должна быть снабжена инерционным пластинчатым сепаратором. Легкие примеси выводятся вместе с избыточным потоком воздуха за пределы адаптера, а более тяжелое свободное зерно и частично недомолоченные колосья остаются внутри его корпуса. Конструкционно такой технический эффект достигается за счет того, что сепаратор образован набором продольных пластин, смонтированных с перекрытием и внедрением большей части поперечного сечения каждой из них внутрь корпуса адаптера. Поперечное сечение пластины имеет криволинейную поверхность и сориентировано вогнутостью в сторону задней стенки корпуса. Оставшийся зерновой ворох (частично недомолоченные колосья и свободное зерно) подвергается вторичной сепарации на перфорированном днище наклонной камеры. В днище выполнены продолговатые отверстия, имеющие определенную форму поперечного сечения и отклоненные от направления перемещения скребков транспортера на острый угол. Благодаря этому ости колосьев не зацепляются за заднюю кромку отверстия, а поднимаются по наклонной поверхности до уровня днища наклонной камеры. Внедрение совокупности этих технических решений в конструкцию современного зерноуборочного комбайна позволит увеличить его производительность при очесывании растений на корню, надежно исключив возможность дробления свободного зерна рабочими органами молотильного устройства.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):39-43
39-43
Анализ качества конструкций почвообрабатывающих машин для средств малой механизации агроинженерии класса тяги 0,2
Аннотация
Такие эксплуатационные параметры средств малой механизации, как ширина захвата и скорость движения агрегата, в равной степени влияют на производительность машины и определяют ее комплексное качество. Повышение производительности машины за счет увеличения ширины захвата обрабатываемой почвы достигается путем использования трех-, пяти-, шести- и восьмикорпусных плугов. Это направление требует постоянного увеличения силы тяги энергетических средств за счет увеличения мощности двигателя и сцепного веса, что в конечном счете изменяет эксплуатационные качества машины. Другое направление повышения производительности - за счет увеличения рабочей скорости - более сложное, так как при увеличении скорости резко возрастает тяговое сопротивление рабочих органов почвообрабатывающих машин и ухудшаются качественные показатели структуры вспаханной почвы. Переход на более высокие скорости возделывания почвы требует комплексного решения такой научно-технической проблемы, как разработка, создание и внедрение принципиально новых почвообрабатывающих машин для средств малой механизации. Особого внимания заслуживает способ улучшения использования мощности двигателя путем ее передачи рабочим органам машины не через крюк, а через вал отбора мощности. Реакция почвы на активные рабочие органы направлена в сторону движения энергетического средства, в связи с чем его сцепной вес теряет функциональную необходимость. Это позволяет уменьшить металлоемкость конструкции средств малой механизации.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):44-47
44-47
Повышение теплотворной способности моторных топлив
Аннотация
Обобщены результаты исследований по механохимической активации моторных топлив для повышения их теплотворной способности и уменьшения расхода в автотракторных двигателях внутреннего сгорания. Традиционно улучшение топливной экономичности и экологичности таких двигателей достигается путем высокотехнологичной модернизации топливных систем. Но может достигаться и путем модификации топлив, изменяющей их свойства и повышающей теплотворную способность. Механохимическими методами, при простом процессе и оборудовании с низкой энергоемкостью, смеси и отдельные фракции нефти деструктируются с образованием низкомолекулярных гомологов, а также водорода и углерода. Деструкция насыщенных углеводородов представляет собой разрыв цепей, а непредельные разрушаются через образование насыщенных продуктов. Возможно гидрирование продуктами деструкции исходного вещества. Исследована механохимия топлив на примере комбинированного статического смесителя-активатора. Активатор в форме цилиндра длиной 150 мм и диаметром 30-50 мм, используемый для модификации моторных топлив, имеет три последовательные камеры, встраивается в любую топливную систему двигателя внутреннего сгорания, не требует привода, не содержит химических веществ, не ухудшает рабочие показатели бензина, дизельного топлива, авиационного керосина, мазута, не уменьшает ресурс двигателя. Испытания проведены на стенде с дизелем ЯМЗ-236 на трех разных дизельных топливах при установке активатора в магистраль подачи топлива в топливный насос высокого давления, а затем в магистраль слива из него. На холостом ходу дизеля при частоте вращения коленчатого вала 900-1300 минут в минус первой степени в одиннадцати испытаниях выявлено уменьшение расхода активированного топлива в среднем на 26,3%. Дан обзор методов повышения теплотворной способности топлив путем различных воздействий.
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):48-51
48-51
Золотые призеры Конкурса инноваций АГРОСАЛОН
Тракторы и сельхозмашины. 2016;83(8):52
52