Тракторы и сельхозмашины

Обоснование. Сельскохозяйственное производство является источником загрязнения окружающей среды, поэтому решение проблемы снижения вредных выбросов с отработавшими газами дизелей, применяемыми в АПК, является важной и актуальной. Вопреки всем прогнозам применение экологически чистых двигателей, способных составить конкуренцию поршневым двигателям, ограничено в сельскохозяйственном производстве.

Исследование направлено на решении одной из ключевых задач современности — снижение техногенной нагрузки от вредных выбросов дизельных двигателей на окружающую среду путём изменения степени сжатия.

Цель работы — поиск способов уменьшения техногенной нагрузки на окружающую среду от вредных выбросов дизелей мобильных машин путём изменения степени сжатия.

Материалы и методы. Экспериментальные данные были получены при стендовых испытаниях дизеля 4ЧН 15/18 по ГОСТ 14846-2020. Методы испытаний соответствовали ГОСТ 10448-2014. По программе испытаний отбирались отработавшие газы дизеля, проводился анализ их состава и дисперсности твердых частиц при степенях сжатия ε = 13,5…14,5…15,5 по нагрузочной характеристике при 1900 мин^-1.

Результаты. Обнаружено, что увеличение степени сжатия с 13,5 до 15,5 привело к снижению выбросов с отработавшими газами твердых частиц (ТЧ), углеводородов (C_xH_y) и оксида углерода (СО), однако по всей нагрузочной характеристике от Р_е=0 до Р_е=1,24 МПа при 1900 мин^-1 выбросы оксидов азота (NO_x) увеличились. При снижении ε до 13,5 техногенная нагрузка на окружающую среду уменьшилась в 1,15 раза

Заключение. Степень сжатия может быть принята за регулируемый параметр при решении задач снижения выбросов оксидов азота с отработавшими газами и незначительно влияет на изменение выбросов ТЧ и СО. При уменьшении степени сжатия с 14,5 до 13,5 техногенная нагрузка на окружающую среду снижается в 1,15 раз. Для получения лучших результатов рекомендовано применение комплексных методов, например, одновременное изменение степени сжатия и каталитической нейтрализации.

Обоснование. Известно, что производство продукции растениеводства непрерывно совершенствуется в современной системе жизнеобеспечения человечества. При этом необходимо находить баланс между качественными и количественными урожаями в металлоёмкости сельскохозяйственных процессов, так как это, несомненно, имеет важное итоговое экономическое значение, в системе производства продукции сельского хозяйства является получение устойчивых и качественных урожаев. Особенное место в этом ряду занимает основная обработка почвы, как с оборотом, так и без оборота пласта. Для обеспечения протекания процесса основной обработки почвы к посеву, в «Аграрном научном центре «Донской», в структурном подразделение «СКНИИМЭСХ», г. Зерноград, был разработан новый рабочий орган для основной безотвальной обработки почвы. Перед нами стоит задача провести сравнительный анализ работы нового рабочего органа с серийными при подготовке почвы к посеву.

Цель работы — определение параметров глубокорыхлителя для противоэрозионной обработки почвы.

Методы. Глубокорыхлитель, разработанный в отделе механизации растениеводства аграрного научного центра «Донской», осуществляет обработку почвы с недорезом пласта по ширине захвата машины, производя не сплошное рыхление рабочими органами, с соответствующей расстановкой в поперечном направлении. Для обработки данных применялись методы морфологического и функционального анализа, а также статистические методы экстраполяции, реализованные в среде Microsoft Excel.

Результаты. Определены оптимальные режимные параметры работы предложенного нового рабочего органа для основной обработки почвы, приведена схема силового взаимодействие рабочего органа глубокорыхлителя с почвой.

Заключение. В результате исследований установлены рациональные параметры рабочего органа глубокорыхлителя для противоэрозионной обработки почвы, определены длина долота, угол крошения почвы (установки к дну борозды), расстояние между рабочими органами в продольном и поперечном направлениях при расстановке с уступом под углом 30 град. к направлению движения.

Обоснование. Одним из основных требований, предъявляемым к имитационным моделям пространственного движения гусеничных машин, предназначенных для проведения массовых расчётов, встраивания в тренажёры для обучения управлению гусеничными машинами, а также в контроллеры бортовых электронных систем управления, является обеспечение их высокого быстродействия.

Цель работы. Статья посвящена разработке имитационной модели моторно-трансмиссионной установки быстроходной гусеничной машины со ступенчатой трансмиссией c бортовыми коробками передач для встраивания в высокоэкономичную модель криволинейного движения гусеничной машины.

Материалы и методы. Для повышения быстродействия в модели не учитывается динамика работы промежуточных агрегатов трансмиссии, а их внутренняя кинематика определяется передаточными числами. Внешняя кинематика трансмиссии обеспечивается за счёт алгоритма регуляторов скоростей ведущих колёс. Момент двигателя задаётся табличной зависимостью момента от частоты вращения коленчатого вала. Связь коленчатого вала с трансмиссией осуществляется через модель сухого трения, имитирующую работу фрикционных механизмов включения передач бортовых коробок. Имитационная модель МТУ реализована в программном комплексе Matlab\Simulink и встроена в виде динамически подключаемой библиотеки в пространственную многомассовую динамическую модель шасси гусеничной машины, разработанную автором в программном комплексе автоматизированного анализа динамики систем тел «Универсальный Механизм». С использованием полученной модели проведено моделирование поворота гусеничной машины на различных передачах и определены расчётные минимальные радиусы поворота.

Результаты. Полученные в результате моделирования расчётные радиусы хорошо согласуются с радиусами, определёнными по передаточным числам трансмиссии МТУ-объекта исследования.

Заключение. Разработанная модель МТУ на основе регуляторов скоростей ведущих колёс пригодна для встраивания в высокоэкономичную модель криволинейного движения гусеничной машины.

Обоснование. Большая часть основной продукции животноводства в предстоящие годы будет производиться на существующих фермах в условиях их коллективной аренды, а также в фермерских индивидуальных хозяйствах, что обеспечит интенсивное развитие отрасли.

Цель работы — получение теоретических и аналитических зависимостей, для обоснования конструктивных параметров питающего устройства в установке для приготовления жидких кормовых смесей.

Материалы и методы. Представлена установка для приготовления жидких кормовых смесей представляет собой многофункциональное техническое средство, способное выполнять 3 функции: дозирование материала (заменитель цельного молока), подача жидкости (функция нагнетания) и приготовление смеси (функция смесителя). Даны соответствующие расчётные схемы для определения параметров.

Результаты. Анализ рабочих органов машин и средств механизации по транспортированию сухих компонентов, что шнековый орган, изготовленный по научно обоснованным рекомендациям, может удовлетворить требованиям и особенностям выполняемого им подачи компонента на смешивание.

Процесс отделения сухого компонента и его перемещение к рабочему колесу заключается в следующем. Сухой компонент находится в загрузочной камере 1 и далее под силой тяжести попадет на питающее устройство 2, которое перемещает корм к рабочему колесу. При наличии поступательного движения машины нижняя кромка кожуха шнека, имеющая форму клина, внедряется в компонент валок и отделяет его от поверхности, который затем поступает в рабочую зону шнека. Шнек витками подстругивает часть сухого корма и перемещает её к рабочему колесу установки.

Заключение. Полученные теоретические и приложенные аналитические зависимости позволяют определить конструктивные параметры шнека в том числе, отношение шага шнека к его диаметру, что необходимо учитывать при проектировании установок для приготовления смесей с подачей сухого компонента к рабочему колесу. Кроме того, данную методику можно использовать для написания программ для ЭВМ.

Обоснование. Для обработки полей химикатами фермеры применяют ручные ранцевые рычажные опрыскиватели, что требует больших затрат времени, труда и средств. При длительной эксплуатации у оператора возникает ощущение дискомфорта в руках, плечах и пояснице, что влечёт за собой общее состояние утомления. Эту проблему можно решить с помощью ряда механических средств.

Цель — разработка и оценка колёсного ранцевого опрыскивателя, подходящего для обработки пропашных культур.

Методы. Устройство объединяет в себе рычажный опрыскиватель и колёсный механизм, который применяется для передачи мощности с помощью цепного привода со звёздочкой. Эффективность опрыскивателя оценивалась в условиях мастерской, а также в полевых условиях с учётом таких факторов, как расход на форсунке, угол распыления, зона покрытия, ширина захвата штанги и производительность.

Результаты. Авторами разработано устройство для обработки посевов различной высоты, полевая производительность составила 88,46%. Анализ безубыточности показал, что минимальная площадь, которую необходимо обработать до достижения точки безубыточности опрыскивателя, составляет 34,13 га. Стоимость изготовления, составляющая 105,93 долл. США, представляется доступной для малообеспеченных фермерских хозяйств в странах с низким и средним уровнем дохода.

Выводы. Разработанный колёсный опрыскиватель эффективен в полевых условиях, прост в эксплуатации, а также снижает трудоёмкость процесса опрыскивания полей пестицидами.

Обоснование. Для успешного отделения клубней картофеля от почвы необходимо учитывать взаимодействие этих клубней с рабочими органами картофелеуборочных машин. Важно определить силы, действующие на клубень в грядке, а также параметры, которые могут способствовать повреждению клубней во время механизированной уборки. Необходимо выявить критерии повреждаемости и оптимизировать рабочие процессы для уменьшения потерь клубней из-за недостаточной сепарации почвенной массы и других факторов.

Цель работы — расчёт напряжений в клубне от воздействия рабочих органов и теоретическое определение контактного давления, действующего на клубень со стороны почвы из условия повреждаемости клубней картофеля.

Методы. Применяется метод конечных элементов (МКЭ), который позволяет провести детальный анализ распределения напряжений при контактах между клубнем и рабочими органами.

Результаты. Теоретически изучены возможности применения контактной задачи Герца к расчёту допустимых параметров нагрузки на клубень и определены значения допускаемого контактного давления при металлическом рабочем органе q_к = 0,034 МПа, при эластическом q_к = 0,15 МПа. При этом повреждения клубней картофеля оборудованным эластичным рабочим органом значительно снижаются.

Заключение. Контактные нагружения, возникающие в клубнях во время взаимодействия с рабочими металлическими органами, превосходят допустимые напряжения на клубень, что вызывает повреждения клубней. Для устранения этого недостатка поверхность металлических рабочих органов следует выполнять эластичной.

Обоснование. Пропускная способность молотилки комбайна q_к определяется при допустимых потерях зерна в 1,5% от всего его количества, собранного в бункер комбайна. Диапазон подач хлебной массы, к примеру, от минимума 0,5–1,0 кг/с до q_к назван рабочей характеристикой молотилки (РХМ) зерноуборочного комбайна. Фактические потери зерна в рассматриваемом диапазоне подач меньше 1,5%, но общая их цифровая оценка неизвестна. Тем не менее, это важнейший показатель эффективности работы комбайна, так как эти потери суммируются (к примеру, на уровне 1–1,2%) и могут достигать значительной величины, поэтому оценка комбайна только по пропускной способности оказывается недостаточной для оценки его эффективности, так как комбайн редко работает на уровне пропускной способности, а в режиме РХМ ежесекундно и потери зерна суммируются.

Цель работы — разработка критерия оценки эффективности работы молотилки комбайна по потерям зерна при рабочих режимах.

Материалы и методы. В статье предложена новая методика оценки эффективности работы комбайна. Использованы статистические зависимости изменения потерь зерна в зависимости от изменения подачи хлебной массы в комбайн. Пропускная способность молотилки комбайна в кг/с определяется при потерях зерна за молотилкой на уровне 1,5%.

Результаты. Многочисленные лабораторно-полевые испытания выявили тесную корреляционную связь между четырьмя параметрами молотилки (мощность двигателя и площади сепарации подбарабанья, соломотряса и очистки, а сама динамика роста потерь зерна в зависимости от подачи хлебной массы с большой достоверностью в диапазоне подач РХМ аппроксимируется логистической зависимостью. Для практических расчётов разработано компьютерное обеспечение. Это даёт возможность более оперативно сравнить различные по конструкции комбайны между собой.

Заключение. Впервые для оценки эффективности работы молотилки комбайна вводится новый критерий с названием «среднеинтегральные эксплуатационные потери зерна за молотилкой в рабочем диапазоне подачи хлебной массы». Выявлено увеличение потерь зерна за молотилкой при увеличении пропускной способности комбайна. Определена оптимальная уборочная площадь, при уборке которой компенсируется рост потерь зерна при рабочем режиме комбайнов высокой производительности на единицу подачи хлебной массы. Оптимум уборочной площади в большей мере зависит от пропускной способности комбайна и условий уборки по состоянию агрофона и коэффициента зональности, т.е. от степени приспособленности комбайнов к зональным особенностям агрофона и применяемых методов машиноиспользования. При расчёте экономической эффективности комбайнов целесообразно учитывать среднеинтегральные эксплуатационные потери зерна за альтернативными вариантами комбайнов и на этом основании давать им более комплексную оценку. Применение логистической функции потерь зерна в зависимости от подачи хлебной массы в комбайн и на её основе введение критерия среднеинтегральных эксплуатационных потерь зерна за молотилкой комбайна представляет научную и практическую новизну.

Обоснование. В сельскохозяйственных зонах с недостаточным и неустойчивым увлажнением ощущается дефицит почвенной влаги. Для эффективного сбережения и накопления влаги и установления оптимального влаготемпературного режима почвы используют различные способы обработки почвы.

Цель работы — изучение влияния способа обработки почвы на её влаготемпературный режим.

Методы. Исследования влажности и температуры почвы, в почвенных горизонтах на глубине 30 и 55 см, провели на обыкновенном карбонатном тяжелосуглинистом чернозёме. Сравнивались четыре варианта основной обработки почвы: плоскорезную, послойную, отвальную и без обработки почвы. В ходе исследований учитывались метеорологические условия наблюдаемого периода.

Результаты. Установлено, что на глубине 30 см и 55 см почва на агрофоне без обработки (No-till) была наиболее увлажнённой и имела значения 40,40% и 69,79% влажности соответственно. Относительно неё влажность почвы на других агрофонах была снижена соответственно на 9,42% и 18,37% при плоскорезном способе, на 10,79% и 33,31% при послойном способе, на 16,32% и 30,88% при отвальном способе. Температурный режим почвы на глубине 30 см и 55 см на агрофоне без обработки был наиболее охлаждённый и имел значения 15,06 °С и 12,00 °С соответственно. Относительно него температура почвы на других агрофонах была повышена соответственно на 1,93% и 7,75% при плоскорезном способе, на 5,38% и 7,50% при послойном способе, на 6,91% и 6,83% при отвальном способе.

Заключение. Выявили, что наиболее стабильным влаготемпературным режимом почвы обладает агрофон без обработки почвы, что является преимуществом при внедрении данного вида обработки почвы в агроклиматических зонах с полузасушливым климатом.