Том 83, № 9 (2016)

Для снижения коагуляционной активности капель в щелевых факелах распыла рабочей жидкости предложен способ их инжектирования воздушной струей пневматического устройства с последующим транспортированием воздушно-капельной системы к растениям. О снижении коагуляции капель свидетельствуют сравнительные данные о густоте покрытия учетных карточек при применении разработанного и традиционного способов. При разработанном способе опрыскивание производится пневмогидравлическими устройствами при средней скорости движения агрегата 19 км/ч. При этом происходит увеличение количества мелких и средних капель, диаметры следов которых составляют от 0 до 150 мкм и от 150 до 300 мкм, и уменьшение количества капель размером более 300 мкм. При средней скорости движения агрегата в опытах 15,5 км/ч и ширине захвата одним пневмогидравлическим устройством 300 см расход рабочего раствора составил 16,26 кубического дециметра на 1 га. При традиционном варианте расположения распылителей на штанге опрыскивателя через 50 см и скорости движения агрегата 14,8 км/ч расход рабочего раствора составил 51,1 кубического дециметра на 1 га, что в 3,14 раза больше, чем при разработанном варианте. Преимущество нового способа нанесения капель на объекты обработки состоит и в том, что внешняя часть воздушной струи, выходящей из сопла пневмогидравлического устройства, препятствует уносу капель во внешнюю среду. Результаты исследований и лабораторных испытаний могут служить основанием для дальнейшего изучения и практического использования экономичных, экологичных и высокопроизводительных технологий применения пестицидов в растениеводстве.

Для управления механизмами автомобилей, тракторов, строительных и дорожных машин широко используются мехатронные системы автоматического управления, один из важнейших компонентов которых - электрогидравлический пропорциональный клапан. Мехатронные системы позволяют реализовать сложные алгоритмы адаптивного управления, обеспечивают высокое качество процессов функционирования управляемых механизмов и существенно повышают эффективность выполнения производственных процессов. Цель работы - экспериментальные исследования характеристик электрогидравлического пропорционального клапана и оптимизация параметров его управления, осуществляемого микропроцессорным контроллером. Такие клапаны применяют в автоматических трансмиссиях для управления переключением передач и рабочими органами. Приведена принципиальная схема созданного клапана и отображено его взаимодействие с механизмами мехатронных систем. Описано функционирование системы в процессе реализации алгоритма ее работы под управлением микропроцессорного контроллера. Изложены результаты экспериментальных исследований электрогидравлического пропорционального клапана и принятые на их основе технические решения, позволившие существенно улучшить показатели эффективности его функционирования. Получены статические и переходные характеристики клапана и его компонентов. Установлено, что вид переходной характеристики пропорционального электромагнита существенно зависит от характеристики источника питания. При использовании источника постоянного напряжения переходная характеристика соответствует апериодическому звену, а при управлении от контроллера - колебательному. Колебательный характер переходной характеристики обусловлен управляющим воздействием регулятора тока контроллера. Параметры регулятора тока влияют на величину относительного перерегулирования и время запаздывания нарастания тока в обмотке пропорционального электромагнита. Определены оптимальные параметры настройки регулятора тока контроллера управления. Исследовано влияние осцилляции управляющего сигнала контроллера на гистерезис статической характеристики механизма управления. Приведены основные параметры электрогидравлического пропорционального клапана, позволяющие оценить возможность его применения для управления рабочими органами машин.

Центрифуги с реактивным гидроприводом активно использовались в 1960-70-е годы для очистки масла в двигателях. Сегодня ряд зарубежных фирм применяет их совместно с фильтрами в системах маслоочистки двигателей транспортных средств и тракторов. При проектировании таких центрифуг наиболее сложная задача - расчет параметров соплового аппарата. Ее оптимальное решение зависит от конкретных технических требований, предъявляемых к проектируемому сепаратору. Цель исследования состоит в обосновании оптимальных геометрических параметров реактивно-струйного гидропривода очистительных центрифуг, а также в разработке методики его расчета при различных условиях проектирования. Конструкционные параметры гидропривода, в частности диаметр сопел и их реактивное плечо, рассчитывались исходя из условия динамического баланса между движущим моментом, реализуемым истекающей из сопел жидкостью, и моментом сопротивления вращению ротора при установившемся движении. Проанализированы конструкционные, кинематические и энергетические параметры соплового аппарата, определяющие кинетический момент жидкости. Определены факторы, влияющие на сопротивление вращению ротора. В результате получено уравнение баланса удельных энергий: расходуемой на преодоление сопротивления вращению и движущей энергии потока жидкости, развиваемой гидроприводом. Анализ этого уравнения при условии максимума частоты вращения ротора позволил определить оптимальное реактивное плечо и диаметр сопел. Получены формулы для расчета минимального расхода жидкости в гидроприводе, при котором обеспечивается заданная угловая скорость ротора, и соответствующих этому расходу параметров соплового аппарата. При оптимальных конструкционных параметрах гидропривода коэффициент использования энергии потока максимален. Получено выражение для расчета максимального коэффициента полезного действия привода. Результаты теоретических исследований представлены графически. Приведены расчетные графики оптимальных значений скорости истечения жидкости из сопел, окружной скорости сопел, реактивного плеча, а также коэффициента полезного действия гидропривода при его оптимальных параметрах. Предложены методика и алгоритм решения двух задач проектирования гидропривода: расчета оптимальных конструкционных параметров соплового аппарата для обеспечения максимальной частоты вращения ротора, а также расчета при минимальных энергетических затратах на привод.

Важнейший фактор, влияющий на долговечность детали, - интенсивность изнашивания ее рабочей поверхности. Для снижения износа деталей рабочих органов почвообрабатывающих машин создан ряд технологических приемов упрочнения, один из которых - наплавочное армирование. Проведена оценка износа лемеха по толщине и влияния армирования его поверхности на интенсивность изнашивания. В качестве объектов исследования использовались лемеха в заводском исполнении и лемеха, подвергшиеся армированию по трем технологическим приемам. Определялся износ упрочняющих валиков по высоте и износ лемеха между ними по толщине. Истирание валиков происходит неравномерно по длине носка, что связано с большим давлением почвы на носке лемеха. Также необходимо учитывать веерное перемещение почвы вдоль носка лемеха. Показано, что наличие армирующих валиков существенно тормозит абразивное изнашивание лемеха по толщине между ними. Это связано с тем, что рифли создают условия для возникновения псевдосжиженного слоя между ними и попадания меньшего количества частиц почвы в область контактирования. Уменьшаются количество абразивных частиц, контактирующих с рабочей поверхностью, и их давление на тело лемеха. После истирания наплавленного валика вровень с рабочей поверхностью образуется композиционная поверхность, где наблюдается максимальная твердость, что способствует увеличению сопротивления абразивному изнашиванию. Также положительное влияние оказывают следы армирующих валиков, имеющие большую твердость. Благодаря приработке поверхности и созданию композиционной поверхности снижается интенсивность изнашивания.

Дан обзор методов мониторинга внутрипольной вариабельности (пестроты) почвенного плодородия и состояния посевов. Отмечены два направления их реализации, имеющих принципиальное значение для роботизированных технологий: дистанционное и наземное. К дистанционным методам идентификации пестроты почвенного плодородия и посевов относятся: инфракрасная спектрометрия посевов с применением вертолета, беспилотников-квадрокоптеров и других низколетящих аппаратов с фиксацией состояния обследуемых объектов на прикрепленные фотокамеры; радиолокационное и фотометрическое зондирование, позволяющее в режиме реального времени выделять на полях области с различными агрохимическими свойствами. Из наземных способов агрохимического обследования почв и посевов выделены сеточный метод отбора почвенных проб с использованием автоматизированных пробоотборников, оборудованных навигационными приборами, использование связи плодородия почв с их топографией, сканирование электропроводности почвы. Приведен вариант выявления внутрипольных контуров плодородия почвы при автоматическом определении урожайности сельскохозяйственных культур, главным образом зерновых, в процессе уборки. Дана блок-схема реализации этого способа. По полученным данным создается карта урожайности поля, что позволяет разделить участки (контуры) поля по уровню урожайности. Приведено описание гусеничного шасси, на котором размещаются гибридная энергоустановка, аппаратура управления движением, сенсорики и точного позиционирования, машинного зрения. Шасси служит практической основой развития роботизированных технологий растениеводства, в том числе машины-удобрителя, которая при полной роботизации агрохимического обеспечения растениеводства на основе беспилотных мобильных энергосредств станет основной робототехнической единицей.

Воздействие энергоинформационного поля, создаваемого генератором тяжелых частиц Козырева, на топливо и систему питания двигателей внутреннего сгорания приводит к улучшению эксплуатационных показателей автотракторной техники. Генератор тяжелых частиц Козырева представляет собой центробежно-вихревой источник, который образует поток частиц в вертикальном направлении. Поток частиц оказывает воздействие на любые устройства, находящиеся в поле его влияния. Принцип работы генератора тяжелых частиц Козырева базируется на энергоинформационной концепции строения материи и эффектах, порождаемых гравитационными волнами. Механизм такого взаимодействия в терминах классической науки на сегодняшний день изучен недостаточно. Исследования, проведенные на автоматизированной системе стендовых испытаний в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете, направлены на количественную и качественную оценку эффекта, возникающего при облучении топлива и двигателя внутреннего сгорания потоком тяжелых частиц. Получены результаты, показывающие положительное влияние генератора тяжелых частиц Козырева на параметры работы двигателей внутреннего сгорания. Прежде всего это улучшение полноты сгорания топлива и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. Проведение комплексных исследований позволит сформировать концептуальную основу воздействия генератора тяжелых частиц Козырева на технологический уровень применяемого топлива, а также оценить влияние этого уровня на эффективность работы автотракторной техники в целом. Целью дальнейших исследований в рассматриваемой предметной области должно стать изучение системных эффектов, которые возникают при работе генератора тяжелых частиц Козырева.