Том 83, № 10 (2016)

Организация Объединенных Наций призвала к увеличению мирового производства продовольствия на 70% к 2050 году. Располагая 9% мировых сельскохозяйственных угодий и 2% населения Земли, Россия может не только обеспечить себя качественной продукцией, но и поставлять ее на мировой рынок. Однако государственная поддержка сельского хозяйства и предприятий, выпускающих сельскохозяйственную технику, на сегодняшний день недостаточна. Одно из важнейших условий развития сельского хозяйства - масштабное возрождение отечественного сельскохозяйственного машиностроения, одной из старейших отраслей страны. В статье приведены выдержки из истории этой отрасли, дан обзор основных особенностей и направлений развития отечественного и зарубежного сельскохозяйственного машиностроения. Отмечено, что за последние годы существенно сократились производство отечественной сельскохозяйственной техники и работы по ее созданию. Ее основной заказчик и потребитель - Министерство сельского хозяйства Российской Федерации - прекратило прежнее активное и полезное участие в работах по созданию технических средств. Растет импорт зарубежной техники, при том что она не всегда достаточно приспособлена к российским условиям. Развитию отечественного производства техники для села и ее использованию следует придать статус приоритетной государственной задачи. Предлагается ряд мер по реализации этой задачи, которые обеспечат необходимый уровень продовольственной безопасности страны, благосостояние населения, рост экспорта продовольствия и повышение авторитета России в мире.

Проведены исследования с целью повышения качества обработки почвы путем усовершенствования технологического процесса и конструкции игольчатой бороны, угол заострения игл которой может меняться. При воздействии на почву ротационными игольчатыми рабочими органами происходит частичное отбрасывание почвы назад и в стороны, рыхление пласта, крошение глыб, заделывание растительных остатков и их извлечение из почвы, уничтожение сорняков и разравнивание неровностей микрорельефа. Определены показатели качества выполнения технологического процесса обработки почвы экспериментальной секцией игольчатой бороны. Исследования процесса обработки почвы экспериментальной и серийной секциями игольчатой бороны проведены на экспериментальной установке. На экспериментальной секции были установлены диски с иглами, угол заострения которых составлял 9 и 5 градусов. В качестве серийной использовали секцию универсального свекловичного многооперационного культиватора 5,4. Пробы брали в слоях почвы на глубине 0-5; 5-10 и 10-20 см. Показатели качества почвы определяли согласно Государственным стандартам Украины 11465-2001 «Качество почвы. Определение сухого вещества и влажности по массе» и 11272-2001 «Качество почвы. Определение плотности структуры на сухую массу». Опыты выполнены в трехкратной повторности. В результате проведенных исследований установлены следующие показатели качества рыхления почвы игольчатой бороной: подрезание (уничтожение) сорняков в зоне обработки - 98,5%, содержание фракций размером до 25 мм для игл с углом заострения 5 градусов - 88,2%, с углом 7 градусов - 90,5%, с углом 9 градусов - 93,5%.

В качестве оптимальных значений основных показателей трактора (энергонасыщенности, мощности, эксплуатационной массы, тягового усилия, рабочей скорости) приняты их номинальные значения, расчет которых - актуальная задача теории трактора. Цель исследования - определение номинальных значений основных показателей трактора по максимуму тягового коэффициента полезного действия и минимуму энергозатрат. Объекты исследования: колесный трактор с передними управляемыми колесами меньшего диаметра, чем задние, и гусеничный трактор. Основной метод исследования - расчет с использованием компьютерных программ при изменении показателей методом дихотомии и с заданным шагом в цикле. Нижнее значение номинальной энергонасыщенности определяли минимизацией функции удельных энергозатрат - отношения энергозатрат при обработке единицы площади к единице производительности и единице рабочей скорости. Нижние номинальные значения мощности, эксплуатационной массы, тягового усилия, рабочей скорости определяются нижним значением номинальной энергонасыщенности, максимальным тяговым коэффициентом полезного действия и минимальными удельными энергозатратами, соответствующими работе трактора при допустимом буксовании. Для определения верхнего значения номинальной энергонасыщенности использован обобщенный безразмерный коэффициент эффективности трактора - геометрическое среднее значение частных безразмерных коэффициентов эффективности трактора по эксплуатационной массе, тяговому коэффициенту полезного действия, расходу топлива на единицу площади, производительности, расходу топлива на единицу производительности. При увеличении энергонасыщенности повышается производительность трактора, но снижается его эффективность по другим показателям. В качестве верхнего предела номинальной энергонасыщенности принято значение, при котором снижение обобщенного коэффициента эффективности трактора не превышает 5%. При этом производительность повышается на 11-19%. С использованием принятых критериев оптимальности определены интервалы изменения номинальной энергонасыщенности тракторов: колесных - 15,69-20 Вт/кг, гусеничных - 18,63-26 Вт/кг. Для этих интервалов определены номинальные значения мощности, эксплуатационной массы и рабочей скорости колесных и гусеничных тракторов тяговых классов 3-6.

Цель исследования - показать преимущество решения неформальной задачи рационального выбора параметров диска-движителя почвообрабатывающего агрегата при ее формализации в виде бикритериальных задач оптимизации по сравнению с формализацией в виде однокритериальных задач. Для этого используется предложенная ранее математическая модель взаимодействия диска-движителя с почвой, позволяющая определить его движущую силу и потери мощности на перемещение диска в почве в зависимости от параметров, определяющих режим его функционирования. В качестве таких безразмерных параметров приняты кинематический коэффициент, равный отношению окружной скорости диска к поступательной скорости почвообрабатывающего агрегата, и относительное заглубление диска, равное отношению абсолютного заглубления диска к его радиусу. Задача рационального выбора параметров диска-движителя формализована в виде задач оптимизации по критериям: максимальной движущей силы; максимального коэффициента полезного действия диска-движителя; максимальных движущей силы и коэффициента полезного действия диска-движителя; максимальной движущей силы и минимальных потерь мощности на перемещение диска в почве. Получены решения этих задач оптимизации. Оказалось, что в случае двух указанных бикритериальных постановок задачи компромиссные кривые в плоскости параметров практически совпадают. Показано, что преимущество формализации в виде бикритериальных задач оптимизации состоит в том, что она позволяет находить такие значения параметров, при которых достигается требуемая движущая сила при максимально возможном коэффициенте полезного действия и минимально возможных потерях мощности на перемещение диска в почве.

Двухслойная наплавка, применяемая при восстановлении деталей строительной, дорожной и почвообрабатывающей техники, позволяет создавать покрытие, которое хорошо сопротивляется ударным нагружениям и противостоит абразивному изнашиванию. Это обусловлено существенными различиями между свойствами нижнего относительно мягкого слоя и верхнего твердого. Известные исследования данного метода не рассматривают вопрос о влиянии техники наплавки на стойкость полученного покрытия к изнашиванию в среде с высоким содержанием абразивных включений. Цель данной работы - определить степени влияния технологических приемов формирования двухслойных покрытий на износостойкость деталей при их использовании в почвенной среде. Наплавка проводилась ручным способом по четырем вариантам технологии при восстановлении лемехов с лучевидным износом. Износ контролировался по потере массы. Проведенные эксперименты позволили установить, что износ в функции наработки подчиняется прямолинейной зависимости для всех вариантов технологии. Наработка до достижения установившегося режима изнашивания и предельного состояния зависит от техники наплавки. Рассмотрено влияние приемов технологии формирования покрытий на абразивную износостойкость, обусловленное различием термических воздействий на наплавленный металл. Оптимальный технологический вариант, обеспечивающий максимальную износостойкость покрытия, - охлаждение каждого валика при нанесении как первого, так и второго слоя. Применение такой технологии наплавки позволяет увеличить абразивную стойкость на 30% в сравнении с другими приемами. Использование технологии двухслойной наплавки повышает ресурс восстановленного лемеха в два раза в сравнении с заводским.

Актуальность работы обусловлена недостаточной изученностью процессов маслоснабжения цилиндров четырехтактных поршневых двигателей с традиционным кривошипно-шатунным механизмом и комбинированной системой смазки. Цель исследования - получение экспериментальных данных о характере распределения моторного масла по окружности цилиндра двигателя внутреннего сгорания указанного типа. Метод измерения состоял в организации дренажа и последующего контроля количества масла, снимаемого поршневыми кольцами с внутренней поверхности цилиндра. Основанная на этом методе экспериментальная установка представляла собой малоразмерный быстроходный четырехтактный дизель с воздушным охлаждением ТМЗ-450Д, в нижнем опорном поясе цилиндра которого были выполнены шесть сквозных маслосборных отверстий, снабженных тонкостенными трубками. Испытания проводились в режиме прокручивания коленчатого вала от постороннего источника (балансирной машины) с номинальной частотой вращения. Окончанием каждого опыта считался момент заполнения маслом любой первой из шести трубок. Контроль количества снимаемого масла производили путем измерения длины его столба внутри каждой из трубок. В условиях прокрутки как со сжатием, так и без сжатия воздуха в цилиндре во всех опытах получено устойчивое превышение на 15-18% количества масла, снимаемого с ненагруженной стороны стенки цилиндра, над аналогичным показателем для нагруженной стороны. Такой характер распределения масла по окружности цилиндра, при котором ненагруженная сторона получает больше масла, чем нагруженная, указывает на нарушение принципа согласования условий смазки с условиями нагружения, что повышает риск износа и задира в цилиндро-поршневой группе. Несмотря на ограниченность рамками одной методики и одним объектом, полученные результаты свидетельствуют о том, что целесообразно продолжить изучение особенностей маслоснабжения цилиндров двигателей указанного типа для повышения надежности их работы.