Том 85, № 2 (2018)

Предметом исследования являлась система утилизации сбросовой теплоты дизеля мини-ТЭЦ, которая может быть использована в качестве стационарного основного, резервного или дополнительного источника электрической и тепловой энергии. Объектом исследования служила система утилизации сбросовой теплоты дизеля Д 180 и мини-ТЭЦ на базе дизель-генераторной установки ДГУ-100С производства ОАО «ЧТЗ». Цель работы заключалась в экспериментальной оценке эффективности использования системы утилизации сбросовой теплоты дизеля. В состав системы утилизации входили: оригинальный теплообменник для утилизации сбросовой теплоты системы охлаждения дизеля, сбросовой теплоты системы смазки, сердцевины которого выполнены в общем корпусе, а также теплообменник для утилизации сбросовой теплоты отработавших газов дизеля (котел подогревателя ПЖД-600). В статье приведены компоновка мини-ТЭЦ с системой утилизации сбросовой теплоты, устройство оригинального теплообменника и схема мини-ТЭЦ с системой утилизации сбросовой теплоты. Описан принцип работы предложенной системы. По сравнению с известными конструкциями, в предлагаемой когенерационной энергетической установке отсутствует необходимость раздельного регулирования температуры охлаждающей жидкости и смазочного масла на входе в поршневой двигатель внутреннего сгорания и необходимость использования дополнительного жидкостно-масляного теплообменника или охладителя масла при работе когенерационной установки без тепловой нагрузки. В совокупности это обеспечило уменьшение сложности, материалоемкости и габаритных размеров системы утилизации и когенерационной энергетической установки в целом. Абсолютный экономический эффект от использования системы утилизации сбросовой теплоты составляет 240…300 тыс. руб. за моторесурс, удельный - 22…28 руб./ч. Срок окупаемости системы утилизации сбросовой теплоты - менее года. Полученные результаты убедительно свидетельствуют об экономической целесообразности реализации предложенной системы утилизации сбросовой теплоты дизеля Д 180 мини-ТЭЦ на базе ДГУ-100С.

В настоящее время для поверхностного внесения удобрений, как в Европе, так и в России, используют разбрасыватели различной конструкции и компоновки. Дозирующими устройствами в них, как правило, являются дисковые аппараты центробежного типа с вертикальной осью вращения. Обзор и анализ работы разбрызгивателей показывает, что они не в полной мере удовлетворяют агротехническим требованиям, а именно распределяют удобрения по поверхности почвы со значительными отклонениями от допустимой неравномерности. Поэтому разработка рабочего органа, повышающего равномерность распределения минеральных удобрений по поверхности поля, является актуальной задачей. Равномерность распределения минеральных удобрений центробежным рабочим органом основана на разности скоростей гранул удобрений в момент схода их с рабочего органа. Величина скорости влияет на дальность полета частиц (ширину захвата) и зависит от конструктивных и кинематических параметров рабочего органа. На кафедре сельскохозяйственных машин Мордовского госуниверситета разработан центробежный рабочий орган, в любой точке которого сход гранул минеральных удобрений происходит с разными по величине скоростями. Этого удалось добиться благодаря тому, что рабочий орган содержит коническую поверхность, вдоль образующей которой жестко закреплены прямые лопасти разной длины. При работе, удобрения, подающиеся на коническую часть, распределяются равномерным слоем и продолжают направленное движение по конической поверхности. Окружная скорость рабочей поверхности по направлению к основанию возрастает, следовательно увеличивается и скорость вылета частиц с разных точек рабочей поверхности. Остальная часть удобрений непрерывным потоком поступает на сферический диск и лопастями направляется на поверхность почвы. С лопастей различной длины удобрения сходят на разной высоте, под разными углами наклона к горизонту и различными по величине скоростями, что повлияет на равномерность их внесения. Результаты исследований показали, что применение экспериментального рабочего органа позволяет увеличить рабочую ширину с 10 до 14 м и уменьшить неравномерность распределения туков по общей ширине на 14,2 %.

Рассмотрены возможности прогнозирования долговечности головок цилиндров автомобильных дизелей на стадии проектирования и доводки их до заданных показателей, особенно по надежности. Поскольку дизели в эксплуатации работают на неустановившихся режимах, то основная нагрузка - не только механическая, но и тепловая. При этом она возникает при изменении режимов работы дизеля. Наиболее нагруженными сечениями в головке цилиндров являются перемычки между впускными и выпускными клапанами, а также перемычки между отверстиями под форсунку и впускным или выпускным каналами. Под действием тепловой нагрузки в сечениях головки цилиндров возникают сначала искажения кристаллической решетки, что приводит к появлению по какому-то направлению, в котором действуют наибольшие касательные напряжения, надрывов, постепенно переходящих под действием переменных напряжений в трещину. Когда полная накопленная поврежденность достигает некоторой критической величины, а трещина существенно ослабляет поперечное сечение, происходит усталостное разрушение. Для обеспечения надежности дизеля в эксплуатации необходимо выбрать такие методы расчета и испытаний, которые обеспечили бы заданную долговечность головки цилиндров. Поскольку проверка надежности в эксплуатации занимает значительное время, то для сокращения сроков испытаний используют ускоренные испытания. Рассмотрено место, занимаемое ускоренными испытаниями в проектировании дизелей, а также последовательность формирования их программы. Показано, что на практике возможно достижение лишь некоторой степени изменения технического состояния головки цилиндров, обусловленной степенью полноты учета взаимодействующих эксплуатационных нагрузок и их искажения при воспроизведении на испытательном оборудовании. Предложены возможные режимы испытания головок цилиндров на безмоторном тепловом стенде с целью определения их долговечности. Они соответствуют режимам ускоренных испытаний на надежность дизелей автомобильных двигателей. Рассмотрена проблема сходимости результатов при ускоренных испытаниях и данных, полученных в эксплуатационных условиях.

Статья посвящена решению важной научно-практической задачи - оптимизации параметров конструкции оболочки шин ведущих колес зерноуборочных комбайнов высокой производительности, работающих в условиях поверхностей с малой несущей способностью. Оптимизация параметров пневматической шины как звена колебательной системы и главного элемента колесного движителя является одним из направлений совершенствования функционирования зерноуборочных комбайнов. Одним из факторов, влияющим на показатели функционирования зерноуборочных комбайнов, является совершенство колесных движителей. Их агротехнологические свойства возможно улучшить за счет рационального выбора параметров конструкций шин в зависимости от типа поверхности качения, что также будет способствовать снижению расхода топлива. На основе вышеизложенного целью данной работы является исследование влияния на показатели функционирования зерноуборочных комбайнов характеристик шин, применяемых на ведущих колесах, а также улучшение их агротехнологических свойств за счет оптимизации параметров пневматических шин. Приведены описание, методика и результаты экспериментальных исследований с использованием специально разработанных и обеспечивающих получение достоверных результатов приспособлений для определения деформаций внутренней и внешней оболочек шины относительно обода в окружном и радиальном направлениях, а также контактных давлений и напряжений в почве. На основании теоретических и экспериментальных исследований работы зерноуборочных комбайнов высокой производительности установлено влияние параметров пневматических шин ведущих колес на показатели их функционирования. Определено оптимальное сочетание конструктивных параметров опытной пневматической шины радиальной конструкции для зерноуборочных комбайнов. Результаты исследования позволят разрабатывать рекомендации по выбору оптимальных параметров пневматических шин, способствующих совершенствованию показателей функционирования зерноуборочных комбайнов, используемых при различных условиях эксплуатации, путем комплектации их ведущих колес шинами радиального типа.

Проведено исследование влияния внутреннего давления на распределение твердости в стенке топливопровода. В контурах высокого давления систем Common Rail давление топлива намного превышает уровень давления в традиционных топливных системах. Вследствие этого представляет практический интерес изменение механических свойств материалов деталей в процессе эксплуатации. В настоящей работе была сделана попытка оценки влияния многоциклового нагружения топливопровода высоким внутренним давлением на твердость материала, из которого был изготовлен топливопровод. Нагружение осуществляли в условиях безмоторного испытательного стенда давлением дизельным топливом под давлением 160 МПа. Продолжительность испытаний составляла 500 часов. При выбранных частоте вращения вала насоса и частоте срабатывания клапанов электрогидроуправляемых форсунок это было эквивалентно примерно 96х106 циклов. Перед испытаниями и по их завершению были произведены измерения твердости в поперечном сечении топливопроводов. Получены распределения значений твердости, свидетельствующие о существовании - в данных условиях нагружения - процесса самоупрочнения материала. В исходном состоянии топливопроводы характеризуются некоторой анизотропией твердости и, соответственно, прочностных характеристик. При этом неоднородность поля значений твердости уменьшается с уменьшением радиуса расположения слоя материала. Рассеяние значений твердости имеет место как вдоль оси топливопровода, так и в окружном направлении. Нагружение топливопроводов системы типа Common Rail пульсирующим гидравлическим давлением приводит к перераспределению значений твердости в стенке топливопроводов. Обнаружено, что в слоях материала, расположенных ближе к центральному каналу топливопровода, выравнивание твердости, по мере наработки, происходит в большей степени, чем в слоях, удаленных от центрального канала. В целом происходит повышение твердости, что можно трактовать, как упрочнение топливопровода при работе.

При уборке зерновых культур комбайном с очесывающей жаткой процесс контакта растений с ее обтекателем включает удар колоса растения о поверхность обтекателя и движение по его поверхности. Наибольшая вероятность потерь тех зерен колоса, которые контактируют через прикрывающие их чешуйки с обтекателем жатки. Вид удара этих зерен зависит от формы обтекателя и угла наклона растения. При прямом ударе скорости до и после удара пропорциональны коэффициенту восстановления и могут быть направлены в прямом или обратном направлении. Если удар косой, а отклонение вектора скорости в пределах угла трения, скорость после удара определится на основе гипотезы сухого трения Ньютона. У зерновых колосовых культур стебель малой жесткости, который, по нашим данным, компенсирует демпфирующие свойства прикрывающей зерно чешуйки. При ударе колоса зерна приобретают кинетическую энергию, расходуемую на деформацию контактирующих поверхностей (потерянную энергию) и энергию восстановления. Потеря зерна произойдет, если энергия восстановления зерна больше энергии, необходимой на его отделение. Цель исследований - определение энергии, выделенной при восстановлении зерен колоса, контактирующих через прикрывающие их чешуйки с обтекателем жатки. Опробование метода выполнено путем сравнения энергии восстановления зерна озимой пшеницы безостой при контакте колоса с поверхностью обтекателя из стали и высокопрочных полимеров. Установлено, что на восьмой день уборки, при влажности хлебостоя 9-11 %, работа, необходимая на выделение одного зерна из колоса, снижается до 0,0015 Дж. При таких условиях уборочный агрегат, оборудованный очесывающей жаткой с обтекателем, изготовленным из стали, может работать без потерь зерна в первой фазе взаимодействия с ним на скоростях до 2,3 м/с, а с жаткой, обтекатель которой изготовлен из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), - на скоростях до 3,5 м/с.

Главным показателей физического состояния почв является плотность сложения. При сопоставлении значений равновесной и оптимальной плотности почвы для сельскохозяйственных культур определяется потребность в той или иной механической обработке. Это говорит о том, что в настоящее время система обработки почвы не может быть единой, универсальной, одинаково пригодной и эффективной в разных точках поля. Она должна быть дифференцированной, адаптированной к почвенно-климатическим условиям. Исходя из выше изложенного, появилась идея о необходимости создания комбинированного культиватора для выполнения дифференцированной обработки почвы, который обеспечил бы желаемый прогнозируемый процесс работы при выполнении условий. Цель исследования - снижение затрат энергии, повышение качества поверхностной подготовки почвы за счет применения дифференцированной обработки почвы без снижения показателей урожайности. Полевые исследования по определению плотности и твердости почвы проводили при температуре +20±2 ᵒС на разных глубинах (0…10, 10…20, 20… 30 и 30…40 см) и повторяли по 4 раза для каждой глубины для выявления средних значений амплитуд. Влажность почвы в процессе обработки варьировалась в пределах от 20 до 26 %. Предельная относительная ошибка при измерении составила 5 %. При исследовании твердости и плотности почвы одна точка (как одно измерение) закладывалась на 4…5 га. Результаты исследований показали, что твердость и плотность почвы в разных точках поля разные. Со временем их значения возрастают. Минимальные значения твердости и плотности наблюдалось на глубине 0…10 см и составили 8 кг/см2 и 0,94 г/см3,