Том 85, № 4 (2018)

На сегодняшний день одной из актуальнейших проблем создания современных двигателей сгорания (ДВС) является проблема экологии. Обеспечение требований экологии, как правило, связано с введением новых конструктивных элементов или модернизацией существующих конструкций, поскольку практика показывает, что использование традиционных способов снижения токсичности отработавших газов приводит к постепенному ухудшению топливной экономичности двигателя. В данной статье рассматривается применение и разработка системы рециркуляции отработавших газов транспортного дизеля как наиболее эффективное средство снижения выбросов NOx в окружающую среду. На примере экспертных данных рассматрен опыт применения систем рециркуляции отработавших газов в дизелях, а также приводятся их основные преимущества и недостатки. Использование «охлаждаемой» рециркуляции отработавших газов более предпочтительно нежели «неохлаждаемой», так как улучшается наполняемость цилиндров воздушным зарядом, а также обеспечиваются более низкие температуры газов в период сгорания, что способствует уменьшению количества образующих NOx. Также в работе отмечается, что при применении охлаждаемой системы рециркуляции отработавших газов совместно с оптимизацией конструктивных и регулировочных параметров двигателя происходит уменьшение выбросов NOx c минимальным ухудшением мощностно-экономических показателей двигателя. На примере исследований и испытаний на стенде транспортного двигателя 8ЧН 12/13 оценена эффективность применения системы рециркуляции отработавших газов на дизеле с приведением всех необходимых данных. Благодаря оптимизации регулировочных параметров и разработанной макетной системы рециркуляции отработавших газов удалось добиться снижения выбросов NOx на 46 %. Экспериментально показано, что применение в дизеле теоретически разработанной организации рабочих процессов с использованием рециркуляции отработавших газов и характеристик управления основными регулировками процесса сгорания целесообразно.

Для нарезки посевных бороздок на сеялках устанавливают сошники. Наибольшее распространение получили дисковые, килевидные, полозовидные, анкерные сошники. Недостатком дисковых и полозовидных сошников является образование неуплотненного дна посевной бороздки, что противоречит агротехническим требованиям. По рекомендациям, предпосевная обработка почвы должна вестись не позднее чем за сутки до посева. Однако на всей площади это выдержать практически невозможно. За промежуток времени между предпосевной обработкой и посевом появляются всходы сорняков. По известным данным российских и зарубежных ученых если, например, в посевах томатов не удалены сорняки в первые 10 дней, урожайность снижается до 50 %. Поэтому сошник должен оснащаться прополочным лемехом. Зародышевый корешок семени должен как можно быстрее проникнуть в нижнее слои почвы и обеспечить зародыши водой и питанием. Эту задачу решает нарезка при посеве подсеменной щели. Высокую дружность и полевую всхожесть обеспечивает плотный контакт семени с почвой. Сейчас этого добиваются установкой за сошниками прикатывающего катка. Однако поверхностное уплотнение почвы затрудняет выход проростков на дневную поверхность. Кроме того, подтягивается влага и быстро прорастают семена сорняков, расположенных в верхнем слое, где и температура почвы выше. Нужен не уплотнитель почвы, а действие непосредственно на семена, обеспечивающее их плотный контакт с почвой. Разработан многофункциональный сошник, включающий лемех шириной захвата 80 мм с хвостовиком, делающим посевную бороздку шириной 25 мм, пружинный прутковый щелерез для нарезки подсеменной щели и прутковый уплотнитель диаметром 3 мм для обеспечения контакта семени с почвой. Сходящая со стойки и семяпровода сухая почва засыпает тонким слоем до 15…20 мм бороздку. Это улучшает аэрацию, исключает прорастание семян сорняков, облегчает выход проростков на поверхность.

Комплексная механизация селекционно-опытных работ позволяет существенно увеличить объемы получения семян высокого качества и повысить эффективность всей селекционной деятельности. Во время уборки зерновых культур с делянок ежедневно собирают до 5000 шт. номеров в пучках и до 1500 шт. в снопиках. Общий вес собранного за день урожая находится в пределах 500 кг. Уборка растений с делянок первого этапа производят вручную путем срезания растений серпом, ножницами или выдергиванием с корневой системой. Количество образцов, требующих анализа, за сезон исчисляется многими тысячами; например, только в питомниках отбора готовят по каждой культуре до 15-20 тыс. штук растений. Это самая трудоемкая операция в селекции. Количество делянок на II этапе также достигает несколько тысяч штук для каждой культуры. Попытка механизировать уборку однородных делянок на I-II этапах как в России так и зарубежном пока не дала результатов для массового и эффективного применения. В связи с этим в ВИМ с 2011 года начата разработка нового отечественного технического средства для проведения уборки зерновых колосовых культур на I-II этапах селекционных работ с целью снижения затрат на выполнение технологического процесса в первичном семеноводстве с использованием элементов существующих косилок и триммеров. Макетный образец новой косилки под маркой ТС-0,2 был изготовлен МЗОК ВИМ. С учетом накопленного опыта при изучении работы ТС-0,2, в 2017 году в ВИМ проведены работы по его модернизации. Помимо устранения недостатков в конструкцию внедрены дополнительные элементы для улучшения работы, в том числе стол-настил для срезанных стеблей и ряд других. Технические параметры триммера обоснованы исходя из физико-механических, размерных и морфологических свойств и характеристик стеблестоя селекционных посевов, размера селекционных делянок и размещения стеблей в рядке. Уборочные машины подобного типа достаточно востребованы, но, к сожалению, их производство не носит массового характера, что не позволяет организовать их серийное производство.

Статья посвящена вопросам обеззараживания зерна и семян сельскохозяйственных растений в АПК. Используемые в этих целях ядохимикаты, системные фунгициды, в частности, ведут к выработке резистентности паразитных микроорганизмов, а также токсикологическим последствиям для окружающей среды и человека. В статье предложен новый метод обеззараживания при помощи переменного магнитного поля низкой частоты. Предметом исследований послужили закономерности процесса магнитного обеззараживания и характеристики технических средств для его реализации. Цель исследований - разработка исходных требований к оборудованию магнитного обеззараживания зерна, конструктивные предложения по созданию такого оборудования. Методы исследований включали анализ внутренних процессов в биоматериалах под действием переменного магнитного поля, анализ параметров устройств, необходимых для создания требуемого поля. На основе аналитических исследований сформулированы исходные требования к магнитообеззараживающему оборудованию и его основной части - электромагниту. Дан пример практической реализации устройства, удовлетворяющего исходным требованиям. Устройство представляет собой электромагнит на базе асинхронного двигателя. Принцип магнитного обеззараживания и предлагаемое устройство проверены экспериментально: для зерна пшеницы с суммарной зараженностью грибковыми и бактериальными инфекциями 41 % (контроль) достигалось снижение этого показателя до 17-12 %. Рассмотрены критичные характеристики асинхронных двигателей и сделан вывод, что определенные типы двигателей в наибольшей степени соответствуют исходным требованиям и, следовательно, являются наилучшей базой для предлагаемого устройства. В общих выводах рекомендованы двигатели 5АИ112MB8, 5АИ112MB6 или аналогичные других серий, при этом отмечено, что устройства на их основе могут работать параллельно в общей обеззараживающей установке, что кратно увеличивает производительность. В заключительном выводе показана перспектива новой технологии, связанная с исключением недостатков химического протравливания и преимуществами перед другими электрофизическими методами в равномерности обработки, энергоэкономии, компактности и невысокой стоимости оборудования, отсутствии вредных выбросов и излучений.

В связи с широким применением метода конечных элементов для расчета прочности деталей ходовой системы приобретает актуальность задача достоверного определения нагрузок. Традиционный метод определения нагрузок по аналитическим упрощенным моделям не учитывает их перераспределение за счет кинематики и динамики элементов. Альтернативой является численный динамический анализ при помощи пространственных динамических моделей с учетом кинематики и упругих характеристик элементов. На примере промышленного гусеничного трактора тягового класса 75 продемонстрирована методика прочностного анализа ходовой системы гусеничной машины. В основе методики лежит совместное использование многомассовой динамической модели ходовой системы для воспроизведения нагрузок в характерных режимах нагружения и конечно-элементных моделей деталей ходовой части для определения напряженно-деформированного состояния и запасов прочности деталей в каждом расчетном случае. Ходовая система описывается в виде набора твердых тел, связанных упругодемпфирующими силовыми элементами между собой и с опорной поверхностью. Нагрузки на ходовую систему определяются путем численного решения уравнений движения. Полученные временные реализации нагрузок используются для выявления наиболее опасных с точки зрения прочности расчетных случаев. Нагрузки для каждого расчетного случая передаются в конечноэлементные модели деталей ходовой части, по которым производится оценка прочности. Методика продемонстрирована на примере характерных режимов: «вывешивание на натяжных колесах при подъеме отвала» и «переезд одиночного рельса». Продемонстрирован анализ временных реализаций нагрузок каретки. Рассмотрены особенности передачи нагрузок из динамической модели в конечно-элементные модели деталей и приведены некоторые результаты прочностного анализа каретки.

Случайных характер нагрузки служит основной причиной ухудшения энергетических параметров и технико-экономических показателей машинно-тракторных агрегатов (МТА). Колебания нагрузки приводит к увеличению затрат энергии на технологические процессы. Прямые топливно-энергетические затраты должны быть определены и спрогнозированы с высокой степенью достоверности с учетом специфики работы МТА и динамики выполнения ими технологических процессов. Определение и оптимизация энергетических затрат МТА обеспечит повышение эффективности выполняемых технологических процессов и технологий возделывания сельскохозяйственных культур в растениеводстве. Предметом исследования является разработка математических моделей для определения и оптимизации прямых энергетических затрат МТА, оснащенных перспективными тракторными газотурбинными двигателями (ГТД). Целью исследований является разработка методики определения прямых топливно-энергетических затрат МТА с учетом вероятностного характера нагрузки. Новизна исследований заключается в разработанных математических моделях и алгоритме расчета, а также оптимизации прямых топливно-энергетических затрат МТА с ГТД. Предложенная методика разработана на основе системного подхода, обобщения и анализа экспериментальных данных, математического моделирования процессов. Экспериментальные исследования проведены на лабораторных установках и в полевых условиях с использованием современных средств измерений и регистрации опытных данных. Предложенная методика позволяет с вероятностью 0,90-0,95 прогнозировать оптимальные значения прямых топливно-энергетических затрат МТА с ГТД. В качестве примера в статье приведены примеры расчета и оптимизации прямых топливно-энергетических затрат пахотного агрегата, состоящего из трактора «Кировец» с газотурбинным двигателем ГТД-350Т и плуга ПНИ-8/9-40, при различных уровнях реализации частоты вращения турбокомпрессора. Установлено, что при 100%-м уровне реализации частоты вращения турбокомпрессора и колебаниях коэффициента вариации нагрузки от 0 до 0,333, оптимальные значения прямых топливно-энергетических затрат пахотного агрегата увеличиваются от 543,0 до 723,12 МДж/га. Такая же тенденция увеличения прямых топливно-энергетических затрат МТА наблюдается и на других уровнях реализации частоты вращения турбокомпрессора ГТД. Следует отметить, что с уменьшением уровня реализации частоты вращения турбокомпрессора ГТД прямые топливно-энергетические затраты увеличиваются. Предложенная методика позволяет определить и оптимизировать значения прямых топливно-энергетических затрат МТА с ГТД с учетом вероятностного характера нагрузки в конкретных условиях их эксплуатации.