Том 89, № 4 (2022)

Обоснование. Исследование посвящено совершенствованию базовых и разработке новых машин для рытья ям под посадку саженцев плодовых деревьев на плотных почвах.

Цель. Расширение технологических возможностей и снижение энергоресурсоемкости ямобура с поворотным рабочим органом для замены технически устаревших ямокопателей.

Материалы и методы. Для обоснования параметров рабочих органов взят поворотный виноградниковый ямобур, конструкция которого содержит балку, рамку, тягу и брус, образующие шарнирный четырехзвенный механизм. Балка и рамка присоединены к системе навески энергетического средства.

Результаты. Проанализированы наиболее распространенные устройства привода рабочих органов универсальных ямокопателей. Предложена конструктивно-технологическая схема ямобура и теоретическое обоснование параметров рабочих органов с использованием эффекта вибрации. Схема основана на закономерностях ударно-вибрационного погружения в грунт бурового инструмента, что позволило получить значительное повышение производительности процесса бурения. Амплитуда возвратно-поступательного движения штанги по шлицам не менее высоты зубьев шайб для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное в вибрационном режиме работы бура. Предложена математическая модель вибрационного режима работы ямобура, учитывающая физико-механические особенности почв, геометрические параметры рабочего органа для обоснования количества зубцов на шайбах его привода. Установлено, что при увеличении диаметра бура от 0,15 м до 0,35 м количество зубьев на шайбах вибропривода бура, обеспечивающее необходимую частоту вибрации для скалывания почвенных слоев лемехами бура, увеличивается с 7 до 16 шт. в соответствии с техническими показателями бура и физико-механическими характеристиками рассматриваемых плотных почв. Предложенные конструктивные параметры смещения редуктора, закрепленного на рамке, с буром относительно продольной оси трактора обеспечили величину его выноса в сторону – до 1500 мм. Угол поворота рамки за счет гидроцилиндра составил β = 33°20’, длина бруса L₁ = 800мм, для шарнирного крепления поворотной рамки, длиной L₂ = 1300 мм.

Заключение. Приведены результаты математического моделирования ямобура для работы на плотных почвах при посадке многолетних насаждений. Исследование направлено на расширение технологических возможностей, обоснование конструктивных и технологических параметров ямобура и снижение энергоресурсоемкости бурения ям.

Обоснование. Федеральная научно-техническая программа развития сельского хозяйства на 2017–2025 годы предусматривает создание и внедрение конкурентоспособных отечественных технологий, которые основаны на достижениях науки. Поэтому разработка и исследование систем параллельного вождения машинно-тракторного агрегата с информационно-навигационным оборудованием в направлении повышения точности определения координат, являются актуальными задачами современной инженерной практики.

Цель работы – повышение точности определения координат программно-аппаратного комплекса для системы параллельного вождения на основе алгоритмов коррекции и фильтрации информационных данных навигационного оборудования.

Материалы и методы. Моделирование машинно-тракторного агрегата (МТА) выполнено в программе MATLAB/Simulink и содержит модели физических модулей коррекции координат при наклонах, преобразование географических координат в координаты на плоскости, ориентации и скорости машинно-тракторного агрегата и фильтр Калмана.

Результаты. С использованием предложенной математической модели проведена симуляция работы машинно-тракторного агрегата с системой параллельного вождения. Адекватность теоретических исследований подтверждаются широкомасштабными стендовыми и полевыми испытаниями. Научная новизна исследования заключается в предложенных алгоритмах коррекции данных, получаемых с GPS/GLONASS приемников (свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2019617131), реализации 3D визуализации машинного агрегата на экране планшета с операционной системой Android (свидетельства о регистрации программы для ЭВМ №№ 2018613106 и 2020613458).

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования предложенных алгоритмов коррекции и фильтрации информационных данных навигационного оборудования при создании современных аппаратно-программных комплексов для параллельного вождения машинно-тракторного агрегата.

Обоснование. Для обеспечения транспортной доступности районов с неразвитой дорожной сетью рациональным решением является применение гусеничных поездов, обеспечивающих низкое давление на опорную поверхность. Для обеспечения движения полуприцепного безэкипажного гусеничного поезда, которое может осуществляться как с использованием дистанционного управления водителем-оператором, так и при помощи автоматической системы беспилотного вождения, необходимы законы управления движением.

Цель работы – обеспечение энергоэффективности управления криволинейным движением безэкипажного полуприцепного гусеничного поезда для внедорожных грузовых перевозок.

Материалы и методы. Получение энергоэффективных законов управления и определение достигаемых показателей подвижности используются методы имитационного математического моделирования и аналитические методы, основанные на рассмотрении квазистационарного движения звеньев гусеничного поезда.

Результаты. Получены законы управления для двух вариантов гусеничных поездов: гусеничный поезд с независимым управлением приводом ведущих колес и гусеничный поезд с дифференциальной схемой привода полуприцепного звена. Законы управления разрабатываются с целью повышения энергоэффективности движения, что достигается рациональным распределением сил тяги на ведущих колесах гусеничного поезда и использованием регулятора, обеспечивающего корректировку тяги на ведущих колесах полуприцепа по знаку и величине силы в седельно-сцепном устройстве тягача.

Приводится структурная схема системы управления гусеничного поезда и математическое описание основных ее структурных элементов (блоков). С использованием разработанных законов управления проведены теоретические исследования криволинейного движения имитационным математическим моделированием, приведен сравнительный анализ рассматриваемых законов управления движением полуприцепного гусеничного поезда с двумя вариантами трансмиссий.

Заключение. Применение разработанных законов управления движением гусеничного поезда позволит обеспечить беспилотное движение машины или следование за машиной-лидером по заданной траектории с высокой точностью выполнения маневров поворота и, соответственно, повысит безопасность грузоперевозок.

Обоснование. Научные исследования в области осадкообразования в моторных маслах берут своё начало с 1955 года. Учёные разных стран искали причины, определяли последствия, выстраивали цепочку причино-следственных связей. Трудами исследователей было установлено, что осадок представляет собой комплекс соединений, имеющих низкую агрегатную устойчивость. А именно: присадки, вводимые в основу при производстве; частично окисленные топливные фракции, подвергшиеся термической деструкции; продукты термоокислительных превращений углеводородов, присутствующих в масле. Ряд факторов активизирует переходные процессы продуктов с низкой агрегатной устойчивостью. Одним из таких факторов является присутствие воды. Вода может проникать из атмосферного воздуха, при обслуживании двигателей (мойка), а также в результате конденсационных процессов при работе на низкотемпературном режиме. Усиливая межмолекулярные взаимодействия соединений, вода инициирует осадкообразование.

Цель. Проверка гипотезы о связующем влиянии воды на композиционный пакет присадок, со-держание которых определяется по их элементам-индикаторам.

Методика эксперимента. Эксперимент проводился в лабораторных условиях. Для получения осадка осуществлялось искусственное обводнение товарных масел. Составлялись смеси моторных масел с водой в разных пропорциях. Образовавшийся осадок отделялся от смеси для дальнейшего исследования.

Методом растровой электронной микроскопии осуществлялся поиск элементов-индикаторов присадок в аналитическом образце осадка обводнённого масла. Лабораторное оборудование японского производства представлялось растровым электронным микроскопом Jeol JCM-5700 и программным пакетом JED-2300 Analys Station. Растровый микроскоп – прибор, предназначенный для получения, увеличенного в несколько тысяч раз, изображения объекта с огромным пространственным разрешением, определением химических элементов и их соединений.

Оценка результатов. Выводы эксперимента сформулированы на основе визуальных наблюдений и результатов растровой электронной микроскопии.

Практическая значимость. Практическая значимость заключается в целостности подхода к вопросу изменения состояний моторных масел под влиянием воды, в части перехода растворённых присадок в твёрдое (аморфное) состояние. К последствиям обводнения можно отнести: блокирование сеток маслоприёмников и фильтрующих элементов; неоправданно активные процессы коррозии; изнашивания поверхностей сопряжённых деталей.

Обоснование. При периодических длительных испытаниях тракторных дизелей Д-240 с камерой сгорания ЦНИДИ через 4000 м-час наблюдалось ухудшение показателей рабочего процесса. После разборки дизелей оказалось, что причиной этого является развитие трещин на кромке камеры сгорания (КС), причем ухудшение показателей выявляется, когда трещина достигнет определенной длины.

Цель работы – поиск методики прогнозирования долговечности поршня тракторного дизеля при наличии трещины на кромке КС и разработка метода расчета развития трещины до перехода в предельное состояние.

Материалы и методы. В процессе исследования использовались как экспериментальные, так и расчетные методы. Были изготовлены опытные поршни с некоторыми конструктивными изменениями, в частности, менялся радиус закругления кромки, что изменяло толщину боковой стенки КС.

Результаты. Моторные исследования дизелей показали, что при определенной конструкции поршня трещина или вообще не появляется, или появляется после большого числа циклов. Проведенные расчетные исследования показали, что развитие трещины зависит от коэффициента интенсивности напряжений в вершине трещины. Используя данные экспериментальных исследований разработан метод оценки критической длины трещины в кромке КС, при которой интенсивность напряжений в окрестности ее вершины превышает предельные, принимаемые для данного материала, из которого изготовлен поршень.

Заключение. Предложена методика расчета долговечности поршня при развитии трещины на кромке камеры сгорания. Проверка расчетных данных, полученных при численной реализации методики оценки долговечности поршней на примере поршня серийного дизеля Д-240Т, показала, что предельная длина трещин в кромках КС достигается принаработке 7000 испытательных циклов. При этом погрешность вычислений по сравнению с данными эксплуатационных испытаний не превышает 11%.