Том 84, № 12 (2017)

Техническое развитие конструкций тракторов характеризуется увеличением мощности потребителей, применением электрического привода агрегатов. В связи с этим нагрузка на электрическую систему современного трактора постоянно растет и подвергает существующие 12-вольтовые системы чрезмерной нагрузке. На сегодняшний день традиционные генераторы со сравнительно низким КПД не в состоянии удовлетворить растущие потребности тракторов и их систем. Решением задачи увеличения мощности одновременно с увеличением КПД (до 85…90 %) может послужить интегрированный стартер-генератор. Обладая достаточной мощностью в двигательном режиме (до 8 кВт), стартер-генератор позволяет улучшить пусковые и энергетические характеристики двигателей внутреннего сгорания трактора. Предлагаемая конструкция электрических машин размещается между блоком цилиндров ДВС и сцеплением трактора. Принятая компоновка позволяет передавать значительную мощность в обоих направлениях, улучшает пусковые качества дизельных двигателей тракторов, а также реализовать функции гашения крутильных колебаний коленчатого вала, что существенно снижает шум и вибрации двигателя. По результатам исследования обоснован выбор стартер-генераторного устройства на базе вентильного электродвигателя применительно к дизельным двигателям универсально-пропашных тракторов тягового класса 1,4 и разработана схема его размещения в картере сцепления без изменения его базовой конструкции. Преимущество предлагаемой конструкции заключается в использовании электрической машины для пуска двигателя, которая в этом случае включается в режим электродвигателя и в процессе работы переключается в генераторный режим, обеспечивая питание бортовой сети электрической энергией. Кроме того, объединение стартера и генератора в едином агрегате упрощает конструкцию, сокращает затраты на изготовление и сборку, что является преимуществом с точки зрения производственных издержек, заменяя стартер и генератор и - на некоторых тракторах - пусковой поршневой двигатель.

Основой парка посевных машин являются стерневые сеялки СЗС-2.1, СКП-2.1. Недостатком таких сеялок является нерациональное использование площади питания по причине неравномерного распределения посевного материала. Совершенствование технологического процесса посева возможно путем установки на лаповые сошники распределителей семян. Предложена схема лапового сошника с пассивным распределителем семян, каждая сторона которого состоит из двух плоскостей, установленных под разными углами. Расчетная схема и математическая модель позволили исследовать процесс распределения семян, выявить влияние конструктивных параметров сошника и двухплоскостного распределителя на траекторию частицы, определить рациональные параметры распределителя. В Mathcad разработана программа, моделирующая траекторию движения частицы по стойке сошника и в ограниченном подлаповом пространстве, что позволило провести расчетные исследования процесса распределения семян сошником с двухплоскостным распределителем. Данная программа позволяет определять геометрические и кинематические параметры полета зерновки, отраженной от распределителя и потолочной поверхности сошника (траектория, дальность полета, направление вектора скорости при падении на землю и др.), при варьировании углов наклона плоскостей отражателя, высоты падения частицы и ее физико-механических свойств. Расчет включает в себя определение параметров полета зерновки вдоль вертикальной прямой на первом этапе полета, по «баллистической» кривой после каждого отражения. Результаты расчета выдаются в виде графического изображения траекторий движения частиц и таблиц с числовыми значениями координат траектории и дальности отскока. Для подтверждения достоверности результатов теоретических исследований и определения равномерности посева проведены лабораторные испытания лаповых сошников с двухплоскостными распределителями семян. Определены конструктивные параметры двухплоскостных распределителей, обеспечивающие максимальную равномерность распределения семян по ширине сошниками стерневых сеялок. Оснащение лаповых сошников двухплоскостными распределителями обеспечивает посев с более высокими качественными показателями по равномерности и повышение продуктивности сельскохозяйственных культур.

По разработанной ранее методике проведены расчетно-экспериментальные исследования по определению напряжений в шатунных болтах шатунов с косым разъемом при затяжке болта, а также после нагружения шатуна внешней нагрузкой. Суть методики исследования напряженно-деформированного состояния шатунных болтов заключается в том, что на внешней окружности стержня болта на некотором расстоянии друг от друга наклеивают тензорезисторы. Координаты точек измерения должны быть точно определены в прямоугольной системе координат, а одной из координат по оси z принимаются напряжения в поперечном сечении стержня болта. Наиболее простые формулы для расчетов получены, если тензорезисторы наклеены по окружности через 120° друг от друга. По среднему значению по всем трем показаниям тензорезисторов определяется напряжение растяжения. Как показали результаты экспериментальных исследований, в процессе затяжки стержень шатуна испытывает напряжения растяжения и изгиба. Известно, что при установке вкладышей в кривошипную головку шатуна их длина по периметру превышает длину постели на величину выступания. Из-за выступания вкладыша вся нагрузка при затяжке болтов приходится на вкладыш и приложена внецентренно. Однако даже после деформации вкладыша по периметру усилие на болт передается через средний радиус резьбы. При нагружении внешней силой шатуна на шатунный болт передается только часть нагрузки, равной произведению этой силы на коэффициент основной нагрузки. Определив напряжения в шатунных болтах экспериментально, а также усилие в каждом из болтов при косом разъеме, расчетно-экспериментальным исследованием определен коэффициент основной нагрузки шатуна.

Актуальность исследования процессов вторичной кинематики поршня в цилиндре ДВС обусловлена как сильным их влиянием на такие показатели, как механические потери, износ, шум, вибрация, расход масла, так и их недостаточной изученностью применительно к быстроходным поршневым двигателям. Цель работы состояла в оценке влияния на характер вторичной кинематики поршня быстроходного ДВС факторов конструкции, режима работы и смазочного материала и поиске на этой основе вариантов улучшения условий смазки и трения в сопряжении «цилиндр - юбка поршня». Задачи, решаемые для достижения цели исследования, состояли в выявлении наиболее влияющих на вторичную кинематику поршня показателей конструкции, режима работы и свойств смазочного материала, получении диаграмм вторичной кинематики поршня в зависимости от изменения значений влияющих показателей, а также анализе полученных результатов и выработке рекомендаций, направленных на снижение трения и изнашивания в ЦПГ. Объектом исследования был выбран поршень быстроходного дизеля 1Ч 8,5/8,0, имеющий в серийном исполнении бочкообразный профиль юбки поршня и отрицательный дезаксиал поршневого пальца. Метод исследования - математическое моделирование с помощью расчетной программы PISTON-DHT. Обсуждение полученных результатов позволило выявить два наиболее влияющих на характер вторичной кинематики поршня параметра: дезаксиал поршневого пальца и профиль юбки поршня. Варьированием знака и значений этих показателей было установлена целесообразность перехода с отрицательного на положительный дезаксиал и применение рационального профиля юбки поршня. Для двух наиболее динамически нагруженных тактов рабочего цикла «Сжатие» и «Расширение» было отмечено доминирование движения поршня в положении скребка по отношению к прилегающей стороне стенки цилиндра. Носящие обобщенный характер рекомендации, направленные на устранение доминирования указанной нежелательной ситуации, могут быть приняты во внимание и использованы при конструировании и доводке поршней быстроходных ДВС с целью минимизации механических потерь и износа.