Том 85, № 3 (2018)

Обосновано эффективное применение стерневого культиватора на поверхностной обработке почвы одновременно с внесением твердых минеральных удобрений. Снижается распыл почвы по сравнению с дисковыми орудиями в 1,5…2 раза. На примере предлагаемого многофункционального стерневого культиватора с приспособлением для одновременного внесения минеральных удобрений доказана возможность применения функции затрат и потерь (затрат на выполнение объема работ и потерь будущего урожая в связи с нарушением оптимальной продолжительности работ) для оптимизации продолжительности работ. Представлена блок-схема алгоритма оптимизации параметров и режимов работы многофункционального стерневого культиватора по критерию оптимального значения коэффициента использования тягового усилия заданного трактора с учетом его тяговой характеристики и зависимости коэффициента удельного сопротивления культиватора от рабочей скорости движения, глубины обработки и удельной материалоемкости с учетом массы вносимых удобрений. В целевой функции оптимизации продолжительности выполняемой работы стоимость затрат включает эксплуатационные затраты на заданный агрегат для планируемых объемов работ. При увеличении продолжительности этих работ затраты снижаются, а стоимость потерь будущего урожая, наоборот, возрастает. Сумма же стоимости затрат и потерь имеет экстремум, который определяет оптимальность решения. Приведена зависимость стоимости потерь будущего урожая зерна кукурузы от продолжительности, объема работ, закупочной цены убираемого урожая и интенсивности потерь за каждый день нарушения оптимального срока стерневой обработки почвы с одновременным внесением минеральных удобрений. С помощью полученной функции затрат и потерь установлена оптимальная продолжительность стерневой обработки почвы с одновременным внесением твердых минеральных удобрений на примере машинно-тракторного агрегата в составе трактора МТЗ-1221 и стерневого культиватора КСУ-3 с приспособлением для одновременного внесения твердых минеральных удобрений.

Цель исследования - уменьшение энергоемкости экструдирования отходов семян подсолнечника при получении подсолнечного жмыха в рассыпном виде на основе планирования многофакторного эксперимента. Перед началом эксперимента факторы кодировали, осуществляя линейное преобразование факторного пространства с переносом начала координат в центр эксперимента и введением новых единиц измерения по осям. Определяли натуральное значение интервала варьирования фактора. С учетом проведенного обзора литературных источников, теоретических исследований и научно-технической информации были выбраны факторы варьирования для расчета плотности подсолнечного жмыха в рассыпном виде, полученного после обработки отходов семян на пресс-экструдере КМЗ-2. После расчета коэффициентов регрессии было получено уравнение регрессии, описывающее плотность подсолнечного жмыха в рассыпном виде. Провели исследование однородности дисперсий полученных откликов опыта по критерию Кохрена, а также проверили адекватность полученной математической модели с помощью критерия Фишера. На получение подсолнечного жмыха в рассыпном виде в пресс-экструдере КМЗ-2 влияют угол конусности шнека, шаг витка шнека 2-й навивки и в меньшей степени - 1-й навивки, в том числе парное взаимодействие между углом конусности и шагом витка шнека 1-й навивки. По результатам проведенного трехфакторного эксперимента были определены оптимальные конструктивные параметры шнека переменного шага пресс-экструдера КМЗ-2, которые имеют следующие значения: угол конусности составляет 30°, шаг витка шнека 2-й навивки - 28 мм, шаг витка шнека 1-й навивки - 36 мм, которые позволяют получить рассыпной подсолнечный жмых плотностью 2139,4 кг/м3 и уменьшить энергоемкость экструдирования отходов семян подсолнечника.

В АлтГТУ им. И.И. Ползунова проводятся исследования, целью которых является разработка системы управления движением для колесных сельскохозяйственных машин. Одним из наиболее важных этапов при этом является апробация разработанных алгоритмов управления. Целесообразным представляется замена полевых испытаний моделированием движения в режиме реального времени, позволяющим существенно снизить финансовые и временные затраты. Разработанный алгоритм управления условно можно разделить на глобальное и локальное регулирование. Глобальное регулирование должно по отклонению от задаваемой траектории определять угол поворота управляемых колес (или угла слома рамы), обеспечивающий движение по задаваемой траектории. Входными параметрами являются задаваемая траектория движения, текущие координаты машины и проекции скорости на неподвижные оси. Локальное регулирование обеспечивает реализацию задаваемого значения угла поворота управляемых колес. На вход программы локального регулирования подаются значения задаваемого и текущего углов поворота колес и направление вращения электродвигателя подруливающего устройства. Алгоритм определения необходимого угла поворота колес основывается на методике прогнозирования положения колесной машины через задаваемое время прогноза. При испытаниях в режиме реального времени колесная машина заменяется ее математической моделью, полученной с использованием дифференциальных уравнений плоского движения. Комплекс аппаратуры обеспечивает регистрацию и генерацию необходимых параметров для работы системы управления в реальном времени. Испытания были проведены на экспериментальном стенде «рулевое управление - передняя подвеска автомобиля». Передние управляемые колеса поворачивались электромеханическим подруливающим устройством на угол, обеспечивающий движение по задаваемой траектории. Моделировалось движение по прямолинейной и криволинейной траекториям с учетом возмущений со стороны опорной поверхности и без них. При движении по криволинейной траектории отклонения от задаваемой траектории не превышает 0,3 метра при скорости движения 3,33 м/с. По результатам экспериментов было установлено, что реализованный алгоритм управления обеспечивает движение по задаваемой траектории с достаточной степенью точности.

В устройстве множества современных сельскохозяйственных машин широкое применение получил гидравлический привод с возвратно-поступательным движением для подъема, опускания и перемещения рабочих органов. Одним их важных этапов проектирования гидравлических приводов и трансмиссий является моделирование. В связи с трудоемкостью проведения натурного эксперимента и громоздкостью расчета математических моделей гидросистем, а также с развитием вычислительной техники, большое применение получило имитационное моделирование. Такой вид компьютерного моделирования позволяет изучать сложные системы на основе разработки многозвенных факторных моделей с визуализацией численного эксперимента. В статье приводится порядок проведения имитационного моделирования динамических процессов, протекающих в объемном гидроприводе. Модель разработана на базе стандартных библиотек вычислительной системы MATLAB Simulink. Объемный гидропривод представлен в виде структурной модели и состоит из взаимосвязанных блоков, которые моделируют на базе систем дифференциальных уравнений работу насосной станции с механическим приводом, предохранительный клапан, золотниковый трехсекционный четырехлинейный гидрораспределитель, силовой гидроцилиндр двустороннего действия с непроходным штоком, гидробак. При расчете имитационной модели учтены изменение модуля упругости жидкости в зависимости от давления в гидросистеме, параметры рабочей жидкости, жесткий стоп при достижении крайних положений штоком гидроцилиндра, трение между подвижными частями в силовом гидроцилиндре. Разработанная программа позволяет на этапе проектирования смоделировать рабочие процессы и получить необходимые данные о динамических свойствах гидросистемы на всех режимах функционирования, проводить демонстрацию в виде графиков и осциллограмм, упрощает анализ переходных процессов в гидросистеме, а также позволяет подбирать рациональные конструктивные параметры составляющих элементов объемного гидропривода.

Пневмоподвеска используется для гашения вибраций и обеспечения комфортных условий труда для оператора транспортного средства. Причиной повышенной вибрации трактора зачастую являются неправильно подобранные упругодемпфирующие характеристики подушек активной системы подрессоривания, которые не справляются (или справляются крайне неэффективно) с колебаниями, поступающими от внешнего фона. Поскольку проведение эксперимента для динамического анализа пневмоподвески занимает много времени, то для получения параметров отклика пневмоподвески используют математические модели системы подрессоривания транспортного средства. В данной статье приведена сравнительная характеристика систем подрессоривания с цилиндрической пружиной и линейной пневматической рессорой в качестве системы подрессоривания. Для проведения моделирования использовался программный комплекс Matlab/Simulink, в котором на основании ранее полученных значений эквивалентной жесткости была построена имитационная модель трактора. Так как трактор в данной модели рассматривается как линейная система, то была рассчитана его спектральная функция по спектру входных параметров неровностей пути и АЧХ трактора. Эти параметры использовались для анализа вибрационного отклика системы подрессоривания для оценки эффективности системы и, как следствие, оценки комфорта оператора. Также был реализован алгоритм пропорционально-интегрально-дифференцирующего (ПИД) регулирования системы подрессоривания в функции выходных параметров. В сравнительном исследовании показано, как линейная модель пневматической системы подрессоривания, контролируемая ПИД-регулятором, способна гасить колебания, возникающие от неровностей дороги, и насколько она более эффективна чем пассивная система подрессоривания транспортного средства с цилиндрической пружиной. Критерием эффективности в данной работе был показатель высоты перемещения остова трактора.

Увеличение доли длинного волокна в товарной продукции предприятий первичной переработки тресты льна-долгунца - важная задача, решение которой необходимо для повышения эффективности льноводства. Более половины потерь длинного волокна обуславливает низкое качество подготовки слоя льнотресты к переработке. Технологические процессы существующей технологии подготовки слоя не могут быть адаптированы к изменившимся параметрам сырья при рулонной уборке льна. В связи с этим возросла актуальность разработки отдельных процессов и в целом новой технологии подготовки слоя, подаваемого в мяльную машину поточной линии. Основным технологическим процессом подготовки слоя является его утонение. Линейная плотность исходного слоя варьируется в широких пределах. Для ее приведения к технологически рациональному значению оборудование должно обеспечивать регулирование коэффициента утонения. Это возможно обеспечить на основе применения канала утонения с регулируемым сечением. Для его обоснования в исследованиях была поставлена цель по определению влияния конструктивно-технологических факторов на коэффициент утонения слоя льнотресты. Исследования проводились с использованием активных экспериментов на созданном во ВНИИМЛ макетном образце канала утонения данного типа. Независимыми факторами были: линейная плотность исходного слоя; линейная скорость слоя на выходе из канала утонения; высота канала на входе и выходе из него. Использованы два варианта исполнения канала: из одного типа зубчатых дисков с числом зубьев 40 шт.; комбинированный - из двух типов дисков в равной пропорции с числом зубьев 40 и 48 шт. Определено значимое влияние на коэффициент утонения слоя высот канала на входе и выходе, а также линейной плотности исходного слоя. Показана возможность регулирования коэффициента утонения слоя изменением сечения канала утонения. Установлено, что число зубьев на утоняющих дисках и структура канала утонения оказывают существенное влияние не процесс утонения слоя в каналах со свободной фиксацией стеблей. Представлены математические модели, адекватно описывающие влияние на коэффициент утонения исследованных факторов. Сформулированы выводы о рациональных параметрах канала утонения с регулируемым сечением и целесообразности его применения для утонения слоя льнотресты.

Производство отечественных цельнометаллических лемехов, изготовленных из стали Л53, в сложившейся к настоящему времени ситуации в сельском хозяйстве требует новых решений, направленных на повышение ресурса без существенных технологических и экономических издержек. Потенциальные возможности в этом плане кроются в проведении термоупрочнения такой стали. Однако известные работы по данному вопросу не дают окончательного ответа о возможностях Л53 и оптимальном режиме термообработки с точки зрения обеспечения абразивной износостойкости. Поэтому целью представляемых исследований явилось улучшение служебных свойств стали Л53 термоупрочнением, выражающееся в увеличении твердости и износостойкости. При проведении экспериментов опытные образцы (сталь Л53) подвергались нагреву с температур 720…870 °С с шагом 20 °С и охлаждением в воде с последующим определением твердости и стойкости к абразивному изнашиванию. Испытания на изнашивание реализовывались на установке собственной конструкции, позволяющей в широком диапазоне менять условия эксперимента. Полученные результаты указывают, что проведение термоупрочнения с температур 840…860 °С позволяет увеличить абразивную износостойкость стали Л53 в 2,5…3 раза, что связано с фазовыми превращениями и образованием закалочных структур. Экспериментами определены рациональные параметры режима термоупрочнения, позволяющие исключить проведение такой дополнительной операции как отпуск. Таким образом, применение термоупрочнения для обеспечения повышенной твердости и стойкости к воздействию абразивной среды (особенно применительно к плужным лемехам) является необходимой технологической операцией при производстве деталей почвообрабатывающих орудий из стали Л53.