Том 85, № 5 (2018)

Полезащитные лесные полосы в настоящее время в значительной своей части расстроены и нуждаются в реконструкции и восстановлении, то есть необходимы полное удаление расстроенных рядов, затем подготовка почвы и все последующие лесокультурные работы, выполнение которых с применением заимствованных из лесного хозяйства технологий и машин не дадут существенных положительных результатов. Предлагается технология, основанная на современных достижениях в области механизации которая, включает: превращение надземной части древесно-кустарниковой массы в щепу и перемешивание ее с верхним слоем почвы с помощью мобильных мульчеров роторного типа, движущихся со скоростью до 5 км/ч; удаление остающихся в почве пней корчевателем непрерывного действия КНД-1.1; сбор и вывоз выкорчеванных пней подборщиком-трелевщиком универсальным ПТУ-2,1. Корчеватель КНД-1.1 вырезает пни, отряхивает их от почвы и оставляет на поверхности при непрерывном поступательном движении со скоростью 3…5 км/ч; его производительность, по сравнению с применяемым корчевателем КСП-20, в 30 раз выше. КНД-1.1 и ПТУ-2,1 - это парк технических средств, увязанных между собой по производительности. Положительным элементом является то, что КНД-1.1 не только удаляет пни, но и одновременно готовит почву под посадку полосой шириной 1,1 м и глубиной 0,4…0,5 м, исключая применение плуга, культиватора или дисковой бороны, сокращая тем самым металлоемкость и энергоемкость корчевки пней и подготовки почвы в 9 и 6 раз, соответственно.

В работе обоснована необходимость использования спирто-топливных эмульсий как экологических энергоносителей для тракторных дизелей. При этом исследованы такие возобновляемые экологические источники энергии, как метиловый и этиловый спирты. С целью разработки, определения и оптимизации состава спирто-топливных эмульсий для тракторного дизеля 4Ч 11,0/12,5 проведены его испытания при работе на дизельном топливе, метаноло- и этаноло-топливных эмульсиях. Экспериментальными исследованиями установлено, что для применения в тракторном дизеле 4Ч 11,0/12,5 экологических энергоносителей на основе смеси со спиртами были использованы эмульсии следующего состава: спирт (метанол СН3ОН или этанол С2Н5ОН) - 25 %, моюще-диспергирующая присадка сукцинимид С-5А - 0,5 %, вода - 7 %, дизельное топливо - 67,5 %. Представлены результаты экспериментальных исследований мощностных и экономических параметров, показателей токсичности и дымности отработавших газов дизеля, работающего на экологической смеси вышеуказанного состава. Перевод исследованного дизеля с нефтяного дизельного топлива на экологические энергоносители позволил при сохранении мощностных показателей снизить содержание в отработавших газах при работе на метаноло-топливной эмульсии - сажи в 6,9 раза, оксидов азота - на 41,3 %, диоксида углерода - на 6,7 %, оксида углерода - на 45,0 %; при работе на этаноло-топливной эмульсии: сажи - в 5,2 раза, оксидов азота - на 50,2 %, диоксида углерода - на 23,8 %, оксида углерода на 25,0 %. Сделан вывод о перспективности использования в тракторных дизелях таких экологических энергоносителей, как этиловый и метиловый спирты.

Обработкой почвы принято считать приемы механического воздействия на почву, способствующие повышению ее плодородия и созданию лучших условий для роста и развития растений. Послойная безотвальная обработка занимает одну из наиболее значимых операций, проводимых при подготовке почвы. Это подтверждается тем, что послойная обработка способствует накоплению влаги внутри пласта почвы, разделению пласта по слоям, снижению эрозии почв. Целью исследований является совершенствование конструктивных особенности основных элементов рабочего органа для послойной безотвальной обработки почвы. Основываясь на методах анализа и синтеза проведенных исследований, а также моделирования, была предложена усовершенствованная конструкция рабочего органа. Она предусматривает возможность замены по мере износа практически всех основных элементов, что в свою очередь указывает на высокий уровень износостойкости разработанной конструкции и на существенное снижение трудозатрат при ее обслуживании. Помимо применения в конструкции рабочего органа металлических основных элементов различной формы (плоскорез, криволинейный рыхлитель) также предусмотрено использование сверхвысокомолекулярных полиэтиленовых вставок частично или полностью замещающих основные элементы конструкции рабочего органа. Экспериментальными исследованиями было установлено, что тяговое сопротивление рабочего органа с использованием в конструкции плоскорезного рыхлителя составляет 9,30 кН, с криволинейным рыхлителем - 8,04 кН, что на 13,56 % ниже по сравнению с плоскорезом. С использованием сверхвысокомолекулярных полиэтиленовых вставок отмечено снижение тягового сопротивления до 7,6 кН, что на 18,28 % ниже по сравнению с плоскорезным рыхлителем. Предлагаемая конструкция позволяет производить послойную безотвальную обработку почвы, осуществляя одновременно глубокую - 25-35 см - и мелкую - 12-16 см - обработку почвы, а также позволяет получить выровненный фон поля после прохода агрегата.

По результатам лабораторных экспериментов установлен оптимальный угол наклона отверстий решетчатого днища наклонной камеры зерноуборочного комбайна, обеспечивающий максимальную сепарацию свободного зерна из очесанного зернового вороха до его поступления в молотильную камеру. Это позволяет минимизировать поступление свободного зерна в молотильное устройство, надежно исключив вероятность его дробления рабочими органами молотилки. Исследования производились на пшенице сорта «Московская 56». Влажность зерна составляла порядка 12 %. Скорость движения транспортера - 3 м/с - и угол его наклона к горизонту - 45° соответствовали аналогичным параметрам работы для большинства современных зерноуборочных комбайнов. Угол наклона отверстия решетчатого днища имел семь уровней варьирования в пределах 0-90°. Подача очесанного зернового вороха составляла порядка 10 кг/с при содержании в нем 80 % свободного зерна. Длина съемного решетчатого днища равнялась 0,95 м, а ее прямоугольные отверстия имели размеры 160×8 мм. Для исключения влияния на выходной параметр площадь «живого сечения» отверстий решетчатого днища во всех сериях эксперимента была принята одинаковой. Так, по результатам научных исследований установлено, что по мере увеличения угла наклона количество свободного зерна, прошедшего сквозь отверстия решетчатого днища, уменьшается, а количество сошедшего с него зерна, наоборот, возрастает. При этом максимальная сепарация свободного зерна - 68,7 % - соответствует углу наклона отверстий, равному 0°. Для обеспечения полного выделения свободного зерна из очесанного зернового вороха длина сепарирующей поверхности должна быть не менее 1,18 м. Такое техническое решение может быть реализовано, например, в наклонной камере зерноуборочного комбайна КЗС-1218 «Полесье GS-12», имеющей длину порядка 1,3 м.

Эффективность работы дизеля изучалась с использованием хорошо известных типов керамических теплоизолирующих HIC- или термобарьерных TBC-покрытий. Эта проблема актуальна для дизеля с низкими тепловыми потерями камеры сгорания, в которой интенсивная лучистая компонента (в ближнем ИК-диапазоне) достигает ∼ 50 % от суммарного теплового потока. В данной работе авторы продолжили изучения этих покрытий, но как полупрозрачных (SHICs или STBCs) с объемным поглощением проникающей лучистой энергии. Проведенное спектрофотометрическое моделирование оптических параметров этих покрытий позволило оценить характеристики формируемого температурного поля с уменьшенным приповерхностным градиентом температуры (в сравнении с непрозрачными покрытиями), обуславливающего существенное снижение потерь тепла через теплоизолируемый поршень. Было выбрано полупрозрачное STBC-покрытие на основе частично стабилизированного диоксида циркония (PSZ-керамика ZrO2 + 8 % Y2O3), определяющее формирование оптимального температурного профиля в головке поршня. Для стендовых испытаний был использован экспериментальный одноцилиндровый тракторный дизель. При частоте вращения n > 2800 1/мин тепловые потери не превышали 0,2 МВт/м2 через днище поршня с теплозащитным слоем. Выполненные испытания показали более низкий удельный расход топлива на ∼ 2-3 % в сравнении с камерой сгорания дизеля с непокрытым керамикой поршнем. При этом крутящий момент и эффективная мощность возрастали на ∼ 2-5 %.

Завершающим этапом возделывания сельскохозяйственных культур является уборка урожая. От качества проделанной операции зависит годовой итог и эффективность всех предыдущих работ. Важно еще не только качественно убрать урожай, но сохранить плодородие почвы и избежать уплотнения почвы. Проблема переуплотнения становится все острее в связи с массовым применением тяжелых колесных тракторов и комбайнов. Степень уплотнения почвы зависит от типа движителя, массы трактора и числа проходов агрегатов по полю. Негативное воздействие ходовых систем на почву следует учитывать при создании новых машин на основе новых компоновочных схем для снижения конструкционной массы с учетом динамики и распределения центра масс от вариации нагрузки на крюке. Снизить давление и равномерно его распределить позволяет создание более совершенных движителей и ходовых систем. Целью данной статьи является анализ самых перспективных конструкций ходовой системы мобильной сельскохозяйственной техники, которая может уменьшить удельное давление на грунт, улучшить проходимость сельскохозяйственной техники и обеспечить более комфортную высадку и сбор урожая. На данный момент можно выделить следующие основные направления развития ходовых систем сельхоз техники: пневмогусеницы, сдвоенные колеса, полугусеничный ход, установка резиноармированной гусеницы (РАГ) и торсион в качестве упругого элемента подвески. Проводимые испытания подтвердили, что установкой сменного гусеничного движителя можно добиться снижения степени уплотнения почвы на 17-46 %, а применение сдвоенных колес показало увеличение тягового усилия на 20 % и уменьшение на 40 % глубины колеи. Использование пневмогусеницы позволяет повысить проходимость транспортной машины на грунтах со слабой несущей способностью и одновременно свести к минимуму ущерб, который она может нанести опорному основанию. Популярная в последние годы сельхозтехника, на которой применяется резиноармированная гусеница. Ее ресурс в 4-5 раз больше по сравнению с металлозвенчатой. Кроме этого она позволяет снизить вибронагруженность и производить работы в условиях переувлажненной почвы. РАГ ставится как в цельногусеничном исполнении, так и в форме колесо - гусеница. Данный движитель имеет форму резиновой треугольной гусеницы и монтируется вместо колеса. В настоящее время на гусеничных тракторах широко применяются индивидуальные торсионные подвески опорных катков. Преимуществами новой торсионно-балансирной подвески позволило повысить надежность и долговечность ходовых систем гусеничных тракторов, повысить навесоспособность и снизить вибрации на рабочем месте оператора.