Том 85, № 6 (2018)

В статье представлены результаты расчетно-теоретического исследования, направленного на обеспечение соответствия дизелей требованиям нормативно-технических документов к пусковым качествам. В ходе исследования создана и реализована в виде отдельного программного обеспечения математическая модель химической кинетики процессов воспламенения и горения топлива в камере сгорания, которая может быть использована при прогнозировании пусковых качеств дизеля. Разработанная математическая модель имплементирована в трехмерную газодинамическую модель процессов в камере сгорания. В ходе расчетного исследования химической кинетики реакций горения топлива на режимах пуска дизеля установлено, что для обеспечения воспламенения топлива в камере сгорания необходимая величина локальных температур рабочего тела должна составлять не менее 1350 К. Допустимая доля оксида углерода в рабочем теле на режиме сопровождения подогревателем воздуха на впуске не должна превышать 40 %. Показано, что увеличение степени сжатия при постоянной температуре газов мало влияет на химическую кинетику предпламенных процессов и скорость реакции горения. Выявлено, что температура стенок камеры сгорания имеет превалирующее влияние на возможность воспламенения топлива. Установлены значения температур стенок, до которых необходимо разогреть дизель с применением средств предпусковой подготовки и облегчения пуска для различных температур среды, частот вращения коленчатого вала, степени сжатия, концентрации продуктов сгорания подогревателя воздуха на впуске. Разработанные математическая модель и программное обеспечение используются в текущих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах Южно-Уральского государственного университета по созданию новых и модернизации существующих дизелей ООО «ЧТЗ - Уралтрак» различных типов.

В статье приводятся некоторые результаты сравнительных испытаний агрегата, проведенных в Мордовском государственном университете им. Н.П. Огарева при внесении пылевидных известковых удобрений с серийным и экспериментальным центробежным рабочим органом. Определено влияние поступательной скорости агрегата на неравномерность распределения цементной пыли по ширине захвата. Наблюдения показали, что при механическом разбрасывании (например, центробежным диском) удобрений с различной гранулометрической характеристикой крупные частицы под действием начальной скорости, приобретенной при сходе диска, летят дальше, а мелкие (пылевидные) ложатся на почву вблизи центра диска. Следовательно, можно полагать, что сочетание различных способов воздействия (механического и пневматического) на частицы удобрений в процессе их внесения даст желаемый результат, т.е. качественное распределение частиц независимо от их гранулометрического состава и характеристик. Анализ литературных источников показал, что работы по совершенствованию центробежного диска, с целью усилить воздушный поток, оказались малоэффективными, и машины с такими рабочими органами не получили распространения. По нашему мнению, наиболее полно возможности пневмоцентробежного рабочего органа выявляются при выполнении их конструкции по дисково-вентиляторному типу, которая предполагает при закрепление лопастей к нижней поверхности диска и дифференцированную подачу воздушного потока под частицы удобрений, высеваемых на периферийные зоны рабочей ширины захвата. Для проверки работоспособности агрегата нами проведены сравнительные испытания при разбрасывании цементной пыли с серийным и экспериментальным центробежным рабочим органом на трех скоростях движения агрегата: 2,5, 3,5 и 4,5 км/ч. С учетом данных предложений нами был изготовлен пневмоцентробежный рабочий орган и проведены лабораторные исследования. В результате исследований установлено: неравномерность распределения пылевидной массы по ширине захвата в зависимости от рабочих скоростей, значения которых указаны выше, изменялась в пределах 15-30 %, при этом наименьшая неравномерность (15 %), как при максимальных, так и при минимальных значениях подач, получена при скорости движения агрегата 4,5 км/ч, а наибольшая (30 %) - при тех же подачах и средней скорости 2,5 км/ч. Таким образом, оснащение серийных центробежных разбрасывателей предлагаемым рабочим органом превращает их в универсальные машины, способные вносить все виды минеральных удобрений, известковых материалов и их смесей, любого гранулометрического состава и нормы внесения.

В настоящее время наиболее перспективными для повышения долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин являются металлокерамические материалы, которые наносятся на режущие поверхности в виде покрытий. Перспективным способом создания металлокерамических покрытий является карбовибродуговое упрочнение (КВДУ). При КВДУ на упрочняемую поверхность наносится многокомпонентная паста, содержащая металлическую матрицу, керамические компоненты и активатор процесса горения дуги (криолит), которая после высыхания расплавляется вибрирующим угольным электродом с образованием металлокерамического покрытия. Целью работы является обоснование целесообразности использования матричного порошка на железной основе в составе многокомпонентных паст для КВДУ с целью улучшения структуры и физико-механических свойств металлокерамических покрытий и повышения долговечности рабочих органов почвообрабатывающих машин. При проведении исследований в качестве матричного материала многокомпонентных паст для КВДУ использовали порошки ПР-Х30СРНДЮ на железной основе и ПР-НХ17СР4 на никелевой основе, в качестве керамических компонентов паст - карбиды бора и кремния. Наибольшую микротвердость (1354 HV) имеют металлокерамические покрытия, полученные на пастах, содержащих матричный порошок ПР-Х30СРНДЮ и карбид бора. Микроструктура полученных покрытий плотная и практически беспористая, а их износ в 3,6 раза меньше, чем износ стали 30ГР, принятой за эталон сравнения. Использование в составе паст матричного порошка ПР-НХ17СР4 приводит к существенному снижению микротвердости металлокерамических покрытий (1033 HV - при использовании карбида бора и 942 HV - карбида кремния), они содержат значительное количество пор различного размера. Полученные данные подтверждают целесообразность использования порошка на железной основе в качестве матричного материала многокомпонентных паст для КВДУ. По результатам проведенных исследований паста должна содержать 60 % порошка ПР-Х30СРНДЮ, 30 % карбида бора и 10 % криолита. Ее использование позволит значительно повысить долговечность рабочих органов почвообрабатывающих машин, упрочненных металлокерамическими покрытиями, полученными при КВДУ.

Предметом исследования является шнековый транспортер-распределитель зерна с высыпным отверстием вдоль его кожуха. Такая конструкция устраняет необходимость разравнивания зерновой насыпи, перемещения транспортера или использования поворотного лотка для равномерного распределения выгружаемого зерна. Целью исследования является нахождение зависимости ширины высыпного отверстия от параметров транспортера-распределителя. Изготовлена лабораторная установка и проведены исследования по истечению зерна пшеницы через высыпное отверстие различной ширины. Лабораторная установка представляет собой емкость из пластиковой прямоугольной трубы, открытой сверху. В нее вставлены на равном расстоянии поперечные мембраны. Они делят всю емкость по ее длине на отсеки. В днище трубы сделано высыпное отверстие в виде прорези постоянной ширины. Высыпное отверстие закрыто снизу выдвигающейся в бок заслонкой. Под высыпным отверстием установили лотки, каждый под своим отсеком, в которые высыпается зерно. Вынув задвижку, с помощью хронометражной видеозаписи засекали время, за которое происходило полное высыпание зерна через высыпное отверстие. Эксперимент проводили при различной ширине высыпного отверстия и при разной массе зерна в отсеках. Ширину высыпного отверстия меняли от 7 до 13 мм. Установлено, что в условиях ограниченной высоты столба зерна над отверстием скорость истечения через высыпное отверстие не зависит от высоты столба зерна над отверстием. Построена зависимость единичного потока зерна от ширины высыпного отверстия. При ширине высыпного отверстия, равной 7 мм, истечения зерна не происходит. Получено выражение, описывающее форму высыпного отверстия в зависимости от конструктивно-режимных параметров шнекового транспортера-распределителя. Построен график, демонстрирующий форму высыпного отверстия при заданных конструктивно-режимных параметрах шнекового транспортера-распределителя.

В статье представлены результаты испытаний пневматической подвески сиденья фирмы Sibeco с ножничным направляющим механизмом на одноопорном стенде с гидравлическим приводом производства индийской компании BiSS. Пневматическая подвеска сиденья относится к важнейшим составляющим системы виброзащиты человека-оператора транспортного средства. Для исследователей, инженеров и конструкторов, занимающихся вопросами повышения уровня комфортабельности новой автотракторной техники, очень важно определить динамические характеристики систем подрессоривания существующих моделей сидений с целью дальнейшего проведения конструктивных мероприятий по улучшению их виброзащитных свойств. Важнейшей динамической характеристикой, оценивающей виброзащитные свойства подвески сиденья, является передаточная функция. Цель испытаний - определение передаточной функции. Описана установка, включающая в себя металлические элементы соединения исполнительного механизма стенда-гидропульсатора и грузов, имитирующих подрессоренную массу, с подвеской сиденья, а также датчик силы, встроенный в конструкцию стенда, и датчики ускорений, закрепленные с торца на верхней раме и основании подвески. Исследования проводились на режимах гармонического возбуждения рассматриваемой системы подрессоривания с определенной частотой. С точностью до 0,001 g записывались временные реализации сигналов от датчиков ускорений, которые затем обрабатывались для получения среднеквадратических значений и подсчета величины передаточной функции. В ходе обработки и анализа полученных данных построены зависимости передаточной функции пневматической подвески сиденья от частоты кинематических воздействий стенда и выявлены резонансные частотные диапазоны. В заключение также определен характер изменения экспериментальной передаточной функции рассматриваемой системы подрессоривания сиденья с увеличением частоты возмущений.

Нарушение технического состояния трансмиссии и ходовых систем приводит к эксплуатационным и экономическим издержкам, нарушению технических показателей мобильных энергосредств, заложенных заводом-изготовителем. Также это оказывает негативное влияние на окружающую среду. В настоящее время лишь единичные отечественные и зарубежные компании оснастили выпускаемую технику цифровыми системами контроля технического состояния силовых передач и ходовых систем, да и то по одному или нескольким параметрам. Это системы, измеряющие уровень буксования колес трактора, температуру и давление в шинах, углы наклона трактора, а также системы, контролирующие оптимальность преобразования мощности двигателя в тяговое усилие. Основная же масса тракторов не имеет никакой системы контроля в процессе эксплуатации, и диагностика узлов и агрегатов трансмиссии и ходовых систем осуществляется трактористом «на глаз», опираясь на свой опыт и добросовестность. Это достаточно часто приводит к злостным нарушениям, и техника работает в режимах и при нагрузках, близких к возникновению отказа. Поэтому необходимо внедрение в конструкцию техники современной комплексной системы контроля состояния силовых передач и ходовых систем, основанную на применении цифровых технологий. В качестве эксперимента был разработан макетный образец такой системы контроля, включающий различные датчики, как встроенные, так и внешние, аппаратную часть микроконтроллерной платформы Arduino, а также широкодоступные приложения для смартфона, позволяющие измерять и выводить на его экран необходимую информацию о текущем состоянии агрегатов и узлов. Смартфон при этом предполагается крепить в кабине трактора. Были проведены испытания макетного образца, которые можно считать успешными. Поэтому в перспективе планируется расширить его функциональность и дополнить элементами.

Техническое оснащение агропромышленного производства РФ имеет неуклонную тенденцию к ухудшению своего состояния вследствие старения техники как в физическом, так и в моральном отношении. Это в самом скором времени может напрямую угрожать продовольственной безопасности страны. Положение может быть нормализовано на основе широкого применения решений, базирующихся на максимальной универсализации с.-х. техники, в первую очередь мобильных энергетических средств, и способности выполнения агрегатами на их базе широкого списка работ - от почвообработки до уборки. Такие разработки ведутся как ведущими зарубежными фирмами, так и на территории РФ, в частности в ФГБНУ АНЦ «Донской», подразделение СКНИИМЭСХ (ранее ВНИПТИМЭСХ), совместно с ОАО «Гомсельмаш» (республика Беларусь). В данной работе приведены результаты оценки целесообразности применения универсальных энергосредств со специальными технологическими адаптерами в южной зоне Ростовской области, центральной зоне Краснодарского края и зерново-скотоводческой зоне Ставропольского края. Каждая зона представлена в виде хозяйств, с типовым для нее севооборотам и тремя размерами площади пашни 1250, 2500, 5000 га. Выполнение механизированных работ осуществляется с применением серийной техники (базовый вариант) и сочетанием серийной техники и включением в состав альтернатив универсального энергетического средства с комплектом технологических адаптеров для уборки зерновых культур, кукурузы на силос и трав на сенаж (предлагаемый). В результате рассчитаны составы МТП и показатели эффективности модельных хозяйств. Выполнение механизированных работ осуществляется с применением серийной техники (базовый вариант) и серийной техники в сочетании с универсальным энергетическим средством, снабженным комплектом технологических адаптеров для уборки зерновых культур, кукурузы на силос и трав на сенаж (предлагаемый вариант). Снижение прямых эксплуатационных затрат составляет до 22 % в сравнении с МТП на базе серийной техники, удешевление парка машин - до 29 %, рост чистого дисконтированного дохода - до 26 %.