Том 86, № 1 (2019)

Биогаз является альтернативным источником энергии, в настоящее время его также можно использовать в качестве моторного топлива для бензиновых двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием. В данной статье рассмотрен биогаз, полученный путем переработки навоза КРС. Полученный биогаз был обогащен и компримирован до уровня природного газа. Дана принципиальная схема экспериментального стенда для исследования автомобильного биогазового ДВС. Приведено описание измерительных приборов, используемых на данном экспериментальном стенде. В данной работе поставлена задача создания автоматизированного стенда для исследования рабочего процесса двигателя, который приспособлен для работы на биогазе. Для выбора и обоснования параметров рабочего процесса необходим полный комплекс измерительной аппаратуры, удовлетворяющий следующим требованиям: возможность работы на бензине и биогазе; возможность управления составом рабочей смеси, как при работе на бензине, так и на биогазе; возможность принудительного управления величиной угла опережения зажигания; измерение момента сопротивления на валу двигателя во всем диапазоне изменения частоты вращения (n = 800…5590 мин-1); регистрация давления в цилиндре двигателя (индикаторная диаграмма) с последующим определением индикаторных показателей; регистрация расхода воздуха и топлива; поддержание стабильного температурного режима двигателя. Кроме того, автоматизированная система исследования должна обеспечивать сбор экспериментальных данных для оперативной обработки и набора базы данных. Применение биогаза в качестве топлива для бензиновых двигателей внутреннего сгорания позволит сохранить природные ресурсы и улучшить экологическое и экономическое состояние как Республики Саха (Якутия), так и России в целом.

Производство зерновых культур составляет основу не только растениеводства, но и всего сельскохозяйственного производства. В системе мер по повышению урожайности возделываемых зерновых культур интенсификация производства является одной из главных при условии рационального использования удобрений. Существующие конструкции посевных машин не всегда удовлетворяют агротехническим требованиям. Внесение удобрений при посеве совместно с семенами в один рядок, из-за риска солевого эффекта и токсичного воздействия минеральных удобрений, приводит к гибели ростков всходов, и, соответственно, снижению полевой всхожести семян, и как следствие, снижению урожайности. Поэтому наиболее эффективным является раздельное от семян разноуровневое внесение минеральных удобрений. Был разработан комбинированный сошник, который выполняет двухстрочный посев зерновых с шириной рассева 50 мм при расстоянии между строками 80 мм, с одновременным внесением стартовой дозы удобрений при этом минеральные удобрения размещаются ниже уровня семян на 0,04 м, что исключает контакт между семенами и удобрениями при посеве. Проведенные в течении двух лет сравнительные полевые двух факторные исследования работы сеялок с серийными сошниками - СКП-2,1 и СКП-2,1М - оборудованных сошниками для разноуровневого посева и внесения минеральных удобрений показали, что сеялка с экспериментальными сошниками более равномерно заделывает семена по глубине 5,40 см при среднеквадратическом отклонении 0,48 см, тогда как на посеве серийной сеялкой данный показатель составил 6,13 и 0,66 см. При посеве сеялкой с комбинированными сошниками средняя полевая всхожесть мягкой яровой пшеницы составила 94,1 %, против 80 % при посеве серийной сеялкой. По всем вариантам посева обеими сеялками с одновременным внесением стартовой дозы удобрений с разными нормами: 100, 150 и 200 кг/га была получена прибавка урожая зерна пшеницы в среднем от 9 до 22 % в сравнении с посевом без удобрения. Существенная прибавка урожая зерна 0,52 т/га, или 22 %, была получена при внесении стартовой дозы минеральных удобрений 150 кг/га сеялкой с сошниками для разноуровневого размещения удобрений в сравнении с контрольным посевом без удобрений.

Анализируется развитие технической концепции сельскохозяйственного колесного трактора в зависимости от непрерывного роста его энергонасыщенности как непременного фактора повышения технического уровня. Рассмотрены технологические свойства и способы агрегатирования тракторов трех поколений энергонасыщенности, получивших названия тяговой, тягово-энергетической и энергетической концепций. В настоящее время в мировом тракторостроении практически сняты с производства тракторы тяговой концепции, выпускаются в основном тракторы тягово-энергетической концепции и в меньшем количестве - энергетической концепций. Тракторы второго поколения отличаются от тракторов первого поколения тем, что включают в заводскую комплектацию балласт. Балластирование стало необходимым способом искусственного увеличения веса трактора и понижения его энергонасыщенности вследствие ограничения скорости выполнения технологических операций, введенного правилами агротехники. Предполагается, что в обозримом будущем это ограничение не будет снято. Уже в настоящее время балластирование, как способ компенсации снижения веса трактора, практически исчерпало свои возможности, потому что балластные грузы достигают половины веса трактора и более. По мере дальнейшего непрерывного повышения энергонасыщенности трактора и сохранения ограничений по скорости выполнения технологических операций балластирование потребует замены. В статье предлагается вместо балластирования использование третьего подкатного моста и системы блочно-модульного агрегатирования, а также применение на тракторах третьего поколения электрической трансмиссии и активного привода на мотор-колесах сельскохозяйственных машин. Показано, что тракторы второго поколения обладают потенциальными технологическими свойствами, которые могут быть реализованы при условии грамотного и удобного в эксплуатации маневрирования уровнем балластирования. В целом, применение тракторов второго и третьего поколений - тягово-энергетической и энергетической концепций - позволит существенно снизить: материалоемкость МТА; расход топлива; вредное воздействие движителей трактора на почву; разномарочность (различие тракторов по параметру номинального тягового усилия на крюке) тракторов в хозяйстве.

Процесс «деформирование - уплотнение - разуплотнение - накопление уплотнения почвы» зависит как от режимов эксплуатации техники, так и от изменяющихся свойств почвы в зависимости от ее типа, агрофона и периодов года. Поскольку основная часть потерь энергии при передвижении по полю машинно-тракторных агрегатов тратится на образование следов, то весьма важным является установление влияния числа проходов колес на изменение силы сопротивления качению. Необходимо обоснование закономерности изменения силы сопротивления качению от числа проходов колес по следу в различных почвенных условиях. Это позволит определить перспективные пути улучшения конструкций ходовых систем, в частности обосновать число осей колесных транспортно-тяговых машин. В статье показана графическая зависимость силы сопротивления качению колесной ходовой системы от числа осей для сильно упрочняющейся почвы. Проанализировано влияние параметров колесной ходовой системы транспортного средства на сопротивление качению по сильно упрочняющейся почве. Определено сопротивление качению при повторных проходах колес на слабо упрочняющихся почвах. Обоснованы зависимости силы сопротивления качению колес от числа проходов по следу при различных состояниях опорной поверхности. Рассмотрены варианты сильно упрочняющейся и слабо упрочняющейся почв. Экспериментальные исследования тягово-сцепных свойств многоосного колесного хода проводились на механической модели в почвенном канале. Предложенные закономерности изменения силы сопротивления качению при повторных проходах колес по следу учитывают тип и состояние почвы. Увеличение числа осей способствует снижению сопротивления качению.

Рассмотрена математическая модель движения зерно- и кормоуборочного комбайна, показана возможность ее алгоритмизации в программном комплексе, а также приведены данные, подтверждающие ее адекватность. Математическая модель включает динамические и кинематические уравнения связи угловых и линейных скоростей с угловыми и пространственными координатами. Особенность модели заключается в применении набора систем координат, что позволило учесть не только массогабаритные и компоновочные особенности исследуемого вида машин, но и характер взаимодействия эластичного колеса с демпфируемым основанием. В приведенной модели скорость движения комбайна задается не принудительно изменением координаты центра масс остова, а формируется моделированием процесса взаимодействия ведущих колес с опорным основанием. Такой подход обеспечивает более адекватное описание процесса криволинейного движения комбайна, позволяет моделировать трогание машины, разгон, торможение, преодоление препятствий, процессы буксования и юза с учетом характеристик шины и сцепных свойств грунта. Принятый подход обеспечивает достаточную точность модели при минимальном наборе факторов и требований для вычисления. На основе разработанной математической модели составлена модель в среде имитационного моделирования Simulink программного комплекса MATLAB. Представлены экспериментальные и расчетные данные, полученные в результате имтационного моделирования. Сопоставление действующих сил и спектральных плотностей ускорения в основных частях комбайна показало достаточную сходимость результатов. Выявленная неточность обусловлена несоответствием численного описания опорной поверхности и испытательной дороги, представлением остова комбайна как абсолютно жесткого тела, отличиями упруговязких свойств шин. Сделаны выводы и определены направления дальнейших исследований, обеспечивающих улучшение эксплуатационных свойств самоходных комбайнов за счет систем подрессоривания колес и рабочих органов.

В статье рассматривается возможность определения путем аналитических расчетов таких показателей коэффициентов сопротивления боковому уводу пневматических шин передних и задних колес трактора, при которых будут обеспечены приемлемые тяговые показатели трактора, требуемые эксплуатационные качества агрегата и заданное траекторное движение агрегата. Разработанная М.В. Келдышем теория качения пневматического колеса дает наиболее соответствующую модель бокового увода. При неустановившемся боковом уводе центр контактного отпечатка описывает траекторию, называемую линией качения шины. Если скольжения нет, то средняя линия протектора в пределах контактной площадки совпадает с линией качения. То есть в окресностях центра площадки его абсолютная скорость и угловая скорость данной окресности равны нулю, а кривизна этих совпадающих линий определяется боковой и угловой деформациями шины. Для практической реализации принятых расчетных моделей шины необходимо в уравнениях определить соотношение коэффициентов кривизны и величину функции проскальзывания. Приводятся экспериментальные исследования пропашного агрегата с блокированной навеской культиватора.

Большие объемы производства в России зерновых колосовых культур в 2014-2018 гг. (100-130 млн. т) подразумевают необходимость сушки 10-30 % ежегодно собираемого в стране урожая для обеспечения его количественной и качественной сохранности. Основным способом снижения избыточной влажности зерна в РФ является высокотемпературная конвективная сушка, но она относится к очень энергоемким технологическим операциям и поэтому весьма дорогостоящая. В условиях постоянного роста цен на энергоносители в российской экономике перед сельхозяйственными товаропроизводителями страны стоит первостепенная задача повышения рентабельности зерновой отрасли, в рамках которой необходимо снижать материальные затраты на всех этапах производства, в том числе за счет создания новых высокоинтенсивных энергосберегающих технологий и технических средств для сушки зернового сырья. Авторы разработали отвечающую этим требованиям двухэтапную технологию высокотемпературной конвективной и озоновоздушной сушки зерна. В статье на основе анализа параметрической схемы конвективно-озоновоздушного способа удаления влаги, составленной с учетом условий и возможностей проведения экспериментальных исследований процесса на промышленной сушильной установке «ЭЛЕКТА-1» небольшой производительности, определены параметры оптимизации этого процесса, в качестве которых приняты: уменьшение продолжительности сушки и суммарное снижение энергозатрат на нее, кроме того выделены основные варьируемые в опытах факторы: начальная влажность зерна, величина подачи озона на 1 м3 зерна и затраты времени на удаление влаги. Разработаны регрессионные математические модели второго порядка для процесса конвективно-озоновоздушной сушки зерна ячменя с разной начальной влажностью (30, 25 и 20 %), и проведена оценка их статистической значимости. Анализ экспериментальных данных исследованных вариантов комбинированной сушки при 6%-м влагосъеме за один цикл обработки зернового материала выявил следующие параметры эффективности способов конвективно-озоновоздушного удаления влаги: при сушке зерна с начальной влажностью 30 % снижение продолжительности процесса произошло на 28 %, а уменьшение суммарных энергозатрат составило 33-43 %; при сушке зерна с влажностью 25 % снижение продолжительности процесса - на 19 %, энергозатрат - на 24-35 %; а при сушке зерна влажностью 20 % снижение продолжительности процесса - на 30-35 %, энергозатрат - на 35-40 %.