Том 87, № 1 (2020)

Известно, что основные затраты при эксплуатации сельскохозяйственных машин связаны с горюче-смазочными материалами и запчастями. Попытки улучшить характеристики машины за счет снижения эксплуатационных затрат осуществляются постоянно, это обусловлено повышающимися конкурентными требованиями к конечному продукту. Например, в процессе ежедневной эксплуатации самого распространенного в странах Евразийского экономического союза трактора МТЗ-82 при работе по доставке кормов и для привода кормораздатчика за год эксплуатации расходы только на топливо составят примерно 20 % от его первоначальной стоимости (300 тыс. российских рублей). Помимо этого, для обеспечения работоспособного состояния трактора потребуется запчастей и других расходных материалов еще на сотни тысяч рублей. Дизельный двигатель, используемый в тракторах, значительную часть времени работает на холостом ходу, и, как следствие, является недогруженным. В пиковых нагрузках, наоборот, требуется большая мощность, и, соответственно, приходится создавать достаточный энергетический запас. Это в свою очередь неизбежно приводит к увеличению расхода топлива. Отсюда и возникает потребность в стабилизации нагрузочного режима работы двигателя, снижении его работы в недогруженных режимах и при максимальных нагрузках. Данная задача может решаться разыми путями. Один из них - это комбинирование дизельного двигателя и электромеханической трансмиссии. Такие энергетические установки так и принято называть комбинированными или гибридными. Среди нескольких типовых конструктивных схем в сельскохозяйственных машинах наибольшее распространение получили комбинированные энергоустановки параллельного типа (mild hybrid) и последовательного типа (full hybrid). Представленная методика позволят проанализировать предполагаемые схемы комбинированной энергоустановки, оценить возможные потери и произвести расчет необходимой мощности двигателя, а в конечном итоге определить более рациональную схему для заданных условий эксплуатации. Авторами также представлены результаты сравнительного расчета необходимой мощности двигателя внутреннего сгорания комбинированных энергетических установок.

Используемые в настоящее время картофелеуборочные машины с прутковым и грохотным просеивающими устройствами, основанные на интенсивном ударном воздействии на пласт почвы, существенно травмируют клубни картофеля в процессе отделения от почвы. К тому же элементы конструкции, работающие в абразивной среде без смазки, интенсивно изнашиваются, склонны залипанию растительными остатками. В этой связи предложена и обоснована теоретически конструктивно-технологическая схема новой картофелеуборочной машины, которая содержит раму с опорными колесами, решето, состоящее из продольных прутков, кинематически связанных задней частью приводным валом посредством эксцентриковых цапф, которые расположены в противофазе относительно друг друга, установлены передней частью с направляющей на оси с роликами и закреплены жестко через один к лемехам, а также из битеров, расположенных в прорезях между прутками. В работе анализирован кинематический режим работы машины. В результате установлено, что пласт почвы на сепарирующих прутках циклически подвергается изгибу, сжатию и растяжению. Это способствует интенсивному его крошению и просеиванию между прутками. Для более эффективного функционирования машины рекомендовано принять угловую скорость вращения эксцентрикового вала сепарирующего устройства ω1 = 10...15 с-1.

В зерноуборочных самоходных комбайнах при выполнении технологических процессов скашивания зерновых культур и очистки зерна применяются колеблющиеся рабочие органы. Имея преимущества при выполнении технологических процессов, они являются источником знакопеременной нагрузки, вызванной силами инерции масс элементов этих органов и приводящей к динамической нагруженности их приводов и вибрации рамы комбайна. Одним из путей преодоления этих недостатков является рекуперация энергии в приводах рабочих органов. Авторами статьи предложен метод, позволяющий за счет применения рекуперации в приводе рабочих органов комбайна уменьшить динамическую нагруженность привода, а также снизить вибрацию рамы машины. На основе предложенного метода разработан способ уравновешивания одноножевого режущего аппарата. Для экспериментальной оценки правомерности теоретических разработок, положенных в основу представленного технического решения, был разработан и изготовлен макетный образец привода колеблющихся рабочих органов, позволяющий моделировать работу традиционного и рекуперативного приводов режущего аппарата. Проведенные экспериментальные исследования макетного образца подтвердили правомерность теоретических предпосылок разработанного способа уравновешивания одноножевого режущего аппарата и позволили углубить теоретические и эмпирические знания в области рекуперативных приводов. Анализ результатов экспериментальных исследований макетных образцов показал, что по сравнению с традиционным рекуперативный привод позволяет снизить нагруженность и виброактивность более чем в 1,5 раза. Установлены факторы, влияющие на эффективность рекуперативного привода режущего аппарата, к которым относятся: наличие высших гармоник в спектре движений ножа, причиной которых является предложенный механизм качающейся шайбы, резонансные явления в приводе колеблющихся масс и элементах конструкции жатки, а также стремление к упрощению конструкции привода противовеса рекуператора.

В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по обоснованию рационального расстояния от точки соединения орудия с трактором до оси вращения опорных колес и расстояния от оси симметрии рамы в горизонтальной плоскости до точки соединения сницы с рамой в вертикальной плоскости. Теоретическими исследованиями установлено, что устойчивость хода рабочих органов при выполнении технологического процесса щелевания почвы (твердость почвы не менее 6 МПа) будет обеспечиваться при расстояния от точки соединения орудия с трактором до оси вращения опорных колес, равном 4,3-5,3 м. Расстояние от оси симметрии рамы в горизонтальной плоскости до точки соединения сницы с рамой должно находиться в пределах 0-300 мм. При проведении экспериментальных исследований состояние почвы на глубине обработки 0-30 см соответствовало следующим средним показателям: твердость почвы 4,8 МПа, влажность 16,3 %, объемный вес 1,39 г/см3. Испытания в производственных условиях проводились на скоростях движения 7,2; 8,9 и 10,0 км/ч. Глубина обработки щелерезами составила 28,5-29,7 см, дисковыми рабочими органами 8,8-9,5 см. Производительность агрегата, при ширине захвата орудия 8,8 м и скорости движения 8,9 км/ч, за один час основного времени составляла 7,8 га, тяговое сопротивление - 82,3 кН. Часовой расход топлива составил 76,2 кг, при этом на один гектар расходуется 9,7 кг. Мощность, потребляемая на преодоление тягового сопротивления орудия, - 203,5 кВт. Устойчивость выполнения технологического процесса по глубине обработки и тяговому сопротивлению говорит об обоснованности выбранных конструктивных параметров щелевателя для осенней обработки стерневых фонов.

В современном мире главенствующее место в практическом применении механизмов передачи вращательного движения занимают сопряженные и, в частности, эвольвентные зубчатые передачи. Воспроизведение поверхностей высоких порядков, используемых в сопряженных передачах, требует использования сложного и дорогостоящего оборудования. Альтернативой таким зубчатым передачам выступают приближенные зубчатые передачи. В работе проанализированы возможности передач с несопряженным зацеплением при использовании простейших поверхностей - плоскости, цилиндра и их различных сочетаний, в качестве рабочих поверхностей зубьев. Показано, что при простейших очертаниях зубьев можно получить качественную передачу. Здесь приведены результаты математического моделирования приближенных передач. Также, приводится сравнение показателей исследуемых зубчатых передач с эвольвентной по параметру циклической погрешности зубцовой частоты. Получившиеся значения ошибки положения и передаточного отношения минимальны и, в частности, для многорядных передач могут быть пренебрежимо малы. Показана нечувствительность приближенных передач к погрешностям изготовления колес и сборке передачи. Приведены несколько компоновок зубчатых колес и различные конфигурации передачи движения. Перспективы применения передач с простейшими очертаниями зубьев связаны с отсутствием необходимости в сложном зубообрабатывающем оборудовании и возможности изготовления и ремонта в полевых условиях. Кроме того, такие передачи незаменимы для экспериментальных установок из-за возможности оперативного изменения параметров, что не требует значительного времени на проектирование и изготовление.

Проблемы снабжения населения качественными продуктами в достаточном количестве по-прежнему остаются в центре внимания всего человечества. Почвенно-климатические особенности нашей страны ставят перед сельским хозяйством наиболее сложные задачи по механизации процессов возделывания, уборки и сохранения полученной продукции в условиях жесткой конкуренции. При этом возрастает роль сельскохозяйственных машин не только в качестве механических помощников, но и как орудий, напрямую воздействующих на средства производства - почву, растения, микроорганизмы, урожай, окружающую среду. Поэтому вопросы технического уровня и качества работы средств механизации по сложности можно сравнить только с выбором технологии возделывания. Отсюда все возрастающие темпы внедрения средств автоматизации, роботизации, гидрофикации и электрификации конструкций. Для средств управления машинами все шире используются цифровые технологии. Однако перемены, происходящие в нашей стране, существенно замедляют темпы внедрения этих тенденций. Импорт зарубежной техники в большинстве случаях проводится без соответствующих региональных испытаний, с ориентировкой только на рекламные показатели. Как результат - растет понимание того, что импорт иностранной техники не заменяет во всех случаях отечественное сельскохозяйственное машиностроение. Возникает парадоксальная ситуация: чем больше мы завозим импортного оборудования, тем больще растет спрос на отечественные стандартизированные и унифицированные разработки. Номенклатура сельскохозяйственной техники обусловлена природными особенностями, многозональностью и многоукладностью сельского хозяйства, большим количеством разных культур, различиями в технологиях их возделывания, изменчивостью условий работы и др. Она формируется периодическими «системами машин» на основе комплексов и наборов машин в рамках соответствующих технологий. Кроме того, разрабатывается и реализуется ряд долгосрочных государственных программ стабилизации и ускоренного развития отрасли на основе перспективных ресурсосберегающих технологий и критериев инновационного развития национальной экономики. Отечественная отрасль сельхозмашиностроения должна иметь научно-техническую систему создания и сопровождения новой техники - сеть ГСКБ, преимущественно при ведущих заводах-изготовителях и СКБ по типам основных машин и их массовым агрегатам. Сеть НТЦ СХТ «ВИСХОМ» - ГСКБ - СКБ - КБ необходимо возрождать ускоренными темпами с подготовкой для нее соответствующих кадров с учетом опыта активной научно-производственной деятельности специального комплекса ВИСХОМ.

В статье приводятся некоторые результаты сравнительных испытаний, проведенных в Мордовском государственном университете имени Н.П. Огарева, агрегата с серийным и экспериментальным центробежным рабочим органом при внесении пылевидных известковых удобрений. Определено влияние неравномерности распределения удобрений по ширине захвата агрегата. 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. Поэтому предлагается использовать для внесения мелиорантов дифференцированную подачу, как механическую, так и пневматическую. Во многих исследованиях подробно рассматривается влияние кинетической энергии на частицу удобрений при ее слете с центробежного рабочего органа, и недостаточно исследований по влиянию кинетической энергии наклонного воздушного потока на дополнительный разгон разбрасываемых частиц и равномерность их внесения. Для проверки данной гипотезы нами проведены опыты по определению неравномерности распределения удобрений по ширине захвата агрегата при внесении их экспериментальным и серийным рабочим органом. Для проведения опытов за основу была взята базовая модель разбрасывателя МВУ-6. На данной машине вместо серийного рабочего органа был установлен разработанный нами пневмоцентробежный рабочий орган. Как показали опыты, экспериментальный рабочий орган позволил увеличить ширину захвата с 6 до 10 м и уменьшить неравномерность распределения известковых мелиорантов на общей ширине захвата с 45,0 до 25,0 %. Перекрытие смежных проходов для экспериментальной установки на половину или более общей ширины захвата позволяет обеспечить равномерность распределения до ±25 %, а увеличение рабочей скорости с 1,5 до 2,0 м/с на ширине захвата 8 м приводит к ухудшению равномерности распределения удобрений по поверхности поля.