Том 87, № 6 (2020)

В настоящее время наблюдается интерес к нетрадиционным видам топлива, сырьем для которого служат возобновляемые ресурсы различного происхождения, предназначенные для получения, прежде всего, биотоплив. Цены биотоплив соизмеримы с ценами топлив нефтяного происхождения, а в некоторых случаях даже ниже. Наиболее значимые для работы свойства биотоплив не совпадают со свойствами товарных дизельное топливо. В силу этого при конвертации ДВС, изначально созданных для работы на дизельном топливе, под биотоплива обозначается перечень проблем. Одним из продуктивных направлений адаптации ДВС может быть использование многокомпонентных смесевых биотоплив. Расширения многотопливности дизелей и приближения нужных свойств биотоплив к аналогичным для товарного дизельного топлива целесообразнее достичь путем использования многокомпонентных составов, вследствие чего свойства одного топливо могут компенсировать свойства другого. Исследования в области тепловых двигателей обычно базируются на получении данных стендовых испытаний. Учитывая длительность и трудоемкость такого пути, все чаще стали применяться элементы научного планирования эксперимента. Для сокращения количества опытов было применено планирование эксперимента на основе трехфакторного плана Бокса - Бенкина. Строились уравнения регрессии, проводилась оценка адекватности полученных моделей и оценка значимости его коэффициентов. Опираясь на полученные данные в ходе исследований, было определено процентное соотношение ингредиентов биотопливной композиции исходя из условий достаточной стабильности и кинематической вязкости. Разработана модернизированная конструкция системы питания сельскохозяйственного трактора для его работы на биотопливной композиции, позволяющая сохранять ее вязкостно-температурные свойства в рамках действующего стандарта независимо от температуры окружающего воздуха. Экспериментальным путем получено подтверждение возможности работы трактора на разработанном составе нового топлива.

Крупнейшая в мире специализированная международная сельскохозяйственная выставка AGRITECHNIKA 2019 проходила в Германии с 10 по 16 ноября 2019 г. в выставочном павильоне Deutsche Messe г. Ганновера, занимающем площадь более 320 000 м² и состоящем из 28 залов. На выставке были представлены все ведущие мировые предприятия отрасли, среди них 600 - новых, использовавших международную рыночную платформу для презентации своей продукции. Девизом выставки AGRITECHNIKA 2019 является «Глобальное земледелие - региональная ответственность». На выставке было зарегистрировано 300 новинок. Один экспонат - электромеханическая коробка передач EAutoPower - получил золотую медаль, 39 - серебряные. Основную часть экспозиции составляли самоходные тяговые и уборочные машины, а также машины для почвообработки и ухода за выращиваемыми культурами. Большое внимание было уделено вопросу совершенствования ходовых систем и, в частности, съемным гусеничным ходовым системам для тракторов и других самоходных машин, гусеничным и колесно-гусеничным вариантам их исполнения. На стенде практически каждой компании были представлены решения по автоматизации и роботизации отдельных операций в сельском хозяйстве, будь то работы по основной обработке почвы, или мероприятия по борьбе с сорными растениями. Обращает на себя внимание значительный вклад результатов коопераций отдельных производителей в формирование общего образа выставки. Просматривается тенденция децентрализации труда для достижения наилучшего результата, что выражается как в производстве целых машин, так и отдельных компонентов для них. Отдельного упоминания заслуживает отечественный производитель «Ростсельмаш», заслуживший серебряную медаль за разработку системы ночного видения RSM Night Vision. Вышесказанное позволяет заключить, что, несомненно, повышается уровень технической и технологической подготовки сельскохозяйственных машин и оборудования. Это влечет за собой расширение технологической составляющей сельскохозяйственных работ.

В настоящее время мобильные энергетические средства, оборудованные шинами сверхнизкого давления, получают широкое применение в сельском хозяйстве при проведении полевых работ в ранний весенний период. Для данных энергосредств разработаны принципиально новые широкопрофильные шины с малой грузоподъемностью, отличающиеся сверхнизком внутришинным давлением (10-80 кПа), увеличенной шириной профиля, малой слойностью (2-4), высокой эластичностью и почвощадящем протектором, что в совокупности обеспечивает необходимые тягово-сцепные качества. Благодаря высокой эластичности таких шин и относительному радиальному прогибу (до 25 %) увеличивается площадь контакта шины с почвой и снижаются удельные давления. Установлено, что в силу стоимостных показателей, широкого модельного ряда шин сверхнизкого давления, а также специфических особенностей испытаний на данный момент они недостаточно изучены. В связи с этим были проведены стендовые испытания и определены базовые и тяговые характеристики шины сверхнизкого давления размерностью 1020×420-18 модели Бел-79. Выведено уравнения зависимости показателей шин от разных факторов. Установлено, что при движении по бетонному опорному основанию тягово-сцепные показатели шины улучшаются при увеличении внутреннего давления воздуха в шине и нагрузки на колесо, при движении по полю, подготовленному под посев, улучшение опорно-сцепных показателей наблюдается при снижении внутреннего давления воздуха в шине и нагрузки на колесо. Сделан вывод о том, что результаты испытаний можно использовать как достоверные исходные данные для разработки математических моделей движения различных мобильных энергетических средств, оборудованных шинами сверхнизкого давления.

Процесс работы дождевальных машин сопровождается образованием колеи ходовыми тележками, приводящей к возрастанию сопротивления передвижению колес и ко многим негативным последствиям: переполиву орошаемых площадей, повышению затраченной энергии на передвижение, повышению уплотнения почвы и т.п. Глубина колеи и сопротивление передвижению колес зависят от многих параметров: влажности почвы, режима полива, несущей способности почвы, геометрических параметров колеса и т.д. Но наибольше влияние оказывают нагрузка, приходящаяся на ось колеса, и давление воздуха в шинах. Представлены результаты лабораторных исследований установок, имитирующих ходовые тележки дождевальных машин, которые показали, что при поддержании постоянного давления воздуха в шинах повышение нагрузки на ось пневматического колеса с 0,1 до 1,0 кН приводит к увеличению глубины колеи до 4 см, а также линейному росту сопротивления передвижению колеса. С увеличением давления, создаваемого пневматическим колесом, увеличивается остаточная деформация, глубина колеи и, следовательно, возрастает сопротивление передвижению пневматического колеса. Глубина колеи повышается на 20 % при повышении давления воздуха в шинах с 0,5 до 1,0 МПа. При постоянной нагрузке, приходящейся на ось колеса, сопротивление передвижению пневматического колеса возрастает в среднем 25 % при повышении давления воздуха в шинах с 0,5 до 1,6 МПа. Оптимизация ходовых систем, соотношения нагрузки, приходящейся на ось колеса, геометрических параметров и характеристик, а также давления воздуха в шинах является актуальной задачей.

Обсуждается решение проблемы автоматизации процесса сбора сельскохозяйственной продукции на основе моделей, алгоритмов и многокритериального синтеза конфигурации робототехнического захвата и управления его программно-аппаратными компонентами при физических манипуляциях с объектами агропродукции. Выполнение монотонных физически тяжелых операций в сельскохозяйственном производстве ведет к риску расстройства опорно-двигательного аппарата работников, поэтому применение робототехнических средств для физического контакта и манипуляций с объектами в сельскохозяйственном производстве является актуальной задачей, обеспечивающей снижение себестоимости продукции, повышение качества выполняемых операций и безопасности труда привлекаемых специалистов. Вариативность физических и геометрических характеристик плодов и способов их сбора не позволяет создать универсальные робототехнические захваты, поэтому на текущий момент ведутся активные исследования по проектированию робототехнических захватов для манипуляций с плодами отдельных культур, различающимися по весу, плотности, геометрии, шероховатости поверхности и другим параметрам. В статье описана разработанная концептуальная модель управления робототехническим захватом, включающая описание манипулятора, захвата, сенсорной системы и манипулируемого объекта сельскохозяйственной продукции с разнообразными формами, физико-механическими свойствами. Проанализированы физико-механические свойства некоторых овощей и фруктов, способы их отрезания плода, которые следует учитывать при разработке робототехнических захватов. Обсуждается четырехэтапная методика определения параметров робототехнического захвата, включающая определение характеристик объекта манипуляции, характеристик рабочей среды, определение особенностей манипулятора, на котором планируется установить захват, и оценивание эффективности проектируемого захвата по ряду критериев. Приведена разработанная алгоритмическая модель выбора параметров конфигурации робототехнического захвата сельскохозяйственной продукции, обеспечивающая на основе анализа свойств манипулируемого объекта разработку требований, предъявляемых к конфигурации и системе управления захватом.

В процессе эксплуатации техники ее конструктивные элементы под влиянием сил трения и окружающей среды подвергаются различным видам износа. Для поддержания подвижного состава в работоспособном состоянии необходимо планомерное осуществление большого комплекса мероприятий, таких как техническое обслуживание, текущий и капитальный ремонт с периодической заменой и восстановлением изношенных деталей и узлов. Очевидно, что поддержание работоспособности современных машин требует высоких технических знаний и современных технологий. Нередко специальные машины, в том числе тракторы и различная сельскохозяйственная техника, оборудованы силовыми гидравлическими системами для выполнения различной тяжелой работы. Исполнительными механизмами таких систем являются гидроцилиндры. Одна из главных особенностей их конструкции и работы состоит в том, что основная и очень точная деталь - шток - в рабочем состоянии находится в ничем не защищенной среде, а именно на открытом воздухе. Спецификой работы тяжелой техники является высокая запыленность, загазованность и присутствие в зоне работы различных абразивных материалов в виде камней и грунта. Находящиеся в данных условиях точные, полированные штоки подвергаются значительному износу. В статье рассматривается возможность восстановления штоков гидроцилиндров при небольших видах износов (царапины и вмятины глубиной не более 0,3 мм) методом электроискрового легирования (ЭИЛ), с созданием на их рабочих поверхностях покрытий, по своим характеристикам идентичным новым. Подобраны электродные материалы и режимы обработки. Выполнены исследования по определению динамической микротвердости созданного покрытия.