Том 86, № 3 (2019)

Внедрение передовых технологий возделывания сельскохозяйственных культур обычно связывают с минимизацией приемов основной обработки почвы с заменой их поверхностными операциями, включая дискование. Использование малоэнергоемких широкозахватных орудий, работающмх на глубину 10…14 см с высокими скоростями до 15…20 км/ч, позволяет обеспечивать экономический эффект, сократить сроки проведения весенних работ, сократить число обслуживающего персонала. Иногда такого же эффекта удается достичь за счет применения комбинированных машин, выполняющих за один проход несколько последовательных операций по обработке почвы, внесению удобрений и иногда - посеву. В последние годы для таких целей используются дисковые рыхлители с индивидуальным подпружиненным креплением дисков к раме (дискаторы) и фрезерные культиваторы, органично вписывающиеся в состав комбинированных машин. Однако многолетние наблюдения за применением этих дорогих и сложных орудий, наряду с высокой проходимостью орудий, повышенной рабочей скоростью и надежностью выполнения процесса, экономией ГСМ и др., выявили ряд их существенных недостатков по отношению к возделываемым культурам: постепенное переуплотнение почвы, особенно черноземов, снижение продуктивной влаги, повышенную засоренность полей, неравномерность глубины обработки, повышение эрозионно-опасных частиц и, как следствие всего этого, - тенденцию к снижению урожая. У приводных машин, кроме высокого качества крошения почвы, отмечается, особенно у отечественных фрез, низкая производительность, невысокая надежность работы, большой расход горючего и увеличение после прохода эрозионно-опасных фракций. Этому способствует отсутствие на наших фрезах многоскоростных редукторов, обычно позволяющих регулировать качество крошения путем контроля за кинематическим параметром - отношением окружной и поступательной скоростей. Целью исследования является выявление случаев нерационального использования т.н. «агрессивных» почвообрабатывающих орудий и определение путей возможной минимализации отмеченных недостатков. Методы исследований заключаются в аналитическом рассмотрении недостатков, возникающих при эксплуатации выбранного типа орудий, выявлении причин их появления и указании на конкретные шаги по их устранению. Результаты исследований приводятся на реальных моделях, производящихся в настоящее время в ООО «Белагромаш-сервис», для чего приводятся нагрузочные характеристики наиболее ходовых образцов. Во избежание нерационального использования рассматриваемых современных орудий рекомендован ряд мероприятий, позволяющих повысить эффективность их применения, урожайность культурных растений и КПД орудий за счет снижения отрицательного воздействия рабочих органов на обрабатываемую почву - для дискаторов и привода - для фрез.

В работе рассмотрены вопросы проектирования фронтального погрузчика с помощью трехмерного моделирования с последующим его изготовлением. Область использования фронтального погрузчика - это индивидуальные фермерские хозяйства с небольшой, но регулярной потребностью в объемах перевозимых грузов. Существующие погрузчики имеют большую производительность и, соответственно, высокую стоимость, что не подходит для индивидуальных хозяйств. Была поставлена задача спроектировать простой и надежный фронтальный погрузчик, который может агрегатироваться с трактором типа МТЗ. Погрузчик должен иметь максимальную грузоподъемность в 1000 кг с коэффициентом запаса прочности 2…2,5. Погрузчик фронтальный был спроектирован и изготовлен. Проектирование выполнялось в трехмерной САПР-программе SolidWorks, расчет на предельную нагрузку производился методом конечных элементов. В ходе расчетов были определены оптимальные геометрические параметры деталей погрузчика, способные выдержать заданную нагрузку с минимальными напряжениями. Была выполнена и проверена кинематика узлов и деталей позволяющая конструкции выполнять свой функционал правильно, по заданной траектории. Фронтальный погрузчик был изготовлен на базе индивидуального фермерского хозяйства. Для производства данного погрузчика использовали доступные материалы: швеллер, труба, уголки, цельный металл толщиной 40 мм и стандартные изделия - гидроцилиндры и шланги высокого давления. Испытания на погрузке бревен показали, что устройство надежное, с хорошей производительностью. Нареканий и замечаний по работе погрузчика отмечено не было. Определены мероприятия по совершенствованию погрузчика: это разработка поворотного узла вертикальной стойки, усиление оси крепления стрелы, разработка упоров трактора. Их внедрение позволит более мобильно работать с грузом свыше 1000 кг.

Работа посвящена теоретическому исследованию жесткости пневматических шин колес тракторов и анализу ее влияния на вертикальные колебания тракторов. Математическое моделирование закономерностей деформирования эластичных тракторных колес и почвы выполнено на основе использования экспериментальных данных о закономерностях деформирования исследованных почв, полученых в наших работах ранее в полевых испытаниях, в которых измеряли нормальные напряжения в контакте колес и почвы, а также плотность и влажность разрыхленной до проходов колес почвы и после последовательных проходов колес по одной и той же колее. По разработанной нами компьютерной программе, позволяющей рассчитать жесткости шин тракторных колес, проведены однофакторные и полные факторные компьютерные эксперименты трех типов. В компьютерных экспериментах первого типа исследовали зависимости жесткости шин ряда эластичных колес при работе трактора МТЗ-82 на почве от давления воздуха в шинах при различных вертикальных динамических нагрузках на оси соответствующих колес трактора. По результатам компьютерных экспериментов первого типа нашли уравнения регрессии, отражающие исследованные зависимости. В компьютерных экспериментах второго типа исследовали зависимости жесткости шин различных типоразмеров от давления воздуха в шинах при постоянных вертикальных динамических нагрузках на оси колес. По результатам компьютерных экспериментов второго типа нашли уравнения регрессии, отражающие соответствующие зависимости. Высокие значения корреляционных отношений для полученных уравнений регрессии свидетельствуют о большой тесноте связей в найденных корреляционных зависимостях. В компьютерных экспериментах обоих типов отклонения показателей взаимодействия колес с почвой, найденные с применением значений жесткости шин, полученных расчетным путем, находятся в пределах точности измерений экспериментальных данных. Компьютерных эксперименты третьего типа выполнены с использованием полученных в наших работах экспериментальных данных. Были проведены расчеты вертикальных колебаний осей трактора МТЗ-82при различных значениях жесткости шин передних и задних колес, затем построены характеризующие эти колебания графики. Результаты выполненного исследования показывают, что при увеличении жесткости шин колес амплитуды вертикальных колебаний осей трактора уменьшаются. Это способствует повышению плавности хода трактора и снижению его уплотняющего воздействия на почву. Расчетным путем выявили, что на задней оси трактора МТЗ-82 оптимальными являются колеса с шинами 18.4R38.

В статье изложен подход к схематизации процессов случайного стационарного и нестационарного нагружения каркаса машины со стороны колес и тягово-сцепных устройств, а также детерминированного нагружения со стороны работающих функциональных систем. В целях сокращения объема исходных данных для расчета долговечности предложено, во-первых, выявление нагрузок, являющихся линейными комбинациями друг друга, во-вторых, замена корреляционной таблицы средних и амплитудных значений, полученной обработкой исходной реализации, на линейные комбинации корреляционных таблиц более коротких участков. Выражение одних компонент нагрузки через другие компоненты домножением на некоторую, предварительно определенную, константу позволяет уменьшить количество независимых аргументов и, следовательно, продолжительность расчета. Аналогично, оптимизация корреляционной таблицы всей записи заключается в поиске интервалов этой же записи с такими корреляционными таблицами, которые после применения простых преобразований (суммирования и умножения) способны воспроизвести исходную корреляционную таблицу с заданной погрешностью. Тогда расчет долговечности можно выполнить только для найденных интервалов, а с результатами расчета проделать те же операции, что и с корреляционными таблицами. Время расчета может быть сокращено, результаты расчета усталостной долговечности от схематизированных реализаций будут эквивалентны результатам расчета усталостной долговечности от исходных реализаций в силу теории линейного суммирования повреждений. Подход опробован при схематизации нагружения зерноуборочного комбайна шестого класса, разработанного на «Ростсельмаш», оценены погрешности расчета долговечности от схематизированных нагрузок. Показано сокращение времени расчетов от схематизированных реализаций по сравнению с исходными реализациями.

Разработка новых материалов и покрытий с повышенной износостойкостью, применяемых в парах трения является актуальной задачей, решение которой направлено на обеспечение надежности и безотказности работы в процессе эксплуатации. Одним из новых и перспективных функциональных материалов для изготовления плотных и прочных деталей и изделий, подвергающихся интенсивному износу в процессе эксплуатации, является порошковый материал системы TiC-SiC, получаемый энергосберегающим и более производительным, чем горячее прессование, способом - плазменно-искровым спеканием. Цель работы заключалась в получении и исследовании экспериментальных образцов пар трения, изготовленных из композиционного материала системы TiC-SiC методом механоактивации и ПИС. Поставленная цель направлена на решение задач по повышению ресурса работы торцевого уплотнения центробежного насоса 16-08-140СП системы охлаждения дизеля Д-160 (180) для трактора Т10. Исследованы процессы консолидации порошковых смесей, в т.ч. содержащих оксид алюминия. Установлено, что введение оксида алюминия препятствует уплотнению при спекании и повышает пористость материала. Оптимальная температура спекания соответствует 1350 °С. Полученный материал обладает высокой твердостью и износостойкостью. Изготовлены и испытаны детали пары трения торцевого уплотнения насоса. Стендовые испытания деталей показали, что интенсивность износа при сухом трении составляет 4,49∙10-9 мм износа / мм пути трения. При работе в охлаждающей жидкости наблюдается приработка деталей, что снижает износ, коэффициент трения и повышает герметичность торцевого уплотнения. Разработанный материал обладает прирабатываемостью, т.е поверхность сглаживается в процессе эксплуатации, что нехарактерно для другой керамики данного назначения.

Вопрос обеспечения надежности двигателей внутреннего сгорания является актуальной комплексной задачей, решаемой по разным направлениям, среди которых важными являются условия эксплуатации, вид применяемого топлива, контроль состояния моторных масел, а также обоснование сроков службы последних. При совершенствовании конструкции тракторов необходимо учесть вопрос повышения их надежности и долговечности в процессе эксплуатации. Исследованиями установлено, что от 40 до 45 % всех отказов сельскохозяйственной техники приходится на долю двигателя. Рациональным является решение проблемы повышения надежности двигателя, определение состояния агрегатов и деталей машин по содержанию продуктов износа в работающем масле при эксплуатации двигателей и принятие обоснованных решений по улучшению состояния масла. В целях улучшения эксплуатационных свойств к маслам добавляется присадки. Целью исследования является анализ влияние срабатываемости присадок на эксплуатационные свойства моторного масла и разработка мероприятий по непрерывному вводу присадок в масло. С целью определения влияния непрерывного ввода присадок в смазочное масло и определения их рациональных значений была разработана лабораторная установка. Исследования показали, что щелочное число при непрерывном вводе присадки увеличивалось в 1,5 раза по сравнению с пробами масел, отработанных без устройства непрерывного ввода присадок. Был испытано устройство для ввода присадки с фильтровальным элементом. По результатам исследований был установлен следующий режим работы Т = 85 °С, ν = 2 м/с и концентрация механических примесей составила 0,25 %. Эксплуатационные испытания устройства проводились в течение времени пока щелочное число не опустилось ниже 2 мгКОН/г. В результате испытаний установлено, что использование предлагаемого устройства увеличивает ресурс масла в среднем на 15-20 %.

В статье приведена сравнительная оценка значений производительности в час сменного времени машинно-тракторных агрегатов на базе с колесным трактором Агромаш ТК-3-180, полученных при полевых испытаниях, и машинно-тракторных агрегатов с робототехническим комплексом на его базе - путем теоретических расчетов. Приведена принципиальная схема роботизации колесного трактора тягового класса 3. Показано, что система точного земледелия «Агропилот» позволяет обеспечить точность вождения не хуже ±0,05 м, модульная унифицированная система технического зрения «Эдельвейс» позволяет управлять автономной платформой, автоматизированная система управления переключением передач и диапазонов может работать в одном из трех режимов: полный автомат, полуавтомат и ручной режим, бортовая информационно-управляющая система верхнего уровня обеспечивает автоматическое управление машинно-тракторным агрегатом в беспилотном режиме на протяжении всей сменной работы. Рассмотрено влияние технического уровня трактора на его производительность, рабочую скорость и коэффициент сменности. В результате исследований влияния технического уровня элементов трактора на сменную производительность выявлено, что конструкция трактора может дать прирост к производительности до 37,2 %.