Том 86, № 5 (2019)

Работа посвящена стратегии форсирования системы нейтрализации при разработке или модернизации двигателей внутреннего сгорания при одновременном учете ужесточения экологических норм. Совершенствование двигателей внутреннего сгорания как в целом, так и их экологических систем - это возможность конкуренции с электрическим транспортом, развитие которого идет быстрыми темпами. Мировая хронология развития экологических норм показывает на главное отличие мирового экологического законодательства от российского - отставание в реализации норм на 2-4 года. Это дает возможность принятия решения на основе уже реализованного мирового опыта разработки систем нейтрализации. В работе поставлена цель - обосновать основные направления выработки стратегических технических решений форсирования систем нейтрализации. Выбран двигатель-аналог с хорошо известными характеристиками - ЯМЗ-6566. Обоснована возможность форсирования базового двигателя на основе аналогичного мирового опыта, и приведен сравнительный технический и экономический анализ применяемых решений для системы нейтрализации с учетом возможности применения рециркуляции. Рассмотрены возможные направления совершенствования рабочих процессов: оптимизация камеры сгорания и степени сжатия, изменение стратегии впрыска, увеличение турбонаддува. По результатам отработки на двигателях КАМАЗ-740 получена экологическая базовая характеристика двигателя в координатах PM-NOx, позволяющая прогнозировать результат применение технических решений. По результатам выбранной стратегии форсирования базового двигателя ЯМЗ-6566 приведены результаты опытной отработки, проведенной на ФГУП НАМИ. Приведены варианты различных технических решений форсирования системы нейтрализации и их реализация на опытной установке. Показаны значения конверсии для различных вариантов технических решений для системы нейтрализации двигателя ЯМЗ-6566. Достигнутая степень конверсии NOx, равная 97 %, позволяет удовлетворить самые жесткие экологические нормы. Подтверждена возможность принятия стратегических решений по форсированию системы нейтрализации и последующая их техническая реализация при достижении поставленных значений экологических показателей двигателя.

В представленной работе предлагается методика определения механической характеристики тяговых электродвигателей и параметров электромеханической трансмиссии промышленного трактора. Для обеспечения максимальной производительности машины разработанная трансмиссия имеет два механических диапазона: транспортный и технологический. Особенностью представленной схемы является включение в ее состав механизма поворота типа «ЗК» (разработанного сотрудниками МВТУ им. Н.Э. Баумана: Г.И. Зайчиком, М.А. Крейнесом и М.К. Кристи). Данный механизм характеризуется высокими тяговыми качествами в повороте. Компоновка промышленных тракторов подразумевает размещение трансмиссии в стесненном пространстве внутри рамы. В связи с этим при разработке агрегата требовалось реализовать его наиболее компактное исполнение. Это было достигнуто путем использования одних и тех же планетарных рядов для формирования механизма поворота «ЗК» и для пониженного «технологического» диапазона трансмиссии. В рамках исследования были оценены тяговые возможности трактора в каждом диапазоне. Кроме того, был проведен анализ влияния конструктивного параметра планетарных рядов механизма «ЗК» на эксплуатационные характеристики машины. В зависимости от конструктивного параметра получены потребные крутящие моменты и частоты вращения роторов тяговых электродвигателей для обеспечения заданного режима движения в повороте, а также определено время совершения полного разворота машины вокруг центра масс и остановленного борта в «транспортном» и «технологическом» диапазонах трансмиссии. В заключении проведена оценка влияния параметров трансмиссии трактора на предельную скорость выполнения маневров, что позволило определить потребную мощность электромашин с учетом комфортной работы водителя-оператора.

Предложены научно-методическое обоснование и практические рекомендации по стабилизации движения кормоуборочных комбайнов. Теоретически обоснован расчет оптимальных массогабаритных и инерциальных параметров корпуса, а также упругих свойств шин, как основного элемента системы подрессоривания комбайна. С помощью разработанной методики на примере опытного образца комбайна показана возможность расчета оптимальной жесткости шин и массы дополнительных противовесов, устанавливаемых в базе машины, для обеспечения равенства собственных частот колебаний передней и задней оси колес на эластичных шинах. На основе ранее разработанных авторами математической и имитационной модели комбайна проведено моделирование его движения по грунтовой дороге и асфальтобетонному шоссе с разными скоростями движения. Для оценки эффективности предлагаемого способа улучшения плавности хода комбайна проведено сравнение пиковых и среднеквадратических значений продольного угла наклона корпуса, а также уровней вертикальных виброускорений в кабине на полу под сиденьем оператора в базовом исполнении комбайна и доработанном варианте за счет применения противовесов заданной массы и с оптимизированной жесткостью шин. С помощью имитационного моделирования проведен октавный анализ вибронагруженности рабочего места. Показано, что на основных режимах движения оптимизация массогабаритных и инерциальных параметров корпуса, а также упругих свойств шин комбайна обеспечивает улучшение комфортности рабочего места оператора, особенно в наиболее опасном для человека частотном диапазоне. Определены режимы движения, на которых достигается наилучший эффект от доработки. Приведено описание процесса стабилизации. Представлены выводы по направлению дальнейших исследований.

Для полноценного кормления крупного рогатого скота необходимо наличие в рационе животных грубых кормов (сено, солома), так как они имеет высокую питательность. Солома - это сухие стебли, получаемые после обработки злаковых и бобовых культур, содержащие высокое содержание клетчатки. Ее используют для придания рациону необходимого объема, или как добавку к рационам с большим количеством сочных кормов. Также широко используется солома ржаная, овсяная, ячменная в качестве подстилки для животных - она образует замечательный изолирующий и преграждающий слой между холодным, сырым полом и животным. Существует несколько основных технологий уборки незерновой части урожая (НЧУ): копенная, валковая, поточная и другие. Выбранный способ уборки определяет марочный состав уборочно-транспортного звена. Одновременная заготовка грубых кормов в период уборки зерновых и колосовых культур позволит сократить ранее затрачиваемые ресурсы для данной операции. Проведенный патентный поиск анализа конструкций и способов уборки НЧУ показал, что продолжаются исследования по совершенствованию способов и технических средств для уборки незерновой части урожая. В данной работе рассматривается вопрос совмещения нескольких технологических операций, а также повышения качества убираемой незерновой части урожая, повышения культуры поля ввиду ее незасарения семенами сорной растительности. Предлагаемый способ по сравнению с известными способами уборки незерновой части урожая имеет следующие достоинства: снижение эксплуатационных затрат; сокращения времени на одну операцию; снижение себестоимости продукции.

Представлены результаты лабораторного эксперимента, подтверждающие возможность предварительной сепарации свободного зерна из очесанного зернового вороха до его поступления в молотильную камеру. В частности, предложено снабдить зерноуборочный комбайн устройством для предварительного выделения свободного зерна, смонтированным между наклонной камерой и молотильным устройством. Оно включает в себя два барабана и бесконечное сетчатое полотно. Для интенсификации процесса разделения очесанного зернового вороха на фракции оси вращения барабанов выполнены эксцентрично по отношению к их геометрическим осям. Все исследования производились на пшенице сорта Московская 56. Влажность зерна составляла порядка 12 %. Скорость движения плавающего транспортера имела пять уровней варьирования в пределах 3-5 м/с. Подача очесанного зернового вороха составляла порядка 10 кг/с при содержании в нем 80 % свободного зерна. Длина сетчатого транспортера равнялась 2 м, а его прямоугольные ячейки имели размеры 17×15 мм. Так, по результатам научных исследований установлено, по мере увеличения скорости сетчатого транспортера количество свободного зерна, прошедшего сквозь его ячейки, имеет тенденцию к уменьшению, а количество сошедшего с него зерна, наоборот - к возрастанию. При этом максимальный проход свободного зерна (94,66 %) соответствует минимальной скорости сетчатого транспортера, равной 3 м/с. Наличие свободного зерна обусловлено тем, что при проведении серии экспериментов длина сепарирующей поверхности оказалась недостаточной. Для определения оптимальной длины сетчатого транспортера рассмотрен характер процесса предварительной сепарации свободного зерна из очесанного зернового вороха. Экстраполяция указанного процесса показывает, что минимальная длина сетчатого транспортера, обеспечивающая 99 % выделения свободного зерна из очесанного зернового вороха, должна быть не менее 2,69 м. Практическое внедрение такого технического решения в конструкцию современного зерноуборочного комбайна позволит увеличить его производительность при очесывании растений на корню, надежно исключив при этом вероятность дробления свободного зерна рабочими органами молотильного устройства.

Задача чизельных лап - обеспечить заданную глубину хода в условиях повышенной плотности почвы и создавать условия для улучшения накопления в почве влаги и воздуха. При этом нет необходимости перекрывать деформации в почве, которые распределяются под действием чизельных лап. Исследован способ безотвальной обработки почвы, который создает благоприятные условия для роста и развития сои и обеспечивает получение высокой урожайности зерна по сравнению со вспашкой. Определено влияние локальной обработки на условия роста, развития и формирования продуктивности растений по сравнению с традиционной обработкой. Технология выращивания сои в опытах, исключая исследуемые факторы, была общепринятой для восточной лесостепи Украины. Определена эффективность локального рыхления почвы под посев сои по сравнению с отвальной обработкой. Содержание влаги в почве к началу весенне-полевых работ на всех участках, где проводилось с осени локальное рыхление почвы, было на 0,4-1,3 % больше по сравнению с вспашкой. Наибольшая плотность растений и полевая всхожесть были на варианте локального рыхления почвы на глубину 40 см с расстановкой лап через один метр, что составило 76,6 %. Разница по увлажненности на отвальной и безотвальной обработке почвы сохранялась до фазы цветения. Содержание влаги в этот период на участках локального рыхления почвы было больше на 0,6-4,8 % по сравнению со вспашкой; это улучшало условия роста сои, высота растений которой на вариантах локального рыхления почвы была больше на 2,1-3,8 см. На всех вариантах безотвальной обработки почвы урожайность зерна была больше, чем на контроле, на 0,03-0,07 т/га. Наибольшей урожайность была на вариантах безотвальной обработки почвы на глубину 40 см - 1,03 т/га.