Том 88, № 5 (2021)

Предметом исследования является определение параметров процесса впуска и газообмена дизеля при использовании смесевого топлива (СТ), состоящего из дизельного топлива (ДТ) и рапсового масла (РМ). Основная цель настоящей работы состоит в определении зависимостей параметров процесса впуска и газообмена дизеля от состава применяемого СТ. Для достижения поставленной цели проведены теоретические и экспериментальные исследования тракторного дизеля Д-245.5С, размерностью 4ЧН 11,0/12,5 на следующих составах СТ: ДТ – 80 % + РМ – 20 %, ДТ – 45 % + РМ – 55 %, ДТ – 20 % + РМ – 80 %, а также чистом ДТ. В ходе проведенных исследований получены зависимости часового расхода воздуха G_в, коэффициента наполнения цилиндров η_v и плотности заряда во впускном коллекторе ρ_к дизеля при работе на ДТ и СТ от частоты вращения коленчатого вала n и нагрузки p_e при n = 1800 мин–1 и n = 1400 мин–1. Теоретически определено и экспериментально подтверждено, что состав применяемого СТ практически не оказывает влияния на характеристики G_в, η_v и ρ_к в зависимости от n и p_e дизеля. В результате установлено, что с увеличением n от 1400 до 1800 мин–1 на всех составах СТ повышались: G_в – с 276 до 394 кг/ч, ρ_к – с 1,44 до 1,70 кг/м3, а при увеличении n от 1800 до 2000 мин–1 снижались: G_в – с 394 до 322 кг/ч, ρ_к – с 1,70 до 1,49 кг/м3 и η_v – с 0,97 до 0,77. С увеличением p_e с 0,2 до 1,2 МПа на всех составах СТ повышались при n = 1400 мин–1: G_в – с 187 до 276 кг/ч, ρ_к – с 1,29 до 1,44 кг/м3 и η_v – с 0,73 до 0,97, при n = 1800 мин–1: G_в – с 274 до 394 кг/ч, ρ_к – с 1,29 до 1,69 кг/м3 и η_v – с 0,83 до 0,91, соответственно.

В Грузии в настоящее время актуален вопрос реабилитации заброшенных сельскохозяйственных земель. На реабилитированных участках осуществляется посадка винограда, интенсивных садов и разных плантационных культур. Реабилитация включает в себя очистку земли от растений и корневой системы, глубокую обработку почвы, устройство гребня и подготовку почвы для посадки саженцев. Известно, что из сельскохозяйственных работ, культурно-технические работы характеризуются наиболее высокими энерго- и трудовыми затратами. Одной из энергоемких операций в технологии реабилитации земель является очистка почвы от корневой системы растений. Несмотря на технический прогресс до сих пор не решен ряд проблемных вопросов по проектированию и изготовлению машин для некоторых сельскохозяйственных работ. Дело в том, что при реабилитации почвы применяют машины, рабочие органы которых спроектированы без учета реологических показателей обрабатываемой среды. В результате этого технологические работы сопровождаются высокими энергозатратами и приводят к механической эрозии обрабатываемой среды. Часто встречаются дорогие, широкозахватные мульчеры европейского производства с молоткообразными рабочими органами, использование которых противоречат теории резания и измельчения почвы и дает особенно отрицательные результаты при обработке почвы с повышенной влажностью.

В работе представлены технология и система машин для реабилитации заброшенных сельскохозяйственных земель. Рассмотрены основные принципы проектирования существующих машин для реабилитации земель. Изложены предпосылки для проектирования рабочих органов роторных сельскохозяйственных машин, работающих в упруго-пластической среде. Отмечено, что основой создания почвообрабатывающих машин должны быть реологические и механические показатели обрабатываемой среды. С применением теории удара исследован процесс взаимодействия режущих ножей и корневой системы растения в почвенной среде. Получено аналитическое изображение для расчета силы удара.

Рассмотрены особенности взаимодействия активных участков гусеничного движителя с малодеформируемым опорным основанием типа «плотный грунт». На примере маневра «поворот с заданным радиусом» было выполнено имитационное математическое моделирование движения гусеничного поезда, и на основе анализа полученных результатов подтверждена работоспособность разработанной математической модели. Разработанная математическая модель движения гусеничного полуприцепного поезда позволяет исследовать его движение в пространстве с учетом взаимного влияния тягача и полуприцепа, взаимодействия активных участков гусеничного движителя с опорным основанием и моделирования рабочих процессов его систем.

На основании исследования можно заключить, что применение метода компьютерного моделирования динамики систем тел является эффективным средством для прогнозирования показателей эксплуатационных свойств гусеничных поездов, определения законов управления движением, а также для оценки энергоэффективности при выполнении виртуальных маневров. Разработанная математическая модель динамики гусеничного поезда позволяет проводить широкий круг исследований по оценке подвижности гусеничных поездов различного конструктивно-компоновочного исполнения.

Предлагается метод расчета тягового электродвигателя гибридной трансмиссии фронтального погрузчика. Указано, что для данных машин характерен режим работы, имеющий множество разгонов и торможений, а также чередующиеся операции с высокой и низкой требуемой силой тяги. Предложена схема электромеханической трансмиссии, которая может эффективно применяться в таких условиях.

В предложенном методе используется понятие величины диапазона электродвигателя, которую можно использовать для выбора конкретного электродвигателя, обеспечивающего требуемую подвижность машины. Для фронтального погрузчика грузоподъемностью 3500 кг максимальной скоростью 40 км/ч и максимальной удельной тягой 1 были определены основные параметры тягового электродвигателя. Однако для трансмиссии с одним фиксированным передаточным отношением (ЭМТ1) был получен электродвигатель с чрезмерно большой мощностью. Поэтому было проведено определение характеристик электродвигателя для электромеханической трансмиссии с двумя фиксированными передаточными отношениями (ЭМТ2). В процессе расчета этой трансмиссии была получена значительно меньшая необходимая мощность двигателя.

В статье проведена приблизительная оценка энергоэффективности трансмиссий ЭМТ1 и ЭМТ2. Для этого использовался метод определения КПД электродвигателя в зависимости от режима его работы (от текущей угловой скорости вала и крутящего момента). Определено, что трансмиссия ЭМТ2 обладает лучшим КПД электродвигателя как при бульдозерной операции, так и при движении на максимальной скорости.

Общий вывод заключается в том, что для рассматриваемого применения наиболее рационально применять трансмиссию с двумя фиксированными передаточными отношениями. В качестве дальнейшего направления исследования выделено применение имитационного компьютерного моделирования для оценки энергоэффективности погрузчика в цикле погрузки-разгрузки.

Описывается процедура расчетной оценки по снижению нагруженности подшипникового узла турбокомпрессора наддува автотракторных дизелей за счет использовании композиционных материалов для рабочих колес ротора. Наиболее значимыми параметрами для проведения такой оценки являются: сила реакции в масляном слое подшипника, момент трения в масляном слое, относительные внутренний и внешний зазоры в подшипниках. В качестве основного расчетного инструмента данного исследования использовался пакет прикладных программ «Гибкий ротор», зарегистрированный в реестре прикладных программ для ЭВМ под № 2006611094. В исследовании были рассмотрены следующие варианты конструктивного выполнения роторов с сочетанием колес, изготовленных из различных материалов: 1) рабочие колеса из традиционных металлических материалов: колесо компрессора – из алюминиевого сплава, колесо турбины – из жаропрочного никелевого сплава (базовый вариант); 2) колесо компрессора – из композита, колесо турбины – из жаропрочного никелевого сплава; 3) колесо компрессора – из алюминиевого сплава и колесо турбины – из композита; 4) колесо компрессора и колесо турбины – из композитов. По данным оценочных исследований предложены наиболее рациональные варианты варьируемых сочетаний колес в составе конструкции ротора. В целом результаты проведенных расчетов показали, что снижение массово-инерционных характеристик ротора благодаря применению композиционных материалов с низкой плотностью приводит к уменьшению нагрузок на подшипники и сокращению потерь на трение до 3 раз. Установленное снижение моментов трения сокращает интенсивность диссипации механической энергии в подшипниках. Это положительно сказывается на энергетической эффективности турбокомпрессора и позволяет снизить температуру нагрева масла от трения.

Сорго – это один из основных продуктов питания в республике Бурунди, где продовольственная безопасность находится под большой угрозой. Сорго генетически адаптирован к жарким и сухим агроэкологиям и используется не только в пищу, но и в качестве корма для домашней птицы и крупного рогатого скота. В республике Бурунди существует проблема повышения урожайности сорго и снижения высоких трудовых затрат при его возделывании, поскольку в целом сельское хозяйство характеризуется натуральным видом с преобладанием продовольственных и сезонных культур, занимающих около 90 % обрабатываемых земель. Традиционное африканское земледелие базируется на системе с отдельными элементами интенсивного земледелия и мало подготовлено для применения высокотехнологичных машин и орудий производства. На наделах крестьянской семьи размером около 0,8 га (два акра) с помощью мотыги и мачете при переложной системе земледелия урожайность сорго достигает 1,0…1,3 т/га. Для крестьянских хозяйств в виде производственных кооперативов площадью 200…300 га, где возможно ведение интенсивного земледелия и применение современных технических агрегатов высокой производительности с целью повышения урожайности в несколько раз, предложена модель сельско-хозяйственного агрегата «Навесная дискочизельная борона», разработанная в Кубанском ГАУ. Борона состоит из трехбалочной рамы, кронштейнов, дискового модуля, дисковых рыхлителей, чизельного модуля, чизельных рыхлителей и прикатывающего катка, а ее назначение – лущение, вспашка и предпосевная культивация благодаря специальному регулирующему механизму выполняются агрегатом за один проход. Это позволит достичь снижения эксплуатационных расходов и затрат энергии ввиду того, что работы по обработке почвы выполняются в очень короткие сроки.