Том 90, № 5 (2023)

Обоснование. В последние годы наблюдается тенденция подъёма активности к освоению заполярных территорий. Характерной особенностью Севера являются отрицательные температуры. Отрицательные температуры оказывают негативное воздействие на состояние поршневых двигателей наземного транспорта, мобильных, стационарных энергоустановок и средств малой механизации. Двигатель является наименее приспособленным агрегатом к применению в таких условиях. Существует цепочка негативных факторов, последовательно обеспечивающая связь между отрицательными температурами, в которых эксплуатируется техника, и состоянием механизмов и систем двигателей. Первичным звеном такой цепочки являются конденсационные процессы. Экспериментально доказано существование конденсационных процессов при работе двигателя на низкотемпературном режиме. Последний имеет место при прогреве в условиях отрицательных температур. Возникает вопрос: «Какое количество воды меняет агрегатное состояние в период прогрева»?

Целью работы. Разработка математической модели, позволяющей получать объективную информацию об активности конденсационных процессов, количестве воды, меняющей агрегатное состояние в период прогрева.

Материалы и методы. Выполнение поставленных задач осуществлялось на основе классических теорий, описывающих рабочие процессы отопительных котлов. Высокая трудоёмкость и значительные финансовые затраты при организации таких экспериментов требуют поиска новых методов исследований. Математическая модель позволяют решать задачу по определению массового количества воды конденсирующейся в цилиндре поршневого двигателя за период прогрева расчётным методом.

Результаты. Разработана математическая модель отличающаяся приспособленностью к поршневым двигателям и позволяющая итерационно, на основе разниц парциальных давлений и плотности потока массы водного конденсата определять массовое количество воды по смене агрегатного состояния за период прогрева.

Заключение. Присутствие воды оказывает негативное влияние на состояние поршневого двигателя. Информация о количестве воды конденсирующейся в цилиндре в период прогрева даёт импульс к продолжению исследований в области обводнения моторных масел, образования активных кислот, коррозионного изнашивания поверхностей деталей.

Обоснование. Поверхностная обработка почвы очень важна в сельском хозяйстве, поскольку, благодаря ей, повышается количество и качество урожая. Одним из видов поверхностной обработки почвы является прикатывание. Его осуществляют для улучшения контакта семян с почвой, а также для создания оптимальной пористости почвы, при которой поры содержат необходимое количество воды и воздуха для хорошего развития растения.

Целью работы — повышение качества поверхностной обработки почвы на основе разработки высокоэффективного пружинно-волнового катка, обеспечивающего выполнение агротребований, снижение эксплуатационных затрат и повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Материалы и методы. Предложена новая конструкция пружинно-волнового катка, способного обеспечить прикатывание почвы с соблюдением агротехнических требований.

Результаты. В результате выполненных полевых исследований пружинно-волнового катка получено уравнение регрессии описывающее влияние всех независимых факторов процесса прикатывания на критерий оптимизации k_пэ. Выполнена оценка адекватности математической модели по критерию Фишера, расчётное значение которого F_р составило 1,001 при табличном значении F_т = 2,46, что свидетельствует о её адекватности. Выполненный анализ отклонений результатов эксперимента от результатов, рассчитанных по полученному уравнению, показал, что во всех точки плана эксперимента полученные данные укладываются в доверительный интервал, что свидетельствует о высоком качестве проведения опытов.

Заключение. Максимальное значение коэффициента приближения к эталону k_пэ при использовании пружинно-волнового катка составляет 0,81 при скорости движения v = 11 км/ч, суммарном усилии, создаваемом пружинами сжатия C = 1750 H и массе балласта m = 70 кг. Максимальное значение kпэ, достигаемое при работе серийно выпускаемого катка ККЗ-6 составляет 0,57, что на 42,1% значительно лучше, чем у предлагаемого пружинно-волнового катка.

Обоснование. В настоящее время всё больше ужесточаются требования к энергоэффективности транспортных машин, что связано со снижением затрат на их эксплуатацию. Энергоэффективность особенно актуальная для них, т.к. самым прямым образом влияет на ключевое свойство — дальность хода. Поэтому необходимо управлять электрическими двигателями таким образом, чтобы обеспечивать максимальный коэффициент сцепления с опорным основанием, исключая проскальзывание движителя, а также организовать режимы работы агрегатов и переход от режима к режиму соответствующему максимуму КПД. В этом случае для эффективного управления необходимо оперативно определять электромагнитный момент на валу электродвигателя и момент сопротивления на колесе для генерации соответствующих управляющих и корректирующих воздействий.

Цель работы ― разработка теоретических основ и закона оценки электромагнитного момента на валу тягового электродвигателя транспортных машин для эффективного управления тяговым электрическим приводом и его диагностики.

Материалы и методы. Моделирование наблюдателя электромагнитного момента на валу тягового электродвигателя выполнено в программном комплексе Matlab Simulink.

Результаты. В статье приводятся теоретические основы построения закона оптимальной оценки электромагнитного момента на валу тягового электродвигателя транспортных машин для эффективного управления тяговым электрическим приводом, его диагностики, а также результаты моделирования закона оценки электромагнитного момента на валу тягового электродвигателя в Matlab Simulink.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования предложенного наблюдателя при разработке системы управления и диагностики тягового привода транспортных машин.

Обоснование. При выполнении пахотных операций современными тракторными агрегатами, оборудованными системами автоматического управления навесными устройствами, используются различные способы регулирования глубины обработки почвы. При этом основное внимание должно уделяться соблюдению агротехнических требований и снижению расхода топлива. Для совместной оценки указанных параметров технологического процесса отсутствует интегральный численный критерий, позволяющий обосновать рациональный способ регулирования.

Цель работы — разработка интегрального критерия для оценки эффективности функционирования пахотного агрегата и выбор рационального способа регулирования глубины обработки для конкретных условий агрофона.

Методы. Математическое моделирование пахотного агрегата в составе трактора «Беларус 1523» с электрогидравлической системой управления навесным устройством и четырехкорпусного навесного плуга ПЛН-4-35.

Результаты. При позиционном способе регулирования глубины обработки почвы общий массовый расход топлива за смену составляет m_p = 28,18 кг при вариации глубины обработки V_a = 9,99%, при силовом способе — m_p = 29,74 кг и V_a = 5,25%, при высотном способе — m_p = 29,78 кг и V_a = 3,23%, а также при комбинированных способах регулирования: позиционно-силовом и высотно-силовом соответственно m_p = 28,94 кг, V_a = 5,01% и m_p = 29,58 кг, V_a = 2,63%.

Заключение. Сравнительный анализ результатов исследования показывает, что при заданных силовых и кинематических возмущениях со стороны почвы на пахотный агрегат наиболее предпочтительным является высотно-силовой способ регулирования глубины обработки почвы с коэффициентом смешения α = 0,5, при котором значение интегрального критерия соответственно в 1,4 и в 1,2 раза меньше, чем в случае силового и высотного регулирования.

Обоснование. Методы математического моделирования находят широкое применение при разработке автотранспортных средств. С целью исследования динамических свойств автотранспортного средства, исследования устойчивости и управляемости, а также для удешевления и ускорения разработки бортового программного обеспечения необходимо создать цифровой двойник, в котором описывается простанственное движение транспортного средства с моделями узлов и агрегатов, входящих в его состав.

Цель работы – разработка и верификация виртуального прототипа автотранспортного средства.

Материалы и методы. Разработка виртуального прототипа и моделирование автотранспортного средства проводились в программном пакете MATLAB&Simulink. Приводятся основные выводы уравнений необходимых для построения моделей узлов и агрегатов автомобиля. Проводятся верификационные испытания с использованием специального измерительного оборудования.

Результаты. Разработан виртуальный прототип автотранспортного средства, содержащий в себе описание совместной динамики кузова, элементов трансмиссии, подвески и колес. Проводится сравнение результатов натурных и виртуальных испытаний, подтверждающих работоспособность и адекватность виртуального прототипа. Выводятся основные графики, отражающие динамику реального и виртуального автомобиля.

Заключение. Практическая ценность разработки и исследования заключается в возможности использования виртуального прототипа при исследования динамических свойств автотранспортного средства и разработке бортовых систем управления.

Обоснование. При эксплуатации транспортно-технологических машин и оборудования наиболее частым отказом является проворачивание шатунных вкладышей коленчатого вала. Предшествующими исследованиями по тракторным, тепловозным и автомобильным дизелям недостаточно раскрыта физическая сущность и механизм проворачивания вкладышей [1, 9, 10].

Цель работы  - исследование  напряженного и деформированного состояния стальной основы шатунных вкладышей коленчатого в качестве исходных и развивающихся факторов процесса, приводящего к отказу.

Материалы и методы. Исследования базируются на анализе многочисленных  работ, посвященных изучению причин проворачивания шатунных вкладышей различных ДВС. В качестве основных материалов использованы методики и результаты, полученные коллективом авторов, по эксплуатационным и  стендовым  исследованиям напряженного состояния и формоизменения шатунных вкладышей по КАМАЗ-740 (8Ч 12/12).

Результаты. Выявлен механизм изменения напряженного состояния и, как следствие, геометрических параметров стальной основы, сопровождающийся формоизменением шатунных вкладышей двигателей КАМАЗ-740. Исследованиями установлено, что возникновение отказа не внезапное. Процесс протекает по определенной закономерности в три этапа. Первый этап характеризуется появлением деформации вкладыша по причине избыточного напряженного состояния; второй этап обусловлен развитием полученных деформаций до критических значений; третий этап – происходит проворачивание шатунного вкладыша из-за полученных деформаций и нарушений условий гидродинамики подшипника. Основным результатом является обоснование требований и условий по  обеспечению стабильности параметров и формы вкладышей при длительной работе двигателя.

Заключение. Знание процесса, приводящего к формоизменению шатунных вкладышей подшипников коленчатого вала, позволяет разрабатывать конструкторско-технологические решения и рекомендации по исключению отказов путем оптимизации параметров вкладышей.

Введение. В современном овощеводстве, преимущественно в условиях малых форм хозяйствования, наиболее востребованными являются низкозатратные адаптируемые к разным агротехническим и производственным условиям технические средства. Таким техническим средством, в частности, является разработанный в Чувашском государственном аграрном университете многовариантный капустоуборочный комбайн блочной конструкции.

Цель исследования – выявление особенностей технологии уборки кочанной капусты с применением нового капустоуборочного комбайна и экономическая оценка его по вариантам использования.

Материалы и методы. Предусмотрено компонование многовариантного капустоуборочного комбайна в трех исполнениях с возможностью выполнять уборку кочанной капусты по различным технологическим схемам: отгрузкой кочанов навалом в кузов транспортного средства; отгрузкой кочанов в контейнеры, установленные в кузове тракторного транспортного агрегата; отгрузкой кочанов сначала на гибкий настил или на полотно ленточного транспортера, установленных в кузове тракторной тележки над контейнерами; распределением потока кочанов вдоль кузова тракторного транспортного средства с помощью продольных транспортеров нижнего или верхнего расположения и с последующей перекладкой кочанов с них в контейнеры вручную. Предложено выбрать названные технологические схемы уборки капусты с применением многовариантного комбайна в хозяйстве исходя из cложившихся агротехнических и производственных условий с учетом трудовых, прямых и приведенных затрат, представленных в работе расчетным путем.

Результаты и обсуждение. Установлены по результатам проведенных экономических расчетов трудозатраты, эксплуатационные издержки и приведенные затраты по предложенным схемам уборки кочанной капусты с применением многовариантного комбайна. Предложенные варианты уборки капусты являются экономичными по трудозатратам, эксплуатационным издержкам и приведенным затратам по сравнению с базовым вариантом (поточной уборки).

Заключение. Рекомендуется применять конкретную схему уборки капусты с помощью многовариантного комбайна исходя из агротехнических и производственных условий в хозяйстве с учетом приведенных результатов экономической оценки.