Том 91, № 2 (2024)

60 лет назад, 30 декабря 1963 г., на Волгоградском тракторном заводе был начат серийный выпуск знаменитого и самого распространенного гусеничного сельскохозяйственного трактора ДТ-75. В процессе производства завод постепенно перешёл от изготовления мономодели, названного трактора общего назначения ДТ-75, к выпуску большого семейства модификаций и комплектаций, общее количество которых приближается к 30. Это, в частности, и выпускавшиеся массово базовые тракторы общего назначения ДТ-75, ДТ-75М, ДТ-75В, ДТ-75МВ, ДТ-75Н, ДТ-75Д, их ­болотоходные ДТ-75Б, ДТ-75БВ, ДТ-75НБ и крутосклонная ДТ-75К модификации, а также машины, выпущенные небольшими партиями, такие как торфяной ДТ-75ДТ, пахотно-пропашные ДТ-75НП, ДТ-75ДП или оставшиеся только в опытных образцах, как, например, тракторы ДТ-75ДА, ДТ-75БК, ДТ-75БР. Об этих, известных в меньшей степени тракторах, рассказывается в настоящей статье.

Обоснование. Существующие заводы могут перерабатывать до 12 т не шелушённых семян рапса в сутки, производя из каждой тонны семян 40% масла для дизельного топлива и 60 % жмыха с содержанием до 20 % масла. Шелушённые семена рапса необходимо использовать для изготовления пищевого масла. Качественное шелушение семян рапса с отделением лузги и сохранением целостности ядра остаётся нерешённой проблемой.

Цель работы — разработка установки для шелушения семян рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты при гидромеханическом разрушении и истирании оболочек.

Материалы и методы. Шелушение семян рапса происходит: за счёт гидромеханического разрушения (увлажнения оболочки для сохранения прочности ядра, однократного удара для разрушения прочности связей оболочек и ядра); истирания оболочек в результате трения о вращающийся конус конденсаторной части квазитороидального резонатора и взаимного трения семян в электромагнитном поле сверхвысокой частоты с последующим удалением оболочек за счёт продувки семян воздушным потоком.

Результаты. Сырьё транспортируется воздухом в приёмную ёмкость, где увлажняется. Затем увлажнённые семена через радиопрозрачную воронку, расположенную в конденсаторной части квазитороидального резонатора, попадают на поверхность ротора, подвергаются многократному ударному воздействию, интенсивному трению об абразивную поверхность. В результате этого оболочки семян рапса отделяются от ядер. Ядра падают вниз и выводятся через ­ёмкость. Легкие частицы удаляются воздухом через пневмосепарирующий канал. В осадочной камере происходит разделение тяжёлых относов и легких примесей. В оболочке семян рапса появляются микротрещины, что облегчает её отделение от ядра. Количество и скорость поглощения влаги зависят от температуры эндогенного нагрева компонентов семян рапса. При повышении температуры возрастает кинетическая энергия молекул воды и, следовательно, интенсивность влагопереноса в оболочке.

Заключение. Согласно расчётам, напряжённость электрического поля в резонаторе достигает 15 кВ/см, что позволяет при окружной скорости ротора 18–20 м/с увеличить температуру диэлектрического нагрева семян рапса на 15–20 °С и способствует отделению увлажнённой оболочки от ядра семян. При мощности электропривода ротора 4,2 кВт, частоте вращения 750 об/мин, мощности магнетронов 3,3 кВт, производительность установки составит 150 кг/ч, а энергетические затраты 0,05 кВт∙ч/кг. Достоинства шелушителя с СВЧ энергоподводом в квазитороидальный резонатор: высокая технологическая эффективность и сравнительно малый расход электроэнергии. Эндогенное тепло усиливает процесс набухания оболочек. Возникающие внутренние сдвиги облегчают процесс отделения оболочек от ядер рапса, а тепловой фактор позволяет сокращать продолжительность отделения.

Введение. В настоящее время в России кочанная капуста возделывается почти во всех регионах. Однако, объёмы её производства недостаточны. Дальнейшее динамическое увеличение объёмов товарного производства капусты не представляется возможным из-за необеспеченности овощеводства современной капустоуборочной техникой.

Цель исследования — разработка нового капустоуборочного комбайна с учётом современных условий овощеводства и оценка качества его функционирования.

Материалы и методы. В рамках поставленной цели разработан опытный образец малогабаритного капустоуборочного комбайна, обоснован режим работы его основного листоотделительного устройства, проведена оценка качества функционирования в производственных условиях согласно требованиям АИСТ 8.7 – 2013.

Результаты и обсуждение. В ходе испытания наблюдалась ярко выраженная поточность выполнения всех операций капустоуборочным комбайном. Показатели работы комбайна выгодно отличаются от показателей агротехнических требований, в частности рабочая скорость в среднем на 53% выше скорости, предусмотренной АТТ, повреждения ­кочанов до 9%, загрязнённость продукции практически отсутствует.

Заключение. Полевые испытания показали достаточно высокую работоспособность разработанного капустоуборочного комбайна, соответствие качественных показателей работы агротехническим требованиям в современных условиях овощеводства.

Обоснование. Традиционный подход к проектированию глушителей шума выпуска во многом полагается на диссипацию в них энергии. При «газодинамическом» подходе поток выхлопных газов выравнивают, вводя в глушитель длинные каналы для разделения импульсов и смещения их по времени. Предполагается, что это обеспечит снижение шума без создания существенного противодавления.

Цель работы — оценка потенциала «газодинамического» подхода к уменьшению уровня шума выхлопа двухтактных двигателей внутреннего сгорания.

Методы. Исследование носит расчётно-теоретический характер. Объектом является двухтактный бензиновый двухцилиндровый двигатель РМЗ-551i, выпускная система которого содержит резонатор (обеспечивает газодинамический наддув) и собственно глушитель. Процессы в газовоздушном тракте двигателя рассчитаны по одномерной модели. Характеристикой шума выхлопа было эффективное звуковое давление в заданной точке из 2D расчёта упругих возмущений в окружающей среде. Вначале рассчитаны показатели двигателя и уровень звукового давления с серийным глушителем на полной мощности и частоте вращения, близкой к номинальной. Далее изменена структура глушителя: между двумя его камерами добавлен канал. Параметры такого глушителя оптимизированы, критерием был минимум пульсаций потока на выходе. Снижение шума выхлопа для глушителя, реализующего газодинамический подход, как и для серийного, оценено по уровням звукового давления в дБ. Рассчитаны показатели в широком диапазоне частот вращения вала, в частности — уровень звукового давления.

Результаты. По расчётным оценкам, оптимальная реализация газодинамического подхода в глушителе снижает шум выхлопа на 7 дБ при том что мощность двигателя уменьшается на 2,5%. Расчёт уровня звукового давления по внешней скоростной характеристике показал, что на частоте вращения, равной 3000 об/мин, звуковое давление на 8 дБ превышает минимум (99 дБ), полученный на частоте вращения в 5000 об/мин для оптимально «настроенного» глушителя. Высказано предположение, что газодинамический подход применим и к равномерному снижению шума в широком диапазоне частот вращения (при усложнении структуры глушителя шума выхлопа).

Заключение. Теоретически оценён глушитель с каналом подобранной длины, соединяющим две его камеры; база для сравнения — двухтактный двигатель РМЗ-551i с серийным глушителем. По результатам расчётов, в точке оптимума на скоростной характеристике шум выхлопа снижен на 7 дБ, причём мощность снизилась несущественно. ­Авторы отметили пригодность методологии для оперативных оценок и для автоматизированной расчётной оптимизации глушителей, использующих волновые эффекты, но также и ограничения моделей, которые требуют подтверждения или калибровки по экспериментальным данным. Отмечена нужда в разработанных специалистами прикладных моделях акустических эффектов и измерительных устройств для отечественных CAE-пакетов.

Обоснование. Теоретические и практические изыскания в области абразивного изнашивания почвообрабатывающих орудий, как правило, посвящены процессам истирания рабочей поверхности их деталей. При этом за рамками исследований остается фактор изменения формы абразивной частицы в процессе ее перемещения по изнашиваемой ­плоскости. Отсутствие учета выше отмеченного фактора приводит к неверным заключениям и оказывает отрицательное влияние при разработке технологии изготовления, упрочнения и восстановления конструктивных элементов сель.-хоз. техники.

Цель работы заключается в проведении теоретических исследований процесса износа абразивной фракции почвы при ее движении по рабочей поверхности деталей почвообрабатывающих орудий.

Материалы и методы. Раскрытие цели проводилось с использованием известных теоретических исследований в области абразивного изнашивания; применялись интегральное исчисление и основы триботехники.

Результаты. Результатом исследования является вывод формулы, отражающей степень изменения геометрии абразивной частицы с учетом величины ее перемещения по поверхности трения и давления почвенной массы. При этом определяющим параметром темпа ее изнашивания является величина внешней силы. Теоретические исследования рассматривались применительно к культиваторным лапам. Показано, что полученные математические выражения ­могут быть использованы, фактически, для любых деталей почвообрабатывающих орудий.

Заключение. Полученные математические уравнения указывают на возможность присутствия в процессе износа трех факторов: царапание; контактное деформирование; перекатывание в зависимости от изменения формы абразивной субстанции при ее перемещении по поверхности трения.

Обоснование. В связи с тем, что разработка одной целевой функции по оценке каждой отдельной сельскохозяйственной машины, используемой в парке, представляется недостаточной для полноты оценки эффективности всего парка мобильных энергетических средств (МЭС). Для этого была применена многокритериальная постановка задачи с привлечением ранее разработанного аппаратно-программного комплекса MOVI 1.4 и разработкой компьютерных программ для проведения оптимизационных расчётов эффективности парка МЭС на примере конкретного хозяйства.

Целью работы является разработка программных средств для проведения многокритериальных оптимизационных расчетов с целью повышения эффективности парка МЭС в условиях цифровизации сельского хозяйства

Материалы и методы. В основе анализа лежит сбор научных публикаций, научных статей и других источников информации по разработке НИОКР по созданию интеллектуальных транспортно-технических средств и совершенствованию методического и программного обеспечения многокритериальных оптимизационных расчётов эффективности парка МЭС. Также использованы методы научного обобщения и статистической обработки имеющихся информационных и аналитических материалов по отечественным и зарубежным источникам

Результаты. Для расчета значений критериев качества парка МЭС, на языке программирования Паскаль была разработана подпрограмма-интерфейс для MOVI 1.4, адекватно реализующая вычисления по математическим моделям критериев в пробных точках. После ввода функциональных и критериальных ограничений, построены допустимое множество и множество Парето-оптимальных решений, а также построены графики корреляции между критериями качества. Научная новизна заключатся в разработке компьютерных программ для многокритериального обоснования эффективности парка МЭС.

Заключение. Практическая ценность заключается в разработанных математических и программных средствах, способных успешно применяться для многокритериальной оптимизации эффективности парка МЭС на примере конкретных сельскохозяйственных организаций, регионов или в масштабах страны в целом.

Обоснование. Более 60% отказов сельскохозяйственных тракторов связано с отказом дизельного двигателя. Половина отказов дизельных двигателей приходится на систему топливоподачи, где большая часть определяется ресурсом распылителей дизельных форсунок.

Цель исследования — увеличение долговечности форсунки путем модернизации иглы распылителя.

Методы. Для повышения рабочего ресурса распылителя дизельной форсунки было предложено новое техническое решение, заключающееся в нанесении винтового канала на несущую поверхность иглы. Наличие винтового канала приводит к возникновению осесимметричного давления на иглу, что придает ей повышенную устойчивость и предотвращает вероятность перекоса и зависания. На данное изобретение получен патент Российской Федерации. Для подтверждения предполагаемого эффекта были проведены сравнительные лабораторные испытания с серийной и модернизированной конструкцией распылителя. Для проведения ускоренных испытаний использовалось «запыленное» топливо, полученное путем добавления абразива кварцевого песка. В ходе испытаний оценивались: качество распыления, герметичность запирающего конуса, гидравлическая плотность, ход иглы и эффективное пропускное сечение. Оценка износа сопрягаемых поверхностей распылителя определялась по величине гидравлической плотности.

Результаты. В результате эксперимента получено, что у серийных форсунок предельное значение гидравлической плотности наступает после наработки 2500 моточасов и характеризуется нарушением герметичности. У модернизированных форсунок предел гидравлической плотности наступает после наработки 4300 моточасов.

Заключение. Нанесение винтового канала на несущей поверхности иглы позволяет увеличить ресурс дизельной форсунки на 23%.

Обоснование. Прямой посев зерновых культур позволяет значительно повысить полевую всхожесть и, соответственно, урожайность в условиях крайнего дефицита влаги. В связи с этим, разработка технологии прямого посева применительно к условиям Южного Урала, где периодически повторяются сильные засухи, является актуальной задачей.

Цель работы — повышение урожайности зерновых культур в условиях засушливого земледелия за счет разработки технологии прямого посева, обеспечивающей заделку семян в увлажненный слой почвы.

Материалы и методы. Проведен сбор и анализ статистических данных по гидротермическим условиям возделывания сельскохозяйственных культур на Южном Урале. Спланированы и реализованы лабораторные и лабораторно-полевые эксперименты.

Результаты. Установлено, что на Южном Урале достаточно часто бывают засухи, во время которых увлажненные слои почвы, в которые требуется заделывать семена, находятся на глубине 8...10 см. Традиционные технологии посева не позволяют обеспечить заделку семян во влажную почву с условием обеспечения высокой полевой всхожести. На основании анализа способов прямого посева зерновых культур предложена технология, предполагающая заделку семян в увлажненный слой почвы. Разработана конструкция комбинированной посевной секции, состоящая из опорного колеса, прорезного диска, анкерного сошника и прикатывающего колеса. Конструкцией секции предусматри­вается параллелограммное крепление к раме посевного комплекса, что обеспечивает стабильную по глубине заделку семян. Лабораторные и лабораторно-полевые эксперименты позволили определить энергетические характеристики посевной секции, а также агротехнические и энергетические показатели посевного комплекса.

Практическая ценность исследований. Экспериментально установлено, что применение разработанной технологии прямого посева позволяет увеличить полевую всхожесть на 21,7% в сравнении с базовой технологией, прирост урожайности при этом составляет 9,2 ц/га.