№ 3 (2015)

Цель исследования - повышение равномерности глубины хода рабочего органа культиватора, расширение эксплуатационных возможностей использования культиватора с упругими стойками на почвах с разными физико-механическими свойствами. Большое энергопотребление при обработке почвы вызывает поиск путей ее снижения. Один из путей - это использование широкозахватных комбинированных культиваторов с рабочими органами, закрепленными на упругих стойках. Рассмотрены основные типы упругих стоек. Применение упругих стоек способствует уменьшению тягового сопротивления на 25-30% по сравнению с жесткими стойками. Однако использование упругих стоек приводит к невыполнению агротехнических требований. Исходя из цели исследования, была поставлена задача - определить собственные частоты и перемещения стойки по оси «Z», характеризующей глубину хода рабочего органа, в зависимости от нагрузки и схемы закрепления. За объект изучения была выбрана S-образная стойка. Расчет колебательного процесса стойки проводился в компьютерной программе SolidWorks, которая основана на методе конечных элементов. С учетом удельного сопротивления почвы, максимальная нагрузка на одну стойку была принята - 2500 Н. Интервал изменения нагрузки - 500 Н. В результате расчета были построены зависимости: «нагрузка - перемещение» и «собственные частоты - схемы закрепления». Анализ данных зависимостей показал: напряжения в S-образной стойке не превышают предела пропорциональности; с увеличением опорных точек увеличивается жесткость стойки; с увеличением жесткости стойки растет ее собственная частота. Выявлено, что для стабилизации показателей работы стойки культиватора, необходимо в ее конструкции предусмотреть регулятор жесткости, что позволит ее использовать на почвах различной влажности и твердости.

Цель исследований - теоретическое обоснование термовакуумного эффекта при обработке сырья растительного происхождения в модернизированном экструдере. Технологические процессы термопластической экструзии сырья растительного происхождения получили широкое применение при производстве готовых пищевых продуктов; зерновых экструдированных полупродуктов для использования в технологии кондитерских, хлебобулочных и мясных изделий; кормов для различных групп животных, птицы и рыб. Большинство этих экструдатов представляют собой продукты пористой макроструктуры, получаемые путем переработки сырья с высоким содержанием крахмалов. Получают такие экструдаты с помощью машин, оснащенных короткими неохлаждаемыми фильерами, при выходе из которых в обрабатываемом материале происходит резкий сброс давления, обусловливающий взрывное испарение воды и образование пористой макроструктуры. В процессе оценки интенсивности испарения влаги при получении экструдатов наибольшие трудности возникают при рассмотрении перехода жидкости в перегретое состояние и последующего за ним детонационного вскипания, под которым понимается лавинообразное образование центров кипения в объеме перегретой жидкости и ее быстрое испарение. Кроме взрывного испарения свободной воды влажность экструдата уменьшается за счет сушки путем конвективного массообмена. Опираясь на первый закон Фика, уравнения состояния идеального газа, а также на теорию подобия, в работе представлен расчет конвективного массообмена влаги в условиях получения экструдата при атмосферном давлении и при пониженном давлении воздуха в вакуумной камере модернизированного экструдера. При этом скорость испарения влаги с поверхности экструдатов при использовании вакуумной камеры возрастает примерно в 30 раз, что оправдывает ее применение с целью интенсификации образования пор в готовом продукте и его обезвоживании.

Цель исследования - теоретически обосновать основные параметры скребково-тросового конвейера кормораздатчика. Для транспортирования сыпучих грузов, включая зерно и продукты его переработки, широко используются канатно-скребковые конвейеры с тросошайбовым или цепочно-шайбовым рабочим органом. В силу эксплуатационных особенностей и большой тяговой способности троса, данный рабочий орган имеет существенные преимущества. Одним из недостатков таких рабочих органов является образование пробки из материала перед движущимся скребком. Она приводит к росту сопротивления при перемещении рабочего органа. Указанный недостаток можно уменьшить, оптимизируя конструкцию шайбы конвейера. Для оптимизации конструкции рабочего органа скребково-тросового конвейера проведены теоретические исследования, позволяющие осуществить расчет основных показателей работы конвейера с подобным рабочим органом. В статье дается описание скребково-тросового конвейера непрерывного действия стационарного кормораздатчика сухих кормов. Работа конвейера состоит из трех последовательных процессов: загрузки материала в материалопровод, перемещения материала по всей длине транспортирования, разгрузки материала под собственным весом через выгрузное отверстие в нижней части трубы материалопровода. Представлены результаты и теоретически обоснована форма чаши скребка в виде полусферы с углом относительно направляющей трубы не менее угла трения материала о стенки чаши, а также установлены выражения, позволяющие расчитать основные параметры скребково-тросового конвейера.

Проведенные исследования являются экспериментально-теоретическим обоснованием оптимального расположения рабочих органов с совершенствованием их конструкции на примере опытного комбинированного почвообрабатывающе-удобрительного агрегата «Пегасус» (фирмы «Амазоне-Верке», Германия, Самара) для внутрипочвенного, объемного (двухъярусного) внесения минеральных удобрений. При двухъярусном расположении рабочих органов в поперечной плоскости, первый ряд оборудуется стрельчатыми рабочими органами, второй ряд - рыхлительными лапами с тукопроводящей системой, что обеспечивает качественное объемное внесение минеральных удобрений в двух ярусах 120-150 мм и 270-300 мм без значительного увеличения тягового сопротивления в отличие от двухъярусного размещения только стрельчатых лап. Результаты модернизации комбинированного агрегата «Пегасус» с учетом параметров зоны максимального расположения корней с.-х. культур (40-90 см) в соответствии с биологией их развития обеспечивают оптимальные условия для эффективного роста и получения максимального урожая. Исследовали три случая разрушения почвы рабочими органами с образованием деформированной зоны - зоны размещения минеральных удобрений. Специально разработанная методика качественной оценки размещения минеральных удобрений заменой их полиэтиленовыми белыми шариками позволяет управлять процессом оптимизации параметров рабочих органов. Проведенные исследования направлены как на модернизацию существующих, так и на создание новых комбинированных почвообрабатывающе-удобрительных агрегатов с максимальной эффективностью для развития сельскохозяйственных культур и повышения их урожайности, так как полученные рекомендации основаны на размещении рабочих органов для работы в зоне корневой системы растений в процессе их сезонной вегетации, начиная от всходов, получающих дополнительное питание от удобрений первого яруса, до заключительной вегетации - формирования урожая, при дополнительном питании корневой системы от удобрений второго яруса. От внутрипочвенного внесения удобрений урожайность подсолнечника (на семена) возрастала до 16%, кукурузы (на зеленую массу) - до 10%. Двухъярусное объемное внесение удобрений дополнительно повышает урожайность сельскохозяйственных культур на 10-20%.

Цель исследований - снижение воздействия движителей машинно-тракторного агрегата на орошаемую почву. В результате исследований процесса взаимодействия пневматического движителя с орошаемой почвой представлена аналитическая зависимость определения контактного давления, возникаемого в почве во время прохода пневматического колеса машинно-тракторного агрегата. На основе экспериментальных данных рассчитаны коэффициенты, характеризующие физико-механические свойства почв, для орошаемых почв а = 0,054 и b = 3,453 .10 -3; для неорошаемых почв а = 0,021 и b = 0,982 .10 -3. Представлена аналитическая зависимость определения объема уплотняемой почвы, заключенной между почвозацепами, учитывающая физико-механические свойства разных почв, геометрические параметры и режим движения пневматического колеса. Разработана математическая модель изменения комплексного показателя почвы, характеризующая определение степени воздействия пневматического колеса на почву. Комплексный показатель почвы оценивается качественными характеристиками почвы, изменяющимися в процессе воздействия пневматического колеса на почву. Оценка негативного воздействия колеса на почву осуществляется на основании изменения качественных характеристик почвы и их количественного показателя. Представлены результаты экспериментальных исследований трактора К-701 с шинами Ф-81(86), движущегося с максимальной крюковой нагрузкой по неорошаемым почвам - тяжелым суглинкам с влажностью 18-19% и орошаемым почвам - тяжелым суглинкам с влажностью 24-25%. Результаты исследований показали, что увеличение скорости с 2 до 10 км/ч приводит к двукратному увлечению коэффициента буксования для обоих типов почв, однако, коэффициент буксования на орошаемых почвах в среднем на 13,3% выше по сравнению с неорошаемыми почвами.

Цель исследований - повышение равномерности высева семян катушечно-штифтовым высевающим аппаратом. Катушечно-штифтовые высевающие аппараты хорошо зарекомендовали себя при посеве зерновых культур как альтернатива традиционным катушечно-желобчатым высевающим аппаратам. При относительно высокой равномерности высева, у аппаратов данного типа наблюдается импульсное воздействие штифтов на поток семян. Это связанно с относительно медленным заполнением пустого пространства, которое образуется после прохождения штифтов через массу зерна и возникновения зоны уплотнения семян перед штифтами. Для решения данной проблемы был разработан катушечно-штифтовый высевающий аппарат с асинхронным движением штифтов. Разбив катушку на диски и придав им разные скорости вращения, произошло разделение общего потока семян на три потока. Скорость движения центрального потока при этом стала меньше скорости движения крайних потоков. Взаимодействие потоков приводит к перемешиванию семян и в результате к более активному заполнению пространства после прохода штифтов. Главным требованием для высевающих аппаратов является обеспечение требуемой нормы высева семян, что напрямую зависит от их подачи. Фактическая подача высевающего аппарата будет всегда меньше максимальной теоретической подачи, в связи с влиянием таких факторов как трение семян о элементы конструкций аппарата, неполное заполнение межштифтового пространства и скольжение семян о штифты. Максимальная теоретическая подача определится как сумма высеянной массы семян, находящихся в межштифтовом пространстве, и высеянной массы семян активным слоем. Масса семян, высеянных межштифтовым пространством, определится как сумма масс семян, высеянных отдельным штифтовым диском. Масса семян, высеянная активным слоем, также определится как сумма масс семян, высеянных потоками активных слоев, расположенных под штифтовыми дисками. Установлено, что основными конструктивными параметрами высевающего аппарата, влияющими на подачу, являются: диаметр и ширина дисков, размеры штифтов и их количество, а также расстояние от клапана до края штифтов. Основными технологическими параметрами являются частоты вращения центрального и боковых дисков.

Цель исследования - совершенствование технических средств для отбора образцов почвы при проведении полевых исследований. Существующие устройства для отбора проб почвы можно разделить на устройства для отбора с нарушенной структурой или ненарушенной. Предложенная авторами конструкция пробоотборника позволит отбирать образцы почвы с ненарушенной структурой. В разработанной конструкции формирование заключенного в пробоотборнике образца происходит за счет извлечения устройства из почвенной скважины, определение физико-химических свойств можно проводить одновременно с взятием пробы почвы. В разборном корпусе, составленном из двух половинок, установлен контейнер, опирающийся передним торцом на внутреннее заплечико разборного корпуса. На заднем торце контейнера закреплена крышка со штифтами, пропущенными наружу через пазы стенки корпуса, а на последнем надет фланец, примыкающий задней поверхностью к штифтам. В корпусе установлен толкатель, между ним и крышкой установлена пружина. В кольцевой проточке разборного корпуса напротив переднего окончания контейнера уложены две режущие струны, по одной на каждую половинку разборного корпуса. При внедрении толкателем пробоотборника в почву она заполняет контейнер, а при вытягивании толкателя режущие струны обрезают образец почвы по основанию контейнера и обеспечивают извлечение пробоотборника. Одновременно с взятием пробы почвы производится определение физико-химических свойств, например, влажности. Для этого в пробоотборнике установлен электрод, электрически изолированный от корпуса и крышки текстолитовыми втулками, с возможностью подключения к электроизмерительному устройству. По результатам лабораторно-полевых испытаний установлено, что разработанный пробоотборник работоспособен, позволяет получать образцы почвы с ненарушенной структурой объемом 125 см 3, может использоваться для определения объемного веса, а также непосредственного определения физико-химических свойств почвы, например влажности, по электрическим показателям, используя в качестве питающего сигнала ток частотой 100-200 кГц.

Цель исследований - повышение надежности нагружающего устройства типа «машина постоянного тока - тиристорный преобразователь» при проведении обкатки и испытаний мощных автотракторных двигателей. Для достижения поставленной цели были разработаны способ и устройство для защиты и диагностики последовательно соединенных тиристоров. В данном способе в качестве защитного воздействия прекращают подачу управляющих импульсов и осуществляют контроль состояния тиристоров по обратному напряжению и рабочей температуре охладителей вентилей. Осуществляют контроль исправности линий связи с системой импульсно-фазового управления по обратному отклику, производят измерение распределения обратного напряжения в каждом такте работы вентильных групп. При превышении предельно допустимой температуры тиристоров или снижении номинального значения распределения обратного напряжения, или обрыве связи с СИФУ производят защитное воздействие путем снятия импульсов со всех тиристорных групп и отключением тиристорного преобразователя от сети. Затем, с помощью произведенного анализа измеренных распределений обратного напряжения и рабочей температуре на тиристоре, предупреждают об аварийном отказе тиристорного вентиля из-за деградации его характеристик. Благодаря этому, предложенное устройство и способ позволяют улучшить диагностические и защитные свойства тиристорного преобразователя, что, несомненно, ведет к повышению надежности нагружающего устройства типа «машина постоянного тока - тиристорный преобразователь», следовательно, всего обкаточно-тормозного стенда.

Цель исследований - повысить противоизносные свойства трансмиссионного масла ТСП-15к и пластичной смазки Литол-24 путём их модификации наноразмерными порошками (НРП), полученными методом плазменной переконденсации. Трансмиссионное масло модифицировали наноразмерными частицами оловянной бронзы БрО10Ф1 в сочетании с фторопластом, нитридом бора, фосфором и оксидом алюминия. Противоизносные свойства пластичной смазки улучшали НРП никеля, железа, цинка, а также сплавами меди с оловом, меди со свинцом, алюминия со свинцом, железа с никелем и железа с цинком. На основании результатов лабораторных испытаний установили, что наноразмерные частицы оловянной бронзы БрО10Ф1 в сочетании с фторопластом, нитридом бора, фосфором и оксидом алюминия могут повысить противоизносные свойства трансмиссионного масла ТСП-15к от 1,5 до 2,5 раз. Наилучшие результаты зафиксированы при испытании смазочной композиции, полученной с использованием сочетания НРП оловянной бронзы и оксида алюминия. Результаты сравнительных лабораторных испытаний товарной пластичной смазки Литол-24 и экспериментальных смазочных композиций, приготовленных на её основе с использованием НРП никеля, железа, цинка, а также сплавов меди с оловом, меди со свинцом, алюминия со свинцом, железа с никелем и железа с цинком, показали, что используемые наноразмерные компоненты повышают противоизносные свойства товарной пластичной смазки от 1,9 до 17 раз. Наилучшие результаты получены при использовании НРП никеля и сплава железа с цинком, которые на примере модельной пары трения «ролик-ролик» позволили реализовать восстановительный эффект.

Цель исследования - повышение качества приработки и обкатки автотракторных дизелей за счет применения в конструкции стендов рекуперативных преобразователей частоты с асинхронным электродвигателем и современных энергоэффективных алгоритмов управления ими. Такая конструкция испытательных стендов способна обеспечить полную рекуперацию электрической энергии в промышленную сеть в режиме горячей обкатки, что способствует повышению энергетической эффективности и снижению потребления электроэнергии. Кроме того, рекуперативный электропривод обеспечивает поддержание момента и скорости относительно друг друга во всех режимах работы и способствует расширению диапазона регулирования скорости вращения асинхронного двигателя, что позволяет в режиме холодной обкатки дизелей повысить качество приработки испытуемого двигателя, начиная плавную обкатку с низких оборотов (не менее 50 об/мин). В ходе исследования были выявлены положительные и отрицательные качества современных конструкций обкаточно-тормозных стендов, что позволило оценить существующие проблемы и обозначить ряд задач, решение которых приведет к устранению проблемных зон при разработке новых энергоэффективных конструкций испытательных стендов и модернизации существующих.

Цель исследований - улучшить механические свойства и качество поверхности изделий из металлов на основе меди, титана, железа и его сплавов. Образцы в виде цилиндров диаметром 10 мм и высотой 10 мм, изготовленные из чистого металла, подвергались многократной обработке упругими волнами при давлении до 10 9 Па с частотой до 60 импульсов в минуту в нейтральном газе и насыщающей газовой среде. Температура обработки изменялась в интервале 973-1273 К. В экспериментах применялся метод авторадиографии и послойный радиометрический анализ на установке «Бета-1» с изотопами 63Ni, 14C. Установлено, что скорость диффузии никеля в железе, меди и титане увеличилась в 2 раза, причем концентрационный профиль в титане имел немонотонный характер, а глубина диффузионной зоны превысила таковую в меди и железе. При цементации железа и его сплавов с хромом и титаном в результате обработки произошло ускорение процесса насыщения углеродом в 1,5-2 раза при температуре 1273 К и в 10 раз при температуре 973 К. При этом изменился характер фазообразования, после импульсной обработки поверхностный слой железа глубиной до 40 мкм содержал до 65% аустенита. Установлено, что при импульсном сжатии газовой среды возникает максимум концентрации углерода, соответственно и максимум микротвердости, положение которого определяется параметрами обработки и составом сплава. Понижение температуры диффузионного отжига привело к увеличению эффективности применения импульсной обработки.

Цель исследований - обоснование применения алгоритмического подхода при модернизации системы ТО и Р электрооборудования в сельскохозяйственном производстве. В статье рассмотрена проблема модернизации системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования (ТО и Р) в сельскохозяйственном производстве. Система ТО и Р электрооборудования включает в себя комплекс взаимосвязанных организационных и технологических мероприятий? необходимых для поддержания и восстановления его работоспособности. Особенности эксплуатации электрооборудования в условиях сельскохозяйственной среды неблагоприятны для его функционирования, что заставляет производителей адаптировать его к существующим условиям. Добиться повышения показателей надежности и производительности электрооборудования одним изменением его конструкции невозможно. Необходима специально адаптированная к конкретному сельскохозяйственному производству система ТО и Р, для создания которой, необходимо провести мероприятия по модернизации действующей системы. Для проведения модернизации предложено использовать разработанный алгоритм реализации системы ТО и Р, внедрение которого позволяет адаптировать её к потребностям конкретного производства, а процесс использования системы подчинить чёткому контролю. Модернизация системы ТО и Р с использованием алгоритмического подхода позволит оптимизировать трудовые и финансовые ресурсы предприятия, исключить балластные процессы в операциях ТО и Р, придать гибкость в управлении системой. Сущность алгоритмического подхода заключается в дифференцировании процессов ТО и Р на уровни реализации. В рамках алгоритма реализации системы ТО и Р предложено использовать методику позиционирования, которая даёт возможность оценить текущее состояние технической, экономической и трудовой сферы производства, а также выработать локальную политику управления ТО и Р и определить стратегию реализации этой системы. Обоснование алгоритма реализации системы ТО и Р расширяет теоретические и практические положения, в области технического обслуживания и ремонта электрооборудования, применяемые в науке, технике и производстве.