Том 11, № 1 (2017)

Изучение переходных режимов функционирования машинно-тракторного агрегата (МТА) c целью повышения энергоэффективности и энергосбережения является весьма важной задачей. Процесс трогания с места и разгона МТА является наиболее тяжелым режимом работы, который характеризуется значительными динамическими нагрузками и который оказывает существенное влияние на важнейшие показатели: производительность, топливную экономичность, а также буксование движителей, истирание почвы и шин, нагруженность и срок службы элементов трансмиссии тракторов. Одним из эффективных методов снижения динамической нагруженности является введение упругодемпфирующих звеньев в привод движителей тракторов. Исследования влияния упругодемпфирующего привода ведущих колес на параметры работы МТА в период разгона проводились комплексно: теоретически на разработанной нами шести массовой динамической эквивалентной модели, адекватно отображающей реально протекающие процессы разгона, и экспериментально в полевых условиях на натурных образцах. Использовались методы программного математического моделирования и разработанные методики экспериментального исследования. Комплексом проведенных исследований установлено: вследствие снижения динамических нагрузок получено улучшение всех эксплуатационных показателей МТА, в том числе уменьшение буксования движителей, износа шин и истирания почвы, существенное повышение энергоэффективности: удельный расход топлива в процессе трогания и разгона МТА с упругодемпфирующим приводом на стерне на передачах с третьей по шестую уменьшается в среднем на 40% по сравнению жестким серийным приводом. Вследствие сглаживания пиков крюковой нагрузки (на 38 %) и крутящего момента (на 36 %) с эластичными элементами происходит более плавный и в то же время более интенсивный разгон агрегата (сокращается время разгона за счет того, что снижается буксование ведущих колес и в меньшей степени уменьшается частота вращения коленчатого вала двигателя).

Отечественная промышленность и стран ближнего зарубежья выпускает колесные и гусеничные тракторы, отличающиеся различными параметрами. Многообразие предлагаемых на рынке тракторов общего назначения ставит перед производственниками выбор приобретения техники для выполнения комплекса технологических операций. Сравнительная оценка использования колесных и гусеничных тракторов различных тяговых классов на основных технологических операциях показала повышение эксплуатационных затрат на единицу выполненной работы с увеличением параметров тракторов, особенно на колесном движители. Применение колесных тракторов высоких тяговых классов сопровождается повышенным удельным давлением на почву даже на сдвоенных шинах из-за увеличения ширины колеи. Использование колесных тракторов с мощностью свыше 350 л.с. на транспортных работах нецелесообразно. Это снижает годовую загрузку и дополнительно увеличивает затраты на выполнении технологических операций. В результате конкурентоспособность гусеничного трактора высоких тяговых классов существенно возрастает. Колесный трактор целесообразен только при маневрировании на большие расстояния. В результате реформирования сельскохозяйственного производства сложилась многоукладная система ведения хозяйственной деятельности предприятий. Наряду с крупными холдингами и производственными формированиями на базе бывших колхозов и совхозов значительную долю составляют фермерские хозяйства. В качестве трактора общего назначения для фермерских хозяйств выступает машина на колесном движителе с мощностью двигателя 150-200 л.с. Для выполнения вспомогательных работ по обеспечению работы основного агрегата нужен трактор типа МТЗ-80. Парк тракторов крупных предприятий зернового направления состоит из высокопроизводительных колесных машин класса 6-8, а также тракторов класса 3-4 на колесном ходу для выполнения вспомогательных работ. Основной объем земли в обработке в регионе приходится на предприятия, сформированные на базе бывших совхозов и колхозов. Это многоотраслевые хозяйства зерново-животноводческого направления. Многоотраслевое производство позволяет формировать более развитую структуру посевных площадей за счет возделывания разнородных культур. Для выполнения комплекса работ в этих хозяйствах нужны гусеничные тракторы класса 4-5 и колесные тракторы общего назначения класса 3-4.

В статье представлен анализ результатов экспериментального исследования, в ходе которого определялась нагруженность вала шестерни колесного редуктора заднего моста трансмиссии вездехода на шинах сверхнизкого давления ТРЭКОЛ-39041. Эти вездеходы обладают очень хорошей проходимостью и бывают незаменимыми при эксплуатации по бездорожью во время распутицы или по глубокому снегу, но у них часто случаются отказы в трансмиссии, особенно часто происходит поломка валов, на которых установлены шестерни колесного редуктора как переднего, так и заднего мостов. В трансмиссии этих ТСШСД использованы узлы от ряда серийно выпускаемых автомобилей. Использование таких узлов удешевляет конструкцию и упрощает технологию производства, техническое обслуживание и ремонт, но и создает определенные трудности при компоновке данного типа вездеходов, в некоторых случаях увеличивает массогабаритные показатели. Осуществлено сравнение данных эксперимента с данными других авторов и с расчетными данными. Произведено сопоставление полученных данных с экспериментальными и расчетными данными по нагруженности элементов трансмиссии автомобиля УАЗ-31512, основные узлы которого использованы в компоновочной схеме снегоболотохода. Результаты исследований указывают на то, что основной причиной отказов в трансмиссии снегоболотохода ТРЭКОЛ-39041 являются условия эксплуатации, в том числе несколько другое, нежели у обычных шин, взаимодействие имеющей лучшие тягово-сцепные качества шины сверхнизкого давления с опорной поверхностью, и более сложная схема трансмиссии, чем у обычных вездеходов, при которой трансмиссия просто компонуется из узлов ряда серийно выпускаемых автомобилей и не выполняются расчеты динамической нагруженности ее элементов на форсированных режимах работы, что, в частности, наиболее часто приводит к возникновению существенно превышающих допустимые значения напряжений в шлицевом соединении вала колесного редуктора, к его пластической деформации и выходу из строя.

В статье рассматривается проблема снижения шумности автотранспортных средств. Шумовое загрязнение окружающей среды является важной экологической проблемой. В настоящее время уровень городского транспортного шума варьируется в пределах от 70 до 95 дБА, что существенно превышает действующие санитарные нормы. Основным источником шума автомобиля является двигатель и его системы. В шуме двигателя выделяют компоненту, обуславливаемую процессом сгорания, и компоненту механическую. Следующим по значимости источником шума являются узлы трансмиссии. В них шум генерируется зубчатыми передачами, подшипниками и быстро вращающимися валами. Шины движущегося легкового автомобиля являются одним из основных источников вибрации и шума при высоких скоростях движения (начиная с 80-90 км/ч). Источниками шума аэрогидродинамического происхождения являются стационарные или нестационарные процессы в газах. Одним из наиболее интенсивных аэродинамических источников шума является вихреобразование в проточных частях механизмов. При движении автомобиля в потоке воздуха он является источником турбулентности, поэтому шум с увеличением скорости движения возрастает. Авторами выполнен ряд экспериментальных исследований шумоизлучения отдельных агрегатов легкового автомобиля: двигателя, коробки передач, карданной передачи, дифференциала, системы выхлопа. С учетом результатов экспериментальных исследований предложена методика вероятностной расчетной оценки шума автомобиля. Создана математическая модель расчета ожидаемой шумности в салоне легкового автомобиля, которая позволяет получать не только математическое ожидание уровней шума от каждого агрегата и его спектральные составляющие, но и их разброс. На основе модели создана программа, позволяющая получать спектральные составляющие шума от каждого из источников в третьоктавных полосах частот с оценкой вероятного разброса их значений (доверительных интервалов) еще на этапе проектирования автомобиля, что позволяет уже на стадии проектирования закладывать необходимые характеристики шумоизлучения агрегатов и автомобиля в целом. Созданная методика может с успехом использоваться также для оценки характеристик шумоизлучения других машин - грузовых и иных автомобилей, автобусов, колесных и гусеничных тракторов, рабочих сельскохозяйственных машин.

Известно, что качество дизельного топлива характеризуется как эксплуатационными показателями, так и экологическими свойствами горючего. При этом введение современных норм и стандартов, которые связаны с модифицированием компонентного состава топлива, ставит задачу контроля физико-химических свойств дизельных топлив. Для решения поставленной задачи были исследованы пробы топлива, приобретенные у разных производителей горючего, и образцы дизельного топлива с неизвестной предысторией, хранящиеся длительное время в лабораторных условиях. Исследовали также и смеси топлива с керосином. Разбавленное керосином топливо при его эксплуатации снижает не только мощность, но и ресурс двигателя. Плотность объектов исследования измеряли нефтеденсиметрами. Вязкость и фракционный состав топлив определяли, используя, соответственно, вискозиметр ВПЖ-4 и аппарат для разгонки нефтепродуктов АРНС-1Э. Цетановые числа измеряли индикатором ОКТАН-ИМ. В результате проведенных исследований установлено, что плотность, вязкость, фракционный состав дизельных топлив соответствуют представленным в ГОСТе нормам. Кислотность проб с длительным временем хранения и неизвестной предысторией больше значения показателя ГОСТа. Среднее значение цетанового числа дизельных топлив, измеренное индикатором ЦЧ ОКТАН-ИМ и отличающееся от требуемых регламентом параметров, идентично значению, представленному в Стандарте Мировой топливной хартии (стандарт ISO 5156). Во всех без исключения топливах присутствуют ненасыщенные и ароматические углеводороды. Показано, что в горючем, выпускаемом разными производителями, соотношение ненасыщенных и ароматических углеводородов может быть различным. Плотность, вязкость и другие показатели смеси, содержащей 10% керосина, идентичны нормируемым значениям на дизельное топливо. Плотность смеси, содержащей 30% керосина, не только ниже нормы, но и ниже измеренных значений плотности дизельных топлив.

В статье изложена методика определения вероятностных оценок удельного расхода топлива газотурбинного двигателя в составе пахотного агрегата. При обосновании математических моделей для определения вероятностных оценок удельного расхода топлива ГТД применялся метод функции случайных аргументов профессора Л.Е. Агеева. Новизна исследований заключается в разработанных математических моделях и порядке расчета средних и оптимальных значений вероятностных оценок - математического ожидания, дисперсии, среднего квадратического отклонения и коэффициента вариации удельного расхода топлива газотурбинным двигателем. Для повышения точности расчетов при определении вероятностных оценок удельного расхода топлива газотурбинного двигателя предложены поправочные коэффициенты (или функции) и формулы для их определения. Математическое ожидание удельного расхода топлива, обратное к нормально распределенному аргументу, в данном случае эффективной мощности газотурбинного двигателя, не равно обратной величине математического ожидания аргумента. Данное неравенство изменяется в зависимости от коэффициента вариации эффективной мощности, что следует учитывать также при определении дисперсии и среднего квадратического отклонения удельного расхода топлива ГТД. Экспериментальные исследования пахотного агрегата, состоящего из газотурбинного трактора (ГТТ) с газотурбинным двигателем марки ГТД-350Т и навесного плуга с изменяемой шириной захвата ПНИ-8/9-40, для проверки достоверности математических моделей вероятностных оценок удельного расхода топлива ГТД проводились на полях учебно-опытного хозяйства Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. Предложенная методика позволяет определить средние и оптимальные значения математического ожидания, дисперсии, среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации эффективного удельного расхода топлива ГТД в составе различных сельскохозяйственных агрегатов.