Том 84, № 4 (2017)
- Год: 2017
- Статей: 9
- URL: https://bakhtiniada.ru/0321-4443/issue/view/3668
Весь выпуск
Статьи
ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ГАЗОДИЗЕЛЯ
Аннотация
Перевод двигателей на питание природным газом актуален в связи с меньшей стоимостью газового топлива и улучшением экологических показателей. В рамках проводимыгх в МАДИ работ по созданию высоко- и среднеоборотный транспортныгх двигателей, питаемых природным газом, были разработаны и изготовлены система электронного управления и модульная система питания газом газодизеля. Такой подход позволил использовать три модуля для обеспечения питанием среднеоборотного газодизеля 6ЧН20/28 и один модуль - для высокооборотного газодизеля 6ЧН10,7/12,4. С целью экспериментальной отработки систем в МАДИ выполнена конвертация дизеля 6ЧН10,7/12,4 в газодизель с минимизированной запальной порцией дизельного топлива, подаваемого системой Common Rail. Калибровка систем газодизеля проводилась с использованием результатов экспериментальных исследований и расчетного комплекса, разработанного в МАДИ для моделирования рабочего процесса газодизеля. Стендовые испытания высокооборотного газодизеля показали, что разработанные системы питания газом и электронного управления позволяют получить большую долю замещения газом дизельного топлива (от 5 % на полныгх нагрузках до 33 % на малых), высокие эффективные показатели, а также заметное снижения выбросов МЭх и С02. На малых частотах вращения не удалось получить такого же высокого крутящего момента, как у базового дизеля. Проведены сравнительные расчеты показателей среднеоборотного газодизеля 6ЧН20/28 и высокооборотного газодизеля 6ЧН10,7/12,4 при сходныгх условиях (одинаковой средней скорости поршня, среднего эффективного давления и давления наддувочного воздуха), показавшие близкие индикаторные показатели, что позволяет ожидать эффективности применения на среднеоборотном газодизеле систем питания топливом и электронного управления, разработанных для высокооборотного газодизеля, после их соответствующей адаптации.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(4):3-10
3-10
ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРА С УЧЕТОМ РЕЖИМА ПРОТИВОВРАЩЕНИЯ ТУРБИННОГО КОЛЕСА В ДВУХПОТОЧНОЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ТРАКТОРА
Аннотация
Двухпоточные гидромеханические передачи широко используются в промьшгленньгх тракторах и в быстроходных гусеничных машинах. Главным достоинством такой передачи является более высокое значение максимального коэффициента полезного действия по сравнению с однопоточной гидромеханической передачей. Рассмотрена двухпоточная гидромеханическая передача промышленного трактора D8L «Катерпиллар», и приведены результаты ее стендовых экспериментальных исследований. В данной передаче гидротрансформатор в определенном диапазоне изменения частоты вращения ведомого вала работает в режиме противовращения турбинного колеса. В отечественной и зарубежной литературе отсутствуют внешние характеристики гидротрансформаторов с учетом режима его работы с противовращением турбинного колеса. Экспериментально получить такие внешние характеристики гидротрансформатора пока никому не удавалось. Это связано со сложностью обеспечения на стенде режима противовращения турбинного колеса гидротрансформатора при его стендовых испытаниях. Такой режим реализуется только в двухпоточной гидромеханической передаче. Однако при ее экспериментальных исследованиях на стенде существующие методики не позволяли построить внешнюю характеристику гидротрансформатора для режима противовращения турбинного колеса. При экспериментальных исследованиях на стенде только гидротрансформатора тоже невозможно обеспечить режим противовращения турбинного колеса. В работе приведена методика построения внешней характеристики гидротрансформатора с учетом режима противовращения турбинного колеса, если известна внешняя характеристика двухпоточной гидромеханической передачи. Обоснованность и достоверность предлагаемого подхода к построению внешней характеристики гидротрансформатора с учетом режима противовращения турбинного колеса подтверждена результатами стендовых экспериментальных исследованиий двухпоточной гидромеханической передачи и гидротрансформатора промышленного трактора D8L «Катерпиллар».
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(4):11-15
11-15
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НАГРУЖЕННОСТИ СИСТЕМ ПОДРЕССОРИВАНИЯ БЫСТРОХОДНЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН
Аннотация
Нагруженность систем подрессоривания как состояние, обусловленное внешними воздействиями и условиями функционирования, для быстроходных гусеничных машин определяется характеристиками профиля пути и режимами движения. Наиболее достоверная оценка эксплуатационных параметров нагружения деталей и узлов подвесок получается экспериментальным путем с применением специализированной измерительной аппаратуры. В рамках проведенных исследований по определению кинематических и силовых параметров на-гружения элементов системы подрессоривания гусеничной машины массой 14 тонн при движении по лесным грунтовым дорогам разработана измерительная система, реализующая оценку характеристик нагруженности по угловому положению подвесок относительно корпуса машины. Измерительная система состоит из аппаратной и программной подсистем и осуществляет запись углов закрутки торсионных валов в функции времени с последующим преобразованием и статистической обработкой полученных данных в характеристики нагру-жения упругих элементов и рычагов подвесок. По полученным выборочным данным программная подсистема производит расчет средней долговечности торсионных валов с целью определения наиболее нагруженных подвесок. Преимущество разработки заключается в относительной простоте и универсальности. Аппаратная подсистема и оснастка крепления датчиковой аппаратуры не требуют внесения изменений в конструкцию ходовой части и позволяют проводить исследования на большинстве типов гусеничных машин. Программная подсистема может быть адаптирована под исследования нагруженности гусеничных машин различной весовой категории. Надежность испытательного оборудования, а также устойчивость формирования и регистрации измерительных сигналов оценивалась в рамках полигонных испытаний при движении гусеничной машины в сложных дорожных условиях по трассам протяженностью 350 км.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(4):16-24
16-24
О ВЛИЯНИИ ОБРАБОТКИ КРОМОК ЛОПАСТЕЙ РАБОЧИХ КОЛЕС ТРАКТОРНОГО ГИДРОТРАНСФОРМАТОРА НА ЕГО ХАРАКТЕРИСТИКИ
Аннотация
Производство рабочих колес для гидродинамических передач тягово-транспортных машин представляет собой сложную технологическую задачу. Изготовление лопастей штамповкой с последующей сборкой и приваркой к торовым поверхностям обеспечивает получение заданных углов входа и выхода потока, но не дает эквидистантности линий тока рабочей жидкости в межлопастном пространстве, поскольку лопасти, отштампованные из листового материала, имеют одинаковую толщину по длине. Как следствие, происходит увеличение потерь энергии при движении рабочей жидкости в межлопастных каналах и снижается коэффициент полезного действия. При изготовлении рабочих колес литьем обеспечивается необходимые пространственная форма и переменная по направлению потока толщина лопасти, однако в силу технологических ограничений не удается получить требуемую толщину входной и выходной кромок. Кроме того, вынужденная токарная подрезка лопастей исключает скругление указанных кромок. Добиться требуемой геометрии кромок можно их слесарной обработкой, однако такая операция нежелательна вследствие ее очень высокой трудоемкости. При крупносерийном и массовом производстве слесарные операции должны быть исключены. В связи со сказанным выше важным является вопрос о степени влияния геометрии кромок лопастей рабочих колес на характеристики гидропередачи. В данной статье представлены результаты экспериментальных исследований влияния обработки кромок лопастей рабочих колес тракторного гидротрансформатора, изготовленных литьем в кокиль, на коэффициент полезного действия и преобразующие свойства гидропередачи. Показано влияние обработки кромок лопастей как для каждого колеса в отдельности, так и в совокупности. Обоснован вывод о том, что трудоемкую операцию слесарной обработки кромок лопастей рабочих колес можно при массовом производстве гидротрансформаторов исключить без существенного ухудшения характеристик гидропередачи.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(4):25-29
25-29
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ РЕЛАКСАЦИОННОЙ ПОДВЕСКИ СИДЕНЬЯ С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ЭНЕРГИИ КОЛЕБАНИЙ
Аннотация
В работе предложен механизм и алгоритм управления одноопорной пневматической релаксационной системой подрессоривания с рекуперацией энергии колебаний применительно к штатному сиденью оператора тя-гово-транспортного средства фирмы Sibeko. Выполнены экспериментальные исследования статической характеристики пневматической подвески штатного сиденья с нелинейной упругодемпфирующей характеристикой. Создана математическая модель пневматической релаксационной подвески сиденья с двумя дополнительными объемами воздуха, между которыми установлен пневмодвигатель - рекуператор, приводящийся в действие за счет перетекания воздуха из одного дополнительного объема в другой. В результате расчетных исследований с помощью блока-инструмента XY Graph Simulink MatLAB получена рабочая упругодемпфирующая характеристика моделируемой системы подрессоривания. Математическая модель, созданная с учетом основных положений теоретической механики и газовой динамики, реализует концепцию управления одноопорной системой подрессоривания с нелинейной упругодемпфирующей характеристикой и поглощением энергии колебаний в конце ходов сжатия и отбоя при изменении направления движения подрессоренной массы. Подтверждена работоспособность механизма и способа управления одноопорной системой подрессоривания, реализующей необходимую характеристику. Расчетные исследования проведены в программном комплексе Simulink MatLAB. Для предварительной оценки виброзащитных свойств сиденья были построены амплитудно-частотные характеристики коэффициентов передачи штатной и предложенной подвесок. Выполненный сравнительный анализ амплитудно-частотных характеристик выявил заметное улучшение виброзащиты пневматической релаксационной системы подрессоривания с рекуперацией энергии колебаний по сравнению со штатной как в области резонансных возмущений, так и в зарезонансной области. По результатам анализа выделены основные направления дальнейшего совершенствования виброзащитных свойств предложенной системы подрессоривания.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(4):30-37
30-37
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПНЕВМОСИСТЕМЫ ВЫСЕВАЮЩИХ АППАРАТОВ К СЕЯЛКАМ ТОЧНОГО ВЫСЕВА СЕМЯН
Аннотация
Современное интенсивное земледелие привело к значительному росту производства сельскохозяйственной продукции. Во всех странах господствуют чистые (одновидовые) посевы, вызвавшие немало проблем в земледелии. Одновидовые агросистемы высокопродуктивны, но потенциально нестабильны, поскольку полностью зависят от значительных ресурсов извне. Существует несколько путей диверсификации агроэкосистем. Одним из весьма перспективных направлений считается введение в практику совмещенных посевов. В работе изучены и проанализированы различные технологии посева семян нескольких культур одновременно на одной площади в один рядок. Приводится характеристика пневматических сеялок пунктирного посева работающих как на вакууме, так и на избыточном давлении воздушного потока. К первым относятся конструкции сеялок отечественного производства по типу СУПН-8, в которых внесены существенные изменения, ко вторым -сеялки немецкой фирмы «Беккер», в которых приведенные изменения полностью исключают возможность повреждения семян. Представлен пневматический высевающий аппарат, позволяющий высевать три культуры одновременно с размещением их на разные глубины посева, а также аппарат способный высевать тремя способами: пунктирным, гнездовым и совмещенным. Разрабатываемые пневматические высевающие аппараты для совмещенного и гнездового посевов позволяют упростить конструкцию и повысить эксплуатационную надежность устройства, улучшить экологию, получить экономию горючего, исключить повреждение семян. Сеялки, оборудованные автоматизированными пневмосистемами способны повысить урожайность силосной массы на 20-30 %, улучшить качество корма для животноводства и получить экономию посевных площадей за счет выращивания нескольких культур на одном поле. Конструкция аппарата позволяет размещать семена разных культур в один рядок и на разную глубину заделки. Новизна в данной работе заключается в проведении совмещенного посева двух культур одновременно в один рядок на разную глубину заделки с различными схемами и шагом посева, что подтверждено патентами на изобретение.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(4):38-44
38-44
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБМОЛОТА В АКСИАЛЬНО-РОТОРНОМ КОМБАЙНЕ
Аннотация
Целью работы является обоснование способа снижения энергоемкости технологического процесса, улучшение качественных показателей за счет уменьшения микротравмирования зерна, повышение пропускной способности аксиально-роторного молотильно-сепарирующего устройства путем применения разновысоких зубовых бичей вместо рифленых. Приведенные результаты получены путем проведения лабораторных исследований, а также испытаний комбайнов классической схемы, оборудованных молотильными барабанами с разновысокими зубовыми бичами. Испытания проведены при уборке всех зерновых колосовых культур, влажность зерна которых составляла 11-37 %, влажность стеблей достигала 52 %. Для достижения поставленной цели предложено, с учетом свойства колоса зерновых культур, оснащение молотильных элементов зубьями разной высоты. Результаты лабораторных исследований показали, что существенное улучшение технологических показателей наблюдается при доле длины молотильных элементов с низкими зубьями в общей их длине, близкой к значению 0,25. При дальнейшем увеличении указанного соотношения не наблюдается существенного изменения качественных показателей обмолота, но энергозатраты возрастают более чем на 20 %. Приведенный анализ показал, что применение в молотильной зоне ротора зубовых бичей вместо рифленых может обеспечить повышение степени сепарации зерна на 4-7 %, снижение степени недомолота и удельной потребности мощности, соответственно, на 0,7-1,6 % и 21-24 %. Это соответствует значениям тех же показателей для обычного молотильного аппарата (4; 0,6 и 21 %) или несколько превышает их. Отмеченное позволяет ожидать от применения разновысоких зубовых бичей улучшения показателей эффективности аксиально-роторных комбайнов: уменьшения потерь зерна или повышение пропускной способности при сохранении уровня потерь, снижения энергоемкости и степени микротравмирования зерна, а также упрощения технологического обслуживания за счет исключения регулирования зазоров между декой и ротором. Уменьшение количества выбрасываемых в атмосферу выхлопных газов, обусловленное меньшей энергоемкостью технологического процесса, улучшает экологичность комбайна.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(4):45-50
45-50
К ОБОСНОВАНИЮ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ПРОЦЕСС ПРЯМОГО КОМБАЙНИРОВАНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР С ОБРАЗОВАНИЕМ ВЫСОКОСТЕРНЕВОЙ КУЛИСЫ В КОЛЕЕ КОМБАЙНА
Аннотация
В статье рассматривается процесс прямого комбайнирования зерновых культур с образованием высокостерневой кулисы в колее комбайна. Приведена схема дифференциации высоты стерни по ширине захвата комбайновой жатки при уборке зерновых культур прямым комбайнированием. Представлены закономерности, характеризующие изменение пропускной способности молотилки и рабочей скорости движения комбайна в зависимости от технологических свойств зерновых культур. Раскрывается зависимость между высотой стерни, потерями зерна за комбайном и соломистостью хлебной массы. Графическая интерпретация данных зависимостей свидетельствует о том, потери зерна за комбайном можно уменьшить посредством изменения соломисто-сти хлебной массы за счет увеличения высоты среза продуктивных растений во время комбайнирования зерновых культур. Обоснована максимально допустимая высота стерни в колее комбайна, предельная величина которой определяется высотой стеблестоя зерновых культур при уборке прямым комбайнированием. Кроме того, выявлена взаимосвязь между максимально допустимой высотой стерни в колее комбайна и параметрами, характеризующими кинематический режим работы жатки: высотой установки ножа и стеблестоя зерновых культур. При прямом комбайнировании рабочая скорость движения комбайна определяется не только рациональной загрузкой молотилки, но и обеспечением требуемого качества скашивания зерновых, от которого зависят потери зерна за жаткой. Исходя из этого положения в ходе теоретических изысканий получены закономерности, которые характеризуют изменения максимально допустимой высоты стерни при уборке зерновых культур прямым комбайнированием с образованием высокостерневой кулисы в колее комбайна. Определена взаимосвязь между соломистостью хлебной массы, технико-эксплуатационными параметрами, режимами работы комбайна и жатки и технологическими свойствами зерновых культур. На основе аналитических зависимостей, характеризующих изменение потерь зерна за комбайном от параметров соломистости хлебной массы и высоты стерни зерновых культур, получена система уравнений, посредством которой определена взаимосвязь между высотой стерни зерновых культур и соломистостью хлебной массы. Теоретические исследования обосновывают взаимосвязь между технологическими параметрами стерни зерновых культур и эксплуатационными параметрами комбайна и жатки. Полученные закономерности свидетельствуют о сложном характере протекания процесса уборки зерновых культур с образованием высокостерневой кулисы в колее комбайна.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(4):51-57
51-57
ИННОВАЦИОННЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ КОНУСНЫЙ ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ
Аннотация
Высевающие аппараты зерновых и пропашных сеялок существенно отличаются. Высевающие аппараты зерновых сеялок осуществляют обычный неупорядоченный высев, тогда как пропашные сеялки - точный пунктирный высев с заданными расстояниями между семенами в рядке. Наибольшее распространение для зерновых сеялок получил катушечный высевающий аппарат. Для высева семян разных культур используют катушки с различными по размерам и форме желобками. Катушечные высевающие аппараты осуществляют стесненное перемещение семян, что приводит к механическому воздействию на семена, частичному их повреждению. В пропашных сеялках чаще всего используют пневматические высевающие аппараты. Они предусматривают наличие вентилятора, пневмосистемы, высевающих дисков. К отверстиям высевающих дисков часто присасывается по два-три семени, что усложняет конструкцию и регулировки. Предложен универсальный конусный высевающий аппарат. Он включает усеченный прямой конус, который заканчивается кольцами. Верхнее кольцо соединяется с бункером для семян, на нижнем кольце по всей окружности размещены сквозные ячейки. С торцевой стороны нижнего кольца установлена крышка, часть которой снабжена ободом, закрывающим ячейки. Крышка имеет возможность поворачиваться вокруг горизонтальной оси. Определены конструктивные параметры усеченного прямого конуса: диаметр верхнего основания 55 мм, нижнего 80 мм, угол конуса 9°, длина 80 мм. Рассчитаны параметры сквозных ячеек применительно к высеву семян кукурузы и подсолнечника. Теоретически обоснована критическая частота вращения усеченного прямого конуса. Она составляет 2 с-1. Найдены математические модели, определяющие дозы семян при высеве зерновых и пропашных культур в зависимости от частоты вращения конуса и скорости рабочего движения сеялки. Высевающий аппарат обеспечивает обычный высев семян зерновых колосовых культур и точный - пунктирный пропашных культур. Это единственный универсальный высевающий аппарат.
Тракторы и сельхозмашины. 2017;84(4):58-64
58-64