Том 33, № 2 (2023)
- Год: 2023
- Выпуск опубликован: 23.06.2023
- Статей: 8
- URL: https://bakhtiniada.ru/2658-4123/issue/view/19113
Весь выпуск
Агроинженерия
Модель перемещения опрыскивателя для обработки тростника рисовой оросительной системы
Аннотация
Введение. Рисоводство ‒ важная отрасль растениеводства для экономики Кубани, производящей около 80 % российского риса. Одним из существенных факторов, снижающих урожайность данной культуры, является наличие высокостебельных сорняков, растущих в каналах и на валиках рисового чека. Проблема состоит в отсутствии конструктивно-технологической схемы опрыскивателя для защиты рисовой оросительной системы от тростника, обеспечивающего локальную обработку его метелок. При обработке сорняка по периметру рисового чека агрегат находится под воздействием возмущений, которые возникают из-за неровностей рельефа чека. Данные возмущения вызывают колебания штанги в вертикальном и горизонтальном направлениях, что оказывает негативное влияние на качество обработки метелок тростника.
Цель статьи. Повышение эффективности защиты рисовых чеков от тростника путем обоснования конструктивно-технологической схемы опрыскивателя для локальной обработки метелок и модели его перемещения с учетом рельефа рисового чека.
Материалы и методы. В теоретических исследованиях использовались положения математики и теоретической механики. Экспериментальные исследования проводились на рисовых оросительных системах Красноармейского района Краснодарского края с использованием планирования эксперимента.
Результаты исследования. Предложена конструктивно-технологическая схема опрыскивателя с правосторонней штангой, выполненная по форме размещения верхних точек тростника y = 310,84x0,0955, находящегося в канале чека. На основании модели перемещения опрыскивателя диапазон изменения положения штанги отличается от регулируемого значения по вспашке – 3,1 %; стерне риса – 1,4 %; рапсу –0,6 %; чистому пару – 2,3 %; озимой пшенице – 1,4 %.
Обсуждение и заключение. Полученные данные показывают незначительное отличие изменения колебаний штанги предлагаемого опрыскивателя от регулировочного значения, что положительно влияет на качество и точность обработки метелок. Представленные в статье результаты могут быть использованы для серийного производств опрыскивателей, позволяющих выполнять обработку высокостебельных сорняков рисовой оросительной системы и высокорослых культур.



Моделирование процесса обработки почвы методом концентрации напряжений в обрабатываемом пласте
Аннотация
Введение. Обработка почвы ‒ важнейшее звено в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. В настоящее время на обработку почвы в среднем приходится 35‒40 % энергетических затрат всего объема полевых работ и до 20 % энергии, потребляемой в сельском хозяйстве. Обработка почвы позволяет регулировать водно-воздушный режим, интенсивность биологических процессов и поддержать необходимое фитосанитарное состояние почвы и посевов. Энергоемкость и качество обработки почвы зависят от степени совершенства технических средств. Математическое моделирование процесса обработки почвы различными почвообрабатывающими рабочими органами является актуальной задачей, поскольку позволяет разработать более совершенные энергоэффективные технические средства.
Цель статьи. Представить результаты исследования по разработке математических моделей для определения и анализа показателей процесса обработки почвы рабочим органом скобообразной формы.
Материалы и методы. В процессе теоретических исследований скобообразного почвообрабатывающего рабочего органа для сплошной поверхностной обработки почвы использовались методы анализа, обобщения и систематизации, теоретической механики, математической статистики и моделирования, теории вероятности, методы дифференциального исчисления, теория взаимодействия рабочих органов с почвой и их движения по поверхности поля.
Результаты исследования. Получены аналитические модели для определения создаваемого давления, тягового сопротивления, суммарной силы сжатия почвенного пласта, времени его движения через рабочий орган, требуемой мощности и количества энергии, затрачиваемых на сжатие и крошение почвенного пласта в зависимости от скорости перемещения предложенного скобообразного рабочего органа. Приведены графические зависимости исследованных параметров скобообразного почвообрабатывающего рабочего органа и установлены закономерности их изменения.
Обсуждение и заключение. Предложенные математические модели и выявленные закономерности изменения параметров процесса обработки почвы рабочим органом замкнутого контура позволят разработать новые эффективные рабочие органы, рассчитать их конструктивно-технологические параметры.



Машиностроение
Оперативный контроль мощностных показателей дизельных двигателей с топливной системой типа Common Rail
Аннотация
Введение. Для условий эксплуатации автотракторной техники особый интерес представляют оперативные методы контроля мощностных показателей двигателей с целью непрерывного диагностирования их технического состояния.
Цель статьи. Представить результаты исследования по разработке оперативного метода определения механического КПД дизельных двигателей с аккумуляторными электронно-управляемыми системами топливоподачи.
Материалы и методы. Башкирским ГАУ предложен и успешно апробирован оперативный метод оценки технического состояния дизельных двигателей с топливной аппаратурой непосредственного действия по механическому КПД, при котором он определяется по показателям работы их топливной аппаратуры, отрегулированной с использованием самого дизеля в качестве регулировочного стенда. В дальнейшем исследована возможность применения данного метода в дизельных двигателях с аккумуляторными топливными системами.
Результаты исследования. На точность определения механического КПД дизельных двигателей, электронно-управляемых топливными системами аккумуляторного типа, могут повлиять особенности их работы – корректирование цикловых подач электронным блоком управления двигателем в зависимости от технического состояния цилиндров и высокое давление впрыскивания топлива. Для проверки этой гипотезы проводились исследования на четырехцилиндровом двигателе D4EA 2,0 автомобиля HYUNDAI TUSCON с аккумуляторной топливной системой типа Common Rail.между форсункой и штатным блоком управления двигателем, который осуществлял разрыв линии передачи управляющего сигнала к форсунке по заданному алгоритму без перехода штатного блока в аварийный режим.
Обсуждение и заключение. Предложенный оперативный метод определения механического КПД успешно может использоваться для дизельных двигателей с аккумуляторными электронно-управляемыми системами топливоподачи. При этом увеличение цикловой подачи электронным блоком управления системой топливоподачи двигателем снижает величину механического КПД незначительно, и оно может учитываться лишь в особых случаях.



Определение границ изменения внешних параметров, усложняющих расчет подвески сельскохозяйственной техники
Аннотация
Введение. В статье рассматривается проблема расчета прочности вала привода колес сельскохозяйственной техники. Учитываются условия прочности как наибольшего крутящего момента, так и величины относительных деформаций вала.
Цель статьи. Определение границ внешних воздействий на элемент конструкции, обусловленных распределенным весом автотракторной техники, при которых необходимо построение не только эпюр моментов и деформаций, но и определение экстремальных значений на каждом участке, где изменение показателя прочности конструкции нелинейно.
Материалы и методы. При расчетах использованы основные положения механики сплошных сред, теории машин и механизмов, а также основы проектирования в машиностроении. Центральное внимание уделено влиянию внешних факторов воздействия на характер распределения внутренних усилий в вале.
Результаты исследования. Полученная область изменения параметров P-q позволяет определять необходимость более детального расчета прочностных показателей рассматриваемой детали. Это связано с появлением экстремальных областей вне границ отдельных участков рассмотрения работы вала. Результаты представлены в виде двумерного графика соотношения внешних воздействий, при которых указанный эффект имеет место.
Обсуждение и заключение. В сравнении с типовыми расчетами, регламентированными нормативными документами, предлагаемый алгоритм на предварительном этапе позволяет определить случаи, когда нелинейные области изменения изгибающего момента требуют дополнительных исследований. Использование представляемого алгоритма позволяет, не прибегая к трудоемким численным методам расчета прочностных показателей вала привода колес, как, например, методу конечных элементов, получать более детальную картину о характере распределения внутренних усилий и деформаций в изучаемой детали.



Технологии, машины и оборудование
Совершенствование конструкции дисковой бороны для ягодников
Аннотация
Введение. Снижение дальности отброса почвы в кустовую и прикустовую зоны, а также поддержание выровненной поверхности междурядий ягодных культур являются актуальными научными проблемами.
Цель статьи. Определение основных параметров процесса взаимодействия сферического диска с переувлажненной почвой и разработка на этой основе технического решения, позволяющего уменьшить дальность отброса почвенной ленты в условиях междурядий ягодных культур.
Материалы и методы. Объект исследования – садовая дисковая борона, снабженная защитным щитом, смонтированным перед крайним диском передней батареи орудия. Предмет исследования – процесс взаимодействия крайнего диска передней батареи бороны с переувлажненной почвой в ягодниках. Оптимизационными параметрами при проведении полевых экспериментов были выбраны длина щитка и его пространственная ориентация. Оценку качества обработки междурядий ягодников производили профилированием их поверхностей.
Результаты исследования. По результатам теоретических исследований установлено, что угол наклона защитного щитка в горизонтальной плоскости должен находиться в пределах 53–54°, а по направлению к движению бороны – 50–58°. Результаты полевых экспериментов подтвердили теоретические предпосылки. Установлено, что полностью исключить боковой отброс почвы за пределы ширины захвата орудия позволяет только защитный щиток, длина которого составляет 450 мм, а угол установки – 50°. Кроме того, при этих параметрах обеспечивается устойчивая работа дискового орудия практически при любой влажности и засоренности междурядий ягодных кустарников.
Обсуждение и заключение. Использование модернизированного почвообрабатывающего орудия позволило исключить отброс почвы в кустовую зону, увеличить скорость движения агрегата на 25 %.



Анализ эффективности технологии разделения навоза на фракции с последующей ректификацией жидкой фракции
Аннотация
Введение. По применяемым интенсивным технологиям переработки свиного навоза в органическое удобрение недостаточно данных для точного расчета содержания питательных элементов в конечных продуктах и, соответственно, их доз внесения.
Цель статьи. Определить эффективность технологии переработки свиного навоза, в которую включена ректификация жидкой фракции, по количественным и качественным характеристикам навоза и конечных продуктов, а также проследить перераспределение общего азота между конечными продуктами на примере пилотного свиноводческого комплекса.
Материалы и методы. Для исследования выбран типовой свиноводческий комплекс, на котором внедрена технология переработки свиного навоза, включающая подкисление навоза, флокуляцию навоза, разделение навоза на фракции в декантерной центрифуге, ректификацию жидкой фракции, пассивное компостирование твердой фракции, длительное выдерживание жидкой фракции. Технология позволяет получать три вида конечных продуктов: твердое органическое удобрение, концентрированную жидкость (аммиачную воду) и жидкость для удобрительных поливов. Расчет количественных и качественных характеристик свиного навоза и полученных из него продуктов сделан на основании методических рекомендаций по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета РД – АПК 1.10.15.02-17. Для сопоставления результатов осуществлены экспериментальные исследования. Анализ проб проведен в аналитической лаборатории Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства в 2022 г. Пробы отбирались с трехкратной повторностью. Статистическая обработка экспериментальных данных осуществлялась в программе MS Excel.
Результаты исследования. Рассчитаны количественные и качественные характеристики свиного навоза, его твердой и жидкой фракции, а также конечных продуктов. Расчетные значения сравнивались со значениями из протоколов лабораторных анализов. Различие между расчетными и фактическими значениями не превышает 10,2 %, что говорит о достоверности расчетов.
Обсуждение и заключение. Внедрение на свиноводческом комплексе новой технологии позволило снизить эмиссии в атмосферу на 10 % за счет сохранности азота, сократить эксплуатационные затраты на транспортировку органического удобрения на 47 % посредством концентрации питательных веществ в меньшем объеме и повысить плодородие почв с помощью удобрительных поливов.



Состав для противокоррозионной обработки деталей резьбовых соединений
Аннотация
Введение. Обзор исследований по защите резьбовых соединений от коррозии показывает, что в них имеет место негерметичность, способствующая развитию щелевой коррозии, которая приводит к снижению механической прочности деталей резьбовых соединений и усложняет демонтаж. Современные смазочные составы и химические фиксаторы резьбы не обеспечивают защиту от коррозии и демонтаж резьбовых соединений в течение длительного срока эксплуатации, поэтому разработка более эффективного смазочного состава является актуальной задачей.
Цель статьи. Разработка эффективного смазочного состава для защиты от коррозии и улучшения разборности резьбовых соединений.
Материалы и методы. Детали резьбовой пары М10 с шагом резьбы 1,5 мм из стали Ст3, соединяющие два изделия (опытные образцы), смазывали солидолом Ж-СКа 2/6-2, литолом-24, составом солидол + олигомер Д-10ТМ 5% по массе, составом литол-24 + олигомер Д-10ТМ 5% по массе, затягивали на момент усилия затяжки 80 Н‧м, погружали в 3%-й раствор хлорида натрия при температуре 22–24 °С. Через 8 ч образцы извлекали из раствора и оставляли в воздухе на 16 ч, что представлял один цикл. По вариантам смазки количество параллельных опытов было 5. Продолжительности экспонирования – 24, 48, 96, 240, 480, 720 ч, после истечения которых по 5 образцов каждого варианта смазки разбирали, фиксировали значение момента силы раскрепления, оценивали коррозионное поражение и рассчитывали коэффициент трения.
Результаты исследования. Разработан эффективный состав смазки для обработки деталей резьбовых соединений, повышающий их коррозионную стойкость и улучшающий демонтаж.
Обсуждение и заключение. При добавлении олигомера Д-10ТМ 5% по массе в литол-24 наблюдается существенное повышение продолжительности времени до появления очагов коррозии на деталях резьбовых соединений и улучшение их демонтажа. Внедрение полученных результатов позволяет увеличить надежность резьбовых соединений.



Приборы и методы экспериментальной физики
Алгоритм оценки молекулярных характеристик полимерного продукта в условиях многоточечного регулирования
Аннотация
Введение. В условиях высокого спроса на резинотехнические изделия ведется постоянная модернизация технологических процессов непрерывного производства. Одним из инструментов управления физико-химическими параметрами получаемого продукта является технология многоточечной подачи регулирующих примесей, способная значительно повлиять на молекулярные характеристики полимеров. Однако экспериментально подобрать технологию многоточечной подачи регулирующих примесей для достижения заданных молекулярных характеристик полимеров сложно.
Цель статьи. Создание методологии, позволяющей с использованием инструментов модельного описания системы осуществлять направленное регулирование и построение технологического процесса для достижения заданного молекулярно-массового распределения.
Материалы и методы. В целях более точного математического моделирования процессов синтеза полимеров рассмотрены два подхода к модельному описанию исследуемой системы: кинетический и статистический (метод Монте-Карло) подходы. В первом случае разработанный алгоритм основан на методе моментов в сочетании с численными методами решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений, характеризующих изменение материального баланса по каждому компоненту реакции. При описании крупнотоннажного производства предлагается модульный принцип, в соответствии с которым модель кинетики дополняется гидродинамическими закономерностями, зависящими от типа реактора. Во втором случае алгоритм реализации статистического подхода основан на вероятностной природе протекания элементарных реакций. Для описания процесса в каскаде реакторов предложен системный подход к организации вычислений.
Результаты исследования. С использованием кинетического и статистического подходов получены новые зависимости конверсии и характеристической вязкости от номера полимеризатора, показавшие удовлетворительное согласование со значениями результатов эксперимента. Проведен сравнительный анализ рассчитанных кривых молекулярно-массового распределения получаемого продукта. Анализ подтверждает значительное влияние различных режимов подачи регулятора на молекулярные характеристики полимера.
Обсуждение и заключение. Проведенный анализ структуры молекулярных звеньев продукта сополимеризации в условиях добавления третьей точки регулирования характеризует снижение жесткости и увеличение эластичности получаемого продукта, а созданные цифровые инструменты оценки позволяют путем проведения вычислительных экспериментов подбирать оптимальные параметры подачи регулятора с целью получения полимеров с заданной молекулярной массой.


