Процессы и машины агроинженерных систем. Рубрика в журнале - Инженерные технологии и системы
Статья научная
Введение. В настоящее время актуальным является вопрос снижения затрат электроэнергии в технологиях переработки сельскохозяйственной продукции, в частности молока. В значительной мере эти затраты связаны с реализацией процессов тепловой обработки. Снижения затрат можно добиться несколькими способами, например, разработкой и применением установок, использующих солнечную энергию. В этом случае расход традиционной электрической энергии существенно снижается, но у производственников возникает задача согласования параметров установки с реальными условиями предприятия. Материалы и методы. Анализ потребления энергии в технологиях переработки молока, режимов работы пластинчатого теплообменника, показателей работы гелиоколлекторов. Температура нагрева теплоносителя и продукта определялась с помощью приборного комплекса, позволяющего регистрировать значения температур в восьми различных контрольных точках и передавать полученные сигналы на жесткий диск портативного компьютера. Предложен метод определения параметров установки для подготовки теплоносителя в технологиях переработки молока с использованием комплексной энергозамещающей установки, которая обеспечит снижение затрат электроэнергии от 30 до 70 %. Результаты исследования. Затраты электрической энергии на тепловые процессы могут быть снижены за счет использования энергии Солнца. Для того чтобы решить задачу оптимизации соотношения расхода теплоносителя, площади нагрева в теплообменнике и площади гелиоколлекторов энергозамещающей установки, рекомендовано использование полученных графических зависимостей, а также формул для определения площади гелиоколлекторов. Обсуждение и заключение. Определение площади гелиоколлекторов комплексной энергозамещающей установки для реальных производственных условий возможно с помощью полученной аналитической зависимости, учитывающей взаимосвязь указанного параметра от температурного режима нагрева, площади поверхности нагрева в теплообменнике, массы обрабатываемого молока в единицу времени. Полученные графические зависимости дают возможность определить расход теплоносителя и площадь нагрева для заданных значений температуры нагрева.
Бесплатно
Обеспечение безотказной работы деталей машин с использованием новой системы переменных допусков
Статья научная
Введение. Статья посвящена описанию алгоритма определения системы допусков, основанного на использовании переменного допуска, обеспечивающего безотказную работу деталей на участке. Приведена блок-схема программы по определению переменного допуска. Установлены блоки исходной информации: ломанные и гладкие кривые контролируемого параметра; гистограмма и график распределения ресурса и определения активного участка контроля; блоки построения графиков «предельных веерных кривых изнашивания» и системы допусков для объектов исследования двух типов, в данном случае для универсального топливного насоса (УТН-5) и четырехсекционного малогабаритного топливного насоса с механическим регулятором. Предложены два способа определения системы допусков. В первом варианте графически - путем построения «предельных веерных кривых изнашивания» и определения допусков по значению ординат в контрольных точках. Во втором варианте - аналитически. Разработана формула, заменяющая графический вариант определения системы допусков. Материалы и методы. В качестве объекта исследования были выбраны два типовых насоса высокого давления. Для этих насосов были известны нормативные значения, то есть номинальное и предельное значения параметров, определены графики проведения проверок и уравнения кривых изнашивания. Устанавливались зависимости, описывающие кривые изнашивания плунжерных пар насосов, строились гистограмма и график определения ресурса насосов, определялся активный участок контроля при заданном коэффициенте вероятности безотказной работы, а также вычислялись и объединялись в систему допуска значения, вычисленные для различной наработки насоса. Результаты исследования. В результате исследования получены системы допусков для топливного насоса высокого давления двух типов, определены показатели надежности для одного из них. Разработан алгоритм определения системы допусков как графически, так и аналитически по специально разработанной формуле. Обсуждение и заключение. Исследование позволяет утверждать возможность использования переменного допуска, как основы для определения системы допусков и показателей надежности объекта диагностирования.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Повышение эффективности сельскохозяйственных работ, перемещение людей и грузов в условиях бездорожья невозможно без создания новой, высокоэффективной внедорожной техники, обладающей низким давлением на опорную поверхность. Универсальность применения данной техники накладывает на ее конструкцию дополнительные ограничения, связанные с обеспечением безопасности движения на дорогах общего пользования. Так, для обеспечения необходимой эффективности торможения при применении колес увеличенного диаметра требуются изменения в конструкции тормозных механизмов, так как для развития стандартного тормозного усилия, в соответствии с техническим регламентом о безопасности колесных транспортных средств, на колесах увеличенного диаметра нужно развитие большего тормозного момента. Материалы и методы. В статье предложена модель расчета параметров торможения транспортно-технологических машин сельскохозяйственного назначения, оснащенных колесами сверхнизкого давления. Модель отличается от применяемых ранее тем, что выходным параметром в ней является не эффективность торможения, а разница во времени возникновения блокировки передней и задней осей. Результаты исследования. Выполнение условия опережающей блокировки передней оси обеспечивает устойчивость движения трактора при экстренном торможении, что положительным образом сказывается на безопасности дорожного движения. Полученные результаты позволяют утверждать, что для обеспечения безопасности движения данной техники, оснащенной шинами сверхнизкого давления по дорогам общего пользования, необходимо, чтобы соотношение расстояния от центра масс до передней оси было как минимум не меньше, чем расстояние от центра масс до опорной поверхности движения. Обсуждение и заключение. Предложенная математическая модель показала свою адекватность. Полученные зависимости позволяют обосновать разные технические решения для обеспечения безопасности дорожного движения транспортно-технологических машин сельскохозяйственного назначения, оснащенных шинами сверхнизкого давления. Так, предельно допустимая величина высоты центра масс может быть принята равной 90 % от расстояния от расположения центра масс транспортно-технологической машины сельскохозяйственного назначения до его передней (управляемой) оси.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена повышению качества производства и ремонта двигателей внутреннего сгорания средств малой механизации. Материалы и методы. В работе использованы известные положения теоретической механики, общие положения теории цепей, теории двигателей внутреннего сгорания, а также методы современной теории управления и теории электрического привода. Достоверность результатов подтверждена экспериментальной реализацией обкаточно-тормозного стенда. Результаты исследования. Предложена и практически реализована новая конструкция стенда для обкатки и испытаний двигателей средств малой механизации. Отличительной особенностью данной конструкции является простота, надежность, высокая энергоэффективность и низкая стоимость. В структуру испытательного стенда двигателей средств малой механизации входит асинхронный короткозамкну-тый двигатель с встроенной системой независимого охлаждения, подключенной посредством автоматического выключателя к электрической сети, питающей через автоматический выключатель рекуперативный преобразователь частоты. Данный преобразователь, в свою очередь, состоит из транзисторного выпрямителя, на входе которого установлены входные дроссели, а на выходе через звено постоянного тока подключен транзисторный инвертор напряжения. Через автоматический выключатель инвертор питает асинхронный короткозамкнутый двигатель, соединенный через муфту с испытываемым двигателем внутреннего сгорания, на котором установлены датчики, необходимые для контроля и измерения параметров при испытаниях различного рода. Обсуждение и заключения. Предложенная конструкция обкаточно-тормозного стенда способна обеспечить различные режимы работы: холодную и горячую обкатка, с нагрузкой и без нее. Стенд характеризуется малыми массогабаритными параметрами, низкой стоимостью и высокой энергоэффективностью, поскольку в тормозном режиме рекуперирует энергию обратно в сеть. Стенд способен обеспечить большинство из существующих способов обкатки двигателей внутреннего сгорания, включая наиболее сложные: обкатка на низких и высоких оборотах, обкатка с реверсом двигателя. Дальнейшая работа по усовершенствованию испытательного стенда видится в полной автоматизации процесса обкатки и испытаний двигателей средств малой механизации.
Бесплатно
Обоснование параметров технологии производства йогурта с добавлением плодов зизифуса
Статья научная
Введение. В настоящее время актуален вопрос производства оздоровительных молочных продуктов. Цель исследования - разработать технологию производства молочного продукта с заданной консистенцией, сбалансированным витаминным составом, обогащенным микроэлементами и антиоксидантами, и оптимизировать параметры процессов пастеризации и дробления косточек без попадания частиц скорлупы в продукт. Материалы и методы. Объектом исследования являются технология производства лечебно-оздоровительного продукта на молочной основе, процессы пастеризации молока и дробления компонента зизифуса без повреждения косточек. Для этого важно выбрать оптимальные конструктивно-режимные параметры дробилки. Методика проведения эксперимента на роторной дробилке заключалась в контроле скорости вращения ротора и зазора между подвижными и неподвижными ребрами дробилки. Предложена конструктивная схема, позволяющая производить измельчение плодов без повреждения косточки. Результаты исследования. Полученные данные позволили сформулировать рекомендации по оптимизации температуры пастеризации исходного молочного сырья с точки зрения формирования заданных реологических свойств. Предложено использовать пектинсодержащие плоды зизифуса для формирования необходимой консистенции йогурта (кефира). Определены кинематические показатели работы устройства для дробления плодов зизифуса без повреждения косточек. Обсуждение и заключение. Анализ зависимости вязкости продукта от температуры пастеризации показывает, что максимальная вязкость продукта получается при температуре пастеризации 81-85 °С. Чтобы предотвратить разрушение скорлупы косточек при отделении мякоти, скорость ребер дробилки не должна превосходить характерной скорости косточек, то есть находиться в диапазоне от 4,5 до 10,5 м/с.
Бесплатно
Определение угла трения между колосом пшеницы и очесывающей гребенкой
Статья научная
Введение. Определение угла трения между гребенкой и колосом является важной задачей, направленной на поиск оптимальных параметров конструкции и режимов работ очесывающих устройств. При взаимодействии гребенки и колоса происходит уплотнение взаимного расположения колосковых чешуй, цветковых пленок и зерен, при этом изменяется шероховатость поверхности колосков. Материалы и методы. Для определения углов трения между стальной гребенкой и колосьями пшеницы была произведена серия опытов. Для исследования выбраны сорта пшеницы «Московская 40» и «Московская 56». Экспериментальная измерительная установка представляет собой каркас с установленной на нем поворотной площадкой с возможностью регулировки угла поворота. Угломерная делительная головка обеспечивает возможность фиксации значения угла поворота площадки. Вес гири, подвешенной к стеблю растения, имитировал силы, возникающие в процессе очеса. Также измерялись и фиксировались ширина и толщина колоса. Результаты исследования. Установлено влияние размеров колоса на угол трения. Результаты исследования разбиты на две группы. Получены следующие значения углов трения: 26,4-31,5° для пшеницы с шириной колоса менее 10,4 мм; 22,0-27,1° для пшеницы с шириной колоса более 10,4 мм. Обсуждение и заключение. Получены углы трения колосьев по гребенке для сортов пшеницы, характерных для Центрального региона. Установлена зависимость угла трения от соотношения геометрических размеров колоса и ширины щели очесывающей гребенки. При ширине колоса менее 10,4 мм наблюдался эффект защемления колосков между зубьями гребенки, при этом коэффициент трения заметно возрастал.
Бесплатно
Оптимальное проектирование сильфонной техники на платформе SolidWorks
Статья научная
Введение. Металлические сильфоны широко применяются в различных технических системах в качестве чувствительных, компенсирующих и разделяющих элементов. Разнообразие возможных конструктивных решений с применением сильфонов обуславливает широкий диапазон типоразмеров, указанных в ГОСТ. В связи с этим актуальной является задача проектирования сильфонной техники, которая в рассматриваемом случае сводится к выбору сильфона, соответствующего заданным техническим условиям. Целью исследования является разработка методики и программного обеспечения для решения задач автоматизации оптимального проектирования конструкций рассматриваемого класса. Материалы и методы. Система автоматизированного проектирования SolidWorks используется в данной работе как платформа для разработки Stand-Alone приложения, позволяющего автоматически формировать 3D-модель сильфона по заданным параметрам, извлекаемым из базы данных и отвечающим заданным техническим условиям. Доступ к функционалу SolidWorks, средствам анализа SolidWorks Simulation и соответствующей базе данных обеспечивался посредством COM-технологии. Для решения оптимизационной задачи использовался функционал, разработанный авторами данной статьи Add-In приложения SolidWorks; средой разработки послужила MS Visual Studio C++ (2015). Работа проводилась на основе объектно-ориентированного программирования с использованием API SolidWorks. Результаты исследования. Была разработана методика оптимального проектирования сильфонной техники. Программное обеспечение представляет собой готовое для практического использования приложение SolidWorks, формирующее проектное решение в виде 3D-моделей (деталей и сборок), которое соответствует заданным техническим условиям. Обсуждение и заключения. Разработанная методика и программное обеспечение значительно (на порядок и выше) сокращает время, затрачиваемое на разработку проектных решений для конструкций рассматриваемого класса.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время в различных областях техники бронза, чугун и другие металлы антифрикционного назначения заменяются полимерными композитами, обеспечивающими существенно больший ресурс трибосопряжений. Перспективным антифрикционным полимером является сверхвысокомолекулярный полиэтилен. Работа посвящена определению оптимальных удельных энергозатрат на механоактивацию сухосмешанных порошков данного полимера и наномодификаторов в планетарно-шаровой мельнице Pulverisette 7, обеспечивающих достижение лучшего комплекса физико-механических и реологических свойств нанокомпозитов. Материалы и методы. В работе использованы сверхвысокомолекулярный полиэтилен марки ГУР 4120 Ticona с молекулярной массой 5 млн г/моль, концентрат Tuball Matrix Beta активированных углеродных нанотрубок в концентрации 0,1 % в пересчете на углеродные нанотрубки и гидрофобный нанокристаллический диоксид кремния с дисперсностью 20 нм в такой же концентрации. Совместная механоактивация порошков полимера и наномодификаторов с варьированием удельных энергозатрат проводилась в планетарно-шаровой мельнице Pulverisette 7. Изготовление пленок из порошков для исследования упруго-прочностных и реологических характеристик нанокомпозитов проводилось на гидравлическом прессе Gibitre. Испытания проведены на разрывной машине UAI-7000 М и реометре Haake MARS III соответственно. Результаты исследования. Установлено, что при удельных энергозатратах на механоактивацию 3 000-3 200 Дж/г достигается лучший комплекс физико-механических и реологических свойств нанокомпозитов, что позволяет считать их оптимальными. Механоактивация порошка сверхвысокомолекулярного полиэтилена при незначительном снижении модуля упругости и предела прочности термопрессованных образцов не оказывает влияния на динамическую вязкость расплавов при энергозатратах 650-4 550 Дж/г. Обсуждение и заключение. Введение углеродных нанотрубок и нанокристаллического диоксида кремния в концентрации 0,1 % позволяет значительно улучшить физико-механические и реологические свойства полимера в планетарно-шаровых мельницах при энергозатратах 3 000-3 200 Дж/г на механоактивацию. Более эффективным модификатором является нанокристаллический диоксид кремния, что объясняется его лучшим диспергированием в полимерной матрице из-за меньшей склонности наночастиц к агломерации.
Бесплатно
Ориентированная посадка луковиц катушечно-вильчатым высаживающим аппаратом
Статья научная
Введение. Существующие лукопосадочные машины не обеспечивают единичной подачи луковиц высаживающим (высевающим) аппаратом, что приводит к нарушению агротехнических требований посадки луковиц. Необходим поиск новых решений по сохранению положения луковиц в борозде донцем вниз и их равномерному распределению. Материалы и методы. В статье представлена конструкция опытного образца посадочной машины, оснащенная катушечно-вильчатым высаживающим аппаратом для ориентированной посадки лука-севка в борозду. Исследования данного аппарата проводились на ровном участке, где в дни посадки измерялись физико-механические свойства почвы и показатели качества посадки лука-севка. Влияние скорости движения посадочного агрегата на качество посадки определялось изменением поступательной скорости движения посадочного агрегата в пределах от 0,8 м/с до 1,2 м/с с шагом 0,1 м/с; показатели качества посадки луковиц - раскрытием закрытой борозды. Результаты исследования. В статье приведены результаты лабораторно-полевых исследований лукопосадочной машины, оснащенной катушечно-вильчатым высаживающим аппаратом для посадки лука-севка и экспериментально определены его оптимальные технологические параметры. Были определены количество луковиц, расположенных вешкой вверх (51 %) и равномерность посадки катушечно-вильчатым высаживающим аппаратом (79 %). Достижение данных показателей обеспечивается при поступательной скорости посадочной машины = 0,9-1,0 м/с, высоте падения луковицы HA = 0,12 м и частоте вращения высаживающего барабана пб = 0,47 c-1. Обсуждение и заключения. Применение катушечно-вильчатого высаживающего аппарата позволяет повысить долю луковиц высаженных донцем вниз на 200 % по сравнению с ленточным аппаратом, а равномерность посадки луковиц - на 19 %.
Бесплатно
Особенности обработки валов роторов турбокомпрессоров дизелей инструментом с многослойным покрытием
Статья научная
Введение. В статье приведены результаты экспериментальных исследований силовых параметров при обработке твердых легированных сталей инструментами, на режущую часть которых нанесено многослойное твердое, теплостойкое и износостойкое покрытие. Полученные данные позволят решить вопросы оптимизации процесса работы с труднообрабатываемыми материалами. Материалы и методы. В работе были поставлены задачи измерить силовые параметры процесса токарной обработки изделий и создать экспериментальные формулы силовых параметров для различных технологических режимов. Для этого был применен специальный измерительный многокомпонентный комплекс, позволяющий оценить влияние режимных параметров на изменение составляющих силы резания. Результаты исследования. Модернизацию станка с числовым программным управлением провели путем объединения его с трехкомпонентным динамометром и инструментом, на режущую часть которого было нанесено многослойное твердое, теплостойкое и износостойкое покрытие. Станок оснастили приборами, соединенными с персональным компьютером для измерений и обработки экспериментальных данных. По результатам исследований получены графические зависимости и эмпирические формулы, учитывающие влияние режимных параметров на составляющие силы резания при обработке деталей из легированных сталей с высокой твердостью, теплостойкостью и износостойкостью. Обсуждение и заключение. Проведенные исследования позволили получить экспериментальные формулы составляющих силы резания для различных режимных параметров при обработке деталей инструментом, который оснащен режущими пластинами. На пластины нанесено многослойное твердое и износостойкое покрытие, состоящее из карбонитрида титана, оксида алюминия и нитрида никеля. Покрытие значительно повышает твердость, теплостойкость и износостойкость режущей части инструмента и обеспечивает качественную обработку.
Бесплатно
Оценка влияния порядка работы котлоагрегатов на их групповой удельный расход топлива
Статья научная
Введение. Удельный расход топлива (УРТ) для котельной относится к важнейшим показателям эффективности ее работы как в текущем, так и прогнозируемом периодах. С переходом к долгосрочным тарифам значимость данного показателя возрастает. Установка технических узлов учета тепловой энергии от котельных позволила оценивать фактический УРТ за интересующий период с достаточной точностью. Однако задача управления режимами работы котлоагрегатов, позволяющая получить минимальный УРТ, осталась нерешенной. В данной работе предложен алгоритм нахождения оптимального группового УРТ на отпуск тепловой энергии от котельной в зависимости от температуры наружного воздуха, основанный на использовании метода линейного программирования. Составлены режимные карты на примере двух котельных («Центральная» и «Химмаш» АО «МЭК» г. Рузаевка) по режимным картам и по прямым балансам для отдельных котлоагрегатов, позволяющие управлять режимами работы котлоагрегатов с минимальным, средним и максимальным групповым УРТ. Внедрение режимных карт на указанных котельных позволило снизить групповой УРТ до 10 %. Материалы и методы. Исследование групповых УРТ проводилось с использованием результатов технологического аудита АО «МЭК» (г. Рузаевка, отопительный период 2016-2017 гг.). Для анализа были выбраны две квартальных котельных с нагрузками более 10 Гкал/час. Котельная «Центральная» включает 4 котла, котельная «Химмаш» -3 котла. В процессе работы использовались общенаучные методы, а также методы линейного программирования. Результаты исследования. Чтобы выявить зависимость влияния порядка работы котлоагрегатов на их групповой УРТ, были составлены алгоритм и программа. Данная задача решается методом линейного программирования. Алгоритм нахождения оптимального группового УРТ представляет последовательность шагов. Во-первых, составляется комбинация г'-х котлоагрегатов в j-х режимах их нагрузки для обеспечения нагрузки котельной, соответствующей k-й температуре наружного воздуха. Во-вторых, записывается целевая функция и проверяется на экстремум (минимум, максимум, среднее значение), из которой вычисляются комбинации -х котлоагрегатов в j-х режимах их нагрузки для обеспечения нагрузки котельной (при k-й температуре наружного воздуха), соответствующие минимальному потреблению топлива. Для найденных комбинаций находится групповой УРТ. Алгоритм реализован в табличном редакторе на примере двух котельных г. Рузаевка («Центральная» и «Химмаш»). Рассчитаны минимальный, максимальный и средний УРТ на выработку тепловой энергии от каждой из котельных в зависимости от температуры наружного воздуха. Обсуждение и заключения. Практика энергетических обследований теплосетевых компаний в системах коммунального теплоснабжения показала, что более половины котлоагрегатов работает в ручном режиме. Групповой фактический УРТ на выработку (отпуск) тепловой энергии в котельной отличается от расчетного, утвержденного в тарифе, на 20 % и более. Одним из эффективных и малозатратных мероприятий по снижению УРТ на отпуск тепловой энергии от котельной является повышение точности соблюдения режимов горения и строгого выполнения порядка работы котлоагрегатов. Последнее достигается за счет разработки режимных карт для котельных, которые составляются по результатам технологического аудита. Задача определения оптимального порядка работы котлоагрегатов с различными индивидуальными УРТ на выработку тепловой энергии от котельных решается методом линейного програмирования. В статье предложен алгоритм нахождения оптимального группового УРТ на выработку тепловой энергии от котельной в зависимости от температуры наружного воздуха. Для котельной «Центральная» разница между минимальным и максимальным УРТ составляет 6,8 % по режимным картам и 17,74 % - фактически. Для котельной «Химмаш» разница между минимальным и максимальным УРТ составляет 2,29 % и 13,8 % соответственно. Режимные карты для котельных «Центральная» и «Химмаш» были внедрены на предприятии АО «МЭК», что позволило в режимах малых и средних нагрузок (
Бесплатно
Оценка показателей процесса сгорания и тепловыделения в дизеле с предварительным подогревом топлива
Статья научная
Введение. В связи с расширением парка тракторов и автомобилей к двигателям внутреннего сгорания предъявляются повышенные требования. Данная проблема может быть решена путем улучшения рабочего процесса в дизельном двигателе. Этого можно достичь при помощи термического воздействия на дизельное топливо в системе топливоподачи. Внешнее термическое воздействие осуществляется на линии высокого давления непосредственно перед форсунками. Материалы и методы. Для анализа и расчета процесса сгорания и тепловыделения дизельного двигателя с предварительной термической подготовкой топлива проведены стендовые испытания с использованием программного обеспечения National Instruments и необходимого оборудования. Результаты исследования. Получены экспериментальные данные процесса сгорания дизельного топлива в цилиндре двигателя 4ЧН 11,0/12,5. Проведен анализ процесса сгорания и тепловыделения дизеля с предварительным высокотемпературным воздействием на топливо. Построены индикаторные диаграммы, графики тепловыделения, максимальной осредненной температуры газов в цилиндре двигателя, активного и полного тепловыделения. Экспериментальные данные показали снижение периода задержки воспламенения, максимальной температуры цикла в цилиндрах двигателя, ускорение начала тепловыделения и процесса сгорания. Получены значения показателей процесса сгорания дизельного топлива. Обсуждение и заключение. На основе проведенных исследований выявлены зависимости показателей процесса сгорания топлива дизельного двигателя с подогревом до высоких температур. Индикаторные диаграммы позволяют сделать вывод о влиянии температуры подогрева топлива на интенсификацию процесса сгорания. Наблюдается ускорение начала тепловыделения, уменьшение скорости нарастания давления, снижение жесткости работы двигателя.
Бесплатно
Оценка технического состояния силовых гидроцилиндров серии с навесных гидросистем тракторов
Статья научная
Введение. Существующие методы оценки технического состояния силовых гидроцилиндров не позволяют делать заключение о необходимости восстановления изношенных поверхностей деталей. При этом данные о предельных значениях износов деталей (значений износов, при достижении которых принимается решение о ремонте) в технических требованиях на капитальный ремонт и другой технической документации гидроцилиндров в настоящее время отсутствуют. Целью работы является определение предельных значений износов рабочих поверхностей деталей гидроцилиндров серии С. Материалы и методы. Для оценки технического состояния гидроцилиндров применяется разработанное устройство на базе стенда КИ-28097М-ГОСНИТИ, состоящее из нагрузочного гидроцилиндра и независимой гидростанции, при помощи которых проводились стендовые испытания бывших в эксплуатации гидроцилиндров серии С с определением значений общего коэффициента полезного действия. Результаты исследования. Представлены результаты стендовых и микрометражных исследований бывших в эксплуатации гидроцилиндров серии С (С75/30, С90/30, С 100/40). Получена регрессионная модель связи общего коэффициента полезного действия гидроцилиндров серии C (С75/30, С90/30, С100/40) с износами рабочих поверхностей деталей. По полученной регрессионной модели методом крутого восхождения определены предельные значения износов рабочих поверхностей деталей гидроцилиндров серии С (С75/30, С90/30, С100/40). Обсуждение и заключение. Установлено, что 19,5 % гидроцилиндров серии С (С 75/30, С 90/30, С 100/40) эксплуатировались в запредельном состоянии. Предельные значения износов рабочих поверхностей деталей гидроцилиндров серии С, которые определены методом крутого восхождения, в условиях предприятий технического сервиса при проведении входного контроля поступивших в ремонт гидроцилиндров позволят принимать решение о необходимости их восстановления.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Актуальность исследования диктуется необходимостью оценки влияния смесевого топлива, включающего дизельное и биотопливо (рапсовое масло), на экологические показатели дизеля сельскохозяйственного трактора при выполнении полевых и тршспортньгх работ. Цель исследования - прогнозирование, получение и проверка количественных зависимостей выхода токсичных компонентов при работе дизеля трактора «Беларус-922» на смесевом топливе при выполнении операций в сельском хозяйстве. Материалы и методы. Для достижения цели проведены: определение количественных показателей компонентного состава образцов рапсового масла различного происхождения, теоретическая оценка, сравнение расчетных и экспериментальных экологических характеристик тракторного двигателя с использованием необходимого оборудования. Результаты исследования. Впервые получены количественные значения показателей компонентного состава образцов рапсового масла различного происхождения. Анализ показал, что наиболее предпочтительным для использования в качестве топлива является образец с максимальной долей непредельных кислот в его составе, что позволит иметь максимальную скорость и полноту сгорания. Расчеты показывают снижение рабочей температуры вследствие добавки рапсового масла на 200 К, что должно приводить к уменьшению константы скорости реакции и концентрации оксидов азота приблизительно в 2,7 раза. На концентрацию оксидов азота в отработавших газах существенно влияет эндогенное происхождение соединений азота. Обсуждение и заключение. На основе анализа механизмов образования оксидов азота при сгорании рапсового масла теоретически обосновано и экспериментально подтверждено выражение расчета константы скорости реакции, показывающее их результат на полуколичественном уровне.
Бесплатно
Очистка питьевой воды от фторидов методом обратного осмоса
Статья научная
Введение. Одной из важнейших задач в сфере санитарно-эпидемиологического благополучия населения Российской Федерации является обеспечение его доброкачественной питьевой водой, безопасной в эпидемиологическом отношении и безвредной по химическому составу. Одной из главных задач водоочистки является регулирование содержания фторид-ионов в питьевой воде. Цель настоящей работы - изучение возможности очистки водопроводной воды от ионов фтора методом обратного осмоса. Материалы и методы. Для удаления фторид-ионов была использована установка Alfa Laval PilotUnit 2.5" RO/NF с комплектом мембранных элементов спирального типа RO99-2517/48. Контроль за содержанием фторид-ионов проводили потенцио-метрическим методом с использованием pH-метра/милливольтметра Hanna HI 2211. В качестве индикаторного электрода использовали фторид-селективный электрод марки ЭЛИС 131 F, в качестве электрода сравнения - стандартный хлоридсеребря-ный электрод марки ЭВЛ-1М3. Градуировочные и буферные растворы изготавливали из реактивов марки х.ч. и ч.д.а., согласно ГОСТ 4386-89. Результаты исследования. При однократном пропускании воды через обратноосмо-тическую мембрану содержание фторид-ионов сократилось с 2,29 ± 0,02 мг/л до 0,240 ± 0,015 мг/л; при двукратном - еще в 2 раза. По мере возрастания содержания фторид-ионов в ретентате наблюдалось некоторое увеличение концентрации F~ и в фильтрате. После очистки воды, содержащей 20 мг/л ионов фтора, его концентрация в фильтрате не превышала 0,5 мг/л. Обсуждение и заключения. Использование установки Alfa Laval PilotUnit 2.5" RO/NF с комплектом мембранных элементов спирального типа RO99-2517/48 позволяет эффективно очищать водопроводную воду от ионов фтора до уровня ниже предельно допустимой концентрации. Данное исследование открывает перспективу применения обратного осмоса для очистки водопроводной воды с высоким содержанием фторид-ионов.
Бесплатно
Применение инерциальной навигации для определения буксования сельскохозяйственных тракторов
Статья научная
Введение. В статье обоснована необходимость определения буксования колес сельскохозяйственного трактора при проведении его испытаний. Рассмотрены принцип работы и конструкция применяемых датчиков определения буксования ведущих колес (движителей) при испытаниях тракторов и сельскохозяйственных машин, отмечены конструктивные особенности и характеристики распространенных датчиков буксования на основе вращающегося диска с прорезями через фиксированный угол. Проанализированы достоинства и выделены ключевые недостатки существующих датчиков: сложность монтажа, необходимость изготовления деталей крепления датчика под конкретную модель трактора. Целью исследования является разработка универсального датчика буксования, который легко монтируется и может использоваться при проведении испытаний колесных и гусеничных тракторов. Материалы и методы. Предложено решение, определяющее положение ведущего колеса в трехмерном пространстве на основе инерциальной навигационной системы. Описаны принципы работы компонентов данной системы: акселерометра, гироскопа и магнетометра. Проанализированы основные применяемые математические цифровые фильтры ориентации для обработки «сырых» данных. Результаты исследования. Разработана конструкция устройства определения буксования трактора, основным элементом которого является инерциальный датчик положения колеса. Обоснован выбор основных компонентов датчика: марка и модель инерциальной навигационной системы, цифровой фильтр ориентации и микроконтроллер для функционирования датчика. В результате исследований был сконструирован и изготовлен датчик положения ведущего колеса на базе инерциальной навигационной системы MPU-9250 и микроконтроллера STM32F405. Разработано программное обеспечение датчика на языке C. Для обработки данных в реальном времени реализован цифровой фильтр на основе алгоритма Мэджвика. Обсуждение и заключения. Датчик буксования колес трактора на основе инерциальной навигационной системы лишен основных недостатков широко распространенных датчиков ведущих колес. К преимуществам датчика относятся простота монтажа, беспроводной способ передачи данных.
Бесплатно
Проектно-операционное управление в машиностроительном производстве
Статья научная
Введение. Целью статьи является разработка основных положений проектно-операционного управления на предприятиях машиностроительного производства. Материалы и методы. Проведенный авторами обзор научных работ, посвященных проектно-операционному управлению машиностроительным производством в автоматизированном режиме, свидетельствует о сложности его внедрения из-за большого количества факторов, которые необходимо учитывать. На основании этого был разработан подход, позволяющий решить поставленную задачу посредством автоматизации процессов анализа и принятия решения при управлении производством. Результаты исследования. В данной статье установлены основные положения проектно-операционного управления, направленного на повышение производительности и снижение себестоимости выпускаемой продукции на основе моделирования состояния производственной среды. Определены требования, в соответствии с которыми разработана прогностическая модель состояния производственной системы предприятия во времени. Обсуждение и заключение. Задачи, решенные в данной статье, позволяют повысить уровень автоматизации процессов проектно-операционного управления предприятием в условиях быстросменного производства. Реализация разработанного подхода к проектно-операционному управлению предприятием позволяет упорядочить запуск изделий в производство при снижении объемов незавершенного производства и повысить производительность выпуска продукции.
Бесплатно
Прочностной расчет вала насоса с изношенным рабочим колесом
Статья научная
Введение. В настоящее время центробежные насосы используются практически во всех отраслях народного хозяйства. В агропромышленной отрасли они применяются главным образом для полива различных сельскохозяйственных культур, обеспечения сельского населения питьевой водой и различных нужд животноводческих ферм. Вследствие важности роли водоснабжения в сельском хозяйстве повышение эффективности функционирования насосного оборудования является важной научно-практической задачей. Практика показывает, что рабочее колесо центробежного насоса в процессе откачки воды подвержено различным необратимым физико-механическим и физико-химическим процессам, что впоследствии может привести к определенному снижению его массы. Данная статья посвящена исследованию влияния износа рабочего колеса на напряженно-деформированное состояние вала центробежного насоса. Материалы и методы. Для достижения поставленной цели использовался комплексный подход, включающий анализ достаточного количества отечественных и зарубежных публикаций по тематике исследования; параметрические исследования, проводимые на лабораторной насосной установке с использованием современного вибродиагностического оборудования; известные математические модели нагружения вала центробежного насоса и конечно-элементное моделирование в программной среде «APM Win Machines, модуль «APM Beam». Результаты исследования. В результате сравнения максимальных эквивалентных динамических напряжений, полученных по предлагаемой и существующей методике проведения проверочного прочностного расчета вала центробежного насоса, было установлено, что учет изношенности рабочего колеса достаточно сильно меняет картину его напряженно-деформированного состояния. Обсуждение и заключения. Предложенные поправки в проверочный прочностной расчет вала центробежного насоса позволят производить более достоверную оценку его напряженно-деформированного состояния в определенных производственных ситуациях.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В статье приводятся решения проблемных вопросов обработки среднегаба-ритных деталей со сложными рабочими поверхностями второго порядка, в частности колеса турбины турбокомпрессора дизеля. Получение качественных характеристик поверхностного слоя и обепечение заданной производительности обработки достаточно просто осуществить путем полирования вышеуказанных поверхностей в среде незакрепленных абразивных зерен, уплотненных сжатым воздухом через специальную гибкую оболочку на специальных устройствах для полирования. Обработка этих поверхностей на шлифовальной машинке жестким шлифовальным кругом занимает много времени и не может полностью обеспечить контакт со всеми лопатками колеса вследствие их взаимного близкого расположения, малого углового шага и труднодо-ступности. Материалы и методы. Основными режимными параметрами процесса обработки вышеуказанных деталей являются давление незакрепленного абразива на рабочие поверхности лопаток и скорость вращения детали на оправке установки (скорость резания). Поскольку колесо турбины достаточно габаритное по размерным характеристикам, а его масса достигает 6 кг, оно должно быть прочно закреплено на специальной оправке с целью минимизации вибраций детали в процессе обработки, уменьшения жесткости шпинделя и обеспечения заданных значений производительности и качественных характеристик обрабатываемых поверхностей лопаток. Кроме того, ввиду действия на рабочую поверхность режимных параметров деталь испытывает значительные статические и динамические нагрузки, действие которых может привести к недопустимому прогибу оправки для закрепления детали, неравномерности обработки ее сложных поверхностей и недостижению заданных параметров качества поверхностного слоя. Результаты исследования. При проектировании установки оправка, на которую крепится деталь, и конструкция детали в плане определения действующих нагрузок и прогибов рассчитывались с помощью программного продукта SolidWorks 2016 с целью сравнения вышеуказанных параметров с допустимыми значениями, а также для калькуляции исключений потери жесткости шпиндельного узла установки. Обсуждение и заключения. Выполненные расчеты показали, что при полировании поверхностей деталей сложного профиля нагрузки и прогибы на деталь и оправку находятся в пределах допустимых значений, что обепечивает стабильную качественную и производительную обработку сложных поверхностей.
Бесплатно
Разработка автоматической системы распределенного обогащения воздушного заряда тракторного дизеля
Статья научная
Введение. Исследования, посвященные интенсификации рабочего процесса транспортных дизелей путем обогащения воздушного заряда определенной дозой (10-20 %) углеводородного активатора (спирт, бензин, керосин, биотопливо и др.), являются актуальной и практически значимой проблемой. Несмотря на эффективность, данный способ не нашел массового применения в технике, так как известные механические устройства для обогащения воздушного заряда не обеспечивают точную дозировку и своевременную подачу активатора в дизель в различных режимах его работы. Материалы и методы. Решением данной проблемы является разработка автоматической системы распределенного обогащения воздушного заряда, осуществляющей впрыск активатора в ветви впускного трубопровода дизеля с помощью электромагнитных форсунок, управляемых электронным блоком. Такая система должна обеспечивать работу форсунок по алгоритму, соответствующему порядку работы цилиндров дизеля, а также вычислять продолжительность впрыска, соответствующую заданной дозе активатора. Для программирования электронного блока управления теоретически рассчитана продолжительность впрыска определенной дозы активатора и обоснован алгоритм работы электромагнитных форсунок (на примере тракторного дизеля Д-243). Результаты исследования. Установлено, что при распределенном обогащении воздушного заряда в зависимости от дозы активатора и нагрузочно-скоростного режима работы дизеля массовая цикловая подача активатора может составлять от 1 мг/цикл до 13 мг/цикл, а продолжительность впрыска активатора - от 0,27 мс до 3,5 мс. Для практической реализации способа распределенного обогащения воздушного заряда применительно к дизелю Д-243 трактора МТЗ-82.1 разработана автоматическая си-стема, содержащая бак для активатора, фильтр, электрический насос, рампу, регулятор давления, электромагнитные форсунки, электронный блок управления, датчик расхода топлива, датчик фаз и частоты вращения коленчатого вала. Обсуждение и заключение. Разработанная, изготовленная и испытанная система решает проблему практической реализации автоматического обогащения воздушного заряда активатором в такте впуска и способствует улучшению мощностных, топливно-экономических и экологических показателей транспортных дизелей.
Бесплатно
