CC BY
28
крутизны фронтов нарастания давления в системе, увеличении доли топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания при максимальных давлениях цикла, причем при увеличении цикловой подачи и приближении ее к максимальной названные показатели по своим значениям стремятся к показателям штатной ТАВД.
Основываясь на положениях работ [3 — 6], можно утверждать, что изменения процесса топливопо-дачи при использовании экспериментальной ТАВД положительно отразятся на смесеобразовании и, соответственно, на показателях работы дизеля и его характеристиках.
Библиографический список
1. Кислов, В. Г. Конструирование и производство топливной аппаратуры / В. Г. Кислов, Э. И. Кошман, В. Я. Попов. — М. : Машиностроение, 1991. — 263 с.
2. Двигатели внутреннего сгорания. Системы поршневых и комбинированных двигателей / Под редакцией А. С. Орлина, М. Г. Круглова. — М. : Машиностроение, 1998. — 455 с.
3. Костин, А. К. Работа дизелей в условиях эксплуатации / А. К. Костин, Б. П. Пугачев, М. А. Кочинев. — М. : Машиностроение, 1987. — 278 с.
4. Крутов, В. И. Топливная аппаратура автотракторных двигателей / В. И. Крутов, В. Е. Горбаневский, В. Г. Кислов. — М. : Машиностроение, 1985. — 208 с.
5. Марков, В. А. Характеристики топливоподачи транспортных дизелей / В. А. Марков, В. Г. Кислов, В. А. Хватов. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. — 162 с.
6. Файнлейб, Б. Н. Топливная аппаратура автотракторных дизелей : справ. / Б. Н. Файнлейб. — М. : Машиностроение, 1990. - 215 с.
7. Осыко, В. В. Устройство и эксплуатация автомобиля КамАЗ-4310 / В. В. Осыко, И. Я. Петриченко, Ю. А. Аленов. — М. : Патриот, 1991. — 351 с
ЛЕПЁШКИН Дмитрий Игоревич, соискатель по кафедре «Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ), преподаватель кафедры «Вождение боевых гусеничных и колесных машин» Военной академии материально-технического обеспечения.
ИВАНОВ Александр Леонидович, кандидат технических наук, доцент (Россия), заведующий кафедрой «Тепловые двигатели и автотракторное электрооборудование» СибАДИ.
Адрес для переписки: 020061973@mail.ru
Статья поступила в редакцию 26.06.2013 г.
© Д. И. Лепёшкин, А. Л. Иванов
УДК А. Н. ОРЛОВ
Д. Н. АЛГАЗИН
Омский государственный аграрный университет им. П. А. Столыпина
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ ОБРАБОТКИ МЕЖДУРЯДИЙ КУКУРУЗЫ
Приведены результаты теоретических исследований гребнеобразователя культива-торно-отвального типа. Проведен анализ сил, действующих на рабочий орган. Получено выражение для определения секундного расхода массы почвы, перемещаемой рабочим органом, и его тяговое сопротивление. Определены рациональные диапазоны значений параметров гребнеобразователя.
Ключевые слова: гребнеобразователь, стрельчатая лапа, гребень, рабочий орган, секундная масса, удельный объем.
Формирование гребней при возделывании кукурузы, как эффективного способа борьбы с сорной растительностью, существует несколько десятилетий. Привлекательность данного способа заключается в присущих ему возможностях, которые делают его более действенным в сравнении с другими способами борьбы с сорняками при возделывании кукурузы.
Проблемой данного способа является то, что на практике, требуется, во-первых, образование гребня, который бы обеспечивал уничтожение 95 % сорняков в непосредственной близости от кустов кукурузы и, во-вторых, обеспечивал их надёжное питание.
Образование гребней представляет собой процесс, зависящий от большого количества факторов. К ним можно отнести физические свойства почвы, геометрические параметры и материал рабочего органа, скорость движения агрегата, и т.д.
В целях обеспечения выполнения технологического процесса нами предложен гребнеобразователь культиваторно-отвального типа, который обеспечивает качественное образование гребней и объем которых задан агротехническими требованиями, а также удаление сорной растительности (рис. 1) [1].
Принцип работы предлагаемого устройства следующий. Почва с центральной части междурядий
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013
град; ¥ — угол подъёма оси винтовой линии, образующей отвал, к поверхности почвы, град; L — длина винтовой линии, образующей отвала, м; а — угол кругового сегмента ограниченного сечением отвала, град.
Для оптимизации вышеупомянутых параметров необходимо учесть силы (рис. 3), действующие на поверхности рабочего органа со стороны почвы [2] G — сила тяжести пласта, Н; FИ — сила инерции, Н Fд — сила, препятствующая деформации почвы, Н N — сила реакции, действующая на почвенный слой со стороны лапы, Н; Fтр — сила трения почвенного слоя по поверхности, Н. Сила, препятствующая деформации почвы F , является векторной суммой:
Рис. 1. Рабочий орган для образования гребней:
1 — стрельчатая лапа; 2 — отвал; 3 — стойка; 4 — долото
подрезается стрельчатой лапой 1 и долотом 4, частично смещается к периферии междурядий, одновременно со смещением почвы осуществляется подрезание сорной растительности. Закрепленные на лапе отвалы 2 подрезают верхний плодородный слой почвы с периферии междурядий и одновременно, подхватывая смещённую стрельчатой лапой почву, формируют гребень.
Качество выполнения всех упомянутых операций данным рабочим органом зависит от параметров (рис. 2) и выбора режимов её работы, таких как: vA — скорость движения лапы, м/с; а — глубина обработки, м; Ь, ё, с — параметры раствора лапы, м; г — радиус винтовой линии, являющейся образующей отвала, м; Л — ширина сечения отвала, м; ф — угол подъёма винтовой линии, образующей отвала,
РЛ=Р*
(1)
где FСк — сила, препятствующая скалыванию почвенного слоя, Н;
FС — сила, препятствующая сдвигу почвенного слоя, Н;
FСж — сила, препятствующая сжатию почвы, Н.
С учетом аналитических значений всех действующих сил и физических свойств почвы получаем выражение для определения секундного расхода массы почвы, перемещаемой рабочим органом, который идет на формирование гребня:
мг=%
вт2ф 180
+ /■
с-япа+-
о-с-вта
Ь-сов—
'об
Рис. 2. Схема оптимизации параметров экспериментального рабочего органа: а — аксонометрическая проекция рабочего органа; б — вид сзади; в — вид сбоку; г — аксонометрическая проекция отвала рабочего органа
б
Рис. 3. Схема сил, действующих на рабочий орган со стороны почвы
-$0,05-р-5п
г ■ д • сое- сое <р -1(/ ■ вт+1) 1-2-г
(2)
где к — потери почвенной массы перемещаемой из центральной части междурядья к периферии куль-тиваторной частью рабочего органа;
Е, — потери почвенной массы, происходящие в результате разброса и осыпания почвы, согласно литературным источникам Е, можно принять равным 0,6;
f — коэффициент трения почвы о поверхность лапы;
уо6 — объёмный вес почвы, г/см3;
в — угол раствора лапы, град.;
— площадь поперечного сечения почвы, переносимой отвалом, м2;
р — плотность почвы, кг/м3.
Физический смысл показателя секундного расхода массы почвы, перемещаемой рабочим органом, для формирования гребня МГ заключается в том, что он показывает массу почвы, которая должна быть перемещена рабочим органом при скорости его движения та за время t=1 с, для формирования гребня определённой массы, заданной агротехническими требованиями.
Для объективной агротехнической оценки работы предлагаемого технического решения необходимо в качестве критерия оптимизации от секундной массы Мг, перемещаемой рабочим органом, перейти к удельному объему:
Мг
Уг=-
(3)
— ширина сечения отвала Л, оказывает прямо пропорциональное влияние на объем перемещаемой почвы обеспечивая оптимальную величину объема мри значениях 0,07 — 0, 09 м;
— угол подъема винтовой линии ф, образующей отвала, имеет рациональные значения в пределах 60-70° .
Скорость движения лапы V,, угол подъёма оси винтовой линии к поверхности почвы ¥ и длина винтовой линии L, образующей отвала, не оказывают существенного влияния на объём гребня.
Тяговое сопротивление экспериментального рабочего органа складывается из двух составляющих: сопротивление стрельчатой лапы и сопротивление отвалов.
2-2Х=Рл =2
Рт =Р л +2 Рп
аЪ'1пП
а-ЬК зшВсоза-2-----------
сж к д
2 . а .
XV • эш— Бша . л 2
(4)
со+-
■НЙ-
дг-у^-зта-/
сова-созр+
Ь Ъ-й ,
+ с-а1 а+—^-\-д'уоб сова-совух
х (йт а • ятр + /(сов2 р + эт2 у- сой а))
(5)
Полученные зависимости 2 и 3 позволяют определить рациональный диапазон значений варьируемых параметров, при которых достигается удельный объем гребня, заданный агротехническими требованиями.
Согласно предложенным зависимостям, найдены рациональные значения параметров рабочего органа для окучивания кукурузы:
Технологические:
— глубина обработки, а (оказывает наиболее существенное влияние на объём гребня), рациональный диапазон — 4-10 см.
Конструктивные:
— радиус винтовой линии г, находиться в пределах 0,2-0,3 м;
Тяговое сопротивление отвалов определим из рациональной формулы В. П. Горячкина [3] для тягового сопротивления плуга:
(6)
где f — коэффициент трения лапы о почву;
G — вес почвы на отвале; к — удельное сопротивление почвы; а — глубина обработки, м;
Н — ширина захвата отвала, м;
X — энергия на отбрасывание почвы, Дж; v‘2 — скорость движения лапы, м/с.
Удельное сопротивление почвы определим, воспользовавшись способом, предложенным Б. В. Не-стероводским [4]:
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013
Рис. 4. Поверхность отклика влияния глубины обработки а и скорости движения агрегата ул на тяговое сопротивление:
к = -
731107 р^+.Г
4100 )
(7)
где Ш — влажность почвы , % а — глубина обработки, м.
Ширину захвата отвала можно определить, воспользовавшись зависимостью:
Н = Ь-яшср• сояф• яшр .
(8)
Энергию отбрасывания почвы определяем как кинетическую энергию, сообщаемую грунту, движущемуся по отвалу:
(9)
С учетом выражений 7, 8, 9 получаем выражение для определения полного тягового сопротивления экспериментального рабочего органа:
Р = /(а,у ), г =0,3 м; ¥=10°; ф=66°; Ъ = 0,08 м; Ь = 0,15 м
Рис. 5. Поверхность отклика влияния угла подъема винтовой линии ф и угла подъёма оси винтовой линии ¥ на тяговое сопротивление:
Рт=йф, ¥), а=0,6 м; г =0,3 м; V = 3 м/с; Ъ = 0,08 м; Ь = 0,15 м
Рис. 6. Поверхность отклика влияния ширины сечения отвала Ъ и радиуса винтовой линии г на тяговое сопротивление:
Рт=НЪ, г), а=0,6 м; ¥=10о; ф=66о; V = 3 м/с; Ь = 0,15 м
Рт= 2
а-}) — у о,
а-Ь-Ксж -зтр-соза-2----------вт—эта
а 2
хзтр-2-
С0 +
соза-созР +
о N Ь-<П + 2-с-а1 а+—— 1-д-уое -сова-совух
х (эта • ятр + /(сое2 р + эт2 у • соза))+ 2 х
Г-С+-
731 Ю1 к-41
4100 )
+ 2-
а-Ь
к ——( 71 а-зта)-у -совР-Уо6 вт2ф 180 д
-0,05-р-Бн ■
г-д■ соз\|/ • совф - 1(/ • эту +1)^2 1-2-г
ха-Н-у2
(10)
Полученная зависимость (10) позволяет определить влияние конструктивных и технологических параметров на тяговое сопротивление экспериментального рабочего органа (рис. 4-6).
Анализ полученных поверхностей отклика зависимости показывает, что в большей степени на тяговое сопротивление влияет глубина обработки, в рамках варьируемого диапазона при увеличении глубины обработки происходит постоянное увеличение силы сопротивления движению Рт.
Технологический параметр Vл — также влияет на силу сопротивления движению, при глубине обработки а = 0,1 м в диапазоне изменения V, от 0,6 до 3 м/с Рт. возрастает на 100 Н (20 %)
Радиус винтовой линии г, ширина сечения отвала Л, угол подъёма винтовой линии ф и длина винтовой линии L оказывает незначительное воздействие на изменение силы Р-.
Угол подъема оси винтовой линии к поверхности почвы ¥ — в рамках исследуемого диапазона не оказал никакого влияния на Рг
Простота конструкции гребнеобразователя даёт возможность изготовления его в условиях хозяйств, а надежность выполнения технологического процесса и малое количество регулировок позволит повысить качество обработки полей. Вследствие отказа от гербицидной обработки экспериментальное орудие экологически безопасно, что только улучшает качество зеленой массы растений и зерна.
Библиографический список
1. Орлов, А. Н. Влияние параметров гребнеобразовате-ля культиваторно-отвального типа на образование гребней /
А. Н. Орлов, Д. Н. Алгазин, Е. В. Красильников // Омский научный вестник. — 2013. — № 1 (118). — С. 124- 127.
2. Синеоков, Г. Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г. Н. Синеоков, И. М. Панов. - М. : Машиностроение, 1977. - 328 с.
3. Горячкин, В. П. Собрание сочинений. В 3 т. Т. 3 /
B. П. Горячкин. - 2-е изд. - М. : Колос, 1968. - 455 с.
4. Нестероводский, Б. В. Усилие давления плуга при вспашке / Б. В. Нестероводский // Почвоведение. - 1939. - № 9. -
C. 66-72.
ОРЛОВ Андрей Николаевич, аспирант кафедры агроинженерии.
АЛГАЗИН Дмитрий Николаевич, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры технического сервиса, механики и электротехники. Адрес для переписки: dalgazin@mail.ru
Статья поступила в редакцию 27.09.2013 г.
© А. Н. Орлов, Д. Н. Алгазин
УДК 621.878.25
А. А. ПОРТНОВА
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,
г. Омск
ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ УГЛАМИ ПОВОРОТА ПЕРЕДНИХ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС И ШАРНИРНО-СОЧЛЕНЕННОЙ РАМЫ АВТОГРЕЙДЕРА
В статье приведены результаты исследований автогрейдера c шарнирно-сочлененной рамой, выявлены зависимости между углом поворота передних управляемых колес и шарнирно-сочлененной рамы для обеспечения движения передних и задних колес по одной колее, а также зависимость радиуса поворота автогрейдера от угла поворота передних управляемых колес.
Ключевые слова: автогрейдер с шарнирно-сочлененной рамой, экспериментальные исследования, углы поворота.
Для повышения маневренности автогрейдера (АГ) с шарнирно-сочлененной рамой (ШСР) и обеспечения движения передних и задних колес по одной колее необходимо синхронизировать изменение углов поворота передних управляемых колес и ШСР. Для выявления зависимости между этими углами был проведен эксперимент. Цель эксперимента — выявить соотношение между углом поворота передних управляемых колес и углом поворота ШСР, для обеспечения движения передних колес и задней балансирной тележки (БТ) по одной колее, чтобы соблюдался минимальный габаритный коридор (ГК), равный ширине колеи, в = 2,3 м, а — угол поворота передних управляемых колес; в — угол поворота ШСР, Rп — радиус поворота АГ. Для каждого радиуса поворота АГ будет одна пара углов а и в, которая соответствует прохождению передних колес и задней БТ по одной колее.
Угол а варьировался от 0 до 20°. Погрешность измерения в составила не более 10 %, то есть ±0,5°.
Выдвинута гипотеза о том, что зависимость в = = Да) может быть линейной вида:
Р" =Ро“+*а.
(1)
Суть эксперимента заключается в следующем:
— АГ совершал криволинейное движение по плоской опорной поверхности;
— варьирование угла а производилось в соответствии с планом эксперимента;
— фиксировалась траектория движения АГ по отпечатку протекторов шин;
— угол в устанавливался таким образом, что передние управляемые колеса и задняя БТ АГ проходили по одной колее;
— центр поворота определялся в точке схождения двух перпендикуляров к центрам хорд АВ и СD окружности траектории движения шарнира ШСР (рис. 1);
— радиус замерялся при помощи рулетки, как расстояние от центра поворота до траектории движения — ОО' (рис. 1).
В ходе эксперимента положение отвала в базе АГ не менялось.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
