CC BY
6
10. Petrov E.E., Butovchenko A.V., Shapoval B.G. Obosnovanie sostava i svojstv voroha, postupajushhego so strjasnoj doski na pal'cevuju reshjotku, pri modelirovanii processa separacii v laboratornyh uslovijah [Justification of the composition and properties of the heap arriving from the striking board to the finger grid, when modeling the separation process in the laboratory], Materialy 11 Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Sostojanie i perspektivy
razvitija sel'skohozjajstvennogo mashinostroenija», Rostov-on-Don, 2018, pp. 20-22.
11. Metodika statisticheskoj obrabotki jempiricheskih dannyh [The method of statistical processing of empirical data], Rukovodjashhie tehnicheskie materialy, M., Standart-giz, 1966, 100 p.
12. Bendat D., Pirsol A. Izmerenie i analiz sluchajnyh processov [Measurement and analysis of random processes], M., Mir, 1974, 464 p.
Сведения об авторе
Петров Евгений Евгеньевич - аспирант кафедры «Проектирование и технический сервис транспортно-технологических систем», ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет» (г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация). Тел.: +7(904)-504-33-99. E-mail: [email protected].
Information about the author Petrov Evgeny Evgenievich - postgraduate student of the Designing and technical service of transport-technological systems department, FSBEI HE «Don State Technical University» (Rostov-on-Don, Russian Federation). Tel.: +7(904)-504-33-99. E-mail: [email protected].
УДК 631.372
РАЗРАБОТКА И КОМПЛЕКТОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ И ТОПЛИВНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МТА
© 2018 г. А.Г. Арженовский
Теории двигателя, трактора и сельскохозяйственных машин в значительной степени развиваются самостоятельно, и каждая из них рассматривает лишь некоторые вопросы теории агрегатов. Между тем сельскохозяйственные работы могут выполняться только машинно-тракторным агрегатом (МТА). Каждая из частей МТА обладает своими энергетическими характеристиками, сочетание которых и создает тот или иной режим его работы. В связи с этим вопросы качественной эксплуатации МТА можно решить только при рассмотрении взаимодействия всех трех основных его частей. Однако определение параметров, характеризующих динамические и экономические качества МТА, требует дорогостоящего оборудования (тормозной стенд, динамометрическая лаборатория, тензометрическое звено для динамометриро-вания и т.д.), а также существенных затрат средств и времени на подготовку и проведение. Это обуславливает выполнение данных работ лишь в условиях машиноиспытательных станций. В связи с этим разработка методов и средств определения динамических и топливно-экономических показателей МТА, приемлемых не только для машиноиспытательных станций, но и для конкретных хозяйств, является весьма актуальной и представляет значительный интерес. В АЧИИ разработаны оперативные методы определения динамических и топливно-экономических показателей двигателя, трактора и сельскохозяйственных машин, основанные на анализе параметров переходных (динамических) режимов разгона при мгновенном увеличении подачи топлива. Целью работы является разработка и комплектование измерительно-вычислительного комплекса, позволяющего определять динамические и топливно-экономические показатели двигателя, трактора и сельскохозяйственных машин. В исследовании представлены технические, аппаратные и программные средства, позволяющие фиксировать, обрабатывать и анализировать параметры переходных режимов разгона элементов МТА при мгновенном увеличении подачи топлива в эксплуатационных условиях.
Ключевые слова: измерительно-вычислительный комплекс, переходный режим, двигатель, трактор, сельскохозяйственная машина, машинно-тракторный агрегат, динамические качества, топливно-экономические показатели, тяговое сопротивление.
The theories of engine, tractor and agricultural machinery are largely developed independently and each of them considers only some questions of the theory of aggregates. Meanwhile, agricultural work can only be carried out by the machine-tractor unit (MTA). Each part of the MTA has its own energy characteristics, the combination of which creates a particular mode of ope-ration. In this regard, the issues of high-quality operation of the MTA can be solved only by considering the interaction of all three main parts. However, the definition of the parameters describing the dynamic and economic quality of MTA requires expensive equipment (brake tester, dynamometer laboratory, the strain gauge unit to dynamometrical, etc.), as well as a significant amount of time and money to prepare and conduct. It causes performance of these works only in the conditions of machine-testing stations. In this regard, the development of methods and tools for determining the dynamic and fuel-economic indicators of the MTA, acceptable not only for testing stations, but also for specific farms, is very relevant and of considerable interest. The
ACII developed operational methods for determining the dynamic and fuel-economic indicators of the engine, tractor and agricultural machinery, based on the analysis of the parameters of the transient (dynamic) acceleration modes with an instantaneous increase in fuel supply. The aim of the work is to develop and complete the measuring and computing complex, which allows to determine the dynamic and fuel-economic performance of the engine, tractor and agricultural machines. The study presents technical, hardware and software tools to record, process and analyze the parameters of transient acceleration modes of MTA elements with an instantaneous increase in fuel supply under operating conditions.
Keywords: the measuring and computing complex, transitional mode, engine, tractor, farm machine, tractor units, dynamic quality, fuel-economic indicators, traction resistance.
Введение. Теории двигателя, трактора и сельскохозяйственных машин в значительной степени развиваются самостоятельно и каждая из них рассматривает лишь некоторые вопросы теории агрегатов. Между тем сельскохозяйственные работы могут выполняться только машинно-тракторным агрегатом (МТА). Каждая из частей МТА обладает своими энергетическими характеристиками, сочетание которых и создает тот или иной режим его работы. В связи с этим вопросы качественной эксплуатации МТА можно решить только при рассмотрении взаимодействия всех трех основных его частей.
Поэтому для улучшения технико-экономических показателей МТА большое значение имеет разработка методов и средств определения параметров агрегатов.
Однако определение параметров, характеризующих динамические и экономические качества МТА, требует дорогостоящего оборудования (тормозной стенд, динамометрическая лаборатория, тензометрическое звено для ди-намометрирования и т.д.), а также существенных затрат средств и времени на подготовку и проведение [1, 2, 3]. Это обуславливает выполнение данных работ лишь в условиях машиноиспытательных станций.
В связи с этим разработка методов и средств определения динамических и топливно-экономических показателей МТА, приемлемых не только для машиноиспытательных станций, но и для конкретных хозяйств, является весьма актуальной и представляет значительный интерес.
Методика исследования. Наибольший интерес для эксплуатационных условий представляют оперативные методы определения динамических и топливно-экономических показателей, основанные на анализе параметров переходных (динамических) режимов разгона элементов МТА (двигателя, трактора и сельско-
хозяйственных машин) при мгновенном увеличении подачи топлива [4, 5].
Они позволяют в эксплуатационных условиях определять основные параметры, характеризующие динамические и экономические качества МТА:
• динамические качества двигателя и его топливная экономичность [6];
• динамические качества трактора и его топливная экономичность [7, 8];
• тяговое сопротивление машин в агрегате [9, 10, 11].
Цель исследования - разработка и комплектование измерительно-вычислительного комплекса, позволяющего определять динамические и топливно-экономические показатели двигателя, трактора и сельскохозяйственных машин в эксплуатационных условиях.
Результаты и их обсуждение. Для реализации предлагаемых оперативных методов разработан и скомплектован измерительно-вычислительный комплекс (ИВК), позволяющий определять динамические и топливно-экономи-ческие показатели элементов МТА (двигателя, трактора и сельскохозяйственных машин) в эксплуатационных условиях (рисунок 1).
ИВК предназначен для фиксации, обработки и анализа показателей работы исследуемых двигателей, тракторов и сельскохозяйственных машин. Он включает в себя:
• технические средства (рисунки 2, 3,4, 5);
• аппаратные средства (рисунки 6, 7, 8, 9); программные средства.
Технические средства предназначены для реализации частных методик по определению показателей работы исследуемых двигателей, тракторов и сельскохозяйственных машин.
Стенд для проверки и регулировки топливного оборудования (рисунок 2) используется для определения топливо-экономических показателей двигателей тракторов.
Измерительно-бычислительный комплекс
Путеизмерительное колесо
Датчик оборотов
Датчик давления боздцха
Технические средстба Аппаратные средстба Программные средстба
1 1 1
Стенд для проверки и регулиробки топлибного оборудования Персональный компьютер Пакет программ поддержки АЦП
АЦП 1
1 Пакет программ преабразобания «код-цифра»
Махобик избестнога момента инерции 1
Плата сопряжений
1 1
Нагрузочное устройство Датчик оборотоб Пакет программ
известной массы обработки данных
Пакет программ статистической и графической обработки
Исследуемый МТА
Рисунок 1 - Измерительно-вычислительный комплекс для определения динамических и топливно-экономических показателей МТА
Рисунок 2 - Стенд для проверки и регулировки топливного оборудования
Маховик с известным моментом инерции (рисунок 3) используется для определения действительного момента инерции двигателей тракторов. Маховик оснащен карданным валом для подсоединения к валу отбора мощности
трактора. Маховик устанавливается так, чтобы при соединении с валом отбора мощности трактора карданный вал маховика и ВОМ составляли угол 0±5°.
Рисунок 3 - Маховик известного момента инерции
Нагрузочное устройство известной массы (рисунок 4) разработано для определения действительной приведенной массы тракторов.
Рисунок 4 - Нагрузочное устройство известной массы
Путеизмерительное колесо используется Аппаратные средства (рисунок 6) предна-
для определения ускорений тракторов (рису- значены для фиксации показателей работы ис-нок 5). следуемых двигателей, тракторов и сельскохо-
зяйственных машин.
а - крепление к трактору б - датчик оборотов путеизмерительного колеса
Рисунок 5 - Путеизмерительное колесо
а - подготовка к работе б - процесс записи параметров
Рисунок 6 - Аппаратные средства измерительно-вычислительного комплекса
Сигналы от датчиков фиксируются в памяти персонального компьютера (ПК) посредством аналого-цифрового преобразователя (АЦП), платы сопряжения, а также пакета соответствующих программ.
Для обеспечения надежной работы используется ПК АЗиЗКбЗЭ, с процессором Ме!-Соге13-2330МСРи (тактовая частота 2,2 ГГц), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) объемом 3 ГБ.
АЦП обеспечивает преобразование электрической аналоговой формы сигнала в цифровую форму, доступную для хранения и обработки микропроцессором и ОЗУ.
Для обработки сигналов датчиков используется АЦП ЛА-2118В-12 (рисунок 7). Предлагаемая модель платы способна обрабатывать 16 дифференциальных каналов (8 ввода и 8 вывода), время преобразования 2 мкс, частота опроса до 500 кГц.
Рисунок 7 - Аналого-цифровой преобразователь ЛА-2УЭВ-12
Плата сопряжений (рисунок 8) предназначена для соединения платы АЦП непосредственно с датчиками. Плата имеет 6 входов, что позволяет одновременно фиксировать шесть
разных параметров. Во время записи данных плату сопряжений необходимо заземлять для предотвращения возникновения наводок.
Рисунок 8 - Плата сопряжений
Датчики соединяются с платой сопряжений посредством экранированных коаксиальных проводников.
Для фиксации показателей работы исследуемых двигателей, тракторов и сельскохозяйственных машин используются датчики оборотов коленчатого вала и путеизмерительного
колеса, а также датчик давления наддува (для двигателей с турбонаддувом).
Датчик оборотов коленчатого вала (рисунок 9 а) устанавливается в специально подготовленное отверстие М16*1,5 в картере маховика двигателя, напротив зубчатого венца маховика коленчатого вала.
а - датчик оборотов коленчатого вала б - датчик давления наддува
Рисунок 9 - Расположение датчиков оборотов
Датчик оборотов путеизмерительного колеса устанавливается напротив зубчатого венца шестерни, жестко связанной с путеизмерительным колесом (рисунок 5 б).
Датчик давления наддува устанавливается во впускном коллекторе двигателя (рисунок 9 б).
Программные средства предназначены для обработки и анализа показателей работы исследуемых двигателей, тракторов и сельскохозяйственных машин.
Пакет программ, установленных на ПК, содержит комплект программ поддержки АЦП, а
также частные программы обработки и анализа данных в средах Excel, MathCad и Pascal.
Заключение. Разработанный измерительно-вычислительный комплекс, включающий технические, аппаратные и программные средства, фиксирует, обрабатывает и анализирует параметры переходных режимов разгона элементов МТА при мгновенном увеличении подачи топлива, что позволяет определять динамические и топливно-экономические показатели исследуемых двигателей, тракторов и сельскохозяйственных машин в эксплуатационных условиях, значительно экономя затраты труда и средств.
Литература
1. ГОСТ 18509-88. Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1988. - 70 с.
2. ГОСТ 7057-81. Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1981. -17 с.
3. ГОСТ 52777-2007. Техника сельскохозяйственная. Методы энергетической оценки. - М.: Стандартин-форм, 2008. - 8 с.
4. Арженовский, А.Г. Методы определения энергетических и топливно-экономических показателей МТА / А.Г. Арженовский // Сельскохозяйственные машины и технологии. - 2017. - № 7. - С. 36-40.
5. Арженовский, А.Г. Ресурсосберегающие методы испытания двигателей, тракторов и сельскохозяйственных машин / А.Г. Арженовский, Н.В. Валуев, В.П. Забродин // Вестник аграрной науки Дона. - 2017. - № 4 (40). -С. 47-51.
6. Арженовский, А.Г. Определение энергетических и топливно-экономических показателей тракторного двигателя / А.Г. Арженовский, С.В. Асатурян // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2010. - № 7. -С. 25-26.
7. К определению энергетических показателей тракторов в эксплуатационных условиях на переходном режиме / Н.В. Щетинин, Д.В. Казаков, А.Г. Арженовский, Д.О. Мальцев // Физико-технические проблемы создания новых технологий в АПК: сборник научных трудов по материалам 4-й Российской научно-практической конференции. - Ставрополь, 2007. - С. 194-197.
8. Арженовский, А.Г. Совершенствование методов и средств определения тягово-динамических и топливно-экономических показателей трактора в эксплуатационных условиях / А.Г. Арженовский // Тракторы и сельхозмашины. - 2017. - № 11. - С. 29-35.
9. Пат. 2612950 Российская Федерация, МПК G01L 5/13 (2006/01). Способ определения сопротивления рабочих машин / Арженовский А.Г., Асатурян С.В., Чичиланов И.И., Черемисин Ю.М., Даглдиян А.А., Должиков В.В; заявитель и патентообладатель РФ. - № 2015152717; заявл. 08.12.2015; опубл. 14.03.2017, Бюл. № 8.
10. Пат. 2620983 Российская Федерация, МПК G01L 5/13 (2006.01), G01M 17/007 (2006.01). Способ определения сопротивления рабочих машин / Арженовский А.Г., Асатурян С.В., Чичиланов И.И., Черемисин Ю.М., Даглдиян А.А., Должиков В.В.; заявитель и патентообладатель РФ. - № 2015154356; заявл. 17.12.2015; опубл. 30.05.2017, Бюл. № 16.
11. Совершенствование методики определения сопротивления рабочих машин / А.Г. Арженовский, С.В. Асатурян, А.А. Даглдиян, Д.С. Козлов, Е.Р. Щусь // Вестник аграрной науки Дона. - 2017. - № 2 (38). - С. 47-51.
References
1. GOST 18509-88. Dizeli traktornye i kombajnovye. Metody stendovyh ispytanij [Tractor andcombinediesel. Method sofbenchtest], M., Izd-vo standartov, 1988, 70 p.
2. GOST 7057-81. Traktory sel'skohozyajstvennye. Metody ispytanij [Agricultural tractors. Methods of test], M., Izd-vo standartov, 1981, 17 p.
3. GOST 52777-2007. Tekhnika sel'skohozyajstven-naya. Metody energeticheskoj ocenki [Agricultural machinery. Methods of power assessment], M., Standartinform, 2008, 8 p.
4. Arzhenovskij A.G. Metody opredeleniya energeti-cheskih i toplivno-ekonomicheskih pokazatelej MTA [The methods of determination of the power and fuel-economic rates of the machine and tractor units], Sel'skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii, 2017, No 7, pp. 36-40.
5. Arzhenovskij A.G., Valuev N.V., Zabrodin V.P. Re-sursosberegayushchie metody ispytaniya dvigatelej, traktorov i sel'skohozyajstvennyh mashin [Resource-saving methods of testing motors, tractors and agricultural machines], Vestnik agrarnoj nauki Dona, 2017, No 4 (40), pp. 47-51.
6. Arzhenovskij A.G., Asaturyan S.V. Opredelenie energeticheskih i toplivno-ekonomicheskih pokazatelej traktor-nogo dvigatelya [Determination of the power and fuel-economic rates of a tractor engine], Mekhanizaciya i elektrifikaciya sel'skogo hozyajstva, 2010, No 7, pp. 25-26.
7. Hetinin N.V., Kazakov D.V., Arzhenovskij A.G., Mal'cev D.O. K opredeleniyu energeticheskih pokazatelej traktorov v ekspluatacionnyh usloviyah na perekhodnom rezhime [To determination of the power characteristics of the tractors in service conditions at the transition mode], Fiziko-tekhnicheskie problemy sozdaniya novyh tekhnologij v APK: sbornik nauch-nyh trudov po materialam 4-j Rossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii, Stavropol', 2007, pp. 194-197.
8. Arzhenovskij A.G. Sovershenstvovanie metodov i sredstv opredeleniya tyagovo-dinamicheskih i toplivno-ekonomicheskih pokazatelej traktora v ekspluatacionnyh us-loviyah [The improvement of the methods of ways of determination of the traction and dynamic, fuel and economical parameters of a tractor in the conditions of operation], Traktory i sel'hozmashiny, 2017, No 11, pp. 29-35.
9. Arzhenovskij A.G., Asaturyan S.V., Chichilanov I.I., Cheremisin Yu.M., Dagldiyan A.A., Dolzhikov V.V. Sposob opredeleniya soprotivleniya rabochih mashin [The method of determination of the working machines resistance], Pat. RF No 2612950, 2017, Byul. No 8.
10. Arzhenovskij A.G., Asaturyan S.V., Chichila-nov I.I., Cheremisin Yu.M., Dagldiyan A.A., Dolzhikov V.V. Sposob opredeleniya soprotivleniya rabochih mashin [The method of determination of the working machines resistance], Pat. RF No 2620983, 2017, Byul. No 16.
11. Arzhenovskij A.G., Asaturyan S.V., Dagldiyan A.A., Kozlov D.S., Shchus' E.R. Sovershenstvovanie metodiki opredeleniya soprotivleniya rabochih mashin [The improvement of the methodology of determination of the draft of the working machines], Vestnik agrarnoj nauki Dona, 2017, No 2 (38), pp. 47-51.
Сведения об авторе
Арженовский Алексей Григорьевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии и средства механизации агропромышленного комплекса», Азово-Черноморский инженерный институт - филиал ФГБОУ ВО «Донской государственный аграрный университет» в г. Зернограде (Ростовская область, Российская Федерация). Тел.: +7-905-458-34-69.
Information about the author Arzhenovskij Alexey Grigorievich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the Technologies and means of mechanization of the agro-industrial complex department, Azov-Black Sea Engineering Institute - branch of FSBEI HE «Don State Agrarian University» in Zernograd (Rostov region, Russian Federation). Phone: + 7-905-458-34-69.
УДК 631.171:631.12
НАПРАВЛЕНИЕ СОЗДАНИЯ НОВОЙ ГЕНЕРАЦИИ ПОСЕВНЫХ МАШИН
© 2018 г. П.В. Лаврухин
Проблема развития высокоэффективных и экономичных технологий растениеводства возникла с распадом предыдущего уровня технологического уклада. В настоящее время одновременно реализуются несколько путей развития технологического уклада в растениеводстве - мелкосерийное производство на непрофильных заводах, покрытие дефицита в технике за счет импорта и увеличение эффективности за счет создания новых сортов, гибридов и ГМ-растений. Мелкосерийное производство не может быть достаточно обеспечено научным сопровождением, что исключает появление на рынке надежной и эффективной техники. Применение импортных машин имеет ряд крайне негативных сторон: высокая стоимость техники при низкой технологической эффективности, завышенный расход топлива энергетических средств, дорогое сервисное обслуживание, отсутствие технико-технологических, социальных и экономических условий применения. Движение по пути создания средств механизации мелкими сериями и покрытие потребностей за счет импортных машин может привести к развитию системного кризиса в растениеводстве, утрате страной технологической самостоятельности. Данные направления возникли в условиях пренебрежительного отношения к научному знанию в области механизации технологий растениеводства. Создание новых сортов и гибридов, а также применение генномо-дифицированных растений повышают биологический потенциал возделываемых растений, но не создают условий для его реализации. Этот путь может быть эффективным только в условиях развитой системы механизации полеводства. Азово-Черноморским инженерным институтом в г. Зернограде на основе теоретических изысканий и результатов эксперимента было установлено, что технико-технологическая часть пути развития возможна через разработку способов увеличения уровня реализации биологического потенциала возделываемых растений, начальный этап реализации которого лежит в плоскости создания посевных машин нового поколения.
Ключевые слова: направление развития, эффективность, размер и форма площади питания, донорно-акцепторные отношения, биологический потенциал растения, посевные машины нового поколения.
The problem of development of highly efficient and economical technologies of crop production arose with the collapse of the previous level technological structure. Currently simultaneously implemented several ways of development technological system in plant - small-scale production in the non-core plants, deficiency in technique at the expense of imports, and increased efficiency through the creation of new varieties, hybrids and GM-plants. Small-scale production may not be sufficient provided scientific support that eliminates the appearance on the market of reliable and efficient equipment. The use of imported machinery has a number of extremely not-gaunter sides: the high cost of the equipment when low process efficiency, high consumption of fuel energy resources, expensive maintenance, lack of technical and technological, social and economic conditions. The movement towards the creation of means of mechanization in small batches, and requirements at the expense of imported machinery can lead to the development of the systemic crisis in agriculture, the loss technological independence of the country. These directions emerged in terms of the neglect of scientific knowledge in the field of mechanization technologies for crop production. The creation of new varieties and hybrids, as well as the use of genetically modified plants increases the biological potential of cultivated plants, but do not create conditions for its implementation. This path can only be effective in a developed system of mechanization of field crops. The Azov-Black Sea Engineering Institute in Zernograd on the basis of theoretical research and experimental results it was found that the technical and technological part of the development path possible through the development of methods of increase of level of realization of biological potential of cultivated plants, the initial stage of implementation which lies in the plane of creation seeding machines of the new generation.
Keywords: implement direction, efficiency, size and shape nutrition area, sink-resource relationship, biological crop potential, sowing machine of the new generation.
Введение. Проблема достижения высокого уровня технологического уклада в растениеводческой отрасли - одна из центральных среди задач, стоящих перед сельским хозяйством РФ, и ключевыми словами в формулировках направлений развития следует считать: эффективность, экономичность, экологичность, развитие
средств энергетики, развитие конструкций машин, взаимодействие с биологическими объектами. С развалом СССР, вследствие упразднения ряда государственных структур, технологический уровень растениеводства был отброшен на более низкий уровень, который, по мнению академика И.В. Курцева, можно охаракте-
