CC BY
15
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 4 (84)
УДК 631.372
Результаты экспериментальных исследований поворота многозвенных транспортно-технологических поездов при перевозке сельскохозяйственных грузов
А.Н. Кушнарев, аспирант; А.И. Гончарук, канд. техн. наук;
С.В. Щитов, д-р техн. наук, профессор; Е.Е. Кузнецов, д-р техн. наук;
А.А. Кислов, канд. техн. наук
ФГБОУ ВО Дальневосточный ГАУ
Одним из ключевых условий получения высокого урожая является своевременное транспортно-технологическое обеспечение ряда сельскохозяйственных операций, выполняемых в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Особенно остро этот вопрос стоит там, где своевременность выполнения вышеназванных работ во многом зависит от природно-климатических условий и состояния почвы. Специфика обусловлена возможностями выполнения энергетическими средствами возложенных на них функций, что во многом ограничивается тягово-сцепными свойствами в этот период. Данная проблема актуальна в регионах, где в период проведения основных сельскохозяйственных работ почва имеет слабую несущую способность. В этих условиях для выполнения транспортно-технологических работ задействованы колёсные тракторы класса 1,4....2. Они используются в многозвенных тракторно-транспортных поездах, которые осуществляют внутрихозяйственные перевозки на дорогах с шириной полосы до 3 м и ограниченным увеличением ширины транспортного коридора на повороте. Исследование проведено с целью снижения транспортного коридора в повороте тракторно-транспортного агрегата. Для этого разработано устройство, позволяющее решить обозначенную задачу за счёт корректирования точки сцепления прицепа с энергетическим средством. В предложенной статье приведены результаты экспериментальных исследований по корректированию транспортного коридора агрегата.
Ключевые слова трактор, устройство, поворот, ширина транспортного коридора, радиус поворота.
Использование на внутрихозяйственных перевозках тракторно-транспортных агрегатов (ТТА) нашло широкое применение как в Российской Федерации, так и за рубежом (рис. 1).
Это объясняется тем, что тракторные поезда, агрегатируемые мобильными энергетическими средствами, обладают лучшими тягово-сцепными свойствами по сравнению с автомобильным транспортом [1]. Этот фактор является основным при выборе мобильного энергетического средства для эксплуатации на сельскохозяйственных дорогах, которые не могут обеспечить достаточный коэффициент сцепления движителя с почвой. Кроме того, использование на внутрихозяйственных перевозках тракторов наиболее рационально в крестьянско-фермерских хозяйствах, где основной мобильной энергетической единицей являются колёсные тракторы класса 1,4.2 [2 - 4]. Как правило, в данных хозяйствах
Рис. 1 - Пример использования многозвенного ТТА
перевозка осуществляется по дорогам с полосой движения до 3 м. В этих условиях использование многозвенных тракторно-транспортных поездов ограничено полосой движения из-за невозможности выдержать безопасный транспортный коридор без выезда на полосу встречного движения.
Выдержать ширину транспортного коридора возможно за счёт применения устройств, которые позволят автоматически менять угол поворота направляющих колёс прицепов. С этой целью на основании анализа ранее опубликованных работ [5 - 7] было разработано устройство, защищён-ное патентом РФ на изобретение № 2613367, позволяющее регулировать точки соединения (сцепления) дополнительного транспортного звена (прицепа) относительно центральной точки крепления буксировочного устройства. Данное устройство позволяет изменять угол поворота направляющих колёс дополнительного прицепа и, как следствие, стабилизировать ширину транспортного коридора ТТА как в повороте, так при прямолинейном движении.
С целью проверки эффективности его применения были проведены теоретические и экспериментальные исследования, результаты которых приведены в представленной работе.
Материал и методы исследования. Эксперименты проводились с целью подтверждения ранее проведённых исследований [5, 7, 8].
Для проведения исследований была разработана частная методика, при этом за основу взяты:
- ГОСТ 7057 - 2001 «Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний». Результаты исследований обрабатывались с помощью со-
технические науки
временных методов обработки и математической статистики;
- ГОСТ 33997 - 2016 «Колесные транспортные средства. Требования к безопасности в эксплуатации и методы проверки»;
- ГОСТ Р 52389 - 2005 «Транспортные средства колёсные. Массы и размеры. Технические требования и методы испытаний».
При проведении экспериментальных исследований были рассмотрены все основные факторы, влияющие на поворот тракторно-транспортных агрегатов, при этом учитывали взаимосвязи системно образующих параметров:
- угла поворота план-шайбы устройства, установленной между трактором и первым прицепом, град.;
- угла поворота дышла прицепа, град;
- длину выхода штока гидроцилиндра, м.
Исследование базировалось на методах и
законах теоретической и прикладной механики, математики, теории машин и механизмов. Результаты исследований обрабатывались с применением методов математической статистики.
Результаты исследования. Как указывалось выше, при проведении серии экспериментальных исследований рассматривали влияние на радиус поворота двух параметров: угла поворота план-шайбы, установленной между трактором и первым прицепом, и длины выхода штока гидроцилиндра при фиксированных значениях угла поворота дышла прицепа. В результате после математической обработки полученных данных было выведено уравнение регрессии, описывающее процесс в кодированном виде: У1 = 0,188 - 0,002x1 - 0,0054х2 + 0,005х3 + + 0,002х1х2 - 0,008х1х3 + 0,0011х2х3 + (1) + 0,003х1х2х3 - 0,001х22+0,002х32.
Адекватность полученного уравнения проверялась по критерию Фишера.
Дисперсию адекватности определяли по методике, предложенной в опубликованных работах [1, 9], при этом были определены значения выходного параметра, вычисленные по уравнению регрессии. Расчётные значения критерия Фишера составили: Е = 17,52, что говорит о том, что полученное уравнение регрессии адекватно описывает процесс в пределах исследуемой области.
В раскодированном виде уравнение (1) имеет следующий вид:
АЯ = 0,173 + 0,001ад + 0,000166аш + + 0,027йпр - 0,000024адаш - 0,0015ад^пр - (2) - 0,00024аш^пр + 0,00002адаш^пр - (2) - 0,00000аш2 + 0,0042йпр2.
где аш - угол поворота план-шайбы установленной между трактором и первым прицепом, град.;
ад - угол поворота дышла прицепа, град; Нпр - длина выхода штока гидроцилиндра, м.
На основании полученных данных были построены поверхности отклика (рис. 2, 4) и сечения поверхности отклика ( рис. 3, 5) в зависимости от аш и при зафиксированном на нулевом уровне ад. При построении поверхностей откликов использовалась программа SigmaPlotv.11.0. При этом варьировались два выбранных фактора.
Полученное уравнение принимает вид: АЯ = 0,191 - 0,00025аш + 0,0013йпр + (3) + 0,00011ашйпр + 0,0042йпр2.
Рис. 2 - Поверхность отклика ДЯ в зависимости от аш и кпр (при зафиксированной на нулевом уровне ад = 17,5 град.)
Рис. 3 - Сечение поверхности отклика ДЯ в зависимости от аш и кпр (при зафиксированной на нулевом уровне ад = 17,5 град.)
известия оренбургского государственного аграрного университета
2020 • № 4 (84)
Рис. 4 - Поверхность отклика (3D-модель) ДЯ в зависимости от ад от и Ипр (при зафиксированной на нулевом уровне аш = 22,5 град.)
о.в-
0.4 -
у 0,135 / / 0,130
BS 0,100'" 0,130
190-----
—«UM— "40.185
0.1В0 0,105 \
10
15
25
30
ад, град.
■ I column
Рис. 5 - Сечение поверхности отклика ДЯ в зависимости ад от и Ипр (при зафиксированной на нулевом уровне аш = 22,5 град.)
Япов = 0,175 + 0,00049ад + 0,022йпр -- 0,001адйпр + 0,0042hn 2
пр
(4)
Вывод. Анализ построенных графиков позволяет сделать вывод о том, что использование устройства предложенной конструкции даёт возможность регулирования ширины транспортного коридора за счёт корректирования радиуса поворота и при прямолинейном движении.
Литература
1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.
2. Алдошин Н.В. Пехутов А.С. Повышение производительности при перевозке сельскохозяйственных грузов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2012. № 4. С. 26 - 27.
3. Гуськов Ю.А. Совершенствование сборочно-транспортного процесса и технических средств на заготовке грубых кормов: дис. ...д-ра техн. наук: Новосибирск, 2007. 211 с.
4. Кузнецов Е.Е., Щитов С.В. Повышение эффективности использования мобильных энергетических средств в технологии возделывания сельскохозяйственных культур: монография. Благовещенск: ДальГАУ, 2017. 272 с.
Кушнарев А.Н., Кузнецов Е.Е., Кривуца З.Ф. Способ корректирования траектории движения сельскохозяйственного транспортно-технологического комплекса // Актуальные вопросы науки и техники: сб. науч. трудов по итогам междунар. науч.-практич. конф. (11 апреля 2019 г.). Вып. VI. Самара, 2019. С. 23 - 26 [Электронный ресурс] URL: http://izron.ru/upload/ iblock/faa/sbornik_tekhnicheskie-nauki-g.-samara_-2019_szhatyy. pdf.
Методологическое обоснование выбора конструкции устройств рационального перераспределения сцепного веса / С.В.Щитов, С.А. Иванов, Е.Е. Кузнецов [и др.] // Электронный научно-производственный журнал «АгроЭкоИнфо». 2016. № 2 (24). 24 с.
Increasing The Shallowness Of The Wheeled Tractors / Shchitov S.V., Tikhonchuk P.V., Bumbar I.V., Krivuca Z.F., Samuilo V.V., Yakimenko A.V., Mitrokhina O.P. // Journal of Mechanical Engineering. 1752. 41 (2) (2018). P. 31 - 34 Website: https://jmerd. org.my/Paper/2018%2C%20V0LUME%202%2C%20ISSUE%20 2/31 - 34.pdfnull
Пат. на изобретение № 2613367. Рос. Федерация. Гидрорегули-руемое буксирное устройство колёсного трактора / С.В. Щитов, Е.Е. Кузнецов; заявит. и патентооблад. Дальневосточный гос. агр. университет; заявл. 13.08.2015; зарегистр. 13.08.2015; опубл. 16.03.2017. Бюл. № 8. 10 с.
Маслов Г.Г., Дидманидзе О.Н., Цибулевский В.В. Оптимизация параметров и режимов работы машин методами планирования эксперимента: учебн. пособ. для сельскохозяйственных вузов. М.: УМЦ «Триада», 2007. 292 с.
Кушнарев Алексей Николаевич, аспирант
Гончарук Алексей Иванович, кандидат технических наук, доцент Щитов Сергей Васильевич, доктор технических наук, профессор Кузнецов Евгений Евгеньевич, доктор технических наук, доцент Кислов Алексей Александрович, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный аграрный университет» Россия, 675005, Амурская область, г. Благовещенск, ул. Политехническая, 86 E-mail: [email protected]; [email protected]
технические науки
The results of experimental studies on the turning movement of multi-link transport-technological trains tranporting agricultural cargo
Kushnarev Alexey Nikolaevich, postgraduate
Goncharuk Alexey Ivanovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Shchitov Sergey Vasilievich, Doctor of Technical Sciences, Professor Kuznetsov Evgeny Evgenievich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor Kislov Aleksey Aleksandrovich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor Far Eastern State Agrarian University
86, Polytechnic St., Blagoveshchensk, Amur region, 675005, Russia E-mail: [email protected]; [email protected]
One of the key conditions for obtaining a high yield is the timely transport and technological support of a number of agricultural operations performed in the technology of agricultural crops cultivation. This issue is especially acute where the timeliness of the above-mentioned work largely depends on the natural and climatic conditions and the state of the soil. The specificity is due to the ability of the power facilities to perform the functions assigned to them, which is largely limited by the traction and coupling properties during this period. This problem is relevant in regions where, during the period of the main agricultural work, the soil has a weak bearing capacity. Under these conditions, wheeled tractors of class 1.4...2 are used to carry out transport and technological work. They are used in multi-link tractor-transport trains that carry out on-farm transportation on roads with a lane width of up to 3 m and a limited increase in the width of the transport corridor at a turn. The study was carried out with the aim of reducing the transport corridor in the turn of tractor-transport units. For this, a device has been developed that allows to solve the indicated problem by adjusting the point of adhesion of the trailer with the energy device. The proposed article presents the results of experimental studies to correct the transport corridor of the unit.
Key words: tractor, device, turn, width of the transport corridor, turning radius.
-♦-
УДК 631.563.2:635.13
Энергоэффективные режимы сушки овощей
О.А. Мелякова, канд. техн. наук ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
Изложены результаты исследования энергоэффективных режимов сушки овощей на примере моркови и свёклы. Для проведения исследования выбрана конвективно-радиационная сушилка. В качестве критерия оценки рассмотрены различные энергетические режимы. Сушка растительных материалов не является только технологическим процессом, это сложный физико-химический процесс. Он сопровождается изменением в овощах их химического состава и энергетической ценности. Сушка проводилась с лёгкой естественной аэрацией при удельной мощности нагревателя, равной 5,1 кВт/м2 и 2 кВт/м2 и удельной загрузке 4,2 кг/м2 и 8,3 кг/м2. В качестве критерия оценки энергетических режимов применим удельный расход энергии. При сушке материала учитывается толщина слоя и размер нарезки. Оптимальная величина, рекомендованная для инфракрасной сушки, составляет от 2 до 5 мм. Для проведения исследования овощи были нарезаны кубиками. При увеличении размеров нарезки материала (толщиной более 5 мм) глубина проникновения инфракрасных лучей уменьшается. Выявлены зависимости расхода электрической энергии от продолжительности включения конвективно-радиационной сушилки.
Ключевые слова: режимы сушки, прерывистое облучение, конвективно-радиационная сушилка, расход энергии.
Тюменская область имеет предпосылки активизации инновационного процесса и благоприятные условия для реализации государственных программ по развитию топливно-энергетического комплекса.
В связи с этим прирост населения за последние пять лет составил около 5 %. Динамика численности населения Тюменской области приведена на рисунке 1 [1].
Суровые климатические условия и недостаток пахотных земель в северных регионах не по-
зволяют там возделывать овощи. Наблюдается ограничение в потреблении овощей местного производства, которое в основном сосредоточено в южных районах Тюменской области. Рассмотрим производство овощей в Тюменской области за анализируемый период на душу населения (рис. 2) [2].
С учётом рекомендованных норм каждый человек ежегодно должен употреблять овощей 140 кг [3]. В таблице 1 представлены современные рекомендуемые рациональные нормы по-
