Тракторы и сельхозмашины

Обоснование. В связи с активным ростом электрифицированной транспортной отрасли одним из ключевых вопросов при проектировании электрифицированных транспортных средств является определение оптимальных параметров комбинированных энергоустановок. В данной работе проводится исследование городского пассажирского транспортного средства особо большого класса с комбинированной энергоустановкой, состоящей из перезаряжаемой системы хранения электрической энергии и электрохимического генератора. Для определения оптимальных параметров комбинированной энергоустановки предлагается метод синтеза оптимальных параметров, учитывающий основные конструкционные требования и эксплуатационные особенности исследуемого транспортного средства.

Цель — определение оптимальных параметров комбинированной энергоустановки с учётом технико-эксплуатационных параметров и реальных режимов работы городского колёсного пассажирского транспортного средства особо большого класса.

Методы. Оптимизация параметров комбинированной энергоустановки осуществляется с помощью оптимизационного алгоритма глобального поиска, входящего в пакет GlobalToolbox программного обеспечения MATLAB. Для расчёта критерия оптимизации используются методы имитационного моделирования в программном комплексе Simulink.

Результаты. В статье приводятся: описание задачи оптимизации параметров комбинированной энергоустановки, описание имитационной математической модели в программном обеспечении Simulink, верификация математической модели на основе экспериментальных данных, результаты синтеза оптимальных параметров для различных химий ячеек перезаряжаемой системы хранения электрической энергии.

Заключение. По результатам исследования были определены оптимальные параметры комбинированной энергоустановки городского колёсного пассажирского транспортного средства с учётом основных технических и эксплуатационных параметров. Практической ценностью данной работы является возможность использования предложенной методики определения оптимальных параметров комбинированной энергоустановки при проектировании коммерческих транспортных средств с комбинированной энергоустановкой, в частности пассажирского транспортного средства особого большого класса с комбинированной энергоустановкой на электрохимическом генераторе и перезаряжаемой системой хранения электрической энергии.

Обоснование. В условиях рыночной экономики фермерские хозяйства представляют собой основную альтернативу развития села. Одним из условий получения хорошего урожая является качественная обработка почвы. Особенностью фермерских хозяйств являются их небольшие размеры. Поэтому для механизации процессов возделывания сельскохозяйственных культур необходимо использовать малогабаритные энергетические средства.

Цель — разработать малогабаритное тягово-транспортное средство для основной обработки почвы в условиях малых подсобных хозяйств и определить его тяговые показатели в зависимости от режима работы.

Методы. Разработана конструкция малогабаритного почвообрабатывающего агрегата на основе мотоблока. Предложенное средство малой механизации приводится движением мотоциклетным двигателем и оснащено комбинированными рабочими орудиями: спереди расположена фреза, сзади — дисковая батарея. Для оценки энергозатрат представленного агрегата был проведён мощностной анализ, включающий сопротивление фрезы и дискового рабочего органа.

Результаты. В результате определены затраты мощности на сопротивление фрезы и дисковых рабочих органов. Получены зависимости суммарного тягового сопротивления от скорости движения агрегата и глубины обработки почвы.

Заключение. В итоге подтверждена работоспособность предлагаемого агрегата для основной обработки почвы в условиях малых фермерских хозяйств и определены его тяговые характеристики.

Современные предприятия сельскохозяйственного машиностроения выпускают разнообразные по конструктивному решению зерноуборочные комбайны, в том числе с аксиальной схемой обмолота и сепарации. Разработка, усовершенствование и оптимизация параметров элементов роторных молотильно-сепарирующих устройств является актуальной технической задачей.

Цель работы является исследование рабочего процесса, происходящего в заходной части различных зерноуборочных комбайнов с аксиальной схемой обмолота и сепарации для выявления проблем, возникающих в них при их эксплуатации, и разработки методов их решения.

Исследование, проведённое в данной работе, основывается на всестороннем анализе информации, размещённой на веб-сайтах как отечественных, так и зарубежных производителей зерноуборочных самоходных комбайнов, кроме этого, в процессе работы были изучены данные из различных литературных источников, касающихся изменений физико-механических свойств стеблей сельскохозяйственных растений в ходе обмолота и результаты оценки состоянием приемных камер при промышленной эксплуатации в условиях сельхозпроизводства.

Рассмотрен технологический процесс зерноуборочных комбайнов с аксиальной схемой обмолота и сепарации различных производителей. Определён наиболее нагруженный элемент — приёмная камера заходной части, т.к. через неё проходит весь объём обмолачиваемой массы с максимальными механическими свойствами стеблей сельскохозяйственных культур. У комбайнов различных производителей при работе в производственных условиях выявлен сквозной износ приёмной камеры, ввиду большой нагрузки. Выявлена недостаточная эффективность существующих решений, направленных на борьбу с износом. Для снижения износа предложено оптимизировать технологический процесс путём изменения геометрической формы приемной камеры.

Практическая ценность данного исследования заключается в выявлении износа приёмной камеры при эксплуатации в производственных условиях зерноуборочных комбайнов с аксиальной схемой обмолота и сепарации различных производителей, наиболее перспективным направлением борьбы с которым является изменение технологического процесса за счёт оптимизации геометрической формы.

Обоснование. Режущая кромка современного ножа роторного культиватора, имеет сложную форму в виде пространственной кривой и должна осуществлять процесс резания почвы с минимальной энергоемкостью, не забиваясь сорняками. Ввиду сложности формы кривой, до сих пор не разработан метод её анализа на выполнение условия схода сорняков, что сдерживает определение направлений по её совершенствованию.

Цель — разработка методики анализа формы краевой кривой лезвия пространственных ножей роторных культиваторов на выполнение условия схода с них сорняков.

Методы. Дизайн исследования включал: разработку методики анализа формы краевой кривой лезвий пространственных ножей роторных культиваторов; апробацию методики при проведении анализа стандартных японских и китайских ножей.

Объектами исследования являлись формы краевых кривых стандартных японских и китайских ножей. Исследования проводились в течение 2023 и 2024 гг.

Результаты. Разработана методика анализа формы краевой кривой лезвия пространственных ножей роторных культиваторов на выполнение условия схода с них сорняков и приведены примеры её применения для анализа форм краевых кривых лезвий стандартных японских и китайских ножей. Установлена закономерность изменения угла клина по длине их лезвия, выявлены участки изучаемых лезвий с затруднённым сходом с них сорняков.

Заключение. Предложенная методика позволяет производить быстрый анализ формы краевой кривой лезвия роторных культиваторов на выполнение условия схода с него сорняков, выявлять участки лезвия, с которых затруднён сход сорной растительности.

Обоснование. В статье рассмотрен процесс моделирования движения зерна и зерносоломистых примесей, увлекаемых потоком воздуха, в системе транспортировки и очистки зерна селекционного комбайна, что необходимо для повышения качества очистки зерна и оптимизации разработки и настройки подобных систем очистки.

Цель — создание цифрового двойника системы транспортировки и очистки с возможностью симуляции движения частиц в воздушном потоке.

Методы. В качества объекта исследования была принята цифровая модель системы транспортировки и очистки зерна. Моделирование процесса и исследование движения частиц в воздушном потоке с использованием метода дискретных элементов проводилось в Донском инжиниринговом центре в рамках темы НИР Федерального научного агроинженерного центра ВИМ (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ). Параметры частиц выбирались исходя из замеров реальных примесей в зерновом ворохе пшеницы сорта «Анфиса».

Результаты. Уточнён состав зернового вороха, определены геометрические размеры и массы основных типовых частиц — зерновок, половы, остей и др., созданы их цифровые модели. Создана цифровая модель системы транспортировки и очистки зерна селекционного комбайна, с помощью которой проведено исследование движения частиц в воздушном потоке, в частности — их траекторий, скоростей движения. Моделировался маршрут движения зернового вороха от момента попадания с решет в зернозаборник до момента прохождения циклонного фильтра системы очистки. Проведены замеры основных параметров воздушного потока на физическом образце пневматической системы транспортировки и очистки зерна, установленной на селекционном комбайне.

Заключение. Для повышения качества очистки зерна в селекционном зерноуборочном комбайне и оптимизации разработки и настройки подобных систем очистки рассмотрена возможность проведения исследования в цифровой среде для конструкции, нуждающейся в оптимизации множества параметров, на примере созданного цифрового двойника системы транспортировки и очистки зерна с возможностью симуляции движения частиц в воздушном потоке.

Обоснование. Несущие системы полуприцепов играют ключевую роль в обеспечении безопасности и эффективности грузоперевозок. Поэтому при проектировании рамы необходимо проводить детальный анализ напряженно-деформированного состояния при помощи метода конечных элементов. При решении задач численного анализа важным этапом является выбор подходящей конечно-элементной модели рамы полуприцепа, обеспечивающей адекватное представление распределения напряжений и деформаций. В данном исследовании проводится сравнительный анализ различных подходов к построению конечно-элементных моделей, которые отличаются друг от друга методом передачи нагрузки со стороны перевозимых грузов, учетом контактных взаимодействий между элементами, а также способом моделирования седельно-сцепного устройства.

Цель — разработка и анализ расчётных конечно-элементных моделей несущей системы шторного полуприцепа с различными вариантами моделирования соединений элементов конструкции, способами передачи нагрузок со стороны седельного тягача и перевозимого груза.

Методы. Решение поставленной задачи проводится при помощи метода конечных элементов в программном комплексе Siemens NX.

Результаты. При анализе различных конечно-элементных моделей установлено, что:

1. При передаче нагрузки через поддоны разница напряжений достигает 60%.
2. Внедрение седельно-сцепного устройства в расчётную модель способствует снижению напряжений до 25% благодаря созданию дополнительной опорной поверхности для переднего листа полуприцепа.
3. Учёт контакта между всеми соприкасающимися элементами несущей системы и задание усилий затяжки болтов позволяет снизить напряжения в лонжеронах до 60%.

Заключение. В результате проведенного исследования разработан и проанализирован ряд конечно-элементных моделей рамы полуприцепа. Проведено исследование влияния различных вариантов моделирования соединений элементов конструкции, способов передачи нагрузок от седельного тягача и перевозимого груза на прочностные характеристики несущей системы. Анализ полученных результатов позволил выявить существенное влияние добавления поддонов, седельно-сцепного устройства и контактного взаимодействия между элементами на результаты расчета, что не позволяет сделать вывод об эквивалентности упрощенной и детализированной моделей. Следовательно, при проведении расчётов методом конечных элементов нельзя допускать отсутствие указанных элементов, т.к. это может привести к значительной разнице в результатах расчётов.

Обоснование. В современных условиях сельскохозяйственное оборудование сталкивается с проблемами повышенного износа и ограниченной доступности традиционных материалов. Для замены стандартных компонентов требуются инновационные решения, позволяющие улучшить механические свойства деталей при сохранении или снижении их массы. Применение метаматериалов, созданных с использованием технологий 3D-печати, открывает новые возможности для производства деталей с регулируемой внутренней структурой, что способствует повышению долговечности и эксплуатационных характеристик машин.

Целью исследования является анализ влияния восьмиугольной правильной и неправильной геометрической конфигурации метаматериалов на их механические свойства с целью разработки применения этих материалов для деталей сельскохозяйственной техники, обеспечивающих повышенную прочность и устойчивость к деформациям.

Методы. Исследование выполнено на основе численного моделирования с использованием системы автоматизированного проектирования и инженерного анализа. Объектами исследования выступали метаматериалы с различной конфигурацией восьмиугольных ячеек, отличающихся формой, размером, количеством и ориентацией. В рамках эксперимента проведен сравнительный анализ правильных и неправильных восьмиугольных структур.

Результаты. Проведенный анализ показал, что геометрическая структура метаматериалов оказывает значительное влияние на их механические характеристики. Правильные восьмиугольные структуры продемонстрировали повышенную жёсткость и устойчивость к деформациям, тогда как неправильные структуры отличались большей пластичностью. Оптимизация внутренней структуры материалов позволила улучшить механические свойства без значительного увеличения массы деталей.

Заключение. Исследование подтвердило целесообразность использования 3D-печати для создания метаматериалов с улучшенными механическими свойствами за счёт изменения геометрической структуры. Разработанные материалы могут заменить традиционные аналоги в сельскохозяйственных машинах, обеспечивая их долговечность и производительность.