Научный архив: статьи

Вынужденный простой машин в агропромышленном комплексе из-за неоптимальных стратегий ремонта, возникает в ситуации, когда остановки техники происходят из-за неэффективных подходов к техническому обслуживанию и восстановлению работоспособности технических средств. Снижение технической готовности машин приводит к уменьшению их производительности и, соответственно, увеличению издержек и потере финансовых средств, производителями сельскохозяйственной продукции. Целью исследования, является разработка концептуальной модели технического обслуживания и ремонта транспортно-технологических машин в АПК на основе информационных технологий. В работе использован метод логического моделирования с выделением трёх основных технических состояний (G1 - ремонт не нужен, G2 - условный ремонт, G3 - обязателен ремонт) и системы логических принципов 1.1-3.6, а также метод регрессионного анализа. Результаты исследования содержат двухуровневую многокомпонентную модель и алгоритм направления техники в ремонт. Модель производственно-технической эксплуатации машин (МТТ) отображает ключевые моменты управления техническим сервисом машин, взаимосвязи между ними, с учетом предиктивной аналитики отказов тракторов и автомобилей для ускорения восстановления работоспособности. Алгоритм способствует организации ремонтных воздействий, повышает четкость в работе всех звеньев, участвующих в процессе организации восстановления работоспособности и обслуживания машин, имеющих в своем оснащении информационно-электронные модули и блоки. Разработки вносят вклад в развитие цифровых логических инструментов для принятия обоснованных решений в области управления машинно-тракторным парком предприятиями АПК. Применение модели при техническом сервисе сельскохозяйственных предприятий Иркутской области показывает, что коэффициент технической готовности парка увеличивается на 30% за счёт приоритизации ремонта или замены запасных частей по остаточному ресурсу и снижения времени простоя, по сравнению с текущей стратегией эксплуатацией машин на предприятиях АПК.

Достижения в дизелестроении было решено использовать для создания первых отечественных дизелей для тракторов массового производства. Сохранение технологических размеров при производстве дизеля позволяло использовать основное оборудование отечественных заводов, имевших станки с жесткими шпинделями. (Цель исследования) Установить ключевые моменты, повлиявшие на создание Научным автомоторным институтом первых тракторных дизелей, выбор типа и характеристик этих двигателей, выявить факторы, оказавшие воздействие на воплощение данных конструкций в металле. (Материалы и методы) Использовали документы, хранящиеся в фондах Российского государственного архива экономики, печатные источники периодических технических изданий, труды Научно-исследовательского тракторного института, материалы из фондов Научно-исследовательского музея Научного автомоторного института. (Результаты и обсуждение) Отметили, что Научный автотракторный институт проводил работы по конструированию дизелей совместно с Харьковским и Сталинградским тракторными заводами. Конструкция дизеля должна была соответствовать оборудованию заводов. Определили, что при выборе материалов для проектируемого дизель-мотора максимально использовалась спецификация материалов, принятая на заводе. (Выводы) Испытания опытных образцов дизелей Научного автомоторного института показали, что основной проблемой при создании дизеля стали материалы, их термообработка и качество изготовления. Построенный с использованием имеющихся технологий дизель не мог работать без значительных износов и аварий. Детали дизеля требовали большой точности в обработке. Были необходимы тщательный подбор сталей, специальная термическая обработка гильз, поршневых колец. Обычно используемое на тракторах и автомобилях моторное масло также не подходило для дизельмоторов с их высоким напряжением в трущихся деталях. Дизели требовали исключительно чистое топливо, которое нужно было очищать при производстве.

Для ремонта деталей, подвергшихся износу, существуют различные технологии и методы восстановления, однако технологию электроискрового наращивания принято считать универсальным методом для восстановления изделий. Исследования по оптимизации режимов нанесения покрытий представляют собой актуальную задачу. (Цель исследования) Провести анализ влияния скважности тока на толщину электроискрового покрытия; определить влияние каждого последовательно нанесенного слоя на суммарную толщину покрытия; дать описание полученных результатов; оценить шероховатость образуемых покрытий. (Материалы и методы) Нанесли последовательно 10 слоев для определения влияния каждого нанесенного слоя в суммарную толщину электроискрового покрытия на четырех режимах работы скважности тока. Использовали для наращивания никелевый сплав ERNiCr-3, режимы скважности тока меняли в пределах от 1 до 4 процентов при постоянной частоте тока 250 герц и постоянном напряжении 48 вольт. Установили, что среднее значение электроискровой обработки по времени нанесения 10 слоев на заготовку составило 3 минуты. Провели оценку шероховатости на образцах покрытий при помощи профилограф-профилометра «Абрис-ПМ7». (Результаты и обсуждение) Показали, что предварительный подогрев электрода благоприятно влияет на рост толщины электроискрового наращивания. При скважностях тока равных 1 и 2 процента получаемая форма покрытия имела плоский вид, а при скважности тока 3 и 4 процента покрытие имело пирамидальную форму, что объясняется образованием более глубоких лунок с наплывами и более грубым наложением материала электрода на поверхность изделия; последующие наращиваемые слои приходятся на вершины точечных участков образуемых неровностей. (Выводы) С увеличением скважности тока производительность наращивания возрастает. При переходе со скважности тока 3 процента на скважность тока 4 процента толщина покрытия возрастает на 44 процента.

В современном ремонтном производстве используют материалы, изменяющие структуру поверхностного слоя при их механической обработке, приводящей к значительному снижению адгезии покрытия с основой и распространению остаточных напряжений подложки в покрытии. В результате наблюдается повышенное трещинообразование покрытия, что накладывает существенные ограничения на применение технологии гальванического осаждения при восстановлении деталей. (Цель исследования) Выбрать вариант численного расчета параметров шпиндельного узла инструментальной головки для нанесения дисперсно-упрочненных гальванических композиционных покрытий на основе хрома, позволяющий получать покрытия с заданной величиной шероховатости. (Материалы и методы) Спроектировали по результатам расчетов и изготовили специальную установку для нанесения дисперсноупрочненных гальванических композиционных покрытий. Отметили, что на установке возможно изменение параметров осаждения композиционного покрытия в широких диапазонах. (Результаты и обсуждение) Предложили алгоритм расчета с использованием численных методов, параметров колебания вращающегося шпинделя инструментальной головки для различных конструктивных вариантов шпиндельных узлов, реализуемый с использованием электронновычислительной машины. Показали, что расчет шпиндельного узла существенно облегчается при использовании метода начальных параметров в матричной форме. Метод позволяет связать параметры шпиндельного узла в начальном сечении (на переднем конце шпинделя) с аналогичными параметрами в любом другом сечении. (Выводы) Эксперимент показал, что проведенные расчеты оказались верными: предлагаемый метод нанесения дисперсно-упрочненных покрытий позволяет обрабатывать детали 7-8 квалитета точности размерными дисперсно-упрочненными гальваническими композиционными покрытиями без механической обработки с шероховатостью поверхности покрытия на основе хромовой матрицы равной 0,02-0,04 микрометров при толщинах покрытия от 20 до 300 микрометров.

Основными методами формирования полимерных композиционных материалов на основе термопластичных матриц служат литье под давлением и экструзия. Все они реализуются через процесс вязкого течения материала, при котором возникает сила внутреннего трения, характеризуемая вязкостью расплава. Данный параметр – определяющий при выборе метода переработки материала в изделие. (Цель исследования) Определить величину эффективной вязкости композиционного триботехнического материала марки ULTRAN 630CF на основе полиамида в зависимости от температуры и величины приложенной нагрузки. (Материалы и методы) Образцы представляли собой гранулы ULTRAN 630CF. Реологические свойства ULTRAN 630CF измеряли при помощи экструзионного пластометра ПТР-ЛАБ-02. Эксперимент состоял в оценке эффективной вязкости материала при варьировании температур и действующих нагрузок. Температуру нагрева образцов фиксировали на значениях 250, 270 и 290 градусов Цельсия. При измерениях варьировалась скорость сдвига расплава с помощью установки грузов различной массы: 3,8; 5; 7 килограммов. (Результаты и обсуждение) На основе полученных экспериментальным путем данных выполнили расчет значения вязкости и представили графическую интерпретацию. С увеличением температур и нагрузок вязкость материала падает до 6,1 раз. Влияние величины нагрузки заметно только при температуре 250 градусов Цельсия, что связано с ярко выраженной аномалией вязкости. При температурах 270 и 290 градусов Цельсия напряжения сдвига малы, материал течет с постоянной вязкостью. (Выводы) Вязкость ULTRAN 630CF снижается по линейной зависимости с ростом температур и нагрузок, что говорит о его высокой стабильности и широком спектре методов переработки: экструзия, литье под давлением, прессование, 3D-печать.

Использование металлического лома и отходов решает проблемы сохранения природных ресурсов, снижает энергетические и экономические затраты. В машиностроении алюминиевые бронзы – одни из самых востребованных, их применяют в изделиях, где необходимы такие показатели, как высокая прочность и пластичность, износостойкость и коррозионная стойкость. (Цель исследования) Изготовить наплавочный электрод из лома медных сплавов, исследовать свойства и процессы формирования покрытия, получаемого при нанесении данного материала. (Материалы и методы) Изучили микроструктуру и микротвердость покрытия из вторичной бронзы. Получили материал для наплавки методом электроэрозионного диспергирования бронзового лома. Формировали компактный полуфабрикат из полученного порошка с помощью технологии искрового плазменного спекания, который наносили на стальные образцы методом электроискровой обработки. (Результаты и обсуждение) Исследование микротвердости покрытий показало, что покрытия из бронзы БрАЖ9-4 имеют микротвердость примерно в 1,7-2 раза больше спеченной бронзы, при этом характеристики зоны термического влияния и ее наличие напрямую зависят от материала подложки и от материала электрода. Определили, что при получении материалов данным методом можно коррелировать элементный состав в зависимости от требуемых задач. (Выводы) Выявили, что изучаемый материал после искрового плазменного спекания состоит из мелкодисперсных зерен шаровидной формы, что влияет на параметры нанесения и характеристики покрытия. При нанесении покрытия одним и тем же электродом на различные марки стали характер покрытия меняется при тех же параметрах нанесения материала.

Птичий помет и вопросы его утилизации – насущные проблемы любого птицеводческого хозяйства, поскольку птичий помет представляет собой опасные отходы. В работе отобразили альтернативный способ утилизации птичьего помета и получения тепловой и электрической энергии на базе газогенераторной установки. Обосновали математическую модель для определения параметров газогенераторной установки. (Цель исследования) Снизить затраты на энергообеспечение малых птицеводческих ферм путем использования газогенераторной установки, работающей на птичьем помете. (Материалы и методы) Применили методы математического анализа; в теоретических исследованиях задействовали методы системного анализа и синтеза, моделирования; использовали положения и законы теплового баланса и математики. Обработали полученные экспериментальные данные с помощью математической статистики с применением электронно-вычислительных машин. (Результаты и обсуждение) Разработали технологию утилизации куриного помета с попутной выработкой тепловой и электрической энергии. Определили характеристики работы газогенераторной установки на птичьем помете, а также состав пиролизного газа: 25 процентов двухвалентного оксида углерода, 18 процентов четырехвалентного оксида углерода, 17 процентов углеводородного радикала; температура пиролиза 700-800 градусов Цельсия. Собрали экспериментальный образец газогенераторной установки с учетом характеристик птичьего помета в качестве топлива. (Выводы) Данная технология позволила решить проблему утилизации отходов птичьего помета как с экологической, так и с точки зрения экономической целесообразности. При утилизации вырабатывается дополнительная тепловая и электрическая энергия, которая будет направлена на нужды производства птицеводческого хозяйства.

Амурская область – основной сельскохозяйственный регион Дальневосточного федерального округа. По объему выращенной продукции (сои) на долю Амурской области приходится свыше 40 процентов от всего валового сбора Российской Федерации. (Цель исследования) Изучить влияние догружающе-распределяющего модуля на технологические характеристики колесного транспортного агрегата. (Материалы и методы) Отметили, что основная задача при уборке сельскохозяйственных культур в условиях, когда почва имеет слабую несущую способность, заключается в своевременном вывозе полученного урожая с полей. Наличие слабой несущей способности почвы объясняется тем, что в период уборки (август-октябрь) выпадает наибольшее количество осадков. Выявили, что одним из способов решения обозначенной задачи служит повышение тягово-сцепных свойств энергетического средства за счет рационального распределения сцепного веса при увеличении площади опоры его движителей. (Результаты и обсуждение) Привели результаты исследований повышения тягово-сцепных свойств автопоезда в составе автомобиля КамАЗ-4350 и прицепа 2ПН-4М за счет использования догружающего модуля для грузового автомобиля и постановки арочных шин, что дает возможность расширить технологические характеристики агрегата по проходимости и снизить техногенное воздействие его ходовой системы на плодородный почвенный слой в движении. Установили, что предложенный метод позволяет повысить реализацию мощностных и тяговых характеристик движителем на 12-14 процентов по сравнению с серийным КамАЗ-4350 на арочных шинах. (Выводы) Увеличение эффективности транспортно-технологического обеспечения уборочного процесса возможно путем повышения тягово-сцепных свойств автомобиля за счет перераспределения сцепного веса в системе транспортного агрегата, непосредственно между прицепом и автомобилем.

Естественно-производственные условия Амурской области характеризуются наличием низких температур до минус 35-40 градусов по Цельсию в зимний период времени. Производственный опыт показывает, что выпускаемые в настоящее время автомобили семейства КамАЗ не в полной мере адаптированы для эксплуатации в подобных условиях, поэтому не могут реализовать все свои потенциальные эксплуатационные возможности. (Цель исследования) Повысить эффективность использования автомобилей семейства КамАЗ-55111 за счет установки способствующих поддержанию оптимального температурного режима в работе дополнительных устройств, позволяющих адаптировать агрегаты к зимним условиям эксплуатации. (Материалы и методы) Определили, что одним из действенных приемов служит адаптация к природно-производственным условиям эксплуатации, в частности, гидравлической и топливной систем как основных, отвечающих за работоспособность элементов, а также улучшение пусковых качеств двигателя путем применения электрических подогревающих устройств и рекуперационных модулей, использующих теплоту уходящих газов двигателя. Изучили серийный КамАЗ-55111 и Ка мАЗ- 55111, адаптированный к низкотемпературным условиям использования, с установленными термоэлектрическим подогревающим модулем, теплоаккумулирующим устройством аккумуляторной батареи и ленточным подогревателем фильтра грубой очистки топлива. (Результаты и обсуждение) Привели результаты исследований по повышению эффективности использования автомобилей семейства КамАЗ при их адаптации к эксплуатации в условиях низких температур окружающего воздуха. (Выводы) Рассматриваемый вопрос особенно актуален в сельскохозяйственном производстве регионов с продолжительным холодным периодом, так как эксплуатация автомобилей в сельской местности значительно отличается от эксплуатации на транспортных предприятиях и в городских условиях.

Высокая динамика производства новой сельскохозяйственной техники в последние годы служит результатом поэтапного выполнения Стратегии развития сельскохозяйственного машиностроения до 2030 года. В настоящее время необходима проработка комплексного подхода к обеспечению эффективного использования выпускаемой техники на весь срок ее службы. (Цель исследования) Изучить имеющийся опыт обеспечения ремонтопригодности энергонасыщенной техники и определить возможности для дальнейшего совершенствования сервисной службы дилеров, потребителей сельскохозяйственной техники, входящих в ассоциацию «Росспецмаш». (Материалы и методы) Провели анализ ранее выпускаемой продукции для технического обслуживания и ремонта сельскохозяйственной техники в мастерских хозяйств и предприятий, входящих в ВО «Сельхозтехника». Установили, что на современном этапе для дальнейшего эффективного использования новой техники необходимо провести опрос дилеров о наличии и состоянии имеющегося сервисного оборудования, диагностических приборов, стендов для обкатки и испытания узлов и агрегатов. (Результаты и обсуждение) Представили вариант анкеты для оценки уровня оснащенности сервисных предприятий, а также предложения для унификации контрольно-диагностического и сервисного оборудования. Отсутствие координации в области работ по техническому обслуживанию и ремонту дает определенные негативные риски в обеспечении ремонтопригодности, особенно энергонасыщенной техники. (Выводы) Необходимо провести опрос сервисной службы дилеров предприятий сельхозмашиностроения, входящих в ассоциацию «Росспецмаш», на предмет наличия и потребности оборудования для проведения регламентных работ по техническому обслуживанию, включая ресурсное диагностирование, ремонт. На основании полученных данных определить состояние инженерной инфраструктуры и дать рекомендации, позволяющие повысить эффективность использования новой отечественной энергонасыщенной техники за счет комплексного подхода к обеспечению высоких показателей ремонтопригодности на весь срок службы.

При обеспечении транспортных работ и движении автомобиля в условиях поперечного уклона нередко приходится сталкиваться с эффектом неконтролируемого перемещения груза по платформе кузова, что вызывает перераспределение нагрузки на движители, находящиеся на одной колесной оси. Кроме этого, при перевозке сыпучих грузов происходит их высыпание из кузова, особенно семян сельскохозяйственных культур, что в конечном итоге снижает урожайность из-за потерь. (Цель исследования) Провести экспериментальные испытания устройства «Рамочный регулятор нагрузки» с использованием автомобиля модели КамАЗ-5350. (Материалы и методы) Отметили, что большие сложности возникают при выходе из строя одного из движителей (повреждение или прокол колеса), находящихся на одной оси, непосредственно в пределах поля, так как замена движителя в полевых условиях при наличии слабонесущей поверхности – очень трудоемкая операция. Определили, что одним из рациональных способов при эксплуатации автомобилей в вышеобозначенных условиях служит автоматическое перераспределение нагрузки на исправный движитель, что позволяет снизить вертикальную нагрузку на поврежденный движитель и продолжить движение агрегата. (Результаты и обсуждение) Привели результаты экспериментальной проверки влияния рамочного регулятора нагрузки, выполненного по патенту РФ № 166665, на поперечную устойчивость грузового автомобиля на примере модели КамАЗ-5350 в условиях сельскохозяйственного производства в Амурской области. (Выводы) Рассмотрели актуальность внедрения рамочного регулятора нагрузки для промышленного применения в технологическом процессе полевых операций в агропромышленном комплексе. Предлагаемый рамочный регулятор нагрузки представляет собой высокоэффективную конструкцию, обладающую высокой надежностью и низкой себестоимостью, которая позволяет перераспределить нагрузку между движителями, находящимися на одной оси, при выходе из строя одного из них.

Проектирование автоматизированных блочно-модульных устройств для выращивания свежей витаминной продукции в условиях городского сельского хозяйства становится актуальным направлением развития. Топологическая оптимизация узлов и деталей этих устройств позволит значительно снизить стоимость изделий, уменьшить материал и массу изделий и сохранить их прочность и жесткость. В статье привели пример топологической оптимизации рычага привода модульно-роторной установки для сити-ферм. (Цель исследования) Оптимизировать топологически рычаг привода модульно-роторной установки для сити-ферм, снизить потребление материала и, соответственно, уменьшить массу детали. (Материалы и методы) Отметили, что в качестве системы автоматизированного проектирования была использована программа SolidWorks, позволяющая проводить топологическую оптимизацию деталей. Указали, что методами изготовления топологически оптимизированных деталей служат: аддитивные технологии (3D-печать), технологии литья, изготовление из композитных материалов под давлением, обработка резанием. (Результаты и обсуждение) Привели этапы топологической оптимизации рычага привода, включающие в себя подготовку автоматизированного проектирования геометрии рычага, проведение статического анализа исходной модели, создание параметрической сетки, обработку топологически оптимизированной модели рычага привода, результаты первичного статического анализа, вывод данных эпюр статического перемещения, вывод данных эпюр по запасу прочности материала. (Выводы) По результатам исследования масса топологически оптимизированного рычага привода снизилась на 42 процента, вследствие этого уменьшился запас прочности детали, что влечет за собой увеличение рабочего напряжения до 183 мегапаскалей. Но учитывая предел текучести стали 45, напряжения остаются в пределах допустимых значений (530 мегапаскалей).