Новая концепция работы двигателей автотракторной техники на безнагрузочных режимах

и режимами его работы (ю, А). Чтобы обеспечивалось движение клубней по решетам, уравнение (6) должно иметь вид неравенства, левая часть которого больше правой. Этого можно достичь увеличением либо амплитуды А, либо угловой скорости ю.

С точки зрения агротребований, предъявляемых к качеству сортирования картофеля, увеличение левой части уравнения (6) целесообразно осуществлять за счет увеличения амплитуды, так как при повышении частоты колебаний растет сила инерции р пропорционально квадрату угловой скорости колебаний и одновременно уменьшается продолжительность ее действия, что приводит к удару решет по клубню и увеличивает их травмирование.

Схема силового взаимодействия клубней картофеля с решетной поверхностью (см. рис. 1) позволяет выявить условия, определяющие характер движения клубней, т. е. с отрывом или без отрыва от поверхности решета. Движение клубней без отрыва от поверхности решета является обязательным условием работы картофелесортировальной машины, так как исключает дополнительные соударения клубней с элементами решетной поверхности.

Как видно из рис. 1, для обеспечения безотрывного движения клубней по решету необходимо соблюдение условия

рБт

Подставив в уравнение (7) значения р и О, получим:

ю2А < ^собР/б1п

Уравнения (6) и (8), полученные в результате теоретического анализа процесса взаимодействия клубней с колеблющейся решетной поверхностью, позволяют определить ориентировочные значения режимов работы калибровщика клубней картофеля.

Список литературы

1. Технологии, машины и оборудование для возделывания, уборки, хранения и переработки картофеля. Каталог-справочник. — М.: Информагротех, 1994. — 96 с.

2. Пат. 40836 РФ МПК7А 01 Д 33/08. Картофелесортировальная машина / П.Н. Волосевич. — Заявка № 2004114104, 06.05.04; опубл. 10.10.2004. Бюл. № 28.

3. Волосевич, П.Н. Некоторые физико-механические свойства клубней картофеля в приложении к выбору рационального способа калибрования / П.Н. Волосевич / Сб. науч. тр: Совершенствование технических средств в растениеводстве. — Саратов: СГАУ, 1998. — С. 7-8.

4. Волосевич, П.Н. Пути совершенствования решетных поверхностей сортировально-калибровочных машин / П.Н. Волосевич / Сб. науч. тр.: Механизация уборки, послеуборочной обработки и хранения урожая сельскохозяйственных культур. Т. 32. — М.: ВИМ, 2000. — С. 86-91.

УДК 631.3; 621.4

Д.А. Уханов, канд. техн. наук, доцент

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

новая концепция работы двигателей автотракторной техники на безнагрузочных режимах

При остановках и стоянках автотракторной техники (автомобилей, тракторов, комбайнов и др.) с не-выключенным двигателем и отпущенной педалью акселератора последний работает на малых оборотах типового самостоятельного режима холостого хода (РХХ), который из-за пониженных цикловых подач топлива и некачественного смесеобразования характеризуется ухудшением рабочего процесса в цилиндрах. Внешние признаки этого безнагру-зочного режима — нестабильная работа двигателя, непроизводительный расход топлива, повышенное содержание вредных веществ в отработавших газах и интенсивное нагаро- и смолообразования на деталях цилиндропоршневой группы.

Хронометраж времени и замер расхода топлива у различной автотракторной техники при выполнении ими производственных функций показывают,

100

что на типовом самостоятельном РХХ двигатели автомобилей работают 15...30 % рабочего времени, сельскохозяйственных тракторов — 8.29 % и зерноуборочных комбайнов — 5.15 %, сжигая при этом «впустую» (не производя полезной работы) соответственно 7.15, 6.12 и 5.17 % суммарного объема топлива. В зимних условиях эксплуатации, особенно в условиях северных широт, время работы двигателей на РХХ еще более возрастает. Все это приводит к существенным потерям углеводородного топлива и перерасходу денежных средств. Очевидность недостатков, присущих типовому самостоятельному РХХ, указывает на необходимость разработки новых способов и средств для улучшения работы двигателей на безнагрузочных режимах при остановках и стоянках автотракторной техники. К таким разработкам следует отнести техниче-

ские решения (патенты РФ №2 2170914, №2 2204730, № 2296236, № 2302542), разработанные на кафедре «Тракторы, автомобили и теплоэнергетика» ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Сущность способа заключается в автоматическом переводе работы двигателей при остановках и стоянках автотракторной техники на экспериментальный режим периодически повторяющихся тактов отключения и включения подачи топлива в области пониженных частот вращения коленчатого вала на холостом ходу. Несомненные преимущества предлагаемого способа — универсальность по отношению к двигателям различных типов и простота реализации на транспортных средствах при помощи малогабаритных и недорогих устройств — систем автоматического управления (САУ). Конструктивные варианты таких САУ применительно к различным двигателям автотракторной техники показаны на рисунке.

Основными частями САУ являются электронный блок управления и исполнительный механизм, электрически соединенные между собой. Блок управления подключается к бортовой сети электрооборудования автотракторной техники. Исполнительным механизмом у дизелей служит электромагнит (соленоид), сердечник которого кинематически соединен с органом управления топливоподачей (рейкой или дозатором топливного насоса высокого давления, рычагом центробежного регулятора частоты вращения, скобой останова двигателя). У бензиновых двигателей функции исполнительного механизма выполняют штатные устройства (электроп-невматический или электромагнитный клапаны

карбюратора, электромагнитные форсунки и регулятор холостого хода).

У дизелей в зависимости от командных сигналов, формируемых на выходе блока управления, исполнительный механизм перемещает орган управления топливоподачей в сторону отключения и последующего включения подачи топлива, создавая последовательно чередующие такты выбега и разгона в области пониженных частот вращения коленчатого вала от некоторого верхнего предела (например, пв = 800 мин-1) до нижнего предела (например, пн = 400 мин-1). При этом среднее значение частоты вращения за кинематический цикл составит п = (800 + 400)/2 = 600 мин-1. У бензиновых карбюраторных двигателей по командным сигналам блока управления периодически повторяющиеся такты отключения и включения подачи топлива осуществляются перекрытием и открытием электромагнитным (или электропневматическим) клапаном выходного канала системы холостого хода карбюратора. При этом топливо (или топливоздушная смесь) подается в цилиндры двигателя дозированными порциями через кратковременные интервалы.

У бензиновых двигателей с одноточечным или распределенным впрыском топлива за счет обмена информации между блоком управления и штатным контроллером двигателя происходит перенастройка (перепрограммирование) последнего на более обедненный состав топливоздушной смеси, необходимый для конкретной частоты вращения коленчатого вала на безнагрузочном режиме.

Исследования показывают, что в зависимости от типа двигателя на экспериментальном РХХ по

Системы автоматического управления двигателями автотракторной техники на режиме холостого хода:

а — тракторным дизелем; б — автомобильным дизелем; в — комбайновым дизелем; г — карбюраторным двигателем с электропневматическим клапаном; д — карбюраторным двигателем с электромагнитным клапаном; е — впрысковым двигателем; 1 — электронный блок управления; 2 — электромагнитный исполнительный механизм (соленоид или клапан); 3 — тахометр; 4 — штекер; 5 — разъемы

сравнению с типовым режимом, снижаются: минимально устойчивая частота вращения коленчатого вала — до 350.550 мин1; расход топлива — практически вдвое; содержание вредных веществ в отработавших газах — на 30.60 %; лаконагарные отложения на деталях цилиндропоршневой группы — на 25.45 0%; расход масла на угар — до 40.50 %о.

Следует особо отметить, что улучшение экологических показателей дизелей на экспериментальном РХХ по сравнению с типовым РХХ происходит в основном за счет того, что процесс впрыскивания топлива протекает более интенсивно по причине повышенной цикловой подачи (не менее 50.70 % номинала) на такте включения подачи топлива (такт разгона). Кроме того, в такте отключения подачи топлива (такт выбега) цилиндры лучше очищаются от продуктов неполного сгорания и первые рабочие циклы в такте разгона происходят практически при полном отсутствии отработавших газов. Следует также учесть, что средняя температура (теплонапряженность) деталей цилиндропоршневой группы двигателя в экспериментальном РХХ ниже, так как такт выбега происходит без сгорания горючей смеси в цилиндрах.

Для изучения колебаний, вызываемых тактами выбега и разгона на экспериментальном РХХ, проведены исследования зерноуборочного комбайна «Дон-1500» с дизелем СМД-31А. Результаты этих опытов показывают, что колебания дизеля на холостом ходу вызываются в основном действием перио-

дически возмущающих сил (опрокидывающего момента). Уровень виброскорости на экспериментальном РХХ несколько выше, чем на типовом, однако он не превышает нормативного значения. Резонансные явления хотя и имеют место, но существенно не влияют на характер вибраций дизеля, а воздействие их на рабочее место оператора оценивается как слабо ощутимое. Отношение частоты основной гармоники опрокидывающего момента к частоте собственных колебаний дизеля составляет не менее двух, что обеспечивает малые амплитуды колебаний при низких частотах вращения.

Так как на экспериментальном РХХ двигатели работают в области пониженных частот вращения коленчатого вала (меньше минимально устойчивой частоты вращения, задаваемой заводом-изготовителем), то это сопровождается незначительным снижением давления моторного масла в смазочной системе. Поэтому были выполнены сравнительные износные исследования карбюраторных и дизельных двигателей при работе на экспериментальном и типовом РХХ. В результате установлено, что допустимое снижение давления масла при работе двигателей на экспериментальном РХХ практически не влияет на износ кривошипношатунного механизма, причем основные детали на этом режиме, за счет меньшего числа ходов поршней, изнашиваются менее интенсивно, чем при работе на типовом РХХ.

УДК 631.362

П.Н. Волосевич, канд. техн. наук, доцент

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова»

экспериментальные исследования технологического процесса калибрования клубней картофеля решетами с шестиугольными отверстиями

Экспериментальная картофелесортировальная машина грохотного типа спроектирована по классической схеме сортировальных машин с ярусным расположением решет с шестиугольными отверстиями правильной формы [1]. Размеры отверстий верхнего и нижнего решет соответствуют агротребованиям на калибровку, предусматривающим разделение клубней на три фракции — крупную, среднюю и мелкую.

В верхнем ярусе установлено решето, по которому клубни крупной фракции идут сходом, а средние и мелкие — проходом. Отверстия решета нижнего яруса изготовлены так, что клубни средней фракции идут по нему сходом, а мелкой — прохо-

дом. Все три фракции клубней раздельно выводятся из калибровщика.

По результатам ранее проведенных теоретических исследований [2] выполнены предварительные расчеты режимных параметров работы картофелесортировальной машины.

Расчеты размеров отверстий и режимов работы грохотов выполнялись по минимальному размеру клубней крупной и средней фракции, исходя из тех соображений, что такие клубни глубже других погружаются в отверстия и для надежной работы картофелесортировальной машины именно эти клубни должны непрерывно перемещаться по ходу технологического процесса и не зависать в отверстиях решет.