Scientific journal

Modern high technologies

ISSN 1812-7320

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,940

В настоящее время в растениеводстве происходит коренная переоценка применяемых технологий возделывания сельскохозяйственных культур с целью сокращения энергетических затрат. Для практической реализации ресурсосберегающих технологий используются машины с активными рабочими органами, эффективному совершенствованию которых во многом препятствует несовершенный характер прочностной концептуальности синтеза зубчатых передач. Вместе с тем, как показывает анализ, существуют принципиальные возможности значительного улучшения качественных показателей зубчатой передачи путем выбора кривизны их профилей. Для паразитных зубчатых передач резерв роста нагрузочной способности может достигать 20 %, а по ресурсу - до 10 раз. При этом становится реальной возможность существенного уменьшения энергетических затрат - до 5 % и более.

Проведенные теоретические исследования позволили разработать математическую модель оптимизации технических средств обработки почвы, включающую в себя функционалы: максимум КПД (коэффициент полезного действия) зубчатой кинематической пары передачи (обобщающий критерий) и минимум энергетических затрат (решающий критерий) и ограничения: отсутствие заострения профилей зубьев, отсутствие подрезания ножек зубьев, условие непрерывности зацепления, отсутствие интерференции зубьев.

Алгоритм решения разработанной модели оптимизации при многоэкстремальности локальных функционалов может представлять собой последовательную процедуру, имеющую рекуррентный характер. Это означает, что процесс поиска состоит из повторяющихся этапов, каждый из которых представляет собой переход от одного решения к другому, лучшему, что и образует процедуру последовательного улучшения решения.

Решение модели по разработанной нами программе показало, что с увеличением угла профиля зуба от 12 до 28° КПД передачи возрастает и остается постоянным в диапазоне 29...32°. Однако предпочтительным оказывается угол профиля 32°, т.к. при одинаковых значениях обобщающего критерия коэффициент перекрытия (показатель качества) выше. Оптимальному значению угла профиля зуба соответствуют оптимальные значения коэффициентов смещений: -0,35; +0,35.

В сравнении со стандартными колесами, установленными на культиваторе Zirkon 7/300, наблюдается увеличение значения КПД зубчатой пары на 1,4 %.

При оптимизации решающего критерия использовались нормативные показатели хозяйства, в котором проводились полевые испытания - СПК «Колхоз Красный маяк». В программу оптимизации были включены все модели Циркон с шириной захвата от 2,5 до 6,0 м. Оптимизация решающего критерия показывает, что использование широкозахватных агрегатов со стандартной трансмиссией культиваторов в условиях хозяйства СПК «Колхоз Красный маяк» не рационально. Однако улучшенная трансмиссия позволяет их применение, т.к. производительность при этом увеличивается при незначительном увеличении энергетических затрат.

При использовании культиватора Zirkon 7/300 экономия энергетических затрат по одному агрегату составляет 2228,7 МДж при выигрыше в мощности 12,4 кВт, что приводит к экономии топлива до 1,3 кг/га. В условиях хозяйства СПК «Колхоз Красный маяк» расход топлива сокращается на 1,3 т за сезон.

Результаты лабораторных испытаний (КПД стандартной передачи равен 0,984; улучшенной - 0,993) подтвердили (по методике парного сравнения с помощью t-критерия при уровне значимости α = 0,01) результаты компьютерного эксперимента.

Сравнительные полевые исследования улучшенных зубчатых колес на агрегате МТЗ-82 + Zirkon 7/300 показали высокую их эффективность как при ленточной энергосберегающей технологии, так и при сплошной обработке почвы (таблица).

Таблица

Результаты полевых испытаний

Оценка экономической эффективности результатов исследований проведена в рамках ГОСТ 23730-88 «Методы экономической оценки универсальных машин и технологических комплексов». Ожидаемый годовой экономический эффект в СПК «Красный маяк» Городецкого района Нижегородской области - 1128,1 тыс. рублей.