Вестник аграрной науки Дона

Работа направлена на математическое описание циклической аэродинамики сил и моментов, возникающих на ветроколесе горизонтально-осевой ветроэнергетической установки в условиях рысканья. Сохраняя в качестве основы классические математические модели, сформулированы коррекции, позволяющие моделировать условия нестационарного ветрового потока. Учтены такие факторы, как косая обдувка, вызванная ошибкой системы рысканья, градиенты скорости ветра в приземном слое атмосферы и вблизи мачты ВЭУ, а также наложение индуктивных скоростей вблизи ветроколеса. Выполнено моделирование условий рысканья для установок малого и мегаваттного классов. В результате моделирования распределения углов атаки в плоскости вращения ветроколеса на задаваемых углах косой обдувки выявлена тенденция к смещению вертикальной и горизонтальной симметрии распределения. Опираясь на фактические данные углов косой обдувки, полученные экспериментально, была спрогнозирована реалистичная картина распределения углов атаки в плоскости вращения. Полученная картина отражает циклическую неравномерность аэродинамических нагрузок, возникающих на лопастях. На элементе лопасти с локальным радиусом 0,175 м угол атаки достигает значения 15,7° при её верхнем положении и снижается до 2,89° в нижнем, в то время как на локальном радиусе 0,875 м величина колеблется от 4,52º до 3,64º соответственно. Сравнительный анализа установок двух классов позволяет в дальнейшем разработать комплексный алгоритм определения циклических нагрузок на ветроколесо. Представленная в работе математическая модель может быть применена при создании системы управления в режиме реального времени.

Ключевые слова

Проведен анализ методов повышения надежности технических систем машин и оборудования АПК и их синтеза применительно к механическим приводам сельскохозяйственного назначения. Приведена классификация методов, обеспечивающих повышение надежности механических систем и разработана классификация методов специального резервирования для повышения надежности элементов механических приводов. Сформулированы методы резервирования, обеспечивающие повышение функциональной и эксплуатационной надежности. Сущность заключается в реализации заложенных в элементы механических приводов расчетных характеристик и потенциального ресурса за счет проектирования средств и устройств в элементах, выполняющих дополнительные функции, которые изменяют характер нагрузки, скоростной и температурный режимы, условия смазки и увеличивают вероятность безотказной работы. Перечисленные методы специального резервирования могут быть широко использованы в практике при проектировании, изготовлении и сборке сложных технико-технологических систем и объектов, а также их эксплуатации.

Ключевые слова

При уходе за посевами пропашных культур наряду с химической широко применяется механическая обработка почвы. При этом, несмотря на очевидные преимущества, для механической междурядной культивации характерен ряд недостатков, в том числе и провокация возникновения водной эрозии, особенно на склоновых землях. Целью представленного исследования является обоснование параметров рабочего органа к культиваторам-растениепитателям для формирования противоэрозионного рельефа в междурядьях посевов пропашных культур. Для этого авторами предложено использовать лункообразователи ротационного типа, содержащие крыльчатки со ступицами, несущими лопасти. Причем лопасти выполнены в виде полудисков и расположены под углом 55-600 к оси вращения ступицы. При движении орудия по полю такие крыльчатки вращаются за счет сцепления лопастей с почвой, при этом лопасти, работая как часть плоского диска, формируют на поверхности поля лунки переменной ширины и глубины. Получаемый рельеф поверхности поля способствует замедлению потока воды, снижению вероятности смыва почвы. Кроме того, вода, накопленная в образованных лунках, впитывается в почву и используется растениями при формировании урожая, что особенно важно в зонах засушливого земледелия. Теоретические расчеты позволили установить, что для повышения эффективности водосдерживания рационально использовать крыльчатки максимально возможного радиуса в рамках конструкции применяемого орудия. С учетом размеров обрабатываемых междурядий в работе принято R ≈ 0,12 м. При заданных параметрах лопасти предложенного приспособления формируют лунки средним объемом 0,81 дм3. При этом суммарный объем лунок на одном гектаре поля составляет около 31 м3.

Ключевые слова

В последнее время особую значимость приобретают комплексные исследования по использованию биогаза для автономных сельскохозяйственных энергопотребителей. Представлены методы проводимых исследований, т.е. основные этапы подготовки биогаза к использованию, теплоэнергетические характеристики биогаза при применении в теплоэнергетических установках. Произведён расчёт теплового баланса и коэффициента полезного действия котла при эксплуатации на биогазе. Также представлены полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований при применении биогаза - биотоплива. По результатам исследований разработана опытная биоэнергетическая установка с анаэробным биофильтром, применение которого позволяет постоянно иметь запас биомассы метанобразующих микроорганизмов, что обеспечивает устойчивое ведение биотехнологического процесса переработки органических стоков и интенсифицирует процесс образования биогаза. Полученный в результате переработки органических отходов животноводства биогаз является дополнительным источником энергии для малых сельхозпредприятий, но эксплуатация такой установки связана с суровыми природно-климатическими условиями Бурятии, когда температура окружающей среды колеблется в границах -30…+30 °C, и поэтому эффективность образования биогаза для хозяйств населения будет достигнута путём монтажа установки в помещении котельной.

Ключевые слова

Рассмотрена проблема внедрения возобновляемых источников энергии в сельское хозяйство Краснодарского края, в частности для теплиц различного типа. Проанализированы особенности географической позиции и климата городов Краснодарского края. Выявлена и обоснована необходимость использования возобновляемых источников энергии в системе ее видов (солнечная энергия и ветровая энергия), а также в комбинации с внешней сетью. На основе проведенного исследования автором предлагается способ электроснабжения теплицы с использованием возобновляемых источников энергии, которая применима в теплицах гидропонного типа, где помимо электроснабжения помещений необходимо также производить подогрев подаваемой воды. В теплице необходимо использовать солнечные пластины, устанавливаемые непосредственно на крыше и осуществляющие нагрев подаваемой воды. Также в системе необходим ветрогенератор, который должен располагаться как можно ближе к объекту и осуществлять нагрев помещения за счет преобразования кинетической энергии воздушных масс. Немаловажным фактором должна быть взаимозаменяемость двух составляющих станции в зависимости от погодных условий. Использование возобновляемых источников энергии в Краснодарском крае и других регионах целесообразно в комбинированном варианте, чтобы данная система была взаимозаменяемой. Но учитывая возможности нашей страны и края в отношении ресурсов, схему можно сделать гибридной, т.е. добавить внешнюю сеть, чтобы полностью избежать перебоев в аварийных ситуациях и увеличить экономическую выгоду за счет применения возобновляемых ресурсов.

Ключевые слова

Сохранность зерна является приоритетной задачей в экономике сельского хозяйства, которая может быть частично решена за счет сушки зерна в период послеуборочной обработки. Современные способы сушки зерна благодаря внедрению высокотехнологичных режимов и автоматизированных систем обеспечивают требуемые показатели качества зерна и высокую производительность сушильного оборудования. Несмотря на это, многие системы для первичной обработки зерна имеют в своем составе технологические процессы с большими затратами энергии. Ежегодное увеличение цен на энергоносители ставит цели по рациональному использованию энергии в агрегатах первичной обработки зерна. Высокая энергоемкость технологических процессов сушильных установок, а вместе с тем немалые затраты на энергетическое топливо и электроэнергию, создают предпосылки для разработки энергоэффективного способа первичной обработки зерна. Наиболее перспективным источником энергии для замены энергетического топлива, используемого в технологических процессах, является солнечная энергия, поскольку коэффициент ее преобразования в тепловую энергию достаточно высок. Продолжительность солнечного сияния в районах, где возделываются зерновые культуры, в среднем составляет 2000 ч, что говорит об имеющемся потенциале солнечной энергии для использования его в сельскохозяйственных нуждах. В данной работе предложена установка для первичной обработки зерна, в которой отсутствуют затраты на энергетическое топливо для тепловых процессов сушки. Установка оборудуется гелиовоздухоподогревателем и может быть использована как дополнительный агрегат системы первичной обработки зерна, установленный в полевых условиях. Улучшение качества зерна за счет снижения его первичной влажности достигается путем использования солнечной энергии для создания сушильного агента с определенными физическими параметрами. Установка обеспечит снижение первичных капитальных затрат и экологичность процесса первичной сушки зерна и может быть рекомендована для областей Южного федерального округа.

Ключевые слова

Целью работы являются исследования вопросов модификации парафинов углеродными наноструктурами и разработка рекомендаций по применению модифицированных парафинов в сфере возобновляемой энергетики, а именно для повышения эффективности солнечных коллекторов путем улучшения систем накопления тепловой энергии. Измерение теплофизических параметров парафина, модифицированного углеродными нанотрубками, проводились на приборах ИТ-λ-400 (измерение теплопроводности) и ИТ-С-400 (измерение теплоемкости) в режиме монотонного разогрева со средней скоростью 0,1 °C /с при адиабатических условиях. Модифицирование парафина различными типами УНМ позволяет изменить его теплофизические параметры, следствием чего является изменение положения точки фазового перехода, а также расширение границ фазового перехода. Это позволяет повысить эффективность системы теплоаккумуляции, так как расширяется диапазон температур фазового перехода, что в свою очередь приводит к увеличению накопленной теплоты на 30-50%. Согласно проведенным экспериментальным исследованиям установлены температурные зависимости теплоемкости и теплопроводности для парафина, модифицированного углеродными нанотрубками с различным типом морфологии УНМ, УНМ М и УНМ МД. Из-за фазового перехода в рабочем диапазоне температур при равных габаритах тепловой аккумулятор для солнечного коллектора, на основе парафинов, модифицированных углеродными нанотрубками, накапливает до двух раз больше количества теплоты, чем тепловой аккумулятор на основе воды, что в свою очередь позволяет уменьшить тепловые потери. Таким образом, применение парафинов, модифицированных углеродными нанотрубками, позволяет сделать использование солнечных коллекторов экономически выгодным как с точки зрения эксплуатации, так и на стадии монтажных и пусконаладочных работ. Существуют перспективы применения разработанного материала для тепловых насосов и конгенераторных установок.

Ключевые слова

Статья посвящена малой приусадебной ветроэнергетике. На конец 2014 года во всем мире было установлено 945000 небольших ВЭУ мощностью более 830 MВт: в Китае - 41%, США - 30% и Великобритании - 15%. Во всем мире наблюдается увеличение средней установленной мощности малых ВЭУ - с 0,66 кВт в 2010 г. до 0,77 кВт в 2011 г. Цель работы: представить обоснование когенерационной технологии с использованием индукционных преобразователей энергии ветра в теплоту (ИПЭВТ) для энергообеспечения производственных процессов крестьянского хозяйства и техническое описание запатентованного нами когенерационного ветропарка. Более 40% энергии фермеру нужны в виде низкопотенциальной теплоты. Показана целесообразность комбинированного производства тепловой и электрической энергии. Предлагаемый нами когенерационный ветропарк содержит несколько ветротепловых установок с ИПЭВТ и хотя бы один автономный электрогенератор. Обмотки возбуждения каждого ИПЭВТ через регулируемый выпрямитель присоединены к статорной обмотке электрогенератора. Безредукторный маломощный ветроэлектрогенератор содержит соосно расположенные ротор со стальным магнитопроводом, соединенный с выходным валом ветродвигателя, и дисковый статор с якорными катушками. Ротор выполнен двухдисковым многополярным с равномерно закрепленными по кругу на периферии дисков постоянными неодимовыми магнитами, зеркально расположенными друг к другу разноименными полюсами. Статор с якорными катушками без сердечника расположен с воздушным зазором между дисками многополюсного ротора. Статор изготовлен в виде симметрично расположенных по внутреннему периметру статорного диска плоских якорных катушек трапецеидальной формы, залитых компаундом. Катушки соединены согласно последовательно в обмотки. Запатентованный нами когенерационный ветропарк может использоваться для обогрева парников и теплиц крестьянского хозяйства в холодное время года и для генерации дополнительной электроэнергии в остальное время.

Ключевые слова

Рассматриваются проблемы машинного доения коров, возникающие в условиях горных хозяйств. Серийные доильные аппараты, предназначенные для машинного доения коров в условиях до 1000 м над уровнем моря, под воздействием пониженного атмосферного давления, отклоняются от заданного режима доения. Снижается скорость выведения молока, возрастает величина вакуумметрического давления, и, как следствие, повышается частота заболеваемости коров маститом. Сделана попытка математически описать процесс машинного доения при изменяющихся условиях хозяйствования (до 1000 м над уровнем моря и выше). По опытным и расчетным данным приведены графические зависимости на различных высотах над уровнем моря расположения хозяйственной деятельности молочного производства. В процессе математического и графического анализа выявлена закономерность постоянства количества пульсов за весь процесс молоковыведения в равнинных и горных условиях хозяйствования при понижении атмосферного давления (от 10 до 30 кПа). Предлагается конструктивное решение - усовершенствованная конструкция пульсатора. Устройство обладает адаптивным свойством к изменению атмосферного давления, в зависимости от изменения расположения хозяйственной деятельности по высоте над уровнем моря. На данную конструкцию получен патент на изобретение. Изготовлен опытный образец. Доильный аппарат АДВ-Ф-1А, укомплектованный усовершенствованной конструкцией пульсатора, успешно прошел испытания и эффективно эксплуатируется на горных пастбищах (от 1000 до 3200 метров над уровнем моря) Северо-Кавказского и Южного федеральных округов. Данная конструкция показала положительные результаты в производственных условиях. Предлагается внедрить разработанную конструкцию, которая является экономически целесообразным решением существующих недостатков машинного доения в горных условиях хозяйствования.

Ключевые слова

Одним из важнейших направлений повышения эффективности сельскохозяйственного производства является совершенствование методов и средств определения основных показателей машинно-тракторных агрегатов (МТА). Каждая из частей МТА (двигатель, трактор и сельскохозяйственная машина) обладает своими энергетическими характеристиками, сочетание которых и создает тот или иной режим его работы. В связи с этим вопросы качественной эксплуатации МТА можно решить только при рассмотрении взаимодействия всех трех основных его частей. Поэтому для улучшения технико-экономических показателей МТА большое значение имеет разработка методов определения параметров агрегатов. Установление взаимосвязи между отдельными параметрами агрегата и определение величины этих параметров при помощи приборов позволяют решать практические вопросы, связанные с улучшением работы МТА: выбор наиболее производительных составов агрегатов и режимов их работы; установление технически обоснованных норм выработки и расхода ГСМ; обеспечение контроля за техническим состоянием двигателей, тракторов и сельскохозяйственных машин, правильностью их регулировок и т.д. Наибольший интерес представляют параметры, характеризующие динамические и экономические качества МТА: динамические качества двигателя и его топливная экономичность; динамические качества трактора и его топливная экономичность; тяговое сопротивление машин в агрегате. В исследовании представлены ресурсосберегающие методы, основанные на анализе параметров переходных (динамических) режимов разгона элементов МТА (двигателя, трактора и сельскохозяйственной машины) при мгновенном увеличении подачи топлива. Предлагаемые методы позволяют получить регуляторную характеристику двигателя, тяговую характеристику трактора, а также определить тяговое сопротивление сельскохозяйственной машины в эксплуатационных условиях без применения дорогостоящего оборудования, существенных затрат средств и времени.

Ключевые слова

Наукоёмкие технологии в сельскохозяйственном производстве являются в настоящее время одним из основных направлений его развития. Широкое применение к настоящему времени получают технологии, основанные на применении озона и озоновоздушных смесей. Они применяются для дезинфекции производственных помещений, оборудования, продукции, для интенсификации скорости сушки зерновых, предпосевной обработки семян и стимуляции развития растений. Применение озонных технологий в животноводстве позволяет сократить производственные затраты, стимулировать жизнедеятельность животных, снизить экологическое влияние на окружающую среду, получать продукцию высокого качества и безопасную для здоровья человека. При электроозонировании воздушной среды производственных помещений одной из существенных характеристик работы системы электроозонирования является поддержание концентрации озона в соответствовии с требованиями технологии производства. Поэтому исследование характера распространения озона от электроозонатора в воздушной среде производственного помещения является актуальной задачей. Для решения этой задачи был разработан подвесной озонатор с регулируемой мощностью и проведены экспериментальные исследования распределения скорости потока и концентрации озона по оси струи и концентрации озона от расстояния до оси струи. Показано, что эти характеристики изменяются с увеличением расстояния от озонатора вдоль оси потока по экспоненциальному закону с погрешностью 5-12%. Зависимость концентрации озона от расстояния до оси потока также имеет экспоненциальный характер. Установлено, что с увеличением мощности электроозонатора скорость потока возрастает, но характер распределения по расстоянию от электроозонатора не изменяется. При этом дальнобойность струи с увеличением мощности также возрастает. Результаты экспериментальных исследований могут быть использованы для выбора необходимой производительности и мощности электроозонаторов, а также их расположения в производственном помещении.

Ключевые слова

Целью работы является определение значения эксплуатационных параметров, в пределах которых обеспечивается эффективное и качественное функционирование машинно-тракторного агрегата. Анализ исследований по обоснованию допусков на параметры машин показывает, что вопросы установления допусков на эксплуатационные показатели сельскохозяйственных агрегатов требуют дальнейшего решения. Актуальность решения этой важной технической задачи неразрывно связана с контролем нагрузочных режимов работы МТА и оценкой эффективности его функционирования в процессе выполнения технологических операций. Допускаемые значения выходных параметров машинно-тракторных агрегатов при выполнении технологических операций в зависимости от объема выборки, характера протекания процесса, состояния исследуемого объекта и других факторов устанавливаются методами, базирующимися на положениях теории вероятностей: - метод функций случайных аргументов; - метод вероятностных характеристик выбросов случайных процессов; - метод доверительных границ; - метод толерантных пределов; - метод моментных функций. Методы доверительных границ и толерантных пределов применяются при оценке генеральных параметров (математического ожидания, дисперсии, среднего квадратического отклонения, коэффициента вариации и т.д.) исследуемых величин по выборочным данным. Однако эти методы не учитывают динамику процесса при выполнении технологических операций. Метод моментных функций используется при функциональном техническом диагностировании. Методы функций случайных аргументов и вероятностных характеристик выбросов случайных процессов целесообразно применять для прогнозирования допускаемых значений контролируемых выходных параметров. Эти методы позволяют наиболее полно оценивать функционирование машинно-тракторных агрегатов в процессе эксплуатации. Эксплуатационные допуски выходных параметров машинно-тракторных агрегатов при выполнении технологических операций должны обеспечивать высокое качество и наивысшую эффективность.

Ключевые слова

Целью настоящей работы является изучение уровней шумового воздействия на работающих и разработка предложений по его снижению и защите работающих. Для проведения исследований в качестве объекта использовался наиболее распространенный зернопогрузчик ЗМС-60. Замеры уровней шума проводились в местах нахождения обслуживающего персонала шумомером Октава-101АВ, а результаты измерений обрабатывались по типовой программе, прилагаемой к прибору, с получением уровня шума по октавам. По результатам измерений уровней шума при работе зернопогрузчика установлено, что наибольшее их превышение над допустимым, равным 85 дБ, имеет место на рабочем месте оператора, которое составляет 7-8 дБ, а на рабочем месте подсобных рабочих, подгребающих зерно сбоку к загрузочному транспортеру - 2-3 дБ. Полученные результаты могут быть использованы при разработке защитных устройств от шума излучаемого рабочими органами погрузчика зерна и выборе средств индивидуальной защиты для обслуживающего персонала. По результатам исследований установлено, что наиболее опасным по уровню шума является рабочее место оператора. Основным источником шума является ленточный метатель зерна из-за высокой окружной скорости его барабанов и воздействия зерна, поступающего с наклонного загрузочного транспортера, о стенки дефлектора. Для снижения звукового излучения необходимо разработать и установить на ленточный метатель зерна защитный кожух со звукопоглощающим материалом. При обслуживании изучаемого зернопогрузчика, для защиты от шума оператору необходимо использовать средства индивидуальной защиты, например, наушники диэлектрические СОМЗ-3 ПУМА.

Ключевые слова

При статистическом анализе дорожно-транспортных происшествий (ДТП) рассматривается более 25 факторов и причин происшествий, возникновение которых связано с водителем автомобиля. Наибольшему количеству ДТП предшествуют нарушения «Правил дорожного движения» (ПДД) водителями, а именно: превышение скоростного режима; неподчинение сигналам светофора, знакам и указателям; переутомление; невнимательность; выезды на запрещающие зоны; несоблюдение правил очередности проезда и обгона; управление транспортным средством в состоянии наркотического и алкогольного опьянения, а также сон за рулем. Анализ причин ДТП показал, что большая часть ДТП с тяжелыми последствиями и смертельным исходом происходит при удовлетворительных дорожных условиях, на прямых участках дороги, достаточной видимости на проезжей части, на свободной дороге и надежном транспорте. Большинство ДТП и нарушений ПДД повторяется у одних и тех же водителей, причем повторное обучение и тренировка не снижают количество ДТП у таких водителей. Глобальное изучение факторов и причин ДТП показывает, что официальные статистические данные совершенно неудовлетворительны с точки зрения ретроспективной психологической трудовой экспертизы, рассматривающей вопросы, связанные с оценкой прежней трудовой деятельности человека, устанавливающей причины ранее имевшихся ошибочных действий. Большая часть рассматриваемых причин, согласно результатам исследований, является следствием взаимодействия комплекса особенностей психологического характера. Диагностика психологических особенностей водителей с любой целью (оценка профессиональных возможностей при расследовании ДТП, распределение по видам перевозок, учет психологических особенностей при обучении водителей) предполагает идентификацию характеристик низкого, среднего, хорошего и отличного уровня функционирования. Огромное значение имеют психические состояния в организации профилактики безопасности дорожного движения. Также важным звеном является профессиональный отбор водителей, индивидуальные особенности водителя при обучении, а также психологическое состояние водителя непосредственно перед выездом на линию.

Приводится ряд инженерно-технических решений по снижению потерь и электротравматизма потребителей электроэнергии. Рассмотрены средства компенсации токов обратной последовательности в трёхпроводной трёхфазной сети с учётом того, что неоднородные комплексные проводимости «генерируют» токи обратной последовательности. Компенсация токов обратной последовательности заключается в формировании в параллельной нагрузке ветви тока противоположного направления. Приведены соответствующие аналитические обоснования указанной ситуации. Приводятся различные схемы решения проблемы и осуществлено их сравнение по расчётным параметрам с пересчётом несимметричной нагрузки. Предлагаемый подход позволит создать реактивные симметрирующие устройства с учётом невозможности плавной компенсации токов обратной и нулевой последовательности по причине ступенчатого изменения ёмкости конденсаторных батарей. Особое внимание уделяется осветительным нагрузкам с учётом того, что в трёхфазных симметрично нагруженных сетях с люминесцентными лампами ДРЛ ток в нулевом проводе не равен нулю, как в сетях с лампами накаливания, где при симметричной нагрузке фаз частичная потеря напряжения в нулевом проводе для двух фаз положительна, а для третьей фазы - отрицательна (и наоборот). Для каждого момента времени, аналогично изложенному в статье, применительно к лампам накаливания может быть построена аналогичная диаграмма для сетей с газоразрядными лампами, но вектор угловой скорости в нулевом проводе будет иметь угловую скорость вращения в три раза большую, чем скорость вращения фазных векторов, и будет три раза в течение одного периода вызывать поочерёдно в каждой фазе то увеличение, то уменьшение потери напряжения, поскольку частичные потери напряжения будут то увеличиваться, то уменьшаться. Особенностью осветительной сети являются большие токи. Как правило, групповые щитки выполняются на токе не более 03 А. Питающие же сети имеют нагрузку, как правило, не более 250 А.

Ключевые слова