Инженерные технологии и системы, 2020, том 30, № 1
научный журнал
Бесплатно
Основная коллекция
Тематика:
Общетехнические дисциплины
Издательство:
Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева
Наименование: Инженерные технологии и системы
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 179
Дополнительно
Тематика:
ББК:
- 223: Физика
- 30: Техника и технические науки в целом
- 3297: Вычислительная техника
- 34: Технология металлов. Машиностроение. Приборостроение
- 40: Естественнонаучные и технические основы сельского хозяйства
УДК:
- 004: Информационные технологии. Вычислительная техника...
- 53: Физика
- 62: Инженерное дело. Техника в целом. Транспорт
- 621: Общее машиностроение. Ядерная техника. Электротехника. Технология машиностроения в целом
- 631: Общие вопросы сельского хозяйства
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Научный журнал Основан в январе 1990 г. Выходит один раз в квартал ISSN 2658-4123 (Print), 2658-6525 (Online) Vol. 30, no. 1. 2020 ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS DOI: 10.15507/2658-4123 Зарегистрирован в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзоре), свидетельство ПИ № ФС77-74640 от 24.12.2018 г. Подписной индекс в каталогах агентств «Роспечать» и «МК-Периодика» – 70539 Founder and Publisher ‒ Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “National Research Ogarev Mordovia State University” The previous name until beginning of 2019: Mordovia University Bulletin Founder, Publisher and Editorial House address: 68/1 Bolshevistskaya St., Saransk 430005, Republic of Mordovia, Russia Tel/Fax: +7 8342 481424 Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (Перечень ВАК) Индексируется и архивируется в Web of Science Core Collection (ESCI), Российском индексе научного цитирования (РИНЦ), а также EBSCO Является членом Directory of Open Access Journals (DOAJ), Open Access Scholarly Publishers Association (OASPA), Комитета по этике научных публикаций, Ассоциации научных редакторов и издателей (АНРИ) и CrossRef Адрес учредителя, издателя и редакции: 430005, Россия, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68/1 Тел./факс: +7 (8342) 48-14-24 Учредитель и издатель – федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва» Предыдущее название (до 2019 года): Вестник Мордовского университета E-mail: vestnik_mrsu@mail.ru; http://vestnik.mrsu.ru Scientific journal Founded in January 1990 Issued quarterly DOI: 10.15507/2658-4123.030.202001 Том 30, № 1. 2020 © ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», 2020 16+
Том 30, № 1. 2020 ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Научный журнал «Инженерные технологии и системы» публикует оригинальные научные исследования, способствующие развитию науки в области инженерных систем и технологий. Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, по научным специальностям и соответствующим им отраслям науки: 01.04.01 Приборы и методы экспериментальной физики 01.04.05 Оптика 01.04.13 Электрофизика, электрофизические установки 05.20.01 Технологии и средства механизации сельского хозяйства 05.20.02 Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве 05.20.03 Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве Редакция журнала осуществляет научное рецензирование (двустороннее слепое) всех поступающих в редакцию статей с целью экспертной оценки. Все рецензенты являются признанными специалистами по тематике рецензируемых материалов. Рецензии хранятся в издательстве и редакции в течение 5 лет. Редакция журнала направляет копии рецензий авторам представленных материалов и в Министерство науки и высшего образования Российской Федерации при поступлении соответствующего запроса. Журнал индексируется и архивируется в базах данных: Web of Science Core Collection (ESCI) Российском индексе научного цитирования (РИНЦ) EBSCO Журнал является членом Open Access Scholarly Publishers Association (OASPA), Directory of Open Access Journals (DOAJ), Комитета по этике научных публикаций, Ассоциации научных редакторов и издателей (АНРИ), CrossRef и международного сообщества рецензентов Publons Материалы журнала доступны по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная
Vol. 30, no. 1. 2020 ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS “Engineering Technologies and Systems” Journal accepts unpublished earlier original research results promoting the development of science in the field of engineering systems and technologies. The journal is included in the List of the leading peer-reviewed scientific jour nals and publications, where basic scientific results of dissertations for the degree of Doctor and Candidate of Sciences should be published for scientific specialties and branches of science: Instruments and Methods of Experimental Physics Optics Electrophysics, Electrophysical Installations Technologies and Means of Agricultural Mechanization Electrotechnologies and Electrical Equipment in Agriculture Technologies and Means of Maintenance in Agriculture In order to permit complex expert evaluation, all manuscripts undergo dou ble-blind peer review. All reviewers are acknowledged experts on the subject of peer-reviewed materials. The reviews are stored at the Journal’s editorial office for a period of five years. Reviews (or a substantiated rejection) are forwarded by the Editorial Board to the author(s) of the submitted article. Reviews are also forwarded on request to the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation. The journal is indexed and archived by databases: Web of Science Core Collection (ESCI) Russian Index of Scientific Citations EBSCO The journal is a member of Open Access Scholarly Publishers Association (OASPA), Directory of Open Access Journals (DOAJ), Committee on Publication Ethics, Association of Scientific Editors and Publishers (ASEP), CrossRef and the international community of reviewers Publons All the materials of the “Engineering Technologies and Systems” journal are available under Creative Commons “Attribution” 4.0 license
Том 30, № 1. 2020 ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ Вдовин Сергей Михайлович – главный редактор, ректор, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», кандидат экономических наук, доцент, ORCID: 0000-0001-7363-1389, rector@mrsu.ru (Саранск, Россия) Сенин Петр Васильевич – заместитель главного редактора, проректор по научной работе, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», доктор технических наук, профессор, ORCID: 0000-0003-3400-7780, vice-rector-innov@adm.mrsu.ru (Саранск, Россия) Гордина Светлана Викторовна – ответственный секретарь, член Европейской ассоциации научных редакторов (EASE), кандидат педагогических наук, ORCID: 0000-0003-2265-418X, vestnik_mrsu@mail.ru (Саранск, Россия) Аллахвердиев Сурхай Рагим оглы – академик Российской Академии Естествознания, профессор кафедры лесной индустрии, Бартынский государственный университет, профессор кафедры экологии и природопользования, ФГБОУ ВО «Московский педагогический государственный университет», доктор биологических наук, профессор (Бартын, Турция) Булгаков Алексей Григорьевич – профессор Института строительного дела, Дрезденский технический университет, доктор технических наук, профессор (Дрезден, Германия) Димитров Валерий Петрович – заведующий кафедрой управления качеством, ФГБОУ ВО «Донской государственный технический университет», доктор технических наук, профессор, ORCID: 0000-0003-1439-1674 (Ростов-на-Дону, Россия) Ерофеев Владимир Трофимович – академик Российской академии архитектуры и строительных наук, декан архитектурно-строительного факультета, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», доктор технических наук, профессор (Саранск, Россия) Железникова Ольга Евгеньевна – директор Института электроники и светотехники, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», кандидат технических наук, доцент (Саранск, Россия) Игумнов Леонид Александрович – директор Научно-исследовательского института механики, заведующий кафедрой теоретической, компьютерной и экспериментальной механики, ФГАОУ ВО «Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского», доктор физико-математических наук, профессор (Нижний Новгород, Россия) Истомина Наталья Леонидовна – начальник отдела физических наук Российской академии наук, заместитель академика-секретаря по научно-организационной работе ОФН РАН, профессор кафедры управления инновациями, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», главный редактор научно-технического журнала «Фотоника», доктор физико-математических наук (Москва, Россия). Кечемайкин Владимир Николаевич – директор Рузаевского института машиностроения, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», кандидат экономических наук (Саранск, Россия) Котин Александр Владимирович – заведующий кафедрой механизации переработки сельскохозяйственной продукции, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», доктор технических наук, профессор, ORCID: 0000-0003-0078-1866 (Саранск, Россия) Кусмарцев Федор Васильевич – декан физического факультета, Университет Лафборо, кандидат физико-математических наук (Лафборо, Великобритания) Кухарев Олег Николаевич – ректор, ФГБОУ ВО «Пензенский государственный аграрный университет», доктор технических наук, профессор, ORCID: 0000-0002-3519-4066 (Пенза, Россия) Микаева Светлана Анатольевна – профессор кафедры ПР-4 «Электротехника и электроника», ФГБОУ ВО «Московский технологический университет», доктор технических наук, профессор (Москва, Россия) Нищев Константин Николаевич – директор Института физики и химии, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», кандидат физико-математических наук, доцент, ORCID: 0000-0001-7905-3700 (Саранск, Россия) Прытков Юрий Николаевич – директор Аграрного института, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», доктор сельскохозяйственных наук, профессор (Саранск, Россия) Рябочкина Полина Анатольевна – главный научный сотрудник лаборатории оптической спектроскопии лазерных материалов, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», доктор физико математических наук, доцент, ORCID: 0000-0001-8503-8486 (Саранск, Россия) Салем Абдель-Бадех Мохамед ‒ руководитель Исследовательских лабораторий в области искусственного интеллекта и знаний, профессор факультета компьютерных и информационных наук, университет «Ain Shams», доктор наук в области компьютерных технологий, заслуженный профессор (Каир, Египет) Скрябин Владимир Александрович – профессор кафедры технологии машиностроения, ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», доктор технических наук, ORCID: 0000-0001-7156-9198 (Пенза, Россия) Чучаев Иван Иванович – декан факультета математики и информационных технологий, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», кандидат физико-математических наук, доцент (Саранск, Россия) Шишелова Тамара Ильинична ‒ профессор кафедры физики, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет», доктор технических наук, профессор, Scopus ID: 6507978465 (Иркутск, Россия) Ямашкин Анатолий Александрович – заведующий кафедрой землеустройства и ландшафтного планирования, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва», доктор географических наук, профессор, ORCID: 0000-0001-9995-8371 (Саранск, Россия)
Vol. 30, no. 1. 2020 ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS EDITORIAL BOARD Sergey M. Vdovin – Editor in Chief, Rector of National Research Mordovia State University, Ph.D. (Economics), Associate Professor, ORCID: 0000-0001-7363-1389, rector@mrsu.ru (Saransk, Russia) Petr V. Senin – Deputy Editor in Chief, Vice-Rector for Science and Research, National Research Mordovia State University, D.Sc. (Engineering), Professor, ORCID: 0000-0003-3400-7780, vice-rector-innov@adm.mrsu.ru (Saransk, Russia) Svetlana V. Gordina – Executive Editor, Member of European Association of Science Editors (EASE), Ph.D. (Pedagogy), ORCID: 0000-0003-2265-418X, vestnik_mrsu@mail.ru (Saransk, Russia) Surhay Allahverdi – Academician of the Russian Academy of Natural Sciences, Head of Forest Industry Chair, Bartin University, Professor of Ecology and Nature Management Chair, Moscow Pedagogical State University, D.Sc. (Biology), Professor (Bartin, Turkey) Aleksey G. Bulgakov – Professor of Faculty of Architecture, Dresden University of Technology, D.Sc. (Engineering), Professor (Dresden, Germany) Ivan I. Chuchayev – Dean of Mathematics and Information Technology Faculty, National Research Mordovia State University, Ph.D. (Phys.-Math.), Associate Professor (Saransk, Russia) Valeriy P. Dimitrov – Head of the Chair of Quality Management, Don State Technical University, D.Sc. (Engineering), Professor, ORCID: 0000-0003-1439-1674 (Rostov-on-Don, Russia) Leonid A. Igumnov – Director of Research Institute of Mechanics, Head of Numerical Simulation of Theoretical, Computer and Experimental Mechanics Chair, Lobachevsky State University of Nizhniy Novgorod, D.Sc. (Phys.-Math.), Professor (Nizhniy Novgorod, Russia) Natalia L. Istomina – Head of Physical Sciences Department, Russian Academy of Sciences, Deputy of Academic Secretary for Scientific and Organizational Work; Professor of Innovation Management Chair, Moscow Aviation Institute (National Research University); Editor-in-Chief, Photonics Russia; D.Sc. (Phys.-Math.) (Moscow, Russia). Vladimir N. Kechemaykin – Director of Ruzaevka Campus, National Research Mordovia State University, Ph.D. (Economics) (Saransk, Russia) Aleksandr V. Kotin – Director of Institute of Mechanics and Energy, National Research Mordovia State University, D.Sc. (Engineering), Professor, ORCID: 0000-0003-0078-1866 (Saransk, Russia) Fedor V. Kusmartsev – Dean of Institute of Physics, Loughborough University, Ph.D. (Phys.-Math.) (Loughborough, Great Britain) Oleg N. Kukharev – Rector of Penza State Agrarian University, D.Sc. (Engineering), Professor, ORCID: 0000-0002-3519-4066 (Penza, Russia) Svetlana A. Mikayeva – Professor of Electrotechnics and Еlectronics Chair, Moscow Engineering University, D.Sc. (Engineering), Professor (Moscow, Russia) Konstantin N. Nishchev – Director of Institute of Physics and Chemistry, National Research Mordovia State University, Ph.D. (Phys.-Math.), Associate Professor, ORCID: 0000-0001-7905-3700 (Saransk, Russia) Yuriy N. Prytkov – Director of Institute of Agriculture, National Research Mordovia State University, D.Sc. (Agriculture), Professor (Saransk, Russia) Polina A. Ryabochkina – Professor of Chair of General Physics, National Research Mordovia State University, D.Sc. (Phys.-Math.), Associate Professor, ORCID: 0000-0001-8503-8486 (Saransk, Russia) Abdel-Badeeh M. Salem ‒ Head of Artificial Intelligence and Knowledge Engineering Research Labs, Professor of Faculty of Computer and Information Sciences, Ain Shams University, D.Sc. (Computer Science), Emeritus Professor (Cairo, Egypt) Tamara I. Shishelova ‒ Professor of Physics Chair, Irkutsk National Research Technical University D.Sc. (Engineering), Scopus ID: 6507978465 (Irkutsk, Russia) Vladimir A. Skryabin – Professor of Machine Engineering Technology Chair, Penza State University, D.Sc. (Engineering), ORCID: 0000-0001-7156-9198 (Penza, Russia) Anatoliy A. Yamashkin – Head of Land Utilization and Landscape Design Chair, National Research Mordovia State University, D.Sc. (Geography), Professor, ORCID: 0000-0001-9995-8371 (Saransk, Russia) Vladimir T. Yerofeev – Academician of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences, Dean of Architectural and Civil Engineering Faculty, National Research Mordovia State University, D.Sc. (Engineering), Professor (Saransk, Russia) Olga Ye. Zheleznikova – Director of Institute of Electronics and Light Engineering, National Research Mordovia State University, Ph.D. (Engineering), Associate Professor (Saransk, Russia)
Том 30, № 1. 2020 ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ СОДЕРЖАНИЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ Шуханов С. Н., Кузьмин А. В., Болоев П. А. Надежность работы машинно-тракторного агрегата..................................................................................................................8 Игнатов В. И., Герасимов В. С., Мордасова М. С. Утилизация и ремонт техники как элементы циркулярной экономики..................................................................................................21 ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ Плотников С. А., Кантор П. Я., Козлов И. С., Втюрина М. Н. Оценка экологических свойств рапсовых масел для применения в качестве моторного топлива сельскохозяйственного трактора............................................................................................................43 Борисова Л. В., Нурутдинова И. Н., Димитров В. П., Тугенгольд А. К. Выбор стратегии в задаче корректировки регулировочных параметров комбайна.......................60 Денисов В. А., Соломашкин А. А. Обеспечение безотказной работы деталей машин с использованием новой системы переменных допусков...................................................................76 Ковалев А. А., Ковалев Д. А., Григорьев В. С. Энергетическая эффективность предварительной обработки синтетического субстрата метантенка в аппарате вихревого слоя........92 ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВА МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА Пахомов В. И., Брагинец С. В., Бахчевников О. Н., Бенова Е. В., Рухляда А. И. Результаты экспериментальных исследований обмолота колосьев в пневматическом молотильном устройстве.........................................................................................................................111 Дорохов А. С., Сибирёв А. В., Аксенов А. Г. Результаты полевых исследований машины для уборки лука-севка, оснащенной прутковым элеватором с асимметричным расположением встряхивателей............................................................................................................133 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ Шелехов И. Ю., Шишелова Т. И., Смирнов Е. И. Исследование физическими методами нефритов различной окраски................................................................................................149 Жалнин Р. В., Масягин В. Ф., Пескова Е. Е., Тишкин В. Ф. Моделирование дозвуковых многокомпонентных реагирующих газовых потоков на неструктурированных сетках...162 Информация для авторов и читателей (на рус. яз.).............................................................176 Информация для авторов и читателей (на англ. яз.).........................................................178 http://vestnik.mrsu.ru DOI: 10.15507/2658-4123.030.202001 ISSN Print 2658-4123 ISSN Online 2658-6525
Vol. 30, no. 1. 2020 ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS http://vestnik.mrsu.ru DOI: 10.15507/2658-4123.030.202001 CONTENTS MECHANICAL ENGINEERING Shukhanov S. N., Kuzmin A. V., Boloyev P. A. Reliability of Machine-Tractor Aggregates Operation.......................................................................................................................................................8 Ignatov V. I., Gerasimov V. S., Mordasova M. S. Disposal and Repair of Equipment as Circular Economy Elements..................................................................................................................21 PROCESSES AND MACHINES OF AGROENGINEERING SYSTEMS Plotnikov S. A., Kantor P. Ya., Kozlov I. S., Vtyurina M. N. Estimating Ecological Properties of Rapeseed Oils for Using as Agricultural Tractor Motor Fuel....................................................................43 Borisova L. V., Nurutdinova I. N., Dimitrov V. P., Tugengold A. K. Selecting a Strategy for Determining the Combine Harvester Parameter Settings..................................................................60 Denisov V. A., Solomashkin A. A. Ensuring Reliable Operation of Machine Parts with a New System of Variable Tolerances......................................................................................................76 Kovalev A. A., Kovalev D. A., Grigoriev V. S. Energy Efficiency of Pretreatment of Digester Synthetic Substrate in a Vortex Layer Apparatus.....................................................................................92 TECHNOLOGIES AND MEANS OF AGRICULTURAL MECHANIZATION Pakhomov V. I., Braginets S. V., Bakhchevnikov O. N., Benova E. V., Rukhlyada A. I. Experimental Data of the Ear Threshing Process in a Pneumatic Device...............................................111 Dorokhov A. S., Sibirev А. V., Aksenov A. G. The Results of Field Tests of an Onion Set Harvesting Machine Equipped with a Shaker Arrangement Asymmetrical Bar Elevator...................133 PHYSICS AND MATHEMATICS Shelekhov I. Yu., Shishelova T. I., Smirnov E. I. Physical Methods for Studying Jades of Different Colors....................................................................................................................................149 Zhalnin R. V., Masyagin V. F., Peskova E. E., Tishkin V. F. Modeling the Flow of Multicomponent Reactive Gas on Unstructured Grids.....................................................................162 Information for Authors and Readers of the Journal (in Russian)............................................176 Information for Authors and Readers of the Journal (in English)..............................................178 ISSN Print 2658-4123 ISSN Online 2658-6525
ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 30, № 1. 2020 Надежность работы машинно-тракторного агрегата С. Н. Шуханов1*, А. В. Кузьмин1, П. А. Болоев2 1ФГБОУ ВО «Иркутский государственный аграрный университет имени А. А. Ежевского» (пос. Молодёжный, Иркутская обл., Россия) 2ФГБОУ ВО «Бурятский государственный университет имени Доржи Банзарова» (г. Улан-Удэ, Россия) *shuhanov56@mail.ru Введение. Развитие агропромышленного комплекса невозможно без создания инновационных технических средств и технологий. Ключевую роль при техническом обеспечении сельскохозяйственного производства играют машинно-тракторные агрегаты. Одной из их важнейших эксплуатационных характеристик является надежность, то есть способность выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в необходимых пределах. Материалы и методы. Объект исследования – процессы надежности работы машинно-тракторных агрегатов. При проведении исследований использовались методы математического моделирования. Общие законы применялись для частных случаев с учетом прогнозирования изменения параметров во времени. Аналитическое описание процессов работы надежности работы машинно-тракторного агрегата опиралось на стационарные случайные и корреляционные функции. Для построения математических моделей надежности использовались обобщенные закономерности с использованием результатов испытаний предшественника (аналога). Оптимальная надежность функционирования машинно-тракторного агрегата определялась на основе математической модели ресурса объекта. Результаты исследования. Получены аналитические зависимости прогнозирования изменения параметров во времени процессов надежности работы машинно-тракторных агрегатов. Разработаны методы построения математических моделей надежности. Определены условия, влияющие на функционирование объекта исследований. Обсуждение и заключение. Проведенный анализ и синтез исследований в этой области науки и полученные математические модели показывают, что для достижения высоких результатов необходимо уменьшать дисперсии факторов, влияющих на надежность работы машинно-тракторных агрегатов. Ключевые слова: надежность работы, машинно-тракторный агрегат, математическое моделирование, оптимизация параметров, трактор Для цитирования: Шуханов, С. Н. Надежность работы машинно-тракторного агрегата / С. Н. Шуханов, А. В. Кузьмин, П. А. Болоев. – DOI: 10.15507/26584123.030.202001.008-020 // Инженерные технологии и системы. – 2020. – Т. 30, № 1. – С. 8–20. УДК 631.3.072 DOI: 10.15507/2658-4123.030.202001.008-020 http://vestnik.mrsu.ru ISSN Print 2658-4123 ISSN Online 2658-6525 МАШИНОСТРОЕНИЕ / MECHANICAL ENGINEERING © Шуханов С. Н., Кузьмин А. В., Болоев П. А., 2020 Контент доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 License. This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.
ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS Vol. 30, no. 1. 2020 Mechanical engineering Reliability of Machine-Tractor Aggregates Operation S. N. Shukhanova*, A. V. Kuzmina, P. A. Boloyevb a Irkutsk State Agrarian University named after A. A. Ezhevsky (Molodezhnyy, Irkutsk Oblast, Russia) b Buryat State University (Ulan-Ude, Russia) *shuhanov56@mail.ru Introduction. The development of the agro-industrial complex is impossible without creating innovative techniques and technologies. The key role in technical support of agricultural production processes is played by machine-tractor aggregates. One of their most important operational characteristics is reliability, i.e. the ability to perform specified functions, keeping over time the values of the operational indicators within the required limits. Materials and Methods. The object of the study is the reliability of machine-tractor aggregates. The methods of mathematical modeling were used for the study. The general patterns were used for special cases, taking into account the prediction of changes in parameters over time. The analytical description of machine-tractor aggregate operation reliability was based on stationary random and correlation functions. Generalized patterns were used to construct mathematical reliability models using the results of predecessor (analogue) tests. Optimal reliability of the machine-tractor aggregate operation was determined on the basis of the mathematical model of object resource. Results. There are obtained analytical dependences for the prediction of changes in reliability parameters of machine-tractor aggregate operation over time. The methods for creating reliability mathematical models are developed. Conditions affecting the functioning of the research object are determined. Discussion and Conclusion. The analysis and synthesis of research in this science field and the obtained mathematical models show that to achieve high results it is necessary to decrease the variance of factors affecting the reliability of machine-tractor aggregates. Keywords: operation reliability, machine-tractor aggregate, mathematical modeling, optimization of parameters, tractor For citation: Shukhanov S.N., Kuzmin A.V., Boloyev P.A. Reliability of MachineTractor Aggregates Operation. Inzhenerernyye tekhnologii i sistemy = Engineering Technologies and Systems. 2020; 30(1):8-20. DOI: https://doi.org/10.15507/26584123.030.202001.008-020 Введение Функционирование сельскохозяйст венного производства на современном этапе развития предполагает как совершенствование существующих технических средств и технологий [1–3], так и создание новых, работающих на инновационных принципах [4–6]. Одним из наиболее актуальных вопросов в этом ряду проблем является успешная реализация программы научно-технического обеспечения агропромышленного комплекса [7–9], в том числе его автотракторного сопровождения [10–12]. Значительный объем работ при механизации сельскохозяйственных процессов выполняется с помощью ма шинно-тракторных агрегатов (МТА). Одной из важнейших эксплуатационных характеристик является их надежность, то есть способность выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах. Поэтому повышение эффективности механизированных процессов в сельском хозяйстве является важной научно-практической задачей [13]. Обзор литературы Вопросами функционирования МТА занимался ряд ученых, например, А. Н. Важенин, Б. А. Арютов, А. В. Пасин, Р. В. Кошелев, А. И. Новожилов, С. А. Соколов, А. В. Бакла
10 ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 30, № 1. 2020 Машиностроение нов и Н. Н. Малыгина. Так, в работе А. Н. Важенина для улучшения показателей качества была разработана динамическая модель машинно-тракторного агрегата в различных условиях функционирования производственных процессов [14]. Труд А. В. Пасина и соавторов посвящен обоснованию оптимальной взаимосвязи сезонного расписания и темпов выполнения полевых механизированных работ [15]. Б. А. Арютов и коллеги в ряде исследований обосновали и адаптировали динамическую модель МТА, приспособленную к изменяющимся условиям функционирования технологических процессов в растениеводстве [16; 17]. А. Н. Важенин и коллектив ученых разработали методы повышения эффективности механизированных производственных процессов по условиям их работы в растениеводстве [18–21]. С. Н. Шкрабак в своем исследовании рассматривал надежность технических средств в технологических звеньях поточных линий на заготовке сенажа и силоса, то есть в достаточно узконаправленном аспекте [22]. Решением проблем повышения эффективности эксплуатации тракторов путем обеспечения их работоспособности для различных условий аграрного производства занимался И. Г. Галиев [23]. Однако все выкладки в его исследованиях выполнены применительно для хозяйств Республики Татарстан. Среди наиболее значимых в этой области стоит отметить исследования А. И. Новожилова. В одной из статей он приводит разработанные им модели производственного процесса, технологического комплекса по внесению удобрений, а также МТА [24]. В коллективном труде «Статистическая оценка надежности машинно-тракторных агрегатов» рассчитан коэффициент готовности МТА при работе в условиях трех агропочвенных районов Нижегородской области [25]. Получен уточненный коэффициент технической готовности при работе МТА. Несмотря на значимость перечи сленных работ, вопрос надежности машинно-тракторного агрегата в полной мере не рассматривался, поэтому возникла необходимость в решении этой задачи. Материалы и методы Объект исследования – процессы надежности работы МТА. При проведении исследований использовались методы математического моделирования. Общие законы применялись для частных случаев с учетом прогнозирования изменения параметров во времени. При аналитическом описании процессов работы надежности МТА необходимо было опираться на стационарные случайные и корреляционные функции. Для построения математических моделей надежности применялись обобщенные закономерности с использованием результатов испытаний предшественника (аналога). Оптимальная надежность функционирования ма шинно-тракторного агрегата определялась на основе математической модели ресурса объекта. Результаты исследования Прогнозирование изменения пара метров во времени Задача прогнозирования параме тров процесса изменения технического состояния изделий при эксплуатации состоит в определении их числовых характеристик для будущих моментов времени по результатам сокращенных или незавершенных испытаний [26]. При выборе и обосновании мате матической модели следует исходить, прежде всего, из физической сущности явлений, приводящих к изменению характеров изделий в процессе эксплуатации. Наиболее часто используемой моделью для описания процессов скорости изменения параметров является стационарная случайная функция: z(t) = mz(t) + z(t), (1)
11 ENGINEERING TECHNOLOGIES AND SYSTEMS Vol. 30, no. 1. 2020 Mechanical engineering где mz(t) – математическое ожидание функции z(t); i(t) – центрированный случайный процесс. Наглядным примером такого про цесса является процесс приращений величин цикловых подач топлива насосом высокого давления. Опыт испытаний показывает, что процесс, характеризующий случайную составляющую скорости изменения параметров многих видов изделий, в подавляющем большинстве случаев является стационарным нормально распределенным случайным процессом с экспоненциальной или экспоненциально-колебательной корреляционной функцией. Стационарными случайными функ циями называются такие, вероятностные характеристики которых не изменяются во времени. К ним, прежде всего, относятся математическое ожидание и корреляционная функция. Условия стационарности случайной функции можно записать в виде: m2(t) = const; K2(t, t + τ) = K2(τ). При τ = 0 значение корреляционной функции представляет собой дисперсию в сечении случайной функции: K2(τ) = Dz(t) = const. Нормированной корреляционной функцией случайного процесса является функция: kz(τ) = Kz(τ) / [Dz(τ)]. Выражение для нормированной экс поненциальной корреляционной функции стационарного случайного процесса можно записать в виде: k e z a τ τ ( )= − [ ]. (2) Оценка математического ожидания случайного процесса по результатам за меров приращений параметров изделий за период испытаний производится по формуле: M X t N xji i j m ∧ = = ( ) = ∑ ∑ ∆ ∆ 1 1 1 1 , (3) где N – общее число замеров величин ∆хji, ∆xji 1 в эксперименте; 1 – число испытываемых изделий; m – число замеров параметров i-го изделия. Дисперсия случайного процесса на ходится из соотношения: D X t N x N x ji ji i j m i j m ∧ = = = = ( ) = = − − ∑ ∑ ∑ ∑ ∆ ∆ ∆ 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 . Оценка значений корреляционной функции случайного процесса производится по формуле: K t t mlm x t x t mlm x t x x i i i mlm i i ∧ = ′ ( )= = − ( ) ′( )− − ( ) ∑ ∆ ∆ ∆ ∆ ∆ , 1 1 1 1 ′( ) = = ∑ ∑ t i ml m ml 1 1 . (4) Рассчитанные таким образом значе ния корреляционной функции образуют матрицу: |Kij|= K11 K12 K13 K14 … Km1 , (5) K32 K22 K23 K24 … Km2 K53 K43 K33 K34 … Km3 … … … … … … Km1 Km2 Km3 Km4 … Kmm
12 ИНЖЕНЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ Том 30, № 1. 2020 Машиностроение где Kij=KΔx(t,t´) = M[Δx(t)Δx(t´)] – корреляционный момент случайных величин Δx(t) и Δx(t´). Корреляционная матрица симме трична относительно главной диагонали, поэтому на практике обычно заполняют лишь половину матрицы: |Kij|= K11 K12 K13 K14 … Kml . K22 K23 K24 … Km2 K33 K34 … Km3 … … … Kmm По главной диагонали этой корре ляционной матрицы стоят дисперсии случайных величин. В ряде случаев возникает необходимость вычисления нормированной корреляционной матрицы системы m случайных величин. |Kij|= 1 K12 K13 K14 … Kml , (6) 1 K23 K24 … Km2 1 K34 … Km3 … … … Kmm где k = Kij / (σiσj) – коэффициент корреляции случайных величин функции: ∆ ∆ x t x t ( ) ′( ) , . Для стационарной случайной функ ции Δx(t) матрица записывается в виде: |Kij|= 1 KΔx1 KΔx2 KΔx3 … KΔxm , 1 KΔx1 KΔx2 … KΔx-1 1 KΔx1 … KΔxm-2 … … … 1 где KΔx1,KΔx2 ,…, KΔxm – коэффициент корреляции случайных величин функции Δx(t) для дискретных: τ1 = Δt, τ2 = 2Δt, τ3 = 3Δt, τm = mΔt. Если нормированная корреляци онная функция случайного процесса представляет собой экспоненту: KΔx(τ) = e-a/τ, то значение α при известных корреляционных функциях находится из соотношения: a k x = ( ) ∧ ln / ∆ τ τ. Пример. При испытании 14 топлив ных насосов замерены приращения величин цикловых подач топлива, интервалы наработки ∆ t1 = t1 – t0 = ∆ t2 = t2 – t1= = 1000 м/ч отражены в таблице 1 [26]. Т а б л и ц а 1 T a b l e 1 Приращения величин цикловых подач топлива Increments in cyclic fuel feeds Интервал наработки / Operating time interval Приращения (%) величин цикловых подач топлива Δ xqу образцов насосов / Increments (%) of values of cyclic fuel supply Δ xq у for pump sample Δt, м/ч / Δt, m/h 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0–1000 +0,7 –1,8 +0,8 +0,3 +1,2 –0,4 +0,3 –1,9 +2,2 +2,5 +1,4 +1,6 0,0 0,0 1000–2000 –0,7 –1,6 +1,0 +1,6 +0,6 –0,3 +0,5 +0,5 +0,4 +1,9 +1,2 –0,7 +1,2 –0,7