Том 31, № 1 (2021)

Введение. В статье рассматриваются условия выращивания тепличных растений, среди которых важным фактором является поддержание процесса фотосинтеза путем досвечивания растений и необходимого микроклимата в теплице. Выращивание тепличных растений c помощью снижения потребляемой электроэнергии за счет управления микроклиматом в теплице и процессом досвечивания растений является
актуальной задачей.
Материалы и методы. Показано, что для выращивания тепличных растений требуются особые условия, поддержание освещенности теплицы и необходимой температуры. Методом эффективного выращивания растения является управление процессом контроля микроклимата и досвечивания. Показано, что для разработки алгоритма управления требуются математические модели, связывающие процесс фотосинтеза с параметрами микроклимата. Приведены математические модели, полученные на основе экспериментальных данных.
Результаты исследования. Для поддержания микроклимата в теплице разработана система и алгоритм управления режимами выращивания растений. Для контроля процесса досвечивания и освещенности используются LED-светильники. Приведена разработанная структурная схема системы управления, которая содержит четыре канала, отвечающие за основные энергоемкие факторы микроклимата. В статье содержится описание алгоритма управления свето-температурным режимом теплицы.
Обсуждение и заключение. Показана необходимость поддержания микроклимата теплицы и досвечивания растений различным спектром излучения для интенсивного роста светокультурных растений и эффективного выращивания их в условиях теплицы. Разработанные структура и алгоритм управления процессом досвечивания растений и освещенности теплицы на базе LED-светильников позволяют снизить
потребление электроэнергии.

Введение. Измельчение сахарной свеклы должно осуществляться с минимальными потерями в центробежных свеклорезках ножами особой конструкции, обеспечивающими частое и постоянное хаотичное продольно-поперечное изрезание кольцевых проводящих сучков свеклы. Используемые ножи с ромбовидной режущей кромкой обладают низкими показателями безотказности и долговечности. Значительные динамические нагрузки, приходящиеся на режущие грани ножа от ударов измельчаемой свеклы, ведут к усталостным разрушениям граней и изнашиванию режущих кромок. Неудовлетворительные показатели безотказности ножей приводят к ухудшению на 28 % качественных составляющих стружки и к потерям сахарозы. Поломки и ежесменные перезаточки режущих кромок способствуют снижению прочностных характеристик ножей.

Целью работы является повышение надежности ножей центробежных свеклорезок путем конструктивно-технологического упрочнения в процессе их производства и восстановления.
Материалы и методы. Рациональные параметры измельчения оценивались двумя показателями: толщиной и длиной стружки. Состояние режущих кромок ножей определялось микрометражом износа и деформации граней. Физико-механические показатели анализировались на основании величин износостойкости, микротвердости, выносливости на изгиб.
Результаты исследования. В результате анализов дефектного состояния ножей центробежных свеклорезок и теоретических исследований процесса измельчения были сформулированы факторы, влияющие на проницаемость стружки и эффективность ее измельчения ножами специальной ромбовидной конструкции. Экспериментальные исследования позволили установить динамически обоснованные конструктивные параметры усовершенствованного ножа, изготовленного накаткой.
Обсуждение и заключение. Была проведена производственная проверка качества измельчения сахарной свеклы в зависимости от технического состояния ножей. Предложенные меры обеспечили повышение показателей долговечности ножей на 27–30 %, износостойкости режущих кромок на 20 %, предела выносливости режущих граней на 25 % и посменное увеличение длины стружки на 18–20 % с повышением ее проницаемости на 16–18 %.

Введение. Выполненные разработки направлены на создание новой технологии для повышения износостойкости тонкостенного инструмента сложной конфигурации для резки свеклы на сахарных предприятиях из стали 65Г. Важнейшим требованием повышения работоспособности и долговечности такого инструмента является сохранение его профиля и режущей кромки в процессе эксплуатации. Поэтому весьма непростым является выбор технологических параметров и способа упрочнения такого сложного по конфигурации изделия.
Материалы и методы. Для решения этой проблемы применены новое разработанное оборудование и технологический процесс упрочнения с использованием низкотемпературной азотистой плазмы. Определены оптимальные параметры обработки, благодаря которым формируется квазиаморфная структура на поверхности трения, уменьшающая дефектность режущей кромки после ее механической обработки, а также обеспечивающая процесс самозатачивания за счет упрочнения инструмента с одной стороны.
Результаты исследования. Сопоставительные исследования поверхности трения изделий после эксплуатационных испытаний показали, что их стойкость существенно повышается не только при упрочнении новых, но и бывших в эксплуатации изделий. Это определяется характером формируемой квазиаморфной структуры и особым рельефом при трении на рабочей поверхности.
Обсуждение и заключение. Для описания нового процесса упрочнения тонкостенных изделий детально анализировалось структурообразование на поверхности трения с использованием металлографических изображений и оценкой изменчивости соотношения ее фаз оптико-математическим анализом различных зон (сжатия и разряжения), формируемых в виде полос трения. Для этого использовалось и моделирование с оценкой плотности распределения условных цветов анализируемых фрагментов.

Введение. Обзор исследований по моделированию и расчету контуров увлажнения показывает, что на данном этапе уже достаточно хорошо формализован математический аппарат, связывающий физически обоснованные параметры и гидрофизические свойства почв. Однако для повышения эффективности капельного орошения и фертигации необходимо определить влияние растворенных в поливной воде удобрений на гидрофизические свойства почв. С помощью учета этих характеристик важно определить степень воздействия удобрений на развитие формы и размеров контуров увлажнения.
Материалы и методы. Для исследования влияния удобрений на динамику контуров увлажнения использовался монофосфат калия, поскольку он имеет «плохую» подвижность в почве и его выгодно вносить с поливной водой. Внесение монофосфата калия оказывает влияние на плотность, вязкость, осмотическое давление, контактный угол смачивания и поверхностное натяжение поливной воды. В результате наблюдается изменение основной гидрофизической характеристики почвы и ее функции влагопроводности. Поэтому и контуры увлажнения формируются с небольшими, но все же заметными отличиями.
Результаты исследования. Разработано программное средство, позволяющее исследовать динамику контуров увлажнения различных типов почв механического состава с разной пористостью и с заранее известным начальным распределением влаги по глубине.
Обсуждение и заключение. При добавлении в воду монофосфата калия или других питательных веществ наблюдаются небольшие изменения при формировании контуров увлажнения. Полученные результаты позволяют на стадии проектирования процесса внесения удобрений с поливной водой в капельном орошении для различных вариантов концентрации рассчитать поливные нормы.

Введение. При проведении энергетической оценки сельскохозяйственных машин и тяговых испытаний тракторов важнейшим показателем является величина тягового усилия. Существующие методы определения тягового усилия тракторов подразумевают использование специализированных средств измерений, таких как тензометрические датчики и устройства обработки и отображения информации. На точность определения тягового усилия оказывают значительное влияние физико-механические свойства почвы. Для обработки полезного сигнала во время измерения тягового усилия поток данных тензометрического датчика необходимо подвергать дополнительной цифровой фильтрации с учетом условий функционирования сельскохозяйственного агрегата.
Материалы и методы. Проанализированы функции изменения тягового усилия, полученные на тракторе К-744Р2 на различных передачах. Разработан алгоритм цифровой обработки сигнала тензометрического силоизмерителя на основе медианного фильтра, позволяющий повысить точность измерений. Преимуществом предложенного метода является способность отсекать резкие кратковременные импульсные помехи и колебания амплитуды измеренной величины.
Результаты исследования. Предложен метод определения величины тягового усилия с помощью медианной обработки сигнала. Разработано устройство для определения тягового усилия при испытаниях сельскохозяйственных тракторов и агрегатов. Обоснован выбор основных компонентов устройства определения величины тягового усилия. В результате исследований было сконструировано и изготовлено устройство для измерения и цифровой обработки сигнала силоизмерителя на базе микроконтроллера и специализированного программного обеспечения для обработки исходных данных в реальном времени.
Обсуждение и заключение. Разработанный метод позволяет исключить негативный эффект импульсных помех, возникающих в процессе измерения тягового усилия трактора. Предложенное устройство для измерения тягового усилия тракторов совместимо на уровне протокола обмена с существующими устройствами, обладает высокой скоростью работы в реальном времени, имеет многоканальный режим.

Введение. В данной работе численно моделируется задача распространения температуры в нефтеносном пласте с трещиной гидроразрыва, в который закачивается охлаждающая жидкость посредством вертикальной нагнетательной скважины.
Материалы и методы. Для описания процесса распространения температуры в пласте под действием нагнетаемой в него жидкости используется уравнение конвективного теплообмена Фурье – Кирхгофа. Для решения этого уравнения применяется метод Галеркина с разрывными базисными функциями на разнесенных неструктурированных сетках. Для описания процесса изменения давления в пласте под действием работы нагнетательной скважины применяется уравнение, полученное на основе уравнения неразрывности и закона Дарси. Для его решения используется метод Галеркина с разрывными базисными функциями на неструктурированной треугольной сетке. Для распараллеливания численного алгоритма применяется библиотека MPI.
Результаты исследования. В статье представлен численный алгоритм и результаты моделирования динамики полей температуры и давления в нефтеносном пласте с трещиной гидроразрыва, в который посредством вертикальной нагнетательной скважины закачивается охлаждающая жидкость.
Обсуждение и заключение. Реализована численная методика на основе разрывного метода Галеркина для математического моделирования температурного поля и поля давления в нефтеносном пласте с трещиной гидроразрыва и нагнетательной скважиной. Полученные картины для распределения температуры и давления в пласте адекватны и хорошо согласуются с заданными начально-краевыми условиями. Дальнейшая работа в данном направлении предполагает моделирование на тетраэдральных неструктурированных сетках для более точного исследования протекающих процессов.