05.20.01 Технологии и средства механизации сельского хозяйства

2
1.
Цель и задачи программы
Данная программа предназначена для подготовки к вступительным испытаниям в аспирантуру по направлению 35.06.04 Технологии, средства механизации и
энергетическое оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве, специальности 05.20.01 Технологии и средства механизации сельского хозяйства.
Программа вступительных испытаний в аспирантуру подготовлена в соответствии с федеральными государственными образовательными стандартами высшего
образования (уровень магистра и специалиста).
Целью программы вступительных испытаний по специальности 05.20.01 Технологии и средства механизации сельского хозяйства, является оценка готовности
претендента освоить избранную программу направления подготовки, обладает ли
он достаточным потенциалом для того, чтобы в дальнейшем провести исследование и выполнить квалификационную работу на соискание ученой степени.
Задачи программы заключаются в достижении цели по оценке качества знаний, касающихся избранной специальности в области тракторов и автомобилей
сельскохозяйственного производства, общетехнического кругозора в данной области, умения применять знания для обобщения и анализа информации, склонности к
научно-исследовательской и экспериментальной деятельности. Кроме того, в процессе испытаний уточняется область научных интересов, мотивы поступления в
аспирантуру, научные задачи, которые хочет решить претендент.
2. Содержание программы
1.
2.
3.
4.
Раздел 1. Конструкция тракторов и автомобилей
Содержание и объем курса. Общие сведения о автомобилях и тракторах их
назначение, компоновка. Классификация и маркировка автомобилей, типаж
тракторов. Основные узлы и механизмы автомобилей и тракторов их назначение, конструктивные особенности.
Классификация двигателей. Принципы работы, процессы 4-х тактных и 2-х
тактных одноцилиндровых и многоцилиндровых двигателей. Основные параметры, рабочие процессы и такты. Индикаторные диаграммы бензинового и дизельного двигателей. Силы, действующие в двигателе.
Основные механизмы и системы двигателей. Кривошипно-шатунный механизм
(КШМ). Назначение КШМ и его деталей. Блок-картер, головка условия работы
и требования к ним. Цилиндро-поршневая группа(ЦПГ) Условия работы и требования к материалам. Комплектование ЦПГ. Зазоры и сопряжения трущихся
пар. КШМ. Группа деталей коленчатого вала.
Механизмы газораспределения (ГРМ). Общие сведения. Классификация ГРМ.
Назначение и принцип действия, составные части. Особенности ГРМ для малогабаритных двигателей. ГРМ с гидрокомпенсаторами. Регулировка ГРМ. ГРМ с
управляемыми фазами газообмена.
3
5. Система питания автотракторных двигателей. Общие сведения, конструктивные особенности системы питания дизельного, бензинового и газового двигателей, 2-х тактного двигателя минитехники. Топливные баки, топливопроводы
системы низкого давления. Фильтры-отстойники, топливоподкачивающие помпы.
6. Требования к очистке воздуха. Способы очистки, классификация и общее
устройство воздухоочистителей. Фильтрующие элементы воздухоочистителей.
Одно- и многоступенчатые воздухоочистители. Понятие о турбонаддуве. Турбокомпрессор. Глушители. Техническое обслуживание.
7. Смесеобразование в дизелях. Камеры сгорания. Форсунки. Устройство и принцип действия. Разборка и сборка форсунок. Особенности конструкции многосопловых форсунок. Проверка и регулировка форсунок. Техническое обслуживание.
8. Топливные насосы высокого давления. Принцип работы плунжерных пар топливных насосов. Работа секций топливных насосов. Конструкция рядного и
распределительного топливных насосов. Порядок снятия и установки насоса на
двигатель. Регулировки ТНВД.
9. Топливная аппаратура дизелей с электронным управлением. Топливные системы аккумуляторного типа. Индивидуальные ТНВД. Насос-форсунки. Особенности конструкции и принцип работы.
10.Регуляторы частоты вращения двигателей. Назначение и классификация,
принцип действия регуляторов Устройство регуляторов. Однорежимные и всережимные регуляторы. Электронные регуляторы частоты вращения дизелей.
11.Смесеобразование и состав горючей смеси искрового двигателя. Общее устройство системы питания двигателя внешнего смесеобразования. Простейший карбюратор. Характеристики идеального карбюратора. Системы впрыскивания
бензина. Устройство, работа, обслуживание, основные неисправности. Устройство карбюратора пусковых двигателей. Обслуживание карбюраторов.
12.Общее устройство систем питания двигателей, работающих на газообразном
топливе. Особенности и свойства газообразного топлива. Принцип действия газового редуктора и смесителя. Преимущества и недостатки двигателей работающих на газе. Понятие о газодизельной системе питания.
13.Система батарейного зажигания. Общие сведения. Устройство системы зажигания. Механизмы коррекции угла опережения зажигания. Основные операции по
уходу, проверке технического состояния и установке зажигания на двигателе.
Система зажигания от магнето. Устройство и принцип действия.
14.Система смазки. Назначение системы смазки. Классификция системы смазки.
Детали и агрегаты системы смазки. Особенности смазки малогабаритных двигателей. Системы кондиционирования масла двигателей: требования, устройство,
работа. Диагностика.
15.Система охлаждения. Назначение системы охлаждения. Классификация системы охлаждения. Конструкция жидкостной и воздушной систем охлаждения
4
двигателей, а также двигателей малогабаритной техники. Уход за системой
охлаждения.
16.Система пуска Общие сведения. Назначение классификация и общие требования к стартерам и их устройство. Пусковые двигатели. Силовые передачи пусковых устройств. Особенности пусковых устройств малогабаритных двигателей.
17.Назначение трансмиссий. Компоновки трансмиссий на автомобилях и тракторах. Показатели силовых передач, типы, составные части. Сцепления: назначения, классификация, схемы, принцип действия.
18.Коробки передач. Назначение. Классификация. Принцип действия. Бесступенчатые коробки передач. Конструкции коробок передач тракторов и автомобилей.
19. Ведущие мосты тракторов и автомобилей. Назначение, типы, устройство, работа главных передач, дифференциалов, механизмов поворота гусеничных тракторов, конечных (бортовых) передач.
20.Ходовая часть и механизмы управления движением колесных тракторов и автомобилей. Конструкции остова, подвески. Устройство шин Регулировки ходовой
части. Типы, устройство и регулировки механизмов управления движением.
21.Ходовая часть гусеничных тракторов. Типы, конструкции, работа движителей и
подвесок остова. Регулировки и обслуживание ходовой части гусеничных тракторов. Рабочее оборудование тракторов.
22.Общее
устройство
и
классификация
автотракторного
оборудования. Аккумуляторные батареи. Назначение, устройство и принцип действия.
Автотракторные генераторы и регуляторы напряжения. Назначение,
устройство и принцип работы. Обслуживание генераторов. Неисправности генераторных установок.
23.Системы освещения, световая и звуковая cигнализации. Контрольноизмерительные приборы, Коммутационная аппаратура. Основные неисправности системы и проверка их технического состояния.
24.Назначение, требования, общее устройство гидронавесных систем тракторов.
Гидронасосы. Назначение, принцип действия, устройство. Характеристики гидронасосов
25.Гидрораспределители. Назначение, устройство, принцип действия. Особенности
конструктивного исполнения. Работа перепускного и предохранительного клапанов, механизма фиксации и автомата возврата.
26.Догружатели ведущих колес. Назначение, принцип действия. Гидроувеличитель
сцепного веса. Устройство и работа на различных режимах.
27.Регуляторы позиционного, силового и комбинированного способов регулирования глубины обработки почвы. Назначение, принцип действия. Устройство и
работа на различных режимах.
5
28.Усилители рулевого механизма. Назначение, требования и классификация.
Устройство и работа гидравлических и электрических усилителей автомобилей
и тракторов. Регулировки гидроусилителей.
29.Гидравлические механизмы для переключения передач в коробках с переключением без разрыва потока мощности, автоматических коробок автомобилей.
30.Гидродинамические передачи: гидромуфта, гидродинамический трансформатор
крутящего момента; назначение, классификация, устройство, работа.
31.Пневмо-гидропривод тормозных систем. Назначение, требования, устройство,
работа, обслуживание, регулировки. Перспективы развития.
32.Роль электроники в конструкции и эксплуатации тракторов и автомобилей.
Краткий исторический обзор развития электроники, применяемой в мобильных
машинах. Состояние отечественного и мирового тракторостроения и автомобилестроения и уровня развития применяемой электроники. Основные эксплуатационные свойства и тенденции совершенствования конструкций тракторов и
автомобилей.
Раздел 2. Теория тракторов и автомобилей
33.Режимы работы автотракторных ДВС. Основные показатели ДВС. Область рабочих режимов. Рабочие циклы ДВС. Основные процессы ДВС. Процесс впуска. Наддув ДВС. Процесс сжатия. Сгорание. Нарушение нормального сгорания.
Сгорание в дизелях и влияние на процесс различных факторов. Необходимость
стандартизации характеристик топлив. Расширение. Выпуск.
34.Индикаторные и эффективные показатели ДВС. Мощность, удельный расход
топлива и КПД. Механические потери в ДВС, механический КПД. Тепловой баланс ДВС. Паспортные показатели ДВС.
35.Характеристики ДВС. Скоростные, нагрузочные, регуляторные, регулировочные и многопараметровые характеристики ДВС. Анализ характеристик. Регулировки ДВС. Стандартизация основных характеристик.
36.Токсичность ДВС. Токсичные компоненты отработавших газов их образование
и нормирование. Влияние различных факторов на количество вредных выбросов в отработавших газах. Способы снижения вредности отработавших газов.
Нормирование токсичности и дымности ОГ. Стандарты на токсичность и дымность.
37.Кинематика и динамика КШМ. Силы, действующие в ДВС. Неравномерность
работы ДВС. Уравновешенность одно- и многоцилиндровых ДВС. Способы
уравновешивания ДВС.
38.ДВС с внешним смесеобразованием, зависимость показателей ДВС от состава
смеси. Системы впрыскивания бензина и режимные параметры, определяющие
состав смеси.
39.Взаимосвязь топливоподачи с характеристиками дизеля. Влияние способа смесеобразования, камеры сгорания, впускного канала и характеристик топливоподачи на показатели дизеля.
6
40.Регулирование ДВС. Регулятор частоты вращения ДВС. Показатели и характеристики регуляторов. Виды регуляторных характеристик.
41.Испытание ДВС. Виды и программы стендовых испытаний ДВС. Методы стендовых испытаний ДВС. Стандартизация видов, программ и методов испытаний
ДВС. Методы испытаний топливной аппаратуры и ее элементов. Стенды применяемые при испытании. Виды контроля и регулировок. Требования стандартов на испытания ТА дизелей.
42.Системы ДВС. Фазы газообмена и "время-сечение" клапанного механизма. Влияние регулировок ГРМ и фаз газообмена на показатели ДВС. Смазочная система
ДВС. Основы расчета смазочной системы. Влияние условий эксплуатации на
работу системы. Системы охлаждения ДВС. Основы расчета системы охлаждения. Влияние условий эксплуатации на работу системы. Система пуска ДВС.
Основы расчета системы пуска. Влияние условий эксплуатации на работу системы.
43.Электронные системы управления двигателем и его системами. Принципы
управления, элементная база. Контроль работы двигателя и системы.
44.Влияние системы зажигания на работу ДВС. Общие принципы управления показателями двигателя. Выбор угла опережения зажигания (УОЗ). Общая схема и
работа классической системы зажигания (КЗС). Ее достоинства и недостатки.
Уравнения баланса энергии.
45.Электронные системы управления машиной и ее системами. Принципы управления, элементная база. Контроль работы машины и диагностика технического
состояния.Электронные системы безопасной эксплуатации машины, основные
системы. Принципы работы систем, элементная база. Контроль работы систем,
обслуживание систем.
46.Работа колесных и гусеничных движителей. Физико-механические свойства
почвы и шины. Влияние их на эксплуатационно-технологические показатели
машины. Качение ведомого колеса. Коэффициент сопротивления качению. Работа ведущего колеса. Сцепление, буксование, КПД. Работа гусеничного движителя. Кинематика. Силы, действующие в гусенице, КПД.
47.Тяговый баланс трактора. Внешние силы, действующие на трактор. Уравнение
тягового баланса. Нормальные реакции почвы на колеса трактора в агрегате с
прицепной и навесной машиной. Тяговый баланс гусеничного трактора. Центр
давления. Коэффициент использования веса трактора.
48.Энергетический баланс трактора. Требования к энергетической установке трактора. Уравнение энергетического баланса и потенциальная тяговая характеристика трактора. Тяговый КПД трактора. Номинальное тяговое усилие. Основы
тягового расчета трактора и расчета теоретической тяговой характеристики
трактора.
49.Тяговая динамика трактора. Классификация колебаний в тракторах. Предмет
изучения тяговой динамики трактора. Взаимосвязь низкочастотных динамиче-
7
ских процессов в тракторе. Влияние колебаний на показатели работы двигателя
и трактора.
50.Тяговая динамика автомобиля. Тяговый баланс автомобиля. Устойчивость системы двигатель – автомобиль – дорога. Динамический фактор и динамическая
характеристика. Основы тягово-динамического расчета. Определение передаточных чисел главной передачи и коробки передач. Выбор структуры скоростного ряда.
51.Тормозная динамика автомобиля. Показатели торможения. Уравнение движения
машины при торможении. Блокировка колес. Регулирование тормозных сил.
Удельная тормозная сила. Тормозной путь. Экстренное торможение. Торможение двигателем.
52.Система и виды испытаний мобильной техники. Организация и виды испытаний. Система Государственных испытаний. Порядок представления машин на
испытания. Показатели машин, определяемые испытаниями. Условия проведения испытаний. Показатели функционального назначения, общетехнические,
экологические и условий труда тракториста. Агротехнические, техникоэкономические показатели.
53.Показатели технологических свойств мобильных энергетических средств. Показатель технологического уровня, универсальности, производительности, технологичности, агротехнического качества, стоимости. Обобщенные показатели
технологического уровня. Обоснование номенклатуры единичных показателей
оценки технологических свойств Оптимизация номенклатуры оценочных показателей. Определение и анализ технологического уровня мобильных энергетических средств. Влияние на технологические свойства автоматизации трактора.
3.
Перечень вопросов к вступительным испытаниям
1. Двигатели тракторов и автомобилей. Основные показатели ДВС. Перспективы
развития.
2. Основные части и механизмы ДВС. Особенности конструкции двигателей с искровым зажиганием и дизелей.
3. Механизмы газораспределения ДВС. Тенденции развития ГРМ. Влияние работы
ГРМ на показатели ДВС.
4. Системы питания ДВС. Требования к системе питания ДВС с внутренним и
внешнем смесеобразованием.
5. Топливная система дизеля. Влияние работы топливной системы на показатели
ДВС, Перспективы развития топливных систем.
6. Электронное управление типливоподачей в ДВС. Факторы влияющие на процесс управления подачей топлива. Примеры работы топливных систем.
7. Топливные системы ДВС с искровым зажиганием. Влияние работы топливной
системы на показатели ДВС, Перспективы развития топливных систем.
8
8. Наддув ДВС. Управление наддувом. Влияние наддува на показатели ДВС. Перспективы развития.
9. Система зажигания ДВС. Требования к системе. Влияние работы системы на
показатели ДВС. Перспективы развития систем.
10.Смазочная система ДВС. Требования к системе. Применяемые масла. Обслуживание системы.
11.Система охлаждения ДВС. Требования к системе. Основные показатели системы охлаждения ДВС. Обслуживание системы.
12.Система пуска ДВС. Основы расчета системы. Влияние условий эксплуатации
на работу системы пуска.
13.Управление мощностью ДВС с внутренним и внешним смесеобразованием. Область рабочих режимов ДВС. Ограничение предельных значений ДВС по
нагрузке и частоте вращения.
14.Регулирование частоты вращения вала ДВС. Регуляторы частоты вращения.
Степень неравномерности регулятора.
15.Рабочий цикл ДВС. Основные процессы цикла и показатели качества процессов.
Основы расчета рабочего цикла. Основные показатели цикла ДВС.
16.Механические потери в ДВС. Индикаторные и эффективные показатели ДВС.
Способы их определения.
17.Тепловой баланс ДВС. Утилизация теплоты как способ повышения эффективности ДВС. Способы утилизации теплоты.
18.Испытание ДВС. Основные характеристики ДВС. Методика снятия характеристик. Обработка результатов измерений.
19.Кинематика и динамика КШМ. Силы и моменты в КШМ. Уравновешенность
одноцилиндрового и многоцилиндровых ДВС.
20.Токсичность ДВС. Нормирование токсичных показателей. Факторы влияющие
на токсичность выбросов ДВС. Метода снижения токсичности отработавших газов.
21.Смесеобразование в ДВС с искровым зажиганием и воспламенением от сжатия.
Коэффициент избытка воздуха и его влияние на показатели ДВС.
22.Техническое обслуживание ДВС и его систем. Диагностика технического состояния ДВС. Совмещение систем управления и диагностики ДВС.
23.Назначение, классификация и основные части тракторов и автомобилей. Технологические требования к автомобилю и трактору при выполнении различных
операций.
24.Гибридная мобильная машина. Общие понятия и особенности конструкции.
Особенности работы ДВС в машине. Преимущества и недостатки. Перспективы
их развития в АПК.
25.Система электрооборудования тракторов и автомобилей. Назначение системы,
основные элементы, эксплуатация и обслуживание системы. Перспективы развития.
26.Аккумуляторные батареи. Назначение, принцип работы, конструкция, марки9
ровка, эксплуатация и основные неисправности. Перспективы развития аккумуляторных батарей.
27.Автотракторные генераторы. Назначение, принцип работы, конструкция, обслуживание при эксплуатации и основные неисправности. Перспективы развития.
28.Диагностика и испытание автотракторного электрооборудования. Диагностическое и испытательное оборудование. Современные системы диагностики машины.
29.Система освещения и сигнализации. Назначение системы. Требования к системе. Виды систем освещения. Основные элементы системы. Элементы световой
и звуковой сигнализации.
30.Гидрооборудование тракторов и автомобилей Назначение, требования, общая
характеристика гидросистем и основных агрегатов. Электронное управление
системой.
31.Гидронавесная система тракторов. Регулирование гидронавесных систем
Назначение, требования, общее устройство гидронавесных и прицепных систем
тракторов.
32.Гидроусилители рулевого механизма Назначение, требования и классификация
гидроусилителей. Устройство и работа гидроусилителей тракторов и автомобилей. Регулировки и обслуживание гидроусилителей. Перспективы развития.
33.Гидравлические передачи тракторов и автомобилей. Назначение, классификация, устройство, работа. Преимущества и недостатки гидравлической трансмиссии в сравнении с механической. Перспективы развития.
34.Трансмиссия машины. Назначение, условия работы и классификация. Ступенчатая и бесступенчатая трансмиссии. Влияние характеристик трансмиссии на
эффективность работы машины. Перспективы развития.
35.Коробка перемены передач Назначение и классификация. Выбор передаточного
числа. Автоматизация процесса переключения передач. Контроль технического
состояния и обслуживание КПП. Перспективы развития.
36.Ведущие и ведомые мосты Назначение, конструкция и работа мостов. Основные
узлы мостов и их работа. Контроль технического состояния и обслуживание мостов.
37.Несущая система и ходовая часть машины. Назначение и классификация. Основные элементы подвески и ходовой части, их назначение, классификация.
принцип работы, контроль технического состояния и обслуживание.
38.Ходовая часть гусеничных машин Классификация. Сравнительный анализ и
конструкция подвесок. Техническое обслуживание и регулировки ходовой части. Перспективы развития.
39.Рулевое управление колесных машин. Назначение и классификация. Рулевые
механизмы и усилители, их техническое обслуживание. Кинематика поворота
колесной машины. Перспективы развития рулевого управления.
40.Тормозное управление Назначение и классификация. Конструкция и работа
10
тормозных систем тракторов, автомобилей и прицепов. Техническое обслуживание и регулировки. Тормозная динамика машины. Перспективы развития
41.Основные показатели работы тракторов и автомобилей. Требования потребительской и экологической безопасности тракторов и автомобилей в соответствии с их функциональным назначением.
42.Кинематика и работа ведомого и ведущего колеса, гусеничного движителя. Сопротивление качению, буксование, сцепление, кпд движителей
43.Тяговый баланс трактора. Внешние силы и уравнение тягового баланса. Реакция почвы на колеса трактора в составе с прицепной и навесной машиной. Коэффициент использования веса трактора.
44.Энергетический баланс трактора и анализ его составляющих. Требования к
энергетической установке трактора. Общий и тяговый кпд трактора. Номинальное тяговое усилие.
45.Основы тягового расчета трактора. Построение теоретической тяговой характеристики трактора.
46.Тяговая динамика трактора Колебательные процессы в тракторе и их классификация. Влияние колебаний нагрузки на показатели работы двигателя и трактора.
Особенности при трогании и разгоне машинно-тракторного агрегата.
47.Тяговая динамика автомобиля и анализ его составляющих. Тяговый баланс Динамический фактор и динамическая характеристика. Динамика разгона автомобиля.
48.Тормозная динамика автомобиля Способы и оценочные показатели торможения. Регулирование тормозных сил. Методы контроля эффективности тормозных систем. Торможение двигателем.
49.Топливная экономичность. Понятие топливной экономичности, оценочные показатели. Влияние дорожных, конструктивных и эксплуатационных факторов
на топливную экономичность.
50.Проходимость трактора и автомобиля Профильная, опорно-сцепная, агротехническая проходимость. Плавность хода. Взаимосвязь колебаний остова и колебаний колес и подвески.
51.Управляемость и маневренность трактора и автомобиля. Кинематика и динамика поворота колесных и гусеничных машин. Силы, действующие на автомобиль
при повороте. Влияние боковой упругости шин на управляемость. Стабилизация управляемых колес.
52.Устойчивость трактора и автомобиля Продольная и поперечная статическая и
динамическая устойчивость машины.
4. Основная литература
4.1 Кутьков, Г.М. Тракторы и автомобили: теория и технологические свойства – М. : ИНФРА-М, 2014. – 506 с.
4.2 Шарипов В. М., Бирюков М. К., Дементьев Ю. В. и др. Тракторы и авто11
мобили. Учебник для студентов вузов. – М. : Спектр, 2010. – 351 с.
4.3 Автомобили (Богатырева А.В ред.). - М.: Колос, 2008 г.
4.4 Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. (Луканин В.Н. ред.). – М.: Высшая школа - 2005-2007 г.
5. Дополнительная литература
5.1 Баширов, Р. М. Основы теории и расчета автотракторных двигателей :
учебник для студентов вузов по направлению «Агроинженерия» / Р. М. Баширов. Уфа: Р. М. Баширов; БашГАУ, 2010.
5.2 Поливаев О.И. и др. Тракторы и автомобили. Конструкция. – КНОРУС. –
2013. – 252 с.
5.3 Гельман Б.М., Москвин М.В. Сельскохозяйственные тракторы и автомобили. М.: Колос. 1993.
5.4 Богатырев А.В., Лехтер В.Р. Тракторы и автомобили. М.: Колос. 2005
5.5 Гребнев В. П., Поливаев О. И., Ворохобин А. В. Тракторы и автомобили :
теория и эксплуатационные свойства. – КНОРУС. – 2013. – 259 с.
12