автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование конструктивных схем и параметров комбинированных культиваторов

i.e. -ivpaoax рукописи

РГБ ОД

2 7 япз m?

KSТОВЛ KFSTLi /ижСлНДРОВНЛ

" с

овоаюайшй консташшас сашм к Е&Р£Ш1?ое

КОЬ'ЖМРОЗШШ

Спеииадьносжь 05,20,07 - ледаа'лсадид ce.tbCKoxo3£üctri6öwioao чргиэбоОстьа

АВТОРЕФЕРАТ

диссертаций на соиокаше ученоП степени кандидата технических нлук

Челябинск - 1996

работа вшголзбяа в Чэлясйиском государственном агропжйнврно';,; униворсЕтет®

Кйучиый ■оукоЕодагвль - дотато тодатсках наук, отофоссор

Уахимоз Раке Соитгалвэвяч

НаучЕЬй коьсульгаагс - кандидат технических наук, доцонт

Еолссг.шкове &жа Ивановна

оппонент" - Х'Ктор тсхнкчвстаа: наьк.птго^ееор Дсрохс® Аркадий Порфирьезич

- кандидат технических наук, Гордеев Слег Еласоьич

Вэдукш; опгакязацхя научко-мсслвдоватвльский

пястктут сельского хозяйства

Зазк-?« состоится 1997 ? в ...10 часов

на заседании джсар'гзх^огл^го сов&та К 120.48.01 Чэяабаваого гос?«ирогЕекг^го агролжунс-рного уякгврсивта по адресу: 454080, ГчЧэлкбскс.ч, 2р.2М. В.й.Лвкжг.Уб.

С дасмрзацил: эгзгесомйтьса в ййякотвке Челябинского государственного агрэгагакераосо укааврксгета.

Автореферат разослан " ¿У" О^СО-Ср-Ь 1996 г.

Ученый сзкрзтзрь

диссертационного совета >

кандидат технических на7к, .-у

доцент / д.оатру&я»

СБчАЯ УШ&ШПЗГШ ?Л301Ы

МТ'^^Кс^'Ь^ОШ. ____________ --

- - Одной из - отвотстзгпкюс "тегаохегэтгсках опергпи". при ьгзг^л;-йЗ'й-д сельсжохсзпЯстодвдх культур .толстел обработ-

ка по'хга, :с которой прелъявлятчся жгсткгг Егрзгехл'пес-я:; гр?:о-вэнкя по соблюд-явл? зздзнксЯ с£рг-.5сткг, го-

взрхяостя г.сля, подр-эгзакв сорняков к крсгэлгя яс«?«?. М^гггг сс-рзЛут.'С с?7г;;л не удоГнМ'.ьсрякт эг.гч тргг.свг:^:?,--: :-*..:•:-«--

качестЕз прздпссэБНоЗ обработки почти воеусзяо 23 г -д? нжжогы.г: тсгл:олог»г-(бс:<их гт^р-дт^, т.з. соз.'йкия «ту^г^т^::-"чх хулътгпзатороь. Б связи с этил задача рлзрабг*зл козсгругпглз-1щх схем кокйшровгтшх ку-чьтагатсрсв с пгргкетргггз. сСесгзч^вг.-зшелнегкэ доходных требования, ягхя.етсч егсузльлс; л требует практического рэзшия.

услокяеняэ конструктивных схбм ксм'л^'рсва^х ку^гг^хсрс:;

при обычном мотохе црооктвровайя 'гребуат Сслгеого сСье^а саатяо-

гонструктсрск:пс работ, дорого с го ¡^зга -л^-гс?-.

•гзге •т'юзкт;:г;з&кл\ рассматрза-:..{¿к ^. Цель пгслсдосзяйп. Обоснование кснструктязкыг схрм зокО^шлрсгвйлих

культиваторов.

С^оят идслодо£яю1я.

Тег.но^сп'лос£ай1 процесс работы нульютаторнсго агрегата. Предмет исслэдорак1я.

Установление зазисжостеЯ ка->-;с?вэ:лъ'х я эгергетэтэсжг пэ-ке.затолеЯ работы кудьи'-вагоркых. агрегатов о? ж ковструзрчжзэ: параметров.

Метода исследования. ,

. При разработке 1сш<5;а..:роБбдш. ку-г-'/лг-гтсрзв «;—

года автоматизированного провк^кровагаи-, зсчогзаяг на аа^-^гий-7°ском технологического ярсцессп р-.Зс-тк кудътгс&гтерчет

агрегатов. Математлческиг мсделгт ло.пу'?ет'ч с теср;3?

графов, матриц, случайных процессов, апалитгчестай ^¿анпка.

"ри обработке экспериментальна* дает«х гспояьзсваиздь кэтодз математической статистики

Пакет ирсграул разработан б системе програт£.-:рг.Бага - Т'-Аг.-Разеа] для ГБМ типа А? 3;>:/4Щ.

Каучная новизна.

Разработана обобщенная математическая модель, описывающая технологический процесс. работы комбинированных культиваторов и позволяющая исследовать лхбые ис конструктивам схемы в условиях, максимально дрибш&егзшх к реальным. Ецшюе математическое описание получено с использованием теории графов, позволяющей вводить з ма^ематическуэ модель конструктивные схема культиваторов в матричной фор®. Возмущотдиа фактора (рельеф поля и сопротивление почвы) учитывались в модели з виде двухмерных нестационарных случайных функций.

Г'ракягаескр" иеетоота к реализация работ».

На осковзншх проведенных тоореютескпх исследовании с использованием рекомендуемая рациональных параметров была разработана техническая документация и изготсблопК опытные образца комбинированных культиваторов для предпосевной обработки почв« КПО-6 (прицегшсЯ) е НПО-4 (наг.есной).

Экспертаоктельны.о исследования статного "Срагца культ»®? тора КПО-6 били проведены в 1994 год* в ТОО "Петровское" Челябинской области и в 1335 году в совхозе "Туймззтшаккй" республики Башкортостан.

Техническая документация на культиватор КП0~5 передана АООТ "ТуймазинеюЖ завод ззтобетоновозо " с целью постановки на производство.

Теоретические иог-ледования ?. пакет программ для аътоматпзи-розазнсго . проектирований культиваторов могу? быть использовагш в качестве основы для обоснования кокструкт;жных схем к рациональных параметров при проектировании кеыпс конструктивных схем культиваторов. Разработанный пакет прогрож используется в учебном процессе.

Апробация работа.

Результаты иссдадозанай дсклгдавались и обсувдались на ноутьтехгагсееких ковЬврвидаях ЧГАУ в 1594-1596 гг.

По материалам исследований опубликовано 5 работ.

Структура и обт-е:,: работа.

Диссертационной работа состоит и?, кведенпя, пяти г/ав, зыво-дое, библиографии и щшонений. Диесергьцяя представлена я«.- 1ои страницах, в том '«голе 105 страна иг.'лтгшсаото текста, 12 таблиц, 4? рисунков и иллйстрацкп, И пряло эния. Список литер.чтурьг включает 123 наименования, из которых 3 яа '/аостраьком языке.

-3------- --------------сэдежлниз РАБСОТ

Бьсдениь содержит краткое обоснование актуальности работы.

В первой главе прнзедокы основные агротехнические требования к культиваторам для предпосевной обработки почвы, заполнен обзор их конструктивна?: схем, а также теоретических исследсгашй! по почгсоб^абагнсаге;щс »4-0121, рассмотрена пзропектта-ше направления в создаем к соверпеиствшш конструкций культи-

р.атпрпп,

бо.^сой группа дочзообрйбатнвающих малин, используемых для механизации предпосевной обработки по^ви, значительная рель культиваторам, котори предаазначвян для. работы в условиях эксплуатации.

Проаедетшй обзор конструктивна схем культиваторов и анализ доследования р зтоЛ области показали, что дальнейшее повшение гатенсивкостн и качества преддосевноД обработки почта Есзмоетэ на осиовз создания :г «эт^тавднетьовйнкя гсг^.'^тт'^гр-г-лгку.-:ьт;гг.ата-ссг, о^скоь'гч;'.« ч-л конструктиьннх сул-у: :т пурамзгрон, о-?еспоч1шэ-лаг/--' ънпогч :'?ходох •грзбг&зшЯ.

Лрииекенно комбиярсвэяяух екполкй гегдг одно-

временно несколько различна. оперший поэт.пя&т ясклзчятъ геюго-кратные прохода по по.та разшпной -гехжпси, снизить энергозатраты, а также сократить сроки проведения половах работ.

На ка^едро "Почвосбрабатывавдкб и посэзнне мэеины" ЧГАУ проведены работа по разработке и изготовлению опстг^х образцов комбинированных. культиваторов н тракторам различного тягового класса.

При создании лгбых почвообрг-:б5тньзк.'лих орудий наиболее трудоемким и длительном процессом яытяэтея обоснование конструктивных схем и параметров, которое невозмокно без изучения динамика их движения.

Вопросами динамического ■ моделирования ттс-,^.ос«5рч,'>гавэад^: орудий занимались В.Л.Горяч-чн, П.М.Василенко, ¿.Б.Лурье, А.К.Любимов, В.В.Бледных, А.В.Гячев, И.М.Панов. ?.С.Рахимов, А.П.Гриба-новский и другие учение.

При изучении научных работ выявлено, что:

-получение уравнений движения почвообрабатыьагау? агрегатов б явно1"* форме прак-гачески- возможно лишь для- опудай сравнительно простых конструкций с максимум тремя степенями овс'оды.

-усложнешад конструктивных схем почвообреба'пгеающмс орудий требует использования ной их методов при составлении урязаенкй

даижения и широкого применения ЭВМ на стадии проектирования:

-математические модели, где возмущающие факторк от рельефа соля и сопротивления почш принимаются одномерный, стационарными случайными процессами, а орудия однсмассовыма, нэ подходят для обоснования схем и параметров почвообрабатывающих машш с большим числом степенай ч-вобода.

. Нэ основе проведенного анализа была сформулирована цель работы и определена задачи гсследований:

1 .Изучить условия функционирования культиваторов для предпосевной обрабопси шчьы. Разработать метод генерирования сопр тивления г^чш на ВШ по известным вероятностным Характеристикам.

2.Разработать обобщенную математическую модель и на ее основе пакет программ для обоснования конструктивных схем и рациональных параметров культиваторов.

3.Обосновать конструктивные схем*; и рациональные параметра !тр1Ш.е1Иогс к кавеснсго комфппгровэнных куд>шзаторов к тракторам тягового класса 3 и 1,4 и проверить экспериментально работоспособность предлохонных схем пркце:гяого культиватора з полевых условиях.

Во второй глазе описаны программа и методика проведения теоретических и експеримзктальпых ис следований

Программа исследсв-эий состояла уз трех частных программ: по пучение к обработка '¿сходной информации о возмущаюсих факторах, проведение теоретических 1тсследоьаний и проведение пела них экспериментов.

Получение л обработка исходной информации о рельефах полей и сопротивлении почвы прсЕодял:;с1- на основе изучения к анелиза литературы и научных отлетев ЧГА.У.

Теэреитческке исследования с использованием ЭВМ включали еле душив этахк работ:

1. Постановка задачи

2. Обоснование расчотлой сх-^му. Построение обжей

3. Выбор обобшеннкх коорд^мэт. математической

4. Разработка матоме-лпесксй модели.- модели

5. Построение алгоритма решения.

6. Создание программы на ягнки 1г.сгра>?«рэвания.

, 7. Трансляция, к отладка прогр-зг/.ь;.

О. Подготовка исходных данных.

Репад'.те задачи.'- Л

10. Обработка полученных результатов. _____

Полевые эксперименты прсводалнсъ по известным методики* агротехнической и энергетической оценки орудий для предпосевной обработки почвы.

Третья глава посвящена разработке обобщенной математической модели, описывающей технологический процесс работы комбинирозап-шх культиваторов в услоеиях, максимально пржшкенкых к реальным, и создания пакете программ для автомтиз;^ованэош проектирования рассматриваемых орудий.

Для описания технологического процесса работа культиватсрнс-го агрегата и построения математической модели истэльзовала представление модели пс принципу "вход-выход" (pic. 1). В такой модели в качестве входных внешни? параметров учитывали возмуязшгэ фах-тори: рельеф поверхности поля h(t) и сопрстголели. почва р{t); входных внутренних параметров - элементы, характеризует» конструктивную схему культиватора Cj(t), o-ic(t;,c1(t). а тиасе дейст-?тло трактора на культивэтор s0(t) к действие раш культиватора кэ трактор. pK(t), а вкходгами переме^оыми являлись показатели работа агрегата: глубина обработки лочзн a(t), кирше захвата, крошение, сохранение стерта!, которые обочньчосы через ВЦ), тяговое сопротивление орудия ?{t), производительность агрегата V3(t), расход топлива Q(t), транспортная скорость агрегата V„(t).

2(t) Т -

-- Р z^t;

Pit)

КУЛЪТИВАТОРНЫЛ АГРЕГАТ

культиватор

рзма

|B(t|

F(t)

а

W(t)

органы • колеса

о

|z1(t) Zj(t)| Ipjtt) sk(t)|

J

Рис. 1. Модель технологического потцессз работы

5 \ культиваторного агрегата.

В общем, случае математическую модель технологкчзско-о процесса работа культиваторного агрегата можно представить з огзрчтер-

ной форме:

« м1) V

Р---- 7,

где У=1а(т>,В(1,/.?(г),Я(г),0(г),у (г)> - вектор выходных параметров; Х^с^Ш.с^иьс^Ьр^^.г^)} - вектор входных внутренних параметров; т,-(а<;1;),р(1;)}~ вахтер входных внешних параметров; А - оператор системы, зависящий от внутренних параметров культиватора и опредагтющий алгоритм преобразования внешних воздействий ? в выходные параметры ?. Построение математической модели заключается в определении вида оператора системы.

Культивзтотяый агрегат рассматривали как систему твердых тел (трактор и отдельные сэкока), которые оказывают друг на друга непосредственные силовые воздействия через шарниры. Такую систему можно описать ориентироввннкм храфом (рис.2), а структуру взаимосвязей определить матрицей ищадентности:

51Г

ч ч -21 °гг

"Чп 52г.

(1)

БПТ Бп2

" " Р ш

где

31Г

' +1; если дуга ^ вмходат из верашны Б.^; -и если, дуга и^ входит в варзиву о1; О, в1других случаях

б)

• е5о

82в*

и.,

и.

Рис.2 а) система твердая. тел;, б) ориентированный граф.

Для описания движения культйваторяого агрегата необходимо условиться о системах координат ¿ качестве инбрцкпльной

система координат выбрана иеподвиялая' пчямоугольная системкоординат 0ХТ2,. связанная с поверхность?) поля. . ■ '

г*

ш

i 2 г

Гас'го?}т;;я схема тсульт:1П?гср;?;го сг^огат:;

в скстгмах koop,w! .

Дли скродоленчя подояеяия культ'пвзторетго агрог-га oïhocîïto-Jîbîio QXYZ рассмотрен:; подккжжо прямэугольш? системы косрдока? С0Х0У0й0, 01X1Y1S1 »O^YpZp.c^Xy'.",, жзстко сзяззшшо с трактором " секциями нудьткгаторг,.

-ус.:- с,.,^ гюлосоть c;:ctovj!

г'ординзг 0 ,лj'iju ,, rooTe.nsTbcin-0 е. псгаречно-глртсмдькс-Я, зтю-

до.шю-вдьтйхмьнсл п гср^зоп'гji^hoîl 1~лос;<сстял.

Ч 33B'4cic>!0ctj* от тлела сгеглпей свобод?« .1-го пгрвхра и «го ориентации к нрсстраяехЕе введенные угл; ксзем рассмат-

ривать как оОобзюгсше координаты '3=1,.. .^п), Так, для карового шоршфз (соединение между трактором п секцией) наобгодилк ссе тр'И угла (о^.vj.Oj, для цилиндрического ааркира 3 (соединение между секциями) требуется один из углов: î^.vj или б*.

Задавая последосгтельпо углобые ориентогк секций! культгоз-тора относительно др^г друга, ri центральной сокщы относительно трактора, можно определить положение агрегата и по отноиевгию к инерциальной систе .е координат 0XY2. Матрицу преобразований' Д^, характеризующую угловую ср: OXYZ можно опредодать так;

характеризующую- угловую ориентацию системы OjX^YjZ^ относительно

А,-

1-1

1Г1

¿1 1=1

id®i

1=1 n

i=1

-I'

1=

•id"!

(2)

i=1

1

xi

1

n

прячем угла р^.УуЗ^, не являисзкся обоЛденягаа: координатами, должна о'ытъ тожественно рэвнп нулю.

Для составления оСдзго уравнения движения воспользуемся принципом Лала;.:бера (рас.4), согласно которое уравнения сил к момент св в ызплгчкой *;ор:гэ кокно представить з виде:

ЕГ - У+йГ, (3)

цзгчвм г.

О ... 0

а = 0 ... с

0 0 ... ^

г = г-

Г- Е+сЬеК+ЗЕ, (4)

п

к

5,!

Е =

8

I % к

а

'¿-¿■Ргг- -^'ггРгп

п1 П| гп пп

•• •

где э.,- масса 2-й секции орудия;

гу- рэдгус-вгктор, направленна от начала ккврцигльной сястэ-ка отсчета к центру масс с-окции С^;

и глагзай сектор к глгвнай иомент ензиейх сил, дэйст-Еуюдих ка 2-а секциэ; 1ц я 2*- глггннЗ вектор и глазанй мог^апт сил реакций связей,

Бознгз-гаг:^. нз 5-м "йарцнре; I.,- хгс&тлческкй комея? ¡¡-Г. секция относительно центра масс См

зэк-гор, направленный из центра масс С^ до .}' аарнкрной точки;

элементы мзтрицы ияциденгности Й ,...п).

Рис.4. Схема сил.'-д&

'Зствуу

¿-к; с?кциз> ооулил

н

-э-

V-;,:;-.::* .с?::-' рПУМГ/. ^ ШМ&ПН.К? урстан?

(а}.«..'.4X .язгслятс*- ял-:

„Дэ ¿=з-"- соратязя «ОТ»?.*':

; . I-.;;:¿^¿»рсм..*: <pjiis.DK 5 —

• *» - • *

* ■*"* г.* " а

\ £ £ )

* -и» о -

где .....,Ьяг п—г-г.-.-.т.... гс--."

-т

кг:.4.:-: Р ?~о л - '-"ело л !: - -с"-.;:- ' /г г стс:

5) 0)

ЛЛ "*

V 7 и Т ^

5* оэрдзроз, ИСПС^гу: •'•

з ^иЕкгадрлчгсктсй, и.Г. '-1го0ы подучить уравнения дзгззнгя кудг--гр-ггт?, умкозяк обе части уравнения ска^ярко за гшртау ? и чю

--0. Действительно, зелн иарнзта 3 является кизндпз^етп!, то момент ортогонален вектору , щшадкзяхйму оси гзрхтра

(рис.5а), т.е. Для иарсЕого варнира (рис.56) цемент 3^=0,

т;в. снова справедливо р^еь^тео.Л^И^зН-г* -^э^0- ^поъа-

теяьно Н-О, к гогда _

ЙЧГ-Е-ЗТх^ -7)К-0£ (8) Матричное уравнение <й) образует систему скалярных уравке-шйг еоотзетстзущув полное числу степеней свобода орудия»

%обн получат» уравнения дакэьля куатаваяорного агрегата в явной ферме. необходимо матрицы выразить через ободен-

ННе КООрДКНЗТК й 5Х ПрОлЗВОДННЙ.

Для коггбишфовенногс культиватора »лз^еаты этих матриц могут быть предотззлекк з форме:

5! х Р

в п } I

?Г ?о * соГ '2 1А.1 | I»

1=1 к=' ? «

I у

I I I

8 ной

»—л) -ж 3 " Л" ^ й * узд. г;? "

л3

(9)

ь- 7 «-ч+Т н««,,

^ ; л Л ¿1 Ь За

1-'. 1=1 з1

и- к/

«.* «и о v

V I VI VI * V

к=1 1=1 1=1 з=1

где - гдаионтн обратной ывтраш инцидентности;

Х-,,/,у'Чс'Е1к"* хоо?«!®натн ьоктора б системе ОД^г*; «7.» - матрица инерции 3-й се-кцаи;

- вектор относительной утларой скорости 1-й секции относительно предыдущей секции или трактора;

- сггла тяжести счкцкк;

реакция почва на к-е колесо 3-й секта!; Н...,- сада, действуездя на 1-й раооч^тй орган 3-й секции; сила» действукдая со стороны 1-го катка 3-й секции; сила, д^отаупсай со стороны з-го вьгрэЕкиво^го приспособления 3-й секции:

К^ и - число опертых колес и рабочих органов на 3-й секции

культиватора: * «

К.» и П.,- число катков и пгглспосос'ле1?ий ' на 1-й

«. •

..секции культиватора:-.-

-üc'^jk'^.lk'^-'k" fXTOpti, поправямэдв из центра aaca J-ft секции в И-о колесо, 1-й ралоч«» орган, 1-й каток, н-of. вкр^-пшшавдее приспособление.

При нахождении структуры с«лч и*,, учгтптятпь даЯ^-яка опорного ко "оса с учетов смят;; гг~',7ры. "угол бсчогюг:- у?-':?, г лг--Лля рабочих "pr"¡0L i ■ -остя£Лякк1& v.^i сопротивления д-чвы зависел! от условий рабоай ( блокированиеполулял«^-:!::^! нов или г.ргиотоло шм«. яа «sw

¿.смЦйй jipwcnoc. Глопж, определялись известными акалатачоскакк ви-выражениями.

Если принять допушше, что движение культиваторкого агрегата изучается независимо от сил, действу.югдих на него, то из обобщенной математической модели коню получить кикемь-глескую модель. 3 обсем с.'jчае кинематические уравнения укегз? вид:

alk(t)=hlka>, (105

гго тп'ущай коорд^зэт* '/.-л- колесо 1-л

ции культиватора;

профиль рельефа пола под этим колосс;.^ Физический см.чол уравнений (1С) состоит в сом, что оаораао •{¿леса з?рв??Т8 бея^трывг-о ксгпгруэт ссответотзузкццэ рельеф голз, рйбс'-n'.v г.:ти куль^шаторз не -:гпчтыве:от возяейс-гояя о;' :;ерзя~ .-Tcvepíocr-t С'Жротизлечия по«зи.

И'.гл ¿кразить твкуспа Koopar-vru агорах челос че^зз cíjc^g-yr-отко координаты, то получим ккнематаческте уравнения в .явном виде;

л

где y^iX^.- горизот 'алькш косодикаты к-Г'" колеса ¡j-л секции культиватора отшсигаш?с ciicrer®, с.зязкй-Л1 ' ухух.-' геризентальчн'- ътодшт.' 1-го агр'г.'р': ""■

•£jxf.:.3í 'оординат, связанной с прение с ^р^п»*;

«*,..*- угли поворота .1-Й секция относительно spiepwvioHra

ит отсчэтл, йыракамаиеоя через обобщенные ксординате íномер, пррдаестЕугсий 1 -ку нсмэру шарнира: ?г~ в^ргакальчое перемещение трактора. Пта яахождении вертикального перемещения трякторч и угловую гвретездочпЧ агрегата учитывался тал трактора (гусеь.'пшй, колес wít) и способ соединения культиватора трзктчроч ("раияяиой» ы-- ■

-1Й-

ЯОШйЮ'.

Получеаио шодздс воазщаидас факучроа проводилось путем го-иорироаиия ъ'х из 35М по известным вероятясстиим характеристикам с помздыо датчг ;ов случайных чисел. К-льоф поверхности поля рассматривался в ьэде случайной &с *>гл двух поремогашх, к&сгедюиер-г ной по математическому. окидаш». Генерирование. прсьодиась по да-спэрскоь характеристикам полей »лмого Урала. Для сопротивления пс>Ч1Д бил разработан метод гонерг-ровати по коо'ГФидактам корро-ляциокиоГ. связи, которые получешд с помсдь» обраоотто: некратных резжзацкй ¿гордости йуля, измеилкзейоа в паяравлошш дагяэнид и по глубине.

Кссадьзу« сЗобаэнную ма?о;-'.г.7пчзску» модель к метод;: гс-карн-розаши .томукаадос фах?сроз,*:случлл к-д'.-байтл сбр^елг-ч

К ТКГСЗОХЧ/ СОПрОГ.ШДШ'Л! культиватора.

П ка^счге кр/.тср'ле^- сцункл с;:::;«:«:,:;:. •чскогруктнгкгих охсм и кь&х&щлй культ: зеотроз ш'Лпьг.ояйг. •• г^киг^шт хсракгеркс-тикл :\ду<3аш обработки а гягозого

На основе обобщенной математической5 гсшеяат'вской моделей, методой терйрошшя воаму^глжрхх фгатсроы Сия еездак пакет программ, который позволяет проводить в дпалоговом рехзшз ввод данных и ■ обоснорчние конструктивных схем и параметров. Пакет программ реализовал ь среде Тиг-Ьо Разса!.

В четвертой глава представлены результата теоретических а экспериментальных/исследований по обоснованию конструктзздкх схех и параметров прицепного и навесного культиваторов.

Исходными данными прп проведении хомпьйтершх экспериментов являлись параметра, характеризующие конструктивную схему культиватора, параметра трактора, консгруктивнке ограничения, ,'ехноло-гаческио параметры, характеристик!; рельефа поверхности поля и сопротивления почвы.

Прл изучении кинематики движения культиваторных агрегатов на случайном рельефа поля можно оцешть равномерность :ины обработки Балл -исследованы конструктивные схеми прииепного культиватора с четырехрядным р^сположе.лем рабочих органов. Так как на равномерность глубш и обработки существенное вли..лие оказывает, схема расположения рабочих органов на раме культиватора, то проведем внбот- конструктивно? схемы по указавшему признаку, 'риг.6). Результаты сравнения конструктивных схем по качественным показателям (сродиеквадратическое отклонение 1 лубгаш < "работки и вероя-„ тность выполнения агротреоований) представлены в табл.1.

конструктивных схем птошеярого культиватора фактору класса тяги 3 по равномерности глубину сбрас™

,схеь'ы ¡^рабм-ка

га Зина ! Ореднек^аярз? ¡Вероятность

о1клон. см ноднышя вгро-

тра5:>ззний.

Результатн выбора зогзгрпсгавгих схек с по.моцью кшод&зкчбс-'кой модели подтвердились бкалогичкылзг юотюглчзстиа исолэдовозш-ями с использованием обобщенно!! математической модели, где изучалось шишки расстановки рабочих органов на показатели критериев оценки по только .глубины года, ни и тягового сопротивления. Значения оценочных показателей для различных схзм представлены к

• Таблица 2

Значения оценочных показателей для рс.олпч!шх конструктивных схе;,. придонного культиватора к трактору класса тяги 0.

Номор схемы 4 \ С. 3 4 5 | б I

Показатель к его знэчешм

Средняя глубина обработки, см С;, о екьадватичос— КО'Т отклонение. см Г,ороятность выполнения агротреб. 6,18 1,03 81,43 С,2Г> 1 ,С8 80,37 1 ,07 80,74 6,50 1,19 79,16 6,7 С 1,2; 78,42 6,43 1.16 г; с. а <

Среднее тяговое сопротивление, кН среднеквадоаткчес-кое отклонение, кК Вероятность выполнения агрот^еб.,% 31.5 5,01 79.6 33,7 5,23 76,5 ■ 53,1 76,0 35,6 5,32 73,2 37.1 5,45 70,6 34,8 5,27 74,6

При сравнении качественных показателей полученных с использованием- кинематической и общей математической моделей видно, что расховдвнке в их значениях для' каздой схемы не превышает 5 %, что подтвераает целесообразность использования на первом зтагге проектирования для выбора конструктивной схемы культиватора кинематической модели, как наиболее простой и удобной.

Длг дальнейших, исследований по оптимизации параметров была

На рис.8 изображены графики, показываадие зависимости качественных показателей работы культивэторясго агрегата (среднэква- -дратического отклонения глубина обработки саи вероятности выпил-нбЕиа агротребований Ра) от длины притопа 11 (рис.8.а), от расстояния по ходу движения между рабочими органами центральной секции I0.l-j.l4 (рис.86), от расстояния по ходу двиаения мекду рабочими органами боковой секгга Igyl-^.l^^ (рис.8в), от paci*-чокания оперных. колес центральной секщш т.к, к и исковой сект® (рис. 8г), от местополояения шарниров хш, у (рис.8д). На рис.9 представлены график зависимостей энергетических показателей работа культиваторного агрегата от названных параметров.

Из представленных графиков видно, что кривые имеют экстремальнее точки, которые соответствуют оптимальным значениям параметров. Следует различать оптимальные и рациональные значепя параметров культиватора. Рациональными являются значения, которые не • выходят за ограничения, нвкладаваемыэ на параметры агротехническими требованиями к конструкции и рабочему процессу. Оптимальные же значения параметров получаем без учета ограничений.

Аналогично, с помощью пакета программ йулн обоснованы коист-руктивная схема и ргшогзлыие параметры наЕесного комбинирован -ного культиватора для тракторов mu-jca тяги 1,4.

На оспозании приведенных теоретическая: исследований с использованием рекомендуемы* рациональных параметров (значения приведены а выводах) была разработана техническая документация и изготовлены опытные образцы комбинированных культиваторов, которым присвоены марки "ПО-G (пркцьпной) и КПО-4 (навесной).

Экспериментальные исследования т?о проверке работоспособности оштяого обряда культиватора КПО-6, а тага» для определена агротехнических, энергетических и технико-экономиче-ских показателей Ста правецены а ТСО "Петровское" Челябинской области и в совхозе ТРуймазятасиГ республики Башкортостан.

Проведенные экспериментальные исследования показала, что создана работоспособная, шсокояроазЕодятвлы»я я 5Еяз??с2ЛЬЕав гм-шша, отвечающая егрст&хялческвм и энергетическим .

Я" результатам гкеперикентзльнше исслйдовшжй, где ипучаязг* влияни* ра:?лк'Сшк скоростей двкэбкия я ряс.юй глубины обработки ÎÎO рЭЫ1СУ!врПОСТЬ хода по ГЛ4гбИК9 и ССОТВ<?ТСТВР®аГ Тб-.СроТйЧаСЮМ ргс—таи случены зависимости среднекведратичоского отклоньнля гл} оита оорабо'.ки от изменения скорости двикенпя к^туягвзторного агрегата и от изменения, глубины odparfoTCï (рис.10).

а)

нц

■

в) ' : У 4. "

УФ

л

-у. •

Ш'>

б) с*

4 *

г

i гА /

чу^^^

а*

^ 1

7П—ТГ—& 7ХИ.

Г)

Ра

д)

Т-ч

Л> / ^ "Ч. •

\ Ч >< «ад.

»у' '

о 1 а«.*',.

i . : *

I

!

: ' а

ЛМ

/ ^ / / / ч —<» <с

ч \ ✓ ✓г у

| <4; о -

Рис.8 Зависимость качественных показателей ^аооты культиваторнога агрегата от его параметров.

а)

Jv- / t

•N.

%(t,l

0)

fa*

M : 1 7,0

в)

Tía

yii

- t

С 49 Ш 1,3 4, IsA,"f

г) ; (

M

а :

О !

h

. V

7.3

■ ¿¡s

s,о

s, s

i'M

tfitJ

f к

rtm

К

so «

д;

в -Г^М',*

*N 7,0

ej s.o s,s s,0

'V, ----

( !

V ... 1

-— \,M

¡0 -,

so

Í0

so о

Pjïc.^ сависимоеть энергетичбсюгк показателей оаботы "ку.'ьтжбторнога агрегата от его тараметрсв.

-18-

а) 6}

рис, 10 Влияние ы скорости движения и 6)устбьоеочноЯ глубиш обработки культкваторного агрегата на "тед?!вихг--трати^вс;<ов откло- зши глубшш обработки;— тоорот.; — эксперш.)

Степень адетнчности мевду теоретическими и гксперимьлталъ-зависимостями оценивалась по шборочиог/у коэ-ЭДвдвнту корреляции. который находился в пределах 0,8...0,9 к при доверительной вероятности Р=0»9о не противоречил гипотезе об адекватности модели реальному процессу.

Пятая глава содержит оценку окупаемого снижения энергетических затрат. Применение на прелюсевной обработке почвы комбинированного культиватора КПО-е позволяет снизить пр.,же затраты энергии на 1%, энергозатраты живого труда на 71 %, энергозатраты на изготовление средств механизации на 63%, а полные энергозатраты технологического процесса предпосевной обработки почвы на 17».

ВЫВОДЫ

1 .Установлено, что дальнейшее повышен!"1 инте,"-;ив1,;сти и качества предпосевной обработки почвы возможно на основа создания и совершенствования комбинированных культиваторов, обоснования их 'схем и пара, .этров, обеспечивающи™ выполнение исходных требований.

2.Разработана обобщенная математическая модель культиватор-ного агрегата, которая позволяет: ■

-учитывать" возмущения со сторсиы рельефа поля и сопротивления пс.1БЫ в виде двухм. рны" нестационарных случайных функций;

-использовать предложеннук классификацию схем культиваторов на основе ориентированных градов для ввода разных конструктивных _хем в уравнения движения;'

"£ор.чышзовать и реа^зовать в единой программе нз ЭВМ процесс вывода и решения уравнений двгкения культиваторов с различными копстг-уктивкнкь. схемами;

-19- -

-определять показатели, характеризуете эффективность гэхно-згического процесса работы куль типа торных агрегатов в виде раа-жорности глубина обработки, тягового сопротивления и :г<: ьероят-;ст!шх характеристик;

3.0 использованием обобщенной математической модели оо'осно-знн конструктивные сгвми и параметры прицепного ко -битфоивтгого гльтяввтора к тракторам классе я и навесного комбинированно культиватора к тракторам класса тяги 1,4.

Прицепной к-льтиватор должен быть трехсвкщюшш, шриноХ зхзата 6 м с четырехрядным расположением рабоч^ органов; осноз-гэ параметры им^от значения, которые находятся в следунщк предах: длина прицепа 3,Q...3,5 м; расстояние кевду рядами рабочих эганов 0,52...0,78 м; опорные . -леса центральной се-нцгн должны ^полагаться в поперечном направлении на уровне крэйних рабочих ■ra-rcs, к г: продсль:.«; - тта уоотао третьего ряда работах орга-сч'0[У: бока;,;;.: , cvr;r:i С>ТЬ гас';:..*"; .е;"* " г:с—

.ra-auai ra;;:a'!:jj:a.i;r; га У.-и-1-.", .vre; .10 ряда З-Т/;>'?;;.-.. • аагог, : г '/о.гохыа;-.: - т;а урогга третьего рала рабочих органов.

Налесной куГ:Ь77аат~р дг.таен бить односелаионн--?;. жвата 4 к с трехрядным расположен. >м рабочее: органов: рассгсч-:е мед/ рлдшг рабочих органов составляет 0,55...С,G.r- j-;е колеса располагаться в поперечном и ¡тро-олыюм га^раг-

я-пгях на уровне второго ряда рабочих органов.

' ^^г.^'-п, что на первом ьгапе проей.таройзжя для обос-::•':;};':; kov у.}. ук~": аулъггнатс'роз полосоо^ряяно кспользо-

киноматяческуй г..г.к лаг; просту?; ;Т /даГнуг. г-...-

•ом расхоаде. ле значений качественных показателе;!, ^-^••"•'K-'i:. ж расчете кинематической и динамической моделей не болео 5%.

.ч-кетт",доследования прицепного ксибинт^ванного ;:ътого ЛЮ—3, аагааоьу-ннох'о с нспольосванааа:

параметров показали, что cos,„г.;-;:; раса а-саоса-гай ~

v "."л;еи."н •гвхчслогич^ег'Эг'.' тооц^о'т;!, »нсокогщоизводшйл^::-.-;-. ¡о 6,в vh/ч) ¡1 ^с^араа.^г-ин гиге/агитая яее.чо."пх-

■логических операций (подрезание и вичвсыызшь» сур?*кэь. Kickte, выравнивание и прикатавэяие почвы) к отвечающая походным ¡ебоваякям. Кроме того, культиватор КПО-6 может работать иг, сб-л'ог- э пара и стерни, что расширяет возможности его применения.

6. лдевтичнссть модели реальному процессу подтв'ркдается при 'поставлена теоретических к зкеиерипека-элькых ксследоьанкй влд-•ип рог'хичнш- скоростей диижзккя я равней гобработку, ни

-НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ходи культПВЕТОра. БУ<5оро<ИШЙ КОефЕЭД'.ОК'.? коррэл« находится в пределах 0,8-0,5. что при доверительной верен кости 0,95 подтверждает адекватность модели реальному процэс< 7.Определена экономическая эффективность техпслогачесю процесса предпосевной обработки почвы, выполняемого Т-1Б0+К1КН Т—150Х)-2КП0-4+8БЗСС-1, МТЗ-аО+ЗККН-б. Установлено, что i применении Т-150+КП0-6 на рассматриваемой операции происхо; сяижошю:

-прямых затрат энрргаи на 7%; -энергетических затрат кивого труда на 71%; -энергетических затрат на изготовление средств механизм на 63S;

• -полных энергетических затрат технологического процзг предпосевной обработки почвы на 172.

ПО МАТЕРИАЛА ДИССЕРТЛ1ЕШ ОПУБЛИКОВАНЫ СУЩДПОЗЕ РАБОТЫ: 1 .Рахпмов P.C., Кетова И.Д.. Вслостшп-юзз U.U. Обоснова: схема :т основных конструктивных параметров культиватора ; предпосевзой обрабоиси поч-ы. - Вестник "£ГАУ, Челябинск,10S 7.11, с.42-5..

2.Рахимов P.C., Волостшшова H.H., Кетоаа И.А. Культиваз KIIO-G для предпосевной обработки почвы. - Пнформ. листок !<3ö2-i Челябинск: ЦйТ'Л, 1995.

Резаков P.C., Вслосткикова Н.И., Кетова И.А. Культиза! КПО-4 для предпосевной обработки почеы. - йнформ. листок N353-? Челябинск: ЩТИ, 1995.

4.Рахимов P.C., Волостникова К.И., Кетова И.А. Эксперимент льное сравнение я Еыбор схемы культиватора для предпосевной об£ ботки почйЫ. - Вестник ЧГАУ, г\лябинск, 1996, т.16, с.19-24.

б.Волосишкова Н.Й., Кетова И.А. Результаты лабораторно-с левых испытаний культиватора КПО-6 для предпосевной обработки п чвы. - Вестник ЧГАУ, Челябинск, , --96, т.16, с.24-30.