автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Применение свободно-радиальной навески для повышения устойчивости хода плантажного агрегата в горизонтальной плоскости

РГ6 од 1

1 нов №6

На правах рукописи УДК e31.S12.5S

Пеисахович Юрии Александрович

ПРИМЕНЕНИЕ СВОБОДНО-РАДИАЛЬНОЙ НАВЕСКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ХОДА ПЛАНТАЖНОГО АГРЕГАТА В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар, 1996

Работа выполнена на кафедре «эксплуатации МТП Кубанского ордена Трудового Красного Знамени Государственного Аграрного Университета в 1978 - 1996 гг.

Научные руководители -

Официальные оппоненты -

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Фортуна В.И., кандидат технических наук, профессор Ботус Ш.Н.

доктор технических наук, профессор Леонов И.П., кандидат технических наук Карпенко В.Д.

Ведущая организация — Северокавказский зональный научно -исследовательский институт садоводства и виноградарства, г. Краснодар.

Защита состоится 13 ноября 1996 г. на заседании диссертационного Совета К 120.23.02 Кубанского ордена Трудового Красного Знамени государственного аграрного университета по адресу: Краснодар, ул. Калинина, 13, Кубанский ордена Трудового Красного Знамени государственный аграрный университет, диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 13 октября 1996 года.

Ученый секретарь диссертационного совета,

профессор Прощав В.М.

Актуальность работы. Во многих отраслях сельского хозяйства [ладтаж является абсолютно необходимым - посадка виноградников, адов и других многолетних насаждений.

Однако в последнее время на интенсивно используемых поливных емлях возникла проблема засоления и заболачивания из-за образова-шя подплужной подошвы, которая препятствует нормальному водно-юздушному обмену в почве, и чрезмерного полива.

Кроме того, в условиях Кубани были затрачены гигантские сред-;тва на создание рисовых систем, в том числе и на бывших плодород-шх землях, которые также сейчас подвергаются засолению, потере -умуса и вырождению черноземного слоя.

Однако этот вид основной обработки почвы является одним из ;амых трудоемких - только на 1 гектаре при плантаже перемещается >000...6000 м3 земли, а в масштабах страны ата цифра для всех видов тхоты составляет 440.000.000.000 и3 в год.

Затрачиваемая механическая энергия почти эквивалентна мощ-гости, ежегодно вырабатываемой всеми электростанциями страны.

Известно, что наименьшие энергетические затраты получаются при устойчивом движении системы, следовательно, движение агрегата с минимальным отклонением от заданных условий, обеспечит минимальное тяговое сопротивление.

В то же время снижение тягового сопротивления плугов только на 5 процентов позволит экономить топлива в масштабе страны 100.000 тонн ежегодно.

При плантажной вспашке предпочтение отдается плугам навесным, в силу их меньшей металлоемкости и большей маневренности агрегата, однако вследствие значительной асимметрии агрегата, происходит его разворот в стопону вспаханного поля, обусловленный значительным поворачивающим моментом.

Для обеспечения агротехнических требований на плантажную пахоту необходима такая схема конструкции навесного устройства, которая бы обеспечивала устойчивый ход агрегата с навесными плантажными плугами.

В этой связи настоящая работа посвящена повышению устойчивости хода в горизонтальной плоскости плантажного пахотного агрегата с усовершенствованной радиально-маятниковой (свободной) системой вавески с трактором класса 6, как имеющая научное и яародохозяй-ственное значение.

Тема исследований входила составной частью в госбюджетную тематику университета (номер госрегистрации 8108736) составленную по плану развития АПК Российской Федерации.

Цель работы заключается в создании и разработке плантажногч агрегата со свободной навеской для повышения технике - экономиче ских показателей и качества плантажной пахоты.

Объект исследования - плантажный пахотный агрегат, состоя щий из трактора Т-130 (Т-170) и навесного плантажного плута ППН-50 Соединение трактора с плугом производилось с помощью экспериментального образца свободной навески, обеспечивающего возможном! изменения исследуемых параметров конструкции в заданных пределах

Методика исследования. В соответствии с намеченной программой установлены аналитические и експериментальные зависимости изучаемого процесса на основе применения основных положений аналитической динамики, сплайн-регрессионного, корреляционного, дисперсионного, спектрального и системного анализов, теории подобия в размерностей, инженерной психологии. Математическое моделирование системы проводилось на компьютере IBM 486DX4-120, на языке Tuibo Pascal 7.0 был разработан программный интегрированный комплекс поточной обработки экспериментальных и аналитических данных с применением методов математической статистики с одновременным выводом графических зависимостей и табличного материала на печать. Получение экспериментальных данных базировалось на методах динамометрирования с использованием разработанных тензоме-трических узлов и регистрирующего оборудования.

Научная новизна состоит в глубоком изучении рабочего процесса плантажного пахотного агрегата и обоснованию путей изменения его динамических, технологических и экономических показателей для получения оптимальных их значений. Предложена математическая модель процесса, воздействуя на которую возмущениями от разворота плуга при движении агрегата, получены динамические характеристики, позволившие определить кинематические параметры агрегата, зону динамической устойчивости и оптимальные регулировки. Примененный метод спектрального анализа к детерминированному процессу позволил определить долю непроизводительных затрат энергии при подъеме пласта и определить пути их снижения. Разработана также методика применения системного анализа для компьютерной оценки качества работы агрегатов при сравнительных испытаниях.

Практическая ценность работы заключается в разработке рекомендаций по выбору и обоснованию параметров навески и плуга, в создании методов определения оптимальных кинематических параметров агрегата, которые могут быть использованы различными исследовательскими и проектно-конструкторскими организациями при проектировании новых образцов плантажных агрегатов со свободной навеской,

в получении лучших показателей работы экспериментального по сравнению с серийным,

Методика компьютерной оценки качества работы сравниваемых агрегатов на основе системного анализа может быть рекомендована в ГОСТ для -использования при сравнительных ипытаниях различных агрегатов. /

Реализация результатов исследования. Начиная с 1978 года, различные варианты плантажного пахотного агрегата со свободной навеской проверялись на работоспособность в хозяйствах Госкомвин-прома. После проведения поисковых опытов и теоретического исследования, плантажный пахотный агрегат со свободной навеской внедрен в совхозе "Темрюкский" Краснодарского края. Экспериментальный плантажный пахотный агрегат также передан в учхоз "Кубань".

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях Кубанского государственного аграрного университета в 1978-1990гг.

Новизна разработанной свободной навески для плантажного пахотного агрегата подтверждена авторским свидетельством на изобретение - А.С.№1243643 А01В 59/04 Пахотный агрегат. Опубл. в Б.И. №26, 1986.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, общим объемом 8,5 печатных листов.

Объем работы. Диссертация изложена на 173 страницах печатного текста, состоит из введения, 6 разделов, общих выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы на 17 страницах, содержащем 156 источников, из них 10 на немецком и 2 на английском языках, приложения на 122 страницах с документом о внедрении. ■ В диссертации содержится 69 рисунков и 51 таблица.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1 .СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для проведения рекультивации земель требуется большой обьем мелиоративных работ, среди которых основной является глубокал.обработка почвы - нанесение гумусированного слоя на подстилающие породы, глубокое рыхление и подъем плантажа с целью внесения пригодной для развития корневой системы насаждений почвы и питательных веществ.

Для агрегатирования плугов с тракторами применяются, в основном , три известные системы сопряжения - навесная, полунавесная и прицепная.

Однако применение навесной системы в плантажном агрегате сопряжено со значительными недостатками: - наличие люфтов в шарнирах и большие упругие деформации вызывают появление значительного угла между плоскостью полевой доски и направлением поступательного движения, а также необходимость выноса корпуса плуга за след правой гусеницы трактора, приводит к значительному отклонению линии действия силы тяги, которая должна проходить через область приложения результирующей сил сопротивления.

Изложенные причины заставляли исследователей как разрабатывать усовершенствованные варианты существующей навески, так и создавать принципиально новые. Исследование и изучение устойчивости движения являются предметом внимания многих исследователей," начиная с Архимеда, определившего достаточные условия статического равновесия. О важности и сложности этой задачи говорит то обстоятельство, что ею занимались такие крупнейшие представители физико-математических и инженерных наук как Максвелл, Томсон и Тэт, Раус, Пуанкаре, Жуковский, Ляпунов.

Анализ современного состояния вопроса показал, что для повышения устойчивости движения плантажного пахотного агрегата, состоящего из навесного плантажного плуга ППН-50 и трактора Т-130 класса 6, необходимо применить агрегатирование плантажного пахотногб агрегата по схеме свободно-радиальной навески для того, чтобы обеспечить стабилизацию движения плуга как по глубине, так и по курсовому направлению путем направления линии тяги в точку приложения результирующей сил сопротивления.

Для обеспечения направления линии тяги указанным образом, воспользоваться методом снятия тягового усилия, обеспечивающим слежение за изменениями точки приложения результирующей сил сопротивления, т.е. обладающего эффектом самонастройки.

Для достижения указанных целей были поставлены следующие задачи:

1) провести теоретические исследования плантажного пахотного агрегата со свободной навеской с целью выяснения факторов, влияющих на устойчивость работы агрегата в горизонтальной плоскости;

2) создать модель пахотного плантажного агрегата для проведения глубоких экспериментальных исследований в почвенном канале для перехода к созданию натурного образца;

3) разработать конструкцию и изготовить плантажный пахотный агрегат со свободной навеской;

4) исследовать влияние геометрических параметров навески на устойчивость движения агрегата в горизонтальной плоскости с целью определения оптимальных регулировок и повышения производительности;

5) определить качественные и энергетические показатели работы агрегата в сравнении с базовым агрегатом Т-130+ППН-50, соединенным по схеме трехточечной навески;

6) произвести производственные испытания плантажного агрегата со свободной навеской с целью выявления его экономической эффективности и внедрения в хозяйственную деятельность.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Были определены следующие этапы теоретического исследования:

- составление уравнения движения агрегата, заменяя при этом трактор результирующей силой тягового сопротивления;

- определение аналитической закономерности движения пласта по поверхности отвала плужного корпуса;

- проведение регрессионного анализа аналитических закономерностей движения пласта почвы по поверхности отвала плужного корпуса;

- проведение спектрального анализа полученных зависимостей для выявления распределения энергетических спектров гармоник с целью уменьшения энергетических потерь на высших гармониках технологического процесса подъема пласта почвы;

- исследование полученной математической модели агрегата на воздействие возмущений от движения пласта с целью выявления оптимальных геометрических и энергетических параметров агрегата.

Составление уравнений движения агрегата. Для аналитического определения движения агрегата составляются уравнения Лагранжа второго рода для двух обобщенных координат - перемещения агрегата по направлению движения дх и разворачиванию плуга на угол д/3 относительно точки его навешивания.

. Плуг при этом в плоскости ХОУ имеет две степени свободы -перемещение вдоль оси и вращение вокруг точки 0\ (рис 2.1).

Для перемещения по оси X уравнение движения имеет вид:

-аир

')=<?. (2.1)

¡1 +1о

Уравнение Лагранжа второго рода для обобщенной координаты

ар-.

Рис. 2.1 Схема действия сил Силы, действующие на плуг:

Рл - проекция равно действующей сил сопротивления давлению пласта в плоскости К;

Рг - реакция почвы от воздействия полевой доски со стенкой борозды;

Рк - реакция сил сопротивления перекатыванию полевого колеса; - сила трения почвы о полевую доску; - тяговое усилие; углы: а - угол между проекцией вектора равнодействующей Р,I на горизонтальную плоскость и осью У;

/3 - угол между осью и направлением силы тяги; 7 - угол между осью и перпендикуляром проекции к вектору Рл-1} - р'асстояние от точки 0\ до оси по линии, перпендикулярной

РЛ

Ь - расстояние от точки приложения Рл до центра вращения трактора Оз.

Уравнения (2.1) и (2.2) описывают движение плантажного пахотного агрегата со свободной навеской, решив которые, запишем их общие иптегралы:

У(х) = Xe-^fc""*. (2.3)

Y((3) = . (2.4)

mloh

Условившись считать силы сопротивления функцией от перемещения пласта, общее решение дифференциальных уравнений Лагранжа будет представлять сумму:

'У=У(г)+У(0) + /(*). (2.5)

Данное выражение представляет собой математическую модель движения плантажного пахотного агрегата со свободной навеской.

Однако факторы, влияющие на закономерность движения пласта почвы по поверхности отвала корпуса плуга, невыявлены. Для этого определяем аналитическую закономерность движения пласта по поверхности отвала в дифференциальной форме:

-vi: - —-74/1 + (cos 7 síd 7 — cot a)2 cos2 7 cos (2.6)

at* pab dxl

Полученное выражение описывает гармонический колебательный пропесс, возникающий при подъеме пласта почвы.

Таким образом, процесс движения и оборота пласта в плоскости XOY можно рассматривать как процесс образования плоской волны, причем затраты энергии на оборот пласта зависят от энергетического состава высших гармоник в спектре колебаний. Существует два, взаимосвязанных способа описания произвольных функций. Первый способ основан на математическом представлении функции в виде у = /(х), где х - в данном случае перемещение агрегата, второй способ представляет функцию в виде у = f(v), где независимая переменная v - величина, обратная перемещению, т.е. период повторения периодической функции /(г).

Эти два представления одной и той же функции связаны между собой преобразованием Фурье:

TF1 {/(*)} F(v). (2.7)

Для проведения исследований составим полное выражение для математической модели агрегата:

I ТШпЬ 1

ТП^О^З

Рл,

Г1 9а/&>Л +(сое 7 8Ш 7 - со!3 а)3 сое3 7 сое

X / 8Ш -!-^-П1Г8Ш — ¿3+

.у + (сое 7 вш 7 — со!3 а)3 сое3 7 соз V»

/

1 » . , +- / , —. . . вш —«г /Уо - г3 I

+(СО878Ш7 —^3а)3со837со8у>

шгх

х вш

6Ш —. (2.8)

Данное выражение подробно описывает движение пласта почвы но поверхности отвала корпуса плуга при наличии возмущающих воздействий от передвижения агрегата и колебаний остова плуга относительно точки его шарнирного закрепления на П-образной райе свободной навески.

Для определения зоны динамической устойчивости с шагом дискретизации 0,1 рад вводим изменение угла линии приложения силы тяги Рг (рис.2.1), не учитывая сначала влияние смещения точки приложения тяги под действием разворота рамы плуга. Поскольку

У(х)~Щ№], (2.9)

то значения углу /3 задавались в пределах 0...1 рад.

Конструктивное значение угла р на экспериментальном агрегате составляет 19,63 град., что практически располагается в середине зоны устойчивости 0...34Д град.

Характер возмущений от движения агрегата по двум обобщенным координатам, позволяет сделать следующие выводы:

- на устойчивость движения агрегата влияет угол приложения силы тяги, задавая значение которого в пределах определенной выше зо-_ ны устойчивости, обеспечивается асимптотическая устойчивость технологического процесса;

- вращение агрегата вокруг точки 0\ носит гармонический характер, не влияющий на устойчивость движения агрегата, однако вызывающий импульсный характер изменения тягового усилия с частотами высших гармонических составляющих процесса.

После проведения спектрального анализа для процесса движения пласта по поверхности ответа, без учета возмущающих воздействий, полученное значение коэффициента высших гармоник составляет 0,0638%, что говорит о высокой линейности процесса, обусловленной, в основном, цилиндроидальной формой поверхности отвала.

Основное влияние на спектральный состав производят возмущения от разворачивания агрегата, при этом доля затрачиваемого тягового усилия на образование высших гармоник возрастает с 0,0638 до 10,77474 %. .Динамика изменения спектральных плотностей и мощностей, затрачиваемых на образование высших гармоник, приведена в табл. 2.1

Таблица 2.1

Изменение процентной доли высших гармоник взависимости от величины нозмущаь поп воздействий

Отклонение МЦС от Доли спектральной

разворачивания, см плотности,% мощности,%

0 0.0266 0.06380

2 0.3835 0.76555

4 1.1385 2.26409

6 2.7126 5.35162

8 3.9999 7.84979

10 5.5409 10.77474

Анализ приведенной таблицы показывает, что доля непроизводительно расходуемого тягового усилия становится недопустимо высока при суммарных отклонениях мгновенного центра сопротивления под воздействием возмущений от вращения плуга вокруг точки уже при '4...6 см, поэтому конструкция агрегата должна обладать достаточной жесткостью в горизонтальной плоскости.

3. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Программа исследований включает.

- разработку конструкции агрегата:

- проведение поисковых опытов;

- энергетическую оценка работы агрегата;

- проведение производственных испытаний по результатам исследований.

3.1. Разработка конструкции агрегата

Конструктивно свободная навеска для плантажного плуга ППН-50 состоит из двух рам - П-образной горизонтальной и вертикальной, обеспечивающей соединение навески с верхней тягой плуга и регулировку его параллельности относительно оси X.

Вертикальная рама своей нижней частью шарнирно соединена с проушинами горизонтальной рамы, а верхняя - через регулируемые посредством талрепов* упоры опирается на брусья горизонтальной рамы

Лля перевода агрегата йз транспортного в рабочее положение и наоборот, используется задняя гидронавесная система трактора.

Нижние тяги трехточечной навески демонтированы, а вертикальные телескопические стойки параллелограммного механизма подъема закреплены на поперечном брусе горизонтальной рамы.

Для навешивания верхней тяги плуга использовался наконечник с шаровым шарниром со снятой верхней тяги трехточечной навески, закрепленный на верхней раме навески.

Нижние пальцы навески плуга не используются и оставлены свободными.

Соединение плуга с горизонтальной рамой навески осуществляется в точке, в которую проектируется ось верхнего шарнира на горизонтальную плоскость.

Передача тягового усилия на плуг осуществляется специально разработанным тяговым звеном, обеспечивающем направление линии приложения силы тяги в мгновенный центр сопротивления корпуса плуга/2/, (рис 2.1).

3.2. Проведение поисковых опытов, ставящих своей целью определение работоспособности конструкции и способности ее к регулировкам:

- разработка и изготовление конструкции свободной навески;

- разработка и изготовление тягового звена, осуществляющего принцип самонастройки;

- разработка и изготовление механизма транспортного навешива- • ния плуга на раму свободной навески;

- монтаж агрегата с учетом расположения центра давления трактора и линии направления силы тяги.

* талреп - (голл. ¡аИегеер) - механизм для натягивания канатов

3.3. Проведение энергетической оценки работы плантажного агрегата со свободной навеской осуществлялось путем его физического моделирования и испытаний в почвенном канале:

- согласно теории подобия и размерностей определение геометрических параметров моделируемого агрегата;

- проектирование и изготовление модели плантажного навесного плуга;

- проектирование и изготовление модели тягового звена свободной навески;

- проектирование и изготовление павеспой системы для навешивания на тяговую тележку почвенного канала;

- разработка и изготовление динамометрических узлов;

- изготовление устройства, позволяющего измерять пройденный

- исследование влияния угла приложения силы тяги на распределение усилий в динамометрируемых узлах.

3.4. Производственные испытания проводились с целью сравнения показателей существующих и экспериментального агрегатов. Для этого потребовалось проведение следующих работ:

- изготовление в совхозе "Темрюкский" Темрюкского района Краснодарского крал производственного образца экспериментального ялантажного агрегата;

- проведение качественной оценки работы плантажного агрегата со свободной навеской в сравнении с агрегатом, соединенным по трехточечной схеме;

- проведение агротехнической оценки плантажной вспашки;

- определение производительности плантажного агрегата со свободной навеской с трактором Т-170.

На основании положений теории подобия можно получить критериальные уравнения, связывающие между собой определяемые и определяющие параметры в виде безразмерных комбинаций этих параметров - критериев подобия.

Для модели плантажного агрегата со свободной навеской будет иметь место следующее критериальное уравнение:

путь;

(3.1)

где учитываются следующие параметры моделирования: I - геометрические размеры; V - скорость поступательного движения;

р • твердость почвы;

S - площадь поперечного сечения пласта;

т - масса рабочего органа;

Pi - тяговое сопротивление.

Перед проведением экспериментальных исследований была проведена оценка погрешности опытов, вычислена ошибка средней и по методике профессора В.И.Романовского определено необходимое для каждого случая число опытов с учетом выбранного коэффициента доверительной вероятности 0,99.

При проведении динамометрирования модели плантажного пахотного агрегата со свободной навеской в почвенном канале использовались разработанные динамометрические узлы и регистрирующее обо рудованве для записи осциллограмм на фотобумагу. Вариационные ряды получены после обработки осциллограмм прибором ПОБД-12, которые затем обрабатывались на компьютере по специально разработанным программам методами математической статистики. Все разработанные частные методики опираются на нормативные справочные материалы и существующие стандарты по методам экономической и эксплуатационной оценок.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОДЕЛИ ПЛАНТАЖНОГО АГРЕГАТА И ИХ АНАЛИЗ

Для обработки осциллограмм .полученных в результате проведенных экспериментов, быд создан комплекс программ на языке Turbo Pascal 7.0. Этот комплекс рассчитан на обработку экспериментальных данных всего процесса, начиная от вариационн' ix рядов и до построения графиков экспериментальных зависимостей. Все программы объединены общей файловой системой данных, позволяющей вести речь об интегрированном комплексе поточной обработки информации. Структура системы приведена в табл. 4.1., где.показано, как выходные файлы одной программы являются входными для других программ, р итоге 8 основных программ связаны 161 файлом данных.

Математические модели процесса по результатам экспериментальных исследований представляют собой регрессионные модели, получаемые в результате регрессионного анализа.

Таблица 4.1

Структура программного интегрированного комплекса

Программа Вводимые данные - - Вывод данных

I пр Read Вариационные ряды Файлы VaiL.30.dat с

с клавиатуры данными по опытам

Amplltead Файлы Varl-.30.dat Файлы Vl..30.dta

амплитуды датчиков •

- с клавиатуры

VarStat Файлы Vl..30.dta Файл Stat.dat

Power Файл Stat.dat Файл Power.dat

SplRegi Файл Power.dat Файлы RegrL.14.dat,

SplRegi..14.dat с per. ур.

Hyper Файл Power.dat Ф. Hrg.l..14.1..5.dat с

70 регрессионными урав.

Dispers Файл Power.dat Файл Dispers.txt

BuildGraph Файлы Hrg-1..14-1..5 Графики зависимостей -

Regrl..l4,SplRegl..l4 принтер

Для получения регрессионных зависимостей для аппроксимации используется полином:

У Ро + р!Х + $2Х2 + ... + рпх* + е. (4.1)

Общую линейную модель удобно представить в матричной форме:

где

Х =

Y = ХР + е;

ГУИ У2

Y= Уз П

LYsi

Ет V"* г1

i=l X11 ¿si=l х13

Ет _0 Vm г1 ¡=1 Х21 ¿>¡=1 ХМ

Em _0 V"" г1

«=1 ml Lti= 1 m2

Em »-1 i=l xlj

Em n-1

¡=1 ^зу

n-l mj J

(4.2)

(4.3)

(4.4)

>

Ро Pl

(4.5)

fini

Неизвестные коэффициенты 0 находятся с помощью метода наименьших квадратов: _

Р = (Х'Х)-гХ'У, (4.6)

где /3 - матрица коэффициентов /3;

X - исходная матрица откликов;

X' - транспонированная матрица;

(Х'Х)~1 - обращенная матрица произведешь т р апспониров анной матрицы на исходную.

Для аппроксимации использованы последовательно полиномы от первой степени до степени п. Для решения выражения (4.6) исдольз; ется ряд эквивалентных преобразований по схеме Халецкого:

Y = Х0 LU0 = Y <=> L~lLUp = L~*Y ~ Y' { ^ .

v. L Y — Y

(4.7)

где L и U соответственно нижняя и верхняя треугольные матр:щы исходной матрицы X. Анализ результатов дисперсионного анализа, полученных программой Dispers, показывает, что вычисленные значения критериев Фишера и Стьюдента намного меньше табличных, что позволяет говорить об адекватности всех исследуемых моделей с коэффициентом доверительной вероятности большей, чем выбранное его значение (0,99).

Угол приложения силы тяги лежит в диапазоне 6,97...23,16 град, со значением его в точке пересечения кривых 16,99 град, что хорошо согласуется с теоретическими выкладками.

При анализе полученных теоретических и экспериментальных зависимостей видно, что все зависимости носят линейный характер, что подтверждается проведенным для каждого отдельного случая корреляционным анализом.

После пересчета данных с помощью программы Similitude по выражению (3.1), получено, что тяговое усилие при приведенной твердости >почвы 0,8...1 МПа не превышает 59,47 КН при оптимальном угле его приложения 17 град. Реакция в верхней тяге колеблется, «зависинс. сти от условий опыта, в пределах 10,32...67,71 КН. Наибольших значений достигает реакция результирующей сил сопротивления в ди пазоне 45,77...127,49 КН при значительной продольной составляю^.. f:

1в

Угол приложения вектора результирующей по результатам проведенных опытов, располагается в диапазоне значений 27,4...75,4 град.

На рис. 4.1 представлена зависимость, аппроксимированная полиномами от первой до четвертой степеней.

У 100

ао

60

40

20

Зависимости номер 1

/ \

\ /

\ с -3

и ¿

/

20

30

40

Рис. 4.1 Зависимость усилия в верхней тяге от тягового усилия где кривые 1,2,3,4 - соответственно аппроксимация полиномами 1,2,3,4 порядка.

Проведенные исследования показали хорошее совпадение теоретических выкладок с опытными результатами (табл.4.2).

Таблица 4.2

Кинематические параметры агрегата

Расчетные Экспериментальные

Углы, град

а = 29,63 а = 25,65

/3 = 19,63 Р = 16,99

Плечи, мм

/0 = 2215 /о = 2248

/1 = 1048,9 Ь = 1065

¡2 = 5960 12 = 6050

5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА РАБОТЫ ОПЫТНОГО И ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБРАЗЦОВ АГРЕГАТОВ

Для. сравнительной оценки был выбран базовый агрегат, состоящий из трактора Т-170 и плута ППН-50, агрегатированный по схеме трехточечной навески.

По результатам агротехнической оценки выяснено, что плантажный агрегат со свободной навеской обладает большей устойчивостью, чем базовый, относительное среднее увеличение ширины захвата не превышает 9,34 %, в то время как базовый агрегат увеличивает ширину захвата до 27,72 %.

Для оценки комплексных показателей качества применена так называемая функция желательности или предпочтительности Харринг-тона:

(5.1)

определяющая комплексный показатель эффективности в долях единицы. По результатам расчетов строились гистограммы (рис 5.1).

Гистограммы позволяют наглядно определить качество работы плантажного пахотного агрегата со свободной навеской как достаточ-' ное, в то время как работа базового агрегата находится на нижнем пределе минимально допустимого качества.

Полученный цифровой материал с помощью разработанной программы 8увАпа1уге преобразовывался в обобщенные коэффициенты эффективности для каждого из сравниваемых агрегатов, которые составили соответственно для экспериментального и базового агрегатов величины 0,45 и 0,21.

4

0,8 0.6

о,а

а

0,8

0,4

0,2

А 6

Рис. 5.1 Гистограшсы показателей эффективности

* \

А - гистограмма показателей эффективности экспериментального агрегата;

3 - гистограмма показателей эффективности базового агрегата.

В результате сравнительных испытаний показало, что экспериментальный агрегат обладает большей производительностью, меньшими энергозатратами и, с точки зрения эргономики, более комфортен для человека.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Теоретически установлено, что наибольшее влияние на колебание сил сопротивления, является наличие люфтов в механизме навески, служащих причиной недостаточной жесткости конструкции навески.

2. Теоретическими исследованиями установлено и подтверждено экспериментами, что оптимальное значение угла приложения силы тяги располагается в диапазоне 0...30 град.

3. Экспериментально установлено, что наибольшее снижение тягового усилия происходит при его приложении под углом 17 град к направлению движения.

4. На основании обработки экспериментальных данных получены 98 математических моделей, адекватно описывающих процессы, происходящие при плантажной вспашке.

5. Внедрение плантажного пахотного агрегата поднимает производительность труда по сравнению с базовым агрегатом на 19,75 %. Годовая экономия эксплутационных затрат при применении одного усовершенствованного агрегата составит в ценах 1995 года 1.731.200 руб при сроке окупаемости 1 год также и за счет отмены технологической операции по последующему выравниванию поля.

Для осуществления агрегатирования навесного плантажного плуга ППН-50 с гусеничными тракторами класса 6 по принципу свободно-радиальной навески, необходимо учесть следующие рекомендации:

6. Заводам, выпускающим оборудование для комплектования бульдозеров Д-533С, предусмотреть конструкцию опорных кронштейнов толкающих брусьев, позволяющих разворачивать их при отсоединенной прямой лопате назад без демонтажа этих кронштейнов с ходовых тележек трактора.

7. При использовании деталей бульдозерного оборудования предусмотреть изготовление сьемного поперечного лонжерона, связывающего толкающие брусья навески.

8. Присоединение вертикальной рамы навески желательно делать разборным для быстрого его демонтажа.

9. Тяговое звено устанавливать лод углом 17 град по отношению к продольной оси агрегата для максимального снижения тягового усилия.

10. Суммарная величина люфтов в механизме навески, измеренная на носке лемеха плуга, не должна превышать 2 см.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Фортуна В.И., Пейсахович Ю.А.,Ткаченко В.Т., Ткаченко И.А. Обеспечение оптимальных технологических показателей МТА - основное условие повышения их эксплуатационной технологичности. В кн.: Повышение ремонтопригодности, эксплуатационной и ремонтной- технологичности сельскохозяйственной техники. М., 1983, с. 94...96.

2. Пейсахович Ю.А., Фортуна В.И. A.C. 1243643 А01В 59/04 Пахотный агрегат. Опубл. в Б.И. №26, 1986.

3. Пейсахович Ю.А. К обоснованию модели усовершенствованного плантажного агрегата со свободной навеской. Тр. Кубанского СХИ, 1986, вып. 272(300), C.59...66

4. Пейсахович Ю.А. Аналитическое определение закона изменения тягового сопротивления плуга и обоснование его модели. Тр. Кубанского СХИ, 1990, вып. 303(331), с. 28...38.

5. Пейсахович Ю.А., Зеленский С.А., Ткаченко В.Т. Шарнирно-радиальная навеска для пахотного агрегата. УДК 631.312.5. И.Л. N>270-91, ГАСНТИ 68.29. Краснодарский центр научно-технической информации, 1991.

6. Пейсахович Ю.А., Зеленский С.А., Ткаченко В.Т. Лучше -свободно-радиальная навеска плуга. Ж. Сельские зори, №9, 1991, с.20.

7. Пейсахович Ю.А., Богус Ш.Н., Васи линии B.C. Компьютерная обработка и верстка материалов научных исследований. Краснодар,

1995, 89 с.

8. Пейсахович Ю.А., Богус Ш.Н., Сравнительная оценка качества работы плантажного пахотного агрегата со свободной навеской, Кубанский ГАУ, Краснодар 1996, 21 с. Деп. во ВНИИ ТЭИ агропрома

9. Пейсахович Ю.А., Богус Ш.Н., Частные методики расчета тягового звена плантажного пахотного агрегата со свободной навеской и обработки экспериментальных данных, Кубанский ГАУ, Краснодар

1996, 11 с. Деп. во ВНИИ ТЭИ агройрома

-10. Пейсахович Ю.А., Богус Ш.Н., Спектральный анализ составляющих математической модели плантажного пахотного агрегата со

свободной навеской и определение ее реакции на возмущающие воздействия, Кубанский ГАУ, Краснодар 1996, 29 с. Деп. во ВНИИ ТЭИ агропрома

О