автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.04, диссертация на тему:Совершенствование параметров и конструкций рабочего органа плужного каналокопателя для прокладки временных оросителей

МИНИСТЕРСТВО СЗЦЬСКОЮ Х03Ж1ТВЛ И ПРОДОВОЛЬСТВИИ. • РОСС! О'СКОТ' Московский ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративнн'"- институт

На правах рукописи

Р 6 9' ^Днан Асу - Сайра

. удк 631.312.63

СОВ:'РШ2-!СТВОВА]1И^ ПАРАМЕТРОВ И НОПСТ^КЦШ

РАБОЧЕГО ОРГАНА 1ШУЖН0 ГО КАНАЛ ОНОНАШЯ

для прокладки врлмшшх ороситзлз*

Специальность 05.20.04 - сельскохозяйственные и гидромелиоративные машини

АВТОРЕФЕРАТ дмссертатцда г:а соискание у^ена* степени кандидата технических наук

О

Научны " руно яэдпт ель: кандидат технических паук, доиент Ревия Ю.Г.

Москва 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративном институте - МШИ

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Казаков З.С.

кандидат технических наук, ст.науч. сотрудник Кокоз В.А. Ведущее предприятие - Научно-производственное объединение

по сельскохозяйственному машинострое нию - ШО ЕИСХСМ. Защита состоится 15 июня 1992 г. в 10 часов на заседании спе англизированного совета К.120.16.02 по присуждению ученых степей .::с;созского ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративног -стптута^7^

Адрес: 127550, г.Москва, ул.Прянишникова, 19, ЖМИ, спецкали жированный.совет К.120.16.02.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МШИ.~ Автореферат разослан £ £?мая 1992 года.

Ученый секретарь специализированного согета, кандидат технических наук,

доцент Т.И.Сурикова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Наиболее распространенным спо-зобом полива (около 65 % орошаемых земель), является поверхностный юлив, уровень механизации которого менее 6 %. Поэтому весьма ак-гуальными являются вопросы совершенствования существующей и создания новой техники для механизации поверхностного полива, что позво-шт перейти к прогрессивным водосберегающим индустриальным технологиям полива.

В диссертации рассмотрены и предложены пути совершенствования нужных каналокопателей и их рабочих процессов при прокладке вре-ленных оросительных каналов.

Основной целью диссертационной работы является разработка модели "плужный каналокопатель - грунт", позволяющей сформировать в аналитическом виде взаимосвязь параметров каналокопателя (включая трактор, систему его агрегатирования с рабочим органом, сад рабочий эрган), физико-механические свойства грунта, размеры отрываемого ханала с так называемыми, выходными параметрами, а именно: с суммарной реакцией грунта на рабочий орган, её положением и направлением в пространстве; с показателями качества прокладываемого канала.

Для выполнения поставленной цели были намечены следующие задачи исследования:

1. Разработать методику экспериментальных исследований плужного рабочего органа с использованием физических моделей.

2. Экспериментально определить реакции грунта на рабочьЯ орган плужного типа для различных грунтов и параметров отвальной поверхности.

3. Разработать математическую модель взаимодействия плужного рабочего органа с грунтом с целью аналитического определения суммарных реакций грунта и координат точки их приложения.

4. На осеоеэ исследования полученной математической модели "плужный каналокопатель - грунт" выработать рекомендации по совершенствованию плужного рабочего органа с целью уменьшения тяговых сопротивлений при прокладке каналов.

5.Разработать инженерную методику проектирования рабочего органа длукного тина с рациональными параметрами (включая разработку

: рабочих программ на ЭШ для получения всей необходимой документации

6.Выработать методику оценки качества-лрокладываемого канала на основе учета основных параметров системы "плужный каналокопатель -грунт".

Методика исследований. Решение поставленных задач осуществлялось посредством теоретических и экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования проводились б лабораторных условиях на грунтовом и гидравлическом каналах с использованием теории физического моделирования и методов гидродинамических аналогий. Методикой предусматривалось планирование эксперимента и статистическая обработка полученных данных.

При разработке .математической модели "плужный каналокопатель -грунт" применен системном подход, позволяющий сопоставить технико-эксплуатационнне показатели машины с энергетическими и качественными показателями технологического процесса в различных грунтовых условиях.

Для оценки адекватности полученной математической модели был проведен машинный эксперимент на ЭШ, при этом использовались и методы статистической динамики.

Объект исследовании. Лабораторные исследования проводились на специальных стендах с использованием методов тензометрии. Численное моделирование выполнялось с помощью ЭШ. Оценка качества прокладываемых каналов осуществлялась путем решения на ЭШ основного уравнения статистической динамики.

Научная новизна. На защиту выносятся следующие наиболее сущесг-зенные результаты, определяющие научную новизну:

1. Разработана математическая модель "плуккый каналокопатель -?рунт", позволяющая в аналитическом виде связать параметры плужного >абочего органа и размеры прокладываемого канала с реакциями 1рунта I их положением в пространстве.

2. Обоснована возможность широкомасштабного лабораторного экспе->имента с применением физических моделей на грунтовом канале. Уточ-[ены "некоторые положения теории физического моделирования.

3. Подтверждена целесообразность использования при поисковых 'Кслериментальных исследованиях землеройных рабочих органоз пассизно-■о типа методов гидродинамически аналогий.

4. Разработана подробная инженерная методика проектирования плу- • :ных рабочих органов с широким использованием ЭВЛ и элементов САПР. ;

5. Обоснованы и проверены теоретически и экспериментально кокст-уктивные изменения плужных рабочих органов, улучшающих технологаче- . кие возможности каналокопателей с такими рабочими органами.

6. Разработана методика оценки качества прокладки временных оро-ителей плужным рабочим органом.

Практическая значимость работп.

1. Конструктивные изменения плужного рабочего органа (установка плоскости направляющей кривой вертикального наклонного нояа-рассе- ;

ателя) позволяет уменьшить тяговые сопротивления при прокладке Ере-энных оросителей на 25...30 %. ;

2. Разработанная модель "плужный каналокопатель - грунт" дает эзможность выполнять и широкий анализ энергетических и технологичэ- • шх показателей плужных рабочих органов и каналокопателей в целом.

3. Предложенная в работе подробная инженерная методика проекти- : звания плуясных рабочих органов с набором работающих программ на ЭШ

и элементами САПР будет способствовать творческим возможностям кон структоров мелиоративных магаин.

Содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, списка литература и приложений.

Работа изложена на страницах машинописного текста, содержи рисунка, таблицы. Список использованных литературных источни ков содернит наименования советских и иностранных авторов. При лощение включает страниц машинописного текста, таблиц, 9 рисунков, 6 распечаток програыт. ;

КРАТКОЕ СОДЕЕШШЕ РАБОТЫ

В глава I. "Состояние вопроса и задачи исследования" приводив классификация плужных каналокопателей, используемых для устройства временных оросительных сэтэй и анализируются тенденции ах развития Исследованиями мелиоративных плужных корпусов, как специальных рабочих органов, стали заниматься последние 30...40 лет, в течение которых были опубликованы работы А.Д.Панасенко, М.Л.Гусяцкого, Ц.Д.ЕагриниеЕа, А.3.Г,Седова, Б.Н.Захарова, А.И.Кузнецова, В.М.Лаврова, Н.Д.Лучинского, М.Е.Ыацепуро, С.А.Менчиковой, З.Е.Гарбузова, Я.С.Петлаха, Р.Л.Турецкого, В.Н.Николаева, Е.А.Цекотнна, В.К.Шарща! В.В.Сконодобова,. В.С.Казакова В.А.Кокоз и других.

Академиком В.П.Горячкшш била выведена так называемая рациональная формула для определения тягового сопротивления плуга:

где Р - тяговое сопротивление плуга, кН;^1 - коэффициент сопротивления перемещению плуга при его соприкосновении с грунтом; (у - сила тяжести плуга, кН; К - удельное сопротивление копанию, кК/ы^; $ - площадь поперечного сечения стружки, и?; оС -угол резания, град.; ^ - угол трения грунта по металлу, град.

- коэффициент скоростного сопротивления, кБ^с^/м! ТТ - скс рость машины, м/с.

-Формула (I) до сих пор используемая на практике, хотя и отражает физическую сущность процесса .выемки грунта из массива, однако не позволяет, строго говоря, определять величины реакции грунта в зависимости от его свойств, формы и параметров отвальной поверхности, формы и параметров поперечного сечения отрываемой выемки. Кроме того, нет возможности определить направление и координаты точки прилокения суммарной равнодействующей грунта на рабочий орган.

Понимая ограниченность формулы (I) исследователи стали уделять внимание основным параметрам отвальной поверхности. Так большое число работ посвящено выбору формы направляющей кривой (С.Г.Багршшев, Я.С.Петлах, Б.Н.Захаров, М.Л.ГУсяцкий, А.З.Мамедов и др.).

Отдельные стороны технологического процесса, в частности, вопросы силового взаимодействия плужного корпуса с грунтом, и довольно системно, изложены в работах Б.Н.ЗахароЕа, А.И.Кузнецова, С.А.Мечико-вой и др.

В работе С.А.Менчиковой, например, предложена методика инженерного расчета усилий, действующих на плужный каналокопатель. Но задачу учета формы рабочего органа С.А.Менчнкова в окончательном виде не решила.

Вопросы надежного проектирования и совершенствования плукных рабочих органов, успешное использование их: в эксплуатации наиболее полно решаемы яри использовании аналитических способов,-основанных на геометрических, энергетических и технологических соображениях.

Б.К.Шаршаком, В.В.Сконодобовым были получены кинематические и силовые характеристики плужных корпусов, определено влияние различных факторов на реакции грунта, на характер взаимодействия плу;:шого корпуса с грунтом, сформулированы требования к выбору геометрических параметров плужных корпусов. Разработана инженерная методика цроек-тирования плужных рабочих органов. Однако, ясного и четкого метода определения усилий, действующих на отвальную поверхность дано не было

При исследовании вопроса о силовом взаимодействии плужного корпуса с грунтом, В.К.Шарааком и В.В.Сконодобовым было установлено, что силы воздействия пласта, зависящие от многих факторов сводятся к двум: силе нормального давления и силе трения, направленными соответственно по нормали к поверхности и по касательной к относительной траектории движения пласта. Определение этих сил возможно при известной зависимости нормального давления от длины относительной траектории пласта грунта на поверхности плужного рабочего органа Р (5).

Существенным препятствие:.!, однако, является неопределенность и несяность этой зависимости, тем более, что форма траектории движения пласта грунта по отвальной поверхности также мало изучена. Целесообразнее всего, в настоящее время, попытаться разработать способ определения сум/арных горизонтальной и вертикальной реакции грунта, на плунный рабочий орган при использовании зависимости р(Н), где р - нормальное давление грунта на отвальную поверхность, Н - рабочая высота плужного корпуса. В.В.Сконодобовым отмечается, что наибольшее влияние на величину р оказывает именно высота Н, причем эта зависимость носит линейный характер и величина давления почти постояннна при Н =СОП31.

Возможность точного определения сил, действующих на плужный рабочий орган, позволяет оценить еще один показатель работы каналоко-пателя, качественный - амплитуду колебаний неровности дна отрываемого оросителя.

Во второй главе, посвященной экспериментальным исследованиям 'отвальных поверхностей гшуккых рабочих органов мелиоративных каналоко-пателеи в соответствии с выводами, сформулированными в первой главе, выполнялись следующие задачи:

I. Определялись формы и количественные характеристики траектории движения пласта грунта (особенно его средней части) по поверхности плужного рабочего органа.

2. Определялась закономерность распределения нормального давления грунта на отвальную поверхность.

3. Осуществлялось определение суммарных горизонтальной и вертикальной реакций грунта в зависимости от различных технических и технологических факторов.

4. Проводилась аппроксимация полученных данных простейшими математическими зависимостями.

5. Вырабатывались рекомендации по совершенствованию конструкции плужных рабочих органов мелиоративных каналоколателей.

В условиях решения перечисленных задач, имеющих ярко выраженный поисковый характер наиболее целесообразным является физическое моделирование.

Методы физического моделирования дают возможность получения широкой информации по качественным и количественным характеристикам процессов, для отработки схем механизма протекания процессов с целью составления математической модели, для оценки ее адекватности.

Методы физического подобия использовали Ю.А.Ветров и Б.Г.Моисеен-ко при исследованиях резания грунтов, С.А.Менчикова при исследовании плужных каналокопателей.

Особенно широко методы физического моделирования были использованы в работах В.И.Баловнева. Согласно его теории возможно довольно точное моделирование технологических процессов исключительно с помощью физических моделей в лабораторных условиях. Условия приближенного физического моделирования процессов разработки грунта плужным рабочим органом на основании критерией подобия могут быть записаны (по В.И.Баловневу) следующим образом:

где f - касательное напряжение, проявляющееся в грунте при его де формировании, Н/м^; ¿¿.- объемный вес грунта, Н/м3; £. - опреде лящии линейный размер рабочего органа, м;^ - ускорение свобод ного падения, м/с^; рабочая скорость, м/с; J^ - угол внутреннего трения грунта, град.; ¿Г - угол внешнего трения грунта, град.; d - линейный размер отдельных крупных включений, находящихся в грунте, м; o(i - угол, определяющий геометрию рабочего органа, град.

На основе соблюдения указанных критериев был смоделирован грунт, на котором были проведены необходимые экспериментальные исследования Параметры грунта-модели подробно описаны в диссертации.

Переход от модели к натуре после проведения эксперимента на грунте-модели возможен на основании представления того, что изучаемые процессы (копание грунта плужным рабочим органом) обусловлены проявлением главным образом объемных и поверхностных cita. В первом приближении горизонтальная или вертикальная составляющие сил копанш могут быть представлены в ввде некоторой условном аавислмостя:

P = P<+Pl+P>+P* (3

где Pi - сопротивление, обусловленное действием объемных сил црунт; - сопротивление, обусловленное действием поверхностных сил среды (сил сцепления, сдвига, отрыва, смятия и др.); Рз. - сопр< тдвление, язляющееся результатом действия сил, пропорциональных длине; Pj - сосредоточенные, силы (сопротивление отдельных вклю-чекий с размерами, которые не изменяются с изменением линейных размеров инструмента и прочность которых иная, чем прочность окружающей среды).

Из условия соблюдения основных требований геометрического подобия и характера изменения сил можно записать (в случае отсутствия сил Р^ Кпри

рц = рг в ■ '<г+ Рз • ке

где - масштабный коэффициент.

В упрощенном виде формула (4) может быть представлена следуюпдам выражением г<

Рн~'Ро4'Кс\ (5)

где /7 - коэффициент, свидетельствующий о соотношении в составе общего суммарного усилия сил, пропорциональных объемным и поверхностным деформациям.

Очевидно, что коэффициент /7 непостоянен при изменении глубины прокладываемого канала, поэтому его величина была определена специальным экспериментом при испытают двух физических моделей рабочего' органа плршого каналокопателя ЫК-16 с мааитабныш коэффициентами

в сост-

= 10 и а^ = 8. После обработки экспериментальных данных, ветствии с формулой 0 /п /п I

„ . МЫ^., < 5 >

где - усилия, определенные при испытаниях двух моделей плужного каналокояателя с соогветстеущгш каспгаабныш коэффициентами, были получены следующие значения показателя степени П : Значения показателя степени

> "'Г'уйина канг»"а в муч^й-мо^тт Ь* . см

Заигленование составляющей, -•>ии'1а —» .-'■л-.--^. ь.,1

обтай реакции , | 2>0 ; 3>0

т-—--г

1

5ля суммарной горизонталь- 2)5958 2)6578. 2,6102 2,6782 1ля суммарной вертикальной 2,93 2,68 2,1 2,17

Таким образом, если для горизонтальной составляющей ¿ГЯг показа-сель степени /7 практически не зависит от глубины {Лср.^Ь 2,66), то хля вертикальной составляющей ^Е величина П уменьшается при увеличении глубины канала.

Этот специально проведенный, для определения П , экспериие. позволил определить соотношение между силами пропорциональны!.® объемным и поверхностный деформациям. Это соотношение, особенно . казательное для горизонтгхьнок составляющей, равное 2:1, иозволя' сделать очень важный вывод о целесообразности уменьшения, в иерв; очередь, см пропорциональных объему деформируемого грунта при с млении к уменьшению реакций его на плукный рабочий орган.

Первый этап экспериментальных исследований предусматривал npi дение многофакторного эксперимента. Была запланирована серия пол! факторных экспериментов (ПФЭ) с различными сочетаниями комбинаци! основных управляемых факторов, в качестве которых были приняты г; бпна и заложояке откосов прокладываемых каналов, рабочая скорое« передвижения модели каналокопателя, некоторые параметры отвалы-:^ поверхности.

В тексте диосвртацш приведены уравнения регрессии, получоиш з результате обработки экспериментальных данных факторных .экспар1 ментов.

На втором этапе экспериментальных исследований, когда было не ддмо выработать понимание физики процессов, происходящих при коаг грунта плужным рабочим органом, большое внимание было уделено прс денно однофакторных экспериментов. При этом оценивалось влияние я более существенных факторов на величину и положение суммарной pea кии грунта, ее составляющих на количественные и качестьзшше хара теристики распределения нормального давления грунта до отвальной верхности рабочего органа, на форму и параметры траектории движен грунта.

Искомые зависимости оценивались с помощью уравнений регрессии Гак, для зависимости ¿E. Rr регрессия искалась в виде вы

ра&енпя:

(?)

где Lj - параметр оптимизации (функции); X - изменяемый фактор (аргумент); С и Я - постоянные коэффициенты. Что касается других зависимостей, таких как -J'itiz) ;

Кк = j^Mo; h и др., то они оценивались полиномами второй

степени или гиперболами.

При оценке влияния угла с5л наклона рабочего органа в вертикал* ной продольной плоскости на грунте "легкий суглинок" с моделью кака-локопателя MK-I6 на величину реакций грунта бчло выяснено, что ыш-малькые значения горизонтальной %-Rr и вертикальной "Z-Rg составляющих соответствовали углу <5/1 = 33°. Значение горизонтальной раокцш: было меньше на 2Q...30 %, а вертикальной - на 30,..34

Эксперимент, проведенный на моделях рабочего органа каналокола-телей MK-I9 и Ж-16 (масштаб 1:10) показал, что характер, движения грунтовых частиц оказался примерно одинаков для разных глубин выэмэ:-и параметров плужного корпуса. Это дало основание представить в об- , щем виде кривые движения средней части грунтового пласта по поверх-, ности плужного корпуса з проекции на фронтальную плоскость:

2 - + Щ (3-ZZ~30/f3 Z+70,0 ( 8 }

где ¿Г - относительная высота подъема грунта, 2 - H /Hмах • Большое значение для работы имел эксперимент в гидравлическом лотке. Представление процесса резания и копания грунта как процесса перемещения почвенных частщ с образованием поля напряжений позволяет обобщить эти явления с явлениями обтекания водой предмета, перемещающегося в ней.

Этот метод, усовершенствованный Г.С.Казаковым и широко игл использованный при анализе пассивных рабочих органов мелиоративных нашхн, является простым и доступным, так как дает возмозность осуществлять измерения в любой точке поля.

Цельэ экспериментальных исследований в гидравлическом лотке было определение закономерности распределения суммарного нормального давления по отвальной поверхности плужного корпуса каналокопателя. Это давление складывается, как представляется, из двух составляющих -статического и динамического.

Экспериментом оценивалось распределение давления до отвальной поверхности модели плужного рабочего органа каналокопателя МК-19 ( = 4). При испытаниях была очень заметна волна, возникающая при движении рабочего органа в воде. Круги от водны расходились на значительном расстоянии, что свидетельствует о большом лобовом сопротивлении рабочего органа.

Для уменьшения этого сопротивления было цредаокено разделить до-ток среды "обтекающей" плужный рабочий орган на две,половины, с по-кодьа специального но.жа-рассекателя, установленного в плоскости направляющей криво;:.

Проведенный с рассекателем эксперимент показал, что динамическое давление уменьшилось примерно в два раза.

Такса образом, бил сделан вкзод о возможном уменьшении тягового сопротивления за счет организованного процесса разделения общего потека деформируемой среды на два симметричных (уменьшенных в два разг со обьему) и за счет лучшего обтекания потоком грунта рабочего органа.

Для окончательного решения вопроса об эффективности установки рассекателя, бил проведен эксперимент на грунтовом канале с моделью плужного рабочего органа с нсжом-рассекателем и без него.

В результата эксперимента било выяснено, что при установке Расс( кагаля горизонтальная составляющая, при влажности грунта уу - 10.. 12 % уменьшается на 24...30 %, вертикальная составляющая - на 8... 18 %. При влажности грунта 18 % горизонтальная составляющая

уменьшается на 15...20 %, а вертикальная - на 25...30 %.

Больное значение для дальнейшего понимания процессов происходящих при копании грунта плужным рабочим органом шел результат эксперимента по определению так называемых статических и динамических

"силии .

Результаты эксперимента для разных грунтов, для моделей с рассе-;атёлем и без него показали, что при увеличении глубины прокладывав-юго канала уменьшение общего усилия происходит, в основном, за счет щнашческой составляющей общего усилия. Уменьшение динамической оставляющей при установке рассекателя составляет в среднем 50 %, об-(его усилия - 25 %.

В третьей главе, посвященной разработке математической модели ззаимодейстзия плужного рабочего органа мелиоративного каналокопате-ш с грунтом, процесс взаимодействия грунта и рабочего органа рассматривается как сложный процесс, включающий отделение грунта от масси-за, его подъем без оборота на высоту равную высоте лемеха, подъем гласта грунта с оборотом при разделении всей его массы на две симметричные части (большую роль при этом играет правильная организация этого процесса, которую можно назвать "обтеканием" рабочего оргача грунтовой средой), укладка грунта по обе стороны от прокладываемого канала. При этом следует заметить, что затраты на отделение грунта от массива - резание грунта (яри прокладке временных оросителей) в целом незначительны и могут при проведении инженерных расчетов не учитываться.

Для общей характеристики закономерностей копания грунта плужным рабочим органом (в условиях прокладки временных оросителей) могут быть приняты аналитические характеристики процессов пасс:юного давления грунта с учетом сил его тяжести.

При этом необходимо учитывать танке и тот факт, что грунт движется по рабочей поверхности плужного рабочего органа и что возникает сила трения пласта по рабочей поверхности.

В окончательном виде вцрааения для определения суммарных состав лявдих реакций грунта (горизонтальной и вертикальной) будут выглядеть следующим образом:

I ~~ ЛИ оС ■ Юи о

Нмвх ' ( 9 ).

{ </. ■ Яп §

где НтО.1- полная высота рабочего органа, м;

ширина канала по дну, м;. Л? - коэффициент заложения откосов к нала; Р - нормальное давление грунта на отвальную поверхность, кНа,

- угол резания, град.;

- угол стрельчг

тости; ф - угол между траекторией движения пласта грунта и наг равлением рабочего передвижения плужного рабочего органа; -коэффициент трения грунта по стали; - бспомс

гательные углы, определяемые методами сферической геометрии. Для сравнения экспериментальных данных и результатов расчета пс предложенной математической модели была составлена специальная прог рамма для ПЭВМ на язык Бейсик, которая позволила сравнить данные пс левого эксперимента с каналокопателем МК-16 (Суслов Г.В. и др.,198С и лабораторных опытов с моделью Ж-16 (см.рис.1 и 2). Расхождение составило 3...5 %,

На рис.3 и 4 представлены зависимости ¿Яг и ¿Я£ =

(М;) для плужного качалокодателя МК-16, полученные пересчетом нз лабораторного эксперимента, и после расчета по математической модег для рабочих органов без рассекателя и с ним. Расхождение составило 3...7 %.

Проведенный в работе малинный эксперимент, позволивший исследовать влияние различных параметров отвальной поверхности плужного рг бочего органа свидетельствует о его значительных неиспользованных

2, 2-а - аппроксимация теоретических результатов

.2 Зависит,юсть горизонтачьяой ¿.Яг z вертикальной2 Rs реакц;гЛ от глубины каната Нк: I -¿Rr =J- (Кк) теоретические данные; 2 - ■ ¿LRr =/(Н„) лабооатопньй экслеожент; 3 -¿fig -f (Н„) теорс-

* iS. "" — О J iv

тлческие данные; 4 -¿ri в =/(Н„) лабораторный эяспер:г.:ект

•¡¿и ^00 80 60 ло 20

О"

/ / + // 1

/ГУ

// 1//

= 15-2-5 х.1

67

62.2х

«£5.1*'

1.22

ОД

0.2

0.3

о/

0.5

Рис. 3 Зависимость горизонтальной составляющей реакция -грунта от глубины канала: I, I» - для рабочего органа без рассекателя (теория и эксперимент); к|] 2, .2'..- для рабочего оогаяа с оассекателем

¿©У =-и2хг+№

=-9.5 Л-6567,

0,5 нк.м

аз.:и.~:ость ьгртпыглъноп составлявшей реакции грунта г глубины канала: I, I» - для рабочего органа без : ссека-геля (теория и эксперимент); 2, 2* - для ?.5очего орган.'?, с рассекателем (теория и экспери-энт)

озмозкносгях в плане уменьшения реакций путем подбора рациональных араметров.

Четвертая глава посвящена выработке методики оценки неровностей рокладываемых с помощью плужных какачокопателей временных оросиге-ей.

Дня расчета этих неровностей предлагается использовать известное равнение статистической динамики

со =гт/т с Т - длина неровностей, м).

В работе было проведено исследование уравнения (10) при различ-ых параметрах систем тракгор-каналокодатель, которое позволило сде-ать вывод о значительной до 10 см амплитуде колебаний неровностей на оросителя, зависящей во многом от координаты центра давления.

Таким образом, уменьиепие величины реакций грунта на плужный ра-эчнй орган будет способствовать не только повкщенпа работоспоообно-си плужного каналокопателя, но улучшению качества его работы.■

В пятой главе диссертации описывается инженерная методика проек-фованш плужных рабочих органов мелиоративных каналокоаателей с денкой их энергетических показателей.

В работе представлен пакет программ для реализации на пэв'л, поз-эляющий не только получать все необходимые данные для построения зоекций плужного рабочего органа, его развертки, усилий на него дзй-гвующих, но и фиксировать эти данные в графической форме, т.е. ло.чу-з.ть вычерченные с помощью принтера три проекции и развертку.

В заключении диссертации приводится обоснование технико-экономи-зской э®ектиБности плужного каналокопателя с установленным в

( Ю )

сти поля, м ; Л(ш/ - амплитудно-частотная характерно' ного канавокопателя; ^ - аналог круговой частоты, м'

: плотность неровностен дна временного оросз-спектральная плотность неровностей поверхно-

■ерпстика илу

гт т Г- •

плоскости направляющей кривой ноном-рассекателем по сравнению с : пускаемым серийно каналокопателем 1ЛК-16.

Экономически;; эффект от внедрения новой машины формируется в зультате повышения ее производительности на 20...25 % за счет сю ния тягового сопротивления на 25...30 %. Суммарная месячная црои; дагельность для базовой машины составит (при двухсменной работе) 48,5 юл проложенных временных оросителей, а для новой техники - I километров. Народнохозяйственный экономический эффект от внедрен! одной машины составит? 2100 рублей (при ценах до Г апреля 1992 г.)

ОСНОВНЫЕ ВЫЮДЫ

1. Для выполнения задач, сформулированных в диссертации, было решено базироваться, главным образом, на эксперимент с физическим моделями. Предварительный эксперимент подтвердил реальную еозмокн проведения полно-масштабного исследования с применением методов ф: ческого моделирования. В работе были уточнены формулы для пересче1 усилий, полученных на моделях, на соответствующие усилия для нату] ных образцов.

2. Для целенаправленного поиска путей кардинального улучшения эксплуатационных показателей работы плужного каналоколателя были ] ведены исследования с применением многофакторного и однофакториых экспериментов по оценке влияния различных технических и технологи-1 ских пара.:огров на величину и положение сушараой реакдаа грунта i плужный рабочий орган, по уточнению формы и параметров траектории движения грунтового пласта по рабочей поверхности. В диссертации г ведены соответствующие регрессии. Выло получено уравнение движения средней части пласта, представленное в едином интегрированном виде

3. Была выявлена качественная ж количественная картина распред ления нормального давления среды на плужный рабочий орган. С этой

лыо был проведен значительный объем исследований в гидравлическом тке с использованием методов гидродинамических аналогий. Эти ис-едования подтвердили гот факт, что существующий плужный рабочий ор-н имеет большое лобовое сопротивление, которое обуславливается не-сгаточно хорошими условиями его "обтекания" средой.

4. Улучшение процессов "обтекания" удалось добиться установкой зциалъного разделителя потока - рассекателя в плоскости налразляю-I кривой, что позволило уменьшить динамическую составляшув давле-а примерно на 50 %. Проведение исследований на грунтовом канале утвердили возможность снижения тягового сопротивления с помощы-о гановки ножа-рассекателя на 25...30 %.

5. Исследованиями на физических моделях в целом н натццравличе-ж лотке в частности, было установлено, что при прокладке каналов /ясный рабочий орган выполняет несколько совмещенных во времени тех-тогических операции: отделение груьта от массива; формирование по-:<а грунтовых частиц; разделение общего потока грунтовых частиц на

а симметричных; обтекание потоком грунтовых частиц рабочего органа; депортирование грунтовых частиц в сторону открытой поверхности и зторону бермы.

6. Разработана и предлагается для практического использования ма-латнческая модель взаимодействия плужного рабочего органа с груц-

л, обеспеченная специальной программой для ПЭВМ.

Расчеты по этой программе подтвердили хороший уровень совпадения еретических и экспериментальных данных - расхождение составило ..7 %.

Проведенный "машинный" эксперимент дает основание сделать вывод значительных потенциальных возможностях плужного рабочего органа 1лане снижения его энергоемкости.

7. В диссертации разработана методика расчета амплитуд неровно-5й дна прокладываемых плужным навесным каналокопателем временных:

оросителей. Эти амплитуды могут достигать 9...10 см, что составлю примерно 20 /2-нуэ величину от глубины оросителя в выемке, значите ко превышающую допустимую.

Выявлена возможность управления процессом колебания днообразу щей кромки за счет изменения некоторых параметров ходовой систем!: системы агрегатирования рабочего органа с трактором, положения кс дикаты центра давления.

8. В диссертации предлагается методика полного инженерного рг чета плужного рабочего органа, включающая получение его проекций развертки вычерченных с помощью печатавшего устройства ПЭВЛ, сози тимого с ГШ, и определение величин и координат приложения резул! рутощих реакций грунта.

С этой целью с участием автора был разработан пакет прикладш программ для ПЭШ, тексты которых приведены в приложении диссертг ции.

9. Народнохозяйственный экономический эффект от внедрения одг мащинн составит 2100 рублей (по ценам до I апреля 1992 г.). Он oí деляется познпением производительности плужного каналокопателя с рассекателем.

РЕШ.ЩЦАЦИИ

1. В результате проведенных исследований необходимо признать крайне целесообразным осуществить модернизацию плужного рабочего органа путем установки в плоскости направляющей кривой слециальш ножа-рассекателя, позволяющего значительно повысить его рабогосл< собность.

2. Необходимо продолжить исследования плужных рабочих органо] в плане их совершенствования для улучшения их эксплуатационных к; честв.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Способ аналитического определения реакций грунта на плужный сорпус. Сб.науч.трудов МШИ Механизация строительных и эксплуата-щонных работ в мелиорации. М., 1990 (в соавторстве).

2. Результаты экспериментальных исследований плужного канало-юпателя на физических моделях. В печати (в соавторстве).

3. Исследование аналитической модели взаимодействия плужного, .орпуса мелиоративного каналокопателя с грунтом. В печати (в со-вторстве).

подписано в печать ¿3.05".

ирак/00 экз, Объем У,5 п.л. Зак.й Ю3>

отапринт Московского ордена Трудового Красного знамзыл ' истдтута инженеров сельскохозяйственного произгодстаа м.В.П.Горячкина 127550, Москва, И-550, Тимирязсвская ул.,58.