Выбор и Расчет настройки регуляторов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Если количество нижнего класса незначительно, то, положив в формуле (7) у0 = 0, получим

" 1п(1 - р / к,)

или

VU Lno

E = 1 -

ln(l - E)

1 --

ki

(9)

Результаты расчетов эффективности сепарации при использовании уравнения (7) и экспериментов, проведенных на лабораторной сортировочной установке свидетельствуют об удовлетворительной точности предлагаемой методики (таблица).

Расчет эффективности сепарации

Результат 1 2 3 4

Опыт 0,994 0,986 0,970 0,945

Расчет 0,999 0,998 0,936 0,937

Погрешность, % +0,5 + 1,2 -3,5 -0,8

Список литературы

1. Чурин Ю.Г. Применение теории сепарации при проектировании сепараторов вибрационного типа // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Агроинженерия. — 2010. — № 1(40).

2. Чурин Ю.Г. Кинематика зерен сортируемого материала и выбор оптимального режима работы виброгрохота с круговыми колебаниями: отчет по НИР КСХИ. — Кострома, 1980. — № 26/80.

Ln

Л

УДК 631.372.027

Н.А. Мочунова, канд. техн. наук

Московский государственный университет природообустройства

ВЫБОР И РАСЧЕТ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ

Применение колесных тракторов в качестве энергетических средств на полях нередко оказывает отрицательный эффект и приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, необратимому пагубному воздействию на почву. Современными исследованиями установлено, что только около 12 % площади полей не подвержено воздействию движителей, а суммарная площадь следов движителей более чем в два раза превышает площадь поля. Недобор урожая по этой причине достигает по различным данным от 20 до 40 %. Кроме того, негативные последствия вредного воздействия ходовых систем на почву характеризуются следующими данными:

♦ после работы колесного трактора на поле 1 га остается 14...15 т пыли;

♦ ежегодно с полей уносится до 1,5 млрд т почвы;

♦ удельное сопротивление почвы из-за переуплотнения увеличивается в 1,5.1,8 раза, что приводит к повышению затрат на обработку на 20.30 % и увеличению расхода топлива на 18 %.

Наибольшей степени уплотняющей деформации подвергаются верхние пахотные слои почвы. Равновесное состояние почвы после уплотнения ее тракторами не восстанавливается в течение вегетационного периода. Воздействие движителей тракторов существенно снижает водопроницаемость и влагоемкость почвы, ухудшая ее водный режим. Уменьшается скважность почвы (общая, капиллярная и некапиллярная), следствием чего является

ухудшение газообмена между почвой и атмосферой, уменьшение массы корневой системы и снижение биологической активности почвы. Возрастает сопротивление почвообработки и ухудшается структура почвы вследствие увеличения глыбисто-сти поверхности почвы.

Наиболее заметным и ключевым фактором в уплотнении почвы является буксование.

Многочисленными исследованиями установлено влияние буксования колес трактора на эксплуатационно-технологические показатели работы машинно-тракторного агрегата (МТА): снижение производительности и проходимости, повышение удельного расхода топлива, износ шин; негативное влияние на физико-биологические свойства почвы (отклонение от оптимальных характеристик почв, таких как твердость, пористость, структура, плотность).

К основным причинам, вызывающим буксование колес, относятся колебания тяговой нагрузки МТА и силы сопротивления его движению.

По нескольким критериям (тягово-сцепные качества, энергетические затраты на буксование и качественные показатели почвы) определяется максимально допустимая величина буксования.

Автоматическое управление давлением воздуха в шинах тракторов в зависимости от их буксования рассматривается проблема уменьшения повреждений структуры почвы тракторами. Для этого разработана система автоматического управления давлением воздуха Р(?) в их шинах, которая сни-

Техника и технологии агропромышленного комплекса

жает его при возникновении пробуксовки трактора, так как в этих случаях указанные повреждения особенно велики [1].

Поскольку структура почв изменяется в зависимости от местоположения обрабатываемых полей, то передаточные функции трактора (s) и для каналов передачи воздействий соот-

ветственно на главную У(?) и вспомогательную Р(?) величины определяются экспериментально перед началом полевых работ по переходным характеристикам управляемого объекта (кривым разгона).

В результате устанавливаются значения параметров этих передаточных функций, заданных следующими выражениями:

s) = К

wb6c( s) = к2

1 + Ts'

1 + T2 s'

(1)

(2)

где К1 и К2 — коэффициенты передачи; Т1 и Т2 — постоянные времени объекта; т1 и т2 — постоянные времени транспортного запаздывания.

График кривой разгона для канала управления объекта вспомогательной величиной Р(?) представлен на рис. 1.

Давление в шинах трактора МТЗ-82 при работе с сельскохозяйственной машиной РН-7 в случае возникновения буксования было снижено с начального значения Рн = 0,11 до конечного значения Рк = 0,077.

В таком случае коэффициент передачи объекта для вспомогательного канала определяется следующим выражением:

К2 = 0,11 - 0,077 = 0,033 МПа. (3)

Значения постоянных времени разгона объекта Т2 = 1,68 с (4)

и его транспортного запаздывания т2 = 0,3 с

устанавливаются в результате представленных на рис. 1 графических построений. Полагая, что

M = Mp = 1,05,

(6)

где Мр — показатель колебательности основного контура;

на основании математических соотношении

1 M2 sin у

cosy = — и Kp =-2—— [2], а также выраже-

' M p A(M2 -1)

ния (2) и равенств (3)—(6) для коэффициента передачи П регулятора Кр получим следующее значение:

Кр = 1,64.

(7)

При возникновении буксования было снижено давление в шинах трактора МТЗ-82Н. В результате скорость трактора К(?) возросла от начального значения Ун = 0,255 м/с до конечного значения Гк = 1,70 м/с.

Следовательно, коэффициент передачи объекта для главного канала управления задается равенством (8):

К = 1,70 - 0,255 = 1,445 м/с.

(8)

В результате графических построении, показанных на рис. 2, установлено, что

T1 = 16,7 с, Tj = 2,7 с.

(9) (10)

Принимая во внимание все вышеперечисленные равенства, определим передаточную функцию

эквивалентного объекта We™ ( s) =

Полагая, что

M = MV = 1,1,

W£(s)Kp

i+та s)kp [ ].

(11)

(5)

где MV — показатель колебательности главного контура.

V(t)

V -

1,275 0,85

0

10

20

30

l t, c 40

1,76 j

1,32 ; 0,8 0,44 J 0

t, c

0

5

10

15

20

25

Рис. 1. Кривая разгона для канала управления вспомогательной величиной Р(7)

Рис. 2. Кривая разгона для канала управления основной величиной К(г)

-т s

-т s

С помощью метода вспомогательной функции [2] определим следующие значения параметров настройки ПИД-регулятора:

КР = 2,46; ТД = 6,3 с; Ги = 15 с.

(12)

(13)

(14)

Оценим эффективность системы управления скоростью трактора с помощью ПИД-регу-лятора, параметры настройки которого заданы равенствами (12)—(14). Для этого построим график переходного процесса в замкнутой системе управления скоростью трактора, представленный на рис. 3.

Сопоставив переходные процессы в замкнутой (см. рис. 3) и в разомкнутой системах (см. рис. 2), установим, что длительность переходного процесса уменьшается в два раза, что свидетельствует о высокой эффективности разработанной системы управления.

Список литературы

1. Автоматизированное управление работой МТА с обеспечением адаптации режимов их работы к различным условиям эксплуатации / Н.А. Мочунова,

0,10 -

0,08-

с

0

1

2

3

4

Рис. 3. Переходный процесс в замкнутой системе управления скоростью трактора

М.А. Карапетян, В.Н. Пряхин, В.М. Максимов // Вестник Международной общественной академии экологической безопасности и природопользования. — 2011. — № 10(17). — С. 36-45.

2. Мочунова Н.А. Метода расчета параметров настройки системы автоматического управления давлением воздуха // Аспирант и соискатель. — 2011. — № 6(66). — С. 137-140.

УДК 631.311.5

Х.А. Абдулмажидов, канд. техн. наук

Московский государственный университет природообустройства

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕНЕНИЯ РАЗМЕРОВ ОСУШИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ

В процессе эксплуатации осушительных каналов наблюдается изменение их проектных и конструктивных размеров. Это связано с тем, что эксплуатация этих каналов сопряжена с неизбежным появлением растительности, притоком различных наносов, песка, грунтов, древесных и каменистых включений. Положение усугубляется различным состоянием каналов: деформированным профилем, изменением уровня воды в течение сезона — от паводка до полного высыхания, засоренностью русла камнями и погребенной древесиной. Наконец, затрудняют механизированную очистку многочисленные сооружения на каналах: мосты, затворы, водо-выпуски и т. п. Нередко затруднены подходы к каналам. Это может носить постоянный (например, близость лесного массива, строений и т. д.) и временный характер. В последнем случае ограничения, как правило, связаны с посевами, когда запахиваются дороги вдоль каналов и бермы вплоть до самых бровок. Такое состояние дел отрицательно влия-

ет на пропускную способность открытого канала, производительность осушительных систем в целом.

Совершенно очевидно, что при комплектовании парка должны учитываться все основные производственные и природные условия и производиться оценка влияния тех или иных факторов на технологические свойства очистных машин.

Прежде всего, необходимо различать зоны орошения и осушения. Различия зон с точки зрения механизации достаточно велики. Это относится к номенклатуре эксплуатационных операций, конструктивным формам каналов, соотношению их геометрических размеров, удельным объемам очистки, видам растительности, засоряющим русла, и дополнительным ограничениям, связанным с шириной дамб, подходам к каналам, наличием креплений и антифильтрационных покрытий и т. д.

Очевидно, что необходимо располагать двумя комплексами машин — для зоны осушения и зоны орошения. Разумеется, что отдельные машины или