CC BY
49
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Анализируя влияние различных уровней влагообеспеченности и доз внесения золошлака на урожай сои, следует отметить, что оптимальным является режим, допускающий понижение влажности почвы до 70 % НВ, при котором мы получили наибольшую урожайность сои - 3,2 т/га (2012 г.), средняя урожайность при данных условиях за исследуемый период составила 2,82 т/га.
В условиях южной зоны Амурской области на лугово-черноземовидных почвах для получения стабильных урожаев сои хозяйствам области рекомендуется применять общепринятую для данной зоны технологию, включающую орошение по предполивному порогу влажности 70 % НВ, при этом вносить золошлак дозой 60 т/га.
Библиографический список
1. Боровой, Е.П. Динамика роста и урожайность сои при орошении в условиях южной зоны Амурской области [Текст]/ Е.П. Боровой, Н.А. Юст, Т.А. Ляшенко //Актуальные проблемы техносферной безопасности и природообустройства: матер. междунар. науч.-практ. конф. (г. Благовещенск, 12 февраля 2014 г.). - Благовещенск: ДальГАУ, 2014. - Вып. 1. - С. 67-73.
2. Боровой, Е.П. Влияние режимов орошения на рост и урожайность сортов сои в условиях южной зоны Амурской области [Текст] / Е.П. Боровой, Н.А. Юст, Н.В. Соболева //Природообустройство. - 2014. - № 1. - С. 20-23.
3. Доспехов, Б.Н. Методика полевого опыта [Текст] /Б.Н. Доспехов. - 5-е издание, до-полн. и перераб. - М.: Агропромиздат, 1985.
4. Качинский, Н.А. Физика почв [Текст] / Н. А. Качинский. - М.: Высшая школа, 1970. - 340 с.
5. Костяков, А.Н. Основы мелиорации [Текст]/ А.Н. Костяков. - М.: Сельхозгиз, 1960.
6. Плешаков, В.Н. Методика полевого опыта в условиях орошения [Текст]/ В.Н. Плешаков. - Волгоград: ВНИИОЗ, 1983. - 148 с.
7. Полевой опыт [Текст]/ Под ред. П. Г. Найдина. - Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: Колос, 1968. - 328 с.
8. Щегорец, О.В. Соеводство [Текст]/ О.В. Щегорец. - Благовещенск: ДальГАУ, 2002. - 432 с.
9. Юст, Н.А. Влияние различных режимов орошения на рост, развитие и фотосинтетическую деятельность растений сои в условиях южной зоны Приамурья [Текст]/ Н.А. Юст // Вестник Алтайского государственного университета. - 2011. - № 12 (86). - С. 30-33.
10. Influence of steam predecessors on growth of soybean plants during sprinkling in conditions of southern zone of Amur river region Science, Technology and Higher Education [Text] : materials of the V international research and practice conference, Westwood, June 20, 2014 / - Westwood - Canada, 2014. 34-40 p.
E-mail: borovoy.e.p@mail.ru
УДК 629.3.014.2:621.3
ФУРЬЕ-АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОСЦИЛЛОГРАММ ТЯГОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА КУЛЬТИВАТОРНОГО МТА
Д.С. Гапич, доктор технических наук, доцент Е.В. Ширяева, кандидат технических наук О.А. Денисова, аспирант
Волгоградский государственный аграрный университет
Доказана возможность аппроксимации экспериментальных осциллограмм тягового сопротивления рабочего органа культиватора рядом Фурье.
Ключевые слова: рабочий орган культиватора, ряд Фурье, тяговое сопротивление, автокорреляционная функция, спектральный анализ, осциллограмма.
151
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
При изучении вопросов устойчивости и динамики взаимодействия рабочих органов сельскохозяйственных машин с почвой, с целью оптимизации их геометрии и конструктивных особенностей крепления, необходимо учитывать возмущающую силу, которая, как правило, фиксируется во время эксперимента в виде осциллограмм [1, 2]. При обработке осциллограмм зачастую решается задача выбора для данного экспериментального ряда теоретической кривой распределения, выражающей существенные черты возмущающего воздействия.
Наибольшее распространение в аппроксимации законов распределения случайных величин получил метод Фурье, который применяется при исследовании временных процессов, имеющих в своем составе гармоническую составляющую, и представляет собой метод разложения сигнала или случайной функции на отдельные гармоники.
В теории почвообрабатывающих машин [5] тяговое сопротивление культиваторного рабочего органа Px при поступательном равномерном движении представляется суммой (рис. 1), в которой часть слагаемых имеют постоянные значения и слагаемое, имеющее в своем составе периодически или циклически изменяющийся компонент. Периодическая составляющая R^x позволяет предположить возможность представления экспериментальных данных тягового сопротивления рядом Фурье.
Рисунок 1 - Слагаемые тягового сопротивления двугранного клина [5]:
R^x - сопротивление почвы затылочной фаске; R$x - сопротивление почвы деформации; Rpx - динамическое давление пласта почвы;
Rqx - сопротивление, обусловленное силой тяжести пласта
Для проверки этого утверждения по полученной в ходе эксперимента осциллограмме тягового сопротивления культиваторной лапы, был выполнен автокорреляционный анализ (рис. 2). Нормированная автокорреляционная функция стационарного ряда данных определена формулой (1):
1 N-k
r(k) = -— S(P- -PoXP+k -Po), (1)
N ■D i=1
где p, p+к - значения тягового сопротивления в точках i и при сдвиге на k точек; N - объем ряда данных; Pj - среднее значение ряда данных; D - дисперсия ряда данных.
152
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
а) осциллограмма; б) автокорреляционная функция тягового сопротивления рабочего органа культиваторного МТА
Анализ расчетной автокорреляционной функции показывает, что с ростом к корреляционная связь между ординатами процесса ослабевает. При некотором значении r = r кривая r {к) пересекает ось абсцисс, и далее наблюдается затухание колебаний
кривой относительно этой оси. Такой характер протекания кривой r {к) свидетельствует о наличии в процессе скрытой периодической составляющей, что дает нам право использовать гармонический анализ для аппроксимации экспериментальных данных.
Согласно [4], любая периодическая функция может быть представлена рядом Фурье вида:
^ 2пш . 2плхЛ
Y = Y
п=1
a cos-
n
+ В sin
/ n
(2)
V Я n Я j
где n - номер гармоники; an, fin - коэффициенты гармоники; Я - длина волны основной гармоники.
На практике Я принимают равным длине изучаемого процесса, коэффициенты ап, Вп определяются решением системы нормальных уравнений:
2птС:
2 N
а- = NN 5 Y
2N
В = — Yy Nj-t1
cos-
Sin-
Я 2nnx,
(3)
Я
Для экспериментальной осциллограммы, состоящей из N последовательно расположенных значений, можно вычислить N/2 гармоник. Основная задача Фурье-анализа сводится к тому, чтобы подобрать кривую, наиболее точно описывающую изменение возмущающего воздействия. Если число гармоник достигнет N/2, то аппроксимирующая кривая пройдет точно через каждую точку исходной экспериментальной осциллограммы, но в построении такой линии мало смысла, так как спектральный анализ силовых параметров рабочих органов почвообрабатывающих машин показывает, что амплитуды колебаний тягового сопротивления на частотах свыше 10 Гц практически близки к нулю. Виброускорения, генерируемые этими колебаниями, рассеиваются диссипативными свойствами самой почвы и не способны вызывать снижение тангенса угла внутреннего трения почвы [3], поэтому для практических расчетов достаточно ограничиться первыми 33 гармониками (таблица 1).
153
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таблица 1 - Частоты, соответствующие гармоникам ряда Фурье, аппроксимирующего экспериментальные данные тягового сопротивления рабочего органа культиваторного МТА, Гц
№ гармоники 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 31 32 33
Частота гармоники, Гц 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,5 2,8 3,1 9,5 9,8 10,1
Результаты расчетов, реализуемые в среде Mathcad, представлены на рисунке 3.
Рисунок 3 - Экспериментальная и расчетная осциллограмма тягового сопротивления
рабочего органа культиваторного МТА
Статистические показатели полученного ряда Фурье близки по значениям к экспериментальным данным: относительная разность средних значений составила 0,03 %, а среднеквадратических отклонений - 3,8 %; что позволяет с достаточной степенью точности использовать предлагаемый математический аппарат при моделировании процесса взаимодействия рабочего органа с почвой.
Библиографический список
1. Гапич, Д.С. Способ оценки энергетической нагруженности узлов и механизмов сельскохозяйственного трактора [Текст] / Д.С. Гапич, Е.В. Ширяева // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2011 - №3 -С. 213-219.
2. Кузнецов, Н.Г. Устойчивость движения рабочего органа культиватора BOURGAULT 8810 в зависимости от жесткости упругих элементов в его креплении [Текст] / Н.Г. Кузнецов, Д.С. Гапич, Е.А. Назаров // Научное обозрение. Саратов. - 2011.- № 6. - С. 103-108.
3. Кузнецов, Н.Г. Оптимизация жесткости упругого элемента в креплении рабочего органа культиватора BOURGAULT 8810 [Текст] / Н.Г. Кузнецов, Д.С. Гапич, Е.А. Назаров // Научное обозрение. Саратов. - 2010.- № 6. - С. 89-93.
4. Лурье, А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов [Текст] / А.Б. Лурье. - Ленинград: Колос, 1970.
5. Синеоков, Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин [Текст] / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов. - М.: Машиностроение, 1977.
E-mail: gds-08@mail.ru
154
