CC BY
49
555^*^ Аграрный вестник Урала №1 (80), 2011 г.
использование энергии деформируемой почвы в качестве привода рабочих органов машин
э. б. искендеров, кандидат технических наук, Азербайджанский ГАУ
AZ1018. Азербайджан. Город Баку-18. Зыхское шоссе, 20 г. тел. (0099470)3007000; e-mail: isgenderzadeh@rambler.ru
Ключевые слова: самоустанавливающаяся плоскорежущая лапа, потенциальная энергия почвы, теоретические предпосылки.
Keywords: Self-established flat-cutting a paw, potential energy of soil, theoretical preconditions.
При разработке и совершенствовании конструкций новых почвообрабатывающих машин и орудий много внимания уделяется активным рабочим органам ротационного и вибрационного типа с принудительным приводом, так как они имеют значительное преимущество в сравнении с пассивными рабочими органами по качественным показателям. Однако такие существенные факторы, как усложнение конструкции машины и ограниченные возможности скоростных режимов работы, не позволяют отдать полное предпочтение активным рабочим органам.
Поэтому заслуживают особого внимания различные конструкции почвообрабатывающих машин с рабочими органами, технологический процесс работы которых осуществляется по принципу применения живой силы и потенциала самой почвы в качестве естественного привода. К ним можно отнести дисковые и игольчатые бороны, дисковые лущильники и культиваторы с самоустанавливающимися плоскорежущими лапами [1-4].
Академик В. П. Горячкин в отношении предложенной им рациональной формулы силы тяги плугов писал, что второй член уравнения характеризует деформацию пласта почвы, полезную трату усилия и имеет наибольшее значение, а третий
член еаЬи2 , выражающий изменение живой силы частиц почвы, имеет сравнительно малое значение, но все-таки им пренебрегать нельзя [2]:
Р = fG + каЬ + еаЬи2 (1)
Рассматривая отдельно рабочий орган при элементарном перемещении в почве, можно заметить, что сопротивление пласта в некотором промежутке времени возрастает от минимальной величины до некоторой максимальной величины каЬ, которая может колебаться в зависимости от неоднородности физико-механического состава почвы и ряда других факторов. За этот небольшой промежуток времени накапливается потенциал сопротивления деформации пласта, преобразующийся в последующий момент в кинетическую энергию перемещения частиц почвы. При этом процессе деформации пласта возникает импульсивная и непрерывная внутренняя потенциальная энергия:
П® = Q•s, (2)
где
Q - сопротивление деформации пласта;
38
s - координата центра тяжести деформируемого пласта.
При наличии кинетической энергии движущихся частиц почвы:
Т = т = т •
Х1 Х2 Х3’
R,=R 2 =
л1 л2
T = X ^
i =1
(3)
2
где
ц, - масса частицы пласта;
и. - скорость частицы пласта.
К этому заключению приходят многие ученые, наблюдавшие работу двугранного клина и обнаружившие в результате исследований почвенную «волну», движущуюся вместе с рабочим органом. Почва в «волновом» движении слагается из кинетической энергии движения отдельных частиц почвы и потенциальной энергии - «упругой деформации твердого скелета почвы и жидкости».
Как установлено наблюдениями ученых, упругие деформации почвы достигают 30-50 % общей деформации при первом погружении, а при повторных погружениях относительная величина их возрастает до 70-80 %.
Таким образом, приходим к заключению, что свойство упругости почвы обуславливает характер пульсирующей энергии, которую можно использовать в качестве естественного привода почвообрабатывающих рабочих органов в целях улучшения качества крошения, эффективности уничтожения сорных растений, снижения тягового сопротивления, повышения поступательной скорости движения и равномерного износа трущихся поверхностей. В этом плане заслуживают внимания усовершенствования конструкции противоэрозионных рабочих органов почвообрабатывающих орудий, например, плоскорезов, снабженных крыльями лап, которые способны совершать колебательное движение под воздействием переменного сопротивления почвы.
Рассмотрим представленную на рисунке 1 схему сил, действующих в горизонтальной плоскости движения самоу-станавливающейся плоскорежущей лапы, и условия равновесия плоской системы сил, которые определяются уравнениями:
Е х = Р^-^-Т^Я^-Р!^ + Рл1СО30-Рс2СО$Р+ Рл2^0 = 0 ЕY= Pc1cos(90°-a)+ Рл^т©-Рс2^(90°-р)+ Рл2йп©^=0 (4)
Ет0=Рс1х2/31-Рл1х 1/3 х 1х cos0 х^Ба-Р1х^+Т1ха-Ял1 х s - Р(;2хШх1+Рл2х2/3х1х
^©х^Б^л^Ь-Т^-к^хз =0
Принимая во внимание, что:
Р1 = Р2 = Р3;
и.3; N = я,
л37 2 С2
Рл1 = N^039 = Р^ОБф; Рл2 = Н^ОБф =
Р^ОБф,
получим для первого уравнения: 2Р-Х0-2T-2Rл-Pc1cos а+Р^ОБ фХОБ ©-Pc2cosP+Pc2cosфxcos© = 0 Р = 1 / 2 Х0 + Т + Я +1 /2 [ Р 1(cos а -
0 л <- c1 V
cosф•cos©)+Pc2(cosP-cosф•cos©)]
Если задать численные значения, при которых а = 30°, Р = 40°, ф=33° при f =
0,65; f = 0,61...0,65 - коэффициент трения скольжения почвы по стали ^ = tgф; ф = аrctgf = arctg0,65 = 33°), то получим:
Р = 1/2Х0+Т+Ял+0,017^ - Pc2) (5)
Полученное выражения (5) показывает, что основное сопротивление движению самоустанавливающейся лапы приходится на каждую стойку и носок лезвия лап, тогда как сопротивления на крылья лап по их длине самоуравновешиваются.
Решая второе уравнение (4), определим боковую реакцию Y0 центра «0» двуплечного рычага:
Y0=Pc1•cos(90°-a)+Pc1cosф•sin©-Pc2•
cos(90°-Р)+Pc2•cosф•sin©,
Y0=Pc1[cos(90°-a)+cosф•sin©]-Pc2[cos(90°-Р)-cosф•sin©].
Подставляя численные значения а, р, ф и ©, получим:
Y0=0,716Pc1-0.427Pc2=0,427(1,67Pc1-Pc2)
Из 3-его уравнения для моментов всех действующих сил относительно центра «0» имеем:
2/3^Pc1-Ш^Pc2-Pc1Ш^cosф•cos©•cosa +Pc22/31•cosф•cos©-cosР-P1•0,251•cosa+ Р2Ю,31хОзР+Т^0,251хОБа-Т2Ю,31хОзР-Я /0,051-Я , 0,051 = 0,
л1 3 л2 3 3
1/31•Pc1(2-cosa•cosф•cos©)-1/31•Pc2(1-2cosр•cosф•cos©)-Pл1 ^^^за-0,3cosР)+T•1 (0,2•cosa-0,3cosР)-2Rл• 0,051 = 0. л
После соответствующей подставки принятых численных значений углов а, Р, ф и ©, получим:
42Р 1 - 12,5Р 2 - Р - Т - 10Я = 0,
Р = Т + юк - 12,5(3,36Рс - Pc2) (6)
Далее, решая совместно уравнения (1.6) и (1.7), определяем реакцию Х шарнира «0» и его полную реакцию Ro:
Т+10Я -12,5(3,5Р -Р ) = 1/2Х +Т+Я +
л ’ 4 ’ c1 c2' 0 л
0,017(2Pcl-Pc2),
m-avu. narod. ги
553^*^ Аграрный вестник Урала №1 (80), 2011
инженерия
X = 18R -126P +25P
О л c1 c2'
X = 18R - 25 •
опреде-
= V [0,427(1,67Pd - Pjf +[18R - 25(5Pd - Pcl)]‘
(5Р. - Рс)
Полная реакция шарнира
лится из выражения:
=^4+4 -
Полученная формула (7) равновесия самоустанавливающейся лапы показывает, что сопротивление почвы на второе крыло Рс2 может быть больше сопротивления почвы, приходящегося на первое крыло Рс1, но не более чем в 5 раз, так как в этом случае полная реакция шарнира Р будет воспринимать преимущественно сопротивления реакций почвы Кл на носки лезвий долота крыльев. Следовательно, конструктивные параметры и амплитуда колебаний самоустанавливающейся лапы должны выбираться с условиями, обеспечивающих справедливость выражения формул (7).
Х0, У0 - реакции шарнира «0»; Р1, Р2, Рс1, Рс2 - усилия перемещения лап и силы сопротивления почвы их движению; Р 1Рл2, Т Т2 - реакции давления почвы на носок лезвия лап и давления почвы на
стойки двуплечного рычага; Р Рл
N
1Ч2, F1, F2 - сопротивления лап, нормальные реакции и силы трения почвы; а, Ь, j, О - соответственно, угол атаки левой и правой лапы, угол трения и угол отклонения реакции сопротивления лары от направления движения; I - длина лапы; э -ширина носка лапы; а, Ь - соответственно, плечо левой и правой стойки лап.
В Азербайджанском НИИ «Агромеханика» для поверхностной обработки почвы по авторскому свидетельству № 381312 [1] был разработан
рисунок 1
схема сил, действующих на самоустанавли-вающуюся плоскорежущую лапу в горизонтальной плоскости культиватор-плоскорез с самоустанавли-вающимися рабочим органом (рис. 2).
Определение качественных и энергетических показателей культиватора с самоустанавливающимися лапами проводилось в условиях смешанного яблоневого сада со схемой посадки 10 х 5 м.
Причем работа культиватора осуществлялась в сцепке с выравнивателем (рис. 3) в период летней культивации. По результатам исследований сделаны следующий выводы:
- степень крошения почвы само-уста н а в л и ва ющи м и ся л а п а ми культиватора-плоскореза - 66,2 %, уничтожение сорняков и самоочищение от забивания и залипания крыльев лап - 100 %, тяговое сопротивление - 7,9 кН и в сцепе с выравнивателем - 12,5 кН, соответственно, удельное сопротивление на метр ширины захвата - 3 и 4,16 кН;
- самоустанавливающаяся плоско-
ВіІстГ'І..,:.' г
рисунок 2
культиватор с самоустанавливающимся плоскорежущими лапами на базе универсальной почвообрабатывающий виноградниковой машины вут-2,5
рисунок 3 работа культиватора с самоустанавливающимися лапами и в сцепке с выравнивателем поверхности
режущая лапа рекомендуется к широкому использованию в конструкциях культиваторов для садов, виноградников и ягодников, а также для подготовки почвы под различные сельскохозяйственные культуры.
Литература
1. Агабейли Т. А., Гаджиев З. А., Алиев З. А. Самоустанавливающийся рабочий орган культиватора-плоскореза /
Тех. в с/х. 1972. № 10.
2. Горячкин В. П. Собрание сочинений в 3-х томах. Т. 2. 1968. 455 с.
3. Агабейли Т. А., Искендеров Э. Б. Инновационные технологии для горно-равнинного земледелия республики.
Баку : Элм, 2010. 184 с.
4. Агабейли Т. А., Алиев М. С., Халилов С. З. Приспособление ПРВМ-3 для обработки тяжелых почв // Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии. 1979. № 9. С. 55—56.
ОЦЕНКА гИБКОСТИ ОРгАНИЗАЦИОННОтехнологических комплексов промышленных предприятий
ю. в. пархоменко, аспирант, Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна
198328, Санкт-Петербург, ул. Рихарда Зорге, д. 7, кв. 224; e-mail: aarhipov@list.ru
Ключевые слова: организационно-технологические комплексы, ассортимент, классификация, разнообразие, переналадки, затраты, оценки гибкости, эффективность.
Keywords: organizational and technological complexes, range of products, classification, variety, readjustments, costs, flexibility estimation, efficiency.
При рассмотрении проблем организации производства используется понятие гибкости производственной или технологической системы. В отечественной литературе это понятие стало применяться в 80-х гг. прошлого века в связи с поиском путей радикального повышения эффективности производства. В тот период проводились исследования и разработки,
www. m-avu. narod. т
направленные на интенсификацию и автоматизацию производственных процессов с использованием станков с числовым программным управлением, автоматических линий, робототехнических комплексов [1]. Подобные технико-технологические системы позволяли быстро, путем смены управляющих программ и технологической оснастки, переходить на выпуск новой продукции, то есть обладали
свойством гибкости в отношении номенклатуры выпускаемой продукции. Утвердился термин гибкие автоматизированные производства (ГАП), понятие гибкости был распространено на более широкий класс производственных систем -организационно-технологических. Гибкость таких систем обеспечивалась не только быстрой переналадкой оборудования, но и возможностью рациональной
39
л
