Научная статья на тему 'Исследование влияния жесткости упругой связи на энергоемкость разрушения грунта рыхлителем с аккумулятором энергии'

Исследование влияния жесткости упругой связи на энергоемкость разрушения грунта рыхлителем с аккумулятором энергии Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
99
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РЫХЛИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ / АККУМУЛЯТОР ЭНЕРГИИ / ПРОЧНЫЙ ГРУНТ / КОЭФФИЦИЕНТ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК / ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ПРОЦЕССА / АККУМУЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГИИ / СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБОРАБОТКА / CULTIVATING EQUIPMENT / ENERGY BATTERY / HARD SOIL / COEFFICIENT OF DYNAMIC LOADINGS / POWER INTENSITY PROCESS / ENERGY ACCUMULATION / STATISTICAL PROCESSING

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Геллер Юрий Александрович

Представлены результаты экспериментальных исследований взаимодействия рабочего органа рыхлительного оборудования с грунтовым массивом при наличии упругой связи. Целью исследований являлась проверка теоретических предпосылок, определяющих необходимость применения регулируемой упругой связи в кинематической цепи рыхлительного оборудования для возможности управления динамическим состоянием механической системы «тяговая тележка рабочее оборудование». Эксперименты выполнялись на масштабной модели, изготовленной с учетом критериев подобия и размерности. Результаты экспериментальных исследований подтвердили возможность применения регулируемой упругой связи, позволяющей по внешним критериям, таким как механические свойства мерзлого грунта и режимы резания, настраивать механическую систему «рыхлитель упругая связь рабочий орган» на рациональный режим ведения землеройных работ. Статистический анализ полученных данных, проведенный по приближенному критерию, показал, что за пределами зоны оптиму ма факторного пространства энергоемкость сравниваемых процессов не имела значительной разницы при жесткой и упругой связи рабо чего органа для обоих видов исследуемых грунтов. Однако в об ласти, близкой к оптимуму, и в самой опти мальной точке энерго емкость процесса снизилась на 10…12 %, повысилась производительность процесса разра ботки мерзлого грунта 15…20 %, снизились динамические нагрузки, передавае мые на базовую машину 1,5…2,0 раза

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Геллер Юрий Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Investigation of Elastic Bond's Rigidity Influence on Power Intensity of Soil Destruction by Cultivator with Energy Battery

The pilot studies results of working body interaction with cultivating equipment with the soil massif in the presence of elastic bond are presented in the article. The investigations purpose was verification of theoretical preconditions defining the need of application of adjustable elastic bond application in a kinematics chain of cultivating equipment for possibility of management of a dynamic condition of mechanical system «traction cart working equipment». The experiments were carried out on a large-scale model made with the accounting of criteria of similarity and dimension. The analysis of the experiments results approved the possibility of regulative elastic bond use, allowing to set a mechanical system «traction cart working equipment» on a rational regime of excavation work due to external criteria such as mechanical features of frozen soil and cutting regimes. Statistical analysis of the received data on the approximate criterion showed that outside the optimum factor space energy consumption compared processes had no significant difference at tough and elastic ties between the working bodies for both species studied soils. However, in the region close to the optimum and most optimal point in the process, energy intensity decreased by 10...12 %, productivity of the frozen soil development process increased, dynamic loads transmitted to the base machine decreased by 1,5... 2,0 times

Текст научной работы на тему «Исследование влияния жесткости упругой связи на энергоемкость разрушения грунта рыхлителем с аккумулятором энергии»

Технические науки

УДК 621.878

Геллер Юрий Александрович Yury Geller

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЖЕСТКОСТИ УПРУГОЙ СВЯЗИ НА ЭНЕРГОЕМКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ ГРУНТА РЫХЛИТЕЛЕМ С АККУМУЛЯТОРОМ ЭНЕРГИИ

INVESTIGATION OF ELASTIC BOND'S RIGIDITY INFLUENCE ON POWER INTENSITY OF SOIL DESTRUCTION BY CULTIVATOR WITH ENERGY BATTERY

Представлены результаты экспериментальных исследований взаимодействия рабочего органа рых-лительного оборудования с грунтовым массивом при наличии упругой связи. Целью исследований являлась проверка теоретических предпосылок, определяющих необходимость применения регулируемой упругой связи в кинематической цепи рыхлительно-го оборудования для возможности управления динамическим состоянием механической системы «тяговая тележка — рабочее оборудование».

Эксперименты выполнялись на масштабной модели, изготовленной с учетом критериев подобия и размерности.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили возможность применения регулируемой упругой связи, позволяющей по внешним критериям, таким как механические свойства мерзлого грунта и режимы резания, настраивать механическую систему «рыхлитель — упругая связь — рабочий орган» на рациональный режим ведения землеройных работ.

Статистический анализ полученных данных, проведенный по приближенному критерию, показал, что за пределами зоны оптимума факторного пространства энергоемкость сравниваемых процессов не имела значительной разницы при жесткой и упругой связи рабочего органа для обоих видов исследуемых грунтов. Однако в области, близкой к оптимуму, и в самой оптимальной точке энергоемкость процесса снизилась на 10.. .12 %, повысилась производительность процесса разработки мерзлого грунта 15.20 %, снизились динамические нагрузки, передаваемые на базовую машину 1,5.2,0 раза

The pilot studies' results of working body interaction with cultivating equipment with the soil massif in the presence of elastic bond are presented in the article. The investigation's purpose was verification of theoretical preconditions defining the need of application of adjustable elastic bond application in a kinematics chain of cultivating equipment for possibility of management of a dynamic condition of mechanical system «traction cart — working equipment».

The experiments were carried out on a large-scale model made with the accounting of criteria of similarity and dimension. The analysis of the experiment's results approved the possibility of regulative elastic bond use, allowing to set a mechanical system «traction cart — working equipment» on a rational regime of excavation work due to external criteria such as mechanical features of frozen soil and cutting regimes.

Statistical analysis of the received data on the approximate criterion showed that outside the optimum factor space energy consumption compared processes had no significant difference at tough and elastic ties between the working bodies for both species studied soils. However, in the region close to the optimum and most optimal point in the process, energy intensity decreased by 10...12 %, productivity of the frozen soil development process increased, dynamic loads transmitted to the base machine decreased by 1,5 ... 2,0 times

Ключевые слова: рыхлительное оборудование, Key words: cultivating equipment, energy battery,

аккумулятор энергии, прочный грунт, коэффи- hard soil, coefficient of dynamic loadings, power in-циент динамических нагрузок, энергоемкость tensity process, energy accumulation, statistical pro-

процесса, аккумулирование энергии, статисти- cessing ческая обоработка

Анализ возможных путей повышения

производительности труда при разработке горных пород, прочного и мерзлого грунта показал, что наиболее приемлемым в этих условиях является интенсификация рабочих процессов, в том числе и увеличение рабочих скоростей движения базовой машины, оснащенной рабочим оборудованием с применением в кинематической цепи рабочего органа упругой связи (аккумулятора энергии) [1, 2].

Для подтверждения теоретических исследований, поясняющих снижение энергоемкости разработки грунта при использовании рыхлительного оборудования с аккумулятором энергии в области резонансных частот колебаний рабочего органа, проведены экспериментальные исследования на физической модели, выполненной в масштабе 1:5 с применением критериев подобия и размерности [3, 4].

Исследование составляющих силы сопротивления грунта разрушению проводилось на основе обработки осциллографи-ческих записей процесса методом анализа

Данные табл. 1 позволяют отметить значительные амплитуды колебаний силовых параметров на рабочем органе рыхли-

частотных характеристик по функции спектральной плотности, определяемой как прямое преобразование Фурье корреляционной функции. Указанный метод является предпочтительней прямого анализа спектра, поскольку при равных ошибках, связанных с ограничением времени усреднения, длительность реализации, необходимая для вычисления автокорреляционной функции, меньше длительности реализации прямого анализа спектра, требуемой для вычисления коэффициентов разложения Фурье [4]. Это дает возможность при одном и том же объеме первичной информации в случае корреляционного анализа получить больше сведений о реальном процессе.

Корреляционный анализ проводился по результатам исследований процесса взаимодействия рабочего органа физической модели с песчаным грунтом при глубине резания .Д=0,04 м, влажности грунта W = 11 % и температуре грунта t = —5 С.

Средние значения процессов mх, средние квадратические отклонения ах и коэффициенты вариации ух приведены в табл. 1.

теля как при упругой, так и жесткой связи рабочего органа с элементами тележки стенда (ух = 48,4...59,3 %).

Таблица 1

Средние показатели процессов при разрушении грунта

Наименование процесса Жесткость, кН/м V=0,1 м/с V=0,25 м/с

m х m х

Усилие резания на рабочем органе, кН 80,0 3,24 1,67 51,8 % 3,47 2,05 59,3 %

Тяговое усилие на тензозвене тележки, кН 3,43 1,66 28,1 % 3,57 0,73 20,5 %

Усилие резания на рабочем органе, кН 3000,0 3,25 1,55 48,4 % 3,53 1,82 51,7 %

Тяговое усилие на тензозвене тележки, кН 3,39 1,58 46,7 % 3,81 1,87 49,2 %

Колебания силовых параметров на тензозвене, соединяющем тележку рабочего органа с тяговым звеном, заметно отличаются друг от друга ( ух = 20,5...28,1 %, ух = 46,7...49,2 %), что указывает на влияние упругой связи.

Незначительные колебания m и о

х X

в ансамбле из 10 реализаций при проведении лабораторных исследований позволили принять гипотезу о стационарности и эргодичности процесса, что согласуется с ранее проведенными исследованиями [5, 6]. При этом корреляционная функция Кх (г) и спектральная плотность Sx рассчитывались в конечных суммах по следующим формулам

[5, 6]:

1 П-1 о о

К.X (0 = -4 );

п -1 ,=1

^ (®) = —XК.X 0АТ)оо8[®. ("ДТ)],

(1)

(2)

где п — количество ординат дискретного считывания с осциллограмм записи реализации процесса;

I — число промежутков сдвига;

х(1) — текущая центрированная ордината реализации процесса в момент времени t.;

х(ш) — центрированная ордината процесса в момент времени tш;

А г — шаг корреляционного сдвига; с, — круговая частота, соответствующая текущему значению сDj = 'Ас ( =0, 1, 2,

3...);

А® — шаг спектрального сдвига. По результатам нормированной корре-

ляционной функции рх (г) -

КМ. к, (о)

построены

графики процесса изменения усилий, возникающих на рабочем органе и тензозвене тележки при жесткой и упругой связи.

Графики усредненных статистических характеристик нормированной корреляционной функции и нормированной спектральной плотности представлены рис. 1, 2.

Из характера изменения кривых рх (г) (рис. 1, а; 2, а) видно, что эти две реализации случайной функции х(( отличаются друг от друга по интенсивности убывания корреляционной связи (г0 1 > г02 ), а следователь-

но, и по частоте основной периодической составляющей процесса резания грунта. Однако для характеристики образования элементов грунтовой стружки как случайной функции воздействия на рабочий орган необходимо учесть, что для этих участков скорости подачи рабочего органа различны (V = 0,1 м/с, V, = 0,25 м/с).

При т01 = 0 , 1 8 с и т02 = 0 , 06 с кривые рх (г) пересекают ось абсцисс и далее наблюдается некоторое затухание кривых относительно этой оси. Такой характер изменения функции рх (г) свидетельствует о наличии в процессе скрытых периодических составляющих, причем эти составляющие согласуются со значениями скорости подачи рабочего органа. Жесткая связь рабочего органа с элементами тележки (рис. 1, а; 2, а) накладывает на характер изменения функции рх (г) некоторую зависимость. Она проявляется в уменьшении времени спада корреляционной функции рх(г) ( т03 = 0,157 с и т 04 = 0,05 с). Кроме того, жесткая связь обуславливает более быстрое затухание периодической составляющей и приводит к неравномерному протеканию процесса.

На рис. 1, б; 2, б представлены графики нормированной спектральной плотности 5 (с) при упругой и жесткой связи рабочего органа с элементами навески при скорости подачи V = 0,1 м/с (рис. 1, б) и V = 0,25 м/с (рис. 2, б).

Анализ графических зависимостей усредненных статистических характеристик нормированной корреляционной функции и нормированной спектральной плотности позволил сделать следующие выводы.

Изменение скорости подачи рабочего органа приводит к растягиванию спектра дисперсии. При этом диапазон частот достигает со = 40 с1 при упругой связи рабочего органа и со= 95 с-1 — при жесткой. Максимум спектральной плотности (при V = 0,1 м/с) как при жесткой, так и упругой связи рабочего органа приходится на диапазон частот со0 = 11...17 с1, а при V = 0,25 м/с — на диапазон частот со0 = 32...45 сл.

Наложение упругой связи приводит к заметному сужению спектральной функции

0

в области, а также увеличению ее амплиту- шению спектральной плотности в области

ды в этой же области. При жесткой связи высоких частот (со = 65...100 сл) при уве-

рабочего органа корреляционная функция личении скорости подачи рабочего органа

растягивается по оси абсцисс со значитель- до 0,25 м/с (рис. 2, б), что вызвано сколом

ным уменьшением амплитуды. Кроме того, промежуточных элементов. жесткая связь приводит к заметному повы-

(а)

о. а о

И -0.2

о. И

1 1 1 1 1 1 \т = 0,035с

1 2 3, 4

/ / 1

1 ! /

/ !

/

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Время, с

(б)

о, о М

10 12 14 16 18 20 22 24 26 Время, с

34 36 38 40

Рис. 1. Усредненные статистические характеристики нормированной корреляционной функции (а) и нормированной спектральной плотности (б) по выборке из 10 реализаций для песчаного грунта (Ш=1 1 %, г = -5 0С (при V =0,10 м/с и Н = 0,04 м: 1, 2 - усилие на рабочем органе и тензозвене при с = 80 кН/м; 3, 4 - усилие на рабочем органе и тензозвене при с = 3000 кН/м

Время, с

(б)

о. о К

0.032 0.016 О'

Ля = 2,05с-1 1

М <

I

/ У

/

2

3, 4

!

/

/ /

!

Л

/ 1—1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

Время, с

Рис. 2. Усредненные статистические характеристики нормированной корреляционной функции (а) и нормированной спектральной плотности (б) по выборке из 10 реализаций для песчаного грунта (№ = 11 %, г = -5 0С (при V = 0,25 м/с и Н = 0,04 м): 1, 2 - усилие на рабочем органе и тензозвене при с = 80 кН/м; 3, 4 - усилие на рабочем органе и тензозвене при с = 3000 кН/м

Таким образом, применение упругой связи в кинематической цепи рабочего органа оказывает стабилизирующее влияние на процесс отделения элементов грунтовой стружки, приводит его к более выраженному периодическому характеру и сосредоточивает основной спектр частот в более узком диапазоне по сравнению с жесткой

связью. Одновременно с этим упругая связь обеспечивает сглаживание колебательного характера усилий, передаваемых на тяговое звено, что стабилизирует работу машины в целом.

Принимая во внимание, что исследования носили сравнительный характер, основной целью которых явилось опреде-

ление влияния жесткости упругой связи на энергоемкость разрушения грунта, исследования проводились при оптимальной настройке основных параметров рых-лительного оборудования [ 7 ]. При этом жесткость упругой связи задавалась двумя значениями, одно из которых соответствовало наиболее благоприятным условиям разрушения грунта (с= =80 кН/м), а другое — при тех же условиях, но для предельного значения жесткости элементов рабочего органа физической модели (с = 3000 кН/м).

Исследования проводились для двух видов грунта (песчаный и суглинистый) естественной влажности при температуре t = —5 С и скорости подачи рабочего органа V = 0,05...0,40 м/с.

Подготовка образцов к испытаниям осуществлялась в соответствии с методикой проведения экспериментальных исследований [8]. При этом энергия, требуемая на разработку грунта при прохождении рабочим органом мерного участка, определялась по осциллограмме, снимаемой с тензоузла-демпфера. Указанное звено располагалось между тележкой рабочего органа и тяговым звеном (штоком гидроцилиндра). Объем отделившегося грунтового элемента определялся весовым методом, путем взвешивания образца до проведения эксперимента и после него при убранных элементах грунтовой стружки, образовавшихся в результате взаимодействия с рабочим органом. Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 2, 3.

Таблица 2

Энергоемкость разрушения песчаного грунта, кДж ^ = 11 %, t = -5

Шифр образца Скорость подачи рабочего органа, м/с

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,27 0,30 0,35 0,40

I II III IV V VI VII VIII IX

С=80кН/м

1.1 2,614 2,285 2,549 2,617 2,429 2,402 2,354 2,676 3,027

1.3 2,254 2,394 2,724 2,428 2,684 2,453 2,787 2,525 2,890

1.5 2,351 2,235 2,409 2,593 2,528 2,298 2,391 2,915 2,603

1.7 2,647 2,506 2,329 2,390 2,275 2,644 2,715 2,844 2,907

1.9 2,336 2,597 2,422 2,648 2,449 2,626 2,448 2,757 2,774

1.11 2,415 2,782 2,578 2,511 2,590 2,276 2,492 2,601 2,653

X 2,436 2,457 2,502 2,531 2,492 2,450 2,539 2,719 2,809

- X у 0,127 0,209 0,102 0,056 0,088 0,124 0,159 0,108 0,132

0,159 0,204 0,142 0,106 0,133 0,157 0,178 0,147 0,162

Окончание табл. 2

Шифр образца Скорость подачи рабочего органа, м/с

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,27 0,30 0,35 0,40

I II III IV V VI VII VIII IX

С=3000 кН/м

1.2 2,626 2,579 2,389 2,676 2,611 2,681 2,518 2,613 2,780

1.4 2,343 2,428 2,789 2,768 2,597 2,909 2,717 2,684 2,861

1.6 2,660 2,342 2,626 2,466 2,734 2,546 2,653 2,701 2,920

1.8 2,277 2,566 2,766 2,807 2,510 2,928 2,694 2,950 3,065

1.10 2,458 2,626 2,413 2,576 2,852 2,715 2,975 2,871 2,665

1.12 2,517 2,649 2,484 2,457 2,787 2,522 2,913 3,010 2,959

X 2,480 2,532 2,578 2,625 2,682 2,717 2,745 2,805 2,875

К- - X г 0,115 0,073 0,153 0,112 0,084 0,150 0,144 0,129 0,099

0,152 0,121 0,175 0,150 0,130 0,173 0,170 0,161 0,140

Таблица 3

Энергоемкость разрушения песчаного грунта, кДж ^=22 %, t= -5 X)

Шифр образца Скорость подачи рабочего органа, м/с

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,27 0,30 0,35 0,40

I II III IV V VI VII VIII IX

С=80кН/м

2.1 2,890 2,796 2,658 3,079 2,770 2,813 2,941 3,241 3,332

2.3 2,669 2,751 2,992 2,918 2,928 2,895 2,825 2,944 2,914

2.5 2,764 2,620 2.778 2,677 2,999 3,006 2,763 3,157 2,961

2.7 2,572 2,997 2,956 2,703 3,097 2,965 3,083 3,117 3,189

1.9 2,972 2,937 2,866 2,912 2,791 2,760 3,026 2,802 3,290

2.11 2,817 2,880 2,928 2,980 2,707 2,673 2,690 2,895 3,184

X 2,781 2,830 2,863 2,879 2,882 2,852 2,888 3,026 3,145

Окончание табл. 3

Шифр образца Скорость подачи рабочего органа, м/с

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,27 0,30 0,35 0,40

I II III IV V VI VII VIII IX

!(*-х )2 0,106 0,093 0,079 0,126 0,113 0,080 0,119 0,146 0,147

8 =1 К*-х Г 0,145 0,136 0,126 0,160 0,151 0,128 0,154 0,170 0,171

п -1

С=3000 кН/м

2.2 2,855 2,648 2,887 2,775 3,187 2,848 3,281 3,125 3,169

2.4 2,915 2,726 3,133 3,014 2,961 2,919 3,062 3,313 2,991

2.6 2,595 3,048 2,776 2,960 3,229 3,199 3,307 3,224 3,156

2.8 2,731 2,861 2,964 3,149 - 3,061 2,919 3,275 3,321

2.10 2,981 3,004 3,069 3,212 2,966 3,251 3,156 3,098 3,254

2.12 2,837 2,957 2,708 2,806 2,851 3,123 2,893 2,930 3,422

X 2,819 2,874 2,923 2,986 3,039 3,097 3,103 3,158 3,219

Я?-х )2 0,095 0,127 0,136 0,157 0,104 0,124 0,156 0,095 0,111

8=1 £(*- х I2 0,138 0,160 0,165 0,177 0,161 0,157 0,176 0,138 0,149

п -1

Дальнейший анализ результатов проведенного эксперимента заключался в сравнении дисперсий двух наблюдаемых величин X и У, каждая из которых подчиняется нормальному закону распределения с дисперсиями ах и а],. Основная гипотеза Н0, которая при этом проверялась, заключалась

в подтверждении равенства двух дисперсий

2 2

(ах = аг ) относительно альтернативной гипотезы Н , сводимой к тому, что ( о\ ^ а ). Для оценки а\ использовалась выборочная дисперсия б2 (рабочий орган с жесткой связью), а для оценки а% — выборочная дисперсия (рабочий орган с упругой связью); следовательно, задача проверки сводилась к сравнению дисперсий S2 и .

Для построения критической области с выбранной надежностью выводов проводились исследования совместного закона распределения оценок Б1 и Б2 двух независимых выборок п1 и п2. В качестве критерия значимости оценки статистик использовался критерий Фишера-Сендекора [9]. При этом различие между дисперсиями считалось незначимым, если

-1 < ^р /2),

(3)

где / = п, -1, /2 = п2 -1 — степени свободы при определении выборочных дисперсий.

Расчетные значения F критерия с промежуточными вычислениями приведены в

табл. 4, 5, из которых следует, что выборочные дисперсионные значения меньше табличных. Таким образом, данные параллельных опытов позволяют считать, что значения энергоемкости сравниваемых рядов измерений не противоречат проверяемой гипотезе, т.е. принимаем, что дисперсии выборок п1 и п2 являются полноправными представителями одной генеральной совокупности. Это дает основание провести окончательный анализ результатов экспериментальных исследований по выборке из п = 6 повторений (табл. 4, 5) и тем самым определить, насколько

значима роль упругой связи в снижении энергоемкости процесса в зоне факторного пространства, соответствующего рациональному режиму настройки основных параметров рыхлительного оборудования с аккумулятором энергии.

Значимость роли упругой связи определялась методом сравнения двух средних значений энергоемкости процесса, полученных по двум выборкам пи п нормаль-

у

ного распределения генеральных совокупностей.

Таблица 4 -5 0С, скорость подачи V = 0,27 м/с)

Расчет Р-критерия (песок, W = 11 %, t =

Шифр образца х, кДж (х - X) (, - X )Г I Я2 V Л2 р табл

Опыт № 1

1.1 2,926 0,064 0,0041

1.2 2,762 -0,100 0,0100

1.3 3,029 0,167 0,0279

1.4 2,841 -0,021 0,0004 5 0,0201 — —

1.5 2,968 0,106 0,0112

1.6 2,645 -0,217 0,0471

17,171 — 0,1005 — — — —

Опыт № 2

2.1 2,748 -0,106 0,0112

2.2 2,667 -0,187 0,0350

2.3 2,921 0,067 0,0045

2.4 3,036 0,182 0,0331

2.5 2,953 0,099 0,0098

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2.6 2,693 -0,161 0,0259 9 0,0197 — —

2.7 2,775 -0,079 0,0062

2.8 2,752 -0,102 0,0104

2.9 3,004 0,150 0,0225

2.10 2,992 0,138 0,0190

28,541 - 0,1776 — — 1,020 4,78

Таблица 5

Расчет Р-критерия (суглинок, W = 22 %, t = -5 0С, скорость подачи V = 0,29 м/с)

Опыт № 1

1.1 2,630 0,185 0,0342

1.2 2,312 -0,133 0,0177

1.3 2,378 -0,068 0,0046

1.4 2,519 0,073 0,0053 5 0,0226 — —

1.5 2,260 -0,186 0,0346

1.6 2,574 0,129 0,0166

14,673 - 0,1130 - - - -

Опыт № 2

2.1 2,586 0,109 0,0119

2.2 2,256 0,202 0,0408

2,3 2,611 0,153 0,0234

2,4 2,489 0,031 0,0010

2.5 2,330 -0,128 0,0164 9 0,0187

2.6 2,276 -0,182 0,0331

2.7 2,369 -0,089 0,0079

2.8 2,567 0,109 0,0119

2.9 2,594 0,136 0,0185

2.10 2,522 0,063 0,0040

24,582 - 0,1689 - - 1,208 4,78

Поскольку предполагалось, что диспер-

2 о

сии ах и о; двух генеральных совокупностей равны между собой, для сравнения и оценки расхождения выборочных средних использовался критерий Стьюдента [9]

X - Г)

t =

с числом степеней свободы

/ = пх + Пу-2,

\{тч - 1^2 + (пу -

где

(пх -1 )+(пу -1) ■ Нулевая гипотеза отвергалась, если

х - Я

> t.

(4)

(5)

(6)

(7)

Статистический анализ полученных данных, проведенный по приближенному критерию, показал, что за пределами зоны оптимума факторного пространства энергоемкость сравниваемых процессов не имела значительной разницы при жесткой и упругой связи рабочего органа для обоих видов исследуемых грунтов. Однако в области, близкой к оптимуму (рис. 3, а; 3, б), и в самой оптимальной точке эти показатели имели значимую разницу, что объясняется влиянием упругой связи рабочего органа и хорошо согласуется с результатами теоретических исследований.

5

1

5

п

п

у /

1

1

п

п

х

У

и

в

СП

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

Скорость подачи тележки, м/с

Ч

к

\ \

\ \

2 1

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

Скорость подачи тележки, м/с

а) б)

Рис. 3. Энергоемкость разрушения песчаного грунта на длине мерного участка I = 0,8 м при с=3000 кН/м (1) и с=80 кН/м (2): а - для грунта №=11 %, г= -5 0С; б - для грунта №=22 %, г = -5 0С

Таким образом, правильно выбранные производительность процесса разработки

параметры упругой связи рабочего орга- мерзлого грунта 15.. .20 %, снизить динами-

на рыхлителя позволяют снизить энерго- ческие нагрузки, передаваемые на базовую

емкость процесса на 10.12 %, повысить машину 1,5.2,0 раза.

3.5

3.5

2.8

2.8

2.1

2.1

1.4

1.4

2

а 0.7

& 0.7

0.05

0.4

0.4

Литературa-

1. Пат. 2455428 (РФ), МКИ3 Е 02 F 5/30. Рыхлитель с пружинным аккумулятором энергии двухстороннего действия / Ю.А. Геллер (РФ); заявитель и патентообладатель Заб. гос. ун.т. — № 2010146230/03; Заяв. 12.11.2010; Опубл. 10.07.12. Бюл. № 19. 9 с: ил.

2. Пат. 2505647 (РФ), МКИ3 Е 02 F 5/30. Рыхлитель с жидкостным аккумулятором энергии двухстороннего действия / Ю.А. Геллер (РФ); заявитель и патентообладатель Заб. гос. ун.т. — № 2012123202/03; Заяв. 05.06.2012; Опубл. 27.01.14. Бюл. № 3.9 с: ил

3. Пат.2239689 Российская Федерация, МКИ 7 Е 02 F 3/00, G01M 19/00. Стенд для исследования рабочих органов землеройных машин / Ю.А. Геллер (РФ); заявитель и патентообладатель Чит. гос. ун.т. — № 2002122136/03; Заяв. 13.08.02; Опубл. 10.11.04. Бюл. № 31. 9 с.: ил.

_References

1. Pat. 2455428 (RF), MKI3 E 02 F 5/30. Ryhlitel s pruzhinnym akkumulyatorom energii dvuh-storonnego deystviya. Yu.A. Geller (RF); zayavitel i patentoobladatel Zab. gos. un-t. № 2010146230/03; Zayav. 12.11.2010; Opubl. 10.07.12. Bul. № 19. 9 s: il. (Pat. 2455428 (RF), MCI E 02 F 5/30. Cultivator with spring energy battery of double-acting. Yu.A. Geller (Russian Federation); applicant and patent holder Zab. State Univ. - No. 2010146230/03; Statements. 12.11.2010; Publ. 10.07.12. Bul. № 19. 9: Il.).

2. Pat. 2505647 (RF), MKI3 E 02 F 5/30. Ryhlitel s zhidkostnym akku-mulyatorom energii dvuhstoronnegodeystviya. Yu.A.Geller(RF);zayaviteli patentoobladatel Zab. gos. un.t. - № 2012123202/03; Zayav. 05.06.2012; Opubl. 27.01.14. Bul. № 3. 9 s: il (Pat. 2505647 (RF), MCI E 02 F 5/30. Cultivator with a liquid battery energy of double-acting / Yu.A. Geller (Russia); applicant and patent holder Zab. State Univ. - No. 2012123202/03; Statements. 05.06.2012; Publ. 27.01.14. Bul. No. 3.9 p: ill.).

3. Pat.2239689 Rossiyskaya Federatsiya, MKI 7 E 02 F 3/00, G01M 19/00. Stend dlya issledovaniya rabochih organov zemleroynyh mashin. Yu.A. Geller (RF); zayavitel i patentoobladatel Chit. gos. un.t. № 2002122136/03; Zayav. 13.08.02; Opubl. 10.11.04. Bul. №31. 9s.: il. (Pat Russian Federation, MKI 7 E 02 F 3/00, G01M 19/00. Stand for research

4. Мэнли Р. Анализ в обработке записей колебаний; пер. с англ. с доп. канд. техн. наук С.С. Зи-маненко и Л.Ю. Купермана. М.: Машиностроение, 1972. 368 с.

5. Бондаревич Б.А. [и др.]. Метод обработки и анализа нестационарных случайных процессов изменения нагрузок землеройных машин // Машины для землеройных работ. М.: Транспорт, 1973. Вып. 79. С. 33-37.

6. Методика статистической обработки на ЭВМ результатов испытаний и исследовании сельскохозяйственных агрегатов и систем управления / Е.А. Абелев [и др.]; под ред. А.Б. Лурье. 2-е изд. перераб. и доп. Ленинград: ЛСХИ, 1983. 37 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Геллер Ю.А. Оценка возможности управления динамическим состоянием землеройных машин // Вестник ЗабГУ. Чита, 2013. № 8 (99). С. 71-81.

8. Геллер Ю.А. Создание эффективной техники на примере машин для специальных земляных работ, действующих по принципу замыкания динамических нагрузок на рыхлительном оборудовании и грунте: монография. Чита: ЗабГУ, 2011. 217 с.

9. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроения. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1972. 215 с.

of the working bodies of earth-moving machines. / Yu.A. Geller (Russia); applicant and patent holder Chita. State Univ. - No. 2002122136/03; Statements. 13.08.02; Publ. 10.11.04. Bul. № 31. 9 p.: ill.).

4. Menli R. Analiz v obrabotke zapisey kolebaniy; per. s angl. s dop. kand. tehn. nauk S.S. Zimanenko i L.U. Kupermana. (Analysis in the processing of the records of oscillations, translated from English. with additions of Cand. of tech. sciences. S.S. Simonenko and L.U. Kupermana). Moscow: Mashinostroenie, 1972. 368 p.

5. Bondarevich B.A. [i dr.] Mashiny dlya zemle-roynyh rabot. (Machines for excavation works). Moscow: Transport, 1973. Vyp. 79. P. 33-37.

6. Metodika statisticheskoy obrabotki na EVM rezultatov ispytaniy i issledovanii selskohozyaystven-nyh agregatov i sistem upravleniya. (The methodology of statistical computer processing of the tests' results and study of agricultural machines and control systems). E.A. Abelev [i dr.]; pod red. A.B. Lure. 2-e izd. pererab. i dop. Leningrad: LSHI, 1983. 37 p.

7. Geller Yu.A. Vestnik ZabGU. (Transbaikal State University Journal). Chita, 2013. no 8 (99). P. 71-81.

8. Geller yu.A. Sozdanie effektivnoy tehni-ki na primere mashin dlya specialnyh zemlyanyh rabot, deystvuuschih po principu zamykaniya din-amicheskih nagruzok na ryhlitelnom oborudovanii i grunte: monografiya. (The establishment of effective machinery on the example of machines for excavation works, operating on the principle circuit of dynamic loads on cultivating equipment and soil: monograph). Chita: ZabGU, 2011. 217 p.

9. Solonin I.S. Matematicheskaya statistika v tehnologii mashinostroeniya . (Mathematical statistics in mechanical engineering technology). 2-e izd., pererab. i dop. Moscow: Mashinostroenie, 1972. 215 p.

Коротко об авторе _

Геллер Ю.А., канд. техн. наук, доцент каф. «Сопротивление материалов и механика», Забайкальский государственный университет, г. Чита, РФ [email protected]

Научные интересы: динамика механических систем

_ Briefly about the author

Yu. Geller, candidate of technical sciences, assistant professor, Strength of Materials and Mechanics department, Transbaikal State University, Chita, Russia

Scientific interests: dynamics of mechanical systems

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.