Методика проведения испытаний катушечного высевающего аппарата зерновой сеялки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.01

Купряшкин В. Ф., к.т.н, доцент, заведующий кафедрой мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин им. профессора А И Лещанкина Шляпников М. Г., аспирант кафедрыг мобильных энергетических средств и сельскохозяйственныгх машин им. профессора А. И Лещанкина

Чаткин М.Н., д.тн., профессор, кафедрыг мобильных энергетических средств и сельскохозяйственныгх машин им. профессора А. И Лещанкина Уланов А С., преподаватель кафедрыг мобильных энергетических средств и сельскохозяйственныгх машин им. профессора А. И Лещанкина

Купряшкин В.В., магистрант кафедрыг мобильных энергетических средств и сельскохозяйственныгх машин им. профессора А. И Лещанкина ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва»

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ КАТУШЕЧНОГО ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА ЗЕРНОВОЙ СЕЯЛКИ

Аннотация. В данной статье рассматриваются вопросы, связанные с проведением эксперимента высевающих аппаратов зерновой сеялки. Для оптимизации работ по проведению экспериментальных исследований производительности зерновой сеялки были разработаны методики с использованием современных методов планирования эксперимента.

Ключевые слова: стенд, эксперимент, зерновая сеялка, высевающий аппарат.

Annotation. In the article discusses the issues related to the experiment of grain seedlings. In order to optimize experimental research on the performance of the grain seeder, techniques have been developed using modern methods of planning the experiment.

Keywords: stand, experiment, grain seedling, seedling machine.

Роль экспериментальных исследований в развитии науки и техники очень велика, так, как только эксперимент является единственным надежным способом решения поставленных задач. [1, 3].

Так на основании этого, для исследования работы зернового высевающего аппарата был разработан и создан экспериментальный стенд. На рисунке 1 показан его общий вид и в таблице 1 представлена его техническая характеристика. Все составные части стенда смонтированы на двух рамах (столах), которые связаны между собой при помощи болтового соединения.

12345 67 8

1 - выключатель электрического питания стенда; 2 - датчик числа оборотов электродвигателя; 3 - ручка управления скорости вращения вала двигателя; 4 -

электродвигатель; 5 - червячный редуктор; 6 - промежуточный вал; 7 - соединительная цепная муфта; 8 - рабочая секция высевающего зернового (тукового) аппарата; 9 -рама рабочей секции высевающего аппарата; 10 - семяпроводы; 11 - ящик для сбора контрольного посевного материала; 12 - рабочий стол стенда; 13 - кнопки управления электропитанием двигателя; 14 - счетчик частоты вращения (количества оборотов) вала двигателя ТЭМП - 4; 15 - блок управления стендом Рисунок 1 - Общий вид стенда для исследования работы зернового и тукового

высевающих аппаратов сеялки

Механизм привода стенда включает в себя электрический двигатель постоянного тока 4, червячный редуктор 5 промежуточный вал и соединительные муфты 7.

Главной особенностью привода является возможность обеспечить при помощи блока управления переменных режимов работы двигателя, а именно возможность регулирования частоты вращения вала двигателя и, следовательно, приводного вала с расположенными на нем рабочими органами (катушками) секции высевающего аппарата 8.

В состав блока управления стендом входят выключатель электрического питания стенда 1, датчик числа оборотов электродвигателя 2, ручка управления скорости вращения вала двигателя 3, счетчик 14 частоты вращения (количества оборотов) вала двигателя ТЭМП - 4 и кнопки управления электропитанием двигателя 13. Блок управления позволяет обеспечивать устойчивую работу двигателя при различной частоте вращения его вала.

Кроме выше перечисленного в комплектацию стенда входят защитные щитки, закрывающие вращающие подвижные элементы привода, ящик для сбора контрольного посевного материала и управляемые семяпроводы, которые позволяют обеспечить сбор в ящик

только тот объем посевного материала, который высевается катушками в период установившегося режима работы привода.

Для оптимизации работ по проведению экспериментальных исследований производительности зернового высевающего аппарата возникает необходимость разработки методики их проведения. Для чего были использованы современные методы планирования эксперимента [1, 2, 5].

Таблица1-Основные технические характеристики экспериментального стенда

Наименование характеристики

Единица измерения

Значение

1 Тип Испытательный -

2 Привод Электрический -

3 Мощность двигателя кВт 1,5

4 Частота вращения вала двигателя -1 мин 0.. .4000

5 Передаточное число редуктора - 20

6 Частота вращения приводного вала -1 мин 0.200

высевающего аппарата

7 Габаритные размеры: мм

длина 1800

ширина 1100

высота 1250

Эта методика излагается в соответствии с алгоритмом, составленным на основе имеющихся рекомендаций.

Целью экспериментального исследования производительности является построение математической модели зависимости производительности от частоты вращении приводного вала рабочих органов (катушек) высевающего аппарата и длины вылета катушек, следовательно, это идентифицирующий двухфакторный эксперимент. В качестве варьируемых факторов выбраны частота вращения катушки пк (мин- 1) и длина ее вылета 1к (мм). [2, 4].

Следующий этап планирования включает выбор математической модели и тип плана для ее реализации. Экспериментальные исследования проводим в предположении нелинейной зависимости производительности катушки от частоты вращения и длины ее вылета. Поэтому в качестве исходной модели функции отклика был выбран полином второго порядка.

у = В0 + В1х1 + В2х2 + В12х1х2 + Впх] + В22х2, (1)

где х1 и х2 - варьируемые факторы; В0, В1, В2, В12, В11, В22 - постоянные коэффициенты уравнения регрессии.

Для выбора плана эксперимента в качестве критерия оптимальности был принят критерий рототабельности и униформности, так как данная модель строиться для предсказания значении функции отклика.

Свойство ротатабельности предполагает, что точки плана подбираются таким образом, что получаемая модель способна предсказать значении функции отклика с одинаковой точностью в любых направлениях на равных расстояниях от центра эксперимента. А при униформ-ротатабельном планировании

получаемая информация постоянно остается внутри интервала 0 < р < 1, где р -радиус информационного круга. Ротатабельность достигается выбором величины «звездного» плеча а, определяемого по формуле:

« = 2к/4 = 22/4 = 1,414, (2)

где к - число факторов.

Униформность планирования определяется выбором числа опытов в центре плана, которое определяют из соотношения:

л = (3)

(к + 2рс

где по - число опытов в центре плана; пс =Ы — по, где N - общее число опытов; к - число факторов. При униформ-ротатабельном планировании для двух факторов пО = 5. С учетом значений а и пО матрица униформ-ротабельного планирования второго порядка для двух факторов принимает вид, представленный в таблицу 2.

Таблица 2-Матрица униформ-ротатабельного планирования второго порядка для двух факторов

Содержание плана № опыта Х0 Х1 Х2 Х12 X 22 У

План типа 22 (Ядро) 1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 У1

2 +1 -1 +1 -1 +1 +1 У2

3 +1 +1 -1 -1 +1 +1 Уз

4 +1 -1 -1 +1 +1 +1 У4

«Звездные точки» (а = 1,414) 5 +1 +1,414 0 0 2 0 У5

6 +1 -1,414 0 0 2 0 Уб

7 +1 0 +1,414 0 0 2 У7

8 +1 0 -1,414 0 0 2 У8

Нулевые точки (по = 5) 9 +1 0 0 0 0 0 У9

10 +1 0 0 0 0 0 Ую

11 +1 0 0 0 0 0 У11

12 +1 0 0 0 0 0 У12

13 +1 0 0 0 0 0 У13

Определим области действия факторов для рассматриваемой задачи. В настоящее время, для высева зерновых культур и удобрений применяются различные посевные машины как отечественного так и зарубежного производства. При выборе

частоты вращения катушек и длин их вылета учитывались соответствующие параметры механизмов высева существующих посевных машин в частности зерновой сеялки СЗ -3,6 А, а также зерновой сеялки СУБМ - 9,0 «Мир», высевающие аппараты которой и были приняты за основу при разработке сеялки СУБМ - 3,6. Кроме того, при выборе параметров учитывались современные агротехнические требования при посеве. Таким образом, частота вращения катушки зернового высевающего аппарата лежит в интервале от 10 до 60 мин - 1 . Данный интервал значений частоты вращения катушки позволит обеспечить нормальную работу высевающего аппарата при скорости движения посевной машины < 12 км/ч и передаточных отношений обеспечиваемых соответствующими коробками перемены передач. При выборе интервала значений длины вылета катушки кроме выше перечисленного учитывались и размеры отдельных частиц посевного материала, а именно его минимальных значений. Таким образом, минимальное значение интервала длины вылета катушки определяется минимальными размерами частиц посевного материала, а максимальное значение возможностями экспериментального высевающего дозатора, т. е принимаем 1к = 2...35мм. [2, 3, 5].

Так как планируется идентифицирующий эксперимент, то целесообразно центр плана совместить с центром области действия факторов и тогда координаторами центра будут: пк = 25 мин - 1 и 1к = 18,5 мм .

Для выбора шагов варьирования АХ, по каждому фактору воспользуемся стандартной рекомендацией АХ, =0,3...0,45(Хтах-Хт,п). Учитывая это, в качестве АХп выберем величину, равную 10 мин - 1 , АХг - величину равную 10 мм. Выбранные интервалы позволяют определить основные уровни факторов такими как, показано в таблице 3.

Таблица 3-Уровни и интервалы варьирования факторов

Факторы Интер- Величи- Уровни факто ров

валы на Основной Верхний Нижний «звездная «з вездная

варьиро - звездно- 0 +1 -1 точка» точка»

вания (АХ) го плеча («0 -1,414 +1,414

пк - частота

вращения 10 15 25 35 15 10 40

катушки (Х1)

1к - длина

вылета 10 16,5 18,5 28,5 8,5 2 35

катушки (Х2)

Эксперименты реализуются отдельными сериями, количество которых определяется по известной зависимости

где ^ - критерий Стьюдента, определяемый по таблицам в зависимости от задаваемой степени точности определения истинного значения энергоемкости; а - задаваемая вероятность ошибки.

В исследованиях было принято т = 9, так как при вероятности ошибки а = 0,05, надежность результатов составляет не менее 95%, что может считаться удовлетворительным.

В пределах каждой серии порядок реализации должен быть случайным, что обеспечивает исключение системных ошибок и который. определяется с помощью таблицы случайных чисел.

Таким образом, использование в индентифицирующем эксперименте для оценивания коэффициентов уравнения регрессии критерия ротатабельности и униформности позволяет при минимальном количестве опытов получить большой объем более достоверной информации, содержащей данные о влиянии на производительность не только частоты вращения катушки и длины ее вылета, но и их взаимодействия, и претендующей на самые широкие обобщения в исследуемой области.

1. Беляев Е. А. Посевные машины Е.А. Беляев. М. Россельхозиздат, 1987. -125 с.

2. Вединяпин Г. В. Общаяая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных Г. В. Вединяпин. М. Колос, 1973.-200 с.

3. Доспехов В. А. Методика полевого опыта с основами метематической обработки результатов исследований В. А. Доспехов. М. Агропромиздат, 1985. 351 с.

4. Кузнецов Б. Ф. Основные направления развития конструкций посевных машин Б. Ф. Кузнецов Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1980. С. 13 -14.

5. Семенов А. Н. Зерновые сеялки А. Н. Семенов М. Машгиз, 1959. -318 с.

№)

т =-———

(4)

Библиографический список