Оптимизация конструктивных параметров отвально-чизельного рабочего органа Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 631.312.021, 631.51.01

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТВАЛЬНО-ЧИЗЕЛЬНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА

И.Б. Борисенко, доктор технических наук С.В. Тронев, кандидат технических наук, доцент А.Е. Доценко, аспирант

Волгоградский государственный аграрный университет

В статье изложены материалы по математическому анализу влияния изучаемых факторов на тяговое сопротивление отвально-чизельного рабочего органа. Рассчитаны и приведены оптимальные значения ширины долота и значения его ориентации относительно носка лемеха.

Ключевые слова: рабочий орган, тяговое сопротивление, долото, лемех, эксперимент, оптимизация.

При физическом воздействии на почву значение имеет правильный выбор приема механической обработки. Проводят их с целью поддержания и улучшения условий плодородия почвы, накопления и сохранения в ней запасов влаги, уничтожения сорных растений, возбудителей болезней и вредителей, предотвращения эрозионных процессов, вовлечения в круговорот питательных веществ из нижних горизонтов почвы и регулирования микробиологических процессов. Поставленные цели достигаются перемещением в почве на заданной глубине различных рабочих органов почвообрабатывающих машин.

Нами разработан комбинированный рабочий орган [4] для серийного плуга типа ПЛН-5-35. Модульный, отвально-чизельный рабочий орган (рисунок 1) состоит из отвального корпуса 1, к стойке которого прикреплен перемещаемый в вертикальной плоскости рыхлитель 2. Такое конструктивное решение позволяет регулировать технологические параметры обработки, оставляя постоянными величину оборачиваемого пласта или глубину рыхления почвы.

Для данного рабочего органа значение имеет расположение долота рыхлителя относительно лемеха. В зависимости от их расположения характер воздействия на почву меняется.

1

2

Рисунок 1 - Отвально-чизельный почвообрабатывающий рабочий орган: 1 - отвальный корпус, 2 - рыхлитель

142

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Проведенные полевые исследования влияния ширины долота, вертикального и горизонтального смещения стойки относительного носка лемеха на сопротивление рабочего органа позволили получить уравнения регрессии.

В соответствии с принятой методикой, для исследования области оптимума был реализован план Рехтшафнера [1] для 3-х факторного эксперимента (таблица 1).

Таблица 1 - Факторы, их уровни и интервалы варьирования

Факторы Уровни фактора Интервал варьирования, 8

0 -1 +1

х1 - ширина долота, мм 50 40 60 10

х2 - вертикальное смещение стойки, мм 180 140 220 40

х3 - относительное горизонтальное смещение стойки, мм 0 -150 150 150

На основании экспериментальных данных по предложенной программе [2] рассчитаны коэффициенты В0, Bi, Ву и Bii уравнения регрессии:

у = Во+£Bixi+SBijxixj+SВ»х>. (1)

Значимость коэффициентов уравнения (1) оценивалась по критерию Стьюдента. Незначимые коэффициенты удалялись, и выполнялся повторный расчет коэффициентов регрессионной модели [3]. В результате расчетов получено уравнение регрессии в кодированном виде:

H = 4997 + 13х3 + 270х2 - 208х3 + 73х3х2 - 120х3х3 -

- 303х2 х3 + 410x2 + 1282x2 + 1095х32 ,

Адекватность математической модели проверялась по критерию Фишера [6],

V 2

F = Vад

S2 (у) ’

(2)

(3)

где,

S2 (y) = []S £ [yiq - y; ]2 |/N(n +1)

дисперсия

ошибки

опыта;

82д = n S(y i -yi )y(N-[k +1]) - дисперсия неадекватности модели, здесь: yi - случайная величина, рассчитанная по математической зависимости; yi - среднеарифметическое значение случайной величины; yiq - значение i-той величины в q-том опыте; n - число повторностей опыта; N - число строк матрицы плана; k - число факторов.

Результаты расчетов S^ и Б2(у) показали, что при исследовании усилия резания F = 1,22, то есть F005>F (здесь F0,05=2.1646 - табличное значение критерия Фишера при уровне значимости 5% [5]). Таким образом, математические модели адекватны результатам эксперимента.

С помощью предложенной программы [2] были определены оптимальные значения факторов (таблица 2).

Для анализа и систематизации полученную математическую модель второго порядка привели к типовой канонической форме.

143

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

В результате расчетов, проведенных на ЭВМ, получены коэффициенты регрессии в канонической форме В11, В22, В33 и значения критерия оптимизации в оптимальной точке Ys.

Таблица 2 - Оптимальные значения факторов

Фактор Оптимальные значения факторов

х1 - ширина долота, мм _0_ 50

- 0,1

х2 - вертикальное смещение стойки, мм 176

00 о о

х3 - относительное горизонтальное смещение стойки, мм 12

. Примечание: в числителе - в кодированном виде, в знаменателе - в раскодированном виде оптимальные значения факторов.

Уравнение регрессии (2), представленное в канонической форме, имеет вид:

Yp - 4996 = 404X2 + 1370X22 + 1013X32. (4)

Поскольку все коэффициенты при квадратных членах имеют положительные знаки, то поверхности откликов, описанные уравнением (2), представляют не что иное, как трехмерные параболоиды с координатами центров поверхностей в оптимальных значениях факторов.

При рассмотрении двумерного сечения поверхностей отклика по уравнению регрессии (2), относительно ширина долота (хх) и вертикального смещения стойки (х 2), фактор относительного горизонтального смещения стойки находился на оптимальном значении х3 = 0,08.

Результаты расчетов приведены графически на рисунке 2.

Рисунок 2 - Зависимость тягового сопротивления от х1 и х2 при х3= 0,08

Могут быть рекомендованы следующие оптимальные значения факторов: х1 = -0,1 .„0,1 и х2 = - 0,2 .„0.

144

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

При рассмотрении двумерного сечения поверхностей отклика по уравнению регрессии (2), относительно ширины долота (х1) и относительного горизонтального смещения стойки (х3), фактор вертикального смещения стойки фиксировался на оптимальном значении х2 = - 0,1.

Рисунок 3 - Зависимость тягового сопротивления от х1 и х3 при х2 =— 0,1

Результаты расчетов графически представлены на рисунке 3.

Могут быть рекомендованы следующие оптимальные значения факторов: х1 -0,1 ... 0,1 и хз = 0...0,2.

При рассмотрении двумерного сечения поверхностей отклика по уравнению регрессии (2), относительно вертикального смещения стойки (х2) и относительного горизонтального смещения стойки (х3), фактор ширина долота фиксировался на оптимальном значении х1 = 0. Могут быть рекомендованы следующие оптимальные значения факторов: х2 = - 0,2 .0 и х3 = 0.0,2.

Графические результаты расчетов представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 - Зависимость тягового сопротивления от х2 и х3 при х1 =0

145

***** ИЗВЕСТИЯ *****

№ 3 (39), 2015

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Исходя из рисунков приведенного двумерного анализа можно сказать, что для обеспечения минимального тягового сопротивления отвально-чизельного рабочего органа, могут быть рекомендованы следующие оптимальные значения факторов: х1 = -0,1 .„0,1 (49...51 мм), Х2 = - 0,2 „.0 (172...180 мм), хз = 0 .„0,2 (0...30 мм).

Библиографический список

1. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. - Изд-е второе, перераб. и доп. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

2. Дегтярев, Ю.П. Регрессионный анализ на ПЭВМ [Текст] / Ю.П. Дегтярев, А.И. Филатов // Труды Волгоградского СХИ. - Волгоград, 1992. - С. 128-131.

3. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях с.-х. процессов [Текст] / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. - М.: Колос, 1972. - 200 с.

4. Плуг-рыхлитель [Текст]: патент 2502250 RU, МПК А01В13/14, / И.Б. Борисенко, А.С. Овчинников, Ю.Н. Плескачев, А.Е. Доценко и др. заявл. 07.02.2012 опуб. 27.12.2013 Бюл. №36.

5. Румшанский, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. Справочное руководство [Текст] / Л.З. Румшанский. - М., 1971. - 192 с.

E-mail: borisenivan@yandex.ru УДК 631.559:635.656: [631.67+631.8]

РОСТ, РАЗВИТИЕ И УРОЖАЙНОСТЬ СОИ ПРИ ОРОШЕНИИ И ВНЕСЕНИИ ЗОЛОШЛАКА В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЗОНЫ ПРИАМУРЬЯ

Е.П. Боровой1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н.А. Юст2, кандидат сельскохозяйственных наук Н.А. Г орбачева2, аспирант

волгоградский государственный аграрный университет, 2Дальневосточный государственный аграрный университет, г. Благовещенск

В статье представлены данные по изучению влияния орошения на рост и развитие растений сои, показаны дозы внесения золошлака, определена урожайность сои.

Ключевые слова: соя, рост, развитие, растения, орошение, золошлак, урожайность, вегетация, южная зона Приамурья.

Одной из главных особенностей сельского хозяйства южной зоны Приамурья является широкое распространение посевов сои. Наблюдение за линейным ростом сои позволяет оценить развитие надземной части растений в зависимости от водного и пищевого режима.

Рост - необратимое увеличение размеров и массы тела, связанное с новообразованием элементов структуры организма. Развитие - это качественные изменения структуры и функций растения и его отдельных частей - органов, тканей, клеток, возникающие в процессе онтогенеза. В процессе роста накапливается органическое вещество, формируется урожай [8].

Ускорить процесс роста и развития растений сои можно при их орошении с внесением различных доз химмелиорантов, которыми могут являться золошлаки. В целом, количество золошлаковых отходов с учетом внедрения современных методов очистки уходящих газов и в зависимости от количества потребляемого топлива в Амурской области будет расти. Это связано, прежде всего, с ростом объемов добычи и потребления угля и, следовательно, с ростом количества породных отвалов от угледобычи и золошлаковых отходов. Образование золошлаков от объектов энергетики составит около

146