CC BY
9
УДК 630.432.31
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА РАБОЧЕГО ОРГАНА
ГРУНТОМЕТА ЛЕСОПОЖАРНОГО
Федорченко Игорь Сергеевич
к.т.н., доцент кафедры Автомобили, тракторы и лесные машины ФГБОУ ВО «Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева» Россия, г. Красноярск Федченко Виктор Борисович к.т.н., доцент кафедры Автомобили, тракторы и лесные машины ФГБОУ ВО «Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева» Россия, г. Красноярск
Аннотация: В статье приведено описание патента для создания минерализованных (опорных) полос, а также дано обоснование параметров проектирования фрезы грунтомета, при которых обеспечивается наиболее равномерное распределение грунта по насыпной части минерализованной (опорной) полосы.
Ключевые слова: полезная модель, минерализованные полосы, полнофакторный эксперимент, обоснование параметров, рабочий орган, грунтомет.
THE RESULTS OF THE PRELIMINARY EXPERIMENT OF THE WORKING BODY OF THE FOREST FIRE GRUNDOMAT
Igor S. Fedorchenko
Candidate of Technical Sciences, Docent of Branch of Cars, tractors and forestry machines Siberian State Aerospace university (SibGAU)
Russia, Krasnoyarsk
Victor B. Fedchenko Candidate of Technical Sciences, Docent of Branch of Cars, tractors and forestry machines Siberian State Aerospace university (SibGAU)
Russia, Krasnoyarsk
Annotation: The article presents the description of the patent to create mineralized (reference) bands, as well as the substantiation of the design parameters mill grantomet, which provide the most uniform distribution of soil on mineralized bulk part (base) of the strip.
Keywords: utility model, fire lines, olefactory experiment, justification of, work on, grundomat..
В решении проблемы профилактики и борьбы с лесными пожарами, основную часть времени и средств занимают низовые пожары различной интенсивности. Как показывает практика, на сегодняшний день применяются различные способы и оборудование, среди которых, все же, преобладает использование ручного труда и технических разработок, морально устаревших и малоэффективных.
Анализ существующего оборудования и способов тушения лесных низовых пожаров [1] позволяет сделать вывод о том, что наиболее перспективными в этом плане
146
являются профилактика (создание минерализованных, опорных полос) и тушение грунтом.
Кафедрой Автомобилей, тракторов и лесных машин (АТЛМ) Сибирского государственного университета (СибГТУ) разработан рабочий орган грунтомета лесопожарного.
Полезная модель [2] решает задачу повышения эффективности локализации и тушения лесных низовых пожаров.
Технический результат заключается в обеспечении метания максимального объема срезанного грунта.
Указанный технический результат достигается тем, что в рабочем органе грунтомета лесопожарного, содержащем размещенные на фрезерном диске ножи-метатели, новым является увеличенная площадь сопряжения между фрезерным диском и ножами-метателями за счет увеличения диаметра фрезерного диска до диаметра окружности, описываемой концами ножей-метателей.
Выполнение увеличения площади сопряжения между фрезерным диском и ножами-метателями в рабочем органе грунтомета лесопожарного за счет увеличения диаметра фрезерного диска до диаметра окружности, описываемой концами ножей-метателей, обеспечивает метание максимального объема срезанного грунта.
Рабочий орган грунтомета лесопожарного выполнен в виде ножей-метателей 1, размещенных на фрезерном диске 2, установленном на валу 3. Ножи-метатели 1 выполнены в виде участка спирали «жезл» и установлены на фрезерном диске 2 под углом а между задней кромкой ножа и плоскостью вращения фрезерного диска 2 (рисунок 1) и повернут относительно задней кромки в сторону движения на угол в (рисунок 2). При этом, диаметр окружности, описываемой концами ножей-метателей не превышает диаметра фрезерного диска, что увеличивает площадь сопряжения между фрезерным диском и ножами-метателями.
Рабочий орган грунтомета лесопожарного работает следующим образом.
При движении агрегата вращается вал 3, фрезерный диск 2 и ножи-метатели 1. Ножи-метатели 1 отделяют стружку от массива почвы, при этом срезанный объем грунта упирается в стенки, образуемые сопряжением плоскостей фрезерного диска 2 и ножей-метателей 1. Метание происходит в результате придания срезанной части грунта кинетической энергии от ножей-метателей 1 и фрезерного диска 2. Использование предлагаемого изобретения позволяет метать максимальный объем срезанного грунта, тем самым увеличивая ширину минерализованной (опорной) полосы.
Полезная модель позволяет повысить эксплуатационные показатели при прокладывании защитных минерализованных полос и тушении низовых пожаров грунтом.
Также на кафедре Автомобили, тракторы и лесные машины по вышеописанному изобретению было изготовлено экспериментальное устройство [3], для обоснования параметров фрезы которого были проведены опыты с применением теории планирования полнофакторного эксперимента.
Рисунок 1 - Рабочий орган грунтомета лесопожарного
Рисунок 2 - Вид «А»
1- нож - метатель; 2 - корпус фрезы; 3 - фланец фрезы
Целью данного эксперимента является уточнение влияющих на эффективность процесса конструктивных параметров экспериментальной установки, а именно: угла резания грунта и угла наклона режущей кромки ножа-метателя к радиусу несущего диска
Полнофакторный эксперимент плана 2к, при к=2, т.е. осуществляется регулирование двух факторов и на двух уровнях. У1 - масса грунта на 1 м2 насыпной части у ближнего края прорезаемой борозды, У2 - масса грунта на 1 м2 насыпной части в средней части отсыпки, Уз - масса грунта на 1 м2 насыпной части у дальнего края борозды.
Матрица ПФЭ показана в таблице 1.
Таблица 1 - Матрица ПФЭ 2к, при к=2
№ Х1 Х2 Х1*Х2 У1 У2 Уз
1 + + + У1ср1 У2ср1 Узср1
2 - + - У1ср2 У2ср2 Узср2
3 + - - У1ср3 У2ср3 Узсрз
4 - - + У1ср4 У2ср4 Узср4
Определение параметров нормированных переменных по формулам (1-3):
У + У
_ (/)тах (/)тт
)п - 2 (1)
шаг нормирования:
нормирующие формулы:
У — У
а (/)тах (/)тт д(/) --2- (2)
_ У(/) У(/)н
X
(|) ду. (3)
Уровни и интервалы варьирования представлены в таблице 2. Таблица 2 - Уровни и интервалы варьирования факторов
Фактор Код Уровень фактора Шаг
-1 +1 варьирования
Угол резания грунта х1 45 55 5
Угол наклона режущей кромки ножа-метателя к радиусу несущего диска х2 25 55 15
Уравнение регрессии имеет следующий вид (4):
y = b0 + b ■ — + b ■ x2 + bl2 ■ x • x2 (4)
Все выходные данные предварительно проверялись на анормальность по ГОСТ 11.002-73 «Прикладная статистика. Правила оценки анормальности результатов наблюдений».
Согласно методике [4] данные, полученные при проведении предварительного эксперимента, были обработаны с помощью пакета прикладных программ MS Office Excel, и получены уравнения (5-7), показывающие зависимость массы грунта на различных участках отсыпной части минерализованной (опорной) полосы (по ее ширине) от угла резания и угла наклона режущей кромки ножа-метателя к радиусу несущего диска:
y = 6,025 + 0,055 ■ - +1,195 ■ — +1,125 ■ - ■ — (5)
y2 = 3,585 - 0,085 ■ - - 0,395 ■ - + 0,395 ■ - ■ - (6)
y3 = 2,645 - 0,405 ■ - - 0,305 ■ - - 0,295 ■ - ■ - (7)
где yi - масса грунта на 1 м2 у ближнего края насыпной части полосы; у2 - масса грунта на 1 м2 в средней части насыпной полосы; уз - масса грунта на 1 м2 у дальнего края насыпной полосы;
В результате проведенного эксперимента были уточнены конструктивные параметры экспериментальной установки, а именно: угол резания грунта (55°) и угол наклона режущей кромки ножа-метателя к радиусу несущего диска (25°), при которых обеспечивается наиболее равномерное распределение грунта по насыпной части минерализованной (опорной) полосы. Результаты проведенного исследования могут быть использованы при проектировании рабочих органов (фрез) грунтометов.
Список литературы:
1. Федорченко И.С., Максимов Е.И. Анализ существующего оборудования для тушения лесных пожаров грунтом // И.С. Федорченко, Е.И. Максимов - сборник трудов Всероссийской конференции «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки». Красноярск. 2009. Т. 1. - С. 192-194.
2. Пат. № 117091. Российская Федерация. МПК А62С3/00, А62С27/00. Рабочий орган грунтомета лесопожарного / Е.И. Максимов, И.С. Федорченко - № 2011154395/12. Заявл. 29.12.2011; Опубл. 20.06.2012. Бюл. № 17. - 2 с.
3. Федорченко И.С., Максимов Е.И. Экспериментальное устройство для метания грунта// И.С. Федорченко, Е.И. Максимов сборнике трудов Всероссийской конференции «Лесной и химический комплексы - проблемы и решения». Красноярск. 2009. Т. 2. - С. 234-239.
4. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер [и др.]. - М.: Наука, 1976.
