CC BY
33
Рис. 2. Изменение коэффициентов трения стеблей льна о почву в зависимости от угла их расположения к направлению движения. 1 — засоренная почва, свежеубранные растения, диаметр стеблей 0,8...1,2 мм; 2 — засоренная почва, свежеубранные растения, диаметр стеблей 2,5...2,8 мм; 3 — засоренная почва, сравнительно сухие растения, диаметр стеблей 0,8...1,2 мм; 4 — засоренная почва, сравнительно сухие растения, диаметр стеблей 2,5...2,8 мм; 5 — чистая почва, свежеубранные растения, диаметр стеблей 0,8...1,2 мм; 6 — чистая почва, свежеубранные растения, диаметр стеблей 2,5...2,8 мм; 7— чистая почва, сравнительно сухие растения, диаметр стеблей 0,8...1,2 мм; 8 — чистая почва, сравнительно сухие растения, диаметр стеблей 2,5...2,8 мм;
значение для величины коэффициента трения имеет ее тип.
При исследовании влияния угла наклона стеблей льна к направлению их движения на коэффициент трения были получены линейные регрессионные модели, отвечающие зависимости /=а-а2-а,
Уравнения регрессии, как и их коэффициенты (см. табл.), имели практически стопроцентную значимость.
На рис.2 видно, что с увеличением угла расположения стеблей к направлению их движения коэффициент трения падает. При повороте стебля, силы, действующие на него со стороны почвы, направлены не перпендикулярно к длине, а раскладываются на нормальную и касательную составляющие, что значительно снижает сопротивление перемещению.
Графики на рис.2 наглядно демонстрируют правильность сделанных выводов и предположения о том, что решающую роль в значении коэффициентов трения играет тип почвы (наблюдается явная группировка прямых именно в зависимости от этого фактора).
Полученные результаты можно использовать при расчете и проектировании льноуборочных машин, в частности подборщиков и других аналогичных устройств.
Литература
1. Ковалев Н.Г., Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Сельскохозяйственные материа/гы (виды, состав, свойства). - М.: ИК «Родник», журнал «Аграрная наука», 1998. - 208 с., ил. 113.
2. Кулаичев А.П. Том 1. Методы и средства анализа данных в среде Windows. STADIA Изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: НПО «Информатика и компьютеры», 1999. — 340 с.: ил.
3. Быков Н.Н., Ковалев М. М. Зависимость коэффициента стеблей льна от скорости скольжения // Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1985. № 12. - С. 22 — 24.
4. Беркович И.И., Крюков М.В., Родионов Л.В., Морозова Ю.И. Контактирование и трение стеблей льна в льноуборочных машинах/ Механика и физика фрикционного контакта: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 10/Под ред. Н.Б. Демкина. Тверь: ТГТУ, 2003. 104 с.
СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОТЫ СТЕБЛЕСТОЯ И ЗОНЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ СЕМЕННЫХ КОРОБОЧЕК В НЕМ
В.Г. ЧЕРНИКОВ, член-корреспондент РАСХН ВНИПТИМЛ
В ходе многолетних полевых испытаний льноуборочных комбайнов ЛК-4Т, ЛК-4М, «Русич», «Русь» проведенных на Калининской, Львовской, Западной МИС, а также экспериментальных исследований Н.Н. Быкова, Г.А. Хайлиса, А.Б. Лурье, Л.В. Родионова, А.А. Чернышкова, М.М. Ковалева, С.Г. Порфирьева, Р.А. Ростовцева, В.Г. Черникова и других получены реализации записей изменения технологических, энергетических и прочностных показателей работы льноубороч-ных агрегатов. Статистический анализ позволил вскрыть внутреннюю структуру и характер течения входных и выходных процессов динамической модели агрегата. Оказалось, в частности, что все технологические процессы носят низкочастотный характер с полосой <и — 0...12 с'1. Качество работы льноуборочного
комбайна — растянутость А(/) и чистота очеса в значительной степени зависят от характера входных воздействий неровностей рельефа поля Д?)> длины зоны коробочек а(г) и скорости движения агрегата.
В связи с этим перед промышленностью и исследовательскими организациями стоит задача создать комбайны, обеспечивающие уборку длинно- и короткостебельного льна с высоким качеством очеса. Если учесть, что в сегодняшних моделях такие органы, как теребильные секции поперечный (плющильный) транспортер наиболее надежны в работе, то решение поставленной задачи нужно искать в совершенствовании очесывающе-зажимного устройства.
Имеющиеся сведения об увеличении диаметра очесывающего барабана (по аналогии с зерноуборочными комбайнами) указывают на возможность реализации этого подхода, однако такая конструкция не вписывается в габариты существующего льноуборочного комбайна и требует изменения других рабочих органов.
Сегодня ведутся поисковые работы в исследовании различных вариантов очесывающе-зажимных устройств.
Одно из основных внешних воздействий на льноуборочный комбайн - это стеблестой льна, существенно влияющий на растянутость ленты и чистоту очеса. Мы провели большое количество независимых измерений (около 1000) длины стеблей и длины зоны коробочек. На основании этих данных построены графики распределения анализируемых величин. Во всяком статистическом распределении неизбежно присутствуют элементы случайности, связанные с неточностью измерений и ограниченностью экспериментальных данных. Поэтому при обработке подобного материала приходится решать вопрос о подборе теоретической кривой распределения, выражающей существенные черты статистической информации. Такая задача называется выравниванием (сглаживанием) статистических рядов. Судя по внешнему виду статистическое распределение величин высоты стеблестоя льна — / и длины зоны коробочек — а подчиняется нормальному закону. Один из наиболее надежных способов проверки соответствия статистического распределения и выбранной теоретической кривой — критерий согласия К. Пирсона —f. Выравнивание статистического распределения изучаемых показателей (/и а), с нахождением значений Рпроводили на ЭВМ. Были обработаны несколько реализаций процессов /(t) и a(t). Полученные данные (табл. 1) подтвер-
Таблица 1. Данные проверки закона распределения величин «I» и «а».
l(t ) I a(t)
142/49 П/П Xmin Xmax P Xmin Xmax p
1 62 97 0,42 0,73 10 43 2,02 0,97
2 66 99 4,88 0,68 5,0 40 2,70 0,93
3 72 98 3,96 0,79 12 32 2,99 0,89
4 57 99 4,05 0,77 7,0 35 2,98 0,89
6 65 100 3,14 0,85 6,0 40 2,72 0,91
среднее 66 99 4,01 0,76 8,0 38 2,68 0,92
дили гипотезу о том, что длины стеблей / и зоны коробочек а распределены по нормальному закону.
Дальнейший статистический анализ заключался во вскрытии на основе полученных числовых характеристик (тх, о), нормированных корреляционных функций р(т) и спектральных плотностей о(ш); внутренней структуры и характера протекания входных воздействий.
Среднее значение высоты стеблестоя льна /и =84,9 см, при среднеквадратическом отклонении <7=5,06 см, и коэффициенте вариации У=6,05% (табл.2). Исходя
Таблица 2. Статистические характеристики изменения высоты стеблестоя /(г).
Повторность mi,см 01,CM V,%
1 83,6 5,47 6,9
2 86,7 5,20 6,0
3 80,3 5,85 7,3
4 82,9 5,40 6,5
5 86,8 4,06 4,7
6 89,4 4,41 4,95
среднее 84,9 5,06 6,05
из нормального закона распределения (закона «трех сигм») вариационный размах этого показателя Р=1тах-1пт составляет 30...35 см. Отсюда следует, что при расчете параметров очесывающе-зажимных устройств льноуборочных комбайнов необходимо учитывать не только среднее значение высоты стеблестоя mt но и среднеквадратическое отклонение ар или использовать во время работы надежные быстродействующие средства управления, способные компенсировать указанный разброс значений 1(f).
В изменениях высоты стеблестоя льна помимо случайной части имеются периодические составляющие. Так при скорости движения агрегата v=l м/с. время корреляционной связи tK варьируется в интервале 1,0...1,25 с, полоса существенных частот озе лежит в пределах 0...3,5 с ', спектральные плотности имеют выраженные максимумы по частоте со =1,0
г J max 5
с_| и со =1,5 с1.
max 7
Таблица 3. Статистические характеристики процесса изменения длины зоны коробочек - а(0-
Повторность ma, см Oa, CM V, %
1 23,2 6,16 26,6
2 25,5 6,50 21,5
3 22,0 4,81 21,8
4 15,9 4,72 29,7
5 16,5 7,11 43,1
6 18,8 4,56 24,3
среднее 20,3 5,48 27,85
Характер нормированных корреляционных функций р(т) и о((о) длины зоны коробочеек указывает на более высокую динамичность протекания процессов a(t) по сравнению с l(t). Время корреляционной связи tKздесь колеблется от 0,1 до 0,36 с, полоса существенных частот расположена в интервале 0...8 с'1.
Обработка экспериментальных данных показала, что средняя длина зоны коробочек та составляет примерно 1/4 часть высоты стеблестоя или 20,3 см при среднеквадратичном отклонении оа—5,48 (табл.З). Большой разброс ее значений величины (коэффициент вариации К=27,8%) значительно усложняет работу очесывающего аппарата. При современных размерах и отсутствии быстродействующих средств управления трудно рассчитывать на качественный очес даже при существующих рабочих скоростях комбайна.
Таким образом, статистический анализ входных воздействий /(/) и a(t) показал, что их вариабельность подчинена нормальному закону распределения и определяется двумя числовыми характеристиками (математическим ожиданием тх и среднеквадратическим отклонением <т). Это положение выступает определяющим при разработке измерительных устройств, а также оценки технологических показателей работы льноуборочных машин. Установлено также, что численные значения математических ожиданий т и среднеквадратичных отклонений а можно положить в основу определения настроечных параметров органов управления и расчета конструктивных параметров рабочих органов льноуборочных машин.
