Суббота, 21.10.2017, 11:47
Высшее образование
Приветствую Вас Гость | RSS
Поиск по сайту



Главная » Статьи » Техника. Технические науки

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТВАЛЬНО-ЧИЗЕЛЬНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА

И.Б.Борисенко, С.В.Тронев, А.Е.Доценко,
Волгоградский государственный аграрный университет

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТВАЛЬНО-ЧИЗЕЛЬНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА

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.
 

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

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

На основании экспериментальных данных по предложенной программе [2] рассчитаны коэффициенты В0, Bi, Bij и Bii уравнения регрессии:
   (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:
   ,    (2)
Адекватность математической модели проверялась по критерию Фишера [6],

личина, 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 S2ад и S2(у) показали, что при исследовании усилия резания F = 1,22, то есть F0,05>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.

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

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

Уравнение регрессии (2), представленное в канонической форме, имеет вид:
 (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 (х1) и вертикального смещения стойки (х2), 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.
 
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

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.

Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование № 3 (39), 2015

Категория: Техника. Технические науки | Добавил: x5443x (31.03.2016)
Просмотров: 227 | Теги: плуг, долото, лемех | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...




Copyright MyCorp © 2017 Обратная связь