РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СИЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ПОЧВОЙ РАБОЧИХ ОРГАНОВ АКТИВНОГО ВЫРАВНИВАТЕЛЯ ДЛЯ МОТОБЛОКОВ

Оптимальное использование активного выравнивателя почвы для мотоблоков (рисунок 1) не мыслимо без учета их конструктивных параметров. В ходе теоретического исследования [1] с учетом технических особенностей устройства и режима его функционирования было выведено уравнение устойчивости движения почвообрабатывающего агрегата (1).

1 – активный выравниватель; 2 – отдельный модуль; 3 – планка; 4 – зуб Рис. 1. Схема компоновки активного выравнивателя почвы

Условие устойчивости движения почвообрабатывающего агрегата, скомплектованного на базе мотоблока и активного выравнивателя почвы имеет следующий вид [1]:

                                    (1)

 

где k_с – коэффициент сцепления ходовых колес с почвой;

m_м – масса мотоблока, кг;

g – ускорение сводного падения, м/с²;

q – объемный коэффициент смятия почвы, Н/м³;

D_к и b_к – диаметр и ширина обода ведущих колес мотоблока, м;

F_р – максимальное рабочее усилие на органах управления мотоблоком, Н;

 и  – расстояние между осью ведущих колес и точками приложения рабочего усилия на органах управления и сила тяжести мотоблока, приходящаяся на активный выравниватель, соответственно, м;

F_см – сила сопротивления на рабочих органов отдельных модулей, Н;

z – количество отдельных модулей.

Для практического решения уравнения (1) возникает необходимость определения экспериментальным путем силы сопротивления F_см (Н) на рабочих органах отдельных его модулей (см. рисунок 1).

С целью проведения экспериментальных исследований силового взаимодействия рабочих органов активного выравнивателя почвы на первом этапе была выбрана нелинейная математическая модель зависимости силы сопротивления на рабочих органах отдельного модуля и тип плана для ее реализации. Поэтому в качестве исходной модели функции отклика был выбран полином второго порядка [2, 3].

                    (2)

 

где X₁ и X₂ – варьируемые факторы;

В₀, В₁, В₂, В₁₂, В₁₁, В₂₂ – постоянные коэффициенты уравнения регрессии.

Далее для реализации физического эксперимента был изготовлен опытный образец отдельного модуля активного выравнивателя почвы (рисунок 2).

Рис. 2. Общий вид опытного образца отдельного модуля активного выравнивателя почвы

Лабораторные исследования проводились на специализированном экспериментально-измерительном комплексе (рисунок 3).

В результате исследований лабораторных условиях, которые были направлены на установление значений силы сопротивления на рабочих органах отдельного модуля активного выравнивателя, в зависимости от глубины обработки h (м) и скорости движения v_п (м/с) были установлены значимые коэффициенты регрессионной модели (2) в кодированном виде:

В₀ = 34,95 Н; В₁ = 13,82 Н; В₂ = 12,98 Н.

Рис. 3. Общий вид экспериментально-измерительного комплекса

С учетом значимых коэффициентов регрессии уравнение регрессионной модели (2) в кодированном виде будут иметь вид:

F_см = 34,95+13,82X₁+2,98X₂.                                    (3)

Полученная модель силы сопротивления на рабочих органах отдельного модуля может быть использована при решении задач, связанных с обработкой почвы рабочими органами активного выравнивателя.

Для перехода от кодированных значений Х₁ и Х₂ к натуральным значениям факторов глубины обработки h (м) и скорости движения v_п (м/с) воспользуемся формулой [3]:

,                                                 (4)

 

где X_i – натуральное значение фактора; ΔX_i – интервал варьирования.

В нашем случае:

,                                                 (5)

.                                                (6)

После подстановки (5) и (6) в (3) и ряда преобразований получим зависимость силы сопротивления на рабочих органах отдельного модуля в натуральном виде:

F_см = K₀ – K₁h – K₂v_п,                                          (7)

где K₀, K₁ и K₂ – размерные коэффициенты регрессии в натуральном виде;

K₀ = – 15,45 Н; K₁ = 552,8 Н/м; K₂ = 10,64 Нм/с.

С учетом значений коэффициентов K₀, K₁ и K₂ (7) можно представить в окончательном виде:

F_см = –15,45+552,8h – 10,64v_п.                                       (8)

Таким образом, установленная в ходе лабораторных исследований зависимость силы сопротивления на рабочих органах отдельного модуля (8) позволяет обеспечить решение условия устойчивости движения (1) почвообрабатывающего агрегата, скомплектованного на базе мотоблока и активного выравнивателя почвы с учетом как его конструктивных параметров, так и параметров, характеризующих режимы функционирования, а именно, глубины обработки h (м) и скорости движения v_п (м/с).

 

Список использованных источников 

1. Динамические условия устойчивости движения мотоблока с активным выравнивателем почвы / В.Н. Купряшкина, Н.И. Наумкин, В.Ф. Купряшкин, М.Г. Шляпников, В.В. Купряшкин // XLVII Огарёвские чтения : материалы науч. конф. : в 3 ч. [Электронный ресурс] / сост. А. В. Столяров ; отв. за вып. П. В. Сенин. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2019. Ч. 1 : Технические науки. С. 201−206. URL : https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37823363_13919045.pdf (дата обращения: 12.12.2021).
2. Мельников С. В., Алешин В. Р., Рощин П. М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л. : Колос, 1980. 168 с.
3. Ящерицын П. И., Махаринский Е. И. Планирование эксперимента в машиностроении. Минск : Вышэйшая школа, 1985. 286 с.

 

Kupryashkin Vladimir

PhD in Technical science, associate Professor, Head of the prof. A. I. Leshchankin department of mobile power tools and agricultural machines, N. P. Ogarev National Research Mordovia State University, Saransk

Naumkin Nikolay

Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Head of the Department Basics of Design Mechanisms and Machines, N. P. Ogarev National Research Mordovia State University, Saransk

Kupryashkina Valentina

engineer, Department Basics of Design Mechanisms and Machines, N. P. Ogarev National Research Mordovia State University, Saransk

Gusev Alexander

postgraduate student, prof. A. I. Leshchankin department of mobile power tools and agricultural machines, N. P. Ogarev National Research Mordovia State University, Saransk

Ovchinnikova Alena

postgraduate student, prof. A. I. Leshchankin department of mobile power tools and agricultural machines, N. P. Ogarev National Research Mordovia State University, Saransk

Komolov Artem

master’s student, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)», Dolgoprudny

 

 

RESULTS OF EXPERIMENTAL RESEARCH OF FORCE INTERACTION WITH THE SOIL BY THE OPERATING ELEMENTS OF THE TILLERS ACTIVE LEVELER

 

Abstract: The article describes the results of experimental research of the force interaction of the operating elements of the active leveler for tillers on the ground. In addition, the procedure for determining the dependence of the resistance force on the operating elements in a separate module of a tillage unit, completed on the basis of a tillerblock and an active soil leveler, taking into account its speed and depth of processing, is considered. 

Keywords: active soil leveler, experimental research, test bench, resistance force, operating elements, module.

 

© АНО СНОЛД «Партнёр», 2022

© Купряшкин В.Ф., 2022

© Наумкин Н.И., 2022

© Купряшкина В.Н., 2022

© Гусев А.Ю., 2022

© Овчинникова А.В., 2022

© Комолов А.Д., 2022