Л.Ф. Бабицкий

В.Ю. Москалевич

И.В. Соболевский

основы

БионическиХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

Учебник

Учебник для студентов высших учебных заведений

по специальности 35.04.06 «Агроинженерия»

Симферополь

2014

УДК 611:612:631.3 (101)

ББК 40.72

Б12

Рекомендовано к печати Учебно-методической комиссией Крымского агротехнологического университета

(Протокол №1 от 04.03.2014 г.)

Авторы:

Л.Ф. Бабицкий – доктор технических наук, профессор, академик Международной академии аграрного образования, академик Подъёмно-транспортной академии наук Украины, академик Нью-Йоркской академии наук, Заслуженный деятель науки и техники АР Крым, Заслуженный научно-педагогический работник НУБиП Украины, Изобретатель СССР;

В.Ю. Москалевич – кандидат технических наук;

И.В. Соболевский – кандидат технических наук, доцент

Рецензенты:

А.Л. Красниченко – член-корреспондент НААН Украины, доктор технических наук, директор НПО «Селта» НААН Украины, Заслуженный деятель науки и техники Украины;

В.А. Сухарев – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры прикладной механики, физики и математики ЮФ НУБиП Украины «Крымский агротехнологический университет»;

А.Д. Морозов – кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой металлических и деревянных конструкций Национальной академии природоохранного и курортного строительства, Заслуженный изобретатель Украины

Бабицкий Л.Ф., Москалевич В.Ю., Соболевский И.В.

Б12 Основы бионических исследований: Учебник. – Симферополь: _______________, 2014. – 328 с.

Isbn________________________

В учебнике изложены основные теоретические и практические методы и методология исследований бионики применительно к механизации сельскохозяйственного производства. Структура учебника соответствует содержанию курса учебной дисциплины «бионические направления разработки сельскохозяйственных машин» для студентов магистратуры специальности 35.04.06 «Агроинженерия». Даны основные положения лекционного курса по каждой изучаемой теме, методика проведения лабораторных занятий, материал для самостоятельной работы студентов, вопросы для самоконтроля, список рекомендованной литературы.

Для студентов высших учебных заведений, научно-педагогических работников, а также специалистов агропромышленного комплекса.

УДК 611:612:631.3 (101)

ББК 40.72

©Л.Ф. Бабицкий, в.ю. Москалевич, И.В. Соболевский, 2014

Isbn________________________

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……..………………………………………………………………………………… 6

РАЗДЕЛ 1. Бионика как наука……………………………………………………….. 10

1. Основные понятия, определения, положения и методы исследований бионики………………………………………………………………….. 10

2. Возникновение и развитие бионики……………………………………. 14

3. Основные направления и разделы бионики……………………….. 26

Контрольные вопросы ………………………………………………………………… 32

РАЗДЕЛ 2. Бионическое моделирование……………………………………… 33

2.1. Использование в технике природных конструкций и форм 34

2.2. применение природных принципов движения …………………….. 40

2.3. Интеллектуальная техника…………………………………………………..… 56

Контрольные вопросы …………………………………………………………………. 62

РАЗДЕЛ 3. Методы изучения физико-механических свойств биологических объектов сельскохозяйственного производства… 63

3.1. Определение деформационных свойств почвы……………………… 63

3.2. Изучение физико-механических свойств стеблей растений 77

3.3.Исследование физико-механических свойств семян и плодов 85

3.4. Построение реологических моделей……………………………………..… 90

Контрольные вопросы …………………………………………………………………. 101

РАЗДЕЛ 4. Биосистемный подход к разработке сельскохозяйственных машин ……………………………………………………. 102

4.1. Сельскохозяйственная техническая бионика в составе общей теории систем……………………………………………………………………. 102

4.2. Этапы бионического обоснования параметров и принципов действия рабочих органов………………………………………… 106

4.3. Использование природного принципа симметрии……………….. 112

Контрольные вопросы ………………………………………………………………… 126

РАЗДЕЛ 5. Изучение способов реализации фактора времени в процессе воздействия при бионических исследованиях…………….. 127

5.1. Определение структуры и принципа действия биологического механизма………………………………………………………….. 127

5.2. Изучение кинематических характеристик биологических прототипов ………………………………………………………………………………….. 133

5.3. Исследование динамических характеристик бионических механизмов ………………………………………………………………………………….. 137

Контрольные вопросы ………………………………………………………………… 147

РАЗДЕЛ 6. Бионическое обоснование рабочих органов сельскохозяйственных машин……………………….……………………………. 148

6.1. Обоснование выбора биологических прототипов………………… 148

6.2. Бионическое обоснование конструктивно- технологических схем и принципа действия малоэнергоёмких почвообрабатывающих рабочих органов………. 168

Контрольные вопросы ………………………………………………………………… 200

РАЗДЕЛ 7. Теоретическое обоснование параметров рабочих органов на основе бионических сравнений…………………………………. 201

7.1. Обоснование параметров зубчатых рабочих органов…………… 201

7.2. Теоретические предпосылки создания виброимпульсно-резонансных почвообрабатывающих рабочих органов по бионическому подобию……………………………………………………………….. 215

7.3. Обоснование параметров виброударных рабочих органов….. 226

7.4. Повышение эффективности работы молотковых кормобробилок на основе бионических сравнений…………………….. 234

Контрольные вопросы…………………………………………………………………. 239