книги из ГПНТБ / Хачатрян Х.А. Стабильность работы почвообрабатывающих агрегатов

Для уточнения влияния установленной глубины обработки почвы на стабильность технологических показателей вспашки, была проведена серия опытов. Как видно из опытных данных (рис. 25), во всех случаях с уменьшением установленной глубины обработки почвы кривые нормированных спектральных плотно­ стей процессов становятся более пологими, преобладающие частоты выделяются сравнительно мало, процессы приобретают хаотич­ ный характер. Последнее особенно проявляется при крошении пласта и вспушенности почвы. При установленной глубине обра­

Такие изменения показателей качества обработки почвы можно объяснить следующим. При небольшой глубине обработки коли­ чество растительных остатков (в первую очередь корней расте­ ний) в почвенном слое повышается, что препятствует хорошему крошению и возделыванию почвы. Изменение установленной глубины обработки сравнительно мало влияет на равномерность

130

гребнистости поверхности поля. Причины такого влияния рас­ сматриваются дальше.

При исследовании стабильности тягового сопротивления почво­ обрабатывающих агрегатов повремени принимают, что этот стацио­

Анализ результатов, полученных различными исследовате­ лями, показывает, что при прочих равных условиях с увеличением скорости почвообрабатывающих машин характер колебаний слу­ чайной функции становится более резким и беспорядочным, удельный вес преобладающих частот в спектре процесса снижается* кривые процесса Р (t) растягиваются.

Установлено, что характер оценочного показателя Dv зависит от вида аналитического выражения, которым аппроксимируется корреляционная функция. Это естественно, так как корреляцион­ ная функция каждого процесса может быть достаточно хорошо аппроксимирована лишь определенным выражением. Прибегать к другим выражениям не следует, так как они дают лишь прибли­ зительное представление о происходящих явлениях. Аппрокси­ мирующие выражения (121), (122) не дефференцируются* поэтому проанализировать стабильность процесса Р (t) при помощи пока­ зателя Dv нельзя.

Для характера протекания процесса Р (t) существенное зна­ чение имеет глубина обработки почвы. При малой глубине на процесс Р (t) заметно влияет характер микрорельефа поверхно­ сти поля, неравномерность распределения корней растений и т. д. Чем меньше глубина обработки почвы, тем больше. появляется случайных составляющих тягового сопротивления, и тем менее равномерно и стабильно протекает процесс Р (f). С увеличением глубины обработки почвы коэффициенты корреляционной связи в выражении (122) уменьшаются, так как снижается частота воздействия корпуса и других почвообрабатывающих органов на почву. Уменьшение же коэффициента а с увеличением глубины обработки почвы объясняется более равномерным сопротивлением почвы. Таким образом с возрастанием глубины обработки почвы повышается стабильность процесса Р (t).

22. ВЛИЯНИЕ КРИВИЗНЫ Т Р А Е К Т О Р И И ПОСТОЯННОГО РАДИУСА НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ

Направление движения гусеничных, а иногда и колесных тракторов регулируется периодически. Нередко угол отклонения направляющих колес по отношению к остову трактора сохраняется

Часто поворот гусеничных тракторов осуществляют так, чтобы траектория их движения имела постоянный радиус.

При строительстве террас повороты полотна стараются делать с постоянным радиусом кривизны, что облегчает вождение трак­ торов. Поэтому криволинейная траектория с постоянным радиусом кривизны является характерным элементом общей траектории движения агрегата.

Пусть агрегат движется по заранее заданной криволинейной траектории, имеющей постоянную кривизну. Особенности входа и выхода агрегата на такой участок траектории не учитываются.

Кривизна траектории затрудняет управление агрегатом, осо­ бенно, если в агрегат входит гусеничный трактор. При работе на горизонтальном участке, имеющем ровную поверхность, води­

стремиться сохранить прямолинейность траектории. Но эта же способность трактора затрудняет работу водителей при движении по криволинейной траектории.

При прямолинейном движении некоторых агрегатов, в основ­ ном симметричных — почвообрабатывающих, тяговое сопроти­ вление стабилизирует направление движения. При криволиней­ ном движении тяговое сопротивление. увеличивает момент сопро­ тивления повороту, что также затрудняет управление агрегатом.

Сложность сохранения заданного криволинейного направле­ ния движения агрегата требует от водителей постоянного напря­ жения и четких управляющих"'Действий.

132

почвы у обоих агрегатов. Однако, несмотря на заметное увеличе­ ние управляющих действий водителя и его напряженную работу, с уменьшением радиуса кривизны снижается точность совпадения заданной и действительной траекторий движения агрегата. Он больше и чаще отклоняется от заданного криволинейного напра­ вления, что хорошо видно из опытных данных (рис. 27 и 28).

Как и прежде, под траекторией агрегата подразумевается траектория его кинематического центра. При криволинейном движении агрегата его траекторию лучше анализировать в си­ стеме полярных координат. В частном случае, когда рассматри-

h <

\ 1 V

Рис. 28. Нормированные спектральные плотности процесса г (I) при различных значениях радиуса R кривизны траектории

агрегатов:

а— культиваторного; б — пахотного

*Опытные данные, использованные в этом параграфе, получены Р. М. Африкяном под руководством автора.

133

вается влияние кривизны траектории с постоянным радиусом на показатели работы агрегата, модуль радиус-вектора коорди­ натной системы принимается постоянным. В такой системе коор­ динат отклонения кинематического центра агрегата от заданной окружности можно рассматривать как случайный процесс г (I), где / — путь, пройденный агрегатом по дуге заданной окружности.

При установившемся режиме, как показывают опыты, указан­

к дуге окружности по мере увеличения радиуса кривизны задан­ ной траектории снижается (рис. 27). Такая закономерность вполне объяснима. При меньших значениях R копировать изгибы траек­ тории и сохранять заданное направление движения агрегата труднее, и он больше отклоняется от исходной кривой. В резуль­ тате дисперсия возрастает, что и видно на графике. Сохранять криволинейное движение агрегата по дуге окружности заданного радиуса особенно сложно при работе на высоких скоростях. Объясняется это трудностью изменения направления движения агрегата, обладающего большей кинетической энергией.

На рис. 28, а и б изображены кривые нормированных спек­ тральных плотностей процесса г (/) для культиваторного и пахот­ ного агрегатов (ПРВН-2.5А с трактором Т-54В), когда заданная траектория является окружностью.

Из опытных данных видно, что с уменьшением радиуса кри­ визны для сохранения направления движения агрегата по задан­ ной траектории чаще приходится прибегать к органам управления трактора. Преобладающие частоты процесса г (/) выделяются больше и перемещаются в сторону высоких значений. Это признак того, что при малых значениях радиуса кривизны траектории водитель не успевает быстро реагировать на все отклонения агре­ гата, его работа становится очень напряженной. Приведенные опытные данные говорят о трудности движения агрегатов по траекториям, имеющим вид дуги окружности с небольшим радиу­ сом кривизны. При таком движении копирование базовой траек­

рии. Обычно под влиянием естественных причин он движется по извилистой траектории. Поэтому ограничимся приведенными дан­ ными по управляемости агрегата.

Рассмотрим как влияет криволинейность траектории на эк­ сплуатационные показатели агрегата и прежде всего на тяговое сопротивление сельскохозяйственных машин.

При увеличении кривизны траектории агрегата под влиянием боковых сил, действующих на рабочие органы сельскохозяй,-

134

ственных машин, общее тяговое сопротивление возрастает (рис. 29). Одновременно увеличивается дисперсия тягового сопротивления, поэтому, если колебания тягового сопротивления почвообрабаты­ вающих машин при прямолинейном движении обычно не превы­ шают 30%, то при криволинейном они достигают 60%, а иногда и более.

Как видно из опытных данных, по мере увеличения R тяговое сопротивление снижается более интенсивно у пахотного, чем у культиваторного агрегата. Наряду с этим по мере уменьшения радиуса дуги окружности при прочих равных условиях поступа­ тельная скорость почвообрабатывающих агрегатов несколько уменьшается. Это объясняется результатом возрастания тягового сопротивления машины и буксования трактора.

При движении по дуге окружности изменяются также техно­ логические показатели процесса обработки почвы. Так, большому изменению подвергается равномерность глубины обработки почвы по ширине захвата машины. Правда, она зависит и от многих других также сильно действующих факторов, однако влияние кривизны траектории здесь выражается весьма наглядно. Поэтому, если при движении по прямолинейной траектории по полю, имеющему ясно выраженные микронеровности, коэффициент вариа­ ции глубины пахоты достигает 40%, то при криволинейной траек­ тории коэффициент этот значительно выше. Возрастают также угловые колебания трактора в продольно-вертикальной плоско­ сти. На рис. 30 показана зависимость равномерности глубины хода культиваторных лап от радиуса R. Разница глубины хода культиваторных лап, расположенных в самых крайних положе­ ниях, обозначена А/г.

Из рис. 30 видно, что при меньших изменениях R неравно­ мерность глубины обработки почвы по ширине захвата машины

135

больше. Причем эта неравномерность увеличивается при возра­ стании скорости агрегата и уменьшении средней глубины обра­ ботки почвы. Аналогичные зависимости получены и для пахот­ ного агрегата.

При уменьшении R увеличивается не только абсолютное зна­ чение Ah, но и частота изменения А/г. Иначе говоря, преобладаю­ щие частоты процесса Ah (I) перемещаются в сторону больших значений. Такое явление характерно для культиваторных, и пахотных агрегатов при движении их по дуге окружности. Анализ корреляционных функций указывает на наличие некоторого

23. ВЛИЯНИЕ ПЕРЕМЕННОСТИ КРИВИЗНЫ Т Р А Е К Т О Р И И АГРЕГАТА НА КАЧЕСТВЕННЫЕ П О К А З А Т Е Л И ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

В эксплуатационных условиях агрегаты движутся по извили­ стым траекториям, в основном имеющим переменную кривизну. Последняя часто служит основной причиной изменения техноло­ гических и энергетических показателей процесса обработки почвы.

Допустим, что траекторию агрегата можно описать уравнением

Y = Y (х),

тогда радиус кривизны в данной точке траектории

(1 - j - У'2)3/2

Траектория агрегата, рабтающего в' производственных усло­ виях, имеет характер случайной кривой. Допустим, что уравне­ ние траектории известно и имеет синусоидальный вид. Пусть на некотором участке эта траектория описывается уравнением

Если агрегат движется по траектории, описываемой форму­ лой (123), то закон изменения ее радиуса кривизны выражается зависимостью (124). Однако для практических расчетов необхо­ дим более конкретный показатель кривизны траектории агрегата.

136

В качестве такового можно использовать средний радиус кривизны кривой в определенном интервале. В данном случае целесообразно выбрать интервал 0, Ts /4, после которого закономерности повто­ ряются. Однако как показали результаты опытов, средний ра­ диус кривизны не может служить характеристикой, определяю­ щей изменения условий работы почвообрабатывающих машин. На технологический процесс работы более сильно и непосред­ ственно влияет другой показатель — интенсивность (скорость) изменения кривизны траектории по пройденному агрегатом пути,

Интенсивность изменения кривизны кривой является величи­ ной переменной. Поэтому желательно ее среднее значение исполь­ зовать в определенном интервале. Например,

137

В результате решения выражения (127) имеем

Интенсивность изменения кривизны траектории агрегата ока­

Качество вспашки можно считать высоким при определенных значениях ее технологических показателей, определяемых агро­ техническими требованиями. Качество обработки почвы оцени­ вается не только средними значениями этих показателей, но и их стабильностью. Особенно большое значение имеет стабильность ширины захвата плуга и глубины хода его корпусов.

Не все показатели непосредственно влияют на условия роста и развития растений, некоторые из них воздействуют лишь кос­

разно рассматривать в совокупности.

Чтобы определить влияние извилистости траектории движе­ ния пахотного агрегата на качественные показатели вспашки, были проведены опыты, во время которых трактор ДТ-75 в агре­ гате с плугом ПН-4-35 двигался параллельно намеченной траекто­ рии, имеющей синусоидальную форму с амплитудой А и перио­ дом колебаний Ts. На рис. 31, а—з изображены основные показа­ тели технологического процесса вспашки и их дисперсии при работе агрегатов со скоростью 1,42 м/с в зависимости от амплитуды коле­ баний траектории движения агрегата, когда Ts = 40 м. Данные получены при втором проходе трактора. На всех рисунках наряду с кривыми, показывающими изменения качества обработки почвы, приводятся дисперсии процессов. Из опытных данных видно, что с увеличением извилистости траектории пахотного агрегата дисперсии показателей вспашки возрастают, увеличиваются нерав­ номерность ширины захвата плуга и глубина хода его рабочих

к среднему значению и, как следствие этого, увеличивается дис­ персия тягового сопротивления.

Возрастание дисперсии показателей процесса вспашки, уве­ личение неравномерности последних по пройденному агрегатом пути говорит о снижении качества выполняемой работы. Так, неравномерность хода плуга, его перекос в горизонтальной пло­ скости приводит к увеличению ширины захвата на многих участках траектории. Результатом этого являются недорезы между корпу­ сами. Иногда величина недореза пласта у навесных плугов при непрямолинейном движении трактора достигает 20 см. Влияние

138

извилистости траектории на указанные показатели этим не огра­ ничивается. Как видно из рис. 31, с увеличением амплитуды траек­ тории агрегата при постоянном периоде колебаний Ts увеличи­ вается глыбистость, уменьшаются крошение и вспушенность, следовательно, ухудшается рыхление почвы. Гребнистость поверх­ ности вспаханного поля увеличивается, а слитость ее уменьшается.

Наряду с качественными показателями при изменении ширины захвата и глубины хода плуга изменяются и энергетические показатели.

На рис. 32, а—з изображены опытные данные, полученные при изменении извилистости траектории вследствие разных зна­ чений Ts. Скорость движения агрегата v= 1,42 м/с, амплитуда траектории А — 1 м.

Очевидно, что с увеличением периода Ts при постоянном зна­ чении А траектория агрегата будет приближаться к прямоли­ нейной. Поэтому из рис. 32 видно, что с увеличением Ts диспер­ сии показателей технологического процесса вспашки уменьшаются, и качество работы улучшается. Приведенные здесь данные пол­

139