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

Но, несмотря на это, отклонения трактора от заданного направле­ ния имеют высокие значения, о чем свидетельствует возрастание дисперсии процесса у (I).

При работе по контуру склона прямолинейность траектории движения колесных тракторов значительно -ниже, чем на горизон­ тальной местности. Прямолинейность траектории нарушается уже на склонах с поперечной крутизной 5°, на склонах более высокой крутизны она уменьшается более значительно. Это одна из главных причин, снижающих качество сельскохозяйственных операций, осуществляемых на склонах.

С увеличением крутизны склона максимальные значения нор­

по склону вверх, становится неодинаковым, хаотичность процесса у (I) возрастает. Однако эта зависимость характерна не для всех водителей тракторов.

Опыты, проведенные с участием другой группы водителей, дали иные результаты. С возрастанием крутизны водители работали более сосредоточенно и макисмальные значения кривых нормиро­ ванных спектральных плотностей процесса у {I) получились более высокими. Однако при такой напряженной работе они быстро уставали. С повышением крутизны склона водители действовали более внимательно и четко. Конечно, это не единственная и не основная причина, затрудняющая работу водителей тракторов на склонах, однако она имеет довольно важное значение.

влияет на спектральный состав процесса у (I). По мере удаления центра тяжести от задней оси, т. е. с увеличением расстояния /п , преобладающие частоты процесса перемещаются в сторону боль­ ших значений круговых частот. Это обстоятельство особенно характерно для склонов большой крутизны, следовательно, регу­ лирование направления движения трактора по мере увеличения расстояния 1П затрудняется и водитель чаще прибегает к механизму управления.

Таким образом, с увеличением значений /п уменьшается пря­ молинейность движения трактора, так как возрастает дисперсия процесса у (I) и преобладающие частоты смещаются в сторону больших значений. Отсюда можно сделать следующий вывод: при движении навесных агрегатов по контуру склона (сельско­ хозяйственная машина навешана сзади трактора) из-за уменьшения расстояния /п прямолинейность движения трактора будет больше, чем при работе трактора без сельскохозяйственной машины. Для агрегатов, работающих на склонах, нецелесообразно машину наве­ шивать спереди трактора, так как при этом труднее сохранить

180

Т а б л и ц а 8 Показатель стабильности движения трактора МТЗ-50

182

Корреляционная функция процесса у (I) в последних описыва­ емых опытах аппроксимировалась выражением

Кх (АО = Ace- 4 * < А ( ) 2 cos В А/, для которого показатель стабильности

А= А (2а2 + В2 ).

Значения А Для приведенных опытов даны в табл. 8. Из этих данных видно, что с повышением уклона местности стабиль­ ность процесса у (/) уменьшается, так как показатель стабильности А возрастает. Иными словами, на склонах большей крутизны трактор больше колеблется относительно оси движения.

С помощью показателя стабильности А можно выяснить, как влияет расстояние центра тяжести трактора /п на траекторию трактора.

При движении трактора на склонах вдоль горизонталей мест­ ности увеличение /п приводит к возрастанию А и стабильность процесса у (I) уменьшается. Перемещение центра тяжести трактора вперед по ходу машины увеличивает момент, поворачивающий трактор по склону вниз. При этом устойчивость его хода умень­ шается и заданное направление движения вдоль горизонталей местности становится трудно сохранить.

При движении на горизонтальной местности с увеличением 1п вес, приходящийся на передние направляющие колеса трактора, возрастает, что до определенных пределов повышает сцепные качества передних колес. Управляемость тракторов увеличива­ ется, стабильность процесса у (/) увеличивается. Об этом свиде­ тельствуют данные табл. 8. Однако чрезмерное увеличение веса, приходящегося на передние колеса трактора, может затруднить управление трактором, что приведет к уменьшению прямолиней­ ности его движения.

Улучшение сцепления передних колес при увеличении /п наблюдается и при работе на склонах. Однако доминирующим при этом является влияние уклона местности на устойчивость

28. ОСОБЕННОСТИ Д В И Ж Е Н И Я ГУСЕНИЧНЫХ ТРАКТОРОВ ПО К О Н Т У Р У СКЛОНА

На прямолинейность движения гусеничных тракторов поперек склона уклон местности влияет также, как и на колесные. Рас­ смотрим прямолинейность движения гусеничных тракторов по контуру склона при различных поступательных скоростях.

183

Опыты проводились с трактором Т-74 на пяти участках, име­ ющих различный уклон (длина гона 100 м). Корреляционные функции процесса отклонения точек траектории трактора Т-74 от оси движения аппроксимировались выражением

Сравнение коэффициентов корреляции, полученных для колес­ ного и гусеничного тракторов, показывает, что у гусеничного трак­ тора коэффициент В (показывающий преобладающие частоты в спектре) заметно выше, чем у колесного.

j ! Повышение скорости агрегатов на всех исследовавшихся скло­ нах приводит к увеличению колебаний траектории управляемых тракторов, причем у колесных гораздо большему, чем у гусенич­ ных. Таким же образом влияет на траекторию движения тракторов увеличение крутизны участка.

Опытами установлено, что у колесных тракторов на склонах отклонения оси движения от горизонталей всегда больше, чем у гусеничных. Это еще раз подтверждает, что устойчивость дви­

184

29. РАБОТА НАВЕСНОГО ПАХОТНОГО АГРЕГАТА ПО КОНТУРУ СКЛОНА

Вспашка на склонах производится вдоль горизонталей мест­ ности, при этом чаще всего используют машины, предназна­ ченные для работы на горизонтальных участках, вследствие чего из-за нарушения условий работы агрегата качество пахоты на склонах снижается. Отрицательное влияние уклона местности на работу пахотных агрегатов этим не ограничивается. Снижается также стабильность технологических и энергетических показате­ лей вспашки. Так как последний вопрос исследован недостаточно, остановимся в основном на нем.

Рассмотрим изменение основных показателей вспашки и их рассеивание относительно среднего значения при обороте пласта по склону вниз и вверх при движении агрегата на различных скоростях.

В полевых опытах использовался пахотный агрегат, состо­ ящий из трактора ДТ-75 и навесного плуга ПН-4-35.

Результаты экспериментальных исследований позволяют утверждать, что при движении пахотного агрегата поперек склона, вдоль горизонталей местности — ширина захвата плугов при обо­ рачивании пласта вниз по склону уменьшается, при оборачивании же пласта по склону вверх — увеличивается по сравнению с уста­

При оборачивании пласта вниз по склону первый корпус заметно заглубляется, средняя глубина обработки почвы увеличи­ вается. При оборачивании пласта вверх первый корпус выглубляется, средняя глубина вспашки получается меньше, чем в первом случае. Эти явления наблюдаются при работе прицепных и в зна­ чительно меньшей мере при работе навесных плугов. Однако, чтобы исключить влияние второстепенных факторов на устойчи­ вость движения и выявить основные зависимости, пахотные агрегаты движутся во время опытов вдоль горизонталей местности, чаще всего намеченных заранее. Приведенные закономерности получены при таком движении агрегата.

В эксплуатационных условиях траектория пахотного агре­ гата получается извилистой, поэтому из-за ее непрямолинейности и снижения стабильности процессов приведенные закономерности несколько нарушаются. Объясняется это тем, что извилистость траектории пахотного агрегата зависит не только от уклона мест­ ности, почвенных и других условий, но и в значительной степени от исходной копируемой траектории. При работе на склонах при первом и втором проходах агрегата за исходную принимается прямая, в результате чего траектория агрегата получается менее извилистой, чем при последующих проходах. Поэтому данные, полученные за первый и последующие проходы, несколько отли­ чаются. Чтобы исключить влияние различной по характеру изви-

185

листости исходной траектории на результаты опытов до прохода агрегата, извилистость предыдущей траектории приводят к сину­ соидальному виду, характеризуемому амплитудой колебания тра­

денному агрегатом пути показывает, что их можно рассматривать как стационарные случайные процессы, обладающие эргодическими свойствами. Это значит, что, например, для крошения пласта или глыбистости на единице площади поверхности обработанного поля не обнаруживаются существенные изменения, если они взяты на достаточно большом расстоянии. Поэтому после обработки опытных данных на ЭЦВМ корреляционные функции этих про­ цессов аппроксимировались выражением

/СЛД/) = / Л е - « 2 <д<>2 cos р Д/,

где Dx — дисперсия случайного процесса; а и р — коэффициенты корреляционной связи; Д/ — путь.

Полученные после аппроксимации коэффициенты корреля­ ционной связи, а также другие величины, характеризующие основ­ ные качественные показатели вспашки, приведены в табл. 10. Результаты опытов * показывают, что уклон участка, а также направление оборачивания пласта сказываются не только на сред­ них значениях качественных показателей вспашки, но и на их стабильности по расстоянию.

Обозначим В (I) — процесс изменения ширины захвата плуга по пройденному расстоянию. Из опытных данных (табл. 10) следует, что с увеличением скорости агрегата дисперсия процесса В (I) возрастает. При оборачивании пласта вниз по склону она несколько больше, чем при оборачивании вверх. С увеличением скорости агрегата значения коэффициентов а и Р возрастают. Это свидетельствует об увеличении хаотичности процессов В (I). Скорость одинаково влияет на ширину захвата плуга при движе­ нии агрегата по извилистой траектории на горизонтальных участках и на склонах. Известное положение о том, что с увеличе­ нием скорости устойчивость прямолинейного движения агрегата возрастает, и при этом дисперсия ширины захвата плуга уменьша­ ется, не относится к рассматриваемому случаю, когда с целью

вниз, чего нельзя сказать о значениях дисперсий процесса. Это еще раз .указывает на то, что оценивать процессы нельзя только по значениям дисперсии, так как это может привести к ошибоч­ ным выводам.

* Опыты проведены С. Геворгяном под руководством автора.

186

Т а б л и ц а 10

Показатели стабильности технологического процесса вспашки на склонах v = 8°

187

Хаотичность процесса В (/) при оборачивании пласта вверх по склону объясняется главным образом сложностью такого оборота на участках с большим уклоном! На среднесвязанных поч­ вах при обороте пласта вверх по склону крошение пласта и смеще­ ние его кусков по отвалу происходит менее интенсивно. При этом отдельные куски пласта почвы остаются на отвале дольше, чем на горизонтальных участках, случается, что они падают в борозду. Та­ кие явления наблюдаются и при работе на других почвах. В резуль­ тате создается значительная неравномерность сопротивления по ширине захвата плуга, последний больше колеблется относительно мгновенного центра вращения и дисперсия ширины захвата плуга возрастает. Однако, как показали дальнейшие опыты, при неболь­ шом уклоне участка такая зависимость может не сохраняться. Большая длина гона (4x100 м) и многочисленность измерений (через каждый метр) позволяют утверждать, что полученные зако­ номерности характерны для аналогичных случаев.

Известно, что равномерность глубины обработки почвы на склонах значительно меньше, чем на горизонтальных участках, причем характер этой равномерности становится особенно слож­ ным, когда пахотный агрегат движется поперек склона по изви­ листой траектории. Объясняется это частым изменением направ­ ления силы тяги относительно следа центра тяжести (в некоторых случаях центра сопротивления) плуга на плоскости поверхности поля, а также изменчивостью уклона участка. В табл. 10 приведены данные о глубине обработки почвы для последнего корпуса навес­ ного плуга, который в зависимости от направления оборачивания пласта находится с нижней (относительно агрегата) или с верх­ ней стороны склона, т. е. оказывается в различных положениях, что значительно влияет на условия его работы. При анализе дан­ ных табл. 10 это обстоятельство необходимо учитывать.

Обозначим h (I) — процесс изменения глубины хода последнего корпуса плуга в зависимости от расстояния. Результаты опытов показывают, что при оборачивании пласта как вверх, так и вниз по склону с увеличением скорости дисперсия процесса h (/) воз­ растает. Но при этом коэффициенты корреляционной связи изменя­ ются по-разному. При оборачивании пласта вниз по склону увели­ чение дисперсии процесса сопровождается уменьшением значений а и В. Следовательно, для этого случая, если исходить из коэффи­ циентов а и р , повышение скорости агрегата приводит к возраста­ нию стабильности процесса /г (/). Заметим, что если учитывать только значения дисперсии, то вывод будет иным. Поэтому в таких случаях целесообразно использовать показатель стабильности процесса

Д , = D , ( 2 a 2 + р 2 ) ,

в котором участвуют не только дисперсия, но и коэффициенты корреляционной связи.

188

ные табл. 10). Это значит, что равномерность глубины хода послед­ него корпуса плуга увеличивается. При оборачивании пласта вверх по склону равномерность глубины хода последнего корпуса значительно уменьшается, т. е. технологический процесс вспашки в этом случае нарушается особенно сильно. Относится это в основ­ ном к процессу оборачивания пласта. Немалую роль при этом играет средняя глубина хода плуга. При оборачивании пласта вниз по склону последняя всегда больше, чем в других случаях, и плуг движется более стабильно. Несмотря на то, что речь идет о равномерности хода последнего корпуса плуга, нельзя не при­ знать, что характер его движения в какой-то мере отражает осо­ бенности движения и других корпусов плуга. Следовательно, можно полагать, что при работе поперек склона скорость агрегата желательно повышать только при оборачивании пласта по склону вниз, так как только в этом случае обеспечивается более равномер­ ная глубина обработки почвы.

При использовании показателя стабильности процесса для анализа опытных данных необходимо обратить внимание на сле­ дующее. Несмотря на то, что в табл. 10 размерности Dx и Dv не указаны, однако по размерности основного показателя вспашки, который приводится в таблице, можно определить размерность Dv для каждого случая. Так, для глубины хода последнего корпуса размерность Dv в см/м2 , для крошения пласта в %/м2 . Очевидно, сравнивать абсолютные значения Dv, полученные для различных процессов, нельзя. Значения DD можно сопоставлять только для одинаковых процессов.

Крошение пласта—одна из целей вспашки. Хорошее крошение среднесвязанных почв чаще всего свидетельствует о высоком ка­ честве вспашки. Уклон участка влияет на крошение пласта. Объ­ ясняется это следующим. Крошение — результат сложных де­ формаций, возникающих как при срезе и поднятии пласта на отвал, так и на отвале. Эти деформации действуют при сходе пласта с от­ вала и при падении его на дно борозды.

Деформации пласта при срезе мало зависят от уклона. Это особенно заметно на стадии перемещения пласта по отвалу, когда после начальных деформаций частично разломанные куски пласта взаимодействуют между собой, подвергаясь сложным деформа­ циям. Не последнюю роль при этом играет трение, возникающее между ними. Влияние уклона на крошение пласта особенно суще­ ственно на последующих стадиях, когда отброшенные со стороны отвала куски пласта и глыбы различной формы и размеров уда­ ряются о дно борозды. При оборачивании вниз по склону (при прочих равных условиях) пласт имеет в момент схода с отвала большую кинетическую энергию, которая еще увеличивается, благодаря большой высоте падения. Все это содействует хорошему крошению пласта после падения на дно борозды. На участках

189