867

, параллельная плоскость . На рисунке 3 плоскость задана двумя пересекающими прямыми m n , проходящими через точку S и соответственно параллельными прямыми CE и DE плоскости .

Геометрическим местом прямых, отвечающих второму требованию зада-

общему элементу двух геометрических мест, т.е. образующих, по которым плос-

образующих SF (или SM ) с плоскостью . Построенный отрезок SL отвечает всем требованиям задачи, кроме длины.

Для выполнения последнего требования задачиполучения отрезка AB заданной длинынужно произвести следующие построения, которые в силу свойств параллельного проецирования имеем право выполнить также на комплексном

с прямой KL в точке B .

Отрезок AB будет искомым, так как удовлетворяет всем требованиям задачи. Указанное построение можно рассматривать как перемещение отрезка NL параллельно самому себе в плоскости P SL a так, чтобы точка L двигалась по прямой LK до тех пор, пока точка N не попадает на прямую a .

Этап II. Записываем символический алгоритм решения задачи, пунктами которого являются последовательности операции, выполненные на наглядном изображении.

1.S a , S -произвольно;

2.S m n , || ;

211

3.S, a i a 45 ;

4.SF,SM ;

5.SF L ;

6.N SL, LN 30мм ;

7.K a ;

8.LK L K ;

9.N B || KL ;

10.A B a ;

11.A d || LN ;

12.B d KL .

Этап III. Решаем задачу на комплексном чертеже.

Человеческое сознаниеэто удивительный, могучий, не познанный ещѐ до конца мир. Оно обладает теми качествами и резервами, которым старается подражать электронный мозгЭВМ: памятью, поиском рациональных вариантов, быстродействием.

Но есть одно качество, которое пока недоступно ещѐ ЭВМ -дар воображения, то качество, развитию которого и помогает начертательная геометрия, являющаяся по словам Н.А. Рынина, основоположника советской школы этой науки, «наивысшим средством для развития той таинственной и мало поддающейся изучению точными науками способности человеческого духа… фантазии, без которой почти не совершаются великие открытия и изобретения».

Литература

1.С.А. Фролов, М.В. покровский. Начертательная геометрия. Что это такое? Минск. Высшая школа, 1986.

2.В.О. гордон., М.А. Семенцов-Огневский. Курс начертательной геометрии. Москва. Высшая школа, 1998.

УДК 631.17; 636.2

Н.В. Трутнев, Пермская государственная сельскохозяйственная академия, г. Пермь, Россия

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПЛАНИРОВОЧНЫХ РЕШЕНИЙ КОРОВНИКОВ БЕСПРИВЯЗНОГО СОДЕРЖАНИЯ

Аннотация. При реконструкции коровников с привязного на беспривязное содержание учитывается субъективное решение заказчика или застройщика без существенного обоснования. Эффективность планировочных решений коровников при реконструкции ферм должна быть обоснована объективно. Для этого необходимо определить критерии оптимизации и рассчитать по определенной методике. Предложен алгоритм расчета планировочных показателей, на основе которого можно составить программу на ЭВМ. Расчет показателей с помощью

212

персонального компьютера позволит избежать грубых ошибок при проектировании, повысит производительность труда проектировщика, а также даст возможность сравнить различные технологические и технические решения, позволит выбрать технологическое оборудование для содержания животных. Рассчитанные показатели позволят выполнить модернизацию эффективно, с меньшими затратами средств и лучшими характеристиками.

Ключевые слова: коровник беспривязного содержания, методика оценки, алгоритм, критерии

В настоящее время при строительстве ферм мало внимания уделяется оценке планировочных решений, однако, при рациональном выборе решений проектирования и реконструкции коровников имеется возможность увеличения поголовья на единицу площади на 20…30 % [1].

Для проектных решений существует много планировочных показателей, одни из них необходимо минимизировать, а другие должны быть максимальны-

ми [2, 5].

На планировочные показатели оказывает влияние значительное количество факторов, но в первую очередь нормы технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота НТП 1-99[8] и устанавливаемое оборудование. Тип устанавливаемого оборудования зависит от системы и способа содержания коров. В Пермском крае наиболее распространенным для содержания коров является привязной способ содержания. Однако наиболее эффекти в- но работают на фермах, где была выполнена реконструкция ферм с переводом животных на беспривязное содержание [3]с компьютерным управлением стадом.

Для того, чтобы понять эффективность принятых планировочных решений на стадии проектирования, необходимо составить методику, позволяющую рассчитать критерии оценки и сделать соответствующие выводы.

Любая методика оценки требует составления алгоритма, позволяющего рассчитать необходимые показатели. При составлении алгоритма необходимо соблюдать требования ГОСТ 19.003-80 «Схемы алгоритмов и программ. Обозначение условные графические».

Алгоритм начинается с ввода исходных данных (рис.1). Исходными данными для расчета являются планируемое поголовье животных, длина и ширина фермы, стойл, кормушек, проходов, ширина кормового стола и многие другие показатели, которые задаются при проектировании. Исходные данные ограничиваются нормами НТП 1-99, например, ширина прохода между двумя рядами боксов для взрослого скота должна быть не менее 2,0 метров, ширина проходов не менее 1 м и т.д.

213

Анализ исходных данных позволяет исключить грубые ошибки и требуется для выбора планировочного решения [6]. Перечень планировочных решений может быть на основе базы данных различных ферм или по различным технологиям. На первоначальном этапе возможен выбор ферм с поперечным и продольным размещением стойл. Анализ планировочных решений п озволяет подойти к выбору технических средств. После выбора технических средств для осуществления технологических процессов на ферме рассчитываются критерии оценки [2,7], которые необходимо сравнить с эталоном. Эталонные значения формируются для одной условной фермы с конкретным оборудованием и параметрами. Анализ математической обработки критериев оценки позволяет сравнить проектируемую ферму с эталоном. Если критерии оценки лучше или равны эталонному значению, то выводятся результаты с рекомендациями по реконструкции.

Когда показатели значительно хуже эталона, то осуществляется возврат к выбору оборудования или вводу исходных данных.

Работа по данному алгоритму требует наличия базы данных технических средств с технологическими и планировочными параметрами, т.е какую площадь занимает оборудование, как монтируется, его мощность, стоимость и многие другие, которые очень часто не приводятся в технической характеристике. Также необходимо четко представлять, какие критерии рассчитываются и как они влияют на размещение и комфорт животных и людей [7].

В зависимости от выбранного планировочного решения будут использованы различные формулы для расчета основных показателей [4].

Расчет критериев оценки позволит более объективно оценить эффективность реконструкции на стадии проектирования и позволит выполнить анализ влияния устанавливаемого оборудования на планировочные показатели ферм.

Выводы

1.Перед принятием решения по реконструкции необходимо производить анализ технологических и технических решений.

2.На основе алгоритма расчета планировочных показателей можно составить программу по расчету показателей.

3.Алгоритм должен иметь возможность сравнения с эталоном.

4.Формулы и критерии планировочных решений зависят от выбора планировочных решений и технологического оборудования.

5.Расчет критериев оценки позволит более объективно оценить эффективность реконструкции.

Литература

1.Трутнев Н.В., ТрутневМ.А., Ильюшенко Ю.В. Оценка планировочных решений при реконструкции коровников //В кн.: Инновационный потенциал аграрной науки – основа развития АПК. Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 90-летию сельскохозяйственного образования на Урале. – Пермь, ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2008. – С. 229-232.

2.Трутнев Н.В., Ильюшенко Ю.В. Показатели оценки эффективности реконструкции ферм //Пермский аграрный вестник. Часть 2. Сб. науч. тр.LXVIII Всероссийской науч.- практ. конф. «Инновации и технологии – эффективному агропроизводству».

–Пермь,, ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2008. – С.78-81.

215

3.Трутнев Н.В. ,Ильюшенко Ю.В. Опыт реконструкции молочных ферм.//В кн.: Актуальные проблемы регионального развития сельского хозяйства. Экономические аспекты эффективного функционирования организаций в современных условиях: Сб. науч. трудов. Пермский институт повышения квалификации кадров агропромышленного комплекса. – Пермь, , ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2008. – С. 23 – 28.

4.Трутнев Н.В. Расчет коровников беспривязного содержания при продольном и поперечном расположении боксов //Инновационному развитию АПК – научное обеспечение, Международная научно-практическая конференция. – Пермь: ФГОУ ВПО «Перм-

ская ГСХА», 2010. – ч. 1. – С. 298 – 302.

5.Найденко В.К.,Трифанов А.В., Туинов И.В. Обобщенные критерии оценки объемно-планировочных решений свинарников. //Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч.тр. - Вып. 78. –Санкт-Петербург: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, 2006. –

С. 166-172.

6.Найденко В.К., Трифанов А.В., Туинов И.В. Анализ объемно-планировочных решений в свинарниках свиноферм // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства Сб. науч. тр. – Санкт-Петербург: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии, 2006. – С. 172-179.

7.Найденко В.К. Ранжирование оценочных критериев для определения эффективности технологических объемно-планировочных решений свиноферм //Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства Сб. науч. тр. – Санкт-Петербург: ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакаде-

мии, 2007. – С. 119-126.

8.Нормы технологического проектирования предприятий крупного рогатого скота НТП 1-99 //РАЗРАБОТАНЫ НПЦ "Гипронисельхоз" (Минсельхозпрод РФ), ВИЖ, ВНИИВСГЭ, ВИЭСХ, ВНИИЭТУСХ, ВНИИМЖ, СНИИСГ, Севкавнипиагропром. – М.,

1999. – 40 с.

УДК 539.3

И.П. Уржунцев, Пермская государственная сельскохозяйственная академия, г. Пермь, Россия

ОСНОВНЫЕ СООТНОШЕНИЯ ТЕОРИЙ ПЛАСТИЧНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ЗАКАЛКЕ СТАЛИ

Аннотация. На очередном этапе нагружения в нулевом приближении решается упругая задача от заданных приращений граничных условий и температуры с учетом накопленного напряженного состояния. По полученным при решении упругой задачи приращениям перемещений определяются приращения полных деформаций. С учетом изменения температуры и истории нагружения определяется новое положение поверхности текучести и вычисляются пластические составляющие полного тензора приращения деформаций.

Ключевые слова: сталь, закалка, пластичность, текучесть, деформация, напряжение, упрочнение.

Так как закалка стали сопровождается значительными пластическими деформациями, то определение напряжений при этом должно базироваться на той или иной теории пластичности.

216

При закалке в процессе деформации любой элемент тела может разгружаться, выходить вторично за предел упругости, испытывая повторные нагружения и т.д. Для таких процессов пластического деформирования основные физические соотношения должны формулироваться в дифференциальной форме. И хотя такой подход приводит к дополнительным трудностям при решении задач, однако позволяет получить более достоверные результаты.

В дифференциальных теориях пластичности устанавливается связь между бесконечно малыми приращениями напряжений и некоторыми параметрами пластического состояния, учитывающими историю предшествующего нагружения. Развитие этих теорий связано с необходимостью математического описания непрерывного процесса деформироания. В основу их положен фундаментальный постулат Друкера [2]. В процессе нагружения добавочные напряжения произовдят положительную работу. За весь цикл дополнительного нагружения и разгрузки добавочные напряжения выполняют положительную работу, если имели место пластические деформации. Для упрочняющегося материала работа будет равна нулю только при чисто упругих изменениях. Постулат Друкера приводит к двум

непосредственно вытекает выпуклость поверхности текучести и перпендикулярность deijпл к этой поверхности, т.е. вытекает ассоциированный закон течения

Процесс пластического деформирования имеет следующую геометрическую интерпретацию. Рассмотрим напряженное состояние ij , представленное точкой на поверхности текучести. Тогда приращение тензора напряжений d ij , вектор которого направлен во внешнюю область этой поверхности, вызывает соответствующее приращение пластических деформаций deijпл , и происходит нагрузка. Если вектор приращения напряжений d ij направлен по касательной к

поверхностинейтральное нагружение, пластические деформации в этом случае приращения не получают. Наконец, если вектор приращения направлен внутрь области, то происходит разгрузка.

Форма и положение поверхности текучести зависят не только от текущего напряженного состояния, но и от всей истории предшествующего нагружения. Изменение поверхности текучести в процессе нагружения может быть описано еѐ

217

расширением и смещением в пространстве девиаторов напряжений по мере развития упрочнения, изменяющего предел текучести материала.

В работе Ю.Г. Коротких [3] на основе теории остаточных микронапряжений [1] и теории неизотермического пластичного деформирования [4] выводятся основные соотношения между приращениями компонент тензоров напряжений и деформаций.

Полагая справедливой гипотезу линейного трансляционного упрочнения, эти соотношения записываются следующим образом. Компоненты приращения тензора деформаций представляются в виде суммы приращений упругих и пластических деформаций

При выводе основных соотношений для начально изотропных тел тензоры напряжений, деформаций и их приращений раскладываются на шаровые

, ,e, e и девиаторные ij/ , ij/ ,eij/ , eij/ составляющие и связь устанавливается отдельно для шаровых и девиаторных компонент, а влияние шаровых составляющих на девиаторные учитывается через некоторые скалярные множители. Связь между девиаторными составляющими тензоров приращений напряжений и деформаций устанавливается в виде обобщенного закона Гука

где G - переменный модуль сдвига, являющийся функцией напряженного состояния и температуры.

Уравнение поверхности текучести в пространстве девиаторов напряжений записываются в виде

напряжений; Т -предел текучести.

Связь между приращениями тензора необратимых деформаций и тензора

Связь между шаровыми составляющими приращений тензоров напряжений и деформаций при малых гидростатических давлениях записывается в следующем виде

где К- переменный объемный модуль, являющийся функцией напряженного состояния и температуры.

218

Запись уравнений состояния в приращениях, а не в дифференциалах объясняется тем, что при решении динамических задач трудно регулировать величину приращения тензоров напряжений и деформаций, и они получаются заведомо больше тех величин, при которых их можно считать дифференциалами.

Допустим, что в некоторый момент времени t n в данной точке среды (в предположении еѐ пластической несжимаемости) известны компоненты тензора

остаточных микронапряжений ijn , компоненты девиатора тензора напряжений

иискомым приращением девиатора напряжений будет некоторый вектор AD .

Вработе Ю.Г. Коротких [3] показано, что вектор приращения пластических деформаций коллинеарен текущему вектору активных напряжений. Из этого

следует, что точка D лежит на прямой On 1C , соединяющий центр текущей поверхности текучести с концом вектора упругой догрузки. Это условие удовлетворяет принципу максимума скорости диссипации механической энергии [5].

219

Вектор CD определяется как разность между идеально упругим AC и идеально пластическим AD решениями, а модуль его будет равен

Для определения приращения пластических деформаций в условиях принятого линейного упрочнения материала можно воспользоваться соотношением

Необходимо отметить, что при рассмотрении основных соотношений дифференциальных теорий пластичности предполагалось, что они основаны на условии текучести Мизеса. Использование условия текучести Треска приводит к дифференциальным теориям пластичности с сингулярными точками. Эти теории для своей реализации требуют очень сложный математический аппарат, и поэтому они не нашли пока широкого применения.

Литература

1.Кадашевич Ю.И., Новожилов В.В. Теория пластичности, учитывающая остаточные микронапряжения.// Прикладная математика и механика.1958. № 22. Вып.1. с.78-89.

2.Качанов Л.И. Основы теории пластичности. М.: «Наука», 1969. 420с.

3.Коротких Ю.Г. О моделях вязко-упруго-вязко-пластических сред и их реализации в статических и динамических задачах термопластичности.// Всесоюзный межвузовский сборник. Вып. 1 (Прикладные проблемы прочности и пластичности). Горький: Издво ГГУ, 1975.с.42-57.

4.Палей И.З. Приложение теории остаточных микронапряжений к неизотермическому деформированию// Изд.АН СССР, Механика. 1965. № 2. с.110-113.

5.Циглер Г. Экстремальные принципы термодинамики необратимых процессов

имеханика сплошной среды. М.: «Мир», 1966.135с.

УДК 631.363

М.Ю. Четвериков, М.А. Трутнев, Пермская государственная сельскохозяйственная академия, г. Пермь, Россия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ШНЕК ЭКСТРУДЕРА

Аннотация. В статье описано воздействие шнека экструдера на элементарный клин материала, находящийся в зоне упруго-пластических деформаций, т.е. под участком поверхности последнего витка шнека.

Выведено уравнение осевой и тангенциальной составляющей силы действующей на клин со стороны шнек-винта, относительное перемещение шнеквинта и корпуса, предложено выражение для расчета крутящего момента на валу шнека экструдера, сделан вывод о необходимости экспериментальных исследований.

Ключевые слова: экструдер, шнек-винт, осевое усилие, расчѐт.

220