авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

СНИЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ ПОЧВЫ при криволинейном движении КОМБИНИРОВАННОГО МТА НА БАЗЕ ТРАКТОРА ТЯГОВОГО КЛАССА

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Козлов Дмитрий Геннадиевич

СНИЖЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ ПОЧВЫ при криволинейном движении КОМБИНИРОВАННОГО МТА НА БАЗЕ ТРАКТОРА ТЯГОВОГО КЛАССА 2

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Мичуринск-наукоград

2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» на кафедре «Механика».

Научный руководитель: Кандидат технических наук, доцент Беляев Александр Николаевич
Официальные оппоненты: Манаенков Константин Алексеевич, доктор технических наук, профессор / ФГБОУ ВПО «Мичуринский государственный аграрный университет», кафедра «Технология обслуживания и ремонта машин», заведующий
Скурятин Николай Филиппович, доктор технических наук, профессор / ФГБОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Я. Горина», кафедра «Технический сервис в АПК», профессор
Ведущая организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова»

Защита диссертации состоится 11 июля 2013 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.041.03, созданного на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет» по адресу: 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, д. 101, корпус 1, зал заседаний диссертационных советов.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Мичуринский государственный аграрный университет»

С авторефератом можно ознакомиться на сайтах www.vak.ed.gov.ru и http://mgau.ru

Автореферат разослан 10 июня 2013 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Ланцев В.Ю.

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Современные технологии возделывания сельскохозяйственных культур не могут быть осуществимы без энергонасыщенных машинно-тракторных агрегатов, которые, как правило, более скоростные и широкозахватные. Однако они оказывают отрицательное влияние на почву своими движителями, снижая ее плодородие в результате уплотнения. Создается подпахотный уплотненный слой, нарушается водно-воздушный режим почвы, разрушается, и в ряде случаев необратимо, ее структура. Большую опасность представляет собой кумулятивный характер накопления уплотняющих воздействий в почве и прогрессирующее снижение ее потенциального плодородия. В этих условиях деструктивные последствия уплотнения почв ходовыми системами еще более возрастают. С точки зрения повышения урожайности сельскохозяйственных культур необходимо снижать не только уплотнение почвы, но и уплотняемую площадь.



В настоящее время накоплен большой опыт экспериментальных данных о показателях тягово-сцепных свойств колесных и гусеничных машин в различных почвенных условиях, а также об уплотнении и распылении почв при работе машинно-тракторных агрегатов. Однако этот опыт не всегда позволяет прогнозировать показатели взаимодействия ходовых систем с почвой и определять пути улучшения этих показателей, прежде всего, для универсально-пропашных тракторов интегральной схемы, работающих в составе комбинированных агрегатов. Воздействие ходовых аппаратов этих тракторов на почву изучены недостаточно, особенно на поворотной полосе при обработке пропашных культур, по-прежнему не выявлены резервы снижения уплотняющего воздействия на почву ходовых систем этих тракторов.

Поэтому реализация проблемы снижения динамического воздействия колес трактора на почву, ведущая к повышению ее плодородия, является актуальной и требует комплексного исследования.

Степень разработанности проблемы. Изучению физико-механических свойств почв посвящены работы Бахтина П.У., Владимирова В.Е., Докучаева В.В., Доспехова Б.А., Кройта Г.Р., Ковалева Г.И., Качинского Н.А., Пупонина А.И., Ревута И.Б., Степанова Л.Н. и других ученых.

Наиболее полно влияние ходовых систем на почву отражено в работах Водяника И.И., Горшенина В.И., Золотаревской Д.И., Ксеневича И.П., Кутькова Г.М., Кацыгина В.В., Ляско М.И., Манаенкова К.А., Махмутова М.М., Рославцева А.В., Русанова В.А., Скотникова В.А., Юшина А.А. и других ученых.

Несмотря на значительную проработку проблемы уплотнения почв машинно-тракторными агрегатами, по-прежнему остаются малоисследованными вопросы снижения уплотняемого воздействия движителей сельскохозяйственных машин на поворотных полосах, уменьшения ширины поворотных полос и увеличения производительности агрегатов за счет сокращения времени на совершение поворотов.

Все вышеизложенное предопределило цель и задачи, положенные в основу диссертационного исследования.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является снижение механического воздействия на почву колес универсально-пропашного трактора класса 2 в составе навесного комбинированного широкозахватного агрегата при совершении поворота на поворотной полосе за счет выбора рационального способа движения.

Реализация поставленной цели потребовала решения ряда задач, отражающих логику исследования:

– провести теоретические исследования динамического воздействия колес машинно-тракторного агрегата на почву при совершении поворота;

– разработать систему рулевого управления трактора со всеми управляемыми колесами и теоретически обосновать эффективность ее использования;

– провести экспериментальную проверку основных теоретических положений и определить зависимость качественных показателей технологического процесса от параметров и режимов поворота машинно-тракторного агрегата на поворотной полосе;

– выполнить производственную проверку модернизированной системы рулевого управления трактора и определить экономическую эффективность ее применения.

Предмет, объект и информационно-эмпирическая база исследования.

Предметом исследования являются закономерности взаимодействия движителей машинно-тракторного агрегата с почвой на поворотной полосе.

Объект исследования – процесс взаимодействия движителей машинно-тракторного агрегата с почвой на повороте.

Информационно-эмпирическая база исследования формировалась на основе совокупности статистических данных о развитии материально-технической базы сельского хозяйства, экспертных оценок руководителей и специалистов, работающих в аграрной сфере, материалов личных наблюдений.

Методология и методы исследования. В диссертационной работе использовались следующие методы исследований: системного и структурного анализа, методы математической статистики и сравнительного эксперимента. Аналитическое описание технологических процессов выполнялось с использованием методов теоретической механики, математического моделирования с использованием дифференциальных уравнений. Исследование разрабатываемых способов поворотов МТА выполнялось в лабораторно-полевых условиях в соответствии с действующими ГОСТ, ОСТ и разработанными частными методиками. Обработка экспериментальных исследований проводилась на ЭВМ с использованием программ Excel. Экономическая эффективность предлагаемых разработок определялась по стандартной методике для научно-исследовательских работ и новой техники.

Научная новизна диссертационного исследования. В диссертации получен ряд положений, отличающихся научной новизной:

– предложена математическая модель воздействия движителей трактора на почву при повороте, описывающая в формализованном виде комбинированное движение МТА и позволяющая определять воздействие движителей на почву;

– получены результаты теоретических и экспериментальных исследований механического воздействия колес универсально-пропашного трактора класса 2 в составе комбинированного широкозахватного агрегата на поворотной полосе, свидетельствующие о том, что при одинаковых скоростях движения и радиусе поворота трактор с двумя управляемыми мостами создает меньшие нагрузки на почву, чем с одним передним, а также подтверждают снижение деформации почвы за счет уменьшения плотности в следах трактора на 17,7% и твердости на 9,4% в сравнении с базовым участком;

– обоснован способ определения траектории криволинейного движения машинно-тракторного агрегата на поворотной полосе, позволяющий по координатам строить действительную траекторию движения кинематического центра с высокой степенью точности;

– разработано конструктивное исполнение системы рулевого управления трактора со всеми управляемыми колесами, обеспечивающее повышение устойчивости движения трактора при любом радиусе поворота за счет устранения бокового скольжения и заноса, а также равномерного распределения вертикальных нагрузок по колесам.

Теоретическая и практическая значимость заключается в разработке конструкции системы рулевого управления трактора со всеми управляемыми колесами (патент РФ №2240943), реализующей способ движения «крабом», что позволяет снизить плотность и твердость почвы и тем самым увеличить урожайность технических культур после прохода машинно-тракторного агрегата на поворотной полосе.

Научные результаты, выносимые на защиту:

– разработанная конструкция системы рулевого управления трактора со всеми управляемыми колесами;

метод определения траектории криволинейного движения машинно-тракторного агрегата на поворотных полосах;

– результаты теоретических и экспериментальных исследований изменения физико-механических свойств почвы от воздействий на нее движителей МТА на поворотной полосе;

– оценка эффективности применения предлагаемой системы рулевого управления.

Реализация результатов исследований. В настоящее время в ОАО имени Лермонтова Становлянского района Липецкой области на тракторах ЛТЗ-155 используется модернизированная система рулевого управления, позволяющая осуществлять движение комбинированным способом поворота. Кроме того, полученные результаты используются в учебном процессе при чтении курса лекций по дисциплинам «Эксплуатация машинно-тракторного парка» на агроинженерном факультете ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ имени императора Петра I.

Достоверность научных положений подтверждается результатами экспериментальных исследований с достаточным числом опытов и аппаратурой, обеспечивающей приемлемую точность измерений, обработкой опытных данных с использованием математических программ на ЭВМ. Результаты теоретических исследований достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Соответствие темы диссертации требованиям Паспорта специальностей ВАК (технические науки). Диссертационное исследование по своей актуальности, полученным научным результатам, их новизне, теоретической и практической значимости находится в рамках специальности 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства, а предметная область исследования находится в рамках Паспорта специальности ВАК 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства, в пределах раздела 2. Разработка теории и методов технологического воздействия на среду и объекты (почва, растение, животное, зерно, молоко и др.) сельскохозяйственного производства и раздела 7. Разработка методов оптимизации конструкционных параметров и режимов работы технических систем и средств в растениеводстве и животноводстве по критериям эффективности и ресурсосбережения технологических процессов.





Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научных и научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава в Воронежском ГАУ (2003…2012 гг.), всероссийской научно-практической конференции в Курской ГСХА (2007 г.), международной научно-технической конференции в СПбГАУ (2007 г.), международной научной сессии в Московском ГАУ (2011 г.), а также апробированы в ОАО имени Лермонтова Становлянского района Липецкой области (2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ объемом 4,39 п.л., в том числе авторских – 2,71 п.л., из которых 2 – в изданиях, определенных ВАК, два патента РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 140 наименований и приложения. Работа изложена на 146 страницах, содержит 41 рисунок, 11 таблиц, 9 приложений.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель исследования, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе - « Анализ состояния вопроса и задачи исследований» - рассмотрены вопросы воздействия на почву колес машинно-тракторных агрегатов, виды и отрицательные последствия воздействия на почву МТА, приведена классификация по методам и средствам снижения деструктивного воздействия колес МТА на почву, изучены способы оценки механического воздействия на почву и методы оптимизации универсально-пропашных тракторов по критерию снижения динамического воздействия МТА на почву, а также приемы поворота колесного трактора по критериям устойчивости и разрушения почвы.

Во второй главе - «Анализ динамического воздействия колес трактора на почву методами математического моделирования» – на основе исследования динамики поворота МТА выявлены 4 основных этапа поворота, позволившие определить силы, действующие на трактор.

Для первого этапа (прямолинейное движение) определены силы, действующие на трактор (рис. 1) вдоль поверхности почвы Хк и Хп

Xк = Мк/rк –[ Рfк + Рjк + Рwк +( Gk/L )sin + Р"крк]

Хп = Мп/rп – [ Рfп + Рjп + Рwп + G(L-k)/Lsin + Р"крп]

и по нормали к ней Yк и Yп

Yк = 1/L[G кcos + (Рj + Gsin)h + P'крhк + Mf] + Р'кр

Yп = 1/L[Gcos (L – k) – (Рj + Gsin)h – P'крhк – Mf]

  Схема сил и моментов,-2

Рисунок 1 – Схема сил и моментов, действующих на трактор при прямолинейном движении по горизонтальной поверхности

Далее была принята рабочая схема (рис. 2) воздействия на почву:

от переднего и заднего колёс соответственно

Рисунок 2 – Схема воздействия колеса на почву при прямолинейном движении

При этом определялись силы, воздействующие на почву от колёс по вышеназванным этапам поворота:

Этап 1. При торможении (прямолинейное движение) как часть начала поворота с силами Хк, Хп и Yк, Yп ( формулы 1, 2).

Этап 2. Движение по дуге (рис. 3 а, б).

а) б)

а – движение трактора по дуге; б – действующие силы

Рисунок 3 – Схема воздействия колес на почву при повороте

и (3)

при этом Рц=Z1+Z2 – центробежная сила. В результате были определены

и (4)

Этап 3. Движение МТА по траектории с переменным радиусом (рис. 4, 5) были определены две составляющие тангенциальной силы инерции

P = РR +PV, (5)

где РR – составляющая силы инерции от изменения относительного радиуса кривизны при повороте

, (6)

где – относительный радиус кривизны, м.

, (7)

где РV – составляющая силы инерции от изменения скорости движения переднего моста

(8)

Этап 4. Движение МТА с ускорением при отклонении на угол 0 от прямолинейного движения без его поворота. Были определены ускорение и сила, действующая на центр масс М трактора

(9)

Поворот МТА, для которого была определена результирующая сила, воздействующая на почву, как результат разложения по трём координатам x, y, z (рис. 6)

Определен модуль результирующей силы:

(10)

При этом воздействия на почву от каждого колеса передней оси (индекс А), задней оси (индекс Б), внешнего радиуса поворота (индекс 1), внутреннего радиуса поворота (индекс 2), а каждая составляющая по осям x, y, z представлена как сумма воздействий от прямолинейного движения (индекс =) и приращение при изменении направления движения МТА (индекс ). В результате были получены выражения для величин результирующего динамического воздействия ходовой части МТА от каждого колеса на почву:

. (11)

Затем осуществлялось цифровое моделирование воздействия колёс МТА на почву на примере универсально-пропашного трактора ЛТЗ-155 класса 2, показавшее сходимость с экспериментом с точностью до 5% и позволившее анализировать влияние различных факторов на силы взаимодействия колёс МТА с почвой, а также исследовать методы управления (рулевого) и оптимизировать их с точки зрения минимизации воздействия каждого колеса движителя на почву. Расчёты параметров поворота проводились для режима выбранной постоянной частоты вращения ведущих колёс переднего моста при движении трактора с постоянной скоростью. Задавались различные законы изменения угла поворота колёс переднего – заднего мостов. При этом процесс поворота трактора рассматривался с поворотом на 180 градусов. На рисунках 7-12 представлены три варианта поворота при различных законах управления управляемыми колёсами [1=f(t) и 2=f(x)] c оценкой динамического воздействия силы каждого колеса на почву при скорости МТА 2,39 м/с.

 Из анализа рисунков 7–8 видно, что-21 Из анализа рисунков 7–8 видно, что-22

 Из анализа рисунков 7–8 видно, что при-23



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.