Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2004, №8
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Кубанский государственный аграрный университет
Наименование: Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета
Год издания: 2004
Кол-во страниц: 250
Дополнительно
Вид издания:
Журнал
Артикул: 640541.0001.99
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
УДК 632.372.072.1.32 ВЛИЯНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ЛИНИИ ДЕЙСТВИЯ СИЛЫ ТЯГИ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ПЛУГА Рыжих Н.Е. – к. т. н., доцент Кубанский государственный аграрный университет В статье приведен анализ взаимного воздействия плуга и стенки борозды и влияние направления силы тяги на сопротивление плуга. Обосновывается и предлагается смеще ние плуга на тракторе, обеспечивающее меньшее трение о стенку борозды. Пахота играет существенную роль в сельскохозяйственном производ стве и является одной из энергоемких работ. Поэтому снижение тягового сопротивления плуга имеет большое хозяйственное значение. Для выявления причин возникновения сопротивления рассмотрим ра бочие поверхности корпуса плуга как поверхности трехгранного клина (рис. 1). Рисунок 1 – Схема сил, действующих на корпус плуга в горизон тальной плоскости
Грань (1), которая подрезает, деформирует и переворачивает пласт, выполнена с постепенным изгибом, или в виде винтовой поверхности. Она воспринимает основное воздействие почвы и производит полезную работу. Нижняя грань полезной работы не производит, но и трение ее незначитель но, так как при правильно настроенной сцепке плуг приподнимается силой тяги и удерживается от заглубления опорным колесом. А вот боковая грань (2), являясь полевой доской, упирается в стенку борозды (3), и удерживает корпус от бокового смещения, вызываемого поперечной составляющей дав ления пласта (П.С.Д.П.) на рабочую поверхность плуга, и потребляет энер гию на преодоление трения о стенку борозды. Перемещение корпуса происходит под действием силы тяги Р, вызывая реакцию почвы Rп на лемех и отвал. Под действием составляющей Rпу этой реакции Rп корпус стремится сместиться вбок, но этому препятствует стенка борозды (почва) реакцией Rб на полевую доску. Прямолинейное движение корпуса плуга стабилизируется под действием этих сил, преодолевая силы Rх. резания (откалывания почвы) и трения о почву. На величину трения полевой доски сказывается направление линии действия силы тяги (Л.Д.С.Т.). При положении Л.Д.С.Т. в продольно вертикальной плоскости, проходящей по оси симметрии трактора, трение создается только поперечной составляющей Rпу давления пласта Rп на рабо чую поверхность корпуса (величина обуславливается углом расположения режущей кромки лемеха и рабочей поверхности отвала к линии движения корпуса). По опытным данным исследования работы плуга Г.Н. Синеоко вым [1], боковое давление плуга Rу равно ⅓ полезного сопротивления Rх. При полезном сопротивлении Rхк одного корпуса в определенных условиях равно 3 кН, давление на стенку борозды Rук составляет 1 кН, а назначение этого, слишком большого, давления – направлять плуг вдоль стенки бороз ды для проведения прямолинейности вспашки. На движение плуга в борозде, на управляемость и стабильность движе ния пахотных агрегатов также существенно влияет расположение Л.Д.С.Т.
Для устойчивого хода плуга в борозде необходимо присоединить плуг к трактору так, чтобы линия О1О2 (рис. 2, 3) действия силы тяги пересекала след О2 центра тяжести плуга [2]. Рисунок 2 – Схема сил, действующих на плуг в горизонтальной плоскости при смещении точки прицепа: а – вправо; б – влево Если линия тяги не совпадает с линией движения центра агрегата Ш (за центр агрегата берется точка агрегата, кинематика которой условно опреде ляет кинематику всех остальных точек агрегата), но проходит через центр вращения О1, то сила тяги стремится сдвинуть трактор по нормали к на правлению движения. В случае, когда линия тяги не совпадает с линией движения и не проходит через этот центр О1, сила тяги вызывает момент, поворачивающий трактор [3]. Следовательно, для стабильного прямолиней ного движения трактора необходимо располагать Л.Д.С.Т. в вертикальной плоскости симметрии трактора, но это возможно не на всех агрегатах из-за маломощности тракторов, перемещающих плуги с малым захватом и значи тельным сопротивлением. На пахотных агрегатах с тракторами класса тяги 30 и 40 кН это решается опусканием одной гусеницы в борозду, что приво б
дит к ее повышенному износу. Поэтому гусеничные тракторы при вспашке ведут обеими гусеницами по невспаханному полю, сдвигая линию тяги на 150 мм [3]. При этом происходит стаскивание трактора в борозду, и сильно затрудняется ведение трактора. Смещение вправо на 150 мм точки прицепа на тракторах (рис. 2а) располагает Л.Д.С.Т. к линии движения центра агре гата со стороны вспаханного поля под углом ≈ 6°, это вызывает силой тяги дополнительное давление Р'ук корпуса на стенку борозды. Из расчета полез ного сопротивления одного корпуса Rxк, равного 3 кН, это дополнительное усилие определяется Р'ук = Rx tg 6°, P'yк = 3 · 0,105 = 0,315 кН. Дополнительное усилие корпуса на стенку борозды увеличивает и так большое трение, созданное П.С.Д.П. Общее давление корпуса на стенку бо розды (рис. 2а) Ра ук = Rук + Р'ук = 1,315 кН вызывает вместе с трением реак цию Rд стенки борозды на полевую доску. Боковое давление корпусов на стенку борозды обеспечивает прямоли нейное движения плуга, но давление при допустимом пределе колебания прямолинейности уже большое, и вызывает значительное сопротивление плуга. Давление корпусов на стенку борозды можно уменьшить, регулируя положение точки присоединения плуга к трактору ее смещением от осевой линии влево, в сторону невспаханного поля (рис. 2б). При таком смещении точки прицепа на тракторе полного отрыва плуга от стенки борозды воз никшей силой Ру на нем не произойдет, так как эта сила значительно меньше противодействующей прижатию плуга П.С.Д.П. Результирующая Rп воздей ствия пласта на рабочую поверхность плуга лежит в горизонтальной плос кости к оси ОХ под углом 15–25° [3]. Чтобы выбрать боковое давление плу га (то есть оторвать его от стенки борозды), необходимо направить силу тя ги к линии движения агрегата под углом 15–25° (на линию равнодействую щей сопротивления плуга), значительно смещая точку прицепа от осевой линии трактора, что по расположению плуга относительно трактора невоз
можно. При смещении точки присоединения нижних тяг на тракторе хотя бы на 150 мм влево от осевой линии трактора, получим направление линии действия силы тяги к линии движения центра агрегата под углом ≈ –6° (рис. 2б), что создает на корпусе плуга боковое противодействующее продольно му сдвигу корпуса усилие Р'ук равное 0,315 кН. В результате давление кор пусом на стенку борозды получится равным (рис. 2б) Рб ук = Rук – Р'ук = 1 – 0,315 = 0,685 кН, и реакция стенки борозды Rд на полевую доску уменьшит ся. Снижать сопротивление плуга предлагаемым образом, смещая точку прицепа влево на тракторе, на практике не применяется из-за маломощности тракторов. Направлять правые ходовые органы в борозду на пахотных агре гатах с гусеничными тракторами трудно из-за повышенного износа гусениц, а с колесными тракторами это возможно, если уменьшить рекомендованное смещение правых колес с выравниванием сцепных качеств левых за счет ус тановки двух колес или другим способом. На пахотных агрегатах с расположением трактора вне борозды суще ствующая трудность управления, обусловленная сползанием трактора в бо розду, устраняется с помощью плуга с повернутыми лемехами [4]. На рисунках 2, 3 изображены существующие и предлагаемый пахотные агрегаты и соответствующие силовые многоугольники силы тяги, сопротив ления плуга и реакции стенки борозды Rд на полевые доски. Определение и сравнение давления полевых досок на стенку борозды на построенных си ловых многоугольниках при различных смещениях плуга на тракторе, а также применения плуга с повернутыми лемехами подтверждают возмож ность снижения его величины.
Рисунок 3 – Схема сил, действующих в горизонтальной плоскости на плуг с повернутыми лемехами На существующих пахотных агрегатах со сдвигом точки прицепа впра во нормальные реакции почвы на полевую доску каждого корпуса представ ляют значительные (1,315 кН) величины, повышающие сопротивление плу га (рис. 2а). Сопротивление плуга меньше на агрегате со смещенной влево точкой прицепа за счет уменьшения реакции почвы на полевые доски (до 0,685 кН, рис. 2б). На предлагаемом пахотном агрегате (рис. 3) при значи тельной глубине пахоты одинаковое воздействие пласта на лемех и отвал вызывает противоположное боковое воздействие на корпус, которое ком пенсируется Rуо ≈ Rул. Поэтому Л.Д.С.Т. надо направлять под углом к линии движения центра агрегата для прижатия корпусов к стенке борозды силой R л
тяги, то есть плуг смещать в сторону вспаханного поля, что совпадает с не обходимостью составления агрегатов таким образом. Кроме того, сдвиг обеспечивает незначительное давление корпуса на стенку борозды, доста точное для устойчивого хода плуга в борозде. Работа агрегатов со смещенной точкой прицепа не вправо, как обычно, а влево возможна на агрегатах с широким захватом и на других агрегатах с движением ходовых органов одной стороны по борозде. В учхозах "Красно дарское" и "Кубань" работали агрегаты, на которых были установлены плу ги с повернутыми лемехами. Устойчивое движение трактора нарушалось лишь при мелкой пахоте и при постановке первого повернутого лемеха (трактор уводило от борозды в сторону невспаханного поля). Отклонение от прямолинейного движения трактора устраняется сдвигом точки прицепа на большую величину вправо, а это важно при составлении агрегатов с мало мощными тракторами. Вывод. Конструкция существующих лемешных плугов создает избы точное давление на стенку борозды, которое увеличивается на агрегатах с малой шириной захвата силой тяги, направленной под углом к ходу движе ния. Создание широкозахватных агрегатов или движение тракторов по бо розде позволит механизаторам смещать точку прицепа плуга на тракторе влево, что обеспечит силой тяги частичную опору плуга на трактор, умень шая трение о стенку борозды. Реализация боковых воздействий почвенного пласта на лемех и отвал на плугах с повернутыми лемехами делает возможным создание пахотных агрегатов с меньшим трением полевой доски и с выносом плуга в сторону вспаханного поля. Список литературы 1. Синеоков Г.Н. Полезные и вредные сопротивления плуга / Тракторы и сельхоз машины. – 1959. – №2.
2. Карпенко А.Н. Справочник механизатора. М.: Колос, 1975. 3. Венчиков Н.А. Механизация обработки почвы. М.: Колос, 1972. 4. А. с. РФ №1025343. Рыжих Н.Е. Многокорпусный плуг. Б И №24, 1983. 5. Пат. РФ №2190313 А 01 В 15/00. Многокорпусный плуг. Рыжих Н.Е., Фортуна В.И., Маслов Г.Г. Бюл. №28 от 10.10.02.
УДК 303.732.4 КРИТЕРИИ РЕАЛЬНОСТИ И ПРИНЦИП ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ ВИРТУАЛЬНОЙ И "ИСТИННОЙ" РЕАЛЬНОСТИ Луценко Е.В. – д. э. н., к. т. н., профессор Кубанский государственный аграрный университет В статье впервые сформулирован принцип эквивалентности виртуальной и "ис тинной" реальности и приведены критерии реальности. Кратко описаны компьютерные системы, в которых виртуальная или "истинная" реальность зависят от психофизиоло гического состояния и состояния сознания пользователя. Обоснована необходимость изучения влияния компьютерных систем с интеллектуальной обратной связью, в част ности систем виртуальной реальности и систем с биологической обратной связью и се мантическим резонансом на состояние сознания пользователя с целью управления со стоянием пользователя. 1. Классическое определение системы виртуальной ре альности ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ (ВР) – модельная трехмерная (3D) окружающая среда, создаваемая компьютерными средствами и реали стично реагирующая на взаимодействие с пользователями (http://dlc.miem.edu.ru/newsite.nsf/docs/CSD309). Технической базой систем виртуальной реальности являются совре менные мощные персональные компьютеры и программное обеспечение высококачественной трехмерной визуализации и анимации. В качестве устройств ввода-вывода информации в системах ВР применяются вирту альные шлемы с дисплеями (HMD), в частности шлемы со стереоскопиче скими очками, и устройства 3D-ввода, например, мышь с пространственно
управляемым курсором или "цифровые перчатки", которые обеспечивают тактильную обратную связь с пользователем. Совершенствование систем виртуальной реальности приводит ко все большей изоляции пользователя от обычной реальности, т.к. все больше каналов взаимодействия пользователя с окружающей средой за мыкаются не на обычную, а на виртуальную среду – виртуальную реаль ность, которая при этом становится все более и более функционально замкнутой и самодостаточной. Создание систем ВР является закономерным следствием процесса совершенствования компьютерных систем отображения информации и ин терфейса управления. При обычной работе на компьютере монитор занимает не более 20 % поля зрения пользователя. Системы ВР перекрывают все поле зрения. Обычные мониторы не являются стереоскопическими, т.е. не созда ют объемного изображения. Правда, в последнее время появились разра ботки, которые позволяют преодолеть это ограничение (достаточно осуще ствить в yandex.ru запрос "Стереоскопический монитор"). Системы ВР из начально были стереоскопическими. Звуковое сопровождение, в том числе со стерео- и квадро-звуком, се годня уже стали стандартом. В системах ВР человек не слышит ничего, кроме звуков этой виртуальной реальности. В некоторых моделях систем виртуальной реальности пользователи имеют возможность восприятия изменяющейся перспективы и видят объ екты с разных точек наблюдения, как если бы они сами находились и пе ремещались внутри модели. Если пользователь располагает более развитыми (погруженными) устройствами ввода, например, такими, как цифровые перчатки и вирту альные шлемы, то модель может даже надлежащим образом реагировать на такие действия пользователя, как поворот головы или движение глаз.