Рекламно-техническое описание

Министерство сельского хозяйства РФ

Саратовский государственный аграрный университет им.

УТВЕРЖДАЮ

Ректор ФГОУ ВПО СГАУ

_____________ //

«___»_____________2008 г.

РЕКЛАМНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Компьютерная программа для расчёта конструктивно-технологических параметров измельчения пней конической фрезой с жидкостным наполнителем

..00117

Листов 6

Разработчики:

______________________//

______________________/ /

13.02.2008>

1. Функциональное назначение разработки, область применения, ее ограничения.

Важными работами в лесном хозяйстве являются лесовосстановление на вырубках. Способы создания лесных культур зависят от лесорастительных условий, давности рубки, числа пней на 1 га. Выбор технологического процесса расчистки нераскорчеванных вырубок в лесостепной и степной климатических зонах ПФО определяет характер и последовательность операций, масштаб воздействия на лесную среду, конечный результат работ, уровень производительности труда. Особенностью вырубок лесостепной и степной климатических зон является захламленность порубочными остатками и наличие большого количества пней, которые затрудняют движение машино-тракторных агрегатов (МТА) по прямолинейным маршрутам. При этом снижается качество обработки почвы при посеве и посадке лесных культур. Разнообразные лесорастительные условия лесовосстановления требуют создания новых конструкций машин и оборудования.

В настоящее время возросли экологические требования к ведению работ в лесу, в частности к раскорчевке вырубок. Проведенный анализ способов расчистки вырубок от пней показал, что наиболее ресурсо - и природосберегающим способом является измельчение пней с его торца фрезерными рабочими органами. Оборудованием, реализующим такой способ расчистки является машина для измельчения пней, оснащенная конической фрезой с жидкостным наполнителем.

В лесостепной и степной климатических зонах наибольшее распространение получили трехплоскостная горизонтально-ступенчатая и трехплоскостная наклонно-горизонтальная ступенчатая формы торцевой поверхности пней. Наличие таких форм торцевой поверхности пней снижает устойчивость измельчителей, работающих по принципу торцевого фрезерования пня с вертикальной подачей рабочего органа вследствие неравномерной загруженности режущих элементов. Поэтому для повышения устойчивости применен принцип повышения инерционности конической фрезы при помощи жидкостного наполнителя, размещенного в корпусе фрезы. Новая конструкция конической фрезы (патент РФ на изобретение № 2 патент РФ на полезную модель № 000) состоит из: полого корпуса; режущих элементов; жидкостного наполнителя, размещённого внутри корпуса с заданным объемом; лопастей для придания жидкости принудительно-вращательного движения; центрирующего сверла; крестовидной муфты. Коническая фреза с жидкостным наполнителем работает следующим образом: во вращение приводят вал, который через крестовидную муфту вращает корпус. Вращающийся рабочий орган располагают на торцевой поверхности пня. При помощи центрирующего сверла первоначально выбирают незначительную часть пня, после чего прекращают подачу и увеличивают угловую скорость вращения корпуса до получения максимального значения момента инерции жидкости и корпуса, который уравновешивает моменты, образующиеся при резании пней со сложной формой среза торцевой поверхности. Так получаем самостабилизирующуюся систему «рабочий орган - жидкое тело». После получения такой системы начинается измельчение пня с его торца при помощи режущих элементов. Пень измельчается до тех пор пока его остатки не будут являться препятствием для движения МТА.

При измельчении пней со сложной формой торцевого среза на коническую фрезу действуют сталкивающие силы и силы реакции, вследствие неравномерной загрузки режущих элементов. Действующие на фрезу силы являются сложными функциями геометрических и массовых характеристик рабочего органа и жидкости, угла отклонения КФЖН от вертикали, возникающих режущих сил и параметров движения. Для их определения и исследования разработана программа, позволяющая автоматизировано рассчитывать и визуализировать выходные параметры построенной математической модели и определять оптимальные характеристики конической фрезы с жидкостным наполнителем.

При построении математической модели, рассматривалось движение фрезы на наиболее неблагоприятном, с точки зрения действия сталкивающих сил, участке - от момента касания крайней кромкой рабочего органа механизма остаточного выступа на пне до того момента времени, когда рабочий орган своей нижней кромкой коснется пня. В этот промежуток времени сталкивающие силы максимальны, поскольку режущие силы действуют только на одной кромке фрезы. По мере вхождения рабочего органа в пень появляются уравновешивающие режущие силы на противоположной кромке и процесс измельчения пня переходит в более благоприятную для конической фрезы фазу. Для выбора наилучших конструктивных параметров фрезы рассматриваются ее основные геометрические размеры и соотношение сталкивающей силы и силы реакции в верхнем креплении фрезы. Для автоматизированного расчета используется следующий алгоритм расчета оптимальных параметров фрезы:

1. Из габаритных размеров пня и характеристик сложной формы торцевого среза с выступом выбираются параметры R- радиус рабочего органа, мм; ß- угол наклона режущих кромок (угол при основании конусообразного рабочего органа), град. и рассчитывается высота рабочего органа .

2. Находится начало системы координат, расположенное на расстоянии от нижнего конца рабочего органа.

3. По формулам ;

; ;

, , , и параметр .

4. По формуле находится геометрический параметр b, определяющий место верхнего закрепления КФЖН.

5. На основе выражений

;

строятся кривые зависимостей , для различных параметров, из которых по формуле , находится высота центрирующего элемента. Этот параметр выбирается из условий обеспечения резания пней необходимой высоты и обеспечения сравнительно небольших сил реакции.

Построенный алгоритм и полученные соотношения реализованы в компьютерной программе, позволяющей быстро и наглядно рассчитывать оптимальные конструктивно - технологические параметры конической фрезы с жидкостным наполнителем для измельчения пней со сложной формой торцевого среза.

Программа реализует метод Рунге-Кутта для численного решения системы дифференциальных уравнений механического движения при моделировании процесса измельчения пня. Программа позволяет не только получить расчетные величины параметров, но и при помощи графиков визуализировать полученные значения. Программа может быть использована как в учебных целях в высших учебных заведениях, подготавливающих специалистов лесного хозяйства, так и при создании новых конструкций рабочих органов для измельчения пней в условиях населенных пунктов и лесных вырубок.

2. Используемые технические средства

Для использования данной компьютерной программы подойдет ЭВМ, на которой должна быть установлена операционная система Windows Me/2000/XP, Norton, MS Office: процессор Celeron 700 или другой более мощный, оперативная память объемом от 128 Мбайт. Одним из достоинств программного продукта является ее небольшой объем (170 Кб). При этом не требуется каких-либо специальных условий применения и требований организационного, технологического, технического характера.

3. Специальные условия применения и требования организационного, технического и технологического характера.

Данной программой может пользоваться человек не обладающий высоким мастерством работы с персональным компьютером. Для работы при помощи предлагаемой программы необходимы навыки работы со стандартными программами типа Norton, MS Office. Соотношение простоты работы с данным программным продуктом и ценность получаемых результатов позволят заинтересовать в приобретении разработки студентов лесотехнических ВУЗов, инженеров, конструкторов и ученых, занимающихся вопросами создания новых конструкций рабочих органов для измельчения пней.

4. Условия передачи документации на разработку или ее продажи.

Программа может распространяться на договорных условиях.