Определение параметров профиля опорной поверхности, взаимодействующей с колесами мобильной машины в условиях АПК (стр. 1 )

На правах рукописи

САФРОНОВ СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОФИЛЯ ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩЕЙ С КОЛЕСАМИ МОБИЛЬНОЙ МАШИНЫ В УСЛОВИЯХ  АПК

Специальность: 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского

хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Барнаул - 2013

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. »

Научный руководитель:                , доктор 

технических наук, профессор

Официальные оппоненты:         , доктор

технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО

«Алтайский государственный аграрный университет»,

профессор кафедры «Тракторы и автомобили»

, кандидат

технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО

«Новосибирский государственный аграрный университет»,

заведующий кафедрой «Автомобили и тракторы»

Ведущая организация:  Государственное научное учреждение

Сибирский научно-исследовательский институт

механизации и электрификации сельского хозяйства

Российской академии сельскохозяйственных наук

  (ГНУ СибИМЭ Россельхозакадемии)

Защита диссертации состоится 11 декабря 2013 года в 13:00 часов на заседании диссертационного совета Д212.004.02 при Алтайском государственном техническом университете им. Алтайский край, г. Барна, http://www. altstu. ru;  *****@***secna. ru;

Тел/

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Алтайского государственного технического университета им.

и на сайте www. altstu. ru

Автореферат разослан  «30»  октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор  Куликова Лидия

  Васильевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Развитие агропромышленного комплекса  во многом зависит от технического обеспечения. Широкое распространение для механизации сельскохозяйственных операций получили колесные мобильные машины, перемещающиеся в процессе работы по поверхности поля, на котором выращиваются сельскохозяйственные культуры. Из агротехнических требований, условий передвижения мобильных машин, качества выполнения технологических операций считается наиболее удобной горизонтальная поверхность поля с минимальными неровностями. Поэтому имеется потребность в периодическом проведении контроля формы поверхностей для определения необходимости соответствующих коррекций по выравниванию. Как показал проведенный анализ, имеющиеся способы такого контроля недостаточно совершенны и применение их для деформируемых поверхностей в условиях сельскохозяйственного производства затруднительно.

Рельеф, механические свойства, структура, влажность и состав почвы поддерживаются в первую очередь близкими к оптимальным для выращивания сельскохозяйственных культур. Форма поверхности будет также зависеть и от наличия корневой системы культурных растений и сорняков, следов работы почвообрабатывающих орудий и т. д.

Поэтому при взаимодействии колес с опорной поверхностью происходит деформация и уплотнение верхнего слоя почвы, образование колеи, проскальзывание колес относительно опорной поверхности. Степень деформации почвы будет зависеть также и от нагрузки на колесо, размеров колеса и формы протектора. При повторных проходах колес деформация почвы будет увеличиваться.

Поэтому исследования, направленные на разработку и оценку показателей деформируемой опорной поверхности при взаимодействии с движителями мобильных машин являются актуальными.

Целью работы является разработка способов контроля и определения параметров профиля опорной поверхности, взаимодействующего с колесами мобильной машины, при производстве растениеводческой продукции и при экспериментальных исследованиях.

Объект исследования:

- процесс взаимодействия колесной мобильной машины с опорной поверхностью.

Предмет исследования:

- закономерности изменения процесса взаимодействия колесного движетеля с опорной поверхностью.

Научная новизна:

- определены и обоснованы эффективные методы получения характеристик неровностей опорных поверхностей, обоснованы параметры оборудования для практической реализации  предложенных методов;

- получены зависимости для определения углов неуправляемого поворота колес мобильной машины при передвижении по неровностям;

- получены закономерности влияния размеров и формы неровностей опорной поверхности на перемещения различных точек мобильной машины в вертикальной плоскости при движении.

- обоснована возможность применения косвенных и прямых способов определения характеристик профиля как деформируемой, так и недеформируемой опорной поверхности, определены зависимости, характеризующие взаимодействие неровностей с колесами мобильной машины.

Техническая новизна исследований подтверждается патентом РФ на изобретение № 000 (Установка для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей).

Практическая значимость: результаты  исследований позволяют более точно и оперативно получать характеристики неровностей опорной поверхности и произвести в соответствии с этим выбор используемых мобильных колесных машин по конструктивным и эксплуатационным параметрам.

Методология и методы исследования. Применялись методы теоретической механики, математического моделирования. Экспериментальные исследования проводились как в полевых условиях, так и на лабораторных установках с использованием современной измерительной аппаратуры, с прикладным программным обеспечением. Разработанные методики основываются на основных положениях физики, механики и математики. Выводы теоретического анализа подтверждаются удовлетворительным совпадением с результатами модельных и натурных экспериментов.

Положения, выносимые на защиту:

- методы и оборудование для определения характеристик неровностей деформируемой опорной поверхности и результаты экспериментальных исследований;

- зависимости для определения отклонений колесной мобильной машины под действием неровностей.

Степень достоверности и апробация результатов.

Достоверность результатов обеспечивалась применением фундаментальных положений физики, теоретической механики и математики. Выводы теоретического анализа были подтверждены удовлетворительным совпадением с результатами экспериментальных исследований.

Основные результаты были представлены на 68-й научно-технической конференции «Научное творчество сотрудников и студентов автотранспортного факультета», Барнаул, 2010 г.; на VIII-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь - 2011», Барнаул, 2011 г.; на 69-й,  70-й и 71-й научно-технических конференциях «Научное творчество сотрудников и студентов факультета энергомашиностроения и автомобильного транспорта», Барнаул, 2011-2013 гг.;  ІІ-й Всероссийской научно-технической конференции 23-24 ноября 2012 г., г. Рубцовск.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 15 печатных работах, из них 3 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для кандидатских диссертаций. По конструкции установки для определения характеристик профиля деформируемых опорных поверхностей получен патент РФ на изобретение № 000 (Установка для определения характеристик деформируемых опорных поверхностей).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и основных выводов. Текст диссертации изложен на 175 страницах основного текста, включает 80 рисунков, 3 таблицы, библиографический список из 162 наименований, 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель исследований, научная новизна, практическая значимость, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализировано состояние проблемы, определены задачи исследования.

Отмечено, что в исследованиях академиков , , профессоров, д. т.н.  , , значительное внимание уделено влиянию рельефа поля на характеристики движения мобильных машин.

В настоящее время вместо полевых испытаний транспортных средств все большее применение находит математическое моделирование их движения, как обоснованный теоретически и отработанный практически способ испытаний, который позволяет значительно сократить как материальные расходы, так и трудовые и временные статьи затрат при их проведении и усовершенствовании. Учет внешних возмущений со стороны неровностей опорной поверхностей позволяет получить более точные результаты.

Микропрофиль опорной поверхности в настоящее время принято рассматривать как случайную функцию со следующими допущениями: функция стационарна и эргодична; ординаты микропрофиля подчиняются нормальному закону распределения; длины неровностей ограничены; микропрофиль меняется случайным образом только в вертикальной продольной плоскости. Основной статистической характеристикой микропрофиля однородного участка является его спектральная плотность или корреляционная функция. С целью проверки гипотезы нормальности и стационарности процессов могут определяться также функции или плотности распределения, моменты третьего и четвертого порядков и т. п.

Применяемые в настоящее время непосредственные способы измерения характеристик профиля дают высокую точность, но трудоемки, требуют значительных затрат времени.

Косвенные способы обеспечивают высокую производительность, но относятся преимущественно к контролю поверхностей с твердым покрытием, в основном для автомобильных дорог. Представляет интерес использование непосредственно мобильной машины в качестве динамической системы для оценки уровня внешних возмущений.