Автореферат (1151737), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

у = -28,961 Ln (х) + 129,7 при R² = 0,56; (20)

-производительности от влажности почвы,

у = - 0,0014х³ + 0,0352х² –0,2201х + 0,7169 при R² = 0,08; (21)

-производительности от каменистости,

у = 0,1326х^0,5127 при R² = 0,16; (22)

-производительности от глубины выборки камней,

у = 0,1325е^0.1231х при R² = 0,27. (23)

Полученные зависимости взяты за основу для разработки обобщенной формулы эксплуатационной производительности камнеуборочных машин.

Оценку эффективности технологии уборки камней из почвенного и подпочвенного слоев предложено проводить на основе математической модели, в которой в качестве критерия оптимизации принята эксплуатационная производительность камнеуборочной машины.

Целевая функция математической модели в общем виде:

П_э = (x_i ; y₁ ; u_m)  max, (24)

где П_э - главный исследуемый фактор (эксплуатационная производительность); x_i – внешний фактор (независимые переменные, каменистость Р_m, м³/га; прочность почвогрунта Р, МПа); y_j- внутренний фактор (управляющие переменные, глубина выборки камней h_у, м; ширина захвата В_L, м; масса машины G, т; мощность трактора N_т, кВт); u_m - зависимая переменная дополнительного фактора (полнота выборки, сбора камней,).

На основании установленных корреляционных связей, получена обобщенная формула эксплуатационной производительности камнеуборочных машин в виде уравнения множественной регрессии:

Пэ = 0,541 + 0,092237N_т - 0,87883Р - 0,00294Р_m - 4,52501 - 0,03049В_L- 2,3295h_у + 0,05151G, (25)

при полном коэффициенте корреляции R = 0,97.

Установлены рациональные пределы изменения входящих параметров: Пэ - эксплуатационная производительность, га/ч; N_т–мощность трактора, кВт, 56,9  N_т  77; Р–прочность почвогрунта, Мпа, 0,35Р1,421; Р_m каменистость, м³/га, 26,2Р_m 120;  - полнота выборки, сбора камней, в долях единицы, 0,801   0,998; В_L– ширина захвата, м, 0,6  В_L  5; h_у - глубина выборки камней, м, 0,05  h_у  0,3; G– масса машины , т, 1,62 G  5,3.

Оценка достоверности показывает, что расчетный F_{критерий} = 2,95 не превышает величину табличных F₀₅ = 5,59 и F₀₁ = 12,25 при степенях свободы ₁= 7 и ₂ = 1, а формула для расчета эксплуатационной производительности применима в качестве математической модели уборки камней.

Совершенствование технологий достигается формированием оптимальных комплексов машин с подбором их основных параметров, позволяющих повысить производительность труда при производстве работ по уборке камней с сельскохозяйственных площадей и производстве мелиоративных работ в зоне избыточного увлажнения. В качестве примера выполнены расчеты для сепарирующего устройства СУ-1,4 с трактором МТЗ-82. Получено, что с трактором МТЗ-82 можно достичь глубину выборки камней равную 0,137 м с гряды шириной 1,4 м при скорости 1,89 км/ч и равную 0,058 м при скорости 4,0 км/ч. Расчеты глубины выборки мелких камней показали, что паспортная глубина достигается при диапазоне значений числа ударов плотномера от 8 до 4 со снижением скорости движения от 1,11 до 0,525 м/с. Исходя из анализа данных, для выборки скрытых мелких камней требуется предварительное рыхление почвы.

В третьей главе «Экспериментальные и производственные исследования технологических процессов уборки камней» приведена методика исследований, представлены исследования эхолокационного метода диагностики и технологий уборки скрытых камней. Приводятся результаты опытно-производственной проверки технологий на объектах Смоленской и Ленинградской областей РФ.

Диагностика скрытых камней проводилась на базе изготовленного в 1989 г. устройства “Сонар-валуномер”, размещенного в салоне автомобиля УАЗ-452Д (Рис.3). Масса устройства без источника питания составляет 12 кг. Максимальная энергия, подводимая к возбудителю сейсмических волн, равна 1,8 Дж. Частота импульсов излучения от 1до 3 Гц. Напряжение источника питания 12 В.

Рис. 3. Расположение устройства Сонар в кузове автомобиля типа УАЗ-452Д и Устройство Сонар-валуномер: 1- возбудитель сейсмических волн, 2 – блок усилителя и фильтра, 3 – сейсмоприёмник СВ-30 с удлинителем, 4 – аккумулятор СТ-50, 5 – соединительные провода, 6 – осциллограф СI-73

Лабораторно- полевые исследования диагностики камней в подпочвенном слое с применением прибора «Сонар-валуномер» было проведены с использованием рабочего органа экскаватора-дреноукладчика ЭТЦ-2011

Н а трасе длиной 100 м выполнялась установка возбудителя-сейсмоприёмника с переменным шагом (схема рис.4).

Рис. 4. Схема расстановки возбудителя и приёмника сейсмоимпульсов: А- опорная площадка, F – вектор сейсмоимпульса, В – расстояние между створами при шаге в створе 1 м, к – камень,  - угол наклона опорной площадки от горизонтали,  - угол наклона вектора сейсмоимпульса от вертикали.

При проходе по трассе опытной траншеи определялись размеры и глубины расположения скрытых камней по сигналу на экране электронно-лучевого осциллографа устройства "Сонар-валуномер" с получением исходных данных для уточнения погрешности измерений. Затем отрывалась траншея с извлечением камней из отсыпаемого отвала. Объём камней определялся методом их погружения в воду и замера объёма воды, вытесненной в мерный сосуд.

Отклонение объема камней определенного устройством Сонар-валуномер от объема полученного вытеснением воды в мерный сосуд составило 4,55 %. Сравнение показало, что отклонение объема камней определенного эхолокационным методом меньше, чем при определении каменистости традиционным штабельным методом. Ошибка при штабельном методе для мелких камней составляет более 6%, (данные ВО Союзсельхозтехника), для средних камней соответственно 0,5…0,6 и 10%.(данные Кидельма К.Т.).

Р ис.5. Характеристика распространения и отражения продольной сейсмической волны.

На следующем этапе в траншею закапывались камни с известным объемом для диагностики эффективности определения расположения камней по глубине. Установлены зависимости угла наклона опорной площадки возбудителя от глубины залегания скрытого камня и плотности почвы (рис.5). Изучение форм распространения импульса возбудителя прибора «Сонар—валуномер» позволило определить применяемость его горизонтальной составляющей для определения глубины скрытых камней.

Полученные зависимости с высокой степенью сходимости выражаются уравнением:

У = 0,25х³-3,4524х²+ 0,1548х + 89,143, при R² = 0,99, (26)

где У – угол наклона, градус; х – отношение высоты слоя и количества ударов плотномера, h/C.

Экспериментальный цикл измерений включал в себя последовательные манипуляции с частотными фильтрами усилительно-преобразовательного тракта установки и наблюдением на экране осциллографа изменяющейся при этом волновой картины импульсов, принятых сейсмоприемником. Поисковым признаком служил присутствующий на экране осциллографа импульс или группа импульсов, изменяющие при частотном обеднении принятого спектра сигналов свою форму и амплитуду. Номер ячейки фильтра, при включении которого произошло уменьшение на 0,5 амплитуды найденного импульса, примерно соответствовало крупности валуна.

В результате лабораторно-полевых исследований установлены рациональные параметры, при которых обеспечивается надежная диагностика скоплений мелких, средних и крупных камней в слое грунта до 2,0м: - угол отклонения от вертикали отчетливого считывания полезного импульса  равен 7,1^о: - расстояние между створами сплошной диагностики - до 5 м (при шаге в створе 1 м). установлено, что четкий полезный импульс от неоднородностей появляется на экране в радиусе I…I,5 м от места дислокации камня. Установка обладает максимальной чувствительностью, когда линия расположения излучатель-сейсмоприемник ориентирована на камень. При необходимости обнаружения крупного камня (валуна) необходимо выполнить ряд замеров, в зоне зафиксированного импульса, последовательно приближаясь к центру окружности.

Эхолокационный метод диагностики засоренности почв камнями позволяет получить исходные данные наличия камней в грунте, определить их размеры и объём. Это позволяет использовать полученную информацию для последующей целенаправленной и эффективной уборки скрытых камней

Полевые исследования процесса уборки камней проводились на мелиоративных объектах Ленинградской и Смоленской областей РФ. В задачу исследований входила проверка теоретических зависимостей мощности и эхолокационного метода диагностики скрытых камней. Исследовались одностадийные технологии, предусматривающие послойную уборку камней за один проход машины и базовые многостадийные. Установлено, что одностадийная технология за счет резкого снижения трудоёмкости работ в среднем на 54,2% особенно на уборке мелких камней (на 54,2%) обеспечивает снижение стоимости уборки мелких камней на 44,6%.

Сравнение данных, полученных расчетным путем, с экспериментальными замерами тяговых сопротивлений камнеуборочной машины ВПК-4,5 в натурных условиях Ленинградской области РФ показывает их хорошую сходимость (в пределах 2..33%). Суммарные сопротивления извлечению камней машиной ВПК-4,5, при рабочем положении, в зависимости от почвенных условий на суглинках, изменяются в диапазоне 2,3…15,5 кН с расхождением 6…27% (рис.6).

Основные требования к уборке камней предусматривают их вывоз за пределы очищаемого поля, засыпание ям после извлечения камней, наличие неровностей на поверхности почвы не более  5 см на участке длиной 4 м. после завершения работ, разлет осколков взорванных глыб до 50 м.

Р ис.6. Зависимость сопротивлений извлечению камней машиной ВПК-4,5 от каменистости и плотности почв.

при определении качества уборочных работ допускается наличие оставшихся неубранных камней диаметром более 0,1 м в количестве не более 1 шт. на одной контрольной площадке. при сдаче объекта заказчику их выбираются из расчета: на 100 га - 6, 101…200 га – 10, более 201 га –15 площадок.

Анализ результатов исследований показывает, что технико-экономические и качественные показатели машин зависят, в основном, от каменистости почвы.

При изменении каменистости участков с 12 до 84 м³/га производительность машин комплекса снижалась на 18-48%, полнота удаления камней снижалась на 12-22%, наработка на отказ уменьшалась на 5-15%. Соответственно, стоимость выполнения операций повышалась на 25-50%.

Установлено, что при изменении каменистости участков от 4 до 259 м³/га, производительность траншейного дреноукладчика типа ЭТЦ-2011 снижалась с 119 п.м. до 38 п. м. Точность выдерживания уклона дренажа при укладке по лучу лазера снизилась с 1,2 до 2,8 раза. В этих условиях необходимо уточнять положение дренажных линий, для того, чтобы исключить влияние камней размером более 0,4 м, на производительность дреноукладчика. При увеличении каменистости наработка на отказ траншейного дреноукладчика снижалась с 22,6 до 5,7 ч.

На объекте Калливере Ленинградской области проведены эксплуатационные исследования по определению затрат мощности на преодоление силы сопротивления почвы с камнями. Для извлечения скрытых камней использовался рабочий орган бестраншейного дреноукладчика МД-12. Извлечение камней проводилось во время движения дреноукладчика к коллектору при заглубленном рабочем органе. По ходу движения камни диаметром до 0,6 м смещались в сторону, облегчая последующую укладку дренажа. При встрече с более крупным камнем холостой проход дреноукладчика повторялся со смещением относительно трассы дрены. Таким образом устранялись возможные нарушения технологического процесса укладки дренажа.

Сравнение данных, полученных расчетным путем с экспериментальными замерами тяговых сопротивлений бестраншейного дреноукладчика МД-12 в натурных условиях при предварительной уборке скрытых камней с трасс дрен в Ленинградской области РФ показывает их хорошую сходимость (рис.7).

Характеристики

Список файлов диссертации