Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Особенности технологий и техника для подрезки и выкопки сеянцев в лесных питомниках 9
1.2. Анализ воздействия колеблющегося рабочего органа на корни растений 26
1.3. Влияние вибрации на эргономические параметры машин и здоровье человека 33
1.4. Основные этапы создания оборудования с вибрационными рабочими органами 36
1.5. Выводы по главе 1 44
1.6. Цель и задачи исследования 46
Глава 2. Теоретические исследования 47
2.1. Оптимизационная модель объекта исследования 47
2.2. Обоснование параметров кинематической схемы навесного устройства 54
2.3. Обоснование параметров черенковых ножей 56
2.4. Обоснование параметров горизонтального подрезающего ножа 65
2.5. Выводы по главе 2 79
Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований 80
3.1. Общая методика исследований 80
3.2. Методика определения технических параметров экспериментальных моделей комбинированного орудия для подрезки и выкопки сеянцев 83
3.3. Методика исследования влияния подрезки на биометрические параметры сеянцев 95
3.4. Методика эксплуатационных испытаний опытного образца комбинированного орудия 96
Глава 4. Обоснование параметров экспериментальной модели корнеподрезчика 100
4.1. Устройство и взаимодействие составных частей экспериментальной модели корнеподрезчика 100
4.2. Обоснование оптимальных технических параметров экспериментальной модели корнеподрезчика 103
4.3. Влияние подрезки на биометрические показатели сеянцев 121
4.4. Выводы по главе 4 125
Глава 5. Обоснование параметров экспериментальной модели выкопочного орудия 127
5.1. Устройство и взаимодействие составных частей экспериментальной модели орудия 127
5.2. Кинематический анализ выкопочного рабочего органа 130
5.3. Определение оптимальных технических параметров выкопочного рабочего органа 135
5.4. Лесотехническая оценка технологии выкопки сеянцев 137
5.5. Выводы по главе 5 142
Глава 6. Эксплуатационные испытания опытного образца комбинированного орудия 143
6.1. Основные технические параметры орудия и условия эксплуатационных испытаний 143
6.2. Испытания орудия на подрезке сеянцев 146
6.3. Испытания орудия на выкопке сеянцев 158
6.4. Технико-экономическая оценка эффективности технологий вибрационной подрезки и выкопки сеянцев 162
6.5. Выводы по главе 6 180
Общие выводы 181
Список использованной литературы
- Влияние вибрации на эргономические параметры машин и здоровье человека
- Обоснование параметров черенковых ножей
- Методика определения технических параметров экспериментальных моделей комбинированного орудия для подрезки и выкопки сеянцев
- Обоснование оптимальных технических параметров экспериментальной модели корнеподрезчика
Введение к работе
Объемы воспроизводства лесов в Российской Федерации с 1990 по 2001 г. уменьшились почти в 2 раза [47]. Это вызвано снижением финансирования лесного хозяйства и связанным с этим старением машинно-тракторного парка, сокращением номенклатуры машин и оборудования, применяемых в технологиях выращивания посадочного материала в лесных питомниках.
В настоящее время объемы искусственного воспроизводства лесов в различных регионах страны составляют до 30 % от общих объемов лесовосстановления. Преобладающим способом искусственного лесовосстановления является посадка лесных культур стандартным посадочным материалом [1, 5, 21, 22, 26, 47, 143,145, 146, 147, 148, 178].
Значительная часть культур, создаваемых стандартным посадочным материалом, списывается. Основная причина - низкое качество посадочного материала из-за несоблюдения технологий выращивания, в результате снижения уровня механизации технологических процессов в лесных питомниках и при уходах за лесными культурами [57].
Уровень механизации работ в 80-е годы 20-го века достигал 52 % [47]. В последние годы уровень механизации снизился до 20-25 %. Очевидно, что в сложившихся хозяйственно-экономических условиях повысить уровень механизации, а вместе с тем производительность и качество работ по искусственному лесовосстановлению можно путем создания современного многооперационного оборудования, использующего прогрессивные способы реализации технологических процессов. Применение такого оборудования позволит сократить номенклатуру технических средств для механизации работ в лесном хозяйстве и затраты на его приобретение и эксплуатацию.
Такой подход вытекает из Концепции развития лесного хозяйства Российской Федерации на 2003-2010 гг. [75], одобренной распоряжением Правительства № 69-р от 18.01.2003 г., в которой сказано, что в современных условиях воспроизводство лесов должно быть обеспечено, в том числе за счет применения современных технологий и технических средств для выращивания посадочного материала.
Одним из реальных путей повышения качества искусственного лесо-восстановления является применение укрупненного посадочного материала с мочковатой корневой системой, создаваемой методом подрезки сеянцев в посевах.
Исследованиями влияния подрезки корневых систем сеянцев в нашей стране занимались Н.П. Борисенко, В.И. Казаков, Н.П. Калиниченко, В.К. Макиенко, Е.Н. Медведев, П.И. Мелешин, Ф.М. Овчинников, Н.С. Прошин, Н.А. Смирнов и др. [17, 18, 61, 63, 89, 90, 91, 94, 95, 115, 116, 117, 118, 138, 155, 156]. Этими исследованиями установлено, что подрезка корней, проведенная в установленные агротехнические сроки, оказывает благоприятное влияние на последующий рост надземной и подземной части сеянцев. За рубежом подрезка является обязательным технологическим приемом при выращивании посадочного материала и осуществляется, как правило, машинами и орудиями с вибрационными рабочими органами.
В России разработано и доведено до стадии Государственных приемочных испытаний четыре типа корнеподрезчиков, оснащенных пассивными рабочими органами: ЮПИ-1,2 и КНУ-1,2 разработки ВНИИЛМ, КПРШ-1,2 конструкции А.П. Шадрина и КН-1,2 конструкции ВНИИПОМлесхоза. Характерной особенностью разработанных корнеподрезчиков является забивание их рабочих органов растительными остатками, приводящее к нарушению качества технологического процесса подрезки, что сдерживает ее широкое применение в лесном хозяйстве страны.
По аналогии с подрезкой растущих сеянцев в питомниках выполняется другая энергоемкая технологическая операция - выкопка посадочного материала. Хотя по своим функциональным возможностям корнеподрезчики и выкопочные орудия очень близки, но по конструктивным особенностям имеют ряд отличий. Разработкой и созданием машин и механизмов, которые могут быть использованы для выкопки посадочного материала, занимались ученые ВНИИЛМ и ЦОКБлесхозмаш.
На основании анализа отечественной и зарубежной научно-технической информации выявлен ряд авторских свидетельств и патентов на изобретения в области механизации лесохозяйственных работ, разработкой которых занимались научно-исследовательские, отраслевые институты, а также сотрудники кафедр лесных факультетов высших учебных заведений.
Технологические операции подрезки и выкопки сеянцев и саженцев в нашей стране и за рубежом выполняются отдельными, специально предназначенными для этого машинами и механизмами. Комбинированных орудий, которые могли бы выполнять оба технологических процесса, по результатам выполненного анализа литературных источников и производственного опыта лесхозов не выявлено.
К числу современных достижений науки и техники в области теории почвообрабатывающих машин, которые могут быть использованы для улучшения технологических показателей оборудования для вибрационной подрезки и выкопки сеянцев в лесных питомниках, относятся вибрационные методы интенсификации технологических процессов. Исследования в этой области выполнили О.В. Верняев, Е.С. Босой, А.А. Дубровский, Г.Н. Синеоков, М.З. Циммерман и др. [19, 20, 25, 55, 151, 175]. Этими исследованиями изучены основные закономерности резания корней и стеблей растений. Установлено, что для качественного выполнения процесса подрезки, резание должно осуществляться со скольжением. В этом случае лезвие рабочего органа самоочищается от растительных остатков и почвы, в результате чего тяговое усилие снижается на 30 и более процентов.
Наряду с положительными сторонами следствием применения импульсных и вибрационных методов является повышение уровня вибраций и шума, которые оказывают вредное влияние на здоровье обслуживающего персонала, ухудшают показатели надежности машин и оборудования.
Поэтому проведение исследований по созданию комбинированного орудия со сменными рабочими органами для вибрационной подрезки и выкопки сеянцев в лесных питомниках, разработка технологии выращивания укрупненного посадочного материала с мочковатой компактной корневой системой без перешколивания является актуальной задачей для лесной нау ки, успешное решение которой будет способствовать повышению уровня механизации работ в лесных питомниках, качества и сохранности создаваемых лесных культур, снижению финансовых, материальных и трудовых затрат на выращивание посадочного материала и проведение искусственного лесовос-становления.
Целью настоящей диссертационной работы является исследование и разработка комбинированного орудия и технологий вибрационной подрезки и выкопки сеянцев в лесных питомниках.
Для достижения поставленной цели исследования необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ работы, обосновать основные параметры рабочих органов для подрезки и выкопки сеянцев.
2. Разработать экспериментальные модели орудия для вибрационной подрезки и выкопки сеянцев.
3. Провести натурные испытания экспериментальных моделей, обосновать оптимальные эргономические и лесотехнические параметры комбинированного орудия со сменными рабочими органами для вибрационной подрезки и выкопки сеянцев.
4. Разработать опытный образец комбинированного орудия, провести его эксплуатационные испытания в различных почвенных условиях лесных питомников, определить энергетические и эксплуатационно-технологические параметры вибрационной подрезки и выкопки сеянцев.
5. Разработать проект рекомендаций по вибрационной подрезке и вы-копке сеянцев в лесных питомниках.
Положения, выносимые на защиту:
1. Комбинированное орудие со сменными рабочими органами для реализации технологий вибрационной подрезки и выкопки сеянцев.
2. Технологии вибрационной подрезки и выкопки сеянцев сосны, кедра сибирского, ели и лиственницы в лесных питомниках, обеспечивающие получение укрупненного посадочного материала с мочковатой компактной корневой системой без перешколивания.
Влияние вибрации на эргономические параметры машин и здоровье человека
Вышеупомянутые исследования в области совершенствования и создания высокопроизводительной техники с применением импульсных и вибрационных методов интенсификации производственных процессов показали, что следствием этого является повышение уровней вибрации и шума, которые становятся причиной снижения эффективности труда и оказывают вредное влияние на здоровье обслуживающего персонала, ухудшают показатели надежности машин и оборудования.
Исследования, проведенные различными авторами [27, 32, 163] свидетельствуют, что наибольшее влияние на возникновение вибраций в конструкциях машин (до 70-90 %) оказывают силы инерции неуравновешенных масс колеблющихся рабочих органов. Возникающие при этом знакопеременные вибрации, часто значительно превышающие установленные санитарные нормы, передаются на обслуживающий персонал.
Действие вибрации на человека. Испытания показали, что человеческое тело можно рассматривать как нелинейную, нестационарную колебательную систему. Моделированию тела человека как упругой системы, изучению особенностей его колебаний и связанных с ним ощущений посвящен ряд работ [29,144, 164].
Установлено, что диапазон вибрационной чувствительности человеческого организма составляет 15-1500 Гц. Человеческое тело в целом и отдельные его части имеют различную собственную частоту колебаний. Первая собственная частота при положении человека стоя или сидя находится в пределах 4-6 Гц, вторая - 10-12 Гц, третья (голова и бедро) - 20-25 Гц. Поэтому частоты внешних колебаний, воздействующие на человека в диапазоне его собственных частот, вызывают резонансы и неприятные для человека ощущения.
Вибрации тела человека или отдельных его частей оказывают сложное биологическое действие и могут вызвать ряд изменений в организме, затрагивающих функциональное состояние, работоспособность и здоровье. Вредное воздействие вибраций на организм, интенсивность нарастания вредных последствий зависят от частоты и амплитуды, продолжительности и направления колебаний.
Различают вибровоздействие на человека и его собственную вибронаг-руженность. Вибровоздействие определяется вибрацией, передаваемой человеку в месте его контакта с работающей вибрационной машиной. Вибронаг-руженность оценивают вибровоздействием, учитывающим чувствительность человека к вибрациям различной частоты.
Вибрации с частотой 3-5 Гц обуславливают ответные реакции вестибулярного аппарата человека и вызывают укачивание. При вибрациях с частотами 3-5 Гц до 11 Гц отмечаются расстройства, обусловленные возбуждением лабиринтного аппарата внутреннего уха и резонансными колебаниями как человеческого тела в целом, так и некоторых его частей и внутренних органов (головы, желудка, печени, кишечника).
Восприятие вибраций, действующих на человека при различных положениях тела в пространстве, представляет собой сложный процесс. При вертикальных колебаниях человека основной резонанс наблюдается при частотах 2-5 Гц, резонансные колебания плеч и рук при 3 Гц, органов брюшной полости и позвоночника при 4-8 Гц, головы при 30 Гц.
Вибрации, передающиеся на операторов со стороны машинно-тракторных агрегатов, могут происходить в направлениях трех взаимно перпендикулярных осей координат: вертикальной, горизонтальной продольной и горизонтальной поперечной.
Шум. Шум вибрационных машин имеет главным образом механическое или аэродинамическое происхождение. Непосредственным источником механического шума является вибрация поверхностей машин. Этот вид шума обуславливается совокупностью периодически изменяющихся неуравновешенных сил инерции движущихся масс звеньев механизмов машин и орудий. Передающиеся на раму и рабочие места операторов вибрации являются причиной возникновения механического или вибрационного шума.
Так как чувствительность уха зависит от частоты звука, то для оценки действия шума на организм человека определяют распределение уровней звукового давления и звуковой мощности в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. В некоторых случаях шум характеризуют одним числом, равным энергетической сумме уровней звукового давления в диапазоне 20-20000 Гц, слагаемые в которой скорректированы в соответствии с характером субъективного восприятия громкости шума человеком. При измерении шума эта величина, называемая уровнем шума в децибелах А (дБА), определяется шумомером с соответствующим корректирующим контуром (коррекцией А). Таким же образом определяется корректированный уровень звуковой мощности.
Обоснование параметров черенковых ножей
Для колесных тракторов класса тяги 6-20 кН условный угол тяги 11 [157]. Линия, проходящая из точки О под углом А =11, является границей зоны, ниже которой должен находиться мгновенный центр вращения (МЦВ) навесного устройства в рабочем положении орудия. В случае расположения мгновенного центра вращения выше этой зоны может быть не обеспечено заглубление ножей и устойчивый ход орудия по глубине.
В горизонтальном направлении зона расположения мгновенного центра вращения ограничивается вертикалями, отстоящими от оси ведущего колеса на расстоянии 0,5Z и 1,25 Z, где Z - база трактора. В этом случае угловые колебания неровностей рельефа поля приводят к наименьшим угловым колебаниям орудия. Имея зону расположения мгновенного центра вращения орудия и учитывая требования, предъявляемые к нему в транспортном и рабочем положениях (транспортный просвет не менее 20 см, угол запрокидывания а = 15-30 , глубина выкопки 20+2 см), выбираем оптимальные точки присоединения верхней и нижних тяг навесной системы трактора к раме орудия. Высота расположения оси подвеса орудия над поверхностью почвы hj = 520 мм и высота стойки h = 460 мм.
Одним из простейших вариантов для подрезки боковых корней является черенковый нож, как правило, с комбинированной заточкой лезвия, который представляет собой безотвальный рабочий орган в виде элементарного клина. Черенковый нож выполняет следующие основные функции: подрезание (в первую очередь) боковых корней сеянцев; уничтожение сорных растений в полосе резания; рыхление или уплотнение (в зависимости от угла установки ножа в вертикальной плоскости) почвенных частиц в полосе резания; перемешивание почвенных частиц. Последняя функция черенкового ножа способствует повышению аэрации при работе на влажных почвах. Поэтому углы заточки лезвия должны быть строго одинаковыми относительно продольной плоскости ножа по ходу движения агрегата, что в значительной степени уменьшает величину боковой реакции почвы и, тем самым, снижает изгибающий момент, действующий на нож в поперечной плоскости, и крутящий момент относительно его продольной оси.
Рассмотрим три варианта расположения режущей кромки черенкового ножа по углу установки в вертикальной плоскости относительно направления движения (вектора поступательной скорости агрегата).
1. При а 90 (рисунок 2.3 а) черенковый нож приподнимает вверх частицы почвы и элементы корневых систем растений. Если корневая система слабо укреплена, то возникает вероятность выдергивания растений, в основном слабоукоренившихся сеянцев, находящихся в зоне движения черенкового ножа и последующего его обволакивания стеблями растений с вытекающими негативными последствиями в части агротехники. Подъем почвы с одновременным ее рыхлением снизит удельное давление на горизонтальный подрезающий нож в зонах прохода черенковых ножей (при установке горизонтального ножа после черенковых по ходу агрегата). Со стороны сверхлежащего пласта почвы с корневой системой культурных и сорных растений действует реакция R, заглубляющая черенковый нож, что не требует создания дополнительных устройств для принудительного заглубления черенковых ножей, кроме наличия опорных колес орудия, обеспечивающих необходимую глубину хода рабочих органов (в данном случае черенковых и горизонтального ножей). Использование данного варианта возможно в случае минимального поперечного отклонения стволиков культурных растений от осевой линии строки, практического отсутствия сорных растений и плотной почвы с низкой влажностью.
2. При a = 90 (рисунок 2.3 б) имеет место прямое резание без скольжения. Это наихудший возможный вариант установки черенкового ножа, при котором резко возрастают энергетические потери на пассивное резание почвы и подрезку боковых корней и вероятность вырывания не только сорных растений, но и части культурных сеянцев со слабо укрепленной корневой системой (особенно на сухих малосвязных почвах) или значительно отстоящих от осевой линии посевной строки.
3. При а 90 (рисунок 2.3 в) черенковый нож опускает вниз частицы почвы и элементы корневых систем растений, что приводит к уплотнению почвы в зоне прохода ножа и увеличению удельного давления в этой зоне на последовательно идущий горизонтальный подрезающий нож. Очевидно, что суммарное сопротивление резанию комплекта подрезающих ножей будет несколько выше, чем в первом случае. Однако при установке с а 90 в вертикальной плоскости черенковый нож обладает свойством самоочищения от стеблей сорных растений и остатков растительности от предыдущих агротехнических операций, в том числе и при работе на увлажненной почве, где имеет место значительное залипание рабочих плоскостей ножа.
Методика определения технических параметров экспериментальных моделей комбинированного орудия для подрезки и выкопки сеянцев
Исследования проведены на базе машинно-тракторных агрегатов, включающих:
1. Трактор Т-25А с навесной экспериментальной моделью орудия, оснащенной блоком черенковых ножей пассивного действия для подрезки боковых корней, и колеблющимся в поперечной плоскости прямопоставлен-ным горизонтальным подрезающим ножом для вибрационной подрезки стержневых корней сеянцев.
2. Трактор Т-25А с навесной экспериментальной моделью орудия, оснащенной колеблющимся в продольной плоскости рабочим органом для выкопки сеянцев.
Опыты проведены в течение непрерывного календарного промежутка времени с 15 до 20 часов при температуре атмосферного воздуха 19-24 С, относительной влажности 72-76 %. Атмосферные осадки в течение периода испытаний не выпадали. Агрофоном для испытания экспериментальных моделей на подрезке были посевы сосны, кедра сибирского, ели и лиственницы. Тип почвы - средний, суглинок, влажность почвы во время испытаний 24-26%, плотность почвы в слое 10-20 см была равна 1,5-1,7 МПа.
Обеспечение идентичных условий испытаний позволило существенно уравнять относительное влияние неуправляемых факторов {SJ внешней среды и контролируемых факторов {П }, характеризующих состояние почвы (влажность, твердость), на результаты параллельных опытов.
Установочная глубина подрезки во всех опытах была равной 13 ±0,5 см, глубина выкопки - 20+0,5 см. Пробные опыты по оценке загрузки двигателя трактора Т-25А показали, что устойчивое выполнение подрезки достигается на замедленной первой и второй передачах трактора Т-25А. Выкоп ка сеянцев при работе на средних суглинках с влажностью почвы 15-18 % осуществлялась преимущественно на замедленной первой передаче.
В опытах по оптимизации технических параметров экспериментальных моделей, проведенных с применением методов теории планирования экспериментов, варьировали два управляемых фактора: Хг - частота колебаний горизонтального подрезающего ножа, Гц; Хз - амплитуда колебаний ножа, мм. Опыты проводили при двух значениях поступательных скоростей агрегата (фактор Xi), приведенных в таблице 2.1. Для каждого значения скорости проводили факторный эксперимент типа 2", где n = 2 - количество варьируемых факторов.
Основной уровень и верхние интервалы варьирования факторов Хг и Хз устанавливали с учетом условия Vap VH =2nH -SH (формула 2.22), данных, приведенных в таблице 2.1, и ограничений, вытекающих из рисунков 2.3 и 2.4. Уровни и интервалы варьирования факторов при испытаниях экспериментальной модели орудия приведены в таблице 3.1. Значения поступательных скоростей Vap в таблице 2.1 указаны по технической характеристике трактора Т-25А. Рабочие скорости агрегата при подрезке сеянцев были ниже (таблица 3.1). Таким образом, условие Vap VH =2nH-SH было выполнено для всех опытов, кроме опытов с сочетанием факторов на нижних уровнях.
Выбор нижних уровней варьирования факторов в области Vap VH вызван стремлением расширить интервалы варьирования и, таким образом, повысить достоверность исследуемых параметров.
В качестве источника силы, возбуждающей принудительные колебания горизонтального подрезающего ножа в поперечной плоскости, применен гидромотор ГМШ-50У-3.
Рабочую поступательную скорость агрегата определяли величиной пройденного пути в единицу времени. Путь, пройденный агрегатом (наработку в пог. м), измеряли с помощью путеизмерительного колеса, установленного на неподвижной раме с приводом от опорного колеса орудия. Частоту колебаний подрезающего ножа (параметр Хг) устанавливали регулировкой подачи (давления) масла на гидромотор с помощью регулятора давления в напорном трубопроводе. Для установки фиксированных значений параметра Хз (амплитуда колебаний подрезающего ножа) в конструкции экспериментальной модели корнеподрезчика (рисунок 4.1) предусмотрен криво-шипно-шатунный механизм со сменными кривошипами (рисунок 4.2), радиусы г которых связаны с численными значениями амплитуды соотношением г = 0,5Хз.
Обоснование оптимальных технических параметров экспериментальной модели корнеподрезчика
Проведенные предварительные измерения технических параметров при испытаниях экспериментальной модели корнеподрезчика показали следующие результаты (таблица 4.1). Направления осей действия вибрации приняты в соответствии с ортогональной системой координат. Для общей вибрации: Z — вертикальная ось, перпендикулярная к опорной поверхности сиденья; X -горизонтальная от спины к груди; У - горизонтальная от правого плеча к левому. Для локальной вибрации на рулевом колесе приняты направления X и У в соответствии с указаниями ГОСТ 12.1.012-90 [45].
Таким образом, работа вибрационного корнеподрезчика несколько увеличивает вибрацию сиденья оператора по направлению осей Z, X, У, однако общая вибрация сиденья при максимальных значениях кинематических параметров колебаний подрезающего ножа, предусмотренных условиями планирования эксперимента (таблица 3.1), не превышает нормативной. При этих параметрах колебаний ножа общая локальная вибрация на рулевом колесе по направлению X превышает нормативную на 4,46 %, по направлению У - на 10,45 %, а общий уровень звука выше нормативного на 13,75 %.
Поэтому дальнейшие опыты согласно матрице планирования (таблица 3.2) были проведены только для изучения локальной вибрации на рулевом колесе по направлению У и общего уровня звука на рабочем месте оператора.
По данным таблиц вычислены коэффициенты регрессии. Уравнения регрессии, выражающие в аналитическом виде взаимосвязи параметров оптимизации с варьируемыми факторами, имеют вид: а) для локальной вибрации на рулевом колесе У = 119,77+ 1,57Х2 +1,92Х3 +0,42Х2Х3; (4.1) б) для общего уровня звука (шума) в кабине трактора У = 86,27 + 1,93Х2 + 2,92Х3 + 0,57Х2Х3. (4.2)
Проверка гипотезы об адекватности уравнений регрессии по F-критерию Фишера [3] показала, что оба уравнения являются адекватными. Независимая проверка коэффициентов регрессии выявила значимость всех коэффициентов при факторах Х2 и Х3 и при их взаимодействиях, так как величины коэффициентов больше соответствующих доверительных интервалов Abj = ±t S{b;}, где t - табличное значение критерия Стьюдента, a S{bj} - квадратичная ошибка коэффициента регрессии [3].
Коэффициенты адекватных уравнений регрессии (4.1) и (4.2) являются количественной оценкой изменения параметров оптимизации. Из теории математического планирования экспериментов [3, 104] известно, что по величине и знакам коэффициентов регрессии можно судить о величине и направлении влияния факторов и их взаимодействий на параметр оптимизации.
Чем больше абсолютная величина коэффициента регрессии, тем сильнее его влияние на изменение параметра оптимизации. О характере этого влияния свидетельствуют знаки коэффициентов. Знак (+) указывает на то, что с увеличением значения фактора значение параметра оптимизации возрастает, а при знаке (-) - убывает.
Интерпретация знаков зависит от того, какой экстремум функции отклика подлежит оптимизации. В нашем исследовании оптимизация направ-лена на снижение уровней локальной вибрации и шума. Следовательно, максимально приблизить эти уровни к нормируемым показателям можно на основании оценки влияния каждого из факторов на изменение параметров оптимизации Улв и Уш.
Рассмотрим влияние каждого фактора в отдельности. Фактор Х2 - частота колебаний подрезающего ножа.
Из таблицы 4.1. видно, что поперечные колебания подвижных частей экспериментальной модели при подрезке передаются на остов трактора и на рулевое колесо, вызывая усиление локальной вибрации в продольном направлении X и более интенсивное - в поперечном направлении У. При увеличении частоты колебаний рабочего органа до 25 Гц наблюдалось явление резонанса с резким возрастанием локальных вибраций на рулевом колесе.
Фактор Хз - амплитуда колебаний подрезающего ножа. Оценивая численные значения коэффициентов регрессии в уравнениях (4.1) и (4.2), можно заключить, что влияние амплитуды колебаний рабочего органа на изменение параметров оптимизации Улв и Уш более значимо по сравнению с увеличением частоты колебаний. Такой характер сравнительного воздействия факторов Х2 и Хз на уровни локальной вибрации и шума можно объяснить следующим образом.
Из анализа источников и видов вибрации и шума (Глава 1) следует, что основным возбудителем вибраций и механического (вибрационного) шума, возникающих при работе машин, является совокупность действия периодически изменяющихся неуравновешенных сил инерции подвижных частей, а также стуки в сопряжениях деталей. Масса подвижных частей рабочего органа 80 кг. Так как движение вертикальных ножей подвижной скобы происходило в канавках, предварительно проложенных впереди стоящими щелеобра-зователями (см. рисунок 4.1), то в крайних (мертвых) точках амплитуда колебаний при максимальных ускорениях возникающие силы инерции неуравновешенных подвижных частей экспериментальной модели полностью передавались на неподвижную раму орудия и далее на остов трактора.
Конструктивное решение по устранению этого недостатка было принято при разработке опытного образца комбинированного орудия.
Для определения оптимальных параметров колебаний подрезающего ножа, обеспечивающего высокую стабильность вибрационных процессов подрезки и выкопки сеянцев при минимальных уровнях вибрации и шума на втором этапе исследований экспериментальных моделей дана количественная оценка частоты и амплитуды на стабильность вибрационной подрезки. Установлено, что при малой амплитуде колебаний подрезающего ножа (рисунок 4.3) увеличение частоты колебаний не влияет существенно на качество технологического процесса подрезки. Так для двулетних сеянцев сосны при постоянной амплитуде колебаний SH =4 мм и увеличении частоты колебаний ножа от 0 до 20 Гц повреждаемость гряд снизилась с 2,42 % до 2,12 %, при подрезке сеянцев кедра сибирского - с 1,86 % до 1,37 %.
