Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, постановка цели и задачи исследований 9
1.1. Классификация машин и орудий для сплошной обработки почвы 9
1.2. Обзор исследований рабочих органов фрезы для обработки почвы
1.3. Агротехнические требования предпосадочной обработки почвы 27
1.4. Влияние факторов обработки почвы на рост и развитие картофеля
1.5. Выводы по главе 1 36
Глава 2. Теоретические исследования поверхностной обработки почвы фрезой 37
2.1. Задачи исследования 37
2.2. Уравнения линии профиля рабочей поверхности ножа фрезы 37
2.3. Кинематика фрезы 45
2.4. Кинематика обрабатываемого пласта почвы 51
2.5. Динамика пласта почвы и энергоемкость обработки почвы 54
2.6. Показатель эффективности обработки почвы 60
2.7. Компьютерная модель обработки почвы фрезой 62
2.8. Выводы по главе 2 69
Глава 3. Экспериментальные исследования усовершенствованной фрезы
3.1. Исследование полнофакторного эксперимента 70
3.1.1. Удельное тяговое сопротивление 72
3.1.2. Средний размер D не разрушенных комков после фрезерования 75
3.1.3. Степень крошения почвы 79
3.2. Выводы по главе 3 83
Глава 4. Программа и методика полевых исследований почвообрабатывающей фрезы
4.1. Цель и задачи экспериментальных полевых исследований 84
4.2. Результаты полевых испытаний на качество предпосадочной обработки почвы
5. Экономическая эффективность рабочих органов фрезы с волнистым профилем ножа для предпосадочной обработки почвы
Общие выводы 102
Список литературы
- Обзор исследований рабочих органов фрезы для обработки почвы
- Кинематика обрабатываемого пласта почвы
- Средний размер D не разрушенных комков после фрезерования
- Результаты полевых испытаний на качество предпосадочной обработки почвы
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Главную роль в сельскохозяйственном производстве играет выращивание сельскохозяйственных культур. Они требуют, в первую очередь, предпосевной и основной обработки почвы. Почвообрабатывающие машины с активными, ротационными рабочими органами типа фрезы обеспечивают высокое качество рыхления, благодаря высоким скоростям резания ножей фрез.
Повышение качества подготовки почвы заключается в совершенствовании системы конструкций, как рабочих органов для обработки почвы, так и почвообрабатывающих машин в целом. Обработка почвы является одной из самых энергоемких операций в сельскохозяйственного производства.
Поэтому, определение рациональной технологии обработки почвы, поиск энергосберегающих технологий и разработка почвообрабатывающих агрегатов весьма актуальная задача.
Степень разработанности темы. С целью удовлетворения требований агротехники при возделывании сельскохозяйственных культур на протяжении многих десятилетий совершенствовались почвообрабатывающие машины и орудия.
Направление совершенствования фрезерных почвообрабатывающих машин было определено, после проведения анализа существующих конструкций рабочих органов почвообрабатывающих машин. От взаимного расположения и конструктивного исполнения рабочих органов почвообрабатывающих машин зависит увеличение качества обработки почвы и уменьшение энергоемкости фрезерования.
Теоретическим и экспериментальным исследованиям машин с активными рабочими органами посвящены работы Г. Бернацкого, В.А. Воробьева, Д.Н. Ефимова, В. Зоне, Н.Ф. Канева, В.Ф. Купряшкина, О.С. Марченко, В.И. Медведева, И.М. Панова, М.Н. Чаткина, В.А. Шмонина.
При всем многообразии научно-исследовательских работ, посвященных изучению почвообрабатывающих машин и рабочих органов, практически отсутствуют исследования, посвященные влиянию различного профиля рабочей поверхности ножа на энергоемкость фрезерования и качество обработки почвы.
Цель работы. Повышение эффективности работы почвообрабатывающей машины за счет совершенствования рабочих органов фрезы для предпосадочной обработки почвы под картофель.
Задачи исследования:
-
Разработать математическую и компьютерную модели обработки почвы фрезой с изогнутым, прямолинейным и волнистым профилями рабочей поверхности ножей.
-
Обосновать профиль рабочей поверхности ножа, обеспечивающий снижение мощности потребной на процесс фрезерования почвы и улучшающий качество работы фрезы, а также соответствующий агротехническим требованиям.
-
Провести экспериментальные исследования фрезы с разными профилями рабочей поверхности ножей.
-
Определить качественные и энергетические показатели обработки почвы фрезой с новыми рабочими органами в полевых условиях.
5. Рассчитать экономический эффект результатов исследования.
Объект исследований. Фреза с горизонтальной осью вращения и вол
нистым профилем рабочей поверхности ножа.
Предмет исследований. Культивируемый слой почвы и процесс его рыхления с помощью фрез.
Научная новизна. Разработана математическая модель технологического процесса трех профилей рабочей поверхности ножа (в виде изогнутой, прямой и волнистой формы) для фрезы обеспечивающей предпосадочную обработку почвы под картофель.
Разработана алгоритм-программа, методика технологического расчета и обоснование формы профиля рабочей поверхности ножа, зависящего от радиуса ножа, глубины обработки пласта и кинематического параметра.
Теоретическая и практическая значимость.
В результате проведенных исследований предложены рациональные технические решения, обеспечивающие снижение энергоемкости процесса фрезерования почвы рабочими органами с волнистым профилем на 9% и повышение урожайности картофеля на 20% по сравнению с обработкой почвы базовой почвообрабатывающей фрезой ФН-1,2.
Разработаны направления совершенствования технологии обработки почвы с использованием фрезы с рациональным профилем рабочей поверхности ножа, обеспечивающий улучшение качества рыхления и повышения эффективности обработки почвы.
Результаты исследований по выбору рационального профиля рабочей поверхности ножа используются ООО «Рязсельмаш» при разработке поч-вофрезы для сплошной обработки почвы; в фермерском хозяйстве «Радуга» Курской области Курского района, п. Камыши; ФГБОУ ВО РГАЗУ в учебном процессе и при научно-исследовательских работах на кафедрах «Эксплуатация машинно-тракторного парка» и «Механика и технические системы».
Методология и методы исследований. Основные результаты диссертационной работы получены на основе теоретических исследований с использованием методов теоретической механики, аналитической геометрии, дифференциальных уравнений. При вычислениях использовались программные продукты MS EXСEL, MathCAD, Statistica. При проведении и обработке экспериментов использованы методы планирования и анализа полнофакторного эксперимента с использованием статистических компьютерных программ.
Научные положения, выносимые на защиту:
1. Математическая модель для изучения форм рабочей поверхности ножа фрезы для предпосадочной обработки почвы.
-
Результаты исследований трех профилей рабочей поверхности ножа: изогнутой, прямой и волнистой формы.
-
Рассчитана энергоемкость фрезы с профилем рабочей поверхности ножа волнистой формы.
-
Результаты сравнительных лабораторно-полевых и хозяйственных испытаний.
-
Экономическая эффективность применения почвофрезы с ножами волнистой формы.
Степень достоверности и апробация работы. Результаты основных положений диссертации доложены и одобрены на международной научно-практической конференции Российского государственного аграрного заочного университета «Инженерные решения по энергетике, водоочистке и механизации процессов сельскохозяйственного производства» (Балашиха, 2013), на международной научно-практической конференции Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева «Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы» (Саранск, 2016), на кафедре «Механика и технические системы» РГАЗУ.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и получены 2 патента на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, списка использованных литературных источников из 154 наименований, в том числе 17 на иностранных языках и приложения. В приложениях представлены: копии патентов на изобретения, акты ведущих организаций и хозяйственных испытаний. Основное содержание работы изложено на 132 страницах машинописного текста, включая 32 рисунка, 8 таблиц.
Обзор исследований рабочих органов фрезы для обработки почвы
В конструкциях современных почвообрабатывающих фрез большое количество разновидностей рабочих органов определяемых как правило их назначением и технологическими режимами их работы. Фрезы с Г-образными ножами (рис. 1, а, б) – основные рабочие органы почвообрабатывающих фрез. С их помощью можно выполнять как глубокое рыхление почвы, так и мелкое, создавать крупно, либо мелкокомковатую структуру почвы, уничтожать сорняки.
Оригинальную конструкцию имеет фреза «Целина» (рис. 1.1, в), которая представляет не просто обычные ножи, которые режут почву лезвиями, а набор небольших мотыг, которые входят в почву носками. Даже при небольших оборотах 80-120 об/мин, эта фреза обрабатывает почву на глубину 25-30 см открывая доступ влаги и воздуха и разрушая кладки вредителей. Такой тип рабочих органов предназначены для рыхления почвы с измельчением сорняков и равномерным перемешиванием почвы при внесении минеральных удобрений. Фрезы «Гусиные лапки» (рис. 1.1, г) предназначены для обработки не паханой земли. Принцип работы фрез – резка земли на небольшие кусочки. При этом вес мотоблока давит на режущие ножи, увеличивая глубину рыхления почвы. В некоторых случаях можно использовать фрезы «Гусиные лапки» вместо плуга. Во время вспашки почвы, разность резкого перехода с мягкой почвы в более твердую не ощущается. Особенность «Активных роторов» (рис. 1.1, д) – это бочкообразная форма и винтовые планки, которые выполнены в виде ножей, расположенных не к поверхности почвы, как мы привыкли это видеть у обычных роторов, а плашмя. Служат для уничтожения больших масс сорняков на запущенных участках, измельчения сидератов перед запахиванием в почву, мульчирования почвы и растительных остатков и выравнивания поверхности почвы. Чаще всего на малогабаритных фрезерных культиваторах ставятся Г- образные ножи, которые более универсальны, хорошо подрезают сорняки и интенсивно рыхлят почву[80] .
Ножи рабочих органов почвообрабатывающих фрез имеют разную форму, следовательно профили ножей тоже отличаются друг от друга. Таким образом, следует дополнительно изучать, как влияет различный профиль ножей на энергоемкость фрезерования и качество рыхления.
Как известно, основу сельскохозяйственного производства составляет растениеводство, выращивание зерновых, технических и овощных культур. В целях получения хорошего урожая, необходимо повысить качество подготовки почвы, создавая благоприятные условия для роста и развития растений. Обработка почвы в сельскохозяйственном производстве является одним из энергоемких процессов. Для повышения качества подготовки почвы, необходимо определить рациональные энергосберегающие технологии обработки почвы и совершенствовать конструкции рабочих органов почвообрабатывающих машин.
Анализируя теоретические исследования отечественных и зарубежных ученых мы видим, что по качеству выполнения технологического процесса почвообрабатывающие машины с активными рабочими органами не имеют себе равных при подготовке почвы и обработке посевов пропашных культур. Почвообрабатывающие машины с активными рабочими органами создают высокое качество обрабатываемого слоя, так как в процессе отрезания от почвенного пласта небольшой стружки одновременно осуществляется перемешивание верхних слоев почвы с удобрениями и равномерная заделка растительных остатков.
Результаты анализов современного этапа развития техники и технологий показывают, что основным способом обработки почвы является механический с использованием почвообрабатывающих машин с активными рабочими органами. Поэтому, исследователи продолжают поиск путей совершенствования почвообрабатывающих орудий.
В Рязанской области для сплошной обработки почвы выпускается фреза ФН-1,2 (рис. 1.3.) Фреза навесная ФН-1,2 выпускается в ООО «Рязсельмаш». Рабочие органы фрезы приводятся во вращение от вала отбора мощности (ВОМ) трактора, ширина захвата составляет 1,2 м, рабочая скорость 3 км/ч, производительность 0,36 га/ч, глубина рыхления 12 см, агрегатируется с тракторами МТЗ-50, Т-40, К-20, Т-30, Т-25. Используется фреза во всех природно-климатических зонах для предпосадочной обработки почвы на мелкоконтурных полях.
Этим же заводом выпускаются машины универсальные для подготовки почвы под картофель, овощей и других культур УМВК-1,4, УМВК-2,8.
Машина УМВК-1,4 выполняют следующие технологические операции: подготовка почвы перед высадкой картофеля (овощей) с формированием мелкокомковой структуры на глубине до 15 см, нарезание гребней с междурядьями 70-75 см; междурядная обработка всходов с одновременным рыхлением, уничтожением сорняков и образованием гребней высотой до 28 см; срез и мульчирование ботвы и растительных остатков; внесение сухих минеральных удобрений. Производительность машины до 0,8 га/ч, агрегатируется с тракторами тягового класса 1,4.
Кинематика обрабатываемого пласта почвы
Рассмотрим барабан фрезы с горизонтальной осью вращения (рис. 2.1). Ножи фрезы закреплены на вертикальных дисках и совершают сложное движение: поступательное вместе с осью вращения барабана и вращательное вокруг оси вращения. На диске устанавливают 4 или 6 ножей. Внедрение ножа в почвенный пласт происходит сверху вниз. Резание почвы осуществляется лезвием ножа и передней кромкой боковины ножа. Отрезаемый пласт перемещается и крошится рабочей поверхностью ножа, обращенной внутрь барабана.
Барабан фрезы с ножами 1 и боковинами с режущими кромками 2 Введём следующие обозначения: ОiXjyjZj - неподвижная прямоугольная декартова система координат с горизонтальной осью Оizu параллельной подвижной оси вращения барабана, и вертикальной осью Оуи жестко связанная с пластом; Оxyz - жестко связанная с рамой фрезы прямоугольная декартова система координат с горизонтальной осью Оz, совпадающей с подвижной осью вращения барабана фрезы и вертикальной осью Оу; - скорость точки рамы фрезы при поступательном движении; - величина скорости , м/с; Во избежание возникновения сил торможения форма ножа должна быть такой, чтобы спинка ножа за время внедрения в пласт не упиралась в слой и не препятствовала движению барабана вперед. Выведем уравнение линии профиля рабочей поверхности ножа в плоскости вращения, удовлетворяющей данному условию. Пусть Оxy - подвижная система координат, жестко связанная с рамой фрезы, в плоскости вращения барабана. Рассмотрим некоторый плоский слой пласта на расстоянии H от оси барабана. Пусть в некоторый момент времени лезвие ножа барабана в положении 1 находится на этом слое в точке A1 (рис. 2.2). А2
В подвижной системе координат Оxy траекторией точки ножа служит окружность, а траекторией точки покоящегося пласта – прямая, параллельная оси Ox.
При переходе ножа из положения 1 в положение 2 точка лезвия ножа из положения A1 в системе координат Оxy перемещается в положение A2. При этом за то же время точка движущегося пласта из положения A1 в той же системе координат Оxy перемещается в точку M на данном слое. Чтобы частицы пласта данного слоя не упирались в спинку ножа, точка M должна находиться перед точкой M2 профиля ножа в положении 2 на слое: A1M A1M2. (2.1) Точки M1 и M2 – это одна и та же точка профиля ножа на расстоянии от оси барабана в положениях 1 и 2 ножа [114].
Рассмотрим начальный момент времени, в который системы координат О1x1y1 и Оxy совпадают. Горизонтальная ось Ох параллельна поверхности пласта и направлена в сторону движения оси вращения барабана, а ось Оу - вертикально вниз. Найдем уравнение профиля в полярных координатах , , привязанных в данный начальный момент к обеим системам координат. Считаем угловую скорость, радиус фрезы и скорость слоя относительно оси фрезы заданными и неизменными.
Расчет проведем в случае, когда точки M и M2 совпадают. Этот случай является предельным при неизменной длине ножа и заданных угловой скорости вращения ножа и скорости поступательного движения корпуса фрезы. Условия движения без упора при тех же размерах и угловой скорости вращения ножей будут выполняться и при меньшей скорости поступательного движения корпуса фрезы. При этом в формуле (2.1) будет выполняться строгое неравенство, то есть будет иметь место непредельный случай.
Координату будем отсчитывать в направлении вращения барабана от оси Ox в плоскости вращения z = 0. Из треугольников A2OB и M2OB, найдем, что A1M2 . За время поворота ножа на угол M1OM2 с угловой скоростью при переходе из положения 1 в положение 2 точка A2 пласта при движении со скоростью пласта проходит путь A1M2, то есть A1M2 . Приравнивая правые части последних двух уравнений, получим уравнение профиля ножа в полярных координатах, связанных с системой координат Oxy, в момент времени : . (2.2) Отметим, что нож, профиль которого в плоскости вращения в момент представляет изогнутую линию с уравнением (2.2), движется без упора пласта в спинку ножа на слое, отстоящем на расстоянии H от оси барабана. Чтобы пласт не упирался в спинку ножа, соотношение (2.1) должно соблюдаться на всех слоях обрабатываемого ножом пласта:
Можно доказать, что спинка ножа не упирается в пласт на всех слоях, если она не упирается в пласт на верхнем слое пласта. Таким образом, уравнение линии неподвижного профиля ножа в полярных координатах, связанных с системой декартовых координат Oxy, в начальный момент времени имеет вид:
Средний размер D не разрушенных комков после фрезерования
Взаимодействие частиц почвенного пласта с рабочей поверхностью ножа сопровождается движением частиц.
Будем считать, что при внедрении ножа в пласт 1) воздействие рабочей поверхности ножа на частицы пласта представляет собой удар [8]; 2) в момент до соприкосновения частицы пласта с рабочей поверхностью ножа частицы пласта покоятся; 3) в момент после соударения частиц пласта с рабочей поверхностью ножа мгновенные скорости частиц пласта определяются из уравнений соударения [10]. Введем дополнительные обозначения: – скорость материальной точки (частицы) до и после удара о поверхность ножа; – проекции векторов на нормаль к линии профиля ножа в точке соударения, м/с; – проекции векторов на касательную к линии профиля ножа в точке соударения, м/с; к, ]i коэффициенты восстановления скорости и мгновенного трения при соударении частиц пласта со стальной поверхностью.
При внедрении ножа 2 в пласт он отрезает стружку a1ci2cei лезвием А ножа АВ и боковиной ножа (рис. 2.6). Рассмотрим произвольную точку М ножа на расстоянии от оси фрезы. При движении лезвия А ножа в пласте по траектории а1а2са3 нож в точке М соударяется с частицами пласта, находящимися на траектории ее движения. В момент соударения скорость частицы пласта можно определить из следующих уравнений [11]:
Полагая, что до соударения частицы пласта покоятся и скорость частицы равна нулю, из уравнений (2.28) найдем скорость частицы после соударения: (2.29) где нормальная и касательная составляющие скорости точки M ножа определяются по формулам (2.18), (2.19). Пусть , – полярные координаты некоторой частицы пласта, связанные с системой координат O1x1y1 в момент соударения частицы с ножом (рис. 2.6). Найдем проекции скорости частицы и на оси нормали и касательной к профилю ножа в момент соударения. Нож с профилем в виде изогнутой линии Формулы (2.29) для проекций скорости частицы пласта на оси нормали и касательной к профилю ножа после соударения с ним с учетом равенств (2.20) принимают вид (2.30) где выражения для , даны формулами (2.15). Нож с профилем в виде прямой линии Формулы (2.29) для проекций скорости частицы пласта на оси нормали и касательной к прямолинейному профилю ножа после соударения с ним с учетом равенств (2.23), (2.24) принимают вид
Нож с профилем в виде волнистой линии Формулы (2.29) для проекций скорости частицы пласта на оси нормали и касательной к профилю ножа после соударения с ним с учетом равенств (2.17), (2.26), (2.27) принимают вид (2.32) где . Обработку почвенного пласта ножом барабана фрезы будем рассматривать как процесс, включающий три фазы: 1) расклинивание пласта лезвием ножа и боковиной ножа с образованием стружки [9]; 2) ударное воздействие рабочей поверхности ножа на частицы пласта при внедрении ножа в пласт [8]; 3) движение частиц пласта после удара с рабочей поверхностью ножа, сопровождаемое взрыхлением пласта [10]. Введём следующие дополнительные обозначения: d – толщина ножа и боковины, м; l – ширина захвата ножа, м; w – ширина захвата барабана, м; s – подача, м; m – число ножей на окружности барабана; n – число секций (дисков) барабана; – предельное напряжение смятия пласта, Н/м2; b – плотность почвенного пласта, кг/м3; Рc – оценка удельной, на единицу ширины захвата, мощности, потребной на смятие (расклинивание) пласта лезвием, Вт/м; Рb – оценка удельной, на единицу ширины захвата, мощности удара, необходимой для сообщения частицам скорости, Вт/м; P – оценка удельной мощности на единицу ширины захвата фрезы, Вт/м; E – оценка удельной работы обработки почвы на единицу площади, Дж/м2. Будем считать, что энергоемкость обработки пласта складывается из энергоемкости расклинивания пласта лезвиями и боковинами ножей и энергоемкости соударений ножей с частицами пласта.
Найдем выражение для мощности, необходимой для смятия (расклинивания) пласта лезвием ножа и боковиной ножа. Примем, что сила смятия (расклинивания) пласта ножом складывается из распределенной по ширине лезвия ножа силы смятия пласта лезвием и распределенной по длине боковины ножа силы смятия пласта боковиной ножа. Будем считать, что за время одного оборота ножа вокруг оси фрезы: 1) равнодействующая сила F1 смятия пласта лезвием ножа постоянна, направлена по касательной к траектории a1a2c и отлична от нуля только в тот период, когда лезвие ножа и точка приложения силы смятия двигаются по траектории a1a2c
2) сила смятия пласта боковиной ножа распределена на отрезке боковины между траекториями a1a2c и e1c, отлична от нуля только в тот период, когда боковина ножа срезает стружку a1a2ce1 (рис. 2.6). Пусть A1 – работа силы F1 за время одного оборота барабана фрезы. Полагая, что толщина ножа и предельное напряжение смятия пласта постоянны, найдем, что , (2.33) где – длина дуги a1a2c, – объем вытесненной лезвием ножа почвы за время одного оборота барабана. Аналогично можно доказать, что работа силы смятия пласта боковиной ножа за время одного оборота барабана фрезы равна произведению предельного напряжения смятия пласта на объем почвы, вытесненной боковиной ножа: , (2.34) где – площадь фигуры a1a2ce1 стружки. За время T барабан фрезы совершает T/(2) оборотов и N срезаний стружек, определяемых формулой N = Tm n/(2). (2.35)
Результаты полевых испытаний на качество предпосадочной обработки почвы
Исследуем, как влияет следующие факторы: глубина обработки почвы Я, число ножей т, скорость вращения фрезерного барабана со и поступательного движения фрезы v на качество работы фрезы: 1) удельная энергоёмкостьY при фрезеровании, 2) средний размер D комков на поле после фрезерования, 3) степень крошения почвы К после фрезерования K=Y D. Введем обозначения: соты, & о, сотах - наименьшая, средняя и наибольшая угловая скорость вращения барабана фрезы, рад/с; Vmin, vo, У max - наименьшая, средняя и наибольшая скорость поступательного движения, м/с; Hmin, Н0, Нтах - наименьшее, среднее и наибольшее расстояние между осью барабана и пластом, мм; Штт, то, птах - наименьшее, среднее и наибольшее число ножей на одной плоскости диска барабана фрезы.
Таким образом, найдем средние значения и интервал варьирования вышеприведенных факторов: оо0=0.5 (oomin+ aw); ш=0.5 (оотах - oomin); v0=0.5 (ymin+ vmax); v=0.5 (vmax - vmin); H0=0.5 {Hmin+ Hmax); Я=0.5 {Hmax - Hmin); m0=0.5 (mmin+ mmax); m=0.5 (mmax - mmin). Можно принять 0 =20 рад/с, oomax=40 рад/с, oo0=30 рад/с; vmin=2,\ м/с, vraax=4,3 м/с, v0=3,2 м/с; Hmin=\00 мм, Ятах=140 мм, Я0=120 мм; m min=2, mmax=4, m0=3. Преобразуем размерные управляемые количественные факторы в безразмерные нормированные: Х}= (со- со0)/ со; Х2= (v - v0)/v; Х3=(Н - H0)/L; Х4= (т - т0)/т. ТогдаX] =-1, когда co=comin,Xj=l, когда со=сотах, Х]=0, когда со=со0. Такие же соотношения запишем и для факторов Х2, Х3, Х4. Чтобы определить оптимальные значения для Y, D, К следует построить квадратичные модели функций, где Y-удельное тяговое сопротивление, кН/ м2; D - средний размер не разрушенных комков после фрезерования, мм; К - степень крошения почвы, % Сравнительный анализ коэффициентов регрессии указанных факторов, рассчитанных по плану второго порядка с соответствующим доверительным интервалом, показывает, что больше всего на удельное тяговое сопротивление оказывает влияние фактор угловой скорости со барабана фрезы, а наименьшее - фактор скорости V поступательного движения фрезы. Влияние глубины Я обработки почвенного пласта ниже в 1,33 раза от значимого фактора (таблица 3.1).
Постановка эксперимента с реализацией центральных композиционных планов второго порядка позволяет также выявить влияние квадратов. Наибольшее влияние на величину удельного тягового сопротивления оказывает фактор числа т ножей на одной плоскости барабана, а наименьшее - фактор угловой скорости со барабана фрезы. Влияние значения скорости v поступательного движения фрезы составляет 88% от наиболее значимого фактора. Остальные значения коэффициентов регрессии имели показатели ниже доверительного интервала и не представляли интереса для исследования. Что же касается коэффициентов факторов при парных
взаимодействиях, то наиболее значимыми среди исследуемых факторов на величину удельного тягового сопротивления являются факторы угловой скорости барабана фрезы и число m ножей на одной плоскости барабана, а наименее значимым - факторы скорости V поступательного движения фрезы и число m ножей на одной плоскости барабана. Остальные значения коэффициентов регрессии имели показатели ниже доверительного интервала и не представляли интереса для исследования.
Влияние исследуемых факторов на величину удельного тягового сопротивления фрезы оценивалось после обработки результатов (приложение 1 , таблица 1) опытов по разработанному алгоритму. Таким образом, уравнение регрессии, отражающее в закодированном виде влияние значимых факторов на величину удельного тягового сопротивления, будет иметь вид (приложение 1, таблица 2): Y=18,36 +0,156Х1 – 0,117Х3 – 0,515 Х22+0,585 Х42 +0,206Х1 Х4, (3.1) где X1 – угловая скорость барабана фрезы; X2 – скорость v поступательного движения фрезы; X3 – глубина H обработки почвенного пласта; X4 – число m ножей на одной плоскости барабана. В результате анализа уравнения регрессии (3.1) получено, что с возрастанием угловой скорости барабана фрезы удельное тяговое сопротивление увеличивается по экспоненциальной зависимости (рис. 3.1).
Если значение скорости поступательного движения фрезы v=2,1 м/с и с возрастанием угловой скорости барабана фрезы в диапазоне 20…30 рад/с удельное тяговое сопротивление увеличивается на 1,5%, а в диапазоне 30…40 - на 2% (рис. 3.1). При числе ножей m=2 шт. и с увеличением скорости v в интервале 2,1...3,2 м/с удельное тяговое сопротивление увеличивается на 2,5%, а в диапазоне 3,2…4,3 м/с – на 3,0% (рис. 3.2).
При угловой скорости барабана фрезы =30 рад/с и с увеличением глубины H обработки почвенного пласта в диапазоне 100…120 мм Удельное тяговое сопротивление увеличивается на 2,0%, при 120…140 мм - на 2,5% (рис. 3.3).