Оптимизация параметров и режимов работы ротационной садовой косилки

Определяющей характеристикой процесса измельчения растительности является энергоемкость этого процесса. С учетом этого, указанная энергоемкость принята нами в качестве критерия оптимизации. Анализ показал, что наибольшее влияние на энергоемкость измельчения растительности оказывают окружная скорость резания, скорость передвижения агрегата и диметр ротора [1−3] (табл. 1).

После проведения всех опытов по рандомизированной схеме получена таблица 2, в которой имеются все данные для статистического анализа результатов экспериментальных исследований [4, 5]. Для обработки результатов экспериментальных исследований была составлена программа для ПЭВМ.

Таблица 1 — Факторы и уровни их варьирования.

Таблица 2 — Результаты реализации матрицы планирования.

Коэффициенты регрессии оказались равны:

Оценка однородности дисперсии производится по критерию Кохрена. Результаты расчета показаны в таблице 3.

Таблица 3 — Результаты расчетов проверки однородности дисперсий для параметров оптимизации косилки.

Полученное значение расчетного критерия Кохрена меньше табличного (критического значения). Следовательно, гипотеза об однородности дисперсий подтверждается при 5% уровне значимости.

Записываем безразмерный полином, который содержит только значимые коэффициенты:

Адекватность полученной модели проверяли по F — критерию. Результаты расчетов приведены в таблице 4. Из полученных расчетных значений критерия Фишера видно, что полученная модель — адекватна.

Таблица 4 — Результаты расчетов проверки адекватности аппроксимирующих полиномов поверхностям отклика.

Для определения значений точек поверхности отклика в промежуточных точках факторного пространства следует перейти к реальным координатам этого пространства. Для этого используем формулы перехода от кодированных координат к реальным:

Подставив в уравнение (1) значения Х1, Х2, Х3 определяемые формулами (2)…(4), после несложных преобразований получим выход биогаза V, выраженную через параметры , и :

C целью исследования функции (1) на экстремум, определим стационарные точки поверхности отклика из системы уравнений:

Решениями системы уравнений (6) являются следующие значения: С учетом этого определяем оптимальные значения режимных параметров ротационной косилки эшелонированного резания: окружная скорость резания 60,9 м/с, скорость передвижения агрегата 1,51 м/с и диметр ротора 0,6 м.

Наглядно зависимость энергоемкости резания от исследуемых параметров можно оценить по графикам, построенным согласно уравнений, найденных из уравнения (1) (рис. 1…4):

Анализ графиков, приведенных на рисунках 1…3, показывает, что наибольшее влияние на энергоемкость резания оказывают окружная скорость и диаметр ротора.

Зависимость энергоемкости резания от попарного влияния исследуемых параметров можно представить с помощью линий равного уровня, получаемых из уравнения нелинейной множественной регрессии Двумерное сечение поверхности отклика, характеризующее показатель энергоемкости резания в зависимости от окружной скорости ротора (Х1) и поступательной скорости агрегата (Х2) получим, проведя каноническое преобразование уравнения (1).

Рисунок 1 — Зависимость энергоемкости резания от окружной скорости ротора.

Рисунок 2 — Зависимость энергоемкости резания от поступательной скорости агрегата.

Рисунок 3 — Зависимость энергоемкости резания от диаметра ротора.

Получена каноническая форма уравнения регрессии, характеризующего энергоемкость резания в зависимости от окружной скорости ротора (Х1) и поступательной скорости агрегата (Х2) будет иметь вид:

С использованием компьютерной программы Mathcad 2000 Professional и полученных данных построили линии равного уровня изменения энергоемкости резания в зависимости от окружной скорости ротора (Х1) и поступательной скорости агрегата (Х2) (рис. 4).

Аналогично, двумерное сечение поверхности отклика, характеризующее показатель энергоемкости резания в зависимости от окружной скорости ротора (Х1) и диаметра ротора (Х3) получим, проведя каноническое преобразование уравнения (1): садовой косилка растительность резание С использованием уравнения (11) построили линии равного уровня изменения энергоемкости резания в зависимости от окружной скорости ротора (Х1) и диаметра ротора (Х3) (рис. 5).

Рисунок 4 — Зависимость энергоемкости резания в зависимости от окружной скорости ротора (Х1) и поступательной скорости агрегата (Х2).

Рисунок 5 — Зависимость энергоемкости резания в зависимости от окружной скорости ротора (Х1) и диаметра ротора (Х3).

Для построения двумерного сечения поверхности отклика, характеризующего показатель энергоемкости резания в зависимости от поступательной скорости агрегата (Х2) и диаметра ротора (Х3), каноническая форма уравнения регрессии:

Реализация уравнения (12) на ЭВМ приведена на рисунке 12.

На плоскостях линий уровня показаны точки оптимальных параметров ротационной косилки эшелонированного резания: (окружная скорость резания 60,9 м/с, скорость передвижения агрегата 1,51 м/с и диметр ротора 0,6 м). При этом энергоемкость резания составляет 435,1 Дж.

Рисунок 6 — Зависимость изменения энергоемкость резания в зависимости от поступательной скорости агрегата (Х2) и диаметра ротора (Х3).

• 1. Атласкиров, А. М. Обоснование конструктивно-технологической схемы ротационной косилки эшелонированного резания / А. М. Атласкиров // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 25-лети. КБГСХА.- Нальчик: КБГСХА, 2006. С. 13−15.
• 2. Атласкиров, А. М. Классификация и анализ конструкций косилочных устройств / А. М. Атласкиров // Сборник научных трудов ученых и соискателей «Седьмой регион: наука и практика». — Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2005. С. 187−191.
• 3. Пат. 2 297 131 Российская Федерация, МПК7 А 01 D 34/63. Косилка-измельчитель эшелонированного резания / Ю. А. Шекихачев, Л. А. Шомахов; заявитель и патентообладатель Кабардино-Балкарская гос. сель. хоз. акад.- № 2 003 123 694/12(25 113); заявл. 28.07.03; опубл. 20.04.07, Бюл. № 11. — 4 с.: ил.
• 4. Основы планирования эксперимента в сельскохозяйственных машинах // Руководящий технический материал.- М., 1974. 246 с.
• 5. Юдин М. И. Планирование эксперимента и обработка его результатов: Монография. — Краснодар: КГАУ, 2004. — 239с.

Аннотация

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ РОТАЦИОННОЙ САДОВОЙ КОСИЛКИ

Атласкиров Арсен Мухамедович инженер Шекихачев Юрий Ахметханович д.т.н., профессор Шомахов Лев Аслангериевич д.т.н., профессор Балкаров Руслан Асланбиевич д.т.н., профессор Сенов Хамиша Машхариевич д.ф.-м.н., профессор

Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия им. В. М. Кокова, Нальчик, Россия

Твердохлебов Сергей Анатольевич к.т.н., доцент кафедры «Технология металлов».

Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия

В статье приведены результаты оптимизации основных параметров ротационной садовой косилки по критерию минимума энергетических затрат на измельчение растительности в садах Ключевые слова: САДОВОДСТВО, ПОЧВА, СКАШИВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ, КОСИЛКА.

OPTIMIZATION OF PARAMETERS AND OPERATING MODES OF THE ROTATIONAL GARDEN MOWER

Atlaskirov Arsene Muhamedovich engineer.

Shekihachev Yury Ahmethanovich Dr.Sci.Tech., professor.

Shomahov Lev Aslangireevich Dr.Sci.Tech., professor.

Balkarov Ruslan Aslanbievich Dr.Sci.Tech., professor.

Senov Hamisha Mashharievich Dr.Phys.-Math.Sci., professor.

Kabardino-Balkarian state agricultural academy of V.M.Kokov, Nalchik, Russia

Tverdokhlebov Sergey Anatolyevich Cand.Tech.Sci., associate professor of the metals technology department.

Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia

In the article, the results of optimization of key parameters of a rotational garden mower by criterion of a minimum of power expenses for vegetation crushing in gardens are resulted.

Keywords: GARDENING, SOIL, VEGETATION CUTTING, MOWER.