Конащук В.В.

Дніпропетровський державний аграрний університет

ДО ПИТАННЯ ВИБОРУ МЕТОДІВ МОДЕЛЮВАННЯ ГРУНТООБРОБНИХ РОБОЧИХ ОРГАНІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ МАШИН

Для досліджень, спрямованих на створення нових і вдосконалення існуючих сільськогосподарських машин все частіше використовуються методи моделювання. Форми і види моделювання різноманітні, хоча всі вони мають одну мету – відтворити явище, що вивчається, в лабораторних умовах, щоб отримати можливість виявити його закономірності. Так, для відпрацювання конструктивних параметрів грунтообробних сільськогосподарських машин широко використовується проведення експериментів у грунтовому каналі (фізичне моделювання) [1,3]. Методи фізичного моделювання є наближеними методами аналізу процесів і досить ефективні на початкових стадіях проектування машин. Поряд з цим використовується математичне моделювання, за якого для вивчення явища перебіг процесів у ньому замінюють їх математичним описанням. Крім цього використовуються й інші, нетрадиційні методи моделювання, зокрема, метод гідродинамічного моделювання.

Загалом в області побудови моделей сільськогосподарських машин нагромаджено значний досвід з використанням різноманітних технічних, експериментальних і теоретичних підходів. Але часто виникають ситуації, коли досліджувана система настільки складна, що її вивчення шляхом прямого експерименту чи аналітичного вирішення є неможливим. Прикладом може бути дослідження якості кришення грунту ріжучим периметром складної геометричної форми. В подібних задачах доцільно вивчати поведінку системи в цілому, відтворюючи повединку окремих її частин у взаємодії між собою. Модель системи (машини) являє собою в цьому випадку комплексну програму для комп’ютера, що описує поведінку компонентів системи і взаємодію між ними. Виконання такої програми за різних вихідних даних дозволяє імітувати динамічні процеси, що відбуваються в реальній системі. Такий метод отримав назву машинної імітації [3].

У деякому відношенні машинна імітація нагадує фізичний експеримент. На відміну від математичного моделювання тут не вимагається аналітичного вирішення проблеми. В імітаційній моделі мають бути виписані лише правила взаємодії об’єктів системи. Експеримент у такому випадку полягає у прогоні моделі на комп’ютері, а управління експериментом – у варіюванні вихідних даних і аналізі отриманих результатів.

Стосовно до цього професор Панченко [4] розробив аналітичний метод розрахунку ступеню подрібнення для різних складових ріжучого периметру, включно з різними варіантами їх розміщення в просторі. Метод заснований на тому, що для формування агрегату впроцесі різання грунту необхідно подолати внутрішню напругу, яка залежить від результуючих сил зчеплення та кута укладки часточок. Останні два параметри визначаються аналітично із залученням мінімуму експериментальних даних. Така методика дозволяє визначити середній приведений діаметр грунтових агрегатів, що утворюються під впливом робочого органу. Після цього, використовуючи принцип можливих переміщень, можна відслідкувати переміщення грунтових агрегатів [2].

По ходу руху леміша в середовище поміщались інородні тіла різної геометричної форми. Експеримент проводився з тисячократним повторенням. Мета експерименту полягала в визначенні ймовірності винесення на поверхню предметів, форма яких відрізняється від форми структурних агрегатів (наприклад, корнеплодів). Аналіз отриманих залежностей показав найбільш сприятливі форми для винесення на поверхню. Польовими дослідженнями за допомогою розробленого в Дніпропетровському державному аграрному університеті V-подібного знаряддя доведено, що результати, отримані за допомогю вищенаведеного методу, є близькими до реальних.

На початку 90-х років отримав розвиток віртуальний метод моделювання. Відповідно до визначення, змодельована на комп’ютері віртуальна реальність є створеним штучно середовищем, що сприймається суб’єктом його впливу за реальне чи близьке до реального. Формальних ознак кілька: моделювання в реальному масштабі часу, імітація оточуючої обстановки з високим ступенем реалізму і можливість впливати на неї, маючи при цьому зворотній зв’язок.

Графічне подання процесу сприймається найбільш ефективно завдяки тримірним комп’ютерним технологіям. Стримуючим факторм при цьому є те, що для створення об’єктивного віртуального образу необхідно мати точний опис процесів, що відбуваються в реальних умовах. Стосовно грунтообробних машин цей стримуючий фактор нейтралізовано завдяки успіхам у розробці теорії різання грунтів ріжучими периметрами різної геометричної форми.

Таким чином, метод машинного моделювання дозволяє з достатнім ступенем достовірності імітувати реальні процеси взаємодії найпростіших знарядь із середовищем, завдяки чому є можливість продовжити роботу по створенню універсальної моделі, здатної моделювати роботу знарядь складної геометричної форми.

Література:

1. Баловнев В.И. Методы физического моделирования рабочих процессов дорожно-строительных машин. – М.: Машиностроение, 1974. – 232с.

2. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. – М.: Машиностроение, 1971.- 360с.

3. Мударисов С.Г. Повышение качества обработки почвы путем совершенствования рабочих органов машин на основе моделирования технологического процесса: Автореф. дис. докт. техн. наук: 05.20.01. – Челябинск, 2007. – 40с.

4. Панченко А.Н. Теория измельчения почв почвообрабатывающими орудиями / Днепропетр. гос. агр. ун-т.- Днепропетровск, 1999. – 140с.