Проектування поверхонь робочих органів машин, які взаємодіють з грунтом - Караєв, Олександр Гнатович; Караев, Александр Игнатьевич; Karaiev, Oleksandr; Матковський, Олександр Іванович; Матковский, Александр Иванович; Matkovskyi, Oleksandr; Чижиков, Іван Олександрович; Чижиков, Иван Александрович; Chyzhykov, Ivan; Рубцов, Н. О. (My University, 2020)
UK: Запропоновано математичну модель проектування поверхонь робочих органів машин, які взаємодіють з ґрунтом. Доведено, що проектування робочих органів ґрунтообробних машин, яке передбачає мінімізацію енерговитрат з досягненням нормативної якості, може бути здійснено вирішенням не прямої а обертової задачі, а саме: визначення сили тиску ґрунту певного стану на поверхню робочого органу, яка проектується. Для визначення сили тиску ґрунту на поверхню робочого органу запропоновано враховувати такі властивості гранту, як пружність скелету та зв'язки між ґрунтовими агрегатами, які обумовлені в'язким (ньютонівським) і сухим (кулонівським) тертям. Зазначено, що значення сил внутрішніх зв’язків між агрегатами ґрунту можуть бути встановлені шляхом визначення значень дотичних і нормальних напружень в будь якій точці поверхні, яка проектується. При визначенні значень дотичних і нормальних напружень, які виникають на поверхні робочого органу, необхідно враховувати положення елементарної площини поверхні до горизонту, яку можна враховувати як «підпірну стінку». Це дозволяє визначати силу тиску ґрунту на елементарну площину поверхні за методикою, розробленою В.В. Соколовським. Силу тиску грунту на елементарну площину поверхні робочого органу, яка визначається значеннями дотичних і нормальних напружень, запропоновано визначати шляхом встановлення мінімального тиску грунту на елементарну площину поверхні робочого органу. Такий тиск запропоновано враховувати у якості критерію оптимізації, який полягає у визначенні таких параметрів форми поверхні, за яких енерговитрати на відділення ґрунтової скиби були б мінімальними. Для отриманням значень критерію оптимізації запропоновано інтегральне рівняння з урахуванням припущення, що опір робочого органу у будь-якій частині його поверхні залежить тільки від глибини копання. RU: Предложена математическая модель проектирования криволинейных поверхностей рабочих органов машин, взаимодействующих с почвой. Доказано, что проектирование рабочих органов почвообрабатывающих машин, где предполагается минимизация энергозатрат с достижением нормативного качества, может быть осуществлено решением не прямой, а обратной задачи: определение степени влияния почвы определенного состояния на поверхность рабочего органа. Для прогнозирования степени воздействия почвы определенного состояния на поверхность рабочего органа предложено учитывать упругость скелета почвы и связи между почвенными агрегатами, которые обусловлены вязким (ньютоновским) и сухим (кулоновским) трением. Указано, что значение сил внутренних связи между частицами почвы может быть установлено за счет определения значений касательных и нормальных напряжений в любой точке криволинейной поверхности. При определении значений касательных и нормальных напряжений, возникающих на поверхности рабочего органа необходимо учитывать положения элементарной площадки к горизонту, которую можно учитывать в качестве «подпорной стенки». Это позволяет определять силу давления грунта на элементарную площадку поверхности по методике, разработанной В.В. Соколовским. Силу давления грунта на элементарную площадку поверхности рабочего органа, которая определяется касательными и нормальными напряжениями, предложено определять путем установления минимального давления грунта на элементарную площадку поверхности рабочего органа. Такое давление предложено принять в качестве критерия оптимизации, который состоит в определении таких параметров формы поверхности, при которых энергозатраты на отделение почвенного пласта были бы минимальными. Для получения значений критерия оптимизации предложено интегральное уравнение, учитывающее допущение, что сопротивление рабочего органа в любой части криволинейной поверхности зависит только от глубины копания. EN: The method for curved surfaces designing of machine working parts surfaces interacting with soil environment has been proposed. It has been proved that tillage machines working parts designing, presupposing energy saving minimization aimed at normative quality reaching, can be reached not by means of direct problem solution, but the inverse one, that is, by means of defining the degree of influence of certain state of soil environment on the working part surface being designed. To predictthe degree of in fluency of certain state of soil environment at the working part surface it has been proposed to take into account the properties, that is, skeleton resiliency as well as soil parts connections, being preconditioned by viscous (Newtonian) and dry (Coulomb) friction.It has been noted, that the magnitude of inner connections between soil parts can be defined at the expanse of tangential and normal tension defining at any point of curved surface being designed. When defining the values of tangential and normal tensions that occur on the working part surface it is important to take into account the location of elementary surface to horizon, that can be considered as “supported wall”. It enables to define soil pressure force at elementary surface plane according to the methods, having been worked by V.V. Sokolovsky. Soil pressure force at the elementary working part surface, being defined by the values of tangential and normal tensions, is being proposed to define at the expanse of defining the minimal soil pressure at the elementary working part surface. Is proposed to take into account such a pressure as optimization criterion, which presupposes the defining the following parameters for surface forms, under which energy consumption for soil slice separation should be minimal. Forgetting the optimization criterion values the integral equation, taking in to account the following as sumptions, has been proposed:it is considered, that resistance at any part of working part curved surface depends only at digging depth and doesn’t depend on vertical parts.
Проектирование поверхностей рабочих органов машин, которые взаимодействуют с почвой
Projecting of the machine working bodies, interatingn with soil
Keywords: викопувальна скоба; форма поверхні; ґрунт; напруження; сила тиску; енерговитрати; выкопочная скоба; форма поверхности; напряжение; почва; сила давления; энергозатраты; excavation bracket; surface form; pressure; soil environment; pressure force; energy consumption