Особенности разрушения почвенных комков на просевающих сепараторах картофелеуборочных машин
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
В статье рассмотрен процесс разрушения почвенных комков на просевающих сепараторах картофелеуборочных машин, основанный на теории малоцикловой усталостной прочности, исходящей из положения, что разрушение возникает в результате наличия начальных дефектов и заключается в зарождении и развитии имеющихся в теле трещин. Составлена вероятностная модель уменьшения до «проходовых» размеров крупных почвенных частиц, рассматривающая не только их разрушающее, но и упрочняющее воздействие циклических нагрузок просевающих сепараторов, а также влияние зон приложения нагрузки к комку на интенсивность процесса разрушения и чистоту сходового вороха. Получен вывод о возможности повышения эффективности процесса разрушения почвенных частиц при использовании вибрационных воздействий. Предложена конструкция и определены рациональные параметры вибрационного сепаратора с отражателем.

Ключевые слова:
уборка картофеля; разрушение почвенных комков, малоцикловая усталостная прочность, вибрационный сепаратор.
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

При работе на тяжёлых почвах эффективность работы картофелеуборочных машин определяется преимущественно интенсивностью разрушения комков под воздействием внешних сил до проходовых размеров.   Для разрушения почвенных комков в основном используются два вида воздействия: динамический удар о сепарирующую поверхность и статическое сжатие комкоразрушающими баллонами [1,2,3,4,5]. При этом значения внешних сил, обеспечивающих разрушение почвенных комков, ограничены условием повреждаемости клубней. Так, средняя прочность клубней при сжатии до появления видимых повреждений, по данным И.М. Полуночева изменяется в пределах 481…750Н. Прочность почвенных комков с увеличением размеров возрастает от 196 Н до I860 Н, что значительно больше допустимых показателей клубней [6]. Близкие к приведенным данным получены B.C. Митрофановым и М.Е. Мацепуро, исходившие из того, что разрушение комка происходит почти мгновенно, если для данного состояния почвы величина внешнего усилия достигает некоторой критической величины [7,8].

Вместе с тем, начиная с работ А.Ф. Иоффе, А.А. Грифтиса, Е.О. Орована, появилось направление, исходящее из того, что разрушение возникает в результате наличия начальных дефектов и заключается в зарождении и развитии имеющихся в теле трещин [9,10]. Данный подход более характерен при рассмотрении усталостных разрушений, вызванных воздействием циклической нагрузки, что соответствует силовым воздействиям просевающих сепараторов на картофельный ворох.

Условия, материалы и методы исследований. В принятой нами трактовке усталостное разрушение является следствием наличия в материале ряда «слабых мест», в частности, для почвенного комка «слабыми местами» являются всевозможные растительные и органические включения, внутренние и поверхностные трещины и т.д. Каждое «слабое место» по мере накопления числа циклов нагружения приводит к образованию местной трещины, которая возникнув, постепенно увеличивается (развивается). Схематически процесс развития трещин можно рассматривать как постепенное накопление единичных «повреждений». Когда их число станет достаточно большим и равным некоторому числу М, настанет разрушение.

Обозначим число циклов, необходимых для накопления k единичных повреждений через N(k). Исходя из того, что необходимое число циклов N(k),  приводящих к разрушению почвенного комка, является величиной случайной и обусловлен стохастической природой «слабого места» возникновения и развития отдельной трещины, переход из состояния N(k)  в состояние N(k-1) может быть связан соотношением:

                 N(k) =N(k-1)+ εk,           (1)

где εkнекоторое дополнительное число циклов, необходимых для перехода от k – 1 повреждений к k повреждениям.

Общепринято, что при циклических нагрузках вероятностная плотность   N(k)  подчинена нормальному закону [11,12].  На наш взгляд, было бы более корректно считать, что величина N(k)  распределена по логарифмически нормальному распределению, а в основу данного предположения могут быть заложены следующие пояснения.

Пусть:

                    εk=δk∙(N(k-1)) ,                    (2)

где δkслучайная величина накопления интенсивности повреждений.

 

Список литературы

1. Бойко А.И. Перспективы совершенствования комкоразрушающих устройств картофелеуборочных машин / А.И. Бойко, С.Н. Борычев // Вестник Московского ГАУ. – 2006. - № 5(20). - С. 87. - 88.

2. Борычев С. Н. Новый способ определения повреждения клубней // Картофель и овощи. – 2004. – № 5. – С. 7 8.

3. Борычев, С.Н. Анализ комкоразрушающего устройства с активной поверхностью // Тракторы и сельхозмашины . – 2006. – № 9. – С. 35-37

4. Камалетдинов Р.Р. Использование теории информации при имитационном моделировании процесса сепарации картофельного вороха / Р.Р. Камалетдинов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2006 – №11. – С. 8-10.

5. Камалетдинов, Р.Р. Рекомендации по совершенствованию рабочих органов картофелеуборочных машин. – Уфа: Башкирский ГАУ, 2014. – 44 с.

6. Полуночев И.М. Изучение физико-механических свойств ботвы и клубней картофеля / И.М. Полуночев // Труды ВИСХОМ. – 1951. – С. 17-19.

7. Митрофанов В.С. Изучение физико-механических свойств картофеля // Сб. Физико-механические свойства сельскохозяйственных растений как основание для проектирования сельскохозяйственных машин. - М.: ВИСХОМ, 1939. – С. 174-196.

8. Мацепуро В.М. Метод исследования повреждаемости клубней картофеля при механическом воздействии / В.М. Мацепуро, В.Н. Кирсанова // Тр. ВИМ. -1975. – Т. 69. - С. 174-185.

9. Терентьев В.Ф. Циклическая прочность металлических материалов: Учеб. Пособие / В.Ф. Терентьев. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. – 61 с.

10. Горицкий В.М. Структура и усталостное разрушение / В.М. Горицкий, В.Ф. Терентьев — М.: Металлургия, 1980. — 280 с.

11. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика – М.: Высш.шк., 2003.– 479 с.

12. Аликин В. Н., Литвин И. Е., Сесюнин С. Г., Соколовский М. И., Ушин Н. В. Критерии прочности и надежность конструкций. М: Недра, 2005. – 164 с.

Войти или Создать
* Забыли пароль?