Материал: 4918
26
направлениях vпод и hП, имеет убывающий характер в направлении vпод и возрастающий характер в направлении hП и, кроме того, поднята в целом над нулевым уровнем примерно на 6 Дж/см3.
Оптимальная область факторного пространства (vпод, hП) располагается в направлении увеличения vпод и уменьшения hП. Как показывают результаты оптимизации, подрезной нож должен выступать не более чем на 2 мм, при этом оптимальная скорость подачи находится в интервале 0,0045...0,007 м/с.
С помощью известной формулы в теории резания древесины на основе полученных данных находим подачу Sz на (зуб) комплекс ножей
Sz = |
vпод |
= 0,00147 |
м, |
(5.2) |
|
z n |
|||||
|
|
|
|
где vпод – скорость подачи фрезы, м/с; z – число (комплексов) ножей находящихся в древесине; n – частота вращения рабочего органа, с-1.
5.4 Содержание отчета
Название лабораторной работы; цель работы; таблица с заданными, рассчитанными и измеренными параметрами; схема орудия; формулы для вычислений с результатами вычислений; анализ экспериментальных зависимостей; выводы.
5.5.Контрольные вопросы
1.Поясните результаты экспериментальной оптимизации параметров фрезерной машины?
2.Как строится экспериментальная поверхность отклика Aу(vпод, hП) (а)?
3.Как производится аппроксимация поверхности отклика поверхностью второго порядка (б)?
4.Покажите оптимальную область на поверхности отклика, представленной линиями уровня (в).
27
Лабораторная работа № 6 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА МАШИНЫ ДЛЯ
ВЫКОПКИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА
6.1. Цель работы
Изучить конструкцию машин для выкопки посадочного материала, их регулировки, определить основные геометрические параметры, использовалось контрольно-измерительное оборудование для лабораторной работы № 1 .
6.2. Лабораторное оборудование и мерительный инструмент
Для проведения исследований была разработана и изготовлена экспериментальная установка (рис. 6.1), включающая в себя передвижную тележку почвенного канала 1, навеску тележки 2, раму 3, рабочий орган, состоящий из лезвий в виде двух треугольников 4 и полуковша 5 в задней его части, боковых стоек 6. Рабочий орган и боковые стойки образуют двуплечий рычаг, который приводится в движение при помощи двух гидроцилиндров 7.
1
6
5 |
7 |
2 |
|
4 |
|||
|
|
3
Рис. 6.1. Экспериментальная установка выкопочной машины
28
Изменение давления в нагнетательной гидромагистрали отслеживается датчиком давления Danfoss MBS 3305, который снабжен демпфирующим устройством для предотвращения его выхода из строя при гидравлическом ударе.
6.3. Порядок выполнения работы
Оптимизация процесса выкопки саженцев с комом почвы по критерию минимальных энергозатрат осуществляется с помощью метода планирования полнофакторного эксперимента (ПФЭ).
Предлагаемая в данной работе методика эксперимента обеспечивает простоту и точность задания каждого из факторов на необходимом значении.
При предварительном изучении процесса произведено априорное ранжирование факторов, которые в дальнейшем разделили на группы. Взаимосвязь входных параметров и выходных характеристик лабораторного эксперимента можно представить в виде трех групп переменных.
Первая группа «Параметры выкопочной машины» представляет собой совокупность конструктивных и технологических параметров выкопочного агрегата: Х1 – угол заточки ножей рабочего органа ( β ); Х2 – угол при вершине ножей рабочего органа (α ); Х3 – длина лезвий ножей рабочего органа (lл ) и др.
Во вторую группу «Параметры корней саженцев и почвы» входят параметры лабораторного эксперимента, которые можно измерить.
К третьей группе «Показатели эффективности» относятся характеристики процесса выкопки крупномерных саженцев, которые можно измерить или проконтролировать в ходе экспериментальных исследований.
Обычно в качестве выходных критериев принимают величины, характеризующие качество обработки, производительность, экономические затраты, вероятность поломки.
На основании априорного исследования с учетом теоретических и экспериментальных данных были отобраны для изучения следующие факторы: Х1 – влажность почвы (Wп, %), Х2 – твердость почвы ( ρ , МПа). Из выходных параметров эксперимента выделены самые главные: У1 – давление рабочей жидкости, У2 – качество формирования кома почвы.
Качество формирования кома оценивали измерением размеров сформированного кома почвы (они должны быть примерно равны размерам полуковша).
29
Таким образом, необходимо решить следующую экспериментальную задачу оптимизации
|
|
Р(Wп,ρ) →min . |
|
|
(6.1) |
|||
|
Матрица планирования эксперимента представлена в табл. 6.1. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Таблица |
6.1 |
||
|
Граничные условия технологических факторов |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уровень варьирования |
|
Интервал |
|||
|
|
|
|
|
|
|
варьиро- |
|
Код |
Фактор |
|
нижний, |
основной, |
верхний, |
|
||
|
|
|
(−1) |
(0) |
(+1) |
|
вания, |
|
|
|
|
Xi |
Xi |
Xi |
|
i |
|
Х2 |
Твердость |
|
1 |
1,5 |
2 |
|
0,5 |
|
Х3 |
Влажность |
|
45 |
60 |
75 |
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При составлении плана эксперимента намечаются интервалы варьирования и уровни факторов в соответствии с теоретическими исследованиями (табл. 6.2).
Таблица 6.2
Матрица планирования эксперимента
|
|
|
|
Качество |
Номер |
Кодированное |
Кодированное |
Давление |
формирования кома |
почвы Y2: (+) – |
||||
опыта |
значение X1 |
значение X2 |
Y1, МПа |
удовлетворительное, (-) |
|
|
|
|
– |
|
|
|
|
неудовлетворительное |
|
|
|
3,5 |
– |
1 |
-1 |
-1 |
||
|
|
|
3,67 |
– |
2 |
-1 |
0 |
||
|
|
|
3,73 |
– |
3 |
-1 |
1 |
||
|
|
|
3,80 |
– |
4 |
0 |
-1 |
||
|
|
|
3,86 |
– |
5 |
0 |
0 |
||
|
|
|
3,9 |
+ |
6 |
0 |
1 |
||
|
|
|
3,81 |
– |
7 |
1 |
-1 |
||
|
|
|
3,96 |
+ |
8 |
1 |
0 |
||
|
|
|
4,18 |
+ |
9 |
1 |
1 |
||
|
|
|
|
|
Граничные условия технологических факторов, используемых при
30 |
|
проведении экспериментальных исследований, приведены в табл. 6.1. |
|
xi =(Xi − Xi(0) ) / i , |
(6.2) |
где Xi – натуральное значение фактора; |
|
Xi(0) – натуральное значение основного уровня фактора; i – интервал варьирования фактора.
Согласно данным табл. 6.1 формулы, связывающие нормализованные
натуральные значения факторов, имеют вид |
|
х2=(Х2– 1,5) / 0,5; |
х3=(Х3– 15) / 5. |
6.4. Содержание отчета
Название лабораторной работы; цель работы; схема выкопочной машины; техническая характеристика; методика экспериментальных исследований; экспериментальные зависимости и их анализ; выводы.
6.5. Контрольные вопросы
1.Какие существуют рекомендации по глубине выкопки сеянцев и саженцев хвойных и лиственных пород?
2.Какие существуют рекомендации по размерам почвенного кома при выкапывании крупномерного посадочного материала?
3.Почему крупные деревья рекомендуется пересаживать в зимний
период?
4.Какие существуют рекомендации при пересаживании деревьев зимой?
5.Перечислите машины, использующиеся для выкопки посадочного материала.
6.Какие машины созданы для выкопки саженцев?
Лабораторная работа № 7 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЛЕСНОГО МАНИПУЛЯТОРА
7.1. Цель экспериментальных исследований
Изучение динамической нагруженности механизма подъема гидроманипулятора при вращении стрелы.