Механіко-технологічне обґрунтування оптимізації взаємодії робочих органів з ґрунтом

17. Ковбаса В.П., Дубровін В.О. Напруження та вигляд напруженого стану у ґрунтовому напівпросторі перед дисковим робочим органом //Вісник ХДТУСГ, „Механізація сільськогосподарського виробництва” - Харків -2003.- Вип.20.- С.150-157.

18. Ковбаса В.П. Деформації та критерій вигляду деформованого стану перед дисковим робочим органом// Вісник ХДТУСГ, „Механізація сільськогосподарського виробництва” - Харків - 2003.- Вип.21.- С.132-140.

19. Войтюк Д.Г., Ковбаса В.П., Гуменюк Ю.О. Розподіл тиску та зусиль по поверхні плоского деформатора //Аграрна наука і освіта. -Київ, -2004.- Том.5, №1-2. - С. 92-99.

20. Гуменюк Ю.О., Димчев О.М., Ковбаса В.П., Погорілець О.М. Пристрій для адаптації параметрів пружної підвіски робочих органів ґрунтообробних машин //Патент 63389 Україна, МКВ А 01 В 35/24.Опубл. 16.02.2004. Бюл. №2.

21. Ковбаса В.П. Вплив геометричної форми розпушувальної лапи на деформацію ґрунту //Наук. вісник НАУ - К.- 2004.- -. Вип. 73, ч.2.- С. 117-126.

22. Ковбаса В.П. Визначення впливу геометричної форми розпушувальної лапи на деформацію ґрунту //Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин.- Кіровоград -2004.- Вип. 34.- С. 124-132.

23. Гуменюк Ю.О., Ковбаса В.П., Сівак І.М. Визначення амплітуди коливань вібраційного ґрунтообробного робочого органу //Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин.- Кіровоград 2004.- Вип. 34.- С. 132-137.

24. Ковбаса В.П., Швайко В.М, Чаусов М.Г. Метод визначення модуля пружності та коефіцієнта в'язкості об'ємних деформацій ґрунту //Наук. вісник НАУ - К.- 2005.- Вип. 80, част.1.- С.267-271.

25. Методика оптимізації параметрів і режимів роботи робочих органів пасивного типу для різних ґрунтово-кліматичних умов (рекомендації)/ Войтюк Д.Г., Ковбаса В.П., Чаусов М.Г., Швайко В.М. - К.: Аграрна освіта 2004.--15 с.

26. Ковбаса В.П., Чаусов М.Г., Шандренко В.В. Концепція оптимізації параметрів та режимів роботи ґрунтообробних робочих органів//Наук. вісник НАУ - К.- 2005.- Вип.86.- С.212-221.

Анотація

Ковбаса В.П. Механіко-технологічне обґрунтування оптимізації взаємодії робочих органів з ґрунтом. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - машини та засоби механізації сільськогосподарського виробництва. - Національний аграрний університет, Київ, 2006.

В дисертації на основі сукупності узагальнених результатів вирішена актуальна наукова проблема, яка полягає в розробці нової концепції оптимізації параметрів та режимів роботи робочих органів машин, що взаємодіють із сільськогосподарськими матеріалами і середовищами, на основі розв'язку просторових контактних задач з нескінченними границями.

Виконаний аналіз методів формалізації ґрунту як об'єкта, на який спрямована дія робочих органів ґрунтообробних машин. Розроблена модель деформування ґрунту в процесі взаємодії з ним робочих органів та отримано фізичні рівняння зв'язку напружень з деформаціями в двох фазах деформування (пружно-в'язкого зворотного та в'язкопластичної течії).

Вирішення просторової задачі контакту робочих органів з ґрунтом дозволило отримати залежності зв'язку розподілу деформацій та напружень у ґрунтовому напівпросторі перед робочим органом. В результаті проведених досліджень встановлено функціональні зв'язки розподілу тиску по поверхні робочих органів та енергомісткості процесу в залежності від параметрів та режимів роботи ґрунтообробних робочих органів та властивостей ґрунту.

Адекватність теоретичних досліджень підтверджена результатами експериментальних досліджень.

Отримано функцію та розроблено методику і програму для реалізації алгоритму оптимізації параметрів та режимів роботи ґрунтообробних робочих органів для різних станів ґрунту.

Ключові слова: параметри робочих органів, суцільне пружно-в'язкопластичне середовище, напружено-деформований стан, тензор напружень, девіаторна складова тензора, фізичні рівняння зв'язку, просторова контактна задача, параметр вигляду напружено-деформованого стану, потенціальні гармонічні функції, інтегральна функція оптимізації, методика оптимізації.

Аннотация

Ковбаса В.П. Механико-технологическое обоснование оптимизации взаимодействия рабочих органов с почвой. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.11 - машины и средства механизации сельскохозяйственного производства. - Национальный аграрный университет, Киев, 2006.

В диссертации на основе совокупности обобщенных результатов решена актуальная научная проблема, которая состоит в разработке новой концепции оптимизации параметров и режимов работы рабочих органов машин, взаимодействующих с сельскохозяйственными материалами и средами, на основе решения пространственных контактных задач с бесконечными границами.

На основе методов механики сплошной среды, в частности теории упругости и теории пластичности решены задачи контактного взаимодействия рабочих органов почвообрабатывающих машин с почвой, которые позволили обосновать интегральную функцию оптимизации параметров рабочих органов.

В работе обосновано представление почвы как сплошной среды со свойствами упругости, вязкости и пластичности. Такая формализация почвы позволила использовать в решении задач взаимодействия почвообрабатывающих рабочих органов с почвой методы механики сплошной среды.

На основе анализа характера разрушения почвы и известных критериев прочности обоснована правомерность применения критерия Лебедева А.А., который базируется на характере разрушения отрывом и сдвигом. Анализ известных механических моделей почвы и их адекватности, применяемых для описания связи напряжений с деформациями, позволил представить усовершенствованную модель, которая описывает связь напряжение-деформация в двух фазах деформирования: упруго-вязкой и вязкопластической.

При решении контактной задачи взаимодействия рабочий орган-почва использованы три группы уравнений: уравнения движения, динамические уравнения равновесия среды и статические уравнения равновесия на поверхности. Для замыкания системы этих уравнений разработаны физические уравнения связи напряжений с деформациями для упруго-вязкопластической среды, которые адекватны в двух фазах деформирования почвы: упруго-вязких деформаций и вязкопластического течения. При этом решалась обратная задача Дирихле. Начальными условиями для решения этой задачи были компоненты скоростей перемещения среды на поверхности рабочего органа. Для отыскания решений были использованы четыре потенциальные гармонические функции, которые представляли собой потенциалы двойного слоя.

Решение пространственной контактной задачи позволило получить аналитические уравнения распределения деформаций в почвенном полупространстве перед рабочим органом в зависимости от параметров и режимов их работы для двух типов рабочих органов: пассивного рабочего органа и ротационного дискового. Получены зависимости распределения напряжений в полупространстве и на поверхности рабочего органа (компонент давлений) в зависимости от его параметров и свойств почвы. Выведены функции энергоемкости обработки почвы в зависимости от ее свойств и параметров рабочих органов.

Адекватность теоретических зависимостей подтверждена результатами экспериментальных исследований.

Обоснована интегральная функция оптимизации параметров рабочих органов при обработке почвы с различными свойствами. Функция оптимизации связывает геометрические параметры и режимы работы рабочих органов, а также свойства почвы с изменением вида напряженно-деформированного состояния почвы, корреляционно связанного с плотностью почвы.

Разработаны методика оптимизации параметров и режимов работы почвообрабатывающих рабочих органов, а также программа для реализации алгоритма оптимизации.

Ключевые слова: параметры рабочих органов, сплошная упруго-вязкопластическая среда, напряженно-деформированное состояние, тензор напряжений, девиаторная составляющая тензора, физические уравнения связи, пространственная контактная задача, критерий вида напряженно-деформированного состояния, потенциальные гармонические функции, интегральная функция оптимизации, методика оптимизации.

The summary

Kovbasa V.P. The mechanic -technological justification of optimization of interaction of tools with soil. The manuscript. A thesis on obtaining of a scientific degree of the doctor of engineering sciences on a specialty 05.05.11 - machinery and means of agricultural manufacture's mechanization. - National Agricultural University, - Kyiv, 2006.

In a thesis on the basis of plurality of generalized results the actual scientific problem is solved which consists in development of the new concept of parameters optimization and tool's modes of operations of machines, interacting with agricultural materials and mediums, on the basis of solution of the spatial contact problems of with infinite boundaries.

The analysis of methods of soil formalization as object, on which operate the tools of tillage machinery is carried out. The model of soil's deforming during interaction with it of tools is designed and the physical connection equations of stress with strains in two phases of a deforming (elastic - viscous inverse and viscous-plastics current) are obtained.

The solution of a spatial contact problem of tools with soil has allowed receiving dependences of connection of a strains distribution and stress in a soil's half-space before a tool.

As a result of the carried out researches the functional connections of distribution of pressure on a surface of tools and power consumption of process depending on parameters, modes of operations of tillage tools and soil's properties were received.

The adequacy of theoretical researches is confirmed by results of experimental researches.

The function is obtained and designed a procedure and program for embodying algorithm of optimization of parameters and modes of operations of tillage tools for different states of soil.

Keywords: parameters of tillage tools, solid elastic - viscous medium, stress- strained state, tensor of stress, deviation component of a compound tensor, physical connection equations, spatial contact problem, yardstick of a kind of stress - strained state, harmonic potential functions, integrated function of optimization, procedure of optimization.

Размещено на Allbest.ur