Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

 
Изобретения в сельском хозяйстве Обработка почвы в сельском и лесном хозяйствах Посадка, посев, удобрение Уборка урожая, жатва Обработка и хранение продуктов полеводства и садоводства Садоводство, разведение овощей, цветов, риса, фруктов, винограда, лесное хозяйство Новые виды растений или способы их выращивания Производство молочных продуктов Животноводство, разведение и содержание птицы, рыбы, насекомых, рыбоводство, рыболовство Поимка, отлов или отпугивание животных Консервирование туш животных, или растений или их частей Биоцидная, репеллентная, аттрактантная или регулирующая рост растений активность химических соединений или препаратов Хлебопекарные печи, машины и прочее оборудование для хлебопечения Машины или оборудование для приготовления или обработки теста Обработка муки или теста для выпечки, способы выпечки, мучные изделия

Способ установления функциональных характеристик сельскохозяйственных машин и агрегатов, взаимодействующих с почвой при полевых испытаниях

 
Международная патентная классификация:       A01B G01N

Патент на изобретение №:      2264064

Автор:      Грищенко М.П. (RU)

Патентообладатель:      Государственное научное учреждение Дальневосточный научно-исследовательский институт сельского хозяйства (RU)

Дата публикации:      10 Февраля, 2005

Начало действия патента:      6 Августа, 2003

Адрес для переписки:      680521, Хабаровский край, Хабаровский р-н, с. Восточное, ДВНИИСХ, патентная группа

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано при испытании машин. Способ включает установление при полевых испытаниях машин, определение и расчет мощности (N), необходимой для осуществления процесса деформации сплошной твердой среды, поступательной скорости () деформирующего тела и площади (S) сечения деформируемой среды. После этого определяют производную - объемный модуль импульса силы сопротивления процессу деформации, являющийся динамической физико-механической характеристикой процесса деформации сплошной твердой деформируемой среды, который рассчитывают по зависимости . Такая технология позволит сократить затраты, необходимые для расчета характеристик рабочих органов, машин и агрегатов и их режимов работы. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, способам испытания машин и, в частности, к способам установления функциональных характеристик сельскохозяйственных машин и агрегатов, взаимодействующих с почвой при полевых испытаниях.

Инженерная оценка сельскохозяйственных машин и агрегатов основывается на ряде показателей, характеризующих как машину, так и среду, с которой агрегат взаимодействует, и проводится на основании полевых испытаний. Для определения функциональных характеристик сельскохозяйственных машин необходимы значения тягового сопротивления и производительности обрабатывающих почву машин в конкретных полевых условиях. Это выходные характеристики системы "машинно-тракторный агрегат - поле". Входными характеристиками такой системы являются физико-механические свойства почвы, которые проявляются в сочетании с конкретной сельскохозяйственной машиной и ее рабочими органами, осуществляющими деформацию почвы на конкретной скорости. В дальнейшем устанавливают эмпирическую аналитическую зависимость выходного параметра - тягового сопротивления орудия от входного параметра - скорости деформации /И.Г.Беккер. Введение в теорию систем местность-машина. / Перевод с англ. д-ра техн. наук В.В.Гуськова / - М, Машиностроение. 1973. С.249-250/.

Известен способ оценки сельскохозяйственных машин, когда при проведении опытов измеряют тяговое сопротивление, глубину и ширину захвата машины, пройденный за опыт путь, время опыта, твердость и плотность почвы на участке. По результатам экспериментальных данных строят математическую модель зависимости тягового сопротивления от значений остальных перечисленных факторов /Н.М.Шаров. Эксплуатационные свойства машинно-тракторных агрегатов. / Повышение квалификации /. - М., Колос, 1981, с.56-57/.

Однако как в аналоге, так и в прототипе имеются общие недостатки. Отдельно рассматриваются и самостоятельно определяются: тяговое сопротивление, физические и механические свойства почвы. Для характеристики физических свойств почвы взята ее плотность. Твердость почвы используется для количественной оценки обобщенного показателя ее механических свойств. Используемый инструментарий и методы определения физико-механических показателей дают статическую характеристику свойств почвы. В то же время любая сельскохозяйственная машина и, в частности, ее рабочие органы, взаимодействующие с почвой, реализуют технологический процесс в результате движения рабочих органов. Любой технологический процесс - это динамичный процесс. В результате выполнения технологического процесса осуществляется деформация сплошной твердой среды - почвы. Только в этом случае можно оперативно, с наименьшими затратами труда и средств адекватно оценивать процессы взаимодействия рабочих органов и в целом машин с почвой, несмотря на большое разнообразие конструктивных форм рабочих органов, в целом машин и режимов работы машинно-тракторных агрегатов.

Промышленность и сельскохозяйственное производство применяют технологические процессы, основанные на явлениях остаточной деформации. В технологических процессах, связанных с взаимодействием сельскохозяйственных машин с почвой, как правило, осуществляются все виды деформаций: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг. В такой ситуации ни модуль деформации Е, ни коэффициент Пуассона М, ни оба вместе не в состоянии характеризовать процессы, основанные на остаточных деформациях. Познание закономерностей остаточной деформации сплошной твердой среды невозможно без знания ее механических характеристик, которые бы объясняли физические свойства сплошной твердой деформируемой среды. Как показывает анализ физических величин, в настоящее время такой величины нет, поскольку в физических основах классической механики вопросы о закономерностях деформации сплошной твердой среды вообще не рассмотрены.

Задачей настоящего изобретения является создание способа установления функциональных характеристик сельскохозяйственных машин и агрегатов, взаимодействующих с почвой при полевых испытаниях, основанного на физико-механической характеристике процесса деформации сплошной твердой среды.

Поставленная задача решается путем теоретического обоснования нового способа и экспериментальной его проверки по результатам динамометрирования агрегатов в полевых условиях. Новым является то, что процесс деформации сплошной твердой среды рассматривается как физическое явление, с позиций совершенной работы под действием силы. Если эту работу рассмотрим в единицу времени, то получим мощность. Отсюда следует, что всякий процесс деформации сплошной твердой среды детерминированно связан с необходимой для его выполнения мощностью. Мощность, необходимая для деформации, может соотноситься с объемом выполненной деформации в единицу времени. Из этого следует, что необходимая мощность и объем деформации среды в единицу времени - это те величины, которые непосредственно характеризуют свойства сплошной твердой, деформируемой среды. Работе же есть изменение формы движения материи, рассматриваемая с его количественной стороны. В классической физике под механической работой понимается действие силы, производящей перемещение тела или его части. В этом случае необходимо наличие: 1. действия внешней силы; 2. движения тела под действием силы, 3. неперпендикулярности вектора силы к вектору скорости тела. Для рассматриваемых нами процессов деформации наличие условий 1 и 3 обязательно, однако для того, чтобы осуществлялась работа по деформации сплошной твердой среды необходимо, чтобы вместо сформулированного выше условия 2 имело место поступательное движение тела, осуществляющего деформацию, относительно деформируемой среды. Наиболее ярко это проявляется при тяговом действии внешней силы, производящей деформацию сплошной твердой среды посредством какого-то тела. Так как в этом случае все виды деформаций осуществляются в реальном времени, для деформации какого-то объема одинаковой по свойствам сплошной твердой среды в единицу времени будет необходима конкретная мощность. Эта мощность будет зависеть от свойств самой среды, скорости деформации, механических характеристик тела, посредством которого осуществляется процесс деформации, и вызываемого сопротивления процессу деформации сплошной твердой средой. Из этого следует, что для качественной характеристики процессов деформации сплошной твердой среды, как физического явления, должна существовать производная физическая величина. Она должна комплексно характеризовать физико-механические характеристики свойства самой среды, все виды деформаций, происходящих в сплошной среде, механические свойства тела, осуществляющего деформацию, а в целом всего процесса деформации конкретной среды, осуществляемого конкретным телом, т.е. она должка характеризовать процесс деформации через свойства сплошной твердой деформируемой среды. На основании вскрытой сущности физики процессов деформации сплошной твердой среды, представим изложенные выше априорные утверждения в аналитической форме - для построения формализованного аппарата, позволяющего выявить и фиксировать существенные свойства и закономерности, количественно характеризующие качественную сторону процессов деформации, определяемых основными механическими характеристиками тела, посредством которого осуществляется процесс деформации, свойством сплошной твердой деформируемой среды, а в целом конкретного процесса деформации.

В векторной форме направление внешней силы, осуществляющей деформацию сплошной твердой среды, перпендикулярно площади сечения деформируемой среды, совпадает с направлением скорости деформации и противоположно по направлению силе сопротивления, оказываемого средой процессу деформации. Необходимая для деформации сила /F/ носит вероятностный характер. Поэтому сопротивление сплошной среды, оказываемое процессу деформации, экспериментально определяют за какой-то промежуток времени и берут ее среднее значение. В дальнейшем исходят из импульса силы /F·t/ и объема деформируемой среды в единицу времени. Для процессов деформации сплошной среды, реализуемых в сельскохозяйственном производстве, объем /v/ деформируемой среды определяют глубиной деформации /h/ и площадью, на которой она осуществляется за единицу времени. Тогда для характеристики свойства сплошной твердой деформируемой среды может быть использован только удельный объемный модуль импульса силы сопротивления, оказываемого средой процессу деформации / V/, который и будет комплексно характеризовать физико-механические свойства самой среды, процесс ее деформации /все виды деформаций, происходящих в среде/, а также механические и геометрические характеристики тела, посредством которого осуществляется деформация, численное значение и размерность которого определяют из зависимости

Тогда сопротивление /Р/, оказываемое средой процессу деформации, а значит и численное значение /по модулю/ деформирующей силы в единицу времени определяют

Объем деформируемой среды в единицу времени определяют исходя из скорости процесса деформации /V/

где S - площадь сечения деформируемой среды, перпендикулярная направлению скорости и направлению деформирующей силы.

В свою очередь эта площадь зависит от ширины /В/ и глубины /h/ деформации, осуществляемой телом, посредством которого производится деформация сплошной твердой среды

Тогда с учетом зависимостей /1/, /2/, /3/ и понятия мощности - мощность, необходимая для процесса деформации сплошной твердой среды /N/; определяют по следующему уравнению связи между величинами

Из выражения /5/ получают

Зависимость /6/ показывает, что влияющая производная физическая величина - удельный объемней модуль импульса силы сопротивления, оказываемого средой процессу деформации, отражает свойство сплошной твердой деформируемой среды. Это свойство зависит от скорости деформации, мощности, необходимой для реализации процесса деформации, а также механических и геометрических характеристик тела, посредством которого осуществляется деформация сплошной твердой среды.

Способ в общем виде осуществляют следующим образом. В процессе полевых испытаний конкретных сельскохозяйственных машин с помощью приборов для динамометрирования определяют суммарную мощность, необходимую для преодоления тягового сопротивления и мощность, расходуемую через вал отбора мощности на выполнение части технологического процесса. После этого вычисляют общую мощность, затраченную на выполнение технологического процесса деформации почвы конкретной машиной на всех рассматриваемых режимах работы машинно-тракторного агрегата. Затем в соответствии с зависимостью /6/ для каждого режима работы определяют объемный модуль импульса силы сопротивления процессу деформации сплошной твердой деформируемой среды. Эта комплексная физическая величина является динамичной функциональной характеристикой сельскохозяйственных машин на любом режиме работы машинно-тракторного агрегата. Эта характеристика функционально связана с развиваемым тяговым усилием для чисто тяговых агрегатов, у которых мощность, затрачиваемая на выполнение работы, потребляется только посредством реализации тягового усилия, что следует из зависимости /2/ и /3/. Таким образом видно, что для выполнения функциональной оценки сельскохозяйственных машин и режимов их работ при полевых испытаниях нет необходимости в определении статических характеристик свойств почвы; плотности и твердости почвы, которые только в опосредованной форме характеризуют реально выполняемый технологический процесс.

Для экспериментального доказательства реально существующего свойства сплошной твердой деформируемой среды использовали результаты динамометрирования тяговых рисосеющих агрегатов, которые представлены в таблице, в зависимости от режимов их работы и используемых сеялок. В таблице также представлены результаты расчета по формуле /6/ значений удельного объемного модуля импульса силы сопротивления, оказываемого средой процессу деформации.

ТаблицаФизико-механические характеристики сплошной твердой деформируемой среды №№ ппДеформирующего тела, заданныеПроцесса деформации, измеренныеДеформирующего тела, деформируемой среды и процесса деформации в целом, рассчитанные   ВhV РNV 2SV 2SVS VF (P-F)Ошибка (м)(м)(м/с) (н)(нм/с)(м/с) 2(м2) (м4/с2) (м3/c)(нс/м 3)(н)(н) %Для агрегатов с сеялками СУК-241 3,600,07 3,31471915620 10,960,25 2,740,835701 4732-13 0,2827,20 0,073,11 10036312129,67 0,504,84 1,56644910060 -240,24 37,200,07 2,87917225498 7,730,50 3,871,396589 915913 0,15410,80 0,072,39 12361295435,71 0,764,43 1,82680712389 -280,23 510,800,07 2,081206625097 4,330,76 3,291,587628 1205214 0,12Для агрегатов с сеялками СЗ-3,66 3,600,073,28 552818132 10,760,252,69 0,826741 552800,00 77,20 0,073,0011095 332859,00 0,504,501,50 739711096 -10,018 7,200,07 2,691059528501 7,240,50 3,621,347873 10550-45 0,43910,80 0,072,11 14328302224,45 0,763,38 1,60894114306 170,12 1010,800,07 1,861391125874 3,460,76 2,631,419838 1387239 0,28

По формуле /2/ определено среднее численное значение силы /Р/, посредством которой и выполнена деформация. Из данных таблицы следует, что экспериментально измеренное сопротивление /Р/, оказываемое средой процессу деформации, по модулю фактически равно рассчитанной силе /F/, необходимой для осуществления деформации с помощью деформирующего тела /при этом относительная ошибка не превышает 0,5%/. Таким образом экспериментально доказано, что уравнение /5/ между рассматриваемыми величинами полно и адекватно отображает процесс деформации сплошной твердой среды. Производная физическая величина - удельный объемный модуль импульса силы сопротивления процессу деформации комплексно характеризует физико-механические свойства: тела, осуществляющего деформацию, деформируемой среды и реализуемого процессе деформации. Она учитывает и количественно характеризует результирующее действие всех видов деформаций, имеющих место при протекании любого технологического процесса деформации сплошной твердой сред. Производная физическая величина - удельный объемный импульс силы сопротивления процессу деформации сплошной твердой деформируемой среды - является основной характеристикой при функциональной оценке сельскохозяйственных машин и агрегатов, взаимодействующих с почвой при полевых испытаниях.

Технико-экономическое преимущество предложенного способа заключается в следующем,:

а/ разработанный способ позволяет адекватно описывать и количественно характеризовать все виды деформаций, одновременно протекающих в почве при ее деформации;

б/ использование предлагаемого способа дает возможность непосредственно измерять физико-механические свойства любого технологического процесса, связанного с процессами деформации сплошной твердой деформируемой среды;

в/ способ исключает необходимость определения статических характеристик свойств почвы /плотность и твердость почвы/ при анализе экспериментальных данных и построении математических моделей сельскохозяйственных технологических процессов,

г/ предлагаемый способ сокращает затраты высококвалифицированного труда исследователей и испытателей сельскохозяйственной техники, необходимые для характеристики рабочих органов, в целом сельскохозяйственных машин и режимов работы машинно-тракторных агрегатов, осуществляющих процессы деформации почвы.

Формула изобретения

Способ установления функциональных характеристик сельскохозяйственных машин и агрегатов, взаимодействующих с почвой при полевых испытаниях, характеризующийся тем, что при полевых испытаниях производят определение и расчет мощности (N), необходимой для осуществления процесса деформации сплошной твердой среды, поступательной скорости () деформирующего тела или скорости процесса деформации и площади (S) сечения деформируемой среды, перпендикулярной направлению скорости и направлению деформирующей силы, после чего определяют объемный модуль импульса силы сопротивления процессу деформации, являющийся динамической, физико-механической характеристикой процесса деформации сплошной твердой деформируемой среды, который рассчитывают по зависимости .

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.08.2011

Дата публикации: 10.06.2012





Популярные патенты:

2065260 Гидравлическая система самоходной сельскохозяйственной машины

... ГСКБ АПО "Днепропетровский комбайновый завод" и предлагается для использования в конструкции новой свеклоуборочной машины, промышленное производство которой намечено в 1993 году. Предлагаемый годовой экономический эффект от внедрения предлагаемой гидросистемы составит около 50 руб. на 1 машину. Патентование за границей считаем нецелесообразно. Открытая публикация возможна. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Гидравлическая система самоходной сельскохозяйственной машины, содержащая насос, посредством многосекционного гидрораспределителя сообщенный с полостями гидроцилиндров подъема рабочих органов, блокировочный сервоцилиндр, поршневая полость которого сообщена с одной линией ...


2415552 Питатель молотилки зерноуборочного комбайна

... комбайна, на виде в плане.На фиг.2 - сечение Г-Г на фиг.1, поперечно-вертикальное сечение первого битера наклонной камеры в виде эксцентрично установленных плоских дисков с обмолачивающе-транспортирующим элементом на периферийном участке от оси вращения приводного вала, имеющего в сечении форму правильного многоугольника. На фиг.3 - место А на фиг.1, обмолачивающе-транспортирующий элемент на диске первого битера наклонной камеры. На фиг.4 - сечение Д-Д на фиг.1, поперечно-вертикальное сечение второго битера наклонной камеры в виде эксцентрично установленных плоских дисков с обмолачивающе-транспортирующим элементом на периферийном участке от оси вращения приводного вала, ...


2141196 Способ получения растений с комплексной устойчивостью к фитостеринзависимым вредителям

... каллуса активно формировались растения-регенеранты. В результате для сорта Утро было получено большее число растений, устойчивых к байтану по сравнению с сортом Таллалихин. Пример 7. Оценка устойчивости к фитофторе in vitro растений-регенерантов томатов Устойчивость растения к фитофторе определяли так же, как у картофеля по двум признакам - процент некротических зон и процент спороношения гриба. Балльная шкала использована та же: 0 - устойчивое, 4 - максимально восприимчивое. Анализировали только растения с нормальным фенотипом. Каждое растение было разделено черенкованием на 4 части, поэтому возможным оказалось провести несколько повторностей опыта. В таблице 8 ...


2432394 Ингибирование образования биогенного сульфида посредством комбинации биоцида и метаболического ингибитора

... 74:424-434 (2001). Мониторинг клеточного роста не проводили; оптическая плотность и цвет различных культур значительно изменялись после добавления некоторых биоцидов или ингибиторов, которые мешали получению показаний оптической плотности.Испытывали различные комбинации биоцидов и метаболических ингибиторов. Для этого примера биоциды определяются как агенты, которые непосредственно убивают микроорганизмы. Два испытанных метаболических ингибитора и специфичны к SRB, и, как известно, препятствуют различным стадиям восстановления сульфата в сульфид. Ингибирование восстановления сульфата лишает SRB способности продуцировать АТФ (материал обращения клеточной энергии), следовательно, ...


2476068 Фильтр для использования при переработке пищевых продуктов

... пластмассовые скребковые пластинки 38, которые имеют такие размеры, что они прилегают к фильтрующей стенке, перекрывая все кольцевое пространство 36. Во вращающемся основном элементе 30 скребковые пластинки 38 соскребают остаток с внутренней поверхности фильтрующей стенки и направляют его в зону 22 сбора. Основной элемент 30 имеет такие размеры, что образующееся кольцевое пространство 36 делает возможным постоянное течение продукта.Теперь основной элемент 30 своими скребковыми пластинками 38 может оказывать определенное давление нажима на первичную сторону фильтровальной вставки 14. Число оборотов и направление вращения основного элемента 30 вариативно может регулироваться ...


Еще из этого раздела:

2230467 Добавка к пищевым продуктам, биоцидный препарат, 2-(1-окси- 4-гидроксифенилен)-бензохинон (варианты) и способ его получения

2163758 Способ и устройство контроля количества меда в улье

2451442 Способ обогащения селеном овощей и злаков

2201910 Устройство для ферментационной обработки жидкого навоза

2261583 Выгрузное устройство бункера зерноуборочного комбайна

2494593 Способ повышения селена в чесноке горной зоны

2216908 Комбайн для уборки урожая с кустарников

2177223 Блесна

2270554 Сепарирующее устройство зерноуборочного комбайна (варианты)

2059362 Установка для выращивания мидий