Автоматизированная система как средство повышения качества обработки почвы лесными дисковыми орудиями

Машины и оборудование

процесса

почвы сверху вниз вокруг пня на глубину до 15 см и очищение его в зоне пиления от почвы. За счет поворота ротатора происходит удаление почвы в виде круговой площадки

радиусом 60.. .90 см. После очистки площади вокруг пня на необходимую глубину тракторист поднимает рабочие органы в верхнее положение, отключает их привод и перемещает машину к другому пню. При пне большего диаметра тракторист посредством гидроцилиндра разводит ротационные рабочие органы, при пне меньшего диаметра - уменьшает расстояние между ними.

Очищенные пни впоследствии подвергаются измельчению машинами для удаления надземной части пней [2].

Библиографический список

1. Конструкции и параметры машин для расчистки лесных площадей [Текст] : монография / И. М. Бартенев, М. В. Дра-палюк, П. И. Попиков [и др.]. - М. : Флинта: Наука, 2007. - 208 с.

2. Пат. 2496294 РФ, МПК А01 С 11/00, А01 С 5/00, А01 G 23/00. Площадкоделатель [Текст] / И. М. Бартенев, Е. В. Поздняков ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «ВГЛТА». - № 2012144913/13 ; заявл. 22.10.12 ; опубл. 27.10.13, Бюл. № 30. - 5 с.

DOI: 10.12737/3362 УДК 630*237.1

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КАК СРЕДСТВО ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ЛЕСНЫМИ ДИСКОВЫМИ ОРУДИЯМИ

кандидат технический наук, преподаватель кафедры механизации лесного хозяйства и

проектирования машин Д. Ю. Дручинин студент А. С. Миляев

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» druchinin.denis@rambler.ru, andriy.sergeevich@mail.ru

В настоящее время в лесном хозяйст- тивными являются дисковые орудия. Они

ве для обработки почвы наиболее перспек- обладают рядом существенных преиму-

158

Лесотехнический журнал 1/2014

Машины и оборудование

ществ перед другими типами почвообрабатывающих агрегатов. Рабочие органы дисковых орудий при движении в почве совершают сложное движение - поступательное вместе с орудием и вращательное вокруг своей оси. Это позволяет им при встрече с различными препятствиями (пни, толстые корни, порубочные остатки и т.п.) перекатываться через них, что повышает надежность и проходимость агрегата. Следует также отметить, что интенсивность износа дисков ниже, чем рабочих органов лемешных плугов. Дисковые рабочие органы, благодаря своему вращению, практически не залипают и не забиваются. В то же время дисковые почвообрабатывающие орудия имеют слабую заглубляющую способность и устойчивость хода на заданной глубине обработки. В условиях работы на тяжелых лесных почвах эти негативные аспекты только усугубляются [1, 2].

Решением данной проблемы занимались многие ученые, которыми предложены различные методы устранения вышеуказанных недостатков: применение балласта в конструкции дисковых орудий, установка вибрационных механизмов и других специальных устройств. Однако предложенные решения утяжеляют дисковые орудия, что ведет к неоправданному увеличению динамических нагрузок на рабочие органы и к повышенному расходу топлива агрегатируемым трактором. Кроме того, разработанные устройства усложняют конструкцию дисковых почвообрабатывающих орудий и их производство, что, в конечном итоге, увеличивает их стоимость и усложняет техническую эксплуатацию [1, 2, 3, 4].

Дисковые орудия могут работать как на вырубках, так и на открытых площадях. При встрече с препятствием в виде пня, крупного корня или каменистого включения орудие перекатывается через них, то есть выглубляется. Тот же самый процесс происходит и при потере устойчивости хода орудия - уменьшается заданная глубина обработки почвы. При работе на вырубках образуются полностью необработанные участки, когда после преодоления препятствия дисковое орудие еще не заглубилось в почву.

На современном этапе развития техники начинается широкое использование современных информационных технологий для автоматизации выполняемых технологических процессов в лесном комплексе [5]. С учетом этого, повышения заглубляющей способности и постоянства глубины хода дисковых орудий можно достичь путем применения средств автоматизации процесса почвообработки агрегатами данного типа - например, системы контроля глубины обработки.

Система содержит ультразвуковой датчик расстояния 1, размещенный в центральной части поперечного бруса дискового орудия 2 и соединенный через соединительные кабели 3 с контроллером электрогидравлической системы управления задним навесным устройством 4 трактора 5 (рис. 1).

Ультразвуковой датчик определяет значения расстояния от рамы орудия до поверхности почвы и передает аналоговый сигнал по соединительному кабелю на контроллер - устройство, которое ориентировано на принятие решений через ввод

Лесотехнический журнал 1/2014

159

Машины и оборудование

Рис. 1. Система контроля глубины обработки

сигналов датчиков и вывод сигналов на исполнительные механизмы. Датчик расстояния и исполнительные устройства подключены к контроллеру централизованно: в его корзину устанавливаются модули ввода-вывода, а датчики и исполнительные устройства подключаются непосредственно отдельными проводами.

Значения после их преобразования в цифровой сигнал сравниваются с запрограммированным расстоянием контроллером электрогидравлической системы трактора. При превышении заданной величины контроллер выдает управляющее воздействие на электрогидравлический распределитель, который, в свою очередь, управляет движением гидроцилиндров привода навесного устройства. Положение нижних тяг трактора корректируется посредством гидроцилиндров с целью заглубления дискового орудия до требуемых значений.

С учетом особенностей работы элементов системы она будет обладать инерционностью - возникает некоторое запаз-

дывание срабатывания гидроцилиндров и, как следствие, корректировки положения нижних тяг навесного устройства. Это, в целом, является положительным моментом при преодолении препятствий на поверхности почвы, когда диски полностью выглуб-ляются, и система, чтобы не повредить рабочие органы и всю конструкцию дискового орудия, должна начать работу уже после его перекатывания через пень или порубочные остатки, когда диски вновь внедрились в грунт. Инерционность системы также сохраняет постоянство контакта движителей трактора с почвой, исключает их буксование и переход на ручное управление навесным устройством при преодолении препятствий. Запаздывание срабатывания системы можно специально учесть и при программировании управляющего контроллера.

При применении автоматизированной системы контроля глубины обработки почвы дисковыми орудиями повышается эффективность и качество почвообработки - на всей обрабатываемой площади сохраняется требуемая глубина хода дисков, почва становится более однородной по своей структуре. Исчезает необходимость применения в конструкции дисковых орудий балласта, вибрационных и гидравлических устройств, то есть утяжеления и усложнения конструкции в целом, что сказывается на себестоимости их производства. Уменьшаются динамические нагрузки на рабочие органы, уменьшается расход топлива трактора, с которым агрегатирует-ся почвообрабатывающее орудие. В то же время конструкция должна иметь достаточную жесткость, чтобы выдерживать действие нагрузок, возникающих при дви-

160

Лесотехнический журнал 1/2014

Машины и оборудование

жении агрегата в условиях многочисленных препятствий и неровностей, а также при корректировке положения орудия системой контроля глубины обработки почвы.

Однако при оснащении дисковых орудий автоматизированной системой контроля глубины обработки почвы необходимо, чтобы навесное устройство агре-гатируемого трактора было оборудовано контроллером и электрогидравлическим распределителем. Из современных тяговых средств, где работа навесного устройства управляется контроллером, можно выделить, например, МТЗ-1523, Кировец Agro-tron L720 или МТЗ-2022 (рис. 2) [6, 7, 8].

С учетом этого, автоматизация технологических процессов в лесном комплексе РФ должна идти совместно с его переоснащением современными техническими средствами.

а б

Рис. 2. Примеры современных тракторов: а - трактор МТЗ-1523; б - трактор Кировец Agrotron L720; в - трактор МТЗ-2022

Библиографический список

1. Коротких, В. Н. Обоснование параметров комбинированного рабочего органа активного действия лесного дискового плуга [Текст] : дис. ... канд. техн. наук: 05.21.01: защищена 28.01.10 / В. Н. Коротких. - Воронеж, 2011. - 191 с. - Библиогр.: с. 154-165.

2. Посметьев, В. И. Повышение заглубляющей способности дисковых рабочих органов путем их принудительной вибрации [Текст] / В. И. Посметьев, А. И. Третьяков // Лесотехнический журнал. - 2011. - № 2. - С. 79-85.

3. Третьяков, А. И. Повышение эффективности лесных дисковых орудий с помощью принудительной вибрации их рабочих органов [Текст] / А. И. Третьяков // Лесотехнический журнал. - 2011. - № 4. - С. 118-122.

4. Посметьев, В. И. Основные направления повышения эффективности лесных почвообрабатывающих агрегатов [Текст] / В. И. Посметьев, В. А. Зеликов, А. И. Третьяков [и др.] // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2013. - № 1. - С. 70-79.

5. Онучин, Е. М. Перспективный комплекс лесных машин [Текст] / Е. М. Онучин // Электронный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - № 91 (07). - Шифр информрегистра: 0911307024. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2013/07/24/.

6. Колесный трактор МТЗ-1523 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www. spectehnika.com/catalog/traktori/ kolesnie/mtz/mtz- 1523.htm.

Лесотехнический журнал 1/2014

161

Машины и оборудование

7. Трактор Кировец Agrotron L720 [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.spectehnika.com/catalog/traktori/

http:// agrovk.ru/agrotron_l. kolesnie/mtz/mtz-2022. htm.

8. Колесный трактор МТЗ-2022

DOI: 10.12737/3363 УДК 621.29

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА АБРАЗИВНОГО МИКРОРЕЗАНИЯ ХРУПКИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры электротехники и автоматики

М. Ю. Ерёмин

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, доцент кафедры электротехники и автоматики

Н. А. Черемисинова

старший преподаватель кафедры электротехники и автоматики Р. М. Панов ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» emu69@yandex.ru

Твердые неметаллические материалы широко используются в машинах и строительных конструкциях, в том числе в технических средствах сельскохозяйственного назначения [1, 2], при изготовлении изделий из данных материалов выполняют их механическую обработку для обеспечения требуемого качества поверхностей изделий. По причине высокой стойкости к воздействию факторов окружающей среды изделия из указанных материалов не подвержены коррозии, гниению и прочим негативным процессам, а поэтому после их износа или механического повреждения могут быть использованы в качестве вторичного сырья [3], которое также подвергается механической обработке. Готовые изделия необходимо упаковывать для обеспечения сохранности их обработанных поверхностей при транспортировке и хра-

нении, в частности можно использовать современные водонепроницаемые оберточные материалы [4].

Среди финишных процессов механической обработки существует специфичная область абразивного шлифования хрупких неметаллических материалов. Материалы типа поликристаллические горячепрессованные ферриты, спечённая керамика, си-таллы, поликор и аморфные стёкла имеют повышенную прочность и хрупкость, а также малую теплопроводность и особую структуру, поэтому единственно эффективным способом формообразования плоских и фасонных поверхностей деталей из этих неметаллов является алмазная обработка шлифованием.

Исследование механики контактного взаимодействия абразива с обрабатываемым материалом основывается на приме-

162

Лесотехнический журнал 1/2014