107
108
Алгоритм получение и обработки изображений разработан в среде LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments (США) [3]. Программа LabVIEW является виртуальным прибором (англ. Virtual Instrument) и состоит из двух частей:
• блочной диаграммы, описывающей логику работы виртуального прибора;
• лицевой панели, описывающей внешний интерфейс виртуального прибора.
LabView идеально подходит для создания алгоритмов определения геометрических параметров исследуемого объекта.
Блок-схема алгоритма определение геометрических параметров объекта условно разделена на пять этапов, показанных на рисунке 1.
Рисунок 1 – Блок-схема алгоритма Захват изображения объекта.
Захват изображения с камеры производится автоматически.
На рисунке 2 показана блок-диаграмма программы по захвату изображения исследуемого объекта.
Рисунок 2 – Блок-диаграмма программы захвата изображения Программа состоит из:
1) Библиотеки IMAQ , которая отвечает за процесс коммутации вебкамеры и программы[4].
Оцифровка полученного изображения Калибровка
изображения Захват
изображения объекта
Измерения геометрических
параметров объекта Составления отчета
полученных данных споследующей распечаткой Вывод на экран
полученных данных
109
2) Библиотеки IMAQDxopencamera , позволяющая выбрать номер камеры если на компьютере стоит две и более вебкамеры.
3) Библиотеки IMAQDxopenattributes , в которой устанавливаются такие параметры камеры, как цветность, яркость, контраст, интервал между захватами изображения.
4) Библиотеки IMAQsequence , непосредственный захават кадров с камеры.
5) Контроллера , в котором задается количество захватываемых изображений.
6) Библиотеки закрывающей камеру .
После того, как программа собрана, на фронтальной панели мы получаем интерфейс для захвата изображения.
Далее полученные изображения в пикселях калибруется, то есть переводится в метрическую систему измерение (мм, см, м).
Процесс калибровки включает:
1) Блок-диаграмму переноса полученных изображений с вебкамеры в блок-схему калибровки (рис.3).
Рисунок 3 – Блок-диаграмма программы переноса изображения
2) Блок-диаграмм эталонного изображения, в котором указывается сохраненное изображения с установленными параметрами размерности (например круг с известным диаметром), которая показана на рисунке 4.
Рисунок 4 – Блок-диаграмма программы эталонного изображения
110
3) Блок-диаграмма непосредственной калибровки изображения, то есть сравнивание параметров эталона и полученного изображения, с последующей передачей его на оцифровку
показана на
рисунке 5[4].
Рисунок 5 – Блок-диаграмма программы калибровки изображения
Далее откалиброванное изображение попадает в процесс оцифровки и измерения параметров объекта, который состоит из:
1) Блок-диаграммы переноса откалиброванного изображения (рис.6).
Рисунок 6 – Блок-диаграмма программы переноса изображения 2) Блок-диаграммы перевода изображения в монохромный вид.
Рисунок 7 – Блок-диаграмма программы перевода изображения в монохромный вид 3) Библиотеки выделения исследуемого объекта от фона изображения.
4) Блок-диаграммы процесса измерения параметров объекта, показанной на рисунке 8.
111
Рисунок 8 – Блок-диаграмма программы процесса измерения параметров объекта Следующий этап создание отчета, вывод его на экран с возможностью создания базы данных и распечатки результатов измерения параметров объекта.
Блок-схема создания отчета и вывода данных на монитор показан на рисунке 9.
Рисунок 9 – Блок-схема создания отчета и вывода данных на монитор
Заключение. Алгоритм определение геометрических параметров объектов обеспечивает повышение производительности процесса измерение геометрических параметров объектов и может быть использован для создание базы данных о параметрах различных продуктов в цифровом формате.
Литература
1 Алиханов Д.М. Экспериментальная установка для определения параметров яиц с использованием IT технологий / Молдажанов А.К.// Исследования, результаты КазНАУ.- 2011.- С.45-47 №2 (50)
2 Алиханов Д.М. Обоснование информативных признаков сортирования семенного картофеля по морфологическим признакам / Цонев Р.С., Шыныбай Ж.С. //Научные труды Том 50, Электротехника, электроника и автоматика.- Болгария, Русе.- 2011.-Е.50. - С. 175- 179.
3 Блюм П. LabVIEW - Стиль программирования /Пер. с англ.; под ред. Михеева П.М.-М.:ДМК: Пресс, 2008.- 400с.
4 Федосов В. П. Цифровая обработка сигналов в LabVIEW / Нестеренко А.- М.:ДМК Пресс, 2007.- 256с
112
ОБЪЕКТІЛІРДІҢ ГЕОМЕТРИЯЛЫҚ ПАРАМЕТРЛЕРІН АНЫҚТАУ АЛГОРИТМІ Д. Алиханов, Ж. Шыныбай, А. Молдажанов
Мақалада берілген өнімнің эталондық үлгі параметрлеріне бақыланатын объектінің параметрлері сəйкестігін автоматты бөлу, анықтау жəне танып-білу алгоритмі қарастырылады.
ALGORITHM DETERMINATION OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF OBJECTS Dz. Alikhanov, Zh. Shynybay, A. Moldazhanov
In article the algorithm automatic allocation, definition and recognition compliance of parameters controllable object, to parameters of a reference sample for this production is considered.
УДК 620.92.637.1
М.Ж. Исаханов, Н.Б. Əлібек, О.З. Долдаев Қазақ ұлттық аграрлық университеті
ТОПЫРАҚ ТЕМПЕРАТУРАСЫ ӨРІСІНІҢ ТЕҢДЕУІН КОМПЬЮТЕРЛІК БАҒДАРЛАМА АРҚЫЛЫ ШЕШУ
Аннотация Мақалада ауыл шаруашылығындағы мал қоралары мен жылыжайларындағы энергияны үнемдеу мəселесі қарастырылған жəне жер асты жылуын пайдаланудағы жылуалмасу процесінің дифференциалдық теңдеуін компьютерлік бағдарлама арқылы шешу келтірілген.
Кілт сөздер: Энергияны үнемдеу, микроклимат, жер асты топырақ жылуы, желдету арнасы, температуралық өріс, жылуфизикалық процесс, компьютерлік Maple 13 бағдарламасы.
Энергетикалық қорларды тиімді пайдаланудың бірден бір оңтайлы жолы экологиялық таза жəне қайта жаңартылатын энергия көздерін пайдалану болып отыр.
Солардың ішінде жер асты топырақ жылуын пайдалану да тиімді. Сондықтан, жер асты топырақ жылуын түрлендіруге арналған технологиялар мен техникалық құралдарды құрастырып, өндіріске енгізу өзекті мəселелердің бірі болып отыр.
Мал шаруашылығы жайларындағы микроклиматты энергия үнемдеу негізінде жасаудың жолдарын iздестiру күн тəртібіндегі мəселе. Бұл бағыттағы ең бір қолайлы тəсілдердің бірі жер асты топырақ жылуын пайдалану болып табылады. Ол үшін, белгілі бір тереңдiкке желдету арналарын жүргізеді. Нəтежиесінде жер асты желдету арналары арқылы өткен ауа қыс мезгілдерінде жылытылады да, ал жаз айларында салқындатылады.
Мұндай жағдайда, желдету арналары арқылы өткен ауа мен арна салынған топырақ температурасы параметрлерiн анықтау керек болады. Бұл жүйедегі жұретін жылуфизикалық процестер тұрақсыз сипатта өтеді. Желдету арна арқылы өтетін сыртқы ауаның температурасы тұрақты, ал желдету арналары iшiндегі ауаның жəне арнаның қабырғаларының температурасы уақыт барысында өзгеретін шамалар.
113
Жер асты топырақтағы температуралық өрiстi анықтау төмендегідей дифференциалдық теңдеуді шешуге негізделеді. /1/
1 ,
2 2
∂ + ∂
∂
= ∂
∂
∂
R t R R
t t α
τ (1)
Мұндағы:
α
- топырақтың температура өткізгіштігі.Теңдеудің шек аралық шарттары: t = tгр болғанда
1. τ = 0, (2)
2. R → ∞ ,τ ≥ 0, (3)
3. +
[ ( )
01 −( ) ]= 0,
∂
− λ ∂ α t R τ tcp τ R
t
(4) Мұндағы:
λ
– топырақтың жылу өткізгіштігі;α −
арна қабырғасының жылу беру коэффициенті;( ) = ∫ t
( )
x dF −tcp τ F 0F 1τ
1 арнадағы жалпы ауданы F болатын ұзындық бойынша орташа
интегралдық ауа температурасы;
( )
x,τ −t ауданы dF желдету арнаның жылулық теңестірілуі теңдеуі арқылы табылатын локальдық температуралар.
−
R0 желдету арнасының радиусы;
гр −
t топырақтың бастапқы қалыпты температурасы;
(R,τ) −
t топырақтың температуралық өрісі;
( )τ −
tcp арнадағы орташа интегралдық температура;
(L R) −
t , арна бойына температураның таралуы;
τ −
уақыт.
Мұндай күрделі дифференциалдық теңдеулерді шешу үшін Maple 13 бағдарламасын пайдаланған ұтымды.
Төменде (1) теңдеудің Maple 13 бағдарламасы бойынша шешімі берілген.
> a:=.00000052; T[гр]:=10; N=100; lambda:=1.3; b:=17.44*10; f:=0.432;
:=
a 0.52 10-6 :=
Tãð 10 = N 100 λ := 1.3 :=
b 174.40 :=
f 0.432
> PDE := diff(u(R,t),t)=a*(diff(u(R,t),R,R)+diff(u(R,t),R)/R);
114 :=
PDE ∂∂ =
tu(R t, ) 0.52 10-6 +
∂
∂2
R2u(R t, )
0.52 10-6
∂∂
Ru(R t, ) R
> IBC := {-lambda*D[1](u)(0.11,t)+b*f*t=0, u(100,t)=T[гр],u(x,0)=lambda};
:=
IBC {−1.3 D ( )( ) + = , , }
1 u 0.11 t, 75.34080 t 0 u(100 t, ) = 10 u(x 0, ) = 1.3
> pds := pdsolve(PDE,IBC,numeric,time=t,range=0.11..100);
:=
pds modulemodulemodulemodule ()exportexportexportexport plot plot3d animate value settings, , , , ; ... end moduleend moduleend moduleend module
> p1:=pds:-plot(t=1/8,numpoints=50,color=blue):
plots[display](p1);
Дифференциалдық теңдеуді шешудің графигі Əдебиеттер
1 Исаханов М.Ж. Теоретический расчет использования теплоты грунта в вентиляционных системах. //Мат. Междунар. науч. техн. конференции (17-18 апреля 2008 г., КазНАУ) Часть II. - Алматы, КазНАУ, 2008. - С. 191-198.
2 Дьяконов В.П. Maple 10/11/12/13/14 в математических расчетах. – М.: ДМК – Пресс, 2011.
РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ГРУНТА С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРОГРАММ
М.Ж. Исаханов, Н.Б. Əлібек, О.З. Долдаев
В статье рассматривается энергосбережение в животноводческих помещениях с помощью использования температуры грунта, а также решение дифференциального уравнения температурного поля грунта с компьютерной программы.
115
THE DECISION OF THE EQUATION OF THE TEMPERATURE FIELD OF THE GROUND BY MEANS OF COMPUTER PROGRAMS
M. Zh. Isahanov, N.B. Alibek, O.Z. Doldaev
In article energy savings in cattle-breeding premises by means of use of temperature of a ground, and also the decision of the differential equation of a temperature field of a ground from the computer program is considered.
УДК 620.92.637.1
М.Ж. Исаханов, Т.С. Дюсенбаев, О.З. Долдаев Казахский национальный аграрный университет
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ ГРУНТА В ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМАХ
Аннотация Для определения параметров и построения графических зависимости энергосберегающих вентиляционных систем с использованием теплоты грунта применена компьютерная программа Maple 13.
Ключевые слова: модульная энергосберегающая вентиляционная система, использование теплоты грунта, воздуховод, Критерий Стентона, Критерий Нуссельта, Критерий Рейнольдса, Критерий Прандля, Критерий Био, Критерий Фурье, Критерий Померанцева, функция ошибок Гаусса, скорость воздушного потока, кинематическая вязкость, температуропроводность, теплопроводность.
Для решения новых задач, которые ставит быстро развивающаяся техника, полезен предыдущий опыт решения классических задач. В настоящее время в сложившейся схеме решения задач техники появилось новое направление, основанное на применении систем компьютерной алгебры, работающих с аналитическими вычислениями. Существуют такие основные системы, как Mathcad, Mathematica, MATLAB, Maple и другие.
Сейчас уже трудно представить себе решения сколько-нибудь серьезной задачи техники без компьютерных вычислений.
Системы компьютерной математики дают хороший иллюстративный материал к условиям и решениям в виде рисунков, графиков и анимированных изображений.
Программирование графического интерфейса решения Maple, выполняется с использованием так называемых маплетов. В системе Maple изначально широко используется программирование алгоритмов и вычисление выражений. Программы и маплеты для Maple 13 содержат ряд особенностей применения различных операторов и команд системы, рекомендации по программированию.
Одной из новых задач техники является определение параметров энергосберегающих вентиляционных систем с использованием теплоты грунта. Для обоснования параметров такой системы получены ряд уравнений /1/.
Решения этих уравнений с использованием Maple 13 представлены ниже.
Например, для определения объема теплосъема за рабочий интервал времени вентиляционной системы получено выражение:
(1) где - сосредоточенная теплоемкость массива грунта, в объеме воздуховода;
116 Критерий Помаренцова:
(2) - начальная равномерная температура грунта,
to-температура входящего наружного воздуха, Критерий Био:
(3) где коэффициент теплоотдачи стенок воздуховода;
-радиус воздуховода;
агр-температуропроводность грунта, агр=5,2·10-7м2/с;
λгр-теплопроводность грунта, λгр=1,3 Bm/(м2 );
-время работы воздуховода.
Критерий Фурье:
(4) Относительный температурный параметр:
(5) Критерий Стентона:
(6) Эти выражения дают возможность определить оптимальные параметры вентиляционной системы. Вычисления этих выражений в системе Maple 13 имеет следующий вид:
> a := 5.2*10^(-7); R[0] := .11; B[ii] := .929; B[i] := .554; `ϕ` := .726; st := .6788; t = 10;
t[0] := -15; c := 1470; rho := 1700; v := 456;
F[0] = a*tau/R[0]^2;
B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2);
P[0] = 1-B[i]*(1-2/(sqrt(3.14)*B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))+(1-
(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))^2)/
B[ii];
plot([a*tau/R[0]^2, B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2), 1-B[i]*(1- 2/(sqrt(3.14)*B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))+(1-
(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))^2)/
B[ii]], tau = 0 .. 700000, x = 0 .. 30);
117
1 - критерий Фурье; 2 - критерий Био; 3 - критерий Помаренцова Рисунок 1- Зависимости критериев Помаренцова, Био и Фурье от времени
Функции и :
(7) (8)
> f(x) = 1-(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*
*sqrt(a*tau/R[0]^2));
f[3](x) = 1-2/(sqrt(3.14)*B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))+(1-
(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))^2;
plot([1-(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*
*sqrt(a*tau/R[0]^2)), 1-2/(sqrt(3.14)*B[ii]*sqrt(a*
*tau/R[0]^2))+(1-(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*
*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))^2], tau = 0 .. 720000, x = -10 .. 2);
118
1 – функция ; 2 – функция
Рисунок 2 - Зависимости функций и от времени
Температуры воздуха на выходе воздуховода θст, ϕL, tL и средняя мощность установки Pcp:
(9) (10) (11) (12)
> Theta[ст] = 1-B[i]*(1-(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/B[ii];
psi[l] = `ϕ`*st*(1-B[i]*(1-(exp(B[ii]*sqrt(a*
*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/B[ii]);
t[l] = t[0]+`ϕ`*st*(1-B[i]*(1-(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/
/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/B[ii])*(10-t[0]);
P[ср] = (2*(1-B[i]*(1-2/(sqrt(3.14)*B[ii]*sqrt(a*tau/
/R[0]^2))+(1-(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc
(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))^2)/B[ii]))*c*rho*v*(10+16)*B[i]*a*tau*1 0^(-6)/R[0]^2*(1/tau);
119
plot([1-B[i]*(1-(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc (B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/B[ii], `ϕ`*st*(1-B[i]*(1-
(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/B[ii]), t[0]+`ϕ`*st*(1- B[i]*(1-(exp(B[ii]*sqrt
(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/B[ii])*(10-t[0]), (2*(1-B[i]*(1- 2/(sqrt(3.14)*B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))+(1-
(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))^2)/
B[ii]))*c*rho*v*(10+16)*B[i]*a*tau*10^(-6)/R[0]^2*(1/tau)], tau = 0 .. 720000, x = -11 .. 10);
1 - ; 2 - ; 3 - ; 4 -
Рисунок 3 - Зависимости температуры θст, ϕL,tL и средняя мощность установки Pcp
`ΔQ` = (2*(1-B[i]*(1-2/(sqrt(3.14)*B[ii]*sqrt (a*tau/R[0]^2))+(1-(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc
(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))^2)/B[ii]))*c*rho*v*(10+16)*B[i]*a*tau*1 0^(-6)/R[0]^2;
plot((2*(1-B[i]*(1-2/(sqrt(3.14)*B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))+(1-
(exp(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))^2*erfc(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2)))/(B[ii]*sqrt(a*tau/R[0]^2))^2)/
B[ii]))*c*rho*v*(10+16)*B[i]*a*tau*10^(-6)/R[0]^2, tau = 0 .. 720000, `ΔQ` = 0 ..
600000);
120
Рисунок 4 - Зависимость объема теплосъема от времени Литература
1 Исаханов М.Ж. Теоретический расчет использования теплоты грунта в вентиляционных системах. //Мат. Междунар. науч. техн. конф. (17-18 апреля 2008 г., КазНАУ) Часть II.- Алматы: КазНАУ, 2008. - С.191-198.
2 Дьяконов В.П. Maple 10/11/12/13/14 в математических расчетах. – М.: ДМК – Пресс, 2011.
ЖЕЛДЕТУ ЖҮЙЕЛЕРІНДЕ ПАЙДАЛАНЫЛАТЫН ТОПЫРАҚ ЖЫЛУЫН КОМПЬЮТЕРЛІК МОДЕЛДЕУ
М.Ж. Исаханов, Т.С. Дюсенбаев, О.З. Долдаев
Мақалада желдету жүйесінің параметрлерін анықтау жəне графикалық тəуелділігін тұрғызу үшін Maple комьютерлік бағдарлама қолданылып, есептеу жүргізілген.
COMPUTER MODELLING OF USE OF WARMTH OF THE GROUND IN VENTILATING SYSTEMS
Isahanov M. ZH, Djusenbaev T.S., Doldaev O. Z.
In article "Computer modeling of use of warmth of soil in ventilating systems" for determination of parameters of ventilating system and creation of graphic dependence the computer program Maple 13 is applied
УДК 531(075.8):621.01:631.3
П.Ж. Жунисбеков, С.Б. Бекбосынов Казахский национальный аграрный университет
МЕХАНИЗМЫ И МАШИНЫ С ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Аннотация Многие строительные, дорожные, сельскохозяйственные и другие машины и механизмы имеют опорные колеса или лыжи установленные за рабочими
121 а-планировщика, б-
бульдозера, в-фрезерной машины Рисунок1 - Схемы машин с запаздывающей обратной
связью.
органами. Или они имеют в кинематической схеме запаздывающую обратную связь.
Незначительное изменение глубины колеи, образуемой опорами, приводит к значи- тельному изменению глубины обработки или ширины их захвата, нарушению техно- логического процесса. Поддержание требуемого качества выполнения технологических операции, этими машинами, можно достигнут при учете их конструктивных особенностей. Создали лабораторную установку для исследования этих машин.
Ключевые слова: Механизмы, машины, качество работы, запаздывающая обратная связь, рабочий орган, колеса, глубина, почва, канал, лабораторная установка.
Введение При проектировании машин и орудий ставится, прежде всего, задача обеспечения требуемого качества выполнения технологической операции (например, глубина среза почвы), для выполнения которой предназначена сама машина или орудие.
Для этой цели применены различные конструктивные схемы в существующих класси- фикационных группах машин и орудий. Составляя модели машин и орудии, включающие конструктивные особенности и оценку качественных показателей работы исследуемой машины можно оптимизировать конструктивные схемы, оптимальные их параметры при различных внешних воздействиях (например, неровностей поверхности поля).
Особенности конструкция машин и орудии с обратными связями
Нами были изучены конструктивные схемы машин и орудий и было определено, что у большинства групп машин опорные элементы в виде колес, катка, лыжи, пяты расположены за рабочими органами и перемещаются по поверхностям, создаваемым этими рабочими органами во время выполнения технологических процессов (рис.1).
Эти машины и механизмы имеют в своих кинематических схемах замкнутые контуры передачи воздействий: отклонение по вертикали опор, расположенных за рабочим органом, передается через раму к рабочему органу, и от последнего через формируемую им поверхность движения к опоре. При этом, передача воздействий по цепи опора-рама-рабочий орган образует прямую связь, а от рабочего органа через формируемую им поверхность вновь к опоре – обратную /1/. Обратная связь у указанных машин является запаздывающей:
отклонения опор, расположенных за рабочим органом, вызываются смещениями последнего, но по отношению к ним происходят с запаздыванием во времени, которое зависит от расстояния от рабочего органа до опоры и поступательной скорости движения машины. Из множества групп машин и механизмов по такому принципу работают, прежде всего, в сельском хозяйстве, на пример, почвообрабатывающие, посевные и другие машины, орудия и отдельные механизмы сельскохозяйственного назначения, а также мелиоративные и строительно-дорожные машины.
122 Рисунок 3-Планировочная машина
имеющий положительную обратную связь.
В зависимости от назначения машин и орудий две типовые задачи /3/. Первую типовую задачу решают машин призваные на создание ровной поверхности поля (относительно условно заданной базовой поверхности). Вторую типовую задачу решают машин призваные на поддержание постоянство глубины обработки (относительно поверхности рельефа поля), относительно поверхности рельефа поля /3/. При чем, для обоих групп машин на технологический процесс предъявляется высокие агротехнические требования. К первой группе машин, относятся планировщики и другие машины для сплошной обработки почвы или грунта. К второй группе машин среди сельскохозяйственных орудии относятся лемешно-отвальные плуги, имеющие задние бороздные колеса, перемещающиеся по дну борозд, образуемых лемехом идущего впереди корпуса; лемешно-овальные плуги, фрезерные и комбинированные агрегаты, имеющие опорные прикатывающие катки, расположенные за рабочими органами, сошники сеялок и т.д.
Рисунок 2- Классификация машин и
механизмов с запаздывающей обратной
связью по Ксендзову В.А.
Обратные связи бывают положительными и отрицательными. Положительные обратные связи обладают способностью форсировать процесс, усиливать реакцию системы на воздействие. Отрицательные наоборот, обладают свойством стабилизировать процессы, уменьшать реакцию системы. Среди рассматриваемой группы машин имеются машины как с положительной, так и отрицательной обратными связями. К первым относятся машины, показанный на рисунках 1а и 3. В начальный момент времени его нож заглубили так, что он начал образовывать поверхность, лежащую ниже исходной. Опоры, расположенные за ножом, копируя это понижение, через раму вызовут новое заглубление ножа и формирование поверхности, расположенной еще ниже. Новое копирование вызовет снова заглубление ножа, и т. д. Суммарное заглубление ножа будет превышать начальное.
Другие машины и механизмы, такие, как фрезерные агрегаты (рис.1в), заравниватели с прикатывающими катками, некоторые сошниковые узлы имеют отрицательную обратную связь. У этих машин и механизмов рабочие органы осуществляют рыхление или сгребание почвы, грунта к центру, что ведет к возвышению поверхности. Последующий наезд опоры, например, прикатывающего катка, на это возвышение вызывает уменьшение заглубления рабочих органов, а следовательно, и величины вспушенности почвы, и т. д.
Как правило, работа этих машин и механизмов сопровождается значительным
123
уплотнением вспушенного слоя прикатывающими катками, что может существенно уменьшать эффект действия обратной связи.
Для проверки правильности сделанных теоретических выкладок, выявление факторов, вызывающих отклонение расчетных процессов от реальных, учет поправок с целью их сближения, а также проверка разработанных методов расчета разработали лабораторную установку.
Программой лабораторных работ предусматривали исследование переходных процессов модели при толчкообразном отклонении точки прицепа 10 и изменении глубины колеи, выявление значимых факторов, вызывающих отклонение расчетных переходных процессов от реальных лабораторных и учет поправок с целью сближения, исследование движения модели канавокопателя на специально сконструированном приборе для моделирования почвообрабатывающих и мелиоративных машин и орудий с обратными связями при случайном стационарном воздействии на модель, сопоставление полученных результатов с теоретическими выкладками и выявление факторов, вызывающих их расхождение, проверка графического метода расчета переходных процессов.
Эксперименты проводились в почвенном канале
Почва в канале - среднесуглинистая. Длина канала - 1000 см, ширина – 95 см. На рельсах 3 почвенного канала 1 установлена тележка 2 (рис. 4), которая приводится в движение приводным механизмом, состоящим из приводного троса 4, барабана 5 с муфтой сцепления, двух коробок перемены передач 6 и электродвигателя 7 мощностью 1,4 квт., развивающего 1450 оборотов в минуту. Скорость перемещения тележки во время опытов поддерживалась постоянной, равной 0,4 м/сек.
Рисунок 4 - Схема лабораторной установки.
К тележке 2 через механизм отклонения точки навески 0 присоединялась модель канавокопателя. Механизм отклонения точки навески о содержит кронштейн 8, прикрепленный к тележке, вертикальную ось 9 с ползуном 10 и рычагом ІІ, удерживащим ползун в верхнем положении. При повороте рычага II ползун 10 освобождается и скользит вниз по оси 9 под действием веса модели орудия и дополнительных грузов. К полузу 10 шарнирно через горизонтальную ось присоединяется рана12 модели орудия. Последняя имеет рабочий орган 13 и опорное колеса 14 со стойкой.
Рисунок 5- Схема канал трапецеидального сечения глубиной до 10 см, шириной по дну 10 см. и с заложением откосов 1:1.
124
Рабочий орган 13 двухотвального типа образует канал (рис.5) трапецеидального сечения глубиной до 10 см, шириной по дну 10 см. и с заложением откосов 1:1. Опорные колеса сменные и имеют цилиндрический или конический обод. Диаметр колес 270 мм.
Ширина обода цилиндрического колеса 70 мм, а конического - 42 мм с конусом в 90.
Последнее применяется в опытах с резким изменением глубины колеи образуемой опоры.
Рабочий орган и колеса можно регулировать по высоте и перемещать вдоль рамы, к которой они прикрепляются при помощи хомутов.
Лабораторная установка (рис.4) имеет также механизм подъема рамы модели в транспортное положение и удерживания и опускания дополнительных грузов раму.
Кронштейн 15 механизма болтами прикрепляется к тележке 2, и имеет два оси 16 и 17 на ось 16 навешивается Г-образный рычаг 19 механизма подъема, на конце которого имеются крюки 20 и 21 для навешивания грузов и подъема рами 12 в транспортное положение. На другой его конец действует кулачковый механизм подъема с осью 17. Для автоматического опускания грузов 23, навешенных на рычаг 19, на конец рычага 18 надевают кольцо с проволокой, необходимой длины, при натяжении которой рычаг 19 освобождается и опускает грузы 22 на раму. ІІ – образные грузы весом по 10 кг.
навешиваются на крючки рычага 19 (рис.4). Высота опускания грузов примерно 10 мм.
Одновременно на раму можно навешивать до 5 грузов.
Траектория движения носка рабочего органа записывалась на бумажную ленту, прикрепленную к вертикальному экрану, установленному вдоль почвенного канала.
Пищущее приспособление с держателем карандаша прикрепляется к одному концу рейки, второй конец которой прижимается к раме модели орудия.
Остальные два конца рейки присоединяются через два подшипника скольжения к тележке. Запись на одной к той же ленте нескольких кривых траекторий движения рабочего органа достигается поворотом держателя карандаша. Базисная линия записивается пищущим приспособлением, прикрепленным к тележке. Давление карандашей на ленту регулируется величиной сжатия пружини регулировочным винтом.
Глубину колеи, образуемую колесом, замеряли глубиномером, имеющим мерную линейку, прикрепленную к стойке, горизонтальную доску и направляющие стержни.
Замеры производились через каждые 15 см. пройденного пути.
Опыты проводились при постоянной плотности и влажности почвы и скорости перемещения установки по почвенному каналу.
Влажность почвы контролировали весовым методом, путем сушки снимаемых проб.
Оценивалась относительная влажность почвы по формуле
W % = 100%,
где а – разница веса почвы до и после сушки, А – вес абсолютно сухой почвы.
Опыты проводились при влажности почвы W = 15 – 17%.
Опыты по переходным процессам, вызываемым отклонением точки навески, проводились следующим образом.
Положения рабочего органа и опоры устанавливалось на горизонтальной установочной доске с учетом колеи, образуемой опорой. В начале действия модели точки навески (рис. 4) с ползуном удерживалась механизмом сброса в верхнем положении.
Устанавливали колесо с цилиндрическим ободом, что исключало образование большой колеи и влияние колебаний величины последней на изменение глубины копания.
На раму модели рядом с точкой 10 навешивались дополнительно 3 груза общим весом 30 кг, что способствовало резкому падению точки навески при срабатывании
125
механизма сброса. Устанавливались необходимые параметры по плану опытов. Величина отклонения (падения) точки навески в опытах равна h1 = 130 мм.
После первого предварительного прохода установки снимали слой почвы так, чтобы средняя глубина копания во время переходного процесса оставалась постоянной. Это необходимо для исключения влияния изменения нагрузки на модель в режиме переходного процесса.
Траектория движения рабочего органа и базисная линия записывались пишущими приспособлениями. По окончании опыта, переводили орудие в транспортное положение и возвращали установку в исходное положение для проведения следующей повторности опыта. Повторность опытов 10-кратная.
При проведении опытов по перекопированнию полуцилиндрической поверхности между рабочим органом и опорой на дно борозды устанавливали полуцилиндрическую поверхность радиусом R = 130 мм. Повторность опыта – 10 кратная.
Теоретические переходные процессы
Эти процессы рассчитали в предположении, что на модуль орудия действует единичный толчок.
Многие строительные, дорожные, сельскохозяйственные и другие машины и механизмы имеют опорные колеса или лыжи установленные за рабочими органами. Или они имеют в кинематической схеме запаздывающую обратную связь. Незначительное изменение глубины колеи, образуемой опорами, приводит к значительному изменению глубины обработки или ширины их захвата, нарушению технологического процесса.
Поддержание требуемого качества выполнения технологических операции, этими машинами, можно достигнут при учете их конструктивных особенностей.
Выводы
Обратные связи бывают положительными и отрицательными. Положительные обратные связи обладают способностью форсировать процесс, усиливать реакцию системы на воздействие. Отрицательные наоборот, обладают свойством стабилизировать процессы, уменьшать реакцию системы. Среди рассматриваемой группы машин имеются машины как с положительной, так и отрицательной обратными связями.
Литература
1 Ксендзов В.А. Введение в механику машин и механизмов с запаздывающими обратными связями. – М.: Издательство «Спутник*», 2005
2 Жунисбеков П.Ж. Переходные процессы почвообрабатывающих машин и орудий с обратными связами //Науч.труды КазСХИ. - Алматы, 1972 – Т. XV, вып.1
3 Жунисбеков П.Ж. Типовые задачи, решаемые управляющими устройствами машин и агрегатов. Технология и средства механизаций производственных процессов в растениеводства Казахстана //Cборник научных трудов КазСХИ. - Алматы,1989.
КЕРІ ƏСЕР ЕТЕТІН БАЙЛАНЫСЫ БАР МЕХАНИЗМДЕР МЕН МАШИНАЛАР П.Ж. Жүнісбеков, С.Б.Бекбосынов
Көптеген құрылыс, жол, ауыл шаруашылық жəне басқа саланың машиналары мен механизмдері жұмыс құралынан соң орналасқан дөнгелектері болады. Олардың осылай орналасунан кешігіп кері əсер ететін байланыс пайда болады. Олардың алымын, өңдеу тереңдігін жəне басқа жұмыс сапасы көрсеткіштерінің технологиялық үрдіске сай болуына кешігіп, кері əсер ететін байланыстың ықпалын анықтау.