CC BY
29
гружения. Динамический коэффициент вязкости почвы определялся по формуле Стокса:
Н 2
П = Ш (у Э + 015у)’
где V — скорость осадки, м/с; 7Э — фиктивный удельный вес шарика, Н/м3; у — удельный вес грунта, Н/м3.
Скорость осадки
- М
Д? ’
где А5 — величина осадки прямолинейного участка графика погружения.
Фиктивный удельный вес шарика
„ = (АРщ + Р)
Э пН3 ’
где Рш — вес шарика, Н; Р — вес дополнительно подвешиваемого груза, Н; d — диаметр шарика, м.
В результате экспериментальных исследований однозначно установлено (рис. 2), что с увеличением абсолютной влажности среднесуглинистой почвы с 10 до 26 % значение коэффициента динамической вязкости падает.
При абсолютной влажности 10 % максимальное значение исследуемого показателя составило 12 • 106 Пас. При 25 % абсолютной влажности минимальное значение составило 2 • 106 Пас. Корреляционное соотношение коэффициента динамической вязкости и абсолютной влажности среднесуглинистой почвы при степени достоверности аппроксимации Я2 = 0,936 имеет следующий вид:
П = 5627,569ю2 - 722 124,877ю + 1,598 • 107.
Таким образом, полученные значения коэффициента динамической вязкости попадают в интервал полученных ранее экспериментальных значений, приближаясь к ранее указанному минимальному значению.
П • 10-6, Пас
Рис. 2. График зависимости коэффициента динамической вязкости среднесуглинистой почвы от абсолютной влажности
Список литературы
1. Вадюнина, А.Ф. Методы исследования физических свойств почвы / А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина. — М.: Агромпромиздат, 1986. — С. 196.
2. Орнатский, Н.В. Механика грунтов / Н.В. Орнат-ский. — М.: Изд-во МГУ, 1962. — С. 210.
3. Золотаревская, Д.И. Изменение реологических свойств и плотности дерново-подзолистой почвы при динамических нагрузках / Д.И. Золотаревская // Почвоведение. — 2010. — № 3. — С. 313.
4. Клёнин, Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Н.И. Клёнин, В.А. Сакун. — М.: Колос, 1994. — С. 25.
5. Золотаревская, Д.И. Математическое моделирование и расчет уплотнения почвы в результате динамических нагрузок / Д.И. Золотаревская // Почвоведение. — 2011. — № 4. — С. 448.
6. Миронов, В.А. Определение физико-механических свойств грунтов при проектировании оснований зданий и сооружений: пособие к лабораторным работам / В.А. Миронов, Н.Н. Галкин. — Тверь: Изд-во Тверского государственного технического университета, 2006. — С. 31.
УДК 631.3.004.67:620.179.18
И.И. Манило, доктор техн. наук С.Г. Тютрин, канд. техн. наук
Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С. Мальцева
АЛЮМИНИЕВАЯ ФОЛЬГА КАК ИНСТРУМЕНТ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ
Контроль и учет работы тракторов и сельскохозяйственных машин в полевых условиях позволяют повысить точность нормирования и эффективность использования и обслуживания техники. Существующие приборы [1] и методы контроля,
учитывающие (по типу работомеров) не только пройденный путь, но и интенсивность работ и на-груженность механизмов, не находят широкого применения как в отечественном сельхозмашиностроении, так и в агропромышленном комплексе
ввиду их высокой стоимости. В то же время задача контроля и учета становится еще более актуальной в связи с необходимостью развития ресурсосберегающих технологий технического обслуживания и разработки методологии мониторинга техники и инженерного сервиса [2].
Важность учета влияния эксплуатационного напряжения на вероятность разрушения деталей показана, в частности, в работе [3] на примерах распределения усталостной долговечности пружинной стойки КПЦ-190 культиватора КПГ-4, стрелы погрузчика-стогометателя СШР-0,5К и рамы сеялки СЗ-4,2.
Вопросы определения эксплуатационных нагрузок с помощью счетчиков ресурса аналогового типа рассмотрены в работе [4]. При этом отожженные по специальной технологии тензорезисторы и датчики-полоски с надрезами и разрушающейся тонкой проволокой рассматриваются как своеобразные регистраторы истории нагружения исследуемых конструкций.
Доступность, простота и дешевизна диагностических устройств, очевидно, способствуют их широкому применению на практике. Таким параметрам отвечают датчики из алюминиевой фольги [5], при этом основной трудностью является фиксация и интерпретация их показаний.
Некоторые простые и надежные способы применения алюминиевой фольги в качестве датчиков оценки эксплуатационного напряжения описаны в работе [6]. В частности, применение токовихревого метода контроля алюминиевой фольги [7] обеспечивает высокую объективность оценки (при этом датчик представляет собой фрагмент фольги без какой-либо дополнительной обработки). Применение перфорации фольги также упрощает контроль их состояния, поскольку появляющиеся следы скоплений дислокаций концентрируются около отверстий и имеют вид достаточно легко обнаруживаемой макротрещины.
Принцип работы исследуемых датчиков основан на явлении усталости металлов. Как известно, характерной особенностью усталостных испытаний является большой разброс получаемых результатов. Долговечность образцов, изготовленных из одного материала по одинаковой технологии и испытанных при одинаковых условиях нагружения, может отличаться в несколько раз. Поэтому для обеспечения достоверности оценок, получаемых с помощью датчиков усталостного повреждения, необходимо использование статистических методов обработки результатов испытаний.
При этом для обеспечения достоверности необходимо применять датчики с достаточно большим количеством отверстий.
Исследуемые датчики представляют собой фрагменты фольги размером 30х5 мм, в средней части
которых выштамповывались отверстия диаметром
0,25 мм. В работе использовалась алюминиевая фольга промышленного изготовления марки «универсальная» толщиной 12,5 мкм по ГОСТ 745-2003. Поверхность датчика полировалась алмазной пастой. Состояние поверхности фольги во время эксперимента контролировалось визуально с помощью микроскопа МБС-9 в режиме 28-кратного увеличения.
При проведении исследований применялась машина усталостных испытаний МУИ-6000 с дополнительным приводом, что обеспечивало нагружение по схеме изгиб с вращением при частоте 3,3 Гц. Датчик (при помощи клея «Момент-1») наклеивался на испытуемый образец из стали 40ХН (твердость поверхности 45 НЯС) с цилиндрической полированной рабочей частью диаметром 8,85 мм.
Испытания были проведены на двух уровнях нагрузки с постоянными шагами между осмотрами. При этом после каждого шага нагружения машина останавливалась и производился контроль наличия или отсутствия макротрещин по краям (по периметру) отверстий фольги. Трещина считалась сформировавшейся при длине скоплений следов дислокаций порядка 0,1 мм у каждого края отверстия, когда очертания трещины приобретали выраженную ориентацию. Общее количество отверстий на всех датчиках составляло 108 единиц на каждом уровне нагружения.
Для построения калибровочных зависимостей датчиков, в соответствии с известными рекомендациями, проведена обработка экспериментальных данных. Было проведено укрупнение и использовано логарифмически нормальное распределение. Проверка применимости распределения выполнена по критерию Пирсона при уровне значимости а = 0,05. Расчеты показали, что при критических значениях критерия %2,05 - 15,5 07 и %2,05 - 9,48 8 статистика х2 составила 14,995 и 5,763 соответственно. Таким образом, полученные выражения логнормального распределения могут быть применены для описания данных экспериментов со статистической надежностью у = 0,95.
Возможность обеспечения приемлемой точности применения исследуемых датчиков для определения амплитуды циклических напряжений подтверждена экспериментально [8]. Величина погрешности измерения установленного уровня напряжений варьировалась от -4,2 до +3,9 %, а усредненная — составила +0,8 %, что вполне приемлемо для практики.
Применение перфорированной фольги в качестве датчиков интенсивности использования и на-груженности деталей позволяет при минимальных затратах оценивать фактическую эксплуатационную нагруженность сельскохозяйственной техники. Эти данные могут быть использованы при испытаниях новых образцов (моделей) машин, планиро-
57
вании использования машинно-тракторных агрегатов, выполнения сервисных, ремонтных и обслуживающих работ, что повысит их обоснованность и эффективность.
С целью сокращения времени до момента срабатывания датчиков (при малых амплитудах измеряемых циклических напряжений) можно использовать умножители деформации, подобные описанным в работе [9].
Список литературы
1. Иофинов, С.А. Приборы для учета и контроля работы тракторных агрегатов (теория, проектирование и расчет) / С.А. Иофинов, Х.М. Райхлин. — Л.: Машиностроение, 1972. — 224 с.
2. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве: учеб. пособие / В.И. Черноиванов [и др.]; под ред. В.И. Черноиванова. — М.; Челябинск: Изд-во ГОСНИТИ, ЧГАУ, 2003. — 992 с.
3. Основы теории и расчета сельскохозяйственных машин на прочность и надежность / Под ред. П.М. Волкова, М.М. Тененбаума. — М.: Машиностроение, 1977. — 310 с.
4. Болотин, В.В. К теории датчиков повреждений и счетчиков ресурса / В.В. Болотин, С.М. Набойщиков // Расчеты на прочность: сб. статей. — Вып. 24; под общ. ред. Н.Д. Тарабасова. — М.: Машиностроение, 1983. — С. 79-94.
5. Fricke, W. G. Jr. Fatigue Gages ofAluminum Foil / W. G. Jr. Fricke // ASTM Jnl. — 1962. — V. 62. — P. 268-269.
6. Манило, И.И. Основные положения по применению металлопокрытий при использовании МТП / И.И. Манило, С.Г. Тютрин // Материалы XLIX Международной научно-технической конференции «Достижения науки — агропромышленному производству». —
Ч. 2.- Челябинск: ЧГАА, 2010. — С. 208-212.
7. Tyutrin, S.G. Evaluating machine-part loads by eddy-current monitoring of metallic coatings / S.G. Tyutrin, V.Ya. Gerasimov // Russian Engineering Research. — New-York: Allerton Press Inc. — 2008, Vol. 28, No. 4. — Р. 311-312.
8. Тютрин, С.Г. Контроль работы МТА с помощью перфорированной фольги / С.Г. Тютрин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2009. — № 3. — С. 23-26.
9. Умножитель деформации для датчика усталостного повреждения / В.Т. Трощенко [и др.] // Проблемы прочности. — 1987. — № 8. — С. 115-119.
УДК 631.311.5
Х.А. Абдулмажидов, канд. техн. наук
Московский государственный университет природообустройства
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ КАНАЛООЧИСТИТЕЛЯ РР-303
Каналоочиститель с продольным по оси канала движением ковша в жестких направляющих был разработан в отраслевой научно-исследовательской лаборатории МГМИ. Каналоочиститель, получивший индекс РР-303, предназначался для проведения текущего ремонта мелиоративных каналов при очистке от наносов и заиления дна каналов глубиной до 3,0 м, шириной по дну 0,4 м как с укрепленными, так и с неукрепленными откосами. Данный каналоочиститель имеет рабочий орган типа «струг» [1], выполненный в виде ковша, перемещающегося по балке. Наличие воды в канале, а также донной растительности и посторонних предметов не оказывает существенного влияния на работоспособность этого оборудования. Ка-налоочиститель РР-303 одновременно с очисткой может производить также планировку дна канала в соответствии с заданным продольным уклоном. Показатели работы каналоочистителя определены по данным эксплуатационных испытаний, проведенных сотрудниками кафедры мелиоративных и строительных машин МГМИ (МГУП) в Московской и Ярославской областях России. В табл. 1 и 2 представлены техническая характеристика кана-
58
лоочистителя РР-303 и некоторые эксплуатационные показатели, полученные в процессе испытаний [2]. Лабораторно-полевые испытания проводились на действующих системах путем очистки дна каналов проводящей сети. Общим хронометражем фиксировалось эксплуатационное время, время основной работы, время, затраченное на техническое обслуживание, простои, холостые пробеги.
Кроме того, сплошной хронометраж с учетом конкретных условий работы проводился в течение 3-х контрольных смен. Агротехническая оценка в этом случае проводилась на контрольных участках длиной по 50 м. Замерялась с помощью рейки, рулетки и угломера глубина канала, ширина дна и крутизна откосов. Измерение амплитуды и высоты микронеровностей проводилось в плоскости, перпендикулярной направлению движения трактора на мерных участках через каждые 2 м. Измерения проводились через каждые 10 м. Структура наносов определялась визуально. Толщина наносов определялась с помощью линейки через каждые 10 м длины канала.
Фактическая длина рабочего хода ковша находилась путем деления длины мерного участка
