Экспериментальное определение горизонтальной составляющей усилия, действующего на навесное почвообрабатывающее орудие
Experimental determination of the horizontal component of the force acting on the mounted tillage tool

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

динамическая нагруженность, МТА, тензометрирование, фильтрация горизонтальных усилий, двуплечий рычаг, dynamic loading, MTA (machine-tractor unit), strain gauge, horizontal force filtration, double-arm lever

АННОТАЦИЯ

Авторы: Карсаков А. А., Рогачев А. Ф., Мартынов А. А.

Экспериментальное определение усилий, действующих на рабочий орган сельскохозяйственных орудий, представляет теоретический и прикладной интерес для определения силовой нагруженности МТА и оптимизации его энергетических характеристик. Цель исследования – повышение точности определения горизонтального усилия от воздействия пространственной системы сил на сельскохозяйственное орудие. Методика исследований включала разработку новых технических решений на основе патентного поиска, проведенного по классу G01L 5/13 МПК. Усилия измерялись динамометром типа ДПУ-10-2 с пределом измерений 10 кН и классом точности 2, а также многоканальный АЦП Е-14140М. Экспериментальное предварительное определение нагруженности рабочих органов МТА осуществлялось тензометрическими датчиками, предварительно откалиброванными усилиями в диапазоне 3,0…6,0 кН, прикладываемыми на плече h = 0,14…0,6 м с получением тарировочной диаграммы. Для повышения точности измерений динамической нагруженности рабочих органов почвообрабатывающих машин предложено направление совершенствования измерительных средств на основе механической фильтрации компонент тяговых усилий. Полученные результаты включают совокупность конструктивно-технологических схем и конструктивных решений (пат. РФ № 2748865, 2749578 и др.) и данные их экспериментальных исследований. Получено аналитическое выражение для определения горизонтальной составляющей тягового усилия по данным тензометрической автосцепки, монтируемой непосредственно на трехточечной гидронавесной системе трактора. Калибровочные значения при приложении усилий в трех различных исследованных точках тензометрической автосцепки составили 199,2 … 200,1 k H/ mV и практически не зависят от точки их приложения. Анализ экспериментальных графиков подтвердил отсутствие зависимости усилий от расположения точки их приложения к автосцепке. Экспериментально показано, что предложенные конструктивные решения тензометрических навесных устройств обеспечивают измерение нагруженности, в том числе при работе МТА в полевых условиях. Предложено направление совершенствования разработанных решений для конструкции почвообрабатывающего орудия с закреплёнными на её раме цапфами или проушинами путем применения переходной тензометрической плиты.

Abstract:

NAME: Experimental determination of the horizontal component of the force acting on the mounted tillage tool
AUTOR: A. A. Karsakov, A. F. Rogachev, A. A. Martynov

Experimental determination of the forces acting on the working body of agricultural implements is of theoretical and applied interest for determining the power loading of the machine-trac- tor unit (MTA) and optimizing its energy characteristics. The purpose of the study is to improve   the accuracy of determining the horizontal force from the impact of a spatial system of forces on   an agricultural implement. The research methodology included the development of new technical solutions based on a patent search conducted under class G01L 5/13 IPC (International Patent Classification). The forces were measured by a dynamometer of the DPU-10-2 type with a measurement limit of 10 kN and accuracy class 2, as well as a multichannel ADC (Analog-to-Digital Conversion) E-14140M. Experimental preliminary determination of the load of the working bodies of the MTA was carried out by strain gauges, pre-calibrated by forces in the range of 3.0…6.0 kN, applied on the shoulder h = 0.14…0.6 m to obtain a calibration diagram. To improve the accuracy of measurements of the dynamic load of the working bodies of soil-cultivating machines, a direction for improving the measuring instruments based on mechanical filtration of the components of traction forces is proposed. The obtained results include a set of design and technological schemes and design solutions (patent RF No. 2748865, 2749578, etc.) and data from their experimental studies. An analytical expression was received to determine the horizontal component of the traction force based on the data of the strain gauge automatic coupling mounted directly on the three-point hydraulic hitch system of the tractor. The calibration values when applying forces at three different studied points of the strain gauge automatic coupling were 199.2 ... 200.1 k H/ mV and are practically independent of the point of their application. The analysis of experimental graphs confirmed the absence of a dependence of forces on the location of the point of their application to the automatic coupling. It was experimentally shown that the proposed design solutions for strain gauge mounted devices provide for the measurement of the load, including when the MTA is operating in field conditions. A direction for improving the developed solutions for the design of a tillage implement with journals or lugs fixed to its frame by using a transition strain gauge plate was proposed.