РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ КОРНЕПЛОДА В ВЫКАПЫВАЮЩЕ-ЗАБОРНОМ
УСТРОЙСТВЕ
2.1. Постановка задачи
При разработке математической модели необходимо решить несколько задач. К ним
относятся задача попадания корнеплода в рабочие зоны выкапывающего и заборного
устройства, а также задача движения корнеплода в заборном устройстве с целью
определения областей параметров расположения корнеплодов и параметров заборного
устройства, при которых имеет место благоприятный результат взаимодействия
корнеплода с выкапывающе-заборным устройством.
При решении задачи об установлении факта попадания корнеплода в рабочую зону
выкапывающего устройства очевидно, что попадание корнеплода в рабочую зону
имеет место в том случае, если минимальное значение расстояния между
поверхностью корнеплода и кромками левого (основного) и правого выкапывающего
диска будет больше нуля. Для решения этой задачи необходимо иметь зависимости
для определения расстояния до точек кромок дисков в направлении перпендикуляра
к оси симметрии корнеплода, то есть зависимости для определения положения точек
дисков в системе координат, связанной с осью симметрии корнеплода. При
проведении вычислений параметры левого и правого выкапывающего диска изменять
не будем, поскольку задача математического моделирования выкапывания
корнеплодов лежит за пределами данного исследования; параметры выкапывающего
устройства определялись на основании экспериментальных исследований.
При проведении вычислений для этой части задачи целесообразно установить
область значений параметров начального положения корнеплода на поле, при
которых имеет место попадание корнеплода в рабочую зону выкапывающего
устройства [63]. При оценке возможности попадания корнеплода в рабочую зону
заборного устройства необходимо учесть, что в процессе взаимодействия
корнеплода с дисками допустимыми являются два вида контакта с рабочими
плоскостями обоих дисков и такой вид контакта, когда корнеплод соприкасается с
рабочей плоскостью левого диска и кромкой правого диска (заборного). При оценке
возможности попадания корнеплода в рабочую зону этих дисков необходимо
определить вид и координаты точек контакта. Для этого необходимо иметь описание
поверхности корнеплода относительно систем координат, связанных с дисками.
После этого необходимо оценить, не находятся ли точки контакта за пределами
рабочих плоскостей дисков. Если это не имеет места, следует описать движение
корнеплода для указанного вида контакта. В противном случае возможны два
варианта. Если точка контакта с левым диском находится за пределами рабочей
плоскости, это свидетельствует о повреждении корнеплода, так как кромка левого
диска является острой.
Для правого диска аналогичная ситуация свидетельствует о контакте корнеплода с
кромкой правого диска. Такой вид контакта является допустимым, так как кромка
правого диска заборника образуется загнутыми концами прутков. Для определения
точки контакта корнеплода с кромкой правого диска необходимо определить
минимальное расстояние от поверхности корнеплода до кромки диска, для чего
следует описать координаты точек кромки диска относительно системы координат,
связанной с осью симметрии корнеплода.
Следует отметить, что начальный контакт корнеплода с кромкой правого диска не
всегда является благоприятным. Таким он является, когда верхняя точка головки
корнеплода в момент начального контакта находится выше уровня рабочей плоскости
правого диска, то есть находится внутри рабочего пространства заборного
устройства. Для оценки указанного состояния следует определить угол между осью
симметрии корнеплода и осью вращения правого диска. Для такого контакта в
последующем корнеплод может двигаться в рабочей зоне заборника, имея с
противоположной стороны контакт с рабочей плоскостью левого диска. На
возможность благоприятного начального контакта корнеплода с заборным
устройством влияют положение корнеплода в момент начального контакта и
параметры расположения диска корнезаборника, которые целесообразно изменять при
проведении вычислений.
При решении задачи о движении корнеплода в заборном устройстве необходимо
оценить ряд условий, так как от их выполнения зависит результат взаимодействия
корнеплода с устройством [64].
В процессе взаимодействия необходимо оценивать возможность уже упоминавшейся
опасности контакта корнеплода с кромкой левого диска. Необходимо оценивать
также условия расположения центра масс корнеплода за пределами кромок, как
правого, так и левого дисков, так как при этом появляются условия для выпадения
корнеплода из устройства, то есть потери корнеплодов.
При работе устройства следует оценивать опасность сгруживания корнеплодов,
которая может иметь место в случае, когда в устройстве будет находиться более
чем один корнеплод. Эта опасность в устройстве устраняется с помощью битера,
однако время от момента начала взаимодействия корнеплода с дисками заборника и
до окончания их взаимодействия не должно превосходить промежутка времени между
поступлениями корнеплодов в устройство, которое зависит от скорости машины и
числа растений на единицу длины рядка.
Контакт корнеплода с битером должен располагаться в благоприятном угловом
диапазоне, иначе возможно снижение эффективности передачи корнеплода битером на
конвейер-очиститель. Для установления указанного диапазона проведем вычисления
характеристик движения корнеплода при различном его расположении в момент
поступления в заборное устройство при наборе параметров, для которых при
проведении экспериментальных исследований имели место положительные результаты
взаимодействия корнеплода с устройством
- Київ+380960830922