Рисунок 3 –  Различные состояния сред

АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРЫ  
 
 
32
извне  или  уходящей  во  внешнюю  среду 
S
e
d
 
[2]: 
.
S
e
d
S
i
d
S
d


 (3)                                                    
Если  известна  информация  J,  то  энтропия 
может быть определена по формуле [2]: 
,
kJ
S


  (4) 
где 
k
– постоянная Больцмана. 
 
На практике поверхность почвенного масс-
сива 
удобно 
представить 
в 
виде 
ячеек 
...)
2
,
1
(

m
m
,  каждая  из  которых  выражает 
агротехнически поврежденное или неповрежден-
ное состояние. 
Энергию  почвенного  массива 
n
u
  можно 
представить в виде [1]: 
,
1
)
1
(
2
1
)
1
(
1
*
2
1














m
i
i
Э
m
i
i
Э
mn
n
u


(5)                           
 
где 
1
Э
  и 
2
Э
  –  энергии  термодинамичес-
кой  подсистемы,  соответствующие  агротехни-
чески  неповрежденному  и  поврежденному  сос-
тоянию; 
i

  –  равно  единице  для  агротехнически 
неповрежденного  состояния  и  минус  единице  - 
для агротехнически поврежденного состояния; 
*
n
– 
количество 
воздействий 
систем 
машин на почву. 
 
Устойчивость равновесия агроэкологиичес-
кой  системы  зависит  от  знака  величины 
2
*
/
2
dn
n
Э
d
,  которая  является  энергетической 
характеристикой 
устойчивого 
(или 
неустой-
чивого) состояния термодинамической подсисте-
мы агроэкосистемы. 
 
3 Учет  параметров  машин  в  оценке  рав-
новесия агроэкосистем 
Рассмотрим влияние процесса воздухопро-
ницаемости  почвы  на  поведение  агроэкосистем. 
Поскольку 
рассматриваемые 
экосистемы 
являются  открытыми,  то  изменение  энтропии 
такой системы определяется формулой 3. 
Аппроксимируем  поверхность  почвенного 
массива  некоторой  агроэкологической  системы 
совокупностью ячеек 
N
m
i
i
N 

1
 (модель Изинга) 
[3].  Пусть 
i
p
  –  закономерности  нахождения 
ячеек  в  зависимости  от    воздухопроницаемости 
Bi
  (безразмерная  величина),  тогда  воздухо-
проницаемость  рассматриваемого  почвенного 
массива 
)
(B
 найдем по зависимости: 



m
i
i
B
i
p
B
1
, 
)
(
N
i
N
i
p 
,  (6) 
                                                  
при этом                    



m
i
i
p
1
1
.   (7)                                                         
 
В 
соответствии 
с 
[2], 
энтропия 
рассматриваемой системы: 
 




m
i
i
p
i
p
K
S
1
,
ln
 (8) 
где 
K
– постоянная Больцмана. 
 
Умножим  уравнение  (3)  на  (
1


),  а  (2)  – 
на 
E

 
,  где 
,
1
KT


 
T
–  температура, 
const


, 
E
– внутренняя энергия. 
Путем  преобразований  аналогичных  [2], 
подставив полученные уравнения в соотношение 
(7), получим: 
.
T
EB
K
S



    (9)                                                     
Установлено,  что  воздухопроницаемость 
почвы  зависит  от  массы  эксплуатируемой 
техники,  количества  проходов,  физических  и 
геометрических  свойств  почвы  и  движителя  [4, 
5]: 
);
1
(
0
H
B
B


 
),
2
exp(
1
ar
D
PMn
H



        (10) 
где 
0
B
–  воздухопроницаемость  агротех-
нически неповрежденной почвы; 
P
– нагрузка на ось колеса; 
M
–  математическое  ожидание  модуля 
деформации почвы; 
a
  –  проекция  длины  линии  контакта  на 
горизонтальную ось; 
r
– радиус колеса; 
n
– количество проходов техники по следу; 
D
  –  дисперсия  модуля  деформации 
почвы. 
Параметр 
H
  характеризует  вероятность 
агротехнической повреждаемости почвы. 
На 
рисунке 
4 
показана 
зависимость 
воздухопроницаемости  почвы  от  количества 
механических воздействий. 
 

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ 
 
33
 
 
Рисунок 4 – Зависимость воздухопроницаемости почвы от количества механических 
воздействий 
 
Изменение  энтропии  культурного  биоцено-
за зависит от интенсивности антропогенного воз-
действия, в том числе и от количества проходов 
техники,  т.е. 
( )
S
S n

.  Накоплению  антропо-
генных  изменений  в  почве  (в  том  числе  и  изме-
нению  воздухопроницаемости)  противодейст-
вуют реактивные функции охраны живой подсис-
темы, которая стремится к природному самовос-
становлению.  
Однако,  при  постоянно  действующем  тех-
ногенезе  (с  перегрузками,  которые  превышают 
допустимые) может произойти снижение природ-
ных  замкнутых  функций  саморегулируемой  под-
системы,  в  результате  чего  наступает  экстре-
мальная  ситуация.  При  этом  агроэкологическая 
система  теряет  экологическое  равновесие  в  ло-
кальном  или  всеобщерегиональном  масштабе. 
Пусть 
/
dS dn
  –  интенсивность  изменения 
энтропии 
( )

. Тогда можно записать [3]: 
,
dn
dB
B
S
dn
dS





     (11)                                                
или 
,
XI


     (12)                                                       
где 
B
S
X



 – сила аэробного потока; 
       
dn
dB
I 
 – аэробный поток. 
Связь между 
X
 и 
I
 обычно выражается через 
кинетический коэффициент 
R
: 
,
RX
I 
               (13) 
где 
R
 с учетом (10) будет: 
),
exp(
0
n
E
KT
B
R




 (14) 
                                          
где 
.
2ar
D
PM


   (15) 
 
В  случае  рассмотрения  поведения  экосис-
темы  в  виде  многомерного  процесса  интенсив-
ность энтропии будет зависеть от многих экстен-
сивных переменных, поэтому в общем случае: 



m
i
i
I
i
X
1
,

 (16)                                                  
 
а связь между потоками и силами будет: 



m
j
i
j
X
ij
R
i
I
1
,
, (17) 
где 
Rij
– кинетические коэффициенты. 
Подставив (13) в (12), получим: 
.
2
RX


  (18)                                                    
 
Продифференцировав  (14)  дважды  по 
X
, 
получим: 
.
0
2
2
2
1

R
dX


 (19) 
Из  соотношения  (19)  следует,  что  интен-
сивность  возрастания  энтропии  максимальная, 
т.е.  положение  саморегулируемой  подсистемы 
неустойчивое.  Следовательно,  неустойчивым 
будет и положение агроэкологической системы. 
Заключение 
1  При  проектировании  и  обосновании  сис-
темы  машин  необходимо  учитывать  их  влияние 
при эксплуатации на физическое состояние агро-
ландшафтов. 
2  Нарушение  аэробного  равновесия  в  поч-
ве может привести к потере устойчивости эколо-
гической  системы.  В  соответствии  с  соотноше-
ниями  (10),  воздухопроницаемость  почвы  будет 
монотонно  изменяться  при  увеличении  частоты 
механического воздействия и постоянной нагруз-
ке  (
P
)  (рисунок  4).  Функция  агротехнической 
повреждаемости почвы или вероятность экологи-
ческой  опасности
H
,  также  монотонно  изме-
няется на заданном интервале в зависимости от 
n
.  Эксперименты  показывают,  что  нижняя  гра-
ница  допускаемой  нормы  уплотнения  почвы,  ко-

АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРЫ  
 
 
34
торая сохраняет нормальные аэробные условия, 
должна  соответствовать 
0,3 0, 4.
H 

  Дальней-
шее снижение воздухопроницаемости приводит к 
значительному  снижению  роста  сельскохозяйст-
венных  культур,  задержке  произрастания  семян, 
снижению 
урожайности, 
гибели 
микроорга-
низмов,  неустойчивому  положению  агроэкосис-
темы.  
3  Проблема  переуплотнения  почв  связана 
не только с восстановлением плодородия почв и 
увеличением  урожайности  сельскохозяйствен-
ных  культур,  но  и  с  вопросом  устойчивого  пове-
дения агроэкологических систем. 
 
Литература: 
1 Чигарев,  Ю.В.  Прогнозирование  систем 
машин  с  условием  агроэкологического  неповре-
ждения почв / Ю.В. Чигарев // Проблемы механи-
зации,  электрификации,  автоматизации  сельско-
го  хозяйства  и  подготовки  инженерных  кадров  : 
тезисы  науч.-  технич.  конф.,  Минск,  16–
19 апреля  1991г.  /  М-во  сел.  хоз-ва  и  продовол. 
СССР,  Белорус.  ин-т  механизации  сел. хоз-ва.  – 
Минск, 1991. – С. 71–72. 
2 Волькенштейн,  М.В.  Биофизика  /  М.В. 
Волькенштейн. – М.: Лань, 2008. – 608с. 
3 Займан, 
Дж. 
Модели 
беспорядка. 
Теоретическая физика однородно неупорядочен-
ных систем / Дж. Займан. – М.: Мир, 1982. – 592с. 
4 Романюк,  Н.Н.  Снижение  уплотняющего 
воздействия  на  почву  вертикальными  виброди-
намическими  нагрузками  пневмоколесных  дви-
жителей:  дис.  …  канд.  техн.  наук:  05.20.03, 
05.20.01 / Н.Н. Романюк. – Минск: 2008. – 206л. 
5 Чыгароў,  Ю.У.  Ацэнка  агратэхнiчнага 
пашкоджання  глебы  пры  тэхнiчным  дэфармА-
ваннi / Ю.У. Чыгароў // Весцi АН БССР. – 1991. – 
№3. – С.51–55. 
 
 
УДК 631.3 
 
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ  РАСПОЛОЖЕНИЯ ПРИВОДА И ДЛИНЫ 
ПОДВЕСОВ РЕШЕТНОЙ ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ С КРУГОВЫМ 
ДВИЖЕНИЕМ РЕШЕТ 
 
Астафьев В.Л. – д. т.н., профессор, Костанайский филиал ТОО КазНИИМЭСХ 
Лежнёв Ю.Ф. -  к.т.н., Костанайский филиал ТОО КазНИИМЭСХ 
Кащенко  А.В.  -  магистрант  специальности  6М080600  –  Аграрная  техника  и  технология                  
Костанайского государственного университета им. А.Байтурсынова 
 
Түйін 
Бұл  мақалада  електі  бидай  тазартқыш  машина  рамасының  діріл  деңгейіне  жетектің 
орналасу  шарқы  өлшемдері  мен  аспа  ұзындығының  әсері  қарастырылған,  эксперименттік  жолмен 
алынған байланыс графиктері көрсетілген. 
Аннотация 
В  данной  статье  рассматривается  влияние  параметров  расположения  привода  и  длины 
подвесов на уровень вибрации рамы решетной зерноочистительной машины, приводятся графики 
зависимостей, полученные экспериментальным путем. 
Summary 
In this article the influence of drive location and suspensionlength parameters on vibration level of the 
sieve boot of grain-cleaning machine is considered, and there are also some graphs of dependencies which 
are obtained experimentally. 
 
Важная  роль  в  сельском  хозяйстве  отво-
дится  послеуборочной  обработке  зерна.  Зерно-
вой ворох, поступающий на тока хозяйств Север-
ного  Казахстана,  является  сложным  по  своим 
физико-механическим свойствам, характеризует-
ся  высокой  влажностью  и  засоренностью.  От 
своевременной  обработки  зернового  вороха 
зависит  не  только  сохранность  зерна,  но  и  ка-
чество семенного материала, что существенным 
образом влияет на урожайность. 
В связи с этим в сельскохозяйственном ма-
шиностроении  просматривается  тенденция  к 
расширению 
функциональных 
возможностей 
зерноочистительной  техники,  повышению  ее 
производительности, эффективности работы, на-
дежности, простоте эксплуатации. 
Основу  зерноочистительных  агрегатов  и 
комплексов составляют решетные машины с воз-
вратно-поступательным  движением  решет (ЗВС-
20,  ОВС-25,  ЗСМ-50,  К-531,  K-527A,  МВУ-1500  и 
др.), которые при минимальных затратах энергии 
позволяют  получать    продовольственное  и  се-
менное  зерно.  Однако  они  имеют  существенные 
недостатки. В работе Лапшина И.П. [1] доказано, 
что  колебания  решетных  станов  сопровождают-
ся  значительными  динамическими  нагрузками, 
которые вызывают вибрацию рам машины, иска-
жают  кинематические  параметры,  что,  в  конеч-
ном  счете,  нарушает  технологический  процесс  и 
снижает  надежность  работы  сепараторов.  Автор 
работы  рекомендует  устранение  отмеченных 
недостатков  за  счет  замены  традиционных  пря-

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ 
 
35
молинейных колебаний решетных станов на кру-
говые, а также отмечает необходимость в совме-
щении  оси  вращения  дисбалансных  грузов  с 
центром  масс  решетных  станов  и  центром 
жесткости  подвесок.  Выпускаемые  в  настоящее 
время  машины  с  круговым  движением  решет 
меньше  выдают  динамические  нагрузки,  к  тому 
же  круговые  движения  решет  позволяют  увели-
чить удельную нагрузку на 1 м
2
 площади решет в 
1,5-2,0  раза  без  ущерба  для  качества  очистки. 
Хотя  конструкция  и  этих  машин  имеет  сущест-
венные недостатки 
В настоящее время среди серийных зерно-
очистительных машин с круговым движением ре-
шет широко используются сепараторы типа БИС, 
БЛС, кинематическая схема которых представле-
на на рисунке 1. 
 
Рисунок 1 - Кинематическая схема решетной зерноочистительной машины 
 
Решетный  стан  1  подвешен  к  раме  2  на 
упругих  подвесах  3.  Двигатель  4  передает  вра-
щение  шкиву  5,  закрепленному  на  оси  6.  На 
шкиве 5 установлено дисбалансное устройство с 
грузом 7. 
Центробежная  сила  дисбалансных  грузов 
приводит  в  движение  решетный  стан  машины, 
вызывая  круговые  колебания  в  горизонтальной 
плоскости.  В  результате  колебаний  возникает 
сила  инерции,  приложенная  в  центре  масс 
решетного стана, направленная противоположно 
центробежной  силы  дисбалансных  грузов.  Эти 
силы  создают  опрокидывающий  момент  относи-
тельно центра масс машины.  
 
опр
ц
и
M
F h
F h


, где 
 
F
ц
 – центробежная сила дисбалансных 
грузов 
F
и
 – сила инерции решетного стана 
h
–  расстояние  от  центра  масс  решетного 
стана до центра шкива с дисбалансным грузом. 
В  результате  действия  момента 
опр
M
, 
возникают  нетехнологические  колебания,  вызы-
вающие вибрацию рамы машины.  
Для  определения  влияния  конструктивных 
параметров  машины  на  уровень  вибрации  в 
КазНИИМЭСХ была создана лабораторная уста-
новка,  позволяющая  определять  изменение 
нетехнологических  колебаний  в  зависимости  от 
положения  привода,  длины  подвесов,  расстоя-
ния  между  дисбалансными  грузами  и  центром 
масс корпуса (рисунок 2). 
 
 
 
Рисунок 2 - Лабораторная установка 
   
Была проведена серия опытов по замерам 
виброперемещения  рамы  машины  с    измене-
нием  расстояния  между  центром  масс  корпуса 
установки  и  центром  вращения  дисбалансных 
грузов. Схемы размещения дисбалансного меха-
низма с грузами представлены на рисунке 3.  
 
 

АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРЫ  
 
 
36
     
     
 
     
 
Рисунок 3 - Схемы размещения дисбалансного механизма с грузами относительно центра 
масс корпуса лабораторной установки 
 
 Виброперемещение  рамы  замеряли  в  го-
ризонтальной  плоскости  в  центральной  части 
рамы при помощи индикаторов часового типа. 
По результатам проведенных опытов были 
получены зависимости виброперемещения рамы 
машины  от  расположения  дисбалансных  грузов 
(рисунок 4). 
 
 
 
Рисунок 4 - График зависимости виброперемещения рамы машины от рас положения 
дисбалансных грузов 
 
Из  полученных  зависимостей  видно,  что  с 
увеличением  расстояния  между  центром  масс 
корпуса,  совершающего  колебания,  и  центром 
вращения  дисбалансных  грузов  происходит 
увеличение  инерционных  нагрузок,  вызывающих 
виброперемещение  рамы  установки.  Как  видно 
из  графика,  минимальный  уровень  вибрации 
соответствует  минимальному  расстоянию  от 
дисбалансных грузов до центра масс корпуса. 
Следовательно,  чтобы  достигнуть  опти-
мального  эффекта  уравновешивания  сил  инер-
ции, необходимо совместить центр дисбалансно-
го механизма с грузом с центром масс решетного 
стана, как показано на рисунке 5. 
При  использовании  схемы  привода  изоб-
раженного на рисунке 5, снижаются до минимума 
динамические  нагрузки,  вызывающие  вибрацию 
рамы машины, повышается ее надежность и эф-
фективность.  Однако  необходимо  отметить,  что 
эта  схема  имеет  ряд  недостатков.  Это  увеличе-
ние  габаритных  размеров  и  сложность  обслужи-
вания  из-за  размещения  привода  с  дисбаланс-
ным  устройством  внутри  машины.  Кроме  того, 
при  изменении  положения  центра  масс  решет-
ного  стана,  обусловленного  подачей  зернового 
вороха на решета, появляется вибрация рамы. В 
настоящее  время  в    КФ  ТОО  КазНИИМЭСХ  ве-
дется  разработка  модернизированного  привода, 
позволяющего избежать указанные недостатки. 
 

жүктеу/скачать 13,91 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: