Тема 3. Формування умов довговічності функціонування машин
Лекція 5. Основні параметри машин та обладнання
1. Параметри оптимізації та їх визначення
2. Розрахунок основних параметрів
3. Вибір джерела енергії
1. Оптимізація – це процес вибору найкращого розв’язання задачі з можливих варіантів, а також приведення системи у найкращий стан.
Параметр – це показник або величина, що характеризує властивість машини або пристрою. Параметрами оптимізації є показники, що виражають умови найвигіднішого використання машини. Параметрами оптимізації сільськогосподарських машин можуть бути зовнішні та внутрішні критерії проектування.
Зовнішні критерії - критерії, які фігурують у вихідних вимогах, наприклад продуктивність, витрати палива, тощо.
Внутрішні критерії – показники, які характеризують властивості оброблювальних та конструкційних матеріалів, складальних одиниць, тобто забезпечують значення зовнішніх критеріїв.
Вибір критеріїв для аналізу залежить від призначення машини. Критерії залежать від факторів – зміних величин, що впливають на процес, який вивчається. Фактори можуть бути найрізноманітніші, вони повинні суттєво впливати на оптимізований параметр.
Фактори можна згрупувати так:
а) конструктивні (конструктивне вирішення робочих органів і машин, геометричні розміри, якість технічної документації);
б) виробничо – технологічні (технологія виготовлення, характеристика обладнання);
в) експлуатаційні (режим роботи, характеристика оточуючого середовища та оброблюваних матеріалів, рівня технічного обслуговування, умови зберігання машини);
г) організаційні (кваліфікація обслуговуючого персоналу, організація робіт при виконанні процесу та перевірки якості виконання робіт).
Параметри оптимізації знаходять дослідним шляхом після обробки експериментальних даних або ж теоретично.
При плануванні експерименту важливо визначити параметр, який потрібно оптимізувати. Для цього ціль дослідження повинна бути сформульована чітко і допускати кількісну оцінку. Характеристика мети задана кількісно називається параметром оптимізації. Таким чином, параметр оптимізації є реакцією (відгуком) на вплив факторів, які визначають поводження обраної системи. Реакція об'єкта багатогранна і багатоаспектна. Метою дослідження вибирають аспект, який представляє найбільший інтерес. Вибір оптимального рішення або порівняння двох альтернативних рішень проводиться за допомогою деякої залежної величини (функції), визначеної проектними параметрами. Ця величина називається цільовою функцією (або критерієм якості).
Задача оптимізації зводиться до відшукування таких значень параметрів, при яких цільова функція досягає максимуму або мінімуму. Для однозначності загальних міркувань важається оптимальним максимальне значення виходу.
Задачі оптимізації
Безумовні задачі оптимізації полягають у відшуканні максимуму або мінімуму дійсної функції від n дійсних змінних і визначення відповідних значень аргументів.
Умовні задачі оптимізації, або задачі з обмеженнями, — це такі, при формулюванні яких задаються деякі умови (обмеження) на безліч.
Залежно від об'єкта і мети дослідження параметри оптимізації є дуже різноманітними. Щоб орієнтуватися в цьому різноманітті, вводять деяку класифікацію. Дана класифікація не є повна і детальна вона відображає умовну схему, яка включає ряд практично важливих випадків. Основна мета даної класифікації - це допомога експериментаторові орієнтуватися в реальних ситуаціях. Реальні ситуації переважно складні. Вони часто вимагають одночасного обліку декількох, іноді дуже багатьох, параметрів. У принципі кожний об'єкт може характеризуватися відразу всією сукупністю параметрів, наведених на рисунку 5.1, або будь-якою підмножиною із цієї сукупності. Рух до оптимуму можливо, якщо обрано один-єдиний параметр оптимізації. Тоді інші характеристики процесу вже не виступають як параметри оптимізації, а служать обмеженнями.
Рисунок 5.1. Наближена класифікація параметрів оптимізації
2. Історичний розвиток с/г агрегатів пройшов тяжкий шлях, який можна розділити на три основних етапи, якщо за критерій прийняти джерело енергії. Перший етап – застосування ручних знарядь (джерело енергії – людина), другий – машин і знарядь, що діють завдяки енергії запряжних тварин, третій – машин і знарядь, що мають механічний або електричний двигун.
Кожен етап є значним стрибком в підвищені виробництва. Для перших двох етапів характерно використання кількох людей або тварин для приведення в дію однієї машини (знаряддя), а для третього етапу – декілька машин з тягачем.
Після появи машинно-тракторних агрегатів машини з великим питомим опором (плуги, лущильники) почали обладнувати великим числом робочих органів і, як правило, приєднувати до трактора одну машину (без зчіпки). Наприклад, замість одно-двокорпусних плугів виготовляють трьох-, чотирьох- і навіть восьмикорпусні, а не об’єднують їх за допомогою зчіпки.
Це одна з основних рис розвитку с/г техніки – злиття зчіпки з машиною і отримання більш широкозахватної машини. Машини з невеликим питомим опором (зубові борони, культиватори, сівалки і т.д.) поки не вдалося об’єднати в одну машину, й агрегат складають з декількох таких машин, приєднуючи їх до зчіпки, і за її допомогою до трактора.
Перехід від причіпних машин до навісних та напівнавісних може вважатись подальшим значним кроком в розвитку машинно-тракторних агрегатів.
Якщо розглянути схеми сучасних машинно-тракторних агрегатів, то можна помітити, що у відношенні до трактора с/г машини можуть розміщатися самим різними способами: ззаду, спереду, з правого і лівого боків, а також з комбінацією цих способів, коли приєднуються декілька машин.
У деяких випадках трактор роз’єднується на частини і з’єднується до машини з різних боків. Так агрегатується, наприклад, хлопкозбиральна машина з трактором.
Застосування самохідних шасі дозволяє значно збільшити кількість варіантів агрегатування, оскільки з’являється можливість розташувати машини знизу і зверху тягача.
Зустрічаються машини, які можуть переміщатись при роботі відносно тягача (скиртоскидачі, навантажувачі), а також машини, окремі частини яких перебувають у різному положенні відносно тягача, наприклад гербіцидо-аміачна машина ГАН.
