Дослідження технологій садіння картоплі при локальному внесені органічних добрив

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

У зв'язку з динамічними змінами, які відбулися в нашій країні за останні роки, ринок техніки пропонує велику, різнопланову номенклатуру техніки, сформованої на різних континентах і адаптованої під власні потреби, яка може задовольнити будь-якого споживача. Відповідно до цього практично кожне господарство на базі цієї техніки застосовує (а найбільш розвинені пропонують власні) технології вирощування картоплі, які, на їх думку, є найбільш раціональними, ресурсоощадними і перспективними.

Дані дослідження направлені на доведення до широкого кола споживачів перспектив розвитку нової техніки в контексті оцінювання її рівня на основі найбільш вагомих світових виставок та досягнень провідних вітчизняних виробників. Встановлені тенденції розвитку машин для вирощування картоплі дозволяють господарствам краще орієнтуватись у виборі найбільш прийнятної номенклатури техніки.

Сказане вище дозволить господарствам прискорити чи підвищити рівень їх адаптації до вимог ресурсозбереження. Зв'язок даної роботи має свій розвиток у впровадженні на базі наведеної техніки ресурсоощадних систем вирощування картоплі, як найбільш вагомих складових загальної технології вирощування сільськогосподарських культур.

Особливо актуально ці питання звучать в умовах загострення екологічних, економічних, енергетичних, соціальних і демографічних проблем під час пошуку раціональних, ефективних, біологічно стабільних способів ведення сільськогосподарського виробництва.

Розділ 1. Сучасний стан питання, постановка питання і задачі дослідження

1.1 Властивості садильного матеріалу, аналіз способів та методів садіння картоплі

Народногосподарське значення та використання.

Картопля -- важлива продовольча культура. На посівних площах України під неї відводять до 70% площ. В бульбах в залежності від місця вирощування і сорту міститься 11 -25% крохмалю, близько 2 -- білка, 0,3% -- жиру. Білок картоплі найбільш повноцінний із усіх рослинних. Він багатий на амінокислоти і відноситься до повноцінних. Із мінеральних речовин картопля найбільш багата на калій (568 мг на 100 г сирої маси) і фосфор (50 мг). У ній містяться солі кальцію, магнію, заліза, вітаміни С і групи В. У бульбах міститься до 3 мг % соланіну, тому їх не використовують у сирому вигляді -- це може викликати отруєння. На світлі вміст солоніну збільшується до 20-40 мг, тому використовувати в їжу позеленівші бульби неможна. Відомо, що із картоплі можна приготувати більше 500 смачних страв. Її використовують у вареному, смаженому, тушкованому, печеному вигляді, а також, заморожують і використовують у переробній промисловості. Завдяки підвищеному вмісту калію картопля сприяє виведенню із організму людини води та хлористого натрію, тим самим покращує обмін речовин.

Поверхня бульби вкрита вторинною покривною тканиною - корком, на поверхні якого багато невеликих отворів, так званих сочевичок, і вічок. Кожне вічко має три-чотири і більше бруньок.

У бульбі розрізняють верхівку, яка є кінцем, що росте, протилежну частину - пуповинний, або столонний кінець. Розрізняють також верхній більш опуклий і нижній плоскіший боки бульби.

Форма бульб буває різною - видовженою, овальною, округлою та ін. Забарвлення - біле, жовте, рожеве, червоне, синє. М'якуш - білий, жовтий, червоний, синій.

Форма бульби та її забарвлення, поряд з іншими характеристиками, є сортовими ознаками культури.

На використанні бульб та їх частин, як садивного матеріалу, ґрунтується вегетативне розмноження картоплі.

Листки картоплі черешкові переривчасто-пірчасто-розсічені. В їх будові виділяють долі, дольки і долечки. Особливості будови листка є характерною ознакою кожного сорту картоплі.

Квітки картоплі п'ятірного типу самозапильні, зібрані в суцвіття завиток. Забарвлення пелюсток різне - від білого до фіолетового та рожевого. Плід - м'ясиста багатонасінна ягода. Насіння дрібне, плескате. Маса 1000 насінин близько 0,5 г. Основними фазами росту картоплі є: сходи, бутонізація, цвітіння, бульбоутворення і відмирання картоплиння.

Спосіб садіння.

Садять картоплю широкорядним способом з відстанню між рядками 70-80 см залежно від існуючого комплексу машин. Є такі способи садіння: гребеневий, безгребеневий, посадка на грядках.

Гребеневим способом або садіння в гребені, попередньо нарізані, здійснюють саджалками САЯ-4А, КСМГ-4, КСМГ-6, СН-4Б. Ґрунт під гребенем повинен бути розпушеним.

Безгребеневим способом вирощують переважно на присадибних ділянках, при цьому гребені формуються не при садінні, а під час одного-двох підгортань рослин.

Для зменшення пошкодження кореневої системи колесами трактора рекомендується така схема садіння |(80 х 60) х 2| х 25-40. По ширших міжряддях (80 см) проходять колеса трактоpa. Чергуються два рядки на 60 см і два на 80 см при 4-х рядковій саджалці і культиваторі. Відстань в рядку між бульбами 25-40 см. На грядах садять саджалкою КСМ-ЗА.

Глибина садіння.

Бульби садять на глибину 5-6 см від вершини гребеня з наступним нагортанням ґрунту. При надмірно глибокому садінні бульби нового врожаю розміщуються глибоко, що ускладнює механізоване збирання. Крім того, сходи з'являються пізніше, часто зріджені і невирівняні внаслідок ураження ризоктоніозом, особливо в роки з холодною і затяжною весною. Перевагу має мілке садіння (4-5 см) і подальше нарощування гребенів під час міжрядних обробітків. Мілке садіння дозволяє бульбам краще прогріватись і проростати, а пізніше нагортання ґрунту дає змогу боротись з бур'янами.

Густота садіння.

На 1 га в Поліссі має бути 55-60 тис. кущів для продовольчої та 60-70 тис. кущів для насінної картоплі. У Лісостепу - відповідно 50 і 55 тис./га. Залежно від розміру бульб на 1 га висаджують 2,5-4,5 т. Якщо садити бульби близько одна до одної, то зростає внутрішньовидова конкуренція між кущами картоплі.

Фактичну густоту садіння картоплі перевіряють в полі, піднімаючи один загортач саджалки на відстань 14,3 метра. Кількість бульб, що висаджуються на цій відстані після помноження на 1000, дасть фактичну густоту їх на 1 га.

Важливим показником для встановлення густоти садіння є густота стебел. Кожне стебло є самостійною рослиною з власною кореневою системою. Вони пов'язані між собою тільки спільним походженням від однієї материнської бульби. На 1 га має бути 180-200 тис. стебел, а на насінницьких посівах 200-250 тис./га.

Необхідно враховувати, що бульби, залежно від сорту, масою 30-50 г здатні утворити 1,8-4 стебла; 50-80 г - 2,1-4,9 стебла; 80-120 г - 2,7-6 стебел. Тобто чим більші бульби - тим менша густота садіння. З великих бульб виростає більше стебел, що розміщуються поряд одне з одним у кущі рослини, і вони сильно конкурують між собою. Середні та дрібніші бульби дають менше стебел у кущі і зменшують конкуренцію між стеблами. Тому при використанні дрібніших бульб кількість стебел може зрости до 300 тис./га.

1.2 Аналіз технічних засобів механізації процесу садіння картоплі з одночасним локальним внесенням добрив

Одним із найважливіших елементів вирощування картоплі є її садіння. Залежно від схеми садіння, ширини міжрядь, прийнятої технології у країнах Європи - застосовують дво-, чотири- та шестирядкові саджалки з шириною міжрядь 70-75-90 см. Основними виробниками картоплесаджалок є фірми Grimme, Cramer, Kverneland, Netagco. Кожна з фірм випускає понад 10 моделей саджалок, які різняться типом садильного апарата. їх кількістю, приводом, місткістю бункера, наявністю туковисівних апаратів, механізмами й пристроями для формування гребенів тощо. На сьогоднішній день на полях України застосовують морально і фізично застарілі, технічно недосконалі картоптесаджалки КСМ-4. КСМ-6 ("Лідасільмаш". Білорусія) з барабанно-ложковим садильним апаратом, який пошкоджує насіннєвий матеріал. Зарубіжні виробники картоптесаджалок у своїх конструкціях застосовують здебільшого ложечко-пасовий або ложечко- ланцюговий садильний апарат. Кожна з фірм має картоплесаджалки, садильні апарати, які різняться з іншими. Так, фірма Cramer своїх конструкціях використовує ложечко-пасовий і ложечко-ланцюговий тип апарата для різних моделей саджалок залежно від розмірів картоплин, які використовують під час садіння. Садильний апарат серії Junior використовують переважно для садіння середньої фракції картоплин. Він являє собою ложечко-стрічковий транспортер із похилим розміщенням у стрічки та активним струшуванням картоплин із ложечки. Садильний апарат серії Marathon використовують здебільшого для садіння картоплин як середньої, так і дрібної, фракцій. Це ланцюгово-ложечковий транспортер із горизонтальною гілкою та корковою формою опори ложечки, що дає змогу залишитись у ложечці лише одній картоплині, а решта, завдяки власній вазі, скочується по похилій площині у бункер. Оскільки на картоплесаджалках зарубіжних фірм немає робочих місць для саджальника, важтивим є контроль за виконанням технологічного процесу. Так. фірма Netagco на картоплесаджалках SL4R застосовує систему автоматичного контролю електронного типу з гідроелектричним корегуванням із робочого місця тракториста процесу садіння. На особливу увагу заслуговують картоплесаджалки, які застосовують для садіння пророщеної картоплі. Важливою умовою під час садіння таких картоплин є якнайменше пошкодження паростків. У саджалках цього типу застосовують садильні апарати із струминною поверхнею типу Structurat, де картоплини, рухаючись із бункера прогумованою струминною поверхнею м'яким пружинним роликом не пошкоджуючи проростків, спрямовуються в зону садіння. Фірма NP Koning випускає картоплесаджалки із стрічково-шиповим садильним апаратом Koningsplanter. Картоплини з бункера по прогумованій стрічці надходять до розподільних дисків, якими спрямовуються на вузько-стрічкове полотно, що рухається назустріч стрічці бункера. Під час руху методом витіснення зайвих картоплин на стрічку бункера до шипованого транспортера, з певним кроком шипів, спрямовується лише одна лінія картоплі. Надходячи в міжшиповий простір висаджувального транспортера, картоплини укладаються в попередньо підготовлене сошником ложе. Слід зауважити, що сошник цієї картоплесаджалки має вертикальний рух із певною частотою, що дає змогу ущільнити посадкове ложе і тим самим сприяє кращому розвитку рослини. Для садіння пророщених бульб фірма Grimme випускає картоплесаджалки типу VL20V/VL20RB. Їх особливістю є малооб'ємний бункер із стрічковим дном. Українські товаровиробники в своїх розробках використовують також ложково- транспортерний тип висаджувального апарата. Здебільшого орієнтація йде на дво- та чотирирядкові саджалки із шириною міжрядь 70 см. Це картоплесаджалки КС-2Т, КС-4Т (ПКБ "Прогрес") КС-2, КС-4 (ВАТ "ТеКЗ"), КС-4 (ВАТ "Львівсільмаш").



Рис. 1.1 Конструктивна схема картоплесаджалки КСМ-4

1.3 Формування кореневої системи та оцінка якості розташування насіннєвого матеріалу у ґрунті

Картопля (Solanum tuberosum L) - багаторічна трав'яниста рослина з родини пасльонових (Solanасе L.), яка об'єднує до 150 диких і культурних бульбоплідних видів. У культурі її вирощують як однорічну рослину - щороку висаджують бульби, з яких протягом одного вегетаційного періоду одержують урожай нових стиглих бульб. Можна вирощувати картоплю також з насіння, що застосовується переважно у селекційній практиці.

Коренева система у картоплі, яку вирощують з насіння, має спочатку стрижневу будову - у вигляді зародкового стрижневого кореня з бічними корінцями. Потім в основі стебельця, у його вузлах, які знаходяться у ґрунті, формується вторинна коренева система, яка разом із зародковою утворюють мичкувате коріння. При вирощуванні картоплі з бульб утворюється лише вторинна мичкувата коренева система. Близько 70% коріння картоплі розміщується на глибині до 30 см, а окремі корені досягають глибини 1,5 м. Стебло прямостояче висотою від 0,5 до 1,5 м, галузиться, ребристе. Картопля утворює кущ з 4-8 стебел. З видозмінених підземних пагонів (столонів) утворюються бульби.

Біологічні особливості. Для нормального росту і розвитку картопля потребує помірного і вологого клімату. Бульби проростають за температури 5-7°С. Сходи гинуть під час заморозків мінус 1-2°С. Оптимальна температура для росту 18-20°С. Картопля - світлолюбива рослина. В умовах довгого світлового дня інтенсивно росте надземна частина, а за короткого - переважає бульбоутворення.

Картопля - вологолюбива культура. Особливо висока чутливість до нестачі вологи спостерігається в період бульбоутворення. Оптимальна вологість ґрунту для картоплі становить 70-80% польової вологоємності. Найпридатнішими для вирощування картоплі є вологі легкі супіщані або суглинисті ґрунти. Добрі урожаї картопля дає на осушених торфових ґрунтах і чорноземах, які мають pH 5-6.

Бульбоутворення у картоплі має свої особливості. Так, в умовах довгого світлового дня, за тривалої температури довкілля вище 29°С, а також слабкому освітленні і високих дозах азотних мінеральних добрив бульбоутворення затримується. Висока температура є причиною не тільки припинення утворення бульб, але і прискорення дозрівання вічок на наявних бульбах, які проростають навіть до збирання урожаю або стають нежиттєздатними. Саме ці процеси, поряд з хворобами та низьким рівнем агротехніки, є причиною "виродження" картоплі, яке особливо часто проявляється в південних районах України. Бульбоутворення в картоплі прискорюється в умовах короткого світлового дня за високої інтенсивності освітлення, зниженні температури та на помірному фоні мінерального живлення.

Провідною установою в Україні, яка займається проблемами виведення сортів картоплі і їх вирощування є Інститут картоплярства УААН зі своїми філіалами - Поліською і Чернігівською дослідними станціями.

Сорти картоплі за напрямком використання ділять на чотири основні групи - столові, технічні, кормові та універсальні. За тривалістю ж вегетаційного періоду - ранні, середньоранні, середньостиглі, середньопізні та пізні.

В Україні районовано більше 40 сортів картоплі. У Лісостепу до вирощування рекомендуються і використовуються наступні:

- ранні (вегетаційний період 50-60 днів), столові - Бородянська рожева, Зов, Гарт;

- середньоранні (вегетаційний період 60-80 днів), столові - Водограй, Невська;

- середньостиглі (вегетаційний період 80-100 днів), столові - Гатчинська, Українська рожева;

- середньопізні (вегетаційний період 100-120 днів), універсальні - Зарево, Гібридна 14;

- пізні (вегетаційний період більше 125 днів), універсальні - Ласунок, Темп.

1.4 Технологія посадки картоплі з одночасним локальним внесенням органічних добрив

Введення в систему вирощування сільськогосподарських культур науково-обгрунтованої системи точного землеробства частково вирішує проблему зниження навантаження мінеральною частиною у випадку їх поверхневого внесення. Але, при вирішені даної проблеми, визначальним може стати локальне внесення добрив. Тоді вони мало перемішуються з ґрунтом, елементи живлення довше зберігаються в доступному для рослин стані. Крім цього, локалізація дозволяє зменшувати норму внесення добрив у 1,5-2 рази зі збереженням однакової прибавки врожаю. Локальне внесення твердих добрив умовно можна виділити у три групи:

внесення мінеральних добрив;

внесення органо-мінеральних добрив;

внесення органічних добрив.

Такий розподіл вимагає звернути окрему увагу на створення відповідних технічних засобів. Загалом схему формування врожаю за рахунок внесення добрив на стадії посіву, посадки представлено на рис 1.13. Як видно з схеми, технологія застосування добрив визначається їх видом і способом внесення.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис.1.2 Модель формування врожаю сільськогосподарських культур

Відповідно до вибраної технології необхідно визначатись із технічними засобами для її реалізації. Використовуючи нанотехнології, копютеризацію та автоматизацію виробничих процесів, науковцями запропоновано ряд шляхів у вирішенні проблеми зниження ресурсовитрат і енергозатрат при використанні машин для внесення різних видів добрив, створивши високопродуктивні комбіновані посівні агрегати типу МЗВ-4,5; Pronto; Maistro 11 RC; Creat Plains CTA 400/ADC 2220 та інші [6-7]. Такі технічні засоби передбачають локальне внесення добрив у грунт, в більшій мірі сипких матеріалів, до яких відносяться тверді мінеральні добрива.

Аналіз технологічних операцій показує, що стримування розробки надійних компактних механізмів ускладнюється негативним впливом фізико-механічних властивостей органічних мас на технологічні процеси робочих органів. Тому, серед великої кількості відомих органічних добрив, на сьогоднішній день, варто звернути увагу на озерні сапропелі, які для об'ємного внесення, як правило, використовують після їх проморожування. Тоді вони набувають стану, придатного для локального внесення. Воно полягає у розміщенні органічних добрив полосами у підготовлений ґрунт. Норму внесення, глибину залягання, необхідність додаткового включення мінеральної частини залежатиме від сільськогосподарської культури та умов її живлення. Серед передбачуваних технологічних операцій (рис.1.2) необхідно звернути увагу на операцію подрібнення добрив і вносити їх найкраще комбінованим агрегатом.

В основу агрегату для посадки картоплі реалізовано умову бездефіцитного органо-мінерального живлення рослин за один прийом при посадці (рис.1.3).

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 1.3 Структурна схема засобу локального внесення органо-мінеральних добрив при посадці картоплі

Спосіб реалізується наступним чином (рис. 1.4). Завантажені у кузов проморожені сапропелі подрібнюються до сипкого стану на попередньо оброблене поле у підготовлені борозни необхідного профілю на однакових відстанях а одна від одної. Зміна профілю борозни (рис. 1.4 б) дозволяє регулювати норму внесення сапропелів та створювати оптимальні зони живлення.

У сформовані полоси 1 періодично з певним інтервалом вкладаються комплексні мінеральні добрива 2 та насіння 3, розділені між собою шаром добрив (сапропелів) на відстані с одне від одного. Після розміщення всіх складових сформовані полоси закриваються ґрунтом 4 у вигляді гребенів 5.

а) схема розміщення чотирьох рядків при посадці (вид зверху);

б) зони живлення в залежності від профілю ложеформувача;

в) поздовжнє розміщення комплексних добрив та насіння;

Рис. 1.4 Спосіб реалізації локального внесення твердих органічних добрив при посадці картоплі

Даний спосіб можна застосувати при вирощувані різних сільськогосподарських культур, і в першу чергу, технічних.

Висновок за розділом

У зв'язку з динамічними змінами, які відбулися в нашій країні за останні роки, ринок техніки пропонує велику, різнопланову номенклатуру техніки, сформованої на різних континентах і адаптованої під власні потреби, яка може задовольнити будь-якого споживача. Відповідно до цього практично кожне господарство на базі цієї техніки застосовує (а найбільш розвинені пропонують власні) технології вирощування картоплі, які, на їх думку, є найбільш національними, ресурсоощадними і перспективними.

Розділ 2. Елементи теоретичного аналізу процесу подачі насінєвого матеріалу при садінні

2.1 Математична модель процесу переміщення картоплі робочими органами

садіння картопля локальний добриво

Типи робочих органів машин для садіння.

Дозування насіннєвого матеріалу в картоплесаджалках здійснюють за допомогою ложково-дискових і елеваторних садильних апаратів.

Для садіння розсади застосовують садильні апарати з обертальним і поступовим рухом розсадотримачів у зоні садіння. До перших належать дискові, променеві й паралелограмні апарати, до других -- ланцюгові (ланцюгово-конвеєрні).

Основи теорії картоплесадильних машин.

Робочий процес картоплесадильної машини можна поділити на такі основні етапи: створення рівномірного потоку бульб і подавання їх до сошника, відкривання сошником борозенки, укладання на її дно бульб і загортання їх ґрунтом. Вихідними даними для технологічного розрахунку робочого процесу картоплесаджалки, як і для сівалок точного висіву, є загальна кількість бульб шт/га, і їх схема розміщення -- крок садіння м, та ширина міжрядь b, м.

Якщо відомі частота обертання ВВП трактора , хв-1, передаточне число і від ВВП до вала дискового апарата і кількість ложечок то можна визначити швидкість руху садильного агрегату :

(2.1)

Загальну кількість насінин на 1 га визначаємо за формулою

(2.2)

Згідно з формули крок садіння визначають за формулою

(2.3)

Проте максимальна швидкість садильного агрегату пов'язана з частотою винесення бульб вичерпувальним апаратом. Досвід показує, що при частоті винесення більше ніж сім бульб за 1 с миттєво збільшуються пропуски. За цим параметром підраховують максимально допустиму швидкість агрегату, км/год:

(2.4)

де -- кількість бульб у гнізді.

Якщо відома середня маса однієї бульби г, то, користуючись формулою (2.5), можна підрахувати витрати посадкового матеріалу Q кг/га:

(2.5)

Розрахунок картоплесадильних апаратів. Робочий процес садильних апаратів ложково-дискового типу передбачає три послідовні фази, що проходять за один оберт диска: захоплення бульби в період проходження ложечки шару бульб у живильному ковші; фіксація бульби в ложечці затискачем і перенесення її до приймальної горловини сошника; звільнення бульби затискачем і вільне її падіння в сошник і далі в борозенку.

Захоплення бульби ложечкою залежить від розміру і вирівнянос- ті бульб, частоти обертання диска, зазорів між боковиною живильного ковша і ложечкою та між зовнішньою кромкою ложечки і дном живильного ковша, товщини шару бульб у живильному ковші.

Бульби надійно захоплюються (1...3 % пропусків), якщо їх маса становить 40... 100 г. Дрібніші бульби захоплюються краще, ніж більші. Проте якщо маса бульб менша ніж 40 г, ложечка може захопити дві бульби. Крім того, виникає небезпека защемлення бульби, якого можна уникнути за умови

, (2.6)

де б -- кут між стінкою і дотичною до ложечки в точці її контакту з бульбою; ц -- кут тертя.

Оскільки ц = 30...35°, то б > 60...70°.

За відомої швидкості агрегату м/с, заданого кроку садіння , м, і заданої кількості бульб у гнізді, а також за умови, що всі ложечки заповнюються бульбами, частоту обертання садильного диска п, хв-1, визначають із залежностей:

(2.7)



Рис.2.1 Схема для визначення умови випадання бульби із ложечки: 1-ложечка; 2- бульба

Формула показує, що при збільшенні швидкості руху агрегату,частота обертання диска зростає. Це призводить до зниження захоплювальної здатності ложечок 1 (рис. 2.1.) і випадання із них бульб 2 під дією відцентрової сили відносно зовнішнього краю ложечок (точка А). Без урахування впливу боковини живильного ковша на бульбу, що розміщена в ложечці, діють такі сили: сила ваги відцентрова сила Рц, нормальна N і дотична F реакції ложечки. Бульба не випадає із ложечки за умови

(2.8)

Якщо врахувати, що

(2.9)

де -- діаметр умовно круглої бульби; -- відстань від осі обертання до краю А ложечки; т -- маса бульби; -- кутова швидкість диска, то умова невипадання бульб із ложечки матиме вигляд

 (2.10)

Аналіз рівняння (2.10) показує, що за малих значень кута повороту диска бульба намагатиметься випасти із ложечки, проте їй перешкоджатиме розміщений над нею шар картоплі. Якщо ложечка вийде із шару, а кут буде менший, ніж того потребує вираз, то бульба випадає.

На роботу садильного апарату істотно впливає також зазор між боковиною живильного ковша і ложечкою. Тому цей зазор конструюють, регулюючи залежно від маси бульб (при масі бульб 30... 100 г зазори становитимуть відповідно від 2 до 16 мм).

Фіксація бульб у ложечці відбувається в момент її виходу із шару картоплі. При цьому відвідний важіль затискача сходить з напрямної планки, а його палець під дією пружини притискує бульбу до ложечки. Несвоєчасна фіксація бульби призводить до її випадання також через край ложечки, але вже в другому місці (точка В). Бульба зберігає зрівноважене положення за умови

Підставивши значення складових у цю нерівність і спростивши її, дістанемо

(2.11)

Із рівняння (2.11) можна встановити момент затискання бульби в ложечці для наступного перенесення її до горловини сошника. За узагальненими даними, кут =90...115°.

2.2 Визначення кінематичних параметрів садильного апарату картоплесаджалки

Розрахунок ланцюгової передачі

Ланцюгові передачі широко використовуються в сільсько-господарських і піднімально-транспортних машинах, нафтосвердлильному обладнанні, мотоциклах, велосипедах, автомобілях.

Ланцюгові передачі застосовуються при: середніх міжосьових відстанях, при яких зубчасті передачі вимагають проміжних ступеней або паразитних зубчастих коліс, що не створюють необхідності одержання потрібного передатного відношення; жорстких вимогах до габаритів; необхідності роботи без проковзування, яке перешкоджає застосуванню клинопасових передач

Рис. 2.2 Схема ланцюгової передачі

Втрати у ланцюговій передачі складаються із втрат на тертя в шарнірах ланцюга, на зубцях зірочок і в опорах валів. Середнє значення ККД .

Ланцюгові передачі порівняно з іншими механічними передачами мають такі основні переваги: можливість використання при значних відстанях між валами; досить високий ККД; можливість передавання обертового руху одним ланцюгом кільком валам, у тому числі і з протилежним напрямком обертання; значно менші габарити, ніж у пасових; можливість легкої заміни ланцюга.

Рис. 2.3 Роликовий ланцюг

1 - зовнішня пластина; 2 - ролик; 3 - валик; 4 - втулка; 5 - внутрішня пластина

Висаджувальний апарат буде приводитися в рух від привідних коліс, але для розрахунку ланцюгової передачі необхідним є потужність електродвигуна. Даними для розрахунку ланцюгової передачі є: потужність електродвигуна , частота обертання ; передатне число ; робота в одну зміну; навантаження спокійне.

Згідно умовам експлуатації передачі приймаємо: (навантаження спокійне); (постійна міжосьова відстань); (з урахуванням залежності ); (передача розташована під кутом 90° до горизонту); (регулярне змащення); (робота в одну зміну). При цьому коефіцієнт експлуатації передачі:

(2.12)

Коефіцієнт - для ланцюга ПР по ГОСТ 13568-75.

При вибираємо заздалегідь крок ланцюга .

При крокові і питомий тиск, що допускається, в шарнірах приймаємо (одержане інтерполяцією).

При приймаємо число зубів ведучої зірочки .

Коефіцієнт що враховує число рядів ланцюга (при числі рядів ).

Розрахунковий крок ланцюга:

. (2.13)

За стандартом приймаємо ланцюг ПР-19,05-3180, у якого , , , маса ланцюга .

Перевіряємо умову При частота, що допускається ; отже, умова виконана.

Колова швидкість ланцюга:

. (2.14)

Колове зусилля, що передається ланцюгом:

. (2.15)

Середній питомий тиск в шарнірах ланцюга:

, (2.16)

що менше допустимого питомого тиску , прийнятого для частоти обертання .

Визначаємо термін служби ланцюга:

(2.17)

для цього попередньо знаходимо: збільшення кроку ланцюга, що допускається , коефіцієнт змащення ланцюга:

(2.18)

де - коефіцієнт,що враховує спосіб змащування, міжосьова відстань, виражена в кроках:

(2.19)

Тоді

,

що більше очікуваного терміну служби:

. (2.20)

Натяг від провисання веденої вітки від власної ваги:

, (2.21)

де - коефіцієнт провисання;

. (2.22)

Натяг від відцентрових сил при швидкості не враховується, оскільки відцентрова сила мала.

Сумарний натяг ведучої вітки:

. (2.23)

де - коефіцієнт,що враховує характер навантаження (при спокійному навантаженні ).

Навантаження, що діє на вали:

. (2.24)

Перевіряємо ланцюг за запасом міцності:

(2.25)

що більше допустимого

Число зубів відомої зірочки:

(2.26)

Довжина ланцюга виражена в кроках:

(2.27)

Кількість ланок ланцюга заокруглюємо до парного числа щоб уникнути вживання перехідної сполучної ланки.

Дійсну міжосьову відстань, відповідна заокругленій довжині не обчислюємо, оскільки двигун встановлений на салазках.

Ділильні діаметри зірочок визначаємо:

ведучої

; (2.28)

веденої

. (2.29)



Рис.2.4 Профіль зірочки ланцюгової передачі

Таблиця 2.1 Основні параметри зірочки ланцюгової передачі

Параметри	Розрахункові формули
Діаметр ролика ланцюга,	Розміри ланцюга за ГОСТом 13568-75
Діаметр ділильного кола,
Діаметр кола виступів,
Діаметр кола западин,
Радіус западин,
Радіус спряження,
Радіус головки зуба,
Радіус заокруглення зуба,

Розрахунок пружини

У техніці найбільшого поширення набули циліндричні гвинтові пружини, виготовлені із сталі круглого поперечного перерізу, що працюють на розтяг або стиск. У цьому параграфі розглянемо розрахунок таких пружин, що мають невеликий кут б підйому витків (б?15°). Розглянемо циліндричну гвинтову пружину, що має діаметр D гвинтової осі, діаметр d дроту і кількість витків n, яку стискають силою Р (рис. 2.5, а). Для визначення внутрішніх силових факторів застосуємо метод перерізів. Розріжемо пружину площиною, яка проходить через вісь, і відкинемо нижню частину пружини (рис. 2.5, б). Зважаючи на те, що кут б підйому витків малий, вважатимемо переріз витка поперечним, тобто кругом, який має діаметр d.

Розглядаючи рівновагу верхньої частини пружини, бачимо, що в поперечному перерізі витка виникають два внутрішніх силових фактори: поперечна сила Q =Р і крутний момент Мк = РD/2. Звідси випливає, що в поперечному перерізі витка діють тільки дотичні на пруги зсуву і кручення.

Рис.2.5 Пружина в розрізі

Вважатимемо, що напруги зсуву розподілені по перерізу рівномірно, а напруги кручення визначатимуться, як при крученні прямого кругового циліндра. Епюри розподілення напруг зсуву і кручення, а також епюру сумарних напруг у точках горизонтального діаметра перерізу подано на рис. 2.5, б. З сумарної епюри видно, що найбільші дотичні напруги виникають у точці А, найближчій до осі пружини:

фmax=фзс+ фк= (2.30)

фmax= (2.31)

Якщо пружина має відносно великий середній діаметр і виготовлена з відносно тонкого дроту, то перший доданок у дужках (що відповідає напрузі зсуву) значно менший від одиниці і ним можна знехтувати; тоді:

фmax? (2.32)

Формула для наближеного розрахунку циліндричних гвинтових пружин має вигляд

фmax??[ф] (2.33)

Оскільки пружини звичайно виготовляють із високоякісної сталі, то допустимі напруги будуть у межах [ф] = 200 - 100 МПа.

Далі виведемо формулу для визначення зменшення висоти (осадки) г пружини. Розділяючи пружину на нескінченно малі ділянки довжиною dl, які, зважаючи на малість довжини, вважатимемо прямолінійними, і враховуючи тільки потенціальну енергію деформації кручення, маємо:

U= (2.34)

деl = рDn - довжина дроту пружини. Робота сили Р, прикладеної до пружини статично, дорівнюватиме А = Рл/2. Оскільки А = U, МК= РD/2, Jp=рd4/32, то

(2.35)

Звідси л = 8РD3n/(Gd4). Цю формулу можна записати в такому вигляді

л= P/с, (2.36)

де с= Gd4/8D3n -- коефіцієнт жорсткості пружини.

При л = 1 с=Р, тому коефіцієнт жорсткості чисельно дорівнює силі, яка спричинює осадку, що дорівнює одиниці довжини. Відношення середнього діаметра витків до діаметра дроту позначають сп і називають індексом пружини:

сп=D/d (2.37)

Звичайно індекс пружини буває в межах сп=4 - 12.

Визначаємо максимальну силу прикладання до стальної пружини при якій вона видовжується на л= 140 мм. Індекс пружини сп= 6, число витків n = 1026. Модуль пружності G = 8·104МПа.

Розв'язання.

Індекс пружини сп= D/d, звідки D = сп·d. Підставимо значення D у формулу видовження пружини:

л = 8РD3n/(Gd4)= 8Рcп3d3n/Gd4=8Рcп3n/Gd

Звідси знаходимо Р, і після підставляння числових значень маємо

16,8 Н

Розрахунок бункера і форма

В більшості випадків насіння картоплі потрапляє до висаджувального апарату через трубопроводи або в інших випадках забирається ложечками безпосередньо з бункера, що збільшує можливість пошкодження картоплі і в одній ложечці може опинитися декілька картоплин. Тому я вирішив впровадити бункер типу самоскид з якого картопля потраплятиме одразу ж на висаджувальну ложечку. Роблячи аналіз бункерів картоплесадильних машин, була поставлена мета з конструювати бункер такої форми, щоб збільшити точність потрапляння картоплі в ложечки садильного апарату у кількості однієї штуки. Для цього приймається рішення зробити бункер трапецоїдної форми з похилими направляючими, що зображено на рисунку рис. 2.6.

Розрахунок об'єму бункера проводимо за формулою:

(2.38)

де - площа основ бункера, см;

h- висота бункера, см;

Розраховуємо площі основи бункера:

(2.39)

де - сторони основи, см;

= 29•8=232 см2 (2.40)

(2.41)

де - сторони основи, см;

= 8•8=16 см2

отже:

Висновок за розділом

В результаті проведення теоретичного аналізу кінематичних параметрів та створення математичної моделі роботи робочих органів садильного апарату можна сказати що дані розрахунки цілком задовольняють необхідні вимоги для виготовлення садильного апарату, та на основі яких будуть проводитися експериментальні дослідження.

Розділ 3. Експериментальні дослідження процесу садіння картоплі

3.1 Розробка структурно-принципової схеми висаджувального апарата картоплесадильної машини

Обґрунтування структурної схеми.

Україна входить до четвірки найбільших світових виробників картоплі, поступаючись лише Китаю, Індії та Росії. Сучасний розвиток товарного виробництва картоплі вимагає від аграріїв зваженого підходу до вибору технічного обладнання.

На сьогодні виробництво картоплесаджалок під замовлення споживача здійснюють на ВАТ "Ковельсільмаш", ВАТ "Львівсільмаш". Картоплесаджалки передових фірм Grimme, Gramer, Kassia, Kverneland, Netagco, Miedema, Structural, Hassia вже також є на ринку України. Усі вони являють собою автокеровані картоплесаджалки з ложково-пасовим і ложково-ланцюговим садильним апаратом.

Перевагами таких саджалок є:

- проста за конструкцією, регулювання та експлуатації;

- достатньо висока точність дотримання норми садіння картоплі;

- привід висаджувального апарату здійснюється від опорно-привідних коліс;

- зручність технічного і технологічного обслуговування та надійність під час роботи.

Структурна схема запропонованого мною висаджувального апарата картоплесадильної машини має наступний вигляд:



Рис. 3.1 Структурна схема висаджувального апарата

Призначення основних елементів схеми:

бункер з направляючими всередині, призначений для накопичення та спрямовування насіннєвої картоплі до ложечок висаджувального апарату;

підпружинена заслінка, знизу закриває бункер і тим самим запобігає мимовільному проходженню картоплі до висаджу вального апарату;

важіль, за допомогою якого відкривається заслінка бункера;

ланцюговоложечковий висаджувальний апарат, захоплює картоплину і подає її до сошника картоплесаджалки.

Визначення необхідних видів регулювань. Основним регулюванням висаджувального апарату є регулювання відкривання заслінки бункера. Заслінка повинна відкритись саме в той момент, коли ложечка повернеться своєю опуклою стороною вниз і тим самим зможе захопити картоплину. Після цього заслінка повинна знову закритись і не дати наступній картоплині можливості завчасно випасти. Регулювання здійснюється за допомогою встановлення важеля у відповідне положення та натягом пружини заслінки.

Опис технологічного процесу роботи садильного апарату.

Під час руху картоплесадильної машини в робочому положенні крутний момент від опорно-привідних коліс передається на ведучу зірочку приводу садильних апаратів, яка надає руху втулково-роликовому ланцюгу з ложечками. У верхній частині садильного апарата втулково-роликовий ланцюг входить у зачеплення з веденою зірочкою і змінює напрям руху (згори - вниз), внаслідок чого ложечки змінюють своє положення, попередньо натиснувши на важіль відкриття заслінки бункера. Бункер відкривається, з нього випадає картоплина і попадає в ложечку. У нижній частині садильного апарата втулково-роликовий ланцюг знову змінює напрям руху (знизу - вверх) і бульби під дією власної ваги випадають із ложечки у борозенку, утворену сошником.

3.2 Вивчення процесу подачі матеріалу

Пружина як пружний елемент - деталь, що призначена для поглинання і віддачі механічної енергії шляхом використання сил пружності її деформованого стану. Пружини мають широке розповсюдження в сучасних машинах, верстатах, приладах.

Пружини розтягу, як правило, навивають без просвітів між витками, а у більшості випадків - з початковим натягом (тиском) між витками, який частово компенсує зовнішню навантагу. Натяг звичайно складає (0,25?0,3)Fгр, де Fгр - граничне зусилля для пружини, при якому повністю вичерпуються пружні властивості матеріалу.

У конструкціях пружин розтягу передбачені зачіпки - кінцеві відігнуті витки, якими ці пружини сприймають зовнішню навантагу (для пружин діаметром до 4 мм). Витки-зачіпки мають високу концентрацію напруг в місцях відгину і зменшений втомний опір. Пружини розтягу діаметром більше 4 мм мають часто зачіпки.

Однією з основновних деталей картоплесадильного апарату є пружина. Вона відіграє основну роль при подачі матеріалу з бункера в ложечки. Головним критерієм вибору пружини є коефіцієнт жорсткості який характеризує здатність пружини зазнавати пружної деформації під дією навантаження, що пов'язує між собою силу пружності т абсолютне видовження при одновісній пружній деформації, його можна визначити за формулою:

F=-xk (3.1)

Звідси, k=F/x, або k=mg/x

де F - сила пружності;

x - видовження пружини;

k - коефіцієнт жорсткості пружини

m - маса важка

g - прискорення вільного падіння, що дорівнює 9.8, але залежить від широти місцевості.

Отже, k = 1720•9,8/140=10

При відкриті заслінки пружина видовжується на 142мм, і для того щоб визначити коефіцієнт жорсткості проводимо ряд експериментальних досліджень, суть яких полягає у закріпленні одного кінця пружини нерухомо, а на інший кінець в порядку зростання добавляємо різну вагу у порядку зростання.

Рис 3.2 Тягарці для виконання досліду



Рис.3.3 Проведення досліду

Всі результати досліджень заносимо у таблицю3.1.

Таблиця 3.1

	№ досліджень
	1	2	3	4	5	6
m, кг	0,10	0,20	0,28	0,37	0,47	0,57
L, м	0,078	0,084	0,089	0,092	0,098	0,01
m, кг	0,65	0,73	0,76	0,77	0,87	1,26	1,720
L, м	0,0105	0,0106	0,0109	0,0111	0,0112	0,0127	0,0140

Згідно даних таблиці будуємо діаграму

Рис. 3.4 Діаграма залежності видовження пружини від сили навантаження

3.3 Визначення коефіцієнту тертя картоплини по похилій площинні

Тертя - процес взаємодії твердих тіл при їх відносному русі (зміщення) або при русі твердого тіла в газоподібному або рідкому середовищі. По-іншому називається фрикційним взаємодією (англ. friction). Вивченням процесів тертя займається розділ фізики, який називається механікою фрикційного взаємодії, або трибології.

Суть даного дослідження полягає у визначенні коефіцієнту тертя ковзання по похилій площині та кут її нахилу. Для визначення цих параметрів використаю простий саморобний пристрій, який зображено на рисунку.

Рис 3.5 Пристрій для визначення коефіцієнту ковзання

Даний пристрій складається з декількох простих деталей:

пазовий отвір, в якому рухається та фіксується один кінець похилої площини;

градусна шкала з інтервалом у 5°;

похила площина, що змінює кут нахилу відповідно до шкали.

Для проведення експерименту було взято 4-ри картоплини різних форм, маси та розмірів, які зображено на рис. 3.6.



Рис.3.6 Картопля різних розмірів, для проведення експерименту

Коефіцієнт ковзання можна визначити простим методом, це буде tg кута нахилу поверхні:

ц = tgб (3.2)

Так як шкала розбита на 45°, то для спрощення визначення коефіцієнта була складена таблиця 3.2.

Таблиця 3.2

б°	0	5	10	15	20
ц	0	0,08	0,17	0,26	0,36
б°	25	30	35	40	45
ц	0,46	0,57	0,7	0,83	1

Отже, кладемо картоплину під №1 на площину 3, яка встановлена на кут 0°, та поступово збільшуємо кут нахилу піднімаючи площину і при необхідності закріплюємо її положення з іншого боку гайкою. Збільшення кута проводимо до тієї пори доки картоплини не розпочне зсковзувати із поверхні. Також необхідно врахувати що при роботі картоплесаджалки будуть певні вібрації, що і прискорить переміщення картоплини. Аналогічно проводимо ці операції і з іншими трьома картоплинами.

Результати проведення досліду заносимо у таблицю 3.3.

Таблиця 3.3

№ дослідження	Маса картоплі, г	Кут нахилу, б	Коефіцієнт ковзання, ц
1	2	3	4
1	158	15°	0,26
2	189	18°	0,32
1	2	3	4
3	235	20°	0,36
4	296	22°	0,41

Провівши даний експеримент можна сказати що всі чотири зразки картоплини розпочинали зсковзувати в межах 12…23°, і відповідно коефіцієнт становитиме 0,26…0,36.

3.4 Дослідження роботи садильного апарата методом планування експеримента

Експеримент є важливою складовою наукових досліджень у сільському господарстві. При експериментальних дослідженнях встановлюють залежність шуканих показників (параметрів) досліджуваного явища від факторів, що впливають на нього. Експериментальні дослідження в яких вивчається вплив одного фактора на розвиток явища є однофакторним експериментом. Дослідження впливу багатьох факторів - багатофакторний експеримент. У більшості випадків експерименти багатофакторні. Оскільки чим більше факторів враховується при проведенні досліджень, тим повніші й адекватніші виявлені закономірності. Наприклад, дослідження залежності тягового опру плуга від таких факторів, як глибина обробітку і швидкість руху агрегату.

Існують два методи планування багатофакторних експериментів: класичний (традиційний) та із застосуванням математичного планування експерименту. Вираз „планування експерименту” не означає організацію проведення експериментальних досліджень у загальному розумінні, що передбачає виконання певного об'єму робіт за певний проміжок часу. Планування експерименту - це метод виявлення такої закономірності зміни шуканих величин від діючих факторів, яка може бути описана математичними виразами, у результаті чого отримують емпіричні формули або рівняння регресії.

Математичний метод планування експериментів

При математичному методі планування експерименту дослідам передують глибокий аналіз явища та вибір умов проведення дослідів для розв'язання поставлених задач з необхідною точністю. Завдяки використанню математичного апарату формалізуються дії експериментатора, дослідження проводяться при одночасному варіюванні всіх факторів з врахуванням їх взаємодії між собою, рівні факторів приймаються за спеціальними розрахунками, число дослідів доводиться до мінімуму, а після кожної серії дослідів є можливість приймати обґрунтовані рішення.

При математичному плануванні експерименту до об'єкта дослідження ставляться вимоги відтворюваності і керованості. Відтворюваність експерименту має на увазі ступінь відповідності результатів паралельних дослідів, тобто дослідів які проводяться при однакових градаціях факторів. Ступінь відтворюваності перевіряється за критеріями Фішера, Кохрена і Стьюдента. Керованість - це можливість встановлення і підтримування потрібного рівня фактору у вибраному діапазоні постійним протягом всього досліду або його зміну за вибраною програмою.

Приклад планування і проведення ПФЕ 22

Планування і проведення ПФЕ складається з таких основних етапів: кодування факторів; складання плану-матриці експерименту; рандомізація дослідів; реалізація плану експерименту; перевірка відтворюваності дослідів; розрахунок коефіцієнтів рівняння регресії; оцінка значущості коефіцієнтів регресії; перевірка адекватності моделі.

Кодування факторів

Кодування факторів здійснюють для переведення їх у безрозмірні величини. Зв'язок між закодованими і натуральними величинами факторів встановлюється залежністю:

, (3.3)

де хі, Хі - відповідно закодоване та натуральне значення і-го фактора;

Хі0 - натуральне значення і-го фактора на нульовому рівні;

ДХі - інтервал варіювання і-го фактора.

, (3.4)

де, - відповідно верхній та нижній рівнів варіювання фактору вплив якого досліджується.

Нульовим називається рівень, що займає центр інтервалу варіювання (середнє значення фактора)

. (3.5)

Щодо ПФЕ 22 кодування факторів може бути представлене даними табл.8.

Складання плану-матриці експерименту

Після закінчення кодування факторів складають план-матрицю експерименту. Для розглядуваного прикладу n= 22 = 4. При цьому дослід №1 являє собою сукупність х1 і х2 на нижньому рівні; дослід № 2 - сукупність х1 на верхньому, а х2 - на нижньому рівнях; дослід № 3 - сукупність х1 на нижньому, а х2 - на верхньому рівнях; дослід № 4 - х1 і х2 на верхньому рівні. План-матриця поданий у табл. 9 є планом першого порядку і дозволяє проводити незалежну оцінку коефіцієнтів регресії.

Таблиця 3.4 Результати кодування факторів

Фактор	Інтервал варіювання	Рівні варіювання
Натуральне позначення	Кодове позначення		натуральні	кодовані
			верхній	нижній	нульовий	верхній	нижній	нульовий
Х1	х1				Х1 0	+1	-1	0
Х2	х2				Х2 0	+1	-1	0

Таблиця 3.5 План-матриця ПФE 22

Номер досліду (точка плану)	Значення кодованих факторів	Взаємодія кодованих факторів х1х2
	х1	х2
1	-1	-1	+1
2	+1	-1	-1
3	-1	+1	-1
4	+1	+1	+1

Рандомізація дослідів

Рандомізація дослідів проводиться з метою встановлення послідовності їх проведення. Справа в тому, що досліджуваний параметр Y залежить не тільки від факторів X1 і X2, а й від інших факторів, які можуть бути невідомі досліднику або ж відомі та невраховані через допущення про не суттєвий їх вплив. Прояв впливу невідомих факторів може по-різному відображатись на результатах експерименту і буде залежати від черговості проведення експериментів. Тобто від того, чи будемо ми проводити досліди в послідовності 1, 2, 3, 4 (див. табл. 9) або 1, 3, 2, 4 чи в будь-якій іншій. Щоб виключити цей вплив, встановлюється випадковий порядок постановки дослідів у часі, для чого користуються таблицями випадкових величин, витяганням номерів з урни, генератором випадкових чисел чи іншими способами.

Будемо вважати, що, користуючись одним з цих способів, отримаємо таку послідовність проведення дослідів: 2, 3, 1, 4. Проте досліди завжди проводяться в декількох повторюваностях, найчастіше в трьох, хоча для окремих найбільш трудомістких варіантів число повторюваностей може бути менше 3. Нехай ми проводимо досліди в трьох повторюваностях, тоді послідовність 2, 3, 1, 4 будемо вважати такою, що належить до першої повторюваності; нехай для другої і третьої повторюваностей вибраним способом ми отримали ще дві послідовності: 2, 1, 3, 4 та 3, 2, 4, 1.

Реалізація плану експерименту

У подальшому при проведенні дослідів (при реалізації плану-матриці експерименту) ми одержимо дані, які зручно представити у вигляді табл.10, де U - номер досліду, U1 - номер досліду в першій повторюваності (в першій реалізації плану), U2 - номер досліду в другій повторюваності (другій реалізації плану) тощо.

Таблиця 3.6 Умови проведення і результати дослідів

Номер досліду (точка плану), U	x1	x2	x1x2	Вихідний параметр y	Середнє арифметичне значення вихідного параметра, кН
				перша повторю-ваність YU1	друга повторю-ваність YU2	третя повторюв-аність YU3
1	-1	-1	+1	Y11	Y12	Y13
2	+1	-1	-1	Y21	Y22	Y23
3	-1	+1	-1	Y31	Y32	Y33
4	+1	+1	+1	Y41	Y42	Y43

У стовпці YU1, YU2 і YU3, в табл. 3.6 записують результати отримані в результаті дослідів, а значення - отримують за формулою

. (3.6)

Перевірка відтворюваності дослідів

Перевірка відтворюваності дослідів при однаковому числі повторюваностей для кожного досліду (для кожної точки плану) проводиться за критерієм Кохрена, табличне значення якого (дод. В, табл. В.2) позначимо G(0,05;n;fU), де 0,05 означає 5% - рівень значущості (дорівнює 1-б, де б - довірча ймовірність), n - число незалежних оцінок дисперсії (число дослідів); fU=m0-1 - число ступенів вільності кожної оцінки, тут m0 - число повторюваностей. Відтворюваність наявна коли розрахункове значення критерію Кохрена G менше табличного.

G?G(0,05; n; fU), (3.7)

Критерій G розраховують за формулою:

. (3.8)

де - дисперсія, що характеризує розсіювання результатів в U-му досліді (тобто за U-го поєднання рівнів факторів);

- більша із дисперсій.

, (3.9)

де g - номер повторюваності;

- значення вихідного параметру у g-й повторюваності.

У випадку невиконання умови відтворюваності потрібно перевірити точність вимірювань (точність показів приладів) і умови проведення досліду з максимальною дисперсією, а також проаналізувати вплив неврахованих, неконтрольованих факторів на можливість внесення в досліди систематичних або одиничних грубих похибок вимірювання. Можна також зменшити інтервали варіювання факторів, збільшити число повторюваностей дослідів.

Якщо розглядуваний процес відтворюваний, то розраховують коефіцієнти рівняння регресії.

Розрахунок коефіцієнтів рівняння регресії

Кількість дослідів за ПФЕ 22 дозволяє на основі його результатів отримувати модель у вигляді неповного квадратного рівняння (3.8). У такому випадку коефіцієнти рівняння регресії розраховуються за наступними залежностями:

, (3.10)

де n - число точок плану (число дослідів, у розглядуваному випадку n=4);

- середнє арифметичне значення вихідного параметра в U-му досліді; - значення і-го кодованого фактора в U-му досліді;

- значення j-го кодованого фактора в ряду матриці в U-му досліді ().

Оцінка значущості коефіцієнтів регресії

Оцінку значущості коефіцієнтів регресії здійснюють за допомогою критерію Стьюдента. Коефіцієнт вважається значущим (таким, що суттєво впливає на відгук), якщо виконується нерівність

(3.11)

де ba - коефіцієнти b0, bi і bij у формулах (3.10);

ba - довірча границя;

t(0,05;fy) - табличне значення критерію Стьюдента при 5%-му рівні значущості та числі ступенів вільності дисперсії відтворюваності (додаток В, табл. В.3);

- дисперсія відтворюваності (помилка досліду).

. (3.12)

Якщо коефіцієнт регресії виявлявсь меншим розрахованого довірчого інтервалу, то його вважають статично не значними і видаляють із моделі.

Перевірка адекватності моделі

Гіпотезу адекватності отриманої моделі перевіряють за допомогою F-критерію (критерію Фішера). Перевірка адекватності рівняння проводиться спочатку на лінійній частині. Адекватність матиме місце, коли виконується нерівність:

<, (3.13)

де - дисперсія адекватності;

- критерій Фішера при 5 %-му рівні значущості (дод. Г, табл. Г.4),

- числі ступенів вільності дисперсії адекватності.

Дисперсія обчислюється за формулою

, (3.14)

де YU - розрахункове значення відгуку в U-му досліді лінійної частини моделі.

У випадку неадекватності лінійної моделі необхідно перевірити адекватність неповного квадратного рівняння. Якщо ж виявиться неадекватною модель у вигляді неповного квадратного рівняння, необхідно будувати модель у вигляді повного квадратного рівняння. Для цього ставлять додаткові досліди всередині експерименту, тобто коли значення факторів знаходяться на нульовому рівні. При цьому виходять з відомого (з математичної статистики) положення, що для знаходження дисперсії адекватності кількість проведених дослідів n повинна бути більшою від кількості коефіцієнтів у рівнянні регресії.

Графічно отримана модель відображається деякою поверхнею відгуку АВСД (рис.3) у декартовій системі координат x1Ох2Y, на осях якої відкладені значення досліджуваних факторів x1 i х2 в кодованому вигляді, а також значення Y - функції відгуку, отримані за розрахунками. Проекції точок цієї поверхні на площину x1Ох2 позначені, , , . У випадку графічної інтерпретації лінійної частини моделі поверхня відгуку є площиною у тривимірному просторі (у випадку, коли кількість досліджуваних факторів k>2, це - гіперплощина в k+1 - вимірному факторному просторі). Коефіцієнти регресії при лінійних членах характеризують нахил площини до відповідних осей. В усіх випадках гіперплощина проходить через точку , в якій Y==b0 (при х1=0 і х2=0 в центрі плану).