Устройство для непрерывного определения твердости почвы



Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы
Устройство для непрерывного определения твердости почвы

 


Владельцы патента RU 2535102:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет (RU)

Изобретение относится к техническим средствам измерений физико-механических свойств почвы. Устройство содержит тензозвено, последовательно соединенные датчики давления и функциональные преобразователи наддува, на входе турбокомпрессора и разрежения турбокомпрессора, аналого-цифровой преобразователь, определитель твердости почвы, задатчик коэффициента связи, индикатор, датчик частоты вращения коленчатого вала и тахометр, формирователь угловых меток, функциональный преобразователь угловой скорости, дифференциатор, датчик верхней мертвой точки, формирователь импульсов ВМТ, счетчик угловых меток, аналоговый ключ ВМТ, задатчик угловых меток цикла, нуль-орган, функциональный преобразователь числа импульсов в напряжение, формирователь угловых меток цилиндра, перестраиваемый резонансный фильтр, формирователь строба, аналоговый ключ цилиндров, задатчик номеров угловых меток цилиндров, первые и вторые измерители средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, с первого по третий переключатели, последовательно соединенные датчик угловой скорости ротора турбокомпрессора, функциональный преобразователь угловой скорости ротора и двойной дифференциатор, измеритель тока и напряжения генератора. Достигается упрощение, а также повышение точности и универсальности определения твердости любых неоднородных почв почвообрабатывающими агрегатами. 10 ил.

 

Изобретение относится к техническим средствам измерений физико-механических свойств почвы, преимущественно для непрерывной регистрации твердости слоя почвы при основной обработке неоднородных почв, культивации и внесении удобрений и/или мелиорантов почвообрабатывающими агрегатами, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель внутреннего сгорания.

Известен прибор для непрерывного определения твердости почвы (А.с. SU №1201773, М.кл. G01N 33/24, опубл. 30.12.85. Бюл. №48), содержащий шарнирньй четырехзвенник, установленную на нем тензометрическую стойку, закрепленный на последней деформатор, защитный нож, установленный на стойке, копирующий каток, связанный с четырехзвенником, причем деформатор, имеющий предохранительный узел, выполнен в виде вертикального дополнительного ножа с трапецеидальным сечением в поперечно-вертикальной плоскости деформирования с большим основанием вверху, а защитный нож установлен перед деформатором с возможностью вертикального перемещения относительно стойки.

Недостатком известного устройства является высокая трудоемкость и сложность непрерывного определения твердости почвы при основной обработке солонцово-черноземных и подобных комплексов почв находящимися в эксплуатации почвообрабатывающими агрегатами.

Известно устройство для непрерывного определения твердости почвы почвообрабатывающими агрегатами, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель, форсированный газотурбонаддувом (Патент RU 2298778, МПК G01N 3/42; G01N 33/24, опубл. 10.05.07. Бюл. №13), являющееся прототипом заявляемого технического решения. Оно содержит тензозвено, последовательно соединенные датчик давления наддува, функциональный преобразователь и аналого-цифровой преобразователь, определитель твердости почвы, задатчик коэффициента связи, индикатор, датчик частоты вращения коленчатого вала и тахометр, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом определителя твердости почвы, выход которого соединен с индикатором, а второй вход - с задатчиком коэффициента связи, а датчик частоты вращения коленчатого вала подключен к тахометру.

Недостатком известного устройства является невозможность непрерывного определения твердости почвы при основной обработке солонцово-черноземных и подобных комплексов почвы находящимися в эксплуатации почвообрабатывающими агрегатами, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель внутреннего сгорания, не имеющий форсированного газотурбонаддува. Кроме того, при прохождении легких почв почвообрабатывающими агрегатами, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель, форсированный газотурбонаддувом, возрастает погрешность определения твердости почвы, так как при этом чувствительность давления наддува к изменению тягового сопротивления снижается.

Задача заявляемого технического решения - повышение универсальности, упрощение непрерывного определения твердости слоя неоднородных почв с любой степенью неоднородности почвообрабатывающими агрегатами, находящимися в эксплуатации, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель внутреннего сгорания, повышение точности определения твердости почвы, в том числе почвообрабатывающими агрегатами, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель, форсированный газотурбонаддувом.

Задача решается тем, что в устройство для непрерывного определения твердости почвы, содержащее тензозвено, последовательно соединенные датчик давления наддува и функциональный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, определитель твердости почвы, задатчик коэффициента связи, индикатор, датчик частоты вращения коленчатого вала и тахометр, дополнительно введены формирователь угловых меток, функциональный преобразователь угловой скорости, дифференциатор, датчик верхней мертвой точки, формирователь импульсов ВМТ, счетчик угловых меток, аналоговый ключ ВМТ, задатчик угловых меток цикла, нуль-орган, функциональный преобразователь числа импульсов в напряжение, формирователь угловых меток цилиндра, перестраиваемый резонансный фильтр, формирователь строба, аналоговый ключ цилиндров, задатчик номеров угловых меток цилиндров, первые и вторые измерители средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, с первого по третий переключатели, последовательно соединенные датчик давления на входе турбокомпрессора и функциональный преобразователь давления на входе, последовательно соединенные датчик давления разрежения турбокомпрессора и функциональный преобразователь давления разрежения, последовательно соединенные датчик угловой скорости ротора турбокомпрессора, функциональный преобразователь угловой скорости ротора и двойной дифференциатор, измеритель тока и напряжения генератора.

Причем датчик давления наддува соединен с функциональным преобразователем давления наддува, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом определителя твердости почвы, выход которого соединен с индикатором, а второй вход - с задатчиком коэффициента связи. Датчик частоты вращения коленчатого вала через формирователь угловых меток соединен с функциональным преобразователем угловой скорости, выход которого соединен с дифференциатором. Датчик верхней мертвой точки через формирователь импульсов соединен с управляющими первым входом счетчика угловых меток и входом аналогового ключа ВМТ. Второй счетный вход счетчика угловых меток связан с выходом формирователя угловых меток, третий управляющий вход - с задатчиком угловых меток цикла, четвертый управляющий вход через третий переключатель - с выходом нуль-органа. Выход счетчика угловых меток соединен с входом функционального преобразователя числа импульсов в напряжение и первым сигнальным входом формирователя угловых меток цилиндра. Выход функционального преобразователя числа импульсов в напряжение соединен с тахометром и первым управляющим входом перестраиваемого резонансного фильтра, а выход формирователя угловых меток цилиндра через формирователь строба соединен с первым управляющим входом аналогового ключа цилиндров. Второй управляющий вход формирователя угловых меток цилиндров соединен с задатчиком номеров угловых меток цилиндров. Выход дифференциатора соединен с входами аналогового ключа ВМТ, нуль-органа и аналогового ключа цилиндров. Выход перестраиваемого резонансного фильтра соединен с входами первых измерителей средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, а выход аналогового ключа цилиндров - с входами вторых измерителей средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений. Выход первого переключателя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а выход второго переключателя - с вторым сигнальным входом перестраиваемого резонансного фильтра. Выход дифференциатора соединен с вторым переключателем в первом положении, выходы функциональных преобразователей давлений наддува, на входе турбокомпрессора и разрежения, двойного дифференциатора соединены с первым и вторым переключателями с второго по пятое положениями соответственно. Выходы аналогового ключа ВМТ, функционального преобразователя числа импульсов в напряжение, первых и вторых измерителей средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, измерителя тока и напряжения генератора соединены с первым переключателем с шестого по тринадцатое положениями соответственно.

Введение в указанной связи новых по сравнению с прототипом конструктивных блоков обеспечивает достижение нового технического результата - оперативное непрерывное определение твердости слоя почвы почвообрабатывающими агрегатами, находящимися в эксплуатации, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель, снижение трудоемкости благодаря устранению необходимости установки тензозвеньев на каждый почвообрабатывающий агрегат. Получение оперативной достоверной информации о твердости слоя почвы позволяет обеспечить качественную обработку почвы, в особенности при основной обработке солонцово-черноземных и подобных комплексов почв, при которой требуется периодическая смена рабочих органов, а также локальное внесение мелиорантов и удобрений. Эта информация может быть использована также в системе автоматического управления рабочими процессами агрегата.

На фиг.1 изображено устройство, установленное в кабине моторно-транспортного средства. На фиг.2 представлены зависимости силовых компрессионной |K(φ)| и индикаторной (газовой) S(φ) функций для всего множества вихрекамерных ДВС при различных значениях политроп сжатия и расширения. На фиг.3 приведены зависимости компрессионной |K(φ)| и индикаторной S(φ) функций для конкретного значения степени сжатия и соответствующая этим функциям зависимость индикаторного момента Mi1 двигателя, образованного работой одного цилиндра. На фиг.4 показано формирование ускорения коленчатого вала ДВС компоновки 4-Р. На фиг.5 представлены зависимости смещения суммарного ускорения ε относительно мгновенного значения ускорения коленчатого вала при нахождении поршня в ВМТ, вызванные увеличением тягового сопротивления агрегата. На фиг 6 изображена внешняя скоростная характеристика по мощности двигателя 6V14/16 (СМД-62). На фиг.7 приведены внешняя и токоскоростная характеристики генератора постоянного тока с параллельным возбуждением. На фиг.8 приведены внешняя и токоскоростная характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением. На фиг.9 приведены внешняя и токоскоростная характеристики вентильного генератора с независимым возбуждением. На фиг.10 приведены токоскоростные характеристики некоторых тракторных вентильных генераторов индукторного типа.

На фиг.1 обозначено: 1 - датчик давления наддува, 2 - функциональный преобразователь давления наддува, 3 - аналого-цифровой преобразователь, 4 - определитель твердости почвы, 5 - индикатор, 6 - задатчик коэффициента связи, 7 - датчик частоты вращения коленчатого вала, 8 - тахометр, 9 - формирователь угловых меток, 10 - функциональный преобразователь угловой скорости, 11 - дифференциатор, 12 - датчик верхней мертвой точки, 13 - формирователь импульсов ВМТ, 14 - счетчик угловых меток, 15 - аналоговый ключ ВМТ, 16 - задатчик угловых меток цикла, 17 - нуль-орган, 18 - функциональный преобразователь числа импульсов в напряжение, 19 - формирователь угловых меток цилиндра, 20 - перестраиваемый резонансный фильтр, 21 - формирователь строба, 22 - аналоговый ключ цилиндров, 23 - задатчик номеров угловых меток цилиндров, 24…26 и 27…29 - первые и вторые измерители средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, 30 и 31 - первый и второй переключатели, 32 - датчик давления на входе турбокомпрессора, 33 - функциональный преобразователь давления на входе турбокомпрессора, 34 - датчик давления разрежения турбокомпрессора, 35 - функциональный преобразователь давления разрежения, 36 - датчик угловой скорости ротора турбокомпрессора, 37 - функциональный преобразователь угловой скорости ротора, 38 - двойной дифференциатор, 39 - измеритель тока и напряжения генератора, 40 - третий переключатель. Причем датчик давления наддува 1 соединен с функциональным преобразователем 2, выход аналого-цифрового преобразователя 3 соединен с первым входом определителя твердости почвы 4, выход которого соединен с индикатором 5, а второй вход - с задатчиком коэффициента связи 6. Датчик частоты вращения коленчатого вала 7 через формирователь угловых меток 9 соединен с функциональным преобразователем 10 угловой скорости, выход которого соединен с дифференциатором 11. Датчик верхней мертвой точки 12 через формирователь импульсов ВМТ 13 соединен с управляющими первым входом счетчика угловых меток 14 и входом аналогового ключа ВМТ 15. Второй счетный вход счетчика угловых меток 14 связан с выходом формирователя угловых меток 9, третий управляющий вход - с задатчиком угловых меток цикла 16, четвертый управляющий вход через переключатель 40 - с выходом нуль-органа 17. Выход счетчика угловых меток 14 соединен с входом функционального преобразователя 18 числа импульсов в напряжение и первым сигнальным входом формирователя 19 угловых меток цилиндра. Выход функционального преобразователя числа импульсов в напряжение 18 соединен с тахометром 8 и первым управляющим входом перестраиваемого резонансного фильтра 20, а выход формирователя 19 угловых меток цилиндра через формирователь строба 21 соединен с первым входом аналогового ключа цилиндров 22. Второй вход формирователя 19 угловых меток цилиндра соединен с задатчиком 23 номеров угловых меток цилиндров. Выход дифференциатора 11 соединен с входами аналогового ключа ВМТ 15, нуль-органа 17 и аналогового ключа цилиндров 22. Выход перестраиваемого резонансного фильтра 20 соединен с входами первых измерителей средневыпрямленного 24, максимального 25 и среднеквадратического 26 значений, а выход аналогового ключа цилиндров 22 - с входами вторых измерителей средневыпрямленного 27, максимального 28 и среднеквадратического 29 значений. Выход первого переключателя 30 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 3, а выход второго переключателя 31 - с вторым сигнальным входом перестраиваемого резонансного фильтра 20. Выход дифференциатора 11 соединен с вторым переключателем 31 в первом положении, выходы функциональных преобразователей давлений наддува 2, на входе турбокомпрессора 33 и разрежения 35, двойного дифференциатора 38 соединены с первым 30 и вторым 31 переключателями с второго по пятое положениями соответственно. Выходы аналогового ключа ВМТ 15, функционального преобразователя 18 числа импульсов в напряжение, первых 24…26 и вторых 27…29 измерителей средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, измерителя 39 тока и напряжения генератора соединены с первым переключателем 30 с шестого по тринадцатое положениями соответственно.

Датчики давлений наддува 1, на входе турбокомпрессора 32 и разрежения 34 могут содержать пьезоэлектрические чувствительные (первичные) измерительные преобразователи. В качестве функциональных преобразователей давлений 2, 33 и 35 может быть применен типовой преобразователь заряда в напряжение. Аналого-цифровой преобразователь 3 выполнен по стандартной схеме. Определитель твердости почвы 4 является спецвычислителем и построен на элементах микропроцессорной техники. Индикатор 5 - цифровое световое табло. Задатчик коэффициента связи 6 представляет собой клавиатуру с декадой цифр и клавишами управления. В качестве датчиков частоты вращения коленчатого вала 7 и ВМТ 12 могут быть использованы индукционные датчики, устанавливаемые напротив зубчатого венца маховика двигателя и отверстия в нем соответственно. Тахометр 8 обеспечивает измерение и визуальную индикацию частоты вращения коленчатого вала двигателя. Формирователь угловых меток 9 и формирователь импульсов ВМТ 13 содержат триггер Шмитта и ждущий мультивибратор, формирующие импульсы стандартизованной длительности и амплитуды. Функциональные преобразователи 10, 18 и 37 - типовые преобразователи последовательности импульсов в напряжение. Задатчик угловых меток цикла 16 - переключатель, коммутирующий число разрядов счетчика 14 (емкость счетчика), которое устанавливается в соответствии с удвоенным числом зубьев (угловых меток) на венце маховика двигателя. Формирователь 19 угловых меток цилиндра - счетчик импульсов. Задатчик 23 номеров угловых меток цилиндров - коммутатор (переключатель), задающий номера импульсов, соответствующих началу и концу работы цилиндров. Перестраиваемый резонансный фильтр 20 построен на активном полосовом фильтре (на операционном усилителе), резонансная частота которого изменяется за счет переключения конденсаторов и дополнительно подстраивается с помощью емкости варикапа, управляемого напряжением. Формирователь строба 21 - статический триггер, вырабатывающий импульс, длительность которого определяется начальными и конечными импульсами цилиндров. Первые 24…26 и вторые 27…29 измерители средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений построены по типовым схемам вольтметров. Датчик 36 угловой скорости ротора турбокомпрессора - индукционный датчик, устанавливаемый напротив крыльчатки ротора. Измеритель тока и напряжения генератора 39 содержит переключаемые амперметр и вольтметр.

Устройство для непрерывного определения твердости почвы почвообрабатывающими агрегатами, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель, работает следующим образом.

Установлено, что тяговое сопротивление Ra почвообрабатывающего агрегата линейно связано с твердостью (плотностью) почвы:

где Fк - сила перекатывания, а и b - глубина вспашки и ширина захвата, m -эмпирический коэффициент: m=0,014 при работе корпусов рабочих органов без залипания; m=0,030…0,032 при залипании корпусов рабочих органов почвой; Тср - средняя твердость почвы по глубине пахоты.

Так как тяговое сопротивление оценивают на рабочих скоростных режимах, близких к n=nном (n - частота вращения коленчатого вала), то из уравнения баланса мощностей

где β - коэффициент пропорциональности, постоянный для данного тягового средства и определяемый при градуировке посредством тягового динамометра; индексы p и x соответствуют рабочему (под нагрузкой) и холостому проходам агрегата.

Используя тот или иной косвенный параметр ПN, отражающий мощность двигателя можно определить тяговое сопротивление почвообрабатывающего агрегата:

Из уравнений (1) - (3) получим:

где ксв - коэффициент связи: ксв=(β/abm).

В переходных и установившихся режимах динамика ДВС описывается дифференциальным уравнением в моментах с переменными коэффициентами:

где JД, Mi, , , MT, Мнг, МИН, - моменты: инерции, индикаторный, компрессионная и газовая составляющие индикаторного момента, трения, нагрузки, инерционный, инерционный остаточный; ω, ε - угловые скорость и ускорение коленчатого вала; φ - угол поворота коленчатого вала (ПКВ); ψ - перемещение органа топливоподачи (ход рейки топливного насоса); fнаг - сила нагрузки; ξm - угол сдвига по фазе между индикаторными моментами отдельных цилиндров согласно диаграмме распределения вспышек; ζm - угол сдвига по фазе между инерционными составляющими отдельных цилиндров согласно их компоновке; iц - число цилиндров; , , , , , , εнг - составляющие ускорения: компрессионная, газовая, термодинамическая, инерционная переменная неуравновешенная, инерционная остаточная, трения в цилиндропоршневых группах εT1 и в остальных сопряжениях ДВС, нагрузки.

Для каждого из цилиндров составляющие полного ускорения:

где εц - ускорение коленчатого вала, вызванное работой одного цилиндра (для упрощения в дальнейшем - ускорение цилиндра); Vц - рабочий объем цилиндра двигателя; рс - давление сжатия; - среднее индикаторное давление; K1(φ) и S1(φ) - известные из теории ДВС безразмерные компрессионная и газовая (индикаторная) силовые функции, вызванные работой цилиндра:

К(φ)=Г(φ)/2Дn(φ); S(φ)=GГ(φ)/2σq; Г(φ)=sin(φ+α)/cosα;

Д(φ)=1+0,5(γсж-1)[1-cosφ+λ-1(1-cosα)];

G=[(γсж-1)(q-1)]/{(ρi-1)(q-1)+ρi[1-(γсжi)1-q]}; α=arcsin(λsinφ); λ=r/L; r и L - радиус кривошипа и длина шатуна; γсж - степень сжатия; n и q - средние значения показателей политроп сжатия и расширения; ρi - степень предварительного расширения продуктов сгорания;

.

Функции K1(φ) и S1(φ) для всего множества, например, вихрекамерных ДВС при различных значениях политроп сжатия и расширения могут быть аппроксимированы набором кривых, зависящих только от степени сжатия ссж (фиг.2: а - кривая 1 - γсж=12; кривая 2 - γсж=14; кривая 3 - γсж=16; кривая 4 - γсж=20; б - кривая 1 - γсж=14; кривая 2 - γсж=16; кривая 3 - γсж=20; фиг.3: для двигателя 4Ч13/14 - среднее значение MI1(φ)):K1+(φ)=акφ[exp(-bkφ)]; S1(φ)=asφ[exp(-bsφ)]; K1+(φ) - положительная ветвь функции K1(φ); ак, as, bк, bs - константы.

В стационарном режиме полной нагрузки полное ускорение коленчатого вала ДВС:

На фиг.4 показано формирование ускорения ДВС компоновки 4-Р.

В установившемся режиме работы агрегата составляющая отражает индикаторный момент Mi и мощность Ni. С ростом увеличивается размах составляющей . Следовательно, определив среднее значение суммы переменных , можно оценить полную индикаторную мощность двигателя:

где km∂ - коэффициент пропорциональности, зависящий от марки ДВС (числа цилиндров, момента инерции, степени сжатия); T0 - время поворота коленчатого вала на 360°.

Вместо средних значений можно использовать также экстремальные (амплитудные) значения

где km∂ m имеет тот же смысл, что и km∂ (они не равны между собой).

При этом достаточно использовать только положительные экстремумы, так как составляющая определяется функцией S(φ), которая всегда положительна. Кроме того, это повышает чувствительность сигнала к изменению активных сил двигателя благодаря тому, что в установившемся режиме смещается относительно нуля так, чтобы среднее значение ускорения равнялось нулю. Это приводит к значительному уменьшению влияния составляющей , которая определяется функцией K(φ), симметричной относительно нуля.

У уравновешенных двигателей (εин→0) с низким уровнем переменной составляющей потерь:

Для повышения чувствительности параметра ПN (особенно в применении к многоцилиндровым ДВС) целесообразно при прокрутке двигателя (без нагрузки) измерить с привязкой по углу ПКВ мгновенные значения ускорения коленчатого вала и вычесть их из ускорения (6) в фазе. Кроме того, точность и достоверность оценки энергетических показателей можно повысить благодаря селекции сигнала в частотной (фильтрация) и фазовой (по углу ПКВ) областях. Действительно, спектр переменной составляющей процесса нагружения двигателя всегда содержит более низкие частоты, чем спектр процессов, вызванных активными движущими силами двигателя. Активная часть спектра ускорений сил трения и инерционных сил различных присоединительных элементов, кинематически связанных с коленчатым валом, располагается выше указанного спектра. Селекция по углу ПКВ позволяет избавиться от взаимно перекрывающихся участков рабочих процессов (на срезе импульсов ), возникающих у многоцилиндровых двигателей.

В качестве параметра ПN можно также использовать составляющие амплитудно-частотного спектра ускорения коленчатого вала. Из анализа функций K(φ) и S(φ), максимумы которых достигаются при φ=22…30°, следует, что наибольшая доля энергии спектра приходится на составляющие ε34, кратные 3-4-й гармоникам частоты вращения, тогда

где - среднее выпрямленное значение сигнала ε34, a A34=maxε34 при t∈[t1, t2]; [t1, t2] - интервал времени, соответствующий активной части индикаторной силовой функции (фиг.3, б).

Помимо средневыпрямленных и экстремальных значений могут также применяться средние квадратические значения сигналов:

Мощность двигателей, форсированных газотурбонаддувом, функционально связана с параметрами турбокомпрессора:

где k - величина, определяемая параметрами топливной и воздушной магистралей ДВС; рк - давление наддува.

В свою очередь давление наддува рк:

где πк - постоянная для данного турбокомпрессора величина; , ϖT, ϖ - относительные отклонения величин: , ϖT=ΔωTT ном,

ϖ=Δω/ωном; kв, θв - величины, зависящие от параметров турбокомпрессора; ωТ - угловая скорость ротора турбокомпрессора; рк вх - давление воздуха перед компрессором; р0 - атмосферное давление, δр вх - степень разрежения воздуха на входе в компрессор. Δрр - разрежение воздуха на входе в компрессор; δр вх=Δpp0.

Следовательно, кроме давления наддува рк в качестве показателя ПN можно применить параметры ωТ, Δрр или рк вх (последние два параметра более чувствительны к изменению тягового сопротивления):

Неравномерность индикаторного момента ДВС в стационарном режиме приводит к колебаниям давления и температуры потока выхлопных газов, что является причиной колебаний угловых скорости и ускорения вала турбокомпрессора. Так как колебание параметров потока выхлопных газов определяется изменением индикаторного момента двигателя, то активная часть изменения давлений рк, рк вх, Δрр, угловых скорости ωТ и ускорения εТ может быть также аппроксимирована отрезком синусоиды, кратной 3…4-й гармоникам частоты вращения коленчатого вала, усредненных по всем цилиндрам:

где , , , - средние значения по всем цилиндрам выпрямленных гармоник давлений рк, рк вх, Δрр и ускорения ротора εТ турбокомпрессора, кратных 3-4-й гармоникам частоты вращения коленчатого вала.

Аналогично в качестве параметров мощности ПN могут применяться средние значения по всем цилиндрам максимальных и средних квадратических значений указанных гармоник:

где АК34=max рк34, Ак вх34=max рк вх34, Ар34=max App 34, АεТ34=max εТ34 при t∈=[t1, t2]; [t1, t2] - интервал времени, соответствующий активной части индикаторной силовой функции цилиндра (фиг.3, б).

При нахождении поршня в ВМТ составляющие , и εИН равны нулю, а составляющую εТ внутренних потерь при определенном скоростном режиме можно считать постоянной. К тому же ее уровень значительно ниже уровня остальных составляющих. Поэтому с ростом тягового сопротивления происходит смещение суммарного ускорения ε относительно мгновенного значения ускорения коленчатого вала при нахождении поршня в ВМТ (нулевой линии) εвмт, которое одновременно приводит к появлению сдвига φвмт по углу поворота коленчатого вала или интервала времени, соответствующего этому углу между ВМТ и моментом перехода мгновенного значения ускорения через ноль (фиг.5, где кривые 1 - двигатель без нагрузки (холостой ход Nex); 2 - Ne1>Nex; 3 - N2e>Ne1):

На фиг.6 приведен пример внешней скоростной характеристики по мощности двигателя 6V14/16 (СМД-62). На фиг.7, а приведена внешняя характеристика (зависимость напряжения от силы тока нагрузки Uг=f1(Iнг) при постоянном сопротивлении цепи возбуждения и частоте вращения якоря nя=const), а на фиг.7, б - токоскоростная характеристика Iнг=f2(nя) генератора постоянного тока с параллельным возбуждением. На фиг.8 приведены аналогичные характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением. На фиг.7 и 8 индексы «ном», «кр», «х», «кз» определяют номинальные, критические, холостые и короткого замыкания значения величин; nя=kперnд; kпер - передаточное отношение привода, nд - частота вращения коленчатого вала двигателя. На фиг.9, а приведена внешняя характеристика (зависимость выпрямленного напряжения от силы тока нагрузки Ud=f1(Id) при постоянном сопротивлении и напряжении цепи возбуждения и частоте вращения ротора nрт=const), а на фиг.9, б - токоскоростная характеристика Id=f2(nрт) вентильного генератора с независимым возбуждением. На фиг.10 приведены токоскоростные характеристики некоторых тракторных вентильных генераторов индукторного типа (кривая 1 - 11.3701 при Ud ном=28 В; 2 - 46.3701 при Ud ном=14 В; 3 - 13.3701 при Ud ном=14 В). Как видно из этих зависимостей токоскоростная характеристика генератора любого типа тесно связана со скоростной характеристикой двигателя, т.е. с его эффективной мощностью. Кроме того, внешняя характеристика генераторов также связана с эффективной мощностью двигателя, поэтому:

где Iг=Iнг или Iг=Id; или .

В прототипе ПNк:

где k - величина, определяемая параметрами топливной и воздушной магистралей ДВС; kПА - коэффициент пропорциональности, постоянный для данного тягового средства.

Аналогично, в соответствии с формулами (1)-(4), с помощью косвенно определяемых параметров мощности ПN1…ПN22 можно оценить фактическое значения твердости неоднородной почвы значительно точнее, проще и дешевле известных средств.

Предварительно для конкретного типа агрегата измеряют с помощью тахометра частоту вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания и устанавливают рабочую передачу. При холостом проходе агрегата устанавливают поочередно с помощью переключателей 30 и 31 и измеряют параметры ПNx, отражающие мощность двигателя и затем на той же передаче при той же частоте вращения коленчатого вала аналогично устанавливают и измеряют поочередно параметры ПNp, отражающие мощность двигателя, при рабочем проходе агрегата. Одновременно с помощью тягового динамометра измеряют тяговое сопротивление. Определяют согласно (3) коэффициенты пропорциональности β между тяговым сопротивлением и разницей параметров П. По результатам ряда измерений определяют среднее значение коэффициентов β. Затем при контрольном проходе данного агрегата на конкретном поле определяют степень залипания рабочих органов m. С помощью задатчика коэффициента связи 6 вводят в определитель твердости почвы 4 поочередно соответствующие значения коэффициента связи ксв. Проводят основную обработку почвы на рабочей передаче. С помощью датчика частоты вращения коленчатого вала 7 и тахометра 8 контролируют частоту вращения, которая должна равняться той, при которой определены коэффициенты β. Формирователь угловых меток 9 преобразует сигнал, поступающий с датчика частоты вращения коленчатого вала 7, в последовательность импульсов стандартной амплитуды и длительности, которая с помощью функционального преобразователя угловой скорости 10 преобразуется в напряжение с последующим его дифференцированием дифференциатором 11. С выхода дифференциатора 11 напряжение, соответствующее угловому ускорению коленчатого вала двигателя, подается на сигнальные входы аналогового ключа ВМТ 15 и аналогового ключа цилиндров 22, а также на вход нуль-органа 17. Сформированный с помощью последовательно соединенных датчика верхней мертвой точки 12 и формирователя 13 импульс ВМТ поступает на первый управляющий вход счетчика угловых меток 14 и на управляющий вход аналогового ключа ВМТ 15. На сигнальный вход счетчика угловых меток 14 подается последовательность импульсов с выхода формирователя угловых меток 9. Заранее вручную задатчиком 16 угловых меток цикла устанавливается емкость счетчика угловых меток 14, соответствующая повороту коленчатого вала на два оборота конкретного двигателя, а путем переключения конденсаторов - средняя частота полосы пропускания перестраиваемого резонансного фильтра 20, соответствующая 3…4-й гармоникам частоты вращения двигателя, при которой проводится измерение твердости почвы. Последовательность импульсов с выхода счетчика угловых меток 14 преобразуется в напряжение функциональным преобразователем 18. С выхода дифференциатора 11 сигнал, пропорциональный мгновенному значению углового ускорения, через переключатель 40 в первом положении поступает на вход нуль-органа 17, который срабатывает в момент равенства нулю ускорения, с выхода нуль-органа 17 сигнал поступает на четвертый управляющий вход счетчика 14 угловых меток и прекращает счет угловых меток, начавшийся с момента срабатывания датчика 12 ВМТ и поступления импульса с выхода формирователя 13 на первый управляющий вход счетчика 14. При установке переключателя 40 в первое положение напряжение на выходе преобразователя 18 пропорционально углу поворота коленчатого вала двигателя, начиная от момента нахождения поршня цилиндра в ВМТ до момента равенства нулю значения ускорения коленчатого вала двигателя. При установке переключателя 40 во второе положение напряжение на выходе преобразователя 18, соответствующее частоте вращения коленчатого вала (усредненной за два оборота угловой скорости), измеряется тахометром 8 и подается одновременно на управляющий вход перестраиваемого резонансного фильтра 20 для подстройки его резонансной частоты (средней частоты полосового фильтра) в небольших пределах. Ввиду неоднородности почвенного покрова (тягового сопротивления) при движении почвообрабатывающего агрегата частота вращения коленчатого вала, при которой измеряется твердость почвы, изменяется в некоторых пределах. Для повышения точности измерения твердости почвы в устройстве осуществляется подстройка этого фильтра в соответствии с изменением частоты вращения коленчатого вала. Последовательность импульсов с выхода счетчика угловых меток 14 одновременно поступает на сигнальный вход формирователя 19 угловых меток цилиндра, управляющий вход которого соединен с задатчиком 23 номеров угловых меток цилиндров - коммутатором (переключателем), с помощью которого заранее задаются номера импульсов, подсчитываемых счетчиком 19, соответствующих началу и концу работы цилиндров. Эти импульсы подаются на формирователь строба 21, с выхода которого сформированный строб следует на управляющий вход аналогового ключа цилиндров 22. На выходе перестраиваемого резонансного фильтра 20 напряжение измеряется первыми 24…26 измерителями средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, а на выходе аналогового ключа цилиндров 22 - вторыми 27…29 измерителями средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений. Непрерывно измеряемое датчиком 1 давление наддува, датчиком 32 давление на входе турбокомпрессора, датчиком 34 давление разрежения турбокомпрессора, датчиком 36 угловая скорость ротора турбокомпрессора преобразовываются соответствующими функциональными преобразователями 2, 33, 35 и 37 в напряжение. С выхода функционального преобразователя 37 сигнал подается на двойной дифференциатор 38, на выходе которого напряжение соответствует угловому ускорению ротора турбокомпрессора. При установке переключателя 31 в первое положение, устанавливают поочередно переключатель 30 в 1…13 положения, при этом на вход аналого-цифрового преобразователя 3 подаются соответственно сигналы с выходов функциональных преобразователей 2, 33, 35, двойного дифференциатора 38, аналогового ключа ВМТ 15, функционального преобразователя 18 (при соответствующем положении переключателя 40), первых 24…26 и вторых 27…29 измерителей средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, измерителя тока и напряжения генератора 39. Устанавливают поочередно переключатель 31 в 2…5 положения, а переключатель 30 в 8…10 положения, при этом на вход аналого-цифрового преобразователя 3 подаются соответственно сигналы с выходов функциональных преобразователей 2, 18, 33, 35 и двойного дифференциатора 38, пропущенные через перестраиваемый резонансный фильтр 20 и через первые 24…26 измерители средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений. В соответствии с положениями переключателей 30, 31 и 40 задатчиком 6 устанавливают требуемый коэффициент связи. С выхода аналого-цифрового преобразователя 3 сигналы подаются на первый сигнальный вход определителя твердости почвы 4 с последующей визуализацией результатов измерения индикатором 5. При необходимости в определителе 4 может рассчитываться среднее значение твердости почвы, полученное по всем параметрам мощности.

Предложенное техническое решение по сравнению с прототипом позволяет упростить, повысить универсальность и значительно увеличить точность и достоверность определения твердости слоя почвы почвообрабатывающими агрегатами, находящимися в эксплуатации, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель внутреннего сгорания, ввиду простоты установки датчиков, наличия на всех двигателях генераторов напряжения и простоты измерения тока и напряжения, измерения множества параметров, зависящих от твердости почвы. По сравнению с базовым объектом погрешность определения твердости почв уменьшается на 15…20%.

Устройство для непрерывного определения твердости почвы, содержащее тензозвено, последовательно соединенные датчик давления наддува и функциональный преобразователь давления наддува, аналого-цифровой преобразователь, определитель твердости почвы, задатчик коэффициента связи, индикатор, датчик частоты вращения коленчатого вала и тахометр, причем датчик давления наддува соединен с функциональным преобразователем давления наддува, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом определителя твердости почвы, выход которого соединен с индикатором, а второй вход - с задатчиком коэффициента связи, отличающееся тем, что в него дополнительно введены формирователь угловых меток, функциональный преобразователь угловой скорости, дифференциатор, датчик верхней мертвой точки, формирователь импульсов ВМТ, счетчик угловых меток, аналоговый ключ ВМТ, задатчик угловых меток цикла, нуль-орган, функциональный преобразователь числа импульсов в напряжение, формирователь угловых меток цилиндра, перестраиваемый резонансный фильтр, формирователь строба, аналоговый ключ цилиндров, задатчик номеров угловых меток цилиндров, первые и вторые измерители средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, с первого по третий переключатели, последовательно соединенные датчик давления на входе турбокомпрессора и функциональный преобразователь давления на входе турбокомпрессора, последовательно соединенные датчик давления разрежения турбокомпрессора и функциональный преобразователь давления разрежения, последовательно соединенные датчик угловой скорости ротора турбокомпрессора, функциональный преобразователь угловой скорости ротора и двойной дифференциатор, измеритель тока и напряжения генератора, причем датчик частоты вращения коленчатого вала через формирователь угловых меток соединен с функциональным преобразователем угловой скорости, выход которого соединен с дифференциатором, датчик верхней мертвой точки через формирователь импульсов ВМТ соединен с управляющими первым входом счетчика угловых меток и входом аналогового ключа ВМТ, второй счетный вход счетчика угловых меток связан с выходом формирователя угловых меток, третий управляющий вход - с задатчиком угловых меток цикла, четвертый управляющий вход через третий переключатель - с выходом нуль-органа, выход счетчика угловых меток соединен с входом функционального преобразователя числа импульсов в напряжение и первым сигнальным входом формирователя угловых меток цилиндра, выход функционального преобразователя числа импульсов в напряжение соединен с тахометром и первым управляющим входом перестраиваемого резонансного фильтра, а выход формирователя угловых меток цилиндра через формирователь строба соединен с первым управляющим входом аналогового ключа цилиндров, второй управляющий вход формирователя угловых меток цилиндров соединен с задатчиком номеров угловых меток цилиндров, причем выход дифференциатора соединен с входами аналогового ключа ВМТ, нуль-органа и аналогового ключа цилиндров, выход перестраиваемого резонансного фильтра соединен с входами первых измерителей средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, а выход аналогового ключа цилиндров - с входами вторых измерителей средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, выход первого переключателя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а выход второго переключателя - с вторым сигнальным входом перестраиваемого резонансного фильтра, выход дифференциатора соединен с вторым переключателем в первом положении, выходы функциональных преобразователей давлений наддува, на входе турбокомпрессора и разрежения, двойного дифференциатора соединены с первым и вторым переключателями с второго по пятое положениями соответственно, выходы аналогового ключа ВМТ, функционального преобразователя числа импульсов в напряжение, первых и вторых измерителей средневыпрямленного, максимального и среднеквадратического значений, измерителя тока и напряжения генератора соединены с первым переключателем с шестого по тринадцатое положениями соответственно.



 

Похожие патенты:

Предложенное изобретение относится к способу обнаружения минерала в целевом материале, способу сортировки сырьевого потока материла и устройству для определения присутствия целевого минерала в материале.

Изобретение относится к геологии и может быть использовано для определения палеотемператур катагенеза, что характеризует степень катагенетической зрелости органического вещества (OВ) пород.

(57) Изобретение относится к области экологии и предназначено для проведения радиоэкологического мониторинга лесных территорий и радиационного контроля растительных ресурсов в условиях техногенного радиоактивного загрязнения.

Изобретение относится к области почвоведения и предназначено для отбора проб для анализа почвы луга. Способ включает определение места, частоты, длительности отбора проб почвы с поверхностного слоя 0-5 см на площадках по координатной сетке, указывая их номера и координаты.

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения металлов в водных средах и бензинах с помощью реагентных индикаторных трубок на основе хромогенных дисперсных кремнеземов.
Изобретение относится к экологии и почвоведению. Способ оценки степени деградации техноландшафта при химическом загрязнении предусматривает аналитическое определение общего количества химического элемента загрязнителя, количества химического элемента загрязнителя, находящегося в подвижной форме в почве техноландшафта, и, отдельно, географически сопряженного незагрязненного ландшафта.

Изобретение относится к промышленному или гражданскому строительству, в частности к определению устойчивости мерзлых грунтов, и может быть использовано при строительстве нефте- и газопроводов для установления степени устойчивости грунтов к термоэрозионному размыву.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к агропочвоведению, и может быть использовано для воспроизводства дождя в лабораторных и полевых условиях.
Изобретение относится к области биологии почв и агроэкологии и может быть использовано в качестве критериев оценки плодородия почв и потенциальной эмиссии диоксида углерода почвами при изменении климата.

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды, определению зон техногенного загрязнения почв и подземных вод нефтью и нефтепродуктами. Способ включает площадное бурение скважин малого диаметра на малую глубину, отбор проб подпочвенного газа, определение в пробах объемной концентрации метана и суммарных углеводородов, а также объемной активности радона Rn222 и Rn220.

Изобретение относится к области исследования свойств многокомпонентных сред и может найти применение в различных отраслях промышленности, например как нефтегазовая и химическая промышленности. Способы определения количественного состава многокомпонентной среды предусматривают размещение образца в ячейке дифференциального сканирующего калориметра и подачу в ячейку жидкости с известным коэффициентом теплового объемного расширения и известной объемной теплоемкостью. Определяют суммарную теплоемкость и суммарный коэффициент теплового объемного расширения образца и жидкости, находящихся в ячейке, и путем решения системы уравнения определяют объемы компонент, составляющих образец. Технический результат - повышение точности, надежности и скорости определения объемов компонент многокомпонентной среды. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства: агрохимии, почвоведению, агроэкологии. Лабораторный способ определения нитрификационной способности почв включает компостирование почвы и определение количества нитратов, накопившихся в почве в результате нитрификационных процессов, причем компостирование образцов почвы проводят в условиях активной аэрации внутреннего объема закрытого сосуда с образцом почвы нагнетанием воздуха. Изобретение позволяет уменьшить количество технологических операций при проведении анализа и снизить погрешность лабораторного анализа. 1 табл.

Устройство относится к области сельского хозяйства, в частности к технологиям точного земледелия. Устройство содержит несущую раму, соединенную со средством передвижения по полю, опорный элемент, установленный на раме и определяющий ее положение над почвой, размещенный на раме нож-щелерез, создающий при движении продольный щелевой канал в почве, измерительный блок с измерительными датчиками, выполненный вытянутым вдоль направления движения, одинаковой толщины с ножом-щелерезом и установленный за ним в направлении движения, узел ступенчатой регулировки глубины положения измерительного блока в продольном щелевом канале при движении по полю, узел защиты измерительного блока от повреждения при наезде ножа-щелереза на препятствия, блок управления измерениями, сбора и преобразования измерительной информации, бортовой компьютер и приемник системы геопозиционирования для регистрации измерительной информации и картирования. При этом корпус измерительного блока выполнен в виде монолитной металлической пластины с заостренной и скошенной сверху вниз и назад лобовой передней кромкой и жестко соединен с несущей рамой передней и задней стойками. Датчики врезаны в измерительный блок и размещены на его боковых стенках вдоль общей прямой линии с одинаковой глубиной расположения чувствительных элементов датчиков от поверхности почвы. Опорный элемент выполнен в виде размещенной над измерительным блоком опорной лыжи, шарнирно соединенной с установленной на несущей раме стойкой. Причем эта стойка закреплена на несущей раме с возможностью ступенчатого изменения задаваемого расстояния между подошвой опорной лыжи и прямой горизонтальной линией с одинаковой глубиной расположения чувствительных элементов датчиков в измерительном блоке от поверхности почвы. Вышеуказанный нож-щелерез, установленный на раме перед измерительным блоком, имеет осевое соединение с рамой, обеспечивающее образование общей вертикальной продольной плоскости симметрии с измерительным блоком и выполненное с возможностью регулирования углового положения ножа-щелереза в этой плоскости. Нож с режущей кромкой имеет длину, обеспечивающую создание щелевого канала в почве глубиной, достаточной для погружения измерительного блока до упора опорной лыжи о поверхность почвы при любом задаваемом расстоянии между подошвой лыжи и горизонтальной линией положения датчиков и любом задаваемом угле установки ножа-щелереза. Верхняя концевая часть ножа-щелереза, расположенная по другую сторону осевого соединения, зафиксирована предохранительным срезным болтом в имеющемся на раме узле ступенчатой фиксации углового положения ножа-щелереза, причем этот узел снабжен упором для фиксации положения лезвия ножа-щелереза вдоль лобовой кромки измерительного блока при наезде на камень и срезании предохранительного фиксирующего болта, кроме того, для удержания измерительного блока в вертикальной плоскости его симметрии, совпадающей с направлением движения устройства. Несущая рама снабжена жесткой сцепкой для соединения со средством передвижения по полю. Устройство обеспечивает эффективность измерения агротехнологических характеристик. 16 з.п. ф-лы, 24 ил.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к полевому растениеводству. Способ предусматривает оценку состава почвы возделываемого угодья и ее продукционного потенциала по пробам почвы, контроль состояния развития сельскохозяйственных культур по видеоизображениям сельскохозяйственных культур, полученным с помощью модуля визуального контроля, и техногенные воздействия на технологические процессы. Взятие и доставку проб почвы и фрагментов сельскохозяйственных культур с депрессивных участков возделываемого угодья выполняют с помощью роботизированных аппаратов, при функционировании которых исключается вредное воздействие на почву и сельскохозяйственные культуры. Причем оценку состава почвы и ее продукционного потенциала и контроль состояния развития культур производят в два этапа. При этом на первом этапе оценку состава почвы и ее продукционного потенциала осуществляют сравнением видеоизображений культур, находящихся на возделываемом угодье. По результатам сравнения видеоизображений возделываемое угодье разбивают на участки, однородные по составу почвы и ее продукционному потенциалу. На втором этапе оценки выявляют депрессивные участки возделываемого угодья, на которых необходимы техногенные воздействия, увеличивающие продукционный потенциал почвы. С этих депрессивных участков осуществляют доставку фрагментов сельскохозяйственных культур и проб почвы. После этого выполняют лабораторный анализ состава почвы и сельскохозяйственных культур для каждого депрессивного участка возделываемого угодья. Вырабатывают и осуществляют техногенные воздействия на технологические процессы возделывания, сельскохозяйственные культуры и почву для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур на депрессивных участках возделываемого угодья. Устройство содержит лабораторно-управляющий комплекс и модуль визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье. В устройство введен модуль доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья в лабораторно-управляющий комплекс. При этом в качестве модуля доставки фрагментов растений с возделываемого угодья применен беспилотный летающий аппарат. Модуль визуального контроля состояния сельскохозяйственных культур на возделываемом угодье, лабораторно-управляющий комплекс и модуль доставки фрагментов сельскохозяйственных культур с возделываемого угодья связаны между собой инфокоммуникационной связью. Группа изобретений позволяет повысить эффективность управления процессами возделывания сельскохозяйственных культур в режиме реального времени без травмирования почвы и сельскохозяйственных культур. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам контроля грунта, использующим для оценки состояния грунта измерения распределения деформации волоконно-оптического чувствительного элемента, связанного с грунтом. Изобретение позволяет выявлять и определять местоположение таких опасных для сооружений явлений, как разжижение грунта, вымывание грунта или эрозию грунта, которые приводят к потери механической связи чувствительного к деформации сенсорного кабеля с грунтом. Устройство для измерения распределения деформаций грунта и контроля его разжижения, и/или вымывания, и/или дефляции содержит сенсорный оптический кабель, чувствительный к деформации по всей своей длине и связанный механически с грунтом, измерительный блок, связанный с кабелем. Устройство снабжено закрепленными на кабеле пригрузами, провисание которых в случае разжижения, и/или вымывания, и/или дефляции грунта вызывает расчетную деформацию кабеля, регистрируемую измерительным блоком. Техническим результатом изобретения является возможность выявления и определения местоположения таких явлений, как разжижение грунта, вымывание грунта или эрозия грунта. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, строительства и машиностроения, а именно - к устройствам для исследования физико-механических характеристик слоя почвогрунта небольшой толщины, преимущественно средней и низкой плотности. Устройство содержит каркас, состоящий из стальной плиты и стоек. Снизу к плите прикреплены две направляющие, по которым перемещается ползун с опорной плитой, соединенный со штампом через полый удлинитель и упорный подшипник. Ось штампа, проходя через полый удлинитель, представляет собой механизм сдвиговой нагрузки слоя почвогрунта. Механизм вертикальной нагрузки слоя почвогрунта снабжен вибровозбудителем и набором грузов для передачи вертикальной динамической и статической нагрузок, соединенный через ползун с опорной плитой на штамп. Механизм синхронизации нагрузок обеспечивает единовременное совместное приложение вертикальной и сдвиговой нагрузок на штамп. В процессе деформирования штампом слоя почвогрунта производится регистрация показаний датчиков вертикального и углового перемещения штампа на ЭВМ. Зарегистрированные показания позволяют рассчитать физико-механические характеристики почвогрунта по программе «Регистрация линейных перемещений». Применение устройства позволяет повысить точность измерений и эффективность испытаний и расширить многофункциональность испытаний. 1 табл., 3 ил.
Способ относится к области исследований параметров грунтов, а конкретней к способам определения коэффициента фильтрации плывунного грунта в зоне распространения черноземных почв. Способ определения коэффициента фильтрации грунта, по которому через образец грунта пропускают поток воды. На поверхности образца грунта размещают грузик, фиксируют начало погружения грузика. Затем измеряют параметры образца и потока воды. Далее рассчитывают по измеренным показателям коэффициент фильтрации грунта. При этом дополнительно фиксируют величину концентрации гуминовой кислоты в потоке воды, прошедшем через образец грунта, и при снижении величины концентрации больше 10% от начального значения вводят в поток воды, направляемый в образец грунта, раствор гуминовой кислоты, восстанавливая величину концентрации гуминовой кислоты в потоке воды, прошедшем через образец грунта, до начального значения. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей определения коэффициента фильтрации грунта, подверженного воздействию гуминовой кислоты, в зоне распространения черноземных почв.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, лесоводству и экологии. Способ включает определение индекса ветвления как отношения числа особей с отклонениями к числу всех особей в выборке мха. При этом в качестве биоиндикатора используют гилокомиум блестящий, индекс ветвления гилокомиума блестящего определяют по формуле: B = B n B N 100 % , где В - индекс ветвления гилокомиума блестящего (в %), Bn - число особей в выборке, имеющих отклонения от нормального ветвления у гилокомиума блестящего, BN - число обследованных особей в выборке, при В от 0 до 10% состояние почвы нормальное, не фитотоксичное, при В более 10% состояние почв нарушенное - почвы фитотоксичны. Способ позволяет устанавливать степень отклонения почвы от нормы при наличии стрессовых воздействий. 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области мелиорации, в частности к орошаемому земледелию. В способе сроки проведения очередных вегетационных поливов в условиях Северного Кавказа определяют с использованием датчика. На орошаемом поле в почву, на половину глубины активного слоя почвы, вводят щуп-датчик, выполненный в виде штыка с поперечными бороздками на его конце и шкалой глубины погружения с делениями по 5 см от 0 до 50 см. При достижении середины активного слоя почвы для каждого в отдельности вида растений щуп-датчик извлекают из почвы и на его конце с бороздками визуально определяют степень влажности почвы и срок проведения очередного вегетационного полива, который назначают, если на кончике с бороздками щупа-датчика нет следов влаги и комочков влажной почвы, что соответствует средней влажности активного слоя почвы 75-85% наименьшей влагоемкости (НВ). При этом место для введения щупа-датчика должно находиться в середине ряда растений, в зоне контура увлажнения, расположенного в середине участка, оно не должно быть уплотнено с поверхности сельскохозяйственными машинами, агрегатами и человеком. Способ позволяет упростить определение сроков проведения очередных вегетационных поливов и обеспеченность растений почвенной влагой.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к устройствам для изучения водной эрозии, и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии. Устройство для измерения профиля поверхности почвы и определения направления стока атмосферных осадков в полевых условиях содержит раму (1) с регулируемыми по высоте опорами (3) и установленным на ней уровнем (12), подвижную в вертикальной плоскости платформу (10). Платформа (10) установлена на опорах (3) рамы (1) при помощи втулок (2) и соединенного с рамой (1) винтового механизма. Винтовой механизм состоит из винта (5) с рукояткой (6) со счетчиком (7) оборотов и угла поворота рукоятки (6), центральной гайки-упора (8), установленной на раме (1), нижней гайки (9), установленной жестко на подвижной платформе (10). В отверстиях платформы (10) на одинаковых расстояниях друг от друга в узлах двухмерной сетки размещены подвижные щупы-стержни (11). Щупы-стержни (11) выполнены из диэлектрического материала и своими верхними концами закреплены на выполненных из электропроводящего материала упорах-кольцах (17). Такое конструктивное решение обеспечивает повышение точности измерения профиля поверхности почвы и определения направления стока атмосферных осадков в полевых условиях. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх