ANALYSING PROSPECTS OF EMPLOYING SINGLE-BUCKET EXCAVATOR IN CULTIVATING PRECISION AGRICULTURE PLOTS

The authors have made an analysis of the accuracy of earthworks carried out by single-bucket excavators. The accuracy of works carried out by the working mechanism is estimated basing on the mathematical model of the working mechanism with account of possible influence of other parameters in terms of further research. The paper provides the design of a kinematic model of the working mechanism for the domestic caterpillar excavator Chetra EGP-230, outlines its mathematical model intended to estimate the kinematic accuracy of the working mechanism providing for further accuracy calculations with account of dynamic characteristics. To assess the influence accuracy of each hydraulic cylinder of the working mechanism on the position accuracy of the bucket cutting edge, a working area and a service area have been constructed. The range of possible positions of the bucket cutting edge has been calculated with account of errors in the manufacturing of links. When investigating the kinematic chain accuracy of the working mechanism using the classical "maximum-minimum" method, the range of possible positions accounts for 20.6 mm along the vertical coordinate. However, with other combinations of errors in the manufacturing of links, the range of possible positions accounts for 133.5 mm along the vertical coordinate, which is several times higher than the regulated SNiP (Construction Rules and Regulations) value of 50 mm. The authors have studied the influence of errors in the travelling of hydraulic cylinder rods on the position of the bucket cutting edge in the service area. In making a trench up to 2.5 m deep, the position error of the bucket cutting edge of the excavator’s working mechanism, with account of the errors in the travelling of hydraulic cylinder rods, can vary from 10 to 20 mm, and for a deeper trench, the position error of the cutting edge is less than 10 mm. The authors have estimated the geometrical error in the working mechanism displacement and the error in the working mechanism displacement with account of the error in the travelling of rods. Basing on the simulation results, it has been found that the compliance of all links with technical requirements does not guarantee the compliance with the required accuracy of the displacement of the output link of a kinematic chain, which means that insufficient soil amount at the trench base may exceed the required value of 0.05 m, or there is a possibility of increased soil excavation, which could make the development of reclamation systems impossible.

одноковшовый экскаватор, математическая модель, система управления, зона обслуживания, точность, точное земледелие, single-bucket excavator, mathematical model, automatic control system, service zone, precision, precision agriculture

1. Личман Г.И., Беленков А.И. История развития точного (координатного) земледелия // Нивы Зауралья. 2014. № 9 (120).

2. Чайка Е.А. Разработка опытного участка для низконапорного орошения стоками КРС / Инновационные технологии мелиорации земель сельскохозяйственного назначения: Межвузовский сборник трудов молодых ученых и специалистов. Новочеркасск, 2014. С. 19-22.

3. СП 100.13330.2011. Мелиоративные системы и сооружения. М.: Росстандарт, 2015. 146 с.

4. Щербаков В.С., Сухарев Р.Ю. Совершенствование системы управления рабочим органом цепного траншейного экскаватора. Омск: СибАДИ, 2011. 152 с.

5. Мещеряков В.А. Адаптивное управление рабочими процессами землеройно-транспортных машин: Дис. … докт. техн. наук. Омск: СибАДИ, 2007. 304 с.

6. Шеховцова Д.А. Методика определения погрешности информационно-измерительных устройств для системы управления глубиной копания одноковшовым экскаватором // Вестник СибАДИ. 2014. № 3 (37). С. 34-39.

7. Баловнев В.И., Зеленин А.Н., Керов И.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975. 422 с.

8. Тимофеев Г.А. Теория механизмов и машин: Учебник и практикум для СПО. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Юрайт, 2016. 429 с.

9. Терентьева А.Д. Анализ точности перемещения рабочего органа одноковшового экскаватора // Теория механизмов и машин. 2016. № 4 (32). Т. 14. С. 218-228.

10. Павлов В.П. Методология автоматизированного проектирования рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов: Дис. ... докт. техн. наук. Красноярск, 2011. 349 с.

11. Щербаков И.С. Система автоматизации моделирования одноковшового экскаватора с гидроприводом: Дис. … канд. техн. наук. Омск: СибАДИ, 2006. 179 с.

12. Подчасов Е.О., Терентьева А.Д. Анализ возможности применения одноковшового экскаватора при прокладке коммуникаций // Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные задачи механики». Москва. 24-27 октября 2017 г. Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. С. 141-142.

13. Подчасов Е.О., Терентьева А.Д. Анализ точности работ, производимых рабочим механизмом одноковшового экскаватора // Инженерный журнал: наука и инновации. 2017. № 8 (68).

14. Наземцев А.С. Пневматические и гидравлические приводы и системы. Часть 2. Гидравлические приводы и системы. Основы: Учебное пособие. М.: ФОРУМ, 2007. 304 с.

15. Плуталов В.Н. Метрология и техническое регулирование. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 416 с.