ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВОЙ СИЛЫ СВЕТА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ

МЕХАНИЗАЦИЯ
2. Пат. 2407264, А01С 1/00. Способ предпосевной обработки семян и устройство для его использования / О.Г. Долговых,
О.Н. Крылов № 2009109461/21: Заявлено 16.03.2009; опубл. 27.12.2010 // Изобретения. – 2010. – № 36. – С. 333.
3. Борисов, А. П. Режимы процесса разрушения зерна посредством маятникового измельчителя: автореф. дисс. … канд.
техн. наук. – Барнаул: ФГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», 2009.
4. Механические свойства зерна: прочность зерна (часть 1) // Girls4gilrs.ru: «Всё о зерне» 2012. 22 мая. URL: http://girls4gilrs.
ru/pererabotka-zerna/45-mehanicheskie-svoystva-zerna-prochnost-zerna-chast-1.html (дата обращения: 23.04.2013).
5. Механико-технологические свойства семян сельскохозяйственных культур// mehanik-ua.ru: «Механизмы и технологии»
2013. URL: http://mehanik-ua.ru/lektsii-po-mtsskhm/178-tekhnologicheskie-svojstva-semyan.html (дата обращения: 23.04.2013).
6. Беркутов В.П., Дородов П.В., Киселев М.М. Исследование контактных напряжений при взаимодействии жесткого штампа
с упругой полубесконечной полосой // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2009. – №6. – с. 14-15.
7. Горелова Г.В., Кацко И.А. Теория вероятностей и математическая статистика в примерах и задачах с применением
Excel. – Изд. 3-е, доп. и перераб. – Ростов н/Д: Феникс, 2005. – 480 с.
8. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. – Изд. 2-е, доп. и перераб. – М.: Высш. шк.,
1988. – 239 с.
MECHANICAL STRENGTH OF SEED
O.N. Krilov, P.V. Dorodov, A.A. Mokhov
Summary. It is precise attainment of limit values of seed strength that allows minimization of energy used while destruction of feed grain in
agricultural machinery such as rubbing machine or breaking machine. For seeding machinery, preplant and postharvest grain conditioning
machinery, accounting of definite values of mechanical seed strength is required, first of all, for reduction of seed microdamages in
machinery conductive paths. The goal of the work is an elaboration of information about mechanical seed strength, acquisition and
analysis of statistical law of breaking load distribution characteristics. Measurements were made in the following consequence: digital
image of caryopsis was fixed simultaneously with image of measuring bar; caryopsis was placed to the clamper of tearing machine
(seed load could be applied either axially or across the axis); caryopsis was carried to the beginning of fracture initiation by means of
hand drive of loading mechanism; maximum reached load was fixed and compression-test diagram was taken out. As a result of the
work regressional dependences of caryopsis sectional area on ultimate breaking stress were obtained. Weak dependence of average
breaking load on seed dimensions was detected, average ultimate stress decrease while frontal area extension was shown. Average
values of ultimate stresses are: for pea of the Altaic Whiskered variety – 6,91 MPa; for barley of the Raoshan variety – 6,78 MPa.
Keywords: caryopsis, strength, compression, breaking load, sectional area, stress.
УДК 628.94
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВОЙ СИЛЫ СВЕТА,
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ РАВНОМЕРНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ
ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
Н.П. КОЧЕТКОВ, кандидат технических наук, профессор
Т.А. ШИРОБОКОВА, кандидат технических наук,
доцент
Т.Р. ГАЛЛЯМОВА, старший преподаватель
Ижевская ГСХА
E-mail: [email protected]
Резюме. Исследования проводили с целью оценки эффективности светильников со стандартными типами кривых сил
света, а также определение оптимальной кривой. При этом
под последней понимали такую кривую, которая обеспечивает
повышенную равномерность освещения горизонтальной
рабочей поверхности при заданных критериях. В качестве
одного из критериев эффективности принята минимальная
величина светового потока светильника, обеспечивающая
нормируемую освещенность горизонтальной рабочей поверхности, второго – коэффициент неравномерности освещения
горизонтальной рабочей поверхности. Цель достигается теоретическим анализом известных кривых сил света таких как М
(равномерная), Д (косинусная), Г (глубокая), Л (полуширокая),
Ш (широкая) по сформулированным критериям. Сравнение
существующих кривых сил света проводили с идеальной кривой, обеспечивающей абсолютную равномерность освещения
горизонтальной рабочей поверхности при минимальном световом потоке. Наиболее эффективны светильники, имеющие
полуширокую и широкую кривые силы света, световой поток
которых составляет соответственно 3,56 и 3,6 о.е. Светильники с глубокой и косинусной кривой силой света отличаются
повышенной неравномерностью освещения, а у приборов с
широкой и полуширокой кривой коэффициент неравномерности наименьший – соответственно 1,3 и 1,5 о.е.
64
Ключевые слова: кривые сил света, освещенность горизонтальной поверхности, коэффициент неравномерности.
Для освещения горизонтальной рабочей поверхности используются светильники со следующими
стандартными типами кривых сил света (КСС): М
(равномерная), Д (косинусная), Г (глубокая), Л (полуширокая), Ш (широкая). Большинство светильников
имеют косинусную или близкую к ней КСС [1]. Величина
светового потока имеет максимальное значение на
оптической оси светильника, а по мере удаления от нее
из-за уменьшения силы света в направлении отличном
от осевого освещенность поверхности уменьшается
пропорционально квадрату расстояния от светильника
до поверхности, что создает дискомфорт при перемещении в помещении и увеличивает время адаптации
к освещению. При этом в ряде случаев освещение
горизонтальной рабочей поверхности должно быть
равномерным. Из основного закона светотехники
(1)
(где Iα – сила света светильника в направлении угла
α; h – расстояние от светильника до горизонтальной
рабочей поверхности) можно получить соотношение
между силой света в данном направлении и заданной
величиной освещенности в данной точке горизонтальной поверхности:
Достижения науки и техники АПК, №8-2013
МЕХАНИЗАЦИЯ
типа Л –
(2)
Прямая составляющая освещенности Е в любой
точке горизонтальной поверхности под светильником
будет одинакова, если сила света, направленная в
данную точку, определяется формулой (2). Формула (2)
определяет силу света идеальной КСС типа (И) [2].
Цель наших исследований – обеспечение повышения равномерности освещенности горизонтальной
рабочей поверхности при минимально возможном
суммарном световом потоке светильника.
Условия, материалы и методы. В качестве критериев эффективности КСС приняты: величина светового потока, необходимая для создания нормируемой
освещенности на рабочей поверхности; коэффициент
неравномерности освещения рабочей поверхности.
Чем меньше величина светового потока, необходимая
для создания нормируемой освещенности рабочей
поверхности, и коэффициент неравномерности освещения, тем эффективнее КСС светильника.
При исследовании приняты следующие допущения:
светильник – идеальный точечный источник света
с круглосимметричным светораспределением, имеющим КСС типа М, Д, Г, Л, Ш, И;
угол излучения светильника по условиям комфортности освещения горизонтальной рабочей поверхности
равен 90 градусам;
освещаемая рабочая поверхность имеет вид окружности;
расчетные исследования проведены в относительных единицах.
Математические модели стандартных типов КСС
[3] имеют вид:
;
(3)
для КСС типа М –
типа Д –
;
(4)
типа Г –
,
(5)
типа Л –
,
,
типа Ш –
для идеализированной КСС –
,
типа Ш –
. (14)
для идеализированной КСС –
(15)
Результаты и обсуждение. Выражения (10)…(15)
световых потоков светильников с различными КСС должны обеспечивать нормируемую (минимальную) освещенность на рабочей горизонтальной поверхности на границе
окружности. Угол направления силы света от источника
на границу окружности, согласно принятому допущению,
составляет 45 градусов. Нормируемая освещенность
в точке на границе окружности связана с силой света
основным законом светотехники (1) [1, 3, 4].
Нормируемая освещенность и высота подвеса
светильника, согласно сделанным допущениям, приняты равными единице. Из выражения (1) сила света
под углом направления 45 градусов для светильника с
любой КСС равна:
.
(16)
Величины осевых сил света светильников с разными
КСС определены путем подстановки выражения (16) в
формулы (1)…(5), которые при этом принимают вид:
для КСС типа М –
;
(17)
типа Д –
;
(18)
,
(19)
типа Г –
типа Л –
(6)
типа Ш –
(7)
для идеализированной КСС –
(8)
где Iα1, Iα2 , Iα3, Iα4, Iα5 – сила света светильника в направлении углов α1, α2, α3, α4, α5 соответственно, кд.
Световой поток в зональном телесном угле определяется по формуле:
,
; (13)
,
(20)
.
(21)
(22)
Выражения (17)…(22) – математические модели КСС,
обеспечивающих нормируемую освещенность на рабочей
поверхности. Подставляя значения осевых сил света из
(17)…(22) в (10)…(15) получим величины световых потоков
(9)
где Фα1–α2 – световой поток в зональном телесном
угле α1–α2, лм.
Величина светового потока светильника при угле
излучения 90 градусов согласно (9) составляет:
для КСС типа М –
;
(10)
типа Д –
;
(11)
типа Г –
;
Достижения науки и техники АПК, №8-2013
(12)
Рис. 1. Световой поток светильников с разными типами
КСС, обеспечивающий нормируемую освещенность на рабочей горизонтальной поверхности.
65
МЕХАНИЗАЦИЯ
светильников с разными КСС, обеспечивающими нормируемую освещенность на рабочей поверхности (рис.1), которые свидетельствуют, что наиболее близкий к идеальной
кривой силе света световой поток составляют широкая и
полуширокая КСС – 3,56 и 3,6 о.е соответственно.
Рис.3. Неравномерность освещения рабочей поверхности от светильников с разными КСС.
Рис. 2. Изменение освещенности рабочей поверхности от
центра до края окружности от светильников с разными КСС:
– Е(Д);
– Е(Г);
– Е(Л);
– Е(Ш);
– Е(И).
Распределение освещенности по рабочей поверхности
получаем из основного закона светотехники (1), подставляя в него выражения (17)…(22), изменяя угол направления
силы света от 0 до 45 градусов. На рис. 2 углу, равному 0
градусов, соответствует центр круга, а углу 45 градусов –
граница окружности рабочей поверхности. На полученных
графиках поведения освещённости (Е) рабочей поверхности в зависимости от угла направления силы света (I)
для стандартных типов кривых сил света (КСС) видно, что
наиболее равномерная освещенность свойственна для
полуширокой и широкой кривых силы света.
Неравномерность освещения рабочей поверхности
определяется соответствующим коэффициентом [1, 3, 4]:
.
(18)
Согласно результатам наших расчетов (рис. 3)
наиболее высокий коэффициент неравномерности 5,7
о.е. характерен для КСС типа Г, а самыми близкими к
идеальному при Z=1 можно считать КСС типа Л (1,3
о.е.) и Ш (1,5 о.е.).
Выводы. Из проведенных теоретических исследований следует, что кривая силы света, обеспечивающая
равномерное освещение горизонтальной рабочей
поверхности при минимальном световом потоке и коэффициенте неравномерномерности Z=1 должна быть
близка к идеальной.
Из существующих источников света наименьшие
значения светового потока, обеспечивающие нормируемую освещенность горизонтальной рабочей поверхности, и минимальные значения коэффициента неравномерности освещения характерны для светильников с
полуширокой и широкой КСС (Л, Ш). У светильников с
широкой КСС световой поток больше на 1,1 %, коэффициент неравномерности освещения – на 15 %.
Светильники с другими типами КСС отличаются значительно большим световым потоком, обеспечивающим
нормируемую освещенность горизонтальной рабочей
поверхности (типа М – на 46,3 %, типа Д – на 76,6 %, типа
Г – более чем в 3 раза), а также повышенным коэффициентом неравномерности освещения (типа М – на 46 %,
типа Д – на 92 %, типа Г – более чем в 4 раза).
Наибольшая освещенность на рабочей поверхности превышает нормируемую для КСС типа Г в 10,4
раза; типа Д – в 4 раза; типа М – в 2,8 раза; типа Ш –
в 1,9 раза; типа Л – в 1,6 раза.
Литература.
1. Айзенберг, Ю.Б. Справочная книга по светотехнике. 3-е изд. – М.: Знак, 2006. – 972 с.
2. Баранов Л.А., Захаров В.А. Светотехника и электротехнология. – М.: КолосС, 2006.-344 с.
3. Кнорринг Г. М., Фадин И.М., Сидоров В.Н. Справочная книга для проектировщиков электрического освещения. – С-Пб.:
Энергоатомиздат, 1992. – 449 с.
4. Кнорринг, Г. М. Осветительные установки. – Л.: Энергоиздат, 1981. – 288 с.
DEFINITION LIGHT DIDISTIBUTION, PROVIDES UN FORM LIGHTING HORIZONTAL SURFACE
N.P. Kochetkov, T.A. Shirobokova, T.R. Gallyamova
Summary. The purpose of article is to assess the effectiveness of luminaires with standard types of light distribution curves, as well as to
determine the optimal intensity of the curve . Under the optimal intensity curve we mean a curve that provides improved illumination uniformity horizontal work surface with data for criteria. As one of the performance criteria adopted by the mini -mum luminous flux of the lamp,
providing the illumination normalizable horizontal work surface. Another measure of the efficiency of the lamp adopted the coefficient of
uneven lighting horizontal work surface. The goal is achieved by a theoretical analysis of the known forces of light curves such as uniform,
cosine, deep and semi - wid, wide on the criteria set forth . It is shown that the most efficient lamps with semi-wide and wide curves of
intensity of the light flux which is 3.56 o.e. dlya semi-wide, and 3.6 o.e. wide light distribution. Also, a comparison of the existing forces of
light curves to the ideal curve that is 1.15 pu, providing the absolute uniformity of the horizontal work surface with minimum luminous flux .
In the analysis of changes in illumination of the working surface, depending on the angle of the direction of force luminaires with standard
types of light distribution curves noted that lamps with a deep and cosine curve of luminous intensity have increased unevenly lighting. It is
also noted that the lights with a wide and semi-wide curve of intensity have the smallest irregularity factor 1.3 o.e. and 1.5 o.e. respectively.
At the end we state the conclusions, which state that the optimal light distribution should be close to ideal.
Key words: light intensity curve, illumination of horizontal surface, coefficient of non-uniformity.
66
Достижения науки и техники АПК, №8-2013