Розробка та обґрунтування параметрів доочисних транспортерів бурякозбиральних машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Луцький державний технічний університет

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

05.05.11 - Сільськогосподарські машини

Розробка та обґрунтування параметрів доочисних транспортерів бурякозбиральних машин

Тунік Ігор Гордiйович

Луцьк 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Луцькому державному технічному університеті, Міністерство освіти і науки України.

Науковий керівник: заслужений винахідник України, кандидат технічних наук, доцент Гевко Роман Богданович Тернопільська академія народного господарства, доцент кафедри земельних відносин і технологічних дисциплін.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, доцент

Рогатинський Роман Михайлович Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, професор кафедри технології машинобудування;

кандидат технічних наук, доцент Козіброда Ярослав Іванович Тернопільський державний педагогічний університет імені Володимира Гнатюка, доцент кафедри загальнотехнічних дисциплін.

Провідна установа: Львівський державний аграрний університет, кафедра сільськогосподарських машин.

Захист відбудеться 23 червня 2000 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 32.075.01 при Луцькому державному технічному університеті за адресою: 43018, м. Луцьк, вул. Львівська,75.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Луцького державного технічного університету за адресою: 43018, м. Луцьк, вул. Львівська,75.

Автореферат розісланий 22 травня 2000 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради Дідух В.Ф.

1. Загальна характеристика роботи

сепарація транспортер цукровий буряк

Актуальність теми. Збирання цукрових буряків коренезбиральними машинами на даний час залишається однією з найбільш ресурсозатратних технологічних операцій в сільському господарстві. Економічна криза, яка охопила практично всі галузі народного господарства України призвела до різкого спаду виробництва бурякозбиральних машин, які морально та технічно застаріли, а впровадження нових ведеться повільно. Один з напрямків підвищення технічного рівня коренезбиральних машин пов'язаний з якісним виконанням ними основних агротехнічних вимог, а саме із зменшенням пошкоджень, втрат i забрудненості коренеплодів.

Вирішити дане технічне протиріччя можливо за рахунок розробки та дослідження таких транспортуючих систем машин, в яких частка пасивного переміщення коренеплодів була б мінімальною. Цього можна досягнути постійним доочищенням вороху буряків при його переміщенні від виходу з активного сепаратора до бункера або транспортного засобу.

Тому розробка та обґрунтування раціональних конструктивно-технологічних параметрів доочисних транспортуючих робочих органів є актуальною проблемою, вирішення якої дозволить підвищити технічний рівень коренезбиральних машин.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові дослідження пов'язані з темами по розробці робочих органів коренезбиральних машин СКБ ВАТ "Тернопільський комбайновий завод" i були направлені на часткове вирішення науково-технічної проблеми з впровадження нових машин для збирання цукрових буряків в рамках цільової комплексної програми "Національна програма розробки i виробництв технологічних комплексів машин i обладнання сільського господарства, харчової та переробної промисловості", затвердженої Кабінетом Міністрів України 7.03.11.96р.

Метою роботи є розробка та обгрунтування раціональних конструктивно- технологічних параметрів доочисних транспортерів бурякозбиральних машин для підвищення їх сепаруючої здатності.

Завдання досліджень полягають у комплексному теоретичному та експериментальному дослідженні транспортерiв-сепараторiв бурякозбиральних машин, з врахуванням різних умов їх функціонування, та визначенням параметрів робочих органів з умови найменшого ступеня забрудненості зібраного вороху коренеплодів при допустимих рівнях їх втрат та пошкоджень.

Наукова новизна одержаних результатів. Для обґрунтування параметрів робочих органів, при їх взаємодії з коренеплодами теоретично визначений момент інерції цукрового буряка відносно власних осей. Встановлено межі раціональних конструктивно-кiнематичних параметрів завантажувального транспортера шляхом розв'язку диференціальних рівнянь руху коренеплодів по його поверхнях. Розроблено математичну модель процесу переміщення коренеплодів приймальним транспортером із визначенням впливу його конструктивних, кінематичних i динамічних параметрів на ступінь очищення коренеплодів. Встановлено вплив конструктивних i технологічних параметрів доочисних пруткових (приймального та завантажувального) транспортерів, а також взаємного їх розташування на якісні показники процесу роботи бурякозбиральної машини.

Практичне значення одержаних результатів. На основі проведеного комплексу теоретичних i експериментальних досліджень проведено докорінну модернізацію причіпної коренезбиральної машини МКП-3, розроблені, спроектовані та виготовлені приймальний i завантажувальний транспортери-очисники. За результатами повнофакторного експерименту виведена регресiйна залежність, за якою можливо оцінити ступінь сепарації коренеплодів від впливу домінуючих факторів. На основі польових експериментальних досліджень модернізованої коренезбиральної машини МКП-3 рекомендовані межі значень конструктивно-технологiчних параметрів, при яких найбільш ефективно виконується технологічний процес збирання коренеплодів. Технічна новизна розроблених тренспортерiв-сепараторiв та їх компоновок з коренезбиральними машинами захищена 4-ма Патентами України на винаходи.

Особистий внесок здобувача. В теоретичних дослідженнях обґрунтовано вплив кінематичних параметрів транспортуючого робочого органу на характер переміщення коренеплодів по поверхнях скребків полотен; розраховані режими роботи дволанкового доочисного транспортера; проведені експериментальні дослідження з визначенням впливу конструктивних параметрів стрічкових транспортерів, а також взаємного їх розташування на якісні показники процесу роботи модернізованою коренезбиральною машиною; встановлені раціональні режими роботи доочисних транспортерів. В двох технічних рішеннях, захищених патентами України, частка кожного співавтора винаходу однакова. Отримано два патенти на винаходи без співавторів.

Апробація результатів роботи. Основні положення виконаних досліджень доповідались i обговорювались: на науково-практичних конференціях викладачів Луцького державного технічного університету (1997 - 1999рр.); на засіданні науково-технічної ради СКБ i відділу наукових досліджень ВАТ "ТеКЗ" (1998р.); на 2-й Міжнародній науково-практичній конференції в Національному аграрному університеті (Київ - 1997р.); на розширеному засіданні кафедри технології машинобудування Тернопільського державного технічного університету (вересень 1999р); на науковому міжкафедральному семінарі Луцького державного технічного університету (2000р.).

Публікації. Основні положення та результати досліджень опубліковані в 11-ти друкованих працях, з яких 4-и патенти України на винаходи.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація містить вступ, чотири розділи, загальні висновки, список використаної літератури та додатки. Основна частина роботи викладена на 149 сторінках, містить 39 рисунків, 12 таблиць. Список використаних літературних джерел включає 135 найменувань, з яких 12 іноземними мовами.

2. Основний зміст роботи

В першому розділі проведений огляд конструктивно-технологiчних схем бурякозбиральних машин i їх транспортно-сепаруючих робочих органів, а також аналіз відомих теоретичних i експериментальних досліджень з визначення їх оптимальних конструктивних, кінематичних i динамічних параметрів i режимів роботи.

Фундаментальні основи дослідження технологічних процесів сепарації коренеплодів транспортно-очисними робочими органами бурякозбиральних машин та визначення їх оптимальних параметрів викладені в працях відомих вчених П.М. Василенка, Погорілого, Ю.Б. Аванесова, О.О. Василенка, В.С. Глуховського, В.М. Булгакова, М.В. Татьянка, Б.П. Шабельника, С.А. Топоровського, I.М. Серебрякова, Б.М. Гевка, Р.М. Рогатинського, Г.Д. Петрова, В.А. Хвостова, М.М. Хелемендика, А.Г. Цимбала, А.К. Сарапулова, Г.А. Хайлiса, М.М. Зуєва, П.В. Савича, П.I. Сичова, Ковтуна та iн.

Значний внесок для вдосконалення технологічних процесів i розробки нових конструкцій вітчизняних бурякозбиральних машин, а також визначення їх оптимальних конструктивних i технологічних параметрів зробили В.Г. Кузьмiнов, Г.М. Смакоуз, Ф.Л. Роденко, Я.А. Павлов, В.В. Вахновський, Ткаченко, В.М. Осуховський, М.Г. Данильченко, Я.I. Козiброда, В.В.Брей, П.Ю. Зиков, Р.Б. Гевко, М.А. Мiшин, В.А. Грозубiнський, А.А. Покуса, А.П. Гурченко, В.В. Дудка, I.I. Русанов та iн.

В даних роботах розглядаються основи взаємодії коренеплодів з робочими органами, процеси функціонування технологічних вузлів бурякозбиральних машин, методики їх проектування та дослідження з визначенням оптимальних конструктивних, технологічних, експлуатаційних та інших параметрів. З аналізу цих робіт можна зробити висновок, що вибір оптимальних параметрів робочих органів необхідно проводити з врахуванням механiко-технологiчних принципів, на яких базуються процеси очищення коренеплодів, використовуючи при цьому моделі їх взаємодії із поверхнями сепараторів.

З метою встановлення раціональних конструктивно-технологiчних параметрів доочисникiв вороху коренеплодів, виконаних у вигляді повздовжніх ламаних транспортерiв-сепараторiв i розташованих в компонувальній схемі машини за активними очисниками поставлені наступні завдання досліджень:

- розробити перспективні конструктивно-технологiчнi схеми доочисників коренеплодів на основі багатоярусної системи переміщення вороху в ламаних стрічкових транспортерах-сепараторах;

- визначити момент інерції коренеплоду цукрового буряка;

- теоретично обґрунтувати характер руху коренеплодів на всіх етапах їх переміщення в ламаному транспортері, з визначенням впливу конструктивно-кiнематичних параметрів робочого органа на якісні показники виконання технологічного процесу;

- теоретично обґрунтувати та визначити раціональні параметри i режими роботи сепаруючого дволанкового транспортера з умови захоплення коренеплодів скребковим завантажувальним транспортером i винесення домішок за межі технологічного русла переміщення вороху;

- встановити вплив конструктивних i технологічних параметрів стрічкових транспортерiв-сепараторiв, а також взаємного їх розташування на якісні показники процесу роботи коренезбиральної машини;

- провести модернізацію напівпричіпної бункерної коренезбиральної машини МКП-3 для підвищення її сепаруючої здатності.

В другому розділі проведене теоретичне обґрунтування параметрів доочисних транспортерів бурякозбиральних машин. На основі системного аналізу принципових конструктивно-технологiчних схем коренезбиральних машин проведений структурно-схемний векторний синтез транспортно-очисних пристроїв, які забезпечують одночасне переміщення та сепарацію вороху коренеплодів із змiннонаправленим та багатоярусним шляхом транспортування.

Для обґрунтування параметрів робочих органів, при їх взаємодії з коренеплодами теоретично розрахований момент інерції цукрового буряка відносно власних осей

(1)

де Іхс, Іус, Іzc - моменти інерції коренеплоду відносно осей х, у, z, проведених через центр ваги; m - маса коренеплоду; H - довжина конусної частини коренеплоду; a,b,c -півосі напівеліпсоїдної частини коренеплоду.

Метою теоретичного розрахунку є визначення максимально можливої величини , через який здійснюється просипання домішок грунту. Рівняння рівноваги коренеплоду на передавальній ланці мають вигляд

(2)

Мінімальна швидкість транспортера, при якій коренеплід утримується притиснутим до поверхні полотна (N1=0) рівна

, при , (3)

де f - коефіцієнт тертя.

Рівняння руху коренеплодів по поверхні скребків, при їх сходженні на направляючу решітку мають вигляд

(4)

Відстань при мінімально допустимій швидкості полотна, з умови незащемлення кондиційних коренеплодів між направляючою решіткою і скребками рівна

. (5)

З аналізу даних залежностей на ПЕОМ побудовані графічні залежності впливу параметрів (Rб; R; r; ) на величину

D=+r

при мінімальній швидкості полотна V, коли коренеплід утримується притиснутим до поверхні полотна.

При дослідженні впливу одного з параметрів на величини V i D інші залишались незмінними i їх абсолютні значення були рівними: Rб = 0,05 м; R = 0,3 м; r = 0,1 м; = 300; l = R - r - 30 мм (при f = 0,3). Встановлено, що при збільшенні Rб від 0,03 м до 0,07 м V змінюється в незначному діапазоні, а саме від 1,54 до 1,64 м/с. При цьому, шлях проходження коренеплодів до взаємодії з направляючою решіткою зменшується від 0,36 до 0,32 м. В межах зміни кутів нахилу = 250…450 V досить суттєво спадає від 1,7 до 1,3 м/с. Відстань D при цьому не змінюється i складає 0,356 м. Значний вплив на зміну величин V i D має значення радіусу бокових дисків R, для яких при R = 0,3…0,6 м V відповідно становить 1,6…2,2 м/с. Встановлено, що зміна r не впливає на V, а збільшення r від 0,1 до 0,2 м призводить до зменшення D від 0,35 до 0,17 м.

Проведений аналіз процесу переведення коренеплодів з піднімальної на вивантажувальну ланку дає можливість попередньо вибрати раціональні конструктивні та кінематичні параметри транспортера, які знаходяться в межах: V = 1,2…1,4 м/c; R = 0,25…0,3 м; r = 0,1…0,12 м; = 300…400.

Швидкість коренеплоду при його переміщенні по поверхні доочисного приймального транспортера має вигляд

(6)

де Xc'', Yc'', Zc'' - координати розміщення коренеплоду у рухомій системі координат; t - біжучий кут нахилу транспортера; А та А - амплітуда та колова частота поперечних коливань транспортера; X'O'', Y'O'', Z'O'' - координати центру рухомої системи O''X''Y''Z'' в інерційній системі OXYZ.

Прискорення коренеплоду для цього випадку рівні

(7)

При перекочуванні коренеплоду через край скребка його прискорення в рухомій системі координат O''x''y'' будуть

(8)

де t - приріст направляючого кута реакцій скребка N1.

Із врахуванням зусиль від прискорень полотна транспортера під час його коливання рівняння рівноваги коренеплоду масою m прийме вигляд

(9)

Оскільки працездатність транспортера на приймальній ділянці однозначно забезпечується при N1 > 0 і N3 > 0, то умова гарантованого транспортування коренеплоду рівна

. (10)

У першому наближенні граничне значення при якому втрачається зв'язок коренеплоду із прутками визначається за наближеною залежністю

, (11)

коефіцієнт динамічності поперечних коливань полотна транспортера.

Залежність допустимого кута нахилу для приймальної зони транспортера від радіуса коренеплоду для різних значень коефіцієнта динамічності представлено. Згідно результатів обчислень діапазон зміни кута нахилу приймального транспортера є стабільним для утримання коренеплодів будь-яких розмірів на полотні транспортера і знаходиться в межах 0…300. Враховуючи можливе пружне кутове зміщення скребка, яке за даними експериментів під еквівалентним навантаженням перевищує =50, рекомендовані кути нахилу приймальної зони становлять < 250.

Для вивантажувальної гілки умовою експлуатаційної придатності транспортера є сходження всіх кондиційних коренеплодів. Враховуючи те, що сходження коренеплодів діаметром 40…60 мм для кутів нахилу =600…750, при яких ефективно виносяться домішки, можливе лише від динамічної дії транспортера в процесі його коливання, то уточнення параметрів вивантажувальної зони проводилось експериментально.

В третьому розділі представлена програма, методика та результати експериментальних досліджень. Першочерговим завданням, яке було поставлене для підвищення ступеня сепарації коренеплодів i зменшення їх пошкоджень, полягало у визначенні раціональних конструктивних i технологічних параметрів вивантажувальної ланки завантажувального транспортера, а також у проведенні докорінної модернізації зони переходу коренеплодів з активного сепаратора на завантажувальний транспортер шляхом введення в конструкцію машини приймального дволанкового транспортера-очисника. Для цього, була розроблена конструктивно-технологiчна схема модернізованої причіпної бункерної коренезбиральної машини. Машина містить раму 1, трансмісію 2, викопуючий пристрій 3, приймальний дволанковий транспортер-очисник 4, завантажувальний транспортер 5, бункер 6, виконаний з двох частин і гідросистему 7.

Приймальний транспортер 4 складається з рами 9, верхня i нижня секції якої можуть переміщатися відносно рами машини незалежно одна від одної, привідного вала, ведучі барабани 8 якого виконані з пазами для зачеплення зубців полотен, розворотних 10, i опорних 11 роликів. Робочим елементом транспортера є пруткове полотно 12 з еластичними скребками-активiзаторами. Завантажувальний транспортер містить раму 14, що виконана жорсткою, а кут між верхньою i нижньою її частинами складає 900. Для плавної зміни напрямку транспортування служить барабан 15, який виконано ступінчатим. Діаметр бокових дисків, на які опирається полотно 16 становить 630 мм, а діаметр трубчатого вала, по якому транспортуються коренеплоди - 250 мм. В нижній частині робочу гілку полотна транспортера охоплює кожух 13, що запобігає виносу буряків приймальним транспортером 4 i їх втратам. У верхній частині під робочою гілкою полотна завантажувального транспортера встановлена направляюча решітка 17.

При роботі, копач викопує коренеплоди, частково очищає їх i передає на приймальний транспортер. Полотно підхоплює їх i транспортує з наростаючим кутом підйому від до . Останній вибраний в таких межах, що коренеплоди не можуть утримуватись на полотнi i скочуються вниз, а домішки виносяться за межі машини. Із зони сепарації коренеплоди відбираються скребковим полотном завантажувального транспортера i транспортуються до барабану. При переході коренеплодів на вивантажувальну ланку транспортера вони попередньо проходять між полотном i барабаном. За рахунок наявності активних бокових дисків i трубчатого валу коренеплоди перекидаються на пруткову направляючу решітку. Решітка має можливість регулювання зазору, утвореного між нею i трубчатим валом Далі коренеплоди скребками завантажувального транспортера пересуваються по решітці, де остаточно очищаються від грунту i потрапляють у бункер. При накопиченому бункері за допомогою гідроциліндрів проводиться вивантаження коренеплодів.

За результатами експериментальних досліджень встановлено, що при збільшенні зазору від 20 до 100 мм між направляючою решіткою і трубчатим валом забрудненість вороху зменшується, однак при досягненні 100 мм, при швидкості полотна 0,88 м/с, втрати коренеплодів починають перевищувати допустимі агровимогами норми. На основі досліджень встановлено, що зазор повинен знаходитись в межах 80...90 мм при швидкості полотна 0,88 м/с і 100...110 мм при швидкості полотна 1,0 м/с.

Для виявлення закономірностей впливу основних факторів при виконанні технологічного процесу машиною, а саме кутів нахилу нижньої та верхньої

ланок до горизонту приймального транспортера, а також лінійної швидкості полотна V на ступінь очищення коренеплодів реалізований повнофакторний експеримент ПФЕ 23. При обробці результатів експерименту отримано математичну модель у вигляді лінійної регресії

. (12)

Дослідження проводились при твердості грунту 1,8 МПа і вологості 24 %.

Врожайність коренеплодів становила 28 т/га. Параметри змінювались в таких діапазонах: 100 < < 250, 500 < <800, 0,9 < V <1,3 (м/с).

Для визначення рівня впливу на показники роботи машини окремих факторів, таких як кути і нахилу нижньої i верхньої секції приймального транспортера, швидкості руху машини Vм, швидкостей руху полотен приймального Vn та завантажувального Vз транспортерів, зазору h між очисними елементами викопуючого пристрою та приймальним транспортером, а також концентричного зазору S між полотном приймального транспортера i вершинами скребків завантажувального транспортера проведені дослідження в польових умовах. Результати досліджень представлені. При цьому, визначались такі показники: загальні втрати коренеплодів - "В", сильні пошкодження коренеплодів - "П", загальна забрудненість коренеплодів у бункері машини - "З". Під час проведення досліджень впливу зміни одного з факторів на показники роботи машини, інші залишались незмінними і абсолютні значення становили: кути нахилу секцій приймального транспортера = 150 i = 700, швидкості руху полотен транспортерів - Vn = 1,00 м/с i Vз = 1,25 м/с, зазори - h = 40 мм i S = 50 мм, швидкість руху машини становила Vм = 1,56 м/с, що відповідала 4-й передачі трактора.

Результати досліджень свідчать, що зміна кута мало впливає на ступінь забрудненості коренеплодів "З" i при збільшенні кута від 100 до 250 "З"

Залежності загальних втрат "В" сильних механічних пошкоджень "П", забрудненості "З" коренеплодів від зміни кутів і нахилу нижньої і верхньої секцій приймального транспортера, швидкості руху полотен приймального Vп та завантажувального Vз транспортерів, зазору h між очисним елементом сепаратора та приймальним транспортером і зазору S між полотном приймального транспортера та вершинами скребків завантажувального транспортера.

Зменшився на 0,1%. Пошкодження коренеплодiв "П", при цьому зросли на 0,2%. Бiльш вiдчутно змiнилися загальнi втрати "В" за машиною, якi з ростом кута збiльшилися з 1,22% до 1,53%. що перевищує агротехнiчнi вимоги.

Результати дослідів свідчать, що кут вiдчутно впливає на забрудненiсть коренеплодiв, яка зростає вiд 7,5% при = 500 до 9,1% при = 800. Пошкодження коренеплодів прямопропорцiйно зменшуються від 3,8% при = 500 до 3,2% при = 800. Втрати коренів в межах значень кута = 600...800 залишались стабільними i становили 1,38% i тільки при значені кута нахилу = 500 складали 1,52%.

Швидкість полотна змінювали за допомогою набору змінних зірочок. Під час проведення дослідів Vп надавали значення: 0,88; 1,00; 1,09; 1,25 м/с. Результати досліджень свідчать, що Vп відчутно впливає на забрудненість коренів, яка в досліджуваних межах зменшилась від 8,6% при Vп = 0,88 м/с до 7,5% при Vп = 1,25 м/с. Дещо знизились пошкодження коренеплодів - від 3.7% до 3,0%. Втрати коренів в діапазоні швидкості Vп = 0,88...1,09 м/с знаходились на рівні 1,34%, а з подальшим ростом швидкості до 1,25 м/с збільшились до 1,44%.

Зміна швидкості завантажувального транспортера Vз практично не впливає на забрудненість коренеплодів, яка знаходилась на рівні 8,3%. При збільшенні швидкості Vз втрати коренеплодів знизились від 1,54% до 1,33%, що пов'язано з активізацією відбору коренеплодів із зони забору. При цьому, пошкодження коренеплодів зросли від 3,2% до 3,4%.

Зміна відстані h між в межах від 30 до 60 мм здійснювалась перестановкою місця закріплення транспортера на рамі машини. Найбільший вплив відстань h має на втрати коренеплодів. Так, із збільшенням h від 30 до 50 мм "В" залишилися стабільними i знаходились на рівні 1,35%, а далі почали інтенсивно зростати i досягли рівня 1,7% при h = 60 мм. Відчутно зменшилась "З" з 8,5% при h = 30 мм до 7,4% при h = 60 мм. "П" при всіх значеннях h залишились в межах 3,4...3,6% без будь-якої тенденції до росту чи падіння.

Важливим елементом в системі транспортування, очищення i завантаження коренеплодів є зона "забору", де відбувається захоплення коренеплодів скребками завантажувального транспортера. В цьому місці скребки рухаються на певній відстані S (концентричний зазор) від полотна приймального транспортера. Результати дослідів свідчать, що втрати коренів практично не залежать від значення S i знаходяться на рівні 1,4%. Збільшення зазору S призводить до зростання часу перебування коренеплодів в зоні відбору, а також кількості їх зіткнень один з одним та скребками. Це викликає ріст пошкоджень від 2,8% при S = 40 мм, до 4,2% при S = 70 мм, але в той же час i зниження забрудненості від 8,6% до 7,1% відповідно.

З метою вивчення впливу швидкості руху машини Vм на показники її роботи проведені дослідження при значеннях Vм, що складали: 0,79; 1,27; 1,56; i 1,85 м/с. Встановлено, що з ростом Vм значення всіх якісних показників її роботи зростали. Найбільш динамічно зростала забрудненість коренеплодів. Пошкодження коренів збільшувались прямопропорцiйно швидкості з інтенсивністю 0,57% на кожен м/с приросту Vм в досліджуваному діапазоні. Втрати коренеплодів знаходились в межах 1,23% при швидкостях Vм = 0,79...1,27 м/с, а далі почали повільно зростати i склали 1,4% при Vм=1,85 м/с.

В четвертому розділі представлена практична реалізація роботи, розрахунок економічної ефективності результатів досліджень і перспективи вдосконалення транспортно-сепаруючих робочих органів коренезбиральних машин. За результатами агротехнічної оцінки якості виконання технологічного процесу модернізованою коренезбиральною машиною МКП-3 встановлено, що загальна забрудненість коренеплодів зменшилась на 6,6% в порівнянні з роботою базової моделі і відповідно становила 7,4…7,8%. Втрати коренеплодів і їх сильні механічні пошкодження відповідно знаходились в межах: "В" = 1,3…1,4%, "П" = 3,0…3,2%.

Наведено ряд перспективних конструктивно-технологічних схем бурякозбиральних машин та їх робочих органів, які базуються на одночасному переміщенні та сепарації вороху коренеплодів в технологічному руслі стрічкових транспортерів.

За результатами розрахунків встановлено, що при потоковій технології збирання коренеплодів річний економічний ефект від модернізації транспортно-сепаруючих робочих органів машини МКП-3 становить 1040 грн.

Загальні висновки та рекомендації

1. На основі системного аналізу принципових конструктивно- технологічних схем бурякозбиральних машин для підвищення їх очисних можливостей проведений структурно-схемний векторний синтез транспортно-сепаруючих пристроїв із змiннонаправленим та багатоярусним шляхом переміщення коренеплодів. Теоретично визначений момент інерції коренеплоду цукрового буряка відносно власних осей з метою адекватного моделювання процесів транспортування та очищення вороху з вибором раціональних параметрів робочих органів машин.

2. На підставі розробленої математичної моделі руху коренеплодів по поверхнях завантажувального транспортера встановлені межі його рекомендованих конструктивних i кінематичних параметрів: лінійна швидкість полотна V = 1,2...1,4 м/с; радіус бокових дисків R = 0,25...0,3 м; радіус трубчатого вала r = 0,1... 0,12 м; кут нахилу вивантажувальної ланки транспортера = 300...400.

3. Розроблена математична модель роботи приймального дволанкового доочисного транспортера дозволила комплексно оцінити взаємодію коренеплодів з несучими поверхнями робочого органа в різних режимах функціонування та визначити його основні конструктивно-технологiчнi параметри. Встановлено, що стабільне захоплення коренеплодів на приймальній ланці транспортера відбувається при куті її нахилу до горизонту менше 250. Граничне значення кута нахилу вивантажувальної ланки, при якому здійснюється сходження коренеплодів, зменшується при збільшенні радіуса коренеплоду цукрового буряка, коефіцієнта динамічності, та при зменшенні висоти скребка i відстані між прутками.

4. За результатами теоретичних розрахунків встановлено, що наявність поперечних коливань пруткового полотна є одним із найважливіших факторів забезпечення сходження коренеплодів з доочисної ланки транспортера в зоні вивантаження. При цьому, раціональні значення коефіцієнта динамічності повинні знаходитись в межах k = 0,5...1; міжпруткова відстань із умови незащемлення кондиційних коренеплодів повинна становити 402 мм при діаметрі прутків 10 мм, а висота скребка - 35...40 мм при його радіусі заокруглення 5 мм. Пружні кутові коливання скребків під навантаженням не повинні перевищувати 50.

5. Проведено докорінну модернізацію причіпної коренезбиральної машини МКП-3, розроблені, спроектовані та виготовлені дослідні приймальний i завантажувальний транспортери-очисники. На основі повнофакторного експерименту виведена регресiйна залежність, за якою підтверджено, що основним фактором який впливає на забрудненість коренеплодів є кут нахилу вивантажувальної ланки приймального транспортера i в меншій степені лінійна швидкість полотна. Зміна кута нахилу завантажувальної ланки суттєвого впливу на забрудненість коренеплодів не чинить.

6. Грунтуючись на результатах проведених експериментальних досліджень модернізованої коренезбиральної машини МКП-3 в польових умовах встановлено, що вона найбільш ефективно працює при таких конструктивно-технологiчних параметрах: зазор між направляючою решіткою та трубчатим валом повинен знаходитись в межах: 80...90 мм при швидкості полотна 0,88 м/с i 100...110 мм при швидкості полотна 1 м/с; кут нахилу нижньої секції приймального транспортера < 200; кут нахилу верхньої секції приймального транспортера = 550...750; швидкість руху полотна приймального транспортера Vn = 0,9... 1,2 м/с; швидкість руху полотна завантажувального транспортера Vз = 0,95...1,25 м/с; відстань між очисним валом сепаруючого пристрою i приймальним транспортером h < 50 мм; концентричний зазор між полотном приймального транспортера i вершинами скребків S = 50...70 мм; поступальна швидкість руху машини не повинна перевищувати 1,85 м/с.

7. Запропоновані перспективні напрямки вдосконалення транспортно-очисних пристроїв бурякозбиральних машин, які базуються на одночасному переміщенні та сепарації вороху коренеплодів в технологічному руслі стрічкових транспортерів. Технічна новизна розробок захищена 4-а патентами України на винаходи. Річна економічна ефективність від вдосконалення транспортно-сепаруючих органів коренезбиральної машини МКП-3 складає 1040 грн.

Список опублікованих праць

1. Тунік I.Г. Синтез транспортно-очисних пристроїв коренезбиральних машин// Вісник Національного аграрного університету. Том 2 "Перспективні технології вирощування та збирання цукрових бурякiв".- Київ, 1997.- С.52-53.

2. Тунік I.Г., Гевко Р.Б., Гладьо Ю.Б., Синій С.В. Обгрунтування конструктивно-кiнематичних параметрів завантажувального транспортеру коренезбиральної машини// Сільськогосподарські машини: Збірник наукових статей. Волинське відділення IАУ.- Луцьк, 1998.- С.135-143.

3. Гевко Р.Б., Ткаченко I.Г., Тунік I.Г., Осуховський В.М. Теоретичне обгрунтування параметрів технологічного процесу транспортно-очисного пристрою // Сільськогосподарські машини: Збірник наукових статей Луцького державного технічного університету. Вип.5.- Луцьк.- 1999.- С.31-45.

4. Гевко Р.Б., Тунік I.Г., Синій С.В. Вплив зони взаємодії робочого органу очисника на кутову швидкість обертання коренеплоду// Вісник Національного аграрного університету. Том 2 "Перспективні технології вирощування та збирання цукрових бурякiв".- Київ, 1997.- С.45-48.

5. Гевко Р.Б., Тунік I.Г., Гупка Б.В., Синій С.В. Визначення якісних показників модернізованої коренезбиральної машини// Сільськогосподарські машини: Збірник наукових статей. Волинське відділення IАУ.- Луцьк, 1998.- С.27-31.

6. Гевко Р.Б., Тунік I.Г., Ткаченко I.Г. Результати дослідження системи завантаження буряків у бункер коренезбиральної машини// Сільськогосподарські машини: Збірник наукових статей. Волинське відділення IАУ.- Луцьк, 1998.- С.32-46.

7. Тунік I.Г., Безпальок А.П., Комар Р.В. Огляд конструктивно-технологiчних схем бурякозбиральних машин i їх транспортно-сепаруючих робочих органів// Сільськогосподарські машини: Збірник наукових статей Луцького державного технічного університету. Вип. 5.- Луцьк.- 1999.- С.263-270.

8. Патент 24449 А Україна, МКВ А 01 D 25/04, 27/04. Коренезбиральна машина/ Тунік I.Г.(Україна).- N97041930; Заявлено 22.04. 97; Опубл. 17.07.98.

9. Патент 24436 А Україна, МКВ А 01 D 25/04, 27/04. Коренезбиральна машина/ Тунік I.Г.(Україна).- N97041930; Заявлено 22.04. 97; Опубл. 17.07.98.

10. Патент 22298 А Україна, МКВ А 01 D 25/04, 27/04. Коренезбиральна машина/ Данильченко М.Г., Тунік I.Г., Гевко Р.Б. та iн. (Україна).- N97041589; Заявлено 04.04.97. Бюл.N3, 1998р.

11. Патент 21643 А Україна, МКВ А 01 D 25/00, 27/04.Транспортно-очисний пристрій/ Калайджан О.С., Маланчин А.М., Тунік I.Г. та iн.(Україна).- N97041590; Заявлено 04.04.97. Бюл.N2, 1998р.

Анотація

Тунік I.Г. Розробка та обґрунтування параметрів доочисних транспортерів бурякозбиральних машин.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - Сільськогосподарські машини. Луцький державний технічний університет, Луцьк, 2000.

Дисертаційна робота направлена на підвищення ступеня сепарації коренеплодів цукрових буряків шляхом розробки та обґрунтування раціональних конструктивно-кiнематичних параметрів доочисних пруткових транспортерів. Розроблено математичну модель процесу переміщення коренеплодів приймальним транспортером із визначенням впливу його конструктивних, кінематичних i динамічних параметрів на ступінь очищення коренеплодів. Встановлено вплив параметрів доочисних транспортерів, а також взаємного їх розташування на якісні показники процесу роботи бурякозбиральної машини. На основі проведеного комплексу теоретичних i експериментальних досліджень проведено докорінну модернізацію причіпної коренезбиральної машини МКП-3.

Ключові слова: доочисний транспортер, бурякозбиральна машина, раціональні параметри, коренеплід цукрового буряка, модернізація, режими роботи машини.

Annotation

Tunik I.G. The working out and substantiation of parametrs of beet-harvester cleaning transporters. - Manuskript.

Dissertation to achieve a scientific degree of candidate of technical sciences in speciality 05.05.11- agricultural machines. Lutsk State Technical University, Lutsk, 2000.

The thesis deals nith the inereasing the separation degree of sugar-beet roots by means of the working out and substantiation of rational strukture-kinematie parametrs of cleaning rod transporters. The mathematical model of root replacement by receiving transporters nith the determining of the effekt of its struktural kinematic and dinamic parameters on the quality of roots cleaning is worked out. The influence of cleaning transporter parameters as well as the common place of their allocation on the quality indices of beet- harvester operation is determined. On the basis of theoretical and experimental investigations, the basie modernization of trailer root-harvesters MKP-3 is carried out.

Key words: cleaning transporter, root-harvesters, rational parametrs, sugar beet root, modernization, machine operation regime.

Аннотация

Туник И.Г. Разработка и обоснование параметров доочистительных транспортеров свеклоуборочных машин.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - сельськохозяйственные машины.- Луцкий государственный технический университет, Луцк, 2000.

Диссертационная работа направлена на повышение показателей качества работы свеклоуборочных машин на основании разработки до- очистительных транспортеров, установленых между активным сепара- тором и выгрузочным транспортером и обосновании их рацональных конструктивных, кинематических и динамических параметров.

На основании системного анализа конструктивно-технологических схем свеклоуборочных машин для повышения их очистительных возможностей проведен структурно-схемный векторный синтез транспортно-сепарирующих устройств с разнонаправленным и многоярусным путем перемещения корнеплодов. Теоретически расчитан момент инерции корнеплода сахарной свеклы относительно собственных осей для возможности адекватного моделирования процесов транспортировки и сепарации вороха корней с выбором рациональных параметров рабочих органов.

Установлены границы рациональных параметров загрузочного транспортера путем решения диференциальных уравнений движения корнеплодов по его поверхностях. Разработана математическая модель процесса перемещения корнеплодов приемным транспортером- сепаратором с определением влияния его конструктивных, кинематических и динамических параметров на степень очистки корнеплодов. Установлено, что граничное значечение угла наклона выгрузочного звена транспортера, при котором корнеплоды перекатываются по прутковой сепарирующей поверхности, уменшается при увеличении радиуса сахарной свеклы, коэффициента динамичности, а также при уменьшении высоты скребка и расстояния между прутками.

На основании теоретических исследований установлено, что поперечные колебания полотна являются главным фактором схождения корнеплодов из сепарирующего звена транспортера.

Установлено влияние конструктивных и кинематических параметров доочистительных транспортеров, а также взаимного их размещения на качественные показатели процесса работы свеклоуборочной машины.

За результатами полнофакторного експеримента выведена регрессивная зависимость, которая даёт возможность оценить степень сепарации корнеплодов от влияния доминирующих факторов.

На основании проведенного комплекса теоретических и експери- ментальных исследований проведена коренная модернизация полуприцепной корнеуборочной машины МКП-3, разработаны, спроектированы и изготовлены приемный и выгрузочной транспортеры очистители. Рекомендованы границы значений конструктивно-технологических параметров, при которых наиболее эффективно осуществляется технологический процесс уборки корнеплодов.

Предложены перспективные направления усовершенствования транспортно-очистительных устройств свеклоуборочных машин, которые базируются на одновременном перемещении и сепарации вороха корнеплодов в технологическом русле ленточных транспортеров. Техническая новизна разработок защищена 4-я патентами Украины на изобретения.

Ключевые слова: доочистительный транспортер, свеклоуборочная машина, рациональные параметры, корнеплод сахарной свеклы, модернизация, режимы работы машины.

Размещено на Allbest.ru

...