Параметри та режими роботи робочих органів начіпної льонобральної машини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Львіський державний аграрний університет

УДК 631.358:633.521

Параметри та режими роботи робочих органів начіпної льонобральної машини

05.05.11 - машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Ягелюк Світлана Володимирівна

Львів - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Луцькому державному технічному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор Хайліс Гедаль Абрамович, Луцький державний технічний університет, професор кафедри сільськогосподарського машинобудування.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, доцент Прокопенко Дмитро Давидович, Західний філіал Національного наукового центру ”Інститут механізації та електрифікації сільського господарства”, завідувач лабораторії механізації кормовиробництва;

кандидат технічних наук Коваль Сергій Миколайович, Український науково-дослідний інститут по випробуванню та прогнозуванню техніки і технологій для сільськогосподарського виробництва, перший заступник директора. льон бральний подільник стебло

Провідна установа: Тернопільський державний технічний університет ім. І.Пулюя, кафедра технічної механіки і сільськогосподарського машинобудування, Міністерство освіти і науки України, м. Тернопіль.

Захист відбудеться “15 “квітня 2003 р. о 14 ⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 36.814.03 у Львівському державному аграрному університеті за адресою: 80381, Львівська область, м. Дубляни, Жовківський район, вул. Володимира Великого 1, корпус факультету механізації сільського господарства, аудиторія 34 М.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівського державного аграрного університету за адресою: 80381, Львівська область, м. Дубляни, Жовківський район, вул. Володимира Великого 1, головний корпус.

Автореферат розісланий “13“березня 2003 року.

Вчений секретарспеціалізованої вченої ради Ковалишин С.Й.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Льон-довгунець - важлива технічна культура, що широко використовується в народному господарстві, її практичну цінність не можуть замінити інші волокнисті матеріали. У процесі вирощування льону найвідповідальнішим етапом є збирання: його терміни та технічні засоби найбільше впливають на якість і збереженість вирощеної продукції.

Для сучасного етапу розвитку льонарської галузі є характерним вирощування його реформованими господарствами на невеликих площах. Для багатьох з них потрібні малогабаритні машини, які були б надійними в роботі, зручними в обслуговуванні та невеликої вартості. Тому звернута увага на розвиток та вдосконалення саме такої машини.

Раніше для брання льону широко застосовувались начіпні бралки типу ТЛН-1,5, які агрегатували тільки з тракторами марки Т-25. Вони погано копіювали нерівності поля, ненадійно працювали подільники та вивідна секція. Недостатньо ефективною була робота брального апарата з поперечними рівчаками. Тому виникла потреба у розробці конструкції, обґрунтуванні параметрів і режимів роботи робочих органів вдосконаленої начіпної льонобральної машини.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Роботу виконано згідно з програмою науково-дослідних робіт Луцького державного технічного університету “Дослідження взаємодії механізмів сільськогосподарських машин з матеріалами” (№ ДР 0100U000258).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення якості брання льону-довгунця на підставі розробки конструкції, обґрунтування параметрів та режимів роботи подільників і брального апарата вдосконаленої начіпної льонобральної машини.

Відповідно до поставленої мети потрібно було вирішити такі задачі:

- поглибити дослідження фізико-механічних властивостей стебел льону та пасів бральних апаратів;

- обґрунтувати параметри начіпної льонобральної машини, дослідити роботу подільника та взаємодію пасів зі стеблами під час роботи криволінійної льонобральної секції з вивідним пасом;

- теоретично та експериментально дослідити явище виходу стебел з машини та розстеляння їх на землю;

- визначити вплив параметрів робочих органів машини на якість брання та положення стебел в рівчаках і вивідних пристроях, дію тиску в бральних рівчаках на розплющування стебел, проаналізувати їх пошкодження;

- з'ясувати, як впливають параметри подільника на кут нахилу центральних стебел;

- визначити вплив тривалості перебування стебел в розплющеному стані на їх залишкові деформації;

- розробити та виготовити експериментальний зразок начіпної льонобральної машини з удосконаленими робочими органами, провести випробування роботи механізмів та визначити економічну ефективність від її використання.

Об'єкт досліджень. Льон-довгунець, робочий процес його брання начіпною льонобральною машиною, її робочі органи.

Предмет дослідження. Вплив сукупної дії на стебла льону конструктивних елементів подільників і брального апарата начіпної льонобральної машини та залежність якості брання від їх параметрів та режимів роботи.

Методи досліджень. Теоретичні дослідження виконано із застосуванням методів класичної механіки, диференціального та інтегрального числення. Аналіз математичних моделей здійснено за допомогою розроблених програм для ЕОМ. Експериментальні дослідження проводились на засадах системного підходу із застосуванням методів статистичного опрацювання інформації, планованого багатофакторного експерименту та програм для ЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів.

- Вперше обґрунтовані раціональні параметри та режими роботи подільника стебел з центральним телескопічним підпружиненим прутком на основі дослідження явища опускання прутків подільника після подолання ним перешкоди.

- Вперше встановлені сили натягу брального і вивідного пасів криволінійної льонобральної секції з вивідним пасом на підставі дослідження їх взаємодії зі стеблами льону.

- Вперше аналітично розкрито процес розстеляння стебел льону на землю, що уможливлює забезпечення якісних показників стрічки на основі зміни конструктивних параметрів брального апарата.

- Вперше визначено вплив тривалості перебування стебел в розплющеному стані на залишкові деформації.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено начіпну льонобральну машину з криволінійними поперечними рівчаками і криволінійною секцією з вивідним пасом. Вивідний пристрій здійснює транспортування та вивід стебел назад вправо, що уможливлює більш якісне розстеляння стрічки.

Ефективність роботи удосконаленої льонобральної машини підтверджена позитивними результатами випробування експериментального зразка в СВК “Любченський” Рожищенського району Волинської області. Результати досліджень використані під час модернізації існуючих та створення нових бральних апаратів для комбайнової і роздільної технології збирання льону у Всеросійському науково-дослідному, проектно-технологічному інституті механізації льонарства Російської академії сільськогосподарських наук.

Запропонована начіпна льонобральна машина, окремі технічні рішення якої захищені двома патентами України на винахід, рекомендується до практичного використання.

Особистий внесок здобувача. Основні результати роботи отримані автором особисто. В наукових працях, опублікованих у співавторстві, ним аналітично визначені співвідношення сил натягу пасів у вхідній та вихідній ділянках криволінійної секції з вивідним пасом [6]; обґрунтовані закономірності повороту прутків подільника після подолання ним перешкоди [7], повороту стебел до моменту вкладання на землю після виходу їх з брального апарата [9]; організовано експеримент та досліджено, як чинять опір видовженню паси з двома трапецієподібними виступами і різним терміном експлуатації [8]. У технічних рішеннях, які захищені патентами України, частина кожного співавтора однакова.

Апробація результатів дисертації. Основні результати наукових досліджень, що містяться в дисертації, доповідались і одержали позитивну оцінку на науково-практичних конференціях викладачів ЛДТУ (м. Луцьк, 1998-2001 рр.), ІІ-й Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні проблеми землеробської механіки” (м. Луцьк, 2001 р.), науковому семінарі кафедри сільськогосподарського машинобудування ЛДТУ (м. Луцьк, 2002 р.), міжкафедральному науково-методичному семінарі факультету механізації сільського господарства ЛДАУ (м. Львів, 2002 р.)

Публікації. Результати дисертаційних досліджень представлені в 11 наукових працях, з них 9 - у фахових збірниках наукових праць, 2 - патентах України на винаходи. Загальний обсяг публікацій становить 3,87 друк. арк., з них 3,23 є особистим доробком автора.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, загальних висновків і рекомендацій, списку використаних джерел (138 найменувань) та додатків. Основна частина викладена на 172 сторінках, містить 70 рисунків, 10 таблиць. Повний обсяг роботи становить 207 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, задачі досліджень, висвітлено наукову новизну й практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі ”Стан питання, мета та задачі досліджень” проведено детальний аналіз особливостей вирощування льону-довгунця, засобів механізації його брання, теоретичних і експериментальних досліджень властивостей стебел льону та бральних апаратів. У розробці даних питань працювало багато вчених. Найвагоміший внесок у їх вивчення зробили М.І. Шликов, М.Н. Лєтошнєв, І.В. Крагельський, П.А. Сторц, А.С. Маят, Г.А. Хайліс, М.М. Биков, М.М. Ковальов, Ю.Г. Морозов, Г.В. Авер'янова, І.Г. Усевич, С.Ф. Юхимчук, О.А. Ужегова та інші. Ними встановлена низка теоретичних закономірностей процесу брання, обґрунтовані параметри бральних апаратів, які використовуються під час створення різної льонозбиральної техніки. Проте багато питань залишаються недослідженими, окремі з них взагалі не вивчались, а саме: опір групи стебел поперечному стиску на різних ділянках; опір видовженню пасів з різними параметрами; подолання подільником нерівностей ґрунту (перешкод); робота криволінійної льонобральної секції з вивідним пасом; розстилання стебел під час виходу з льонобральної машини; кут нахилу стебел, що безпосередньо не взаємодіють з бічними прутками подільника; вплив швидкості руху агрегату, висоти встановлення, кута нахилу апарата до землі на якість брання, тиску в рівчаках на пошкодження стебел, а також тривалості їх перебування в розплющеному стані на залишкові деформації. Це вимагає теоретичного й експериментального дослідження дії робочих органів та обґрунтування параметрів і створює передумови до розробки вдосконаленої начіпної льонобральної машини.

У другому розділі “Теоретичні передумови до визначення параметрів льонобральної машини” визначено основні параметри начіпної льонобральної машини, проведено аналіз роботи подільника, криволінійної секції з вивідним пасом, розглянуто особливості розстеляння стебел.

Основними параметрами льонобральної машини є: висота встановлення носка подільника над землею, число бральних секцій, ширина захвату апарата, швидкість руху бральних пасів, робоча швидкість машини, її розташування відносно трактора, тип подільника і брального апарата. Вибрали бокове розташування з можливим кутом нахилу брального апарата від 5 до 60. Це забезпечує компактність конструкції, хороший огляд при роботі з місця сидіння тракториста.

Для копіювання нерівності поля без заривання в землю застосовано подільник з центральним телескопічним підпружиненим прутком. Під час наїзду ним на перешкоду висотою h прутки ОВ повертаються вгору на кут _max, кут зменшується, а сила стиску пружини Р_сп зростає (рис. 1, а). Потім нижні прутки подільника під дією сил Р_сп і G₂ опускаються вниз (рис. 1, б). Якщо вважати, що рама машини, відносно якої повертаються прутки подільника, рухається поступально, прямолінійно і рівномірно, то поворот прутків описується диференціальним рівнянням обертального руху

(1)

де - момент інерції прутків ОВ відносно осі O; m₂ - маса бічних прутків; l_C2 - відстань від точки О до центра С₂ мас прутків ОВ; Р_сп - сила стиску пружини; l_OD - плече сили Р_сп (рис. 1, б).

В результаті наближеного розв'язку отримані залежності кута і кутової швидкості під час опускання нижніх прутків подільника:

(2)

, (3)

де =-; к₁=; - відстань ОВ; ₀ - попередній стиск пружини; с_п - жорсткість пружини; к - відношення ОА/ОВ.

Через час t₀ прутки подільника перемістяться із верхнього положення у нижнє:

(4)

За цей період машина проходить шлях, протягом якого прутки подільників, знаходячись на більшій висоті, можуть неправильно спрямовувати стебла в бральні рівчаки. Для усунення цього недоліку за формулами (2), (3), (4) проведено розрахунки та побудовано графіки, що дають можливість підібрати раціональні параметри подільників.

Вимогам якісного брання найбільше відповідають апарати з криволінійними поперечними рівчаками. Під час роботи льонобральної секції з вивідним пасом (рис. 2, а) стебла підводяться до брального рівчака в зоні точок А і А, затискаються пасами, вибираються і транспортуються по дузі АА₁В. У зоні точок В і В вони виводяться з машини і розстеляються на землю. Cила натягу ведучого паса в точці А - Т_А , а в точці В - Т_В. За рахунок їх різниці долаються опори під час брання стебел. На бральній ділянці рівчака АА₁L паси 1 та 6 взаємодіють через стебла, які опираються переміщенню із силами Р₁, Р₂,… P_i,... Р_n. Пас 1 впливає на стебла із силами тертя ковзання, а вони діють на пас 6 із силами. На ділянці АL пас 6 діє на стебла з сумою сил і долає опори Р_i. Коли система рухається, маємо:

(5)

де М_о - момент опору в опорі шківа; R - радіус шківа;, n- число стебел на ділянці АL; n - число стебел по дузі АА₁В; Т_о - сила, що враховує опори внаслідок жорсткості паса та втрати на тертя в опорах роликів; .

Від точки L сила натягу T паса 1 змінюється:

, (6)

де f₀ - коефіцієнт тертя паса по стеблах; - кут, що відраховується від радіуса О₇А до радіуса, що з'єднує центр О₇ з аналізованою точкою паса на дузі LВ; - кут, що відповідає дузі пружного ковзання; ₀ - кут АА₁В.

Формула (6) вірна при . Епюру натягів паса 1 по дузі АА₁В побудовано на рис. 2, в.

Користуючись положеннями теорії пасових передач, визначили сили натягу веденого паса 6:

(7)

де Т_H - сила початкового натягу паса 6; Т_д - сила додаткового натягу паса 6 внаслідок пропускання стебел через рівчак; k₀₁ - коефіцієнт пропорційності, що показує силу, яка необхідна для видовження паса на 1% і дорівнює 0,09-0,10.

Епюру натягів паса 6 побудовано на рис. 2, г.

Аналіз руху стебел під час виходу з льонобральної машини на розстеляння показав, що вони вилітають в зоні а-а з абсолютною швидкістю, яка є геометричною сумою швидкостей руху машини і пасів (рис. 3). Після того, як стебла опустяться і торкнуться своїми коренями поверхні поля, вони повертаються й вкладаються на землю. Цей процес представлено двома фазами (рис. 3, а).

Рух у фазі І (рис. 4, а), тобто політ стебел до зіткнення їх коренів з поверхнею поля, можна вважати плоскопаралельним і таким, що проходить в площині Оz, а стебло - твердим тілом, тому:

(8)

де m_c - маса стебла; _s, z_s - абсциса і ордината центра мас стебла S; Р_п, Р_пz - проекції сили опору повітря Р_п на осі і z, ; k - коефіцієнт опору повітря; кут повороту стебла; Р_зч, Р_зч - сили зчеплення стебла з іншими стеблами; a відстань від точки прикладання сил Р_зч і Р_зч до центра мас стебла S; J_s - момент інерції стебла відносно горизонтальної осі, що проходить через центр мас стебла S перпендикулярно площині Оz.

Розв'язавши (8), одержали: , , 0, знайшли рівняння траєкторії руху центра мас стебла при польоті в системі координат Оz:

(9)

Відповідно до отриманих залежностей, виконані розрахунки і побудовані графіки з метою визначення закономірностей польоту стебел за конкретних умов (рис. 5). З аналізу графіків випливає, що для того, щоб стебла під час польоту пройшли відстань від положення а-а (рис. 3) до зіткнення коренів з землею, потрібен час 0,09-0,17 с. За цей період вони встигають пролетіти шлях від точки вильоту до точок А, С, D (рис. 5), він зростає зі збільшенням довжини та маси стебла, висоти вильоту, зменшенням кута .

Друга фаза руху стебел після виходу їх з брального апарата - це поворот відносно точок дотику коренів із землею (рис. 4, б). Після того, як стебла торкнуться поверхні землі, вони повертаються відносно точок зіткнення, падають на землю безперервною стрічкою.

Диференціальне рівняння, що описує поворот стебел,

. (10)

Розв'язали його аналітично та за допомогою математичного пакету програм Maple V Release 5 для кута повороту від 0 до 90 за таких початкових умов: t=0; =0; при z_s=l_O1S (рис.4, а). Для наближеного аналітичного розв'язку синусоїду розділили на 3 ділянки від: 0 до 25; 25 до 75, 75 до 90. Розв'язавши рівняння для кута у вказаних межах, отримали залежності кута повороту та кутової швидкості стебла під час руху від 0 до 25:

; (11)

, (12)



де При повороті від 25 до 75:

(13)

(14)

При повороті від 75 до 90:

. (15)

З рівнянь (11), (13), (15) визначили t_k1, t_к2, t_к3 - час повороту стебла на кут , що дорівнює, відповідно, 25, 75, 90. Повний час повороту стебла t_п на кут від 0 до 90 дорівнює . Результати аналітичного розв'язку та одержаного за допомогою ЕОМ представлені графічно на рис. 6. З аналізу графічних залежностей випливає, що час повороту стебла зростає зі збільшенням висоти падіння h і відповідно початкової кутової швидкості _поч, а також зі збільшенням кута між напрямом руху агрегату і напрямом руху пасів .

Якщо стебла виходять з льонобральної машини, торкаючись коренями поверхні поля, то для опису руху стебел під час виходу з брального апарата будуть правильні закономірності, характерні для другої фази руху стебел, тобто поворот стебла відносно точки зіткнення з землею (рис. 4, б).

У третьому розділі “Програма і методика експериментальних досліджень” викладена програма досліджень, показані прилади, обладнання, експериментальні установки, які використовувались під час проведення дослідів.

Описані методики визначення: опору групи стебел поперечному стиску; вологості стебел; опору бральних та вивідних пасів видовженню; впливу показника кінематичного режиму апарата машини, висоти підняття та кута нахилу апарата до землі на якість брання і положення стебел у рівчаках; коефіцієнта опору повітря для одиночних стебел льону, часу польоту і повороту стебел при виході їх з льонобральної машини на розстеляння на землю; впливу тиску в бральних рівчаках і вивідному пристрої машини на розплющування стебел; впливу тривалості перебування стебел в розплющеному стані на їх залишкові деформації; аналіз пошкоджень стебел при бранні машиною.

Для проведення експериментів у лабораторних і польових умовах, крім стандартної вимірювальної апаратури, використовувались спеціально виготовлені: експериментальна дослідна установка з поперечними криволінійними бральними рівчаками і криволінійною секцією з вивідним пасом; пристосування для дослідження нахилу стебел при дії на них подільників; обладнання для вимірювання часу польоту та повороту стебла під час його розстеляння; установка для визначення впливу тривалості перебування стебел в розплющеному стані на залишкові деформації. В польових умовах вологість стебел вимірювали за допомогою спеціально розробленого пристрою.

Математичним методом планування експерименту досліджували кут нахилу стебел, які безпосередньо не взаємодіють з прутками під час дії на них подільників. Регульованими величинами були: кут між бічними прутками, його кодоване значення Х₁ (27, 29, 31); висота підняття носка подільника Х₂ (0,05, 0,125, 0,2 м); кут нахилу подільника до землі Х₃ (7, 12, 17).

З метою перевірки роботи експериментального зразка начіпної льонобральної машини у відповідності з існуючими методиками були проведені польові випробування.

У четвертому розділі “Результати експериментальних досліджень” наведені експериментальні дані вивчення: властивостей стебел льону і пасів льонобральних апаратів; впливу параметрів робочих органів льонобральної машини на якість брання; тривалості перебування в розплющеному стані на залишкові деформації стебел.

Отримані результати досліджень опору групи стебел поперечному стиску наведені в таблиці 1.

Таблиця 1 - Показники, яка характеризують закономірності поперечного стиску групи стебел

Вологість	Віддаль від місця заміру на стеблі до його кореня, мм	Діаметр стебел, мм	Показники
			qгр, МПа	гр	qр, МПа	р
55%	400	1,2 -1,8	0,45-0,65	0,1-0,17	0,4 -0,68	0,12-0,22
	200	1,9-2,6	0,7-1,0	0,12-0,2	0,88-1,1	0,2-0,45
	0	2,0-2,8	3,6-5,0	0,09-0,1	5,0-10,0	0,2-0,33
20%	400	1-1,6	0,45-0,6	0,15-0,19	0,46-0,7	0,16-0,24
	200	1,7-2,4	0,8-1,0	0,16-0,25	0,9-1,2	0,29-0,5
	0	1,9-2,6	4,5-7,0	0,08-0,15	6,0-13,0	0,23-0,4

У розробленій машині використано паси з одним (вивідний пас) і двома (бральний пас) трапецієподібними виступами (з площею поперечного перерізу 1150 мм² і 1250 мм²). Досліджували, як опираються видовженню бральні та вивідні паси. Встановлено, що видовження вивідних та бральних пасів прямопропорційне силі натягу в межах до 8-11 кН (в залежності від терміну служби та площі поперечного перерізу). За таких умов відносні деформації знаходяться в межах 2,5-3,3%. Більший опір видовженню мають бральні паси з невеликим терміном служби. Знаючи можливі видовження пасів, можна підбирати межі регулювання натяжного пристрою.

Під час дослідження кута нахилу стебел, які безпосередньо не взаємодіють з подільниками, отримане наступне рівняння регресії:

_xz=79,661-3,204Х₁+5,261Х₂+2,495Х₃+0,799Х₁²-0,733Х₂²+0,708Х₃²+

+0,773Х₁Х₂+0,196Х₁Х₃-1,296Х₂Х₃ (4)

В результаті обробки даних побудовані графіки та встановлено, що при роботі подільників кут нахилу стебел, які не взаємодіють з прутками, знижується зі збільшенням кута між бічними прутками, зменшенням кута нахилу подільників до землі та висоти підняття їх носиків. Досліджуваний кут наближається до значення 90 при висоті встановлення носика подільника 0,05…0,20 м і кутах: між бічними прутками - 27…29, нахилу до горизонту - 17.

Польові дослідження впливу параметрів брального апарата машини на якість брання і положення стебел у вивідному пристрої дали результати наведені в таблиці 2.

Таблиця 2 - Вплив показника кінематичного режиму, висоти підняття та кута нахилу брального апарата до землі на якість брання і положення стебел у вивідному пристрої

Кут нахилу апарата до землі ,	Швидкість машини vм ,м/с	Показник кінематичного режиму	Висота брання hбр, м	Розтягнутість, разів	Чистота брання, %	кут нахилу стебел в рівчаках, град.
12	2,00	0,7	0,13	1,19	99,2	89
			0,22	1,18	99,2	92
			0,29	1,14	99,1	94
	2,50	0,9	0,13	1,21	99,1	91
			0,22	1,20	99,0	94
			0,29	1,16	98,9	96
	3,00	1,1	0,13	1,23	98,9	94
			0,22	1,22	98,9	96
			0,29	1,18	98,8	98
20	2,00	0,7	0,13	1,20	99,1	87
			0,22	1,19	99,0	90
			0,29	1,16	99,0	92
	2,50	0,9	0,13	1,22	99,0	85
			0,22	1,21	98,9	88
			0,29	1,18	98,8	90
	3,00	1,1	0,13	1,24	98,8	83
			0,22	1,23	98,7	86
			0,29	1,21	98,6	88

Експериментально визначено коефіцієнт опору повітря для одиночних стебел льону. Встановлено, що з підвищенням маси стебла збільшується коефіцієнт опору повітря. Для стебел, що починають політ з вертикального положення, він є рівним 0,008-0,010 кг/мс, а для стебел, що вилітають горизонтально, - 0,012-0,014 кг/ мс.

Дослідження часу польоту стебел льону під час виходу з брального апарата машини на розстеляння в лабораторних та польових умовах підтвердили теоретичні результати, наведені вище.

Характер пошкоджень, які завдає розроблена льонобральна машина наведено на рис. 7, а. Він свідчить, що крім розплющених стебел без тріщини, які становлять 52%, є 12% з тріщинами, 4% надламаних, 3% з розривом кори і по 2% скручених та зламаних. Польові дослідження показали, що зі збільшенням тиску в рівчаках зростає кількість розплющених стебел, а число неушкоджених - зменшується. Є відмінність між числом розплющених стебел у секціях та вивідному пристрої. В першій секції таких стебел було 49,1-61,8%, в 2-й - 52,7-66,8%, в 3-й - 61,4-76,9% та 63,2-79,2% під час виходу з вивідної секції (рис. 7, б).

В лабораторних умовах вивчали вплив тривалості перебування стебел у розплющеному стані на їх залишкові деформації. Відмічено, що вони зростають зі збільшенням терміну дії навантаження. Вологі стебла деформуються швидше і більше, ніж підсохлі. На рис. 8 зображено характер відновлення стебел.

Під час застосування пасів з м'якими накладками деформації стебел зменшуються і стебла відновлюються на 90-95%. Після зняття навантаження більші пошкодження стебла спостерігаються у середині зони плющення при використанні зразків існуючих пасів. Тому, для найбільш рівномірного розподілу навантаження по всій ширині паса під час виготовлення бральних апаратів рекомендовано дотримуватись суворої паралельності осей шківів і роликів. Тиск у рівчаках не повинен перевищувати 200 кПа (для існуючих пасів) та 280 кПа (для експериментальних пасів з м'якими накладками).

У п'ятому розділі “Результати польових випробувань начіпної льонобральної машини та її економічна ефективність” викладено результати випробувань експериментального зразка начіпної льонобральної машини з криволінійними поперечними рівчаками і криволінійною секцією з вивідним пасом, які проводились на полях СВК “Любченський” Рожищенського району Волинської області в сезон збирання льону 2001 року (рис. 9, а і б).

Польові випробування показали, що брання льону начіпною льонобральною машиною відповідає всім агротехнічним вимогам. Розрахунковий річний економічний ефект від використання машини за продуктивності 0,8 га/год становить 879 грн. Вище наведені дані вказують на доцільність її застосування у льонарських господарствах, зокрема фермерських.

ВИСНОВКИ та рекомендації

У дисертації наведене теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі, що виявляється у розробці конструкції, обґрунтуванні параметрів та режимів роботи начіпної льонобральної машини з поперечними криволінійними рівчаками та криволінійною секцією з вивідним пасом.

Експериментально встановлено, що відносна деформація стиску групи стебел прямопропорційно залежить від тиску в межах його дії: для коренів -0…4 МПа, для середньої ділянки стебла - 0…0,8 МПа, для верхньої - 0…0,4 МПа. Граничний тиск, за якого відбувається розплющування коренів 4,0-8,0 МПа, середньої ділянки стебла - 0,6-0,9 МПа ї верхньої - 0,3-0,6 МПа.

Видовження вивідних та бральних пасів прямопропорційне силі натягу у межах до 8-11 кН, за таких умов відносні пружні деформації знаходяться в межах 2,5-3,3 %.

Основні параметри начіпної льонобральної машини залежать від розташування апарата відносно трактора. При його боковому розміщенні можливий кут нахилу брального апарата знаходиться в межах від 5 до 20 (без використання розстилочних пристроїв) та від 20 до 60 (за умови їх застосування).

Розв'язком виведеного диференціального рівняння повороту подільника з підпружиненим прутком внаслідок переїзду ним перешкоди встановлені залежності кута повороту [формула (2)] і кутової швидкості під час опускання нижніх прутків подільника [формула (3)]. Визначено, що шлях, пройдений подільником у піднятому стані, менший, ніж у подільників без підпружинених прутків. Він зменшується зі зниженням швидкості руху агрегату, збільшенням жорсткості пружини і її попереднього стиску. На даний показник суттєво не впливає зміна маси нижніх прутків.

Встановлено, що під час роботи криволінійної секції з вивідним пасом брання стебел проводиться в передній частині секції, а інша - їх лише транспортує. В зоні вхідної частини секції порівняно з вихідною сила натягу брального паса є меншою, а вивідного - більшою. Виведені аналітичні залежності для визначення сил натягу пасів [формули (5), (6), (7)] уможливлюють обґрунтування раціональних параметрів вивідної секції.

Аналіз процесу руху стебел під час виходу з льонобрального апарата показав, що до зіткнення своїми коренями з поверхнею землі стебла рухаються за інерцією під кутом до напрямку руху агрегату, повертаються і вкладаються на поле. Теоретично виведено залежності для визначення закономірностей опускання стебел на землю і їх повороту відносно точок дотику коренів із землею [формули (9), (11), (12), (13), (14), (15)]. Час польоту стебел до зіткнення коренів з поверхнею землі тим менший, чим менші довжина стебла, його маса і початкова висота вильоту. Повертаються стебла швидше зі зростанням маси стебла, початкової кутової швидкості центра мас і зменшенням кута між напрямом руху агрегату та напрямом руху пасів. Експериментальні дослідження в лабораторних та польових умовах підтвердили викладені вище теоретичні результати.

Польові дослідження апарата машини показали, що зі збільшенням висоти брання від 13 до 29 см розтягнутість стрічки зменшується, зростає кут нахилу стебел у вивідному пристрої, проте знижується чистота брання; з підвищенням показника кінематичного режиму від 0,7 до 1,1 якість брання погіршується, кут нахилу стебел у вивідному пристрої зростає. Зменшення кута нахилу апарата до землі поліпшує якість брання. Для забезпечення агротехнічних вимог швидкість руху агрегату має бути від 4,2 до 7,5 км/год, висота брання - від 13 до 29 см, показник кінематичного режиму не перевищувати 1,1.

Зростання тиску в рівчаках збільшує кількість розплющених стебел. У першій секції їх було 49,1-61,8%, у 2-й секції - 52,7-66,8%, у 3-й секції - 61,4-76,9% та 63,2-79,2% при виході з вивідної секції. Аналіз пошкоджень стебел розробленою нами льонобральною машиною показав, що, крім розплющених (64%), є 4% надламаних, 3% з розривом кори і по 2% скручених та зламаних стебел.

Під час роботи подільників кут нахилу стебел, які не взаємодіють з прутками, зменшується зі зростанням кута між бічними прутками, зменшенням кута нахилу подільників до землі та висоти підняття їх носиків.

Встановлено, що зі збільшенням тривалості перебування стебел в розплющеному стані зростають їх залишкові деформації. Вологі стебла деформуються швидше, ніж підсохлі. Після зняття навантаження спостерігаються більші пошкодження в середині зони плющення. Застосування пасів з м'якими накладками призводить до зменшення деформацій стебел та їх відновлення на 90-95%. Під час виготовлення бральних апаратів необхідно дотримуватись паралельності осей шківів і роликів для найбільш рівномірного розподілу навантаження по всій ширині паса. Тиск у рівчаках не повинен перевищувати 200 кПа - для існуючих пасів та 280 кПа - для експериментальних пасів з м'якими накладками.

Польові випробування експериментального зразка начіпної льонобральної машини з поперечними криволінійними рівчаками та криволінійною секцією з вивідним пасом підтвердили працездатність машини і її відповідність агротехнічним вимогам. Розрахунковий річний економічний ефект від використання розробленої машини за продуктивності 0,8 га/год становить 879 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Ягелюк С.В. Дослідження нахилу стебел при дії на них подільників // Сільськогосподарські машини. - Вип. 6. - Луцьк: ЛДТУ. - 2000. - С. 211-216.

Ягелюк С.В. Дослідження польоту стебел при виході з брального апарата на розстеляння // Сільськогосподарські машини. - Вип. 7. - Луцьк: ЛДТУ. - 2000. - С. 171-177.

Ягелюк С.В. До визначення часу польоту стебел при розстелянні // Сільськогосподарські машини. - Вип. 9. - Луцьк: ЛДТУ. - 2001. - С. 183-186.

Ягелюк С. В. Вплив тривалості перебування стебел у розплющеному стані на залишкові деформації // Механизация производственных процессов рыбного хозяйства, промышленных и аграрных предприятий. Сб. науч. тр. Керченского морского технологического института. - Вып. 3.- 2002. - С. 171-174.

Ягелюк С. В. Вплив ряду параметрів льонобрального апарата на якість брання // Механизация производственных процессов рыбного хозяйства, промышленных и аграрных предприятий. Сб. науч. тр. Керченского морского технологического института. - Вып. 3.- 2002. - С. 237-240.

Хайлис Г.А. Ягелюк С.В. Анализ работы криволинейной льнотеребильной секции с выводящим ремнём // Сільськогосподарські машини. - Вип. 4. - Луцьк: ЛДТУ. - 1998. - С. 162-168 (автором аналітично визначені співвідношення сил натягу пасів у вхідній і вихідній ділянках криволінійної секції з вивідним пасом ).

Хайлис Г.А. Ягелюк С.В. Скиба Н.В. Исследование работы делителя с телескопическим подпружиненным прутком // Сільськогосподарські машини. - Вип. 5. - Луцьк: ЛДТУ. - 1999. - С. 306-317 (автором визначені закономірності повороту прутків подільника після подолання ним перешкоди).

Ужегова О.А. Ягелюк С.В. Дослідження опору пасів бральних апаратів видовженню // Сільськогосподарські машини. - Вип. 6. - Луцьк: ЛДТУ. - 2000. - С. 162-166 (автором досліджено, як опираються видовженню паси з двома трапецієподібними виступами і з різним терміном використання та порівняно з результатами досліджень пасів з одним трапецієподібним виступом).

Хайліс Г.А. Ягелюк С.В. Про вплив опору повітря на поворот стебел при розстелянні // Сільськогосподарські машини. - Вип. 8. - Луцьк: ЛДТУ. - 2001. - С. 341-351 (автором визначені закономірності повороту стебел до моменту вкладання на землю після виходу їх з брального апарата на розстеляння).

Деклараційний пат. 30614А Україна, МКл А01D45/06. Подільник льонозбиральної машини/ Цикалюк Ю. О., Юхимчук С.Ф., Хайліс Г.А., Дацюк Л.М., Ягелюк С.В. - №98031501; Заявл. 25.03.1998; Опубл. 15.12.2000, Бюл. № 7-11 - 2 с. (автором запропоновано механізм регулювання кута нахилу подільника до землі).

Деклараційний пат. 46416А Україна, МКл А01D45/06. Начіпна льонозбиральна машина/ Ягелюк С.В., Скиба Н.В., Хайліс Г.А., Юхимчук С.Ф. - №2001074885; Заявл. 12.07.2001; Опубл. 15.05.2002, Бюл. № 4 - 2 с. (автором розроблено з'єднання шарнірної рамки з бральним апаратом).

АНОТАЦІЇ

Ягелюк С. В. Параметри та режими роботи робочих органів начіпної льонобральної машини. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. - Львівський державний аграрний університет. - Львів, 2003.

Дисертація присвячена питанням теоретичного та експериментального дослідження дії робочих органів, обґрунтування параметрів і вдосконалення на цій основі начіпної льонобральної машини. Її застосування дозволяє підвищити якість брання льону. Розроблені математичні моделі опускання прутків подільника внаслідок подолання ним перешкоди, польоту та розстеляння стебел льону на землю при виході їх із брального апарата. Проаналізовано роботу криволінійної вивідної секції з вивідним пасом. Визначено вплив тривалості перебування стебел в розплющеному стані на їх залишкові деформації. Проведені польові випробування експериментального зразка начіпної льонобральної машини та розраховано економічний ефект від її використання.

Ключові слова: начіпна льонобральна машина, подільник, льон, брання, вивідна секція, розстеляння.

АННОТАЦИЯ

Ягелюк С. В. Параметры и режимы работы рабочих органов навесной льнотеребильной машины. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - машины и средства механизации сельскохозяйственного производства. - Львовский государственный аграрный университет. - Львов, 2003.

Диссертация посвящена вопросам повышения качества теребления льна-долгунца путем разработки конструкции, обоснования параметров и режимов работы делителей и брального аппарата усовершенствованной навесной льнотеребильной машины.

Анализ особенностей выращивания льна-долгунца, а также теоретических и экспериментальных исследований свойств льна-долгунца и конструкций средств механизации его теребления поставил задачи исследования. Изученные физико-механические свойства стеблей льна и ремней теребильных машин показали, что относительные деформации группы стеблей прямопропорциональны давлению для корней до 4,0 МПа, для среднего участка стебля - до 0,8 МПа, для верхнего участка - до 0,4 МПа. Давление, при котором происходит расплющивание корней, равно 4,0-8,0 МПа, среднего участка стебля - 0,6-0,9 МПа, верхнего участка - 0,3-0,6 МПа. При удлинении выводящих и теребильных ремней оно прямопропорционально силе натяжения в границах до 8-11 кН, при этом относительные упругие деформации в границах 2,5-3,3 %.

В соответствии с поставленными задачами рассмотрена работа делителя. Разработана математическая модель поворота делителя после переезда через препятствие. Определено, что путь, пройденный делителем в поднятом состоянии, тем меньше, чем ниже скорость движения агрегата, больше жесткость пружины и предварительное её сжатие.

Исследована работа выводящей секции льнотеребильного аппарата. Установлено, что теребление проводится в передней части секции, а другая часть только транспортирует стебли. Сила натяжения теребильного ремня в зоне входной части секции меньше, чем при выходе, а сила натяжения выводящего ремня у входа больше, чем при выходе. Выведены зависимости для определения сил трения и натяжения ремней.

Построена математическая модель движения стеблей при выходе из теребильного аппарата на растил, рассмотрены две фазы движения стеблей (полёт и поворот). Время полета стеблей до столкновения их корней с поверхностью поля тем меньше, чем меньше длина стебля, его масса и начальная высота вылета. Время поворота стебля уменьшается с увеличением массы стебля, начальной угловой скорости центра масс и уменьшением угла между направлением движения агрегата и ремней. Экспериментальные исследования в лабораторных и полевых условиях подтвердили изложенные выше теоретические результаты.

Полевые исследования аппарата машины показали, что для того, чтобы качество теребления лучше всего отвечало агротехническим требованиям, скорость движения агрегата может быть от 4,2 до 7,5 км/ч, высота теребления - от 8 до 29 см, угол наклона аппарата к земле - от 10 до 20. Установлено, что с увеличением давления в ручьях увеличивается количество расплющенных стеблей, а число неповрежденных - уменьшается. В первой секции их было 49,1-61,8%, во 2-й секции - 52,7-66,8%, в 3-й - 61,4-76,9% и 63,2-79,2% при выходе из выводной секции. Анализ повреждений стеблей разработанной нами теребильной машиной показал, что, кроме 64% расплющенных, есть 4% надломленных, 3% - с разрывом коры и по 2% скрученных и сломанных стеблей.

Получило дальнейшее развитие изучение взаимодействия стеблей с прутками делителей. При работе делителей угол наклона стеблей, которые не взаимодействуют с прутками, уменьшается с увеличением угла между боковыми прутками, уменьшением угла наклона делителей к земле и высоты установки их носиков.

Установлено, что с увеличением продолжительности пребывание стеблей в расплющенном состоянии после снятия нагрузки возрастают их остаточные деформации. Влажные стебли деформируются быстрее и больше, чем подсохшие стебли. После снятия нагрузки наблюдаются большие повреждения в середине зоны плющения, а по краям деформации быстрее восстанавливаются. При применении ремней с мягкими накладками деформации стеблей уменьшаются и стебли восстанавливаются на 90-95%. Для наиболее равномерного распределения нагрузки по всей ширине ремня, необходимо при изготовлении теребильных аппаратов придерживаться параллельности осей шкивов и роликов; давление в ручьях не должно превышать 200 кПа (для существующих ремней) и 280 кПа (для экспериментальных ремней с мягкими накладками).

Полевые испытания экспериментального образца навесной теребильной машины с поперечными криволинейными ручьями и криволинейной секцией с выводным ремнём подтвердили работоспособность машины и соответствие агротехническим требованиям. Расчетный годовой экономический эффект от использования разработанной машины при производительности 0,8 га/ч составляет 879 грн.

Ключевые слова: навесная теребильная машина, делитель, лён, теребление, выводящая секция, расстил.

ANNOTATION

Ygeluk S.V. Parameters and states of working organs outboard flax-pulling machine. - Manuscript.

Thesis on cosearching for scientific degrees of candidate of technical sciences by specialty 05.05.11 - machines and facilities an agricultural production agriculture's - Lvіv State Agrarian University. - Lvіv, 2003.

Thesis is devoted by the questions of theoretical and experimental study of working organs, motivation of their parameters and improvements on this base outboard flax-pulling machine. It's using allows raise a quality of pulling flax. Designed mathematical model of moving a divisor over the obstacle, mathematical model of flight and spread flax to the land when it leaving flax-pulling apparatus. Analyse working a curvilinear excretory section with excretory belt. Explored influence to long deformation on remaining deformation stalk. Conduct field testing an experimental sample outboard flax-pulling machine and is calculated economic effect from its use.

Keywords: outboard flax-pulling apparatus, divisor, flax, pulling, remove section, spread up.

Підписано до друку 6 . 03. 2003 р.

Формат 60 84 1/16 арк. Папір друк.

Наклад 100 прим. Ум. друк. арк. 0,9. Зам. 491

Віддруковано у РВВ ЛДТУ

43018, м. Луцьк, вул. Львівська, 75

Размещено на Allbest.ru

...