Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛЬВІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 631.358:633.521

ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ЗМІННИХ БРАЛЬНОГО І ПІДБИРАЛЬНО-ПОВЕРТАЛЬНОГО АПАРАТІВ ЛЬОНОЗБИРАЛЬНОЇ МАШИНИ

05.05.11 - машини і засоби механізації

сільськогосподарського виробництва

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ДАЦЮК ЛЕОНІД МИКОЛАЙОВИЧ

Львів 2005

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 обладнання переробних виробництв.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Заслужений винахідник України Гевко Роман Богданович, Тернопільська академія народного господарства, завідувач кафедри інженерного менеджменту, директор інституту аграрної економіки і менеджменту;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Коваль Сергій Миколайович, Український науково-дослідний інститут по випробуванню та прогнозуванню техніки і технологій для сільськогосподарського виробництва, перший заступник директора.

Провідна установа: Національний науковий центр “Інститут механізації і електрифікації сільського господарства” УААН, лабораторія механізації заготівлі кормів із трав, Київська область, Васильківський район, смт. Глеваха.

Захист відбудеться “8” квітня 2005 р. о 11 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 36.814.03 у Львівському державному аграрному університеті за адресою: 80381, Львівська обл., Жовківський р-н, м. Дубляни, вул. Володимира Великого, 1, корпус механізації, ауд. 34 М.

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

Автореферат розісланий “7” березня 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Ковалишин С.Й.

Загальна характеристика роботи

Актуальність дослідження. Льон-довгунець - одна з головних технічних культур поліських та західних районів України. Він одна з небагатьох рослин, яка повністю підлягає переробці і використанню. Вирощується, в основному, для отримання волокна і насіння.

Найбільш важливим і трудомістким етапом вирощування льону є його збирання. На сучасному етапі для збирання льону застосовують два способи: комбайновий і роздільний. Господарствам вигідно частину льону збирати роздільним способом, а другу частину - комбайновим способом, так як це дозволяє почати збирання на декілька днів раніше, тому більше буде насіння хорошої якості і будуть меншими втрати. Але для цього господарствам потрібно придбати основні машини (комбайн і підбирач-обчісувач), що може знизити економічний ефект від застосування засобів механізації. В той же час і комбайн, і підбирач-обчісувач містять, в основному, ті ж самі механізми, різниця лише в тому, що у комбайна є бральний апарат, а у підбирача-обчісувача - підбирач. За таких умов невигідно створювати дві машини - комбайн і підбирач-обчісувач. Потрібно, щоб комбайн за невеликого переобладнання міг стати підбирачем-обчісувачем.

Застосування універсальної льонозбиральної машини, яка може виконувати в різні терміни окремі операції і може мати змінні апарати, дозволяє усунути ризики збирання льону. Завдяки цьому можна застосувати і комбайновий, і роздільний способи, що підвищить ефективність виконання збиральних робіт. У зв'язку з цим доцільно провести дослідження і дослідно-конструкторські роботи з метою створення дешевої і простої в експлуатації льонозбиральної машини зі змінними апаратами.

Зв'язок роботи із науковими програмами. Дисертаційну роботу виконано згідно з програмою науково-дослідних робіт Луцького державного технічного університету “Теоретичні основи роботи льонозбиральних машин” (номер державної реєстрації 0102U000255).

Мета і задачі досліджень. Мета роботи - підвищити ефективність технологічного процесу збирання льону на основі розроблення льонозбиральної машини зі змінними бральним і підбирально-повертальним апаратами та визначити їх параметри і режими роботи.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

Проаналізувати способи збирання льону та конструкції чинних бральних та підбирально-повертальних апаратів, обґрунтувати доцільність розробки машини зі змінними бральним та підбирально-повертальним апаратами.

Здійснити аналіз теорій робочих процесів брання та підбирання-обертання льону, що лежать в основі розробки конструкції відповідних змінних апаратів.

Аналітично обґрунтувати параметри системи шківів пасового приводу брального та підбирально-повертального апаратів.

Визначити колову силу і потрібну потужність для приводу довгого та короткого пасів брального апарата.

Дослідити роботу і обґрунтувати параметри чистиків шківів та роликів.

Аналітично оптимізувати віддаль від вивідного рівчака до робочої вітки поперечного транспортера.

Виконати двохфакторний експеримент та обґрунтувати технологічні параметри підбирально-повертального апарата.

Провести польові випробування універсальної льонозбиральної машини, почергово обладнаної розробленими бральним та підбирально-повертальним апаратами, визначити спожиту потужність під час роботи та розрахувати економічну ефективність її використання.

Об'єкт досліджень - змінні бральний і підбирально-повертальний апарати льонозбиральної машини та процес їх взаємодії зі стеблами льону.

Предмет досліджень - залежність показників якості виконання процесів брання і підбирання від параметрів змінних апаратів та властивостей льону під час його збирання. льон підбирання обертання потужність

Методи досліджень. Для розв'язання поставлених задач виконані теоретичні та експериментальні дослідження. Теоретичні дослідження проведені із застосуванням методів механіко-математичного моделювання, класичної механіки та механіки рослинних матеріалів. Аналіз математичних моделей здійснювався за допомогою прикладних та розроблених програм на ПЕОМ. Експериментальні дослідження проводились на основі системного підходу, лабораторних та польових випробувань статистичного опрацювання даних, планування багатофакторного експерименту.

Наукова новизна одержаних результатів. Запропоновано варіант комплектації льонозбиральної машини змінними бральним і підбирально-повертальним апаратами та проведено узгодження їх режимів роботи шляхом встановлення ведучих шківів відповідного діаметру; розвинуто теорію приводу пасової передачі брального апарата з декількома ведучими шківами; встановлено вплив руху стрічки льону на зміну сили натягу паса в поперечних рівчаках брального апарата під час брання; досліджено перехід стебел із вивідного рівчака в канал поперечного транспортера; розроблено теорію роботи чистиків шківів і роликів.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено змінні бральний та підбирально-повертальний апарати, отримано параметри і режими їх роботи. На підставі цього створено льонозбиральну машину зі змінними робочими апаратами. За результатами багатофакторного експерименту виведена регресійна залежність, яка дає змогу оцінити роботу повертального механізму підбирально-повертального апарату. Результати теоретичних та експериментальних досліджень взяли до використання конструкторське бюро виробничого об'єднання РТП м. Луцьк, Львівська державна зональна машиновипробувальна станція. Ефективність роботи запропонованої льонозбиральної машини на полях Волинського ІАПВ підтвердила позитивні результати випробувань, що засвідчено актом випробувань.

Особистий внесок здобувача. Основні дослідження за темою дисертації виконані автором особисто. Описано конструктивні особливості машини для двофазного збирання льону [1]. Визначено натяг паса і тиск у криволінійному рівчакові льонобрального апарату [2]. Досліджено перехід стебла з вивідного рівчака до поперечного транспортера льонокомбайна [3]. В наукових працях, опублікованих у співавторстві, автором безпосередньо розроблено методику визначення завантаження трьох ведучих шківів брального апарата під час роботи на різних ступенях завантаження [4], визначено сили опору в рівчаках брального апарата для довгого та короткого паса [5], обґрунтовано конструкцію ексцентрикового механізму пальця підйомника [6], проведено досліди, оброблено осцилограми та оформлено результати дослідів [7], запропоновано привод довгого та короткого пасів брального апарата [8], розроблено механізм підбору стрічки льону [9]. Постановка задач, аналіз і трактування результатів виконано спільно з науковим керівником та, частково, із співавторами публікацій.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, що містяться в дисертації, доповідались і одержали позитивну оцінку на: науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу ЛДТУ (м. Луцьк, 1998-2003 рр.); міжнародній науково-практичній конференції “Перспективні технології енергозбереження” НАУ (м. Київ, 1999 р.); другій міжнародній конференції пам'яті акад. П.М. Василенка (м. Луцьк, 2001 р.); всеукраїнській семінар-нараді льонарів на базі СВК “Волинь” (с. Дуліби, Турійського району, 2001 р.); третій міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми технічного сервісу сільськогосподарської техніки” ХДТУ (м. Харків, 2004 р.); між кафедральному науково-методичному семінарі факультету механізації сільського господарства ЛДАУ (м. Львів, 2004 р.)

Публікації. Результати наукових досліджень викладені у 9 друкованих працях, з них 7 - у фахових збірниках наукових праць, 2 - патенти України на винахід. Загальний обсяг публікацій становить 2,27 друк. арк., з яких 2,08 друк. арк. є особистим доробком автора.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, загальних висновків і рекомендацій, списку використаних джерел зі 148 найменувань та 8 додатків. Основна частина викладена на 157 сторінках, містить 50 рисунків і 13 таблиць. Повний обсяг роботи становить 180 сторінок.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, об'єкт, предмет, методи досліджень, окреслено наукову новизну і практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі “Стан питання, мета та завдання досліджень” розглянуто існуючі способи, засоби механізації та технології збирання льону, проаналізовано конструкції льонозбиральних машин та їх бральних і підбирально-повертальних апаратів. Ці питання були предметом досліджень М.І. Шликова, М.Н. Летошнева, А.С. Маята, І.В. Крагельського, П.А. Сторца, Г.А. Хайліса, М.М. Бикова, М.М. Ковальова, В.Н. Рябцева, І.П. Карпеця, В.Б. Ковальова, А.Ю. Горбового, С.Ф. Юхимчука, Ю.О. Цикалюка та ін. Ними встановлено низку теоретичних закономірностей процесів брання та підбирання стебел льону і обґрунтовано технологічні та конструктивні параметри бральних і підбирально-повертальних апаратів. У результаті проведеного аналізу існуючих літературних джерел доведено доцільність розробки універсальної льонозбиральної машини зі змінними робочими органами. Для цього пропонується як аналоги бральний апарат з поперечними бральними рівчаками, який частково досліджував С.Ф. Юхимчук, і підбирально-повертальний апарат, підбиральну частину якого обґрунтував Ю.О. Цикалюк. Проте багато питань, пов'язаних із цими апаратами, залишаються недослідженими. Зокрема не обґрунтовано параметри: тришківного приводу брального апарату; чистиків для очищення шківів та роликів змінних апаратів; повертальної частини підбирально-повертального апарата. Не досліджено: завантаження брального паса за всією його довжиною під час брання та транспортування стебел; вихід стебел із змінних апаратів; енергетику льонозбиральної машини, обладнану відповідним змінним апаратом. Вирішення цих питань зумовило вибір теми, мети і завдань подальших досліджень.

У другому розділі “Теоретичне обґрунтування параметрів змінних брального і підбирально-повертального апаратів льонозбиральної машини” описано конструктивні особливості запропонованих змінних брального і підбирально-повертального апаратів та обґрунтовано їх основні параметри. Схему цієї машини подано на рис. 1.

Бральний апарат 9 можна замінювати на підбирально-повертальний апарат 11. Їх конструкції розроблялися з урахуванням умов роботи льонокомбайна та підбирача стрічок льону.

Робоча швидкість машини обладнаної бральним апаратом, становить 2,01…2,47 м/с, а підбирально-повертальним апаратом - 1,18…2,01 м/с. Частота обертання їх ведучих шківів є рівною 38,8 с^-1. З врахуванням цього визначили їх радіуси, які становлять для брального апарата 72,5 мм, а для підбирально-повертального апарату - 90 мм.

Аналітично обґрунтовано завантаження ведучих шківів досліджуваних апаратів. Детально розглянуто привод брального апарату із трьох шківів для довгого пасу (рис. 2).

З аналізу схеми рис. 2 випливає, що спочатку навантажується зона збігаючої вітки пасу, або шків 3. Після повного навантаження шківа 3 за подальшого зростання сили Р навантажуються шків 2, а пізніше і 1. Якщо під час розрахунку за формулою (1) значення кута ґ є меншим за ₃, тоді все тягове навантаження несе шків 3 і кут ґ відкладаємо на збігаючій вітці пасу в зоні шківа 3. Тоді ґ₃=ґ. За умови, що ґ=₃, то кут ґ відкладається на всій дузі шківа 3. Якщо виконується нерівність ₃ ґ ₃+₂, тоді тягове навантаження несуть повністю шківи 3 і частково 2, а кут ґ відкладається повністю на шківі 3 і на частині ґ₂ шківа 2. В такому разі ґ=₃+ґ₂. Коли ґ=₃+₂, тоді все тягове навантаження несуть шківи 3 і 2. Якщо ₃+₂ ґ ₃+₂+₁, тоді тягове навантаження несуть повністю шківи 3 і 2 і частково 1. В цьому випадку кут ґ відкладається повністю на шківах 3 і 2 і на частині ґ₁ шківа 1, а ґ=₃+₂+ґ₁. За умови ґ=₃+₂+₁ тягове навантаження несуть всі три шківи. Це граничний випадок, після якого за зростання навантаження пасова передача зупиниться.

З аналізу отриманих даних випливає, що в пасовій передачі основне навантаження лежить на ведучій частині зони збігаючої вітки пасу, тоді як зона набігаючої вітки не навантажена.

Визначені формули для визначення кутів обхвату ведучих шківів з урахуванням їх геометричних параметрів.

Отже, щоб знайти ступінь завантаження ведучих шківів таким методом потрібно знайти ґ.

Кут ґ, який відповідає дугам пружного ковзання на всіх шківах (рис. 2), визначається за формулою, складеною на підставі положень теорії пасової передачі:

, (1)

де f - коефіцієнт тертя обода шківа до пасу; S_nоч - сила початкового (попереднього) натягу паса, Н; Р - колове зусилля на ведучих шківах, Н.

За рівнянням (1) проведені розрахунки і побудована залежність кута ґ від відношення за f=0,50, f=0,75 і f=1,00. Отримана графічна залежність показана на рис. 3. Із графіка видно, що коли зростає відношення , необхідне значення кута ґ зростає, але лише в межах цього відношення від 0 до 1, причому за <1 необхідне значення кута ґ досягає нескінченності.

Визначено натяг брального паса і тиск для побудови діаграм (за формулами , де - початкова сила, з якою пас обтягує ролик (в початковому дотичному перерізі), Н; f - коефіцієнт тертя; ґ - кут обхвату диска, починаючи від початкового перерізу до розглядуваного, рад; , де S, В - відповідно натяг і ширина паса; R - радіус шківа) на криволінійних ділянках пасової передачі під час роботи.

Аналіз показує, що тиск зростає в кожному наступному бральному рівчаку і досягає максимального значення 116 кПа у четвертому. Найбільший натяг паса в цій передачі також в цьому рівчаку і становить 1158 Н, що є менше розривного зусилля пасу, тому пасова передача брального апарата роботоздатна.

Проведено силовий та енергетичний розрахунок пасової передачі брального апарата. Колова сила, що передається довгим та коротким пасом, визначаються за формулами:

, (3)

де S_o, S_ok - початкова сила, з якою відповідно довгий або короткий пас обтягує ролик, Н; k_пз - коефіцієнт, який враховує роботу, що витрачається на згин пасу і подолання тертя в опорі ролика, (k_пз=0,01 - 0,02); - ширина захвату бральної секції, м; i_о - густота стеблостою, шт./м²; P_c - середнє значення сили опору стебла висмикуванню з ґрунту, Н; s_p - довжина бральної ділянки брального рівчака, м; µ - показник швидкісного режиму, рівний відношенню швидкості руху машини v_м до швидкості пасу v_р; - коефіцієнт, який враховує, яка частина стебел в рівчакові робить опір висмикуванню; _о - середнє значення кута, під яким діє сила опору стебла висмикуванню, рад.

Потужність, вживана бральним апаратом є

. (4)

В даному випадку швидкість v_p однакова для довгого і короткого пасу.

Чистики поверхонь шківів і роликів машини виконують важливу роль, зчищуючи з вказаних поверхонь прилиплу до них під час роботи масу роздавлених листків і насіннєвих коробочок, змішаних із землею. Якщо цього не робити, то може мати місце буксування пасів або їх злітання, що недопустимо.

Розглянуто три випадки розміщення чистика відносно шківа: б=90^о; б>90^о; б<90^о, де б - кут між напрямком леза чистика і радіусом, який з'єднує кінець леза з центром обертання шківа (рис. 4).

У випадку режиму чистого різання прилиплої маси (б=90^о) потужність N_ч, необхідна для роботи чистика, рівна:

, (5)

де P_op - сила опору різання (очищення), Н; r_ш - радіус шківа, м; щ - кутова швидкість обертання шківа, с^-1.

У випадку, коли б>90^о, потужність N_ч визначається з виразу:

, (6)

де ц - кут тертя, рад; ц = arctg f, де f - коефіцієнт тертя ковзання поверхні шківа відносно леза; в - кут між рівнодійною R_І сил N_OA і F_T (N_OA - сила, з якою лезо тисне на поверхню шківа; F_T - сила тертя ковзання шківа відносно леза) та рівнодійною R сил R_І і P_op, рад.

У випадку, коли б<90^о, лезо дотикається цієї маси тильною стороною і кромка не притискається до поверхні шківа. За такої умови вона не може повністю зрізати налиплу масу. Тому необхідно, щоб кут б не був меншим 90^о. Аналітично встановлено, що мінімальна потужність досягається за умови, коли лезо чистика встановлюється під кутом 90^о до радіуса шківа, проведеного від його центру до точки дотику леза.

Досліджено перехід стебел з вивідного рівчака в канал поперечного транспортера. Рівняння плоскопаралельного руху стебла мають вигляд:

;

; (7)

,

де m_c - маса стебла, кг; - момент інерції стебла відносно осі, яка проходить через його центр мас перпендикулярно площині, в якій здійснюється політ, кг·м²; - кут повороту стебла в площині креслення (цей кут відраховується проти годинникової стрілки від вертикалі), рад; G - сила ваги, Н; F_x, F_y - проекції сили опору повітря на осі х, у (вісь х направлена в бік руху стебла вздовж брального рівчака, а вісь у перпендикулярно осі х вниз), Н; б_р - кут нахилу брального апарату до горизонту, рад; б_Т - кут між лінією рівчака і поздовжньою вертикальною площиною, рад.

Із рішення рівнянь (7) видно, що політ стебла здійснюється без його повороту, тому відбувається лише переміщення стебла вздовж осей х і у.

Розв'язавши рівняння (7) отримано вирази траєкторії руху стебла:

; (8)

. (9)

Під час русу стебла вздовж осі х наступає такий момент, коли воно впреться в стінку каналу. Це пройде через такий проміжок часу t_к, під час якого стане рівним , де l - ширина каналу транспортера. Для визначення часу t_к треба в рівняння (8) підставити на місце відстань , а на місце t підставити t_к, і розв'язати отримане рівняння відносно t_к.

Рівняння для визначення часу польоту стебла має вигляд:

. (10)

На підставі цього час t_к з рівняння (10) визначається на ПЕОМ за допомогою програми Maple V. Щоб розмістити ланцюг по висоті, час t_к підставляємо в рівняння (9) і знаходимо, що у_м, буде рівним 75 мм. На такій відстані від вивідного рівчака треба розмістити ланцюг поперечного транспортера.

У третьому розділі “Програма та методика експериментальних досліджень” викладена програма досліджень, описані експериментальні установки, прилади, обладнання і методика проведення досліджень.

Програмою досліджень передбачалось: визначення тиску в поперечних бральних рівчаках; дослідження впливу перекосу встановлення шківа на тиск у криволінійному рівчаку; визначення коефіцієнта, який враховує втрати енергії на згин пасу навколо шківа і тертя в роликовій опорі; визначення коефіцієнта опору під час русу пасу підбирача внаслідок його перехрещення за різних сил натягу; визначення впливу конструктивних параметрів напівперехресного пасу на зміщення стебел при їх транспортуванні в підбирально-повертальному апараті; вивчення впливу положення чистика бральної секції на якість очищення шківа; визначення спожитої потужності для роботи льонозбиральної машини; випробування універсальної льонозбиральної машини в польових умовах; проведення дослідів з порівнянням комбайнової та роздільної технологій збирання льону.

Для проведення експериментів у лабораторних і польових умовах, крім стандартної вимірювальної апаратури (спеціальний портативний прилад ємнісного типу для визначення тиску у бральних рівчаках), використовувались спеціально виготовлені: лабораторна установка для дослідження впливу перекосу встановлення шківа на тиск у криволінійному рівчаку; установка для визначення коефіцієнта, який враховує втрати енергії на згин пасу навколо шківа і тертя в опорі; установка для визначення коефіцієнта опору від перехрещення паса.

Для проведення тензометрування використовувались тензорезистори 2ФКРВ - 10 - 100Х, десятиканальний підсилювач ТОПАЗ - 3 - 03 і осцилограф С1 - 35.

Математичним методом планування експерименту досліджували вплив кроку встановлення голок напівперехресного паса та зазору між пасом та піддержувальними прутками на зміщення стеблової стрічки під час її транспортування у повертальному механізмі підбирально-повертального апарату. Регульованими величинами були: ступінь стиснення стрічки, його кодоване значення Х₁ (0,4; 0,5; 0,6); крок між голками Х₂ (160; 180; 200 мм).

Основні досліди проводились як у лабораторних, так і в польових умовах з використанням розроблених брального і підбирально-повертального апаратів.

У четвертому розділі “Результати експериментальних досліджень” представлені результати експериментальних досліджень роботи розроблених апаратів. Отримані середні значення тиску в поперечних бральних рівчаках під час холостого і робочого режимів роботи. На підставі порівняння розрахованих теоретичних і визначених експериментально значень тиску у поперечних бральних рівчаках (рис. 5), виконано регулювання брального апарата.

Між наведеними на рис. 5 експериментальними і теоретичними значеннями є розбіжності, найбільше значення якої не перевищує 5,2%. Цим підтверджується правильність теоретичних положень і можливість їх використання на практиці. Варто зазначити, що експериментальні дані є більші від теоретичних через неврахування під час розрахунків ваги паса і стебел.

Досліджено вплив перекосу встановлення шківа відносно площини пасової передачі. Встановлено, в першому рівчаку допускається кут перекосу до 2^о30ґ, в другому - до 2^о10ґ, в третьому - до 1^о52ґ.

Проведенням дослідів з визначення коефіцієнта, який враховує втрати енергії на згин пасу навколо шківа і тертя в роликовій опорі, були визначені значення цього коефіцієнта, для різних початкових натягів та кутів обхвату шківів (k_пз=0,02…0,04).

Для визначення коефіцієнта опору від перехрещення пасу k_оп виведені формули:

; ;

де k_оп1 - новий пас; k_оп2 - 1 сезон роботи; k_оп3 - 2 сезони роботи.

Дослідження впливу ступеня стиску стеблової стрічки н та кроку встановлення голок t напівперехресного пасу на зміщення стрічки y під час її транспортування у підбирально-повертальному апараті проводились з використанням математичного методу планування. Отримане лінійне рівняння регресії, яке описує даний на вказані параметри вплив було використане для знаходження зони оптимальних значень факторів методом “крутого сходження”. У цій зоні ставився повнофакторний експеримент, в результаті якого одержано рівняння регресії для зміщення стрічки:

y=2,7+0,4167·x₁ - 0,0722·x₂+2,2167·х₁²+0,0167·x₂² - 0,3333·x₁ ·x₂, (11)

де x₁ - кодоване значення н; x₂ - кодоване значення t.

Використовуючи можливості комп'ютерного забезпечення MatCAD за рівнянням регресії (11) побудовано поверхню відгуку та проекції її двомірних січень на площину х₁х₂ (рис. 6).

Аналіз поверхні відгуку показує, що в інтервалі розглядуваних факторів крок між голками мало впливає на зміну зміщення стеблової стрічки. Тому його вибираємо таким, щоб за довжини паса 2200 мм число голок було кратне цілому числу. Цій умові відповідає число голок 16 з кроком встановлення 137,5 мм. Досліджуючи крок встановлення голок, який є рівним встановлено, що для цього рівня фактора x₂ найменше значення зміщення стрічки y буде за х₁, рівним -0,08 (рис. 5.б, точ. А). Переходимо до натурального значення = . Отже визначений ступень стиску стрічки оптимальний.

Експериментально досліджено вплив зазору між шківом та чистиком, а також кут встановлення на його самоочищення і очистку шківа. В результаті дослідів встановлено, що зазор між чистиком і шківом має бути в межах 0,5 - 1 мм, а кут встановлення чистика повинен бути рівним 105^о - 110^о.

Проведено енергетичну оцінку льонозбиральної машини, дані якої представлено в табл. 1.

Таблиця 1

Енергетичні дані льонозбиральної машини

Машина	Швидкість руху, км/год (м/с)	Режим роботи	Тягова потужність NT, кВт	Потужність на карданному валу, Nк.в., кВт	Потужність на привід апарату, Nа, кВт
Льонокомбайн з бральним апаратом	7,25 (2,0)	Холостий	2,81	8,07	1,58
		Робочий	3,73	11,23	3,07
	9,30 (2,6)	Холостий	4,32	8,08	1,58
		Робочий	4,20	13,93	3,04
Льонокомбайн з підбирально-повертальним апаратом	4,26 (1,2)	Холостий	2,04	7,11	0,62
		Робочий	2,07	9,09	1,37
	7,25 (2,0)	Холостий	2,79	7,12	0,62
		Робочий	2,81	10,03	1,79

Їх аналіз свідчить, що потужність на привод підбирально-повертального апарата менша за потужність на привод брального апарата приблизно на 40-55%, але вибір енергетичного засобу для машини проводимо за значеннями брального апарата.

У п'ятому розділі “Результати польових випробувань та ефективність універсальної льонозбиральної машини” наведено агротехнічну оцінку роботи машини зі змінними бральним та з підбирально-повертальним апаратами (рис. 7, а і б).

У польових умовах порівнювалися комбайновий і роздільний способи збирання льону для встановлення їх переваг і недоліків. За порівняння різних технологій збирання льону проводилася їх агротехнічна оцінка. Порівнювалися такі способи збирання в ранній жовтій стиглості і в жовтій стиглості: а) комбайновий без обертання; б) комбайновий з обертанням; в) роздільний без обертання; г) роздільний з обертанням.

Трирічними дослідженнями встановлено, що за умови збирання льону у ранній жовтій стиглості якість насіння вища за роздільного збирання льону. Істотно покращує якість трести обертання соломи. Для комбайнового способу збирання номер трести без обертання 1,45, а з обертанням 1,64, а роздільного, відповідно, 1,52 та 1,62. Під час вибирання льону в жовтій стиглості способи збирання істотно не вплинули на якість насіння, хоча обертання соломи покращує якість трести на 0,06 під час комбайнового та 0,05 - за роздільного.

Агротехнічні показники випробувань експериментального зразка льонозбиральної машини зі змінними бральним та з підбирально-повертальним апаратами, які проводились на полях Волинського інституту агропромислового виробництва, відповідають існуючим вимогам до льонозбиральної техніки.

Розрахунок економічної ефективності свідчить про доцільність використання льонозбиральної машини з бральним апаратом і тієї ж машини з підбирально-повертальним апаратом. Річний економічний ефект від використання машини з бральним апаратом (в цінах 2003 року ) становить 1349 грн, а машини з підбирально-повертальним апаратом - 667 грн. Загальний річний економічний ефект від використання розроблених апаратів є рівним 2016 грн.

Висновки

Дисертація висвітлює вирішення науково-прикладної задачі підвищення ефективності процесу збирання льону на основі адаптування способів збирання до погодних умов збиральних сезонів на основі створення універсальної льонозбиральної машини зі змінними бральним і підбирально-повертальним апаратами, яка дає змогу реалізувати переваги як комбайнового, так і роздільного способів збирання залежно від погодних умов.

На основі аналізу способів збирання льону, конструкцій машин для їх реалізації, а також досягнень науки та практики стосовно розробки бральних та підбирально-обертальних апаратів обґрунтовано доцільність створення та конструктивного узгодження з основною льонозбиральною машиною змінних брального та підбирально-повертального апаратів.

Функціональний аналіз чинних бральних та підбирально-повертальних апаратів уможливив обґрунтування вибору ефективних конструкцій змінних брального та підбирально-повертального апаратів, які уможливлюють якісне виконання відповідних процесів.

Для реалізації альтернативних технологій збирання льону на основі комбайнового та роздільного способів розроблено конструкцію льонозбиральної машини зі змінними бральним та підбирально-повертальним апаратами, яка складається з постійних і змінних механізмів.

На основі функціонально-структурного аналізу обґрунтовано просторове розміщення змінних апаратів на льонобральній машині, а також узгоджені режими їх роботи на основі підбору діаметрів ведучих шківів. Зокрема, обґрунтовано, що максимальна частота обертання ведучих шківів становить 38,8 с^-1, а їх радіус має становити: для брального апарата - 72,5 мм, для підбирально-повертального апарата - 90 мм.

Для якісного виконання процесу брання та транспортування стрічки льону за допомогою брального апарата з поперечними рівчаками розкрито явище взаємодії між елементами пасової передачі з декількома ведучими шківами, яке дало змогу визначити завантаження ведучих шківів та умову передачі руху (1).

На основі силового та енергетичного розрахунків пасової передачі брального апарата виведені формули (2), (3), (4), які дають змогу відповідно визначити колову силу довгого та короткого пасів і потрібну потужність на їх привод, яка залежно від режиму роботи машини та властивостей стеблостою, знаходиться в межах 2,5…3,1 кВт.

Теоретичний аналіз процесу очищення шківів і роликів розроблених апаратів за допомогою чистика уможливив обґрунтування формул (5), (6) для визначення потрібної під час очищення потужності за різних положень чистика. Аналітично встановлено, що мінімальна потужність досягається за умови, коли лезо чистика встановлюється під кутом 90^о до радіуса шківа, проведеного від його центру до точки дотику леза.

Обґрунтована система диференціальних рівнянь (7) плоскопаралельного руху стебла льону з вивідного рівчака в канал поперечного транспортера дала змогу вивести залежності (8), (9), (10) між координатами траєкторії польоту та часом руху стебла, на основі яких аналітично розрахована відстань між вивідним рівчаком та ланцюгом поперечного транспортера - l = 75 мм.

На основі порівняння результатів експериментального дослідження тиску у поперечних бральних рівчаках з теоретичними даними встановлено, що значення тиску більше для робочого режиму, ніж для холостого. Найбільша різниця між експериментальними і теоретичними дослідженнями становить 5,2%. Це підтверджує вірогідність аналітичних залежностей.

Виконання планового двофакторного експерименту дало змогу встановити залежність (11) величини зміщення стеблової стрічки у повертальному механізмі підбирально-повертального апарату від ступеня її стиску та кроку між голками на пасі, на підставі якої визначено оптимальні значення: ступеня стиску - 0,946; кроку між голками - 137,5 мм. Експериментально визначено, що на очищення шківа впливає зазор між чистиком та шківом, а на самоочищення чистика впливає кут встановлення чистика. Щоб забезпечити краще очищення, зазор має бути в межах 0,5…1,0 мм, а кут встановлення чистика повинен бути в межах 105^о…110^о.

На основі польових випробувань льонозбиральної машини встановлено, що потужність на привод брального апарата майже не змінюються із збільшенням швидкості руху машини і становить в середньому 3,05 кВт, а потужність на привод підбирально-повертального апарата зростає від 1,37 кВт до 1,79 кВт. Потужність на привод робочих органів машини за холостого ходу не залежить від швидкості її руху. Потужність на привод підбирально-повертального апарата менша за потужність на привод брального апарата приблизно на 40-55%.

Очікуваний річний економічний ефект від використання розробленої машини, обладнаної змінними бральним або підбирально-повертальним апаратами, становить 2016 грн.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Дацюк Л.М. Конструктивні особливості машини для двофазного збирання льону // Сільськогосподарські машини: Зб. наук. ст. Випуск 5. Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 1999. С. 81-84.

Дацюк Л.М. Визначення натягу паса і тиску в криволінійному рівчакові льонобрального апарату // Сільськогосподарські машини: Зб. наук. ст. Випуск 6. Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 2000. С. 54-59.

Дацюк Л.М. Політ стебла з вивідного рівчака до поперечного транспортера льонокомбайна // Сільськогосподарські машини: Зб. наук. ст. Випуск 12. Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 2004. С. 49-56.

Хайлис Г.А., Дацюк Л.М. Про завантаження ведучих шківів брального апарата з поперечними рівчаками // Сільськогосподарські машини: Зб. наук. ст. Випуск 8. Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 2001. С. 331-336 (автором розроблено методику визначення завантаження трьох ведучих шківів брального апарату під час роботи на різних ступенях завантаження).

Хайлис Г.А., Дацюк Л.М. Розрахунок опору в рівчаках льонобрального апарата з поперечними рівчаками // Сільськогосподарські машини: Зб. наук. ст. Випуск 9. Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 2001. С. 145-150 (автором визначено сили опору в рівчаках брального апарату для довгого та короткого паса).

Цикалюк Ю.О., Рудий С.М., Дацюк Л.М. Механізм підйому стебла льону // Сільськогосподарські машини: Зб. наук. ст. Випуск 3. Луцьк: ІАУ, Волинське відділення, 1997. С. 282-283 (автором обґрунтовано конструкцію ексцентрикового механізму пальця підйомника).

Юхимчук С.Ф., Дацюк Л.М. Енергетична оцінка льонозбиральної машини // Вісник ХДТУ сільського господарства. Випуск 24. Харків, 2004. С. 7-10 (автором проведено досліди, оброблено осцилограми та оформлено результати дослідів).

Пат. 22515А Україна, МКл А01D45/06. Машина для збирання льону: Хайліс Г.А., Божидарник В.В., Горбовий А.Ю., Юхимчук С.Ф., Довгополюк В.Ф., Дацюк Л.М., Клекоць Л.І., Ужегова О.А., Цикалюк Ю.О., Рудий С.М. (Україна) № 97031357; Заявл. 25.03.97; Опубл. 17.03.98, Бюл. № 6. 5 с. (автором запропоновано привод довгого та короткого пасів брального апарату).

Пат. 928 Україна, МКВ А01D45/06. Підбирач стрічки льону: Налобіна О.О., Дацюк Л.М., Пуць В.С., Хайліс Г.А. (Україна) №2000106098; Заявл. 30.10.2000; Опубл. 16.07.2001, Бюл. № 6. 3 с. (автором розроблено механізм підбору стрічки льону).

Анотація

Дацюк Л.М. Обґрунтування параметрів змінних брального і підбирально-повертального апаратів льонозбиральної 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, 2005.

Дисертаційну роботу присвячено розробці та теоретичним і експериментальним дослідженням змінних механізмів льонозбиральної машини - брального та підбирально-повертального апаратів з метою забезпечення її універсальності - використання в технологіях комбайнового і роздільного збирання льону.

Для вирішення поставлених завдань проаналізовано особливості двох способів збирання льону, запропоновано схему льонозбиральної машини зі змінними апаратами. На основі дослідження пасових передач обгрунтовано головні їх параметри для брального і підбирально-повертального апаратів. Визначено розподіл тисків у поперечних рівчаках брального апарату під час роботи. Досліджено перехід стебел з вивідного рівчака в канал поперечного транспортера льонозбиральної машини. Обґрунтовано параметри та розміщення чистиків шківів і роликів. Визначено спожиту потужність під час роботи льонозбиральної машини. Проведено порівняльні досліди комбайнової та роздільної технологій збирання льону. Проведено польові випробування універсальної льонозбиральної машини, обладнаної розробленими бральним та підбирально-повертальним апаратоми і визначено її економічну ефективність.

Ключові слова: універсальна льонозбиральна машина, льон, бральний апарат, підбирально-повертальний апарат, шків, ролик, пас, чистик.

Аннотация

Дацюк Л.М. Обоснование параметров сменных теребильного и подбирающе-поворачивающего аппаратов льноуборочной машины. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - машины и средства механизации сельскохозяйственного производства - Львовский государственный аграрный университет, Львов, 2005.

Диссертация посвящена разработке, а также теоретическим и экспериментальным исследованиям сменных узлов льноуборочной машины - теребильного и подбирающе-поворачивающего аппаратов с целью обеспечения универсальности льноуборочной машины, то есть употребление ее для комбайновой и раздельной уборки.

Для решения поставленных задач проанализированы особенности двух способов уборки льна, предложено схему льноуборочной машины со сменными аппаратами. Это прицепная машина, содержащая теребильный или подбирающе-поворачивающий аппараты, поперечный и зажимной транспортеры, очесывающий барабан, транспортер вороха и растилочный щит. Выведены зависимости для определения параметров монтажных узлов и рамных частей машины, к которым они присоединяются. Рассмотрены теоретические основы работы ременных передач с одним и тремя ведущими шкивами. Выведены зависимости, по которым построены эпюры сил натяжения и давления в теребильном аппарате при работе. Определены мощности на привод разрабатываемых аппаратов. Разработана теория работы чистиков и роликов ременных передач. Исследовано переход стеблей из выводящего ручья в канал поперечного транспортера.

Изложено программу и методику проведения экспериментальных исследований, описание оборудования, приборов, экспериментальной установки. Для проведения экспериментов использовалось стандартизованное оборудование, а также разработанное и изготовленное самостоятельно, которое наиболее близко соответствовало условиям исследуемого процесса. Параллельно с теоретическими проводились экспериментальные исследования давления в ручьях теребильного аппарата. При этом погрешность опытов не превышает 5,2%.

Исследовано влияния перекоса установки шкива на давление в криволинейном ручье. Определены коэффициент, который учитывает потери энергии на изгиб паса вокруг шкива и трение в опоре, а также коэффициент сопротивления от перекрещивания паса. Даны рекомендации по регулированию рабочих органов поворачивающей части подбирающе-поворачивающего аппарата. Экспериментально исследовали чистики роликов теребильных секций. Провели энергетическую оценку сменных узлов и машины в целом. Изготовлены опытные образцы сменных аппаратов, установленные на машине, испытывались в полевых условиях. Агротехнические параметры их работы удовлетворяют нормативные требования к льноуборочным машинам. Проводились опыты по сравнению комбайновой и раздельной технологий уборки льна в раннежелтой и желтой спелости. Проанализировано качество семян и волокна.

Расчет экономической эффективности использования универсальной льноуборочной машины со сменными аппаратами подтверждает целесообразность ее использования.

Ключевые слова: универсальная льноуборочная машина, лен, теребильный аппарат, подбирающе-поворачивающий аппарат, шкив, ролик, ремень, чистик.

Annotation

Datsiuk L.M. The substantiation of parameters of removable pulling and picker-turning devices of flax-harvesting machine. - Manuscript.

Thesis for winning a scientific degree of candidate of technical sciences on speciality 05.05.11 - machines and facilities of mechanisation of agricultural production - Lviv state agrarian university, Lviv, 2005.

The thesis is devoted to theoretical and experimental research and studies of removable nodes of flax-harvesting machine - pulling and picker-turning devices to ensure versatility of flax-harvesting machine, and its use for combining and separate harvesting.

For solution of the raised problems particularities of two ways of harvesting flax have been analysed, scheme of flax-harvesting machine with removable devices is offered. Belts transmissions of removable devices were investigated. Distribution of pressures in transverse creeks of pulling device when working was determined. Transition of stalks from transporting channel to the channel of transverse transporter of flax-harvesting machine was investigated. Work and location of scrapers of pulleys and rollers, was studied. Consumed power of flax-harvesting machine when working was determined. Tests on comparison of combine and separate technologies of flax harvesting were conducted. Field tests of universal flax-harvesting machine equipped with the developed pulling device transporter and the same machine with picker-turning device were conducted and economical effectiveness of machine was determined.

Key words: universal flax-harvesting machine, flax, pulling device, picker-turning device, pulley, roller, belt, scraper.

Размещено на Allbest.ru

...