Обгрунтування параметрів та режимів роботи очисника вороху кормових буряків

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

тернопільський національний ТЕХНІЧНИЙ університет

ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯ

05.05.11 - Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

Захист відбудеться “____” ________ 2011 року о “___” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 58.052.02 в Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, аудиторія 79.

З дисертаційною роботою можна ознайомитись у бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.

Автореферат розіслано “____” _____________ 2011 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, к.т.н., доцент П.В. Попович

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Сталий розвиток агропромислового комплексу України неможливий без розроблення нових прогресивних підходів до створення ефективних технічних засобів збирання сільськогосподарських культур.

Основним фактором занепаду показників галузі тваринництва в Україні є значне зниження виробництва та зменшення обсягів вживання кормових буряків, які є цінною кормовою культурою.

Існуючі принципово-функціональні схеми транспортно-технологічних систем коренезбиральних машин (ТТС КМ) не повною мірою відповідають сучасним вимогам щодо показників якості очищення коренеплодів від рослинних і ґрунтових домішок у зв'язку з існуючими недоліками.

Одним із резервів підвищення показників якості роботи КМ є поліпшення технологічного процесу очищення вороху коренеплодів шляхом інтенсифікації процесу відокремлення ґрунту та рослинних домішок від коренеплодів із застосуванням комбінованої очисної системи (КОС).

У зв'язку з цим розроблення нових технологічних процесів і робочих органів для очищення вороху коренеплодів від домішок і дослідження впливу конструктивно-кінематичних параметрів очисників з метою підвищення показників якості роботи КМ є актуальним народногосподарським завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Розроблення конструктивної схеми КОС та обґрунтування раціональних конструктивно-кінематичних параметрів очисних робочих органів (ОРО) були проведені відповідно до наукової тематики ВП НАУ “Бережанський агротехнічний інститут”. Робота є складовою частиною вирішення важливої науково-технічної проблеми з розроблення й впровадження машин для збирання коренеплодів у рамках цільової комплексної державної науково-технічної програми “Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в промисловості, енергетиці та агропромисловому комплексі” на 2006-2010 рр., затвердженої Міністерством освіти і науки України. Дослідження також виконувалися згідно з держбюджетною угодою з Міністерством АПК України за темою “Комплексна механізація виробничих процесів в АПК”, № держреєстрації 0108U008826.

Мета та завдання дослідження. Метою роботи є підвищення показників якості роботи КМ шляхом розроблення конструкції та вибору раціональних параметрів КОС. Для досягнення мети були поставлені наступні завдання:

- на основі проведеного аналізу технологічних процесів збирання кормових буряків, конструктивно-компонувальних схем КМ і ОРО розробити конструктивно-технологічну схему КОС;

- уточнити залежність, яка характеризує зміну маси налиплого ґрунту на бічній поверхні тіла коренеплодів після викопування залежно від їх розмірно-масових параметрів; очисник коренеплід домішка

- розробити математичну модель обґрунтування параметрів процесу очищення вороху коренеплодів від домішок на основі кінематичного аналізу взаємодії коренеплодів з робочими поверхнями КОС;

- провести теоретичні дослідження взаємозв'язку коефіцієнта технологічної взаємодії коренеплодів із робочими поверхнями шнека залежно від основних параметрів процесу;

- експериментально визначити відповідність і адекватність числової реалізації розроблених математичних моделей;

- провести порівняльні дослідження показників якості роботи КМ з КОС і базової машини та визначити економічну ефективність її застосування.

Об'єкт дослідження. Технологічний процес сепарації коренеплодів КОС, ворох коренеплодів кормових буряків.

Предмет дослідження. Маса налиплого грунту, конструктивно-кінематичні параметри та показники якості роботи КОС.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження базувалися на механіко-математичному моделюванні технологічного процесу сепарації з використанням основних положень вищої математики, теоретичної механіки, теорії машин і механізмів та математичної статистики. Експериментальні дослідження проводилися у лабораторно-польових умовах з використанням експериментальних установок та модернізованої КМ згідно методики математичного планування і проведення багатофакторних експериментів. Теоретичні розрахунки, статистична обробка експериментальних даних проводилися з використанням прикладних програм для ПК.

Наукова новизна одержаних результатів. На основі проведеного комплексу досліджень обґрунтовано технологічний процес сепарації вороху кормових буряків і основні конструктивно-кінематичні параметри КОС шляхом аналізу співудару коренеплодів з робочими поверхнями шнека. На цій підставі вперше одержано:

- математичну модель, яка характеризує процес зміни сумарної швидкості співудару коренеплодів з витком шнека залежно від основних параметрів КОС;

- математичну модель, яка характеризує процес зміни коефіцієнта технологічної взаємодії коренеплодів залежно від основних параметрів КОС.

Уточнено залежність зміни маси налиплого ґрунту на бічній поверхні тіла викопаних коренеплодів від їх розмірно-масових параметрів з урахуванням поправочного коефіцієнта.

Уперше одержано емпіричні рівняння регресії, які характеризують:

- залежність зміни поправочного коефіцієнта та маси налиплого ґрунту на бічній поверхні тіла коренеплодів від їх параметрів;

- залежність зміни сумарної швидкості співудару коренеплодів з витком шнека та коефіцієнта технологічної взаємодії коренеплодів від діаметра та частоти обертання шнека;

- залежність глибини пошкодження тіла коренеплодів від маси коренеплодів, діаметра та частоти обертання шнека.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновано та експериментально обґрунтовано удосконалену конструкцію КОС та визначено її основні раціональні конструктивно-кінематичні параметри. Розроблено і виготовлено дослідний зразок КОС КМ. Запропоновано рекомендації для вибору раціональних параметрів і застосування КОС. Результати агротехнічної оцінки модернізованої КМ підтвердили ефективність роботи КОС порівняно з базовою машиною. Результати теоретичних досліджень передані в СКБ ВАТ «ТеКЗ» для вдосконалення бункерного комбайна КБ-10. Остаточні результати теоретичних і експериментальних досліджень прийняті ВАТ «БОРЕКС» для розроблення нових і вдосконалення існуючих КМ та ВАТ «Ковельсільмаш» для розроблення і проектування нової техніки. Конструктивна новизна технічного рішення підтверджена 2 патентами України на винаходи.

Особистий внесок здобувача. Основні теоретичні та експериментальні дослідження за темою дисертації здобувачем отримано особисто, постановка завдань, аналіз і трактування одержаних результатів досліджень виконано спільно з науковим керівником. У технічних рішеннях частка всіх співавторів однакова. Безпосередня участь здобувача: запропоновано конструктивно-технологічну схему КОС з використанням очисних пружних елементів [1, 2, 7, 10, 11]; уточнено залежність зміни маси налиплого грунту на бічній поверхні тіла викопаних коренеплодів від їх параметрів з врахуванням поправочного коефіцієнта [4]; одержано математичну модель, яка характеризує процес зміни сумарної швидкості співудару коренеплодів з витком шнека та коефіцієнта технологічної взаємодії коренеплодів залежно від параметрів КОС [3, 5, 6]; отримано регресійні залежності зміни: поправочного коефіцієнта та маси налиплого грунту на бічній поверхні тіла коренеплодів від їх параметрів [9]; сумарної швидкості співудару коренеплодів з витком шнека та коефіцієнта технологічної взаємодії коренеплодів від частоти обертання та діаметра шнека [3, 7]; глибини пошкодження тіла коренеплодів від маси коренеплодів, частоти обертання та діаметра шнека [8].

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати досліджень доповідалися і отримали позитивну оцінку на IX студ. наук.-техн. конф. ТДТУ ім. І. Пулюя, дванадцятій наук. конф. ТДТУ ім. І. Пулюя (м. Тернопіль, ТДТУ ім. І. Пулюя, 2006 р., 2008 р.); на I- ій, II-ій міжн. наук.-практ. конф. “Інноваційні технології в АПК та лісовому комплексі” (м. Луцьк, ЛДТУ, 2007 р., ЛНТУ, 2009 р.); на регіон. наук.-практ. конф. “Науковий супровід сталого розвитку сільських територій” (м. Бережани, БАТІ, 2007 р.); на 11-ій міжн. наук.-практ. конф. “Сучасні проблеми землеробської механіки”, (м. Львів, ЛНАУ, 2008 р.); на міжн. наук.-техн. конф. до 110-річчя НАУ “Проблеми створення машин сільського та лісового комплексів” (м. Київ, НАУ, 2008 р.); на 7-ій міжн. наук.-практ. конф. “Проблеми конструювання, виробництва та експлуатації с/г техніки”, (м. Кіровоград, КНТУ, 2009 р.); на першій наук.-техн. конф. ф-ту перероб. і харч. виробн. (м. Тернопіль, ТНТУ ім. І. Пулюя, 2011 р.), на наукових конф. проф.-викл. складу БАТІ (м. Бережани, 2006-2011 рр.), ННТІ НАУ (НУБіПУ) (м. Київ, 2008-2010 рр.).

Публікації. Основні результати досліджень за темою дисертації опубліковано в 11 наукових працях, із них 9 - у фахових виданнях ВАК України та отримано 2 патенти України на винаходи.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, загальних висновків і пропозицій, списку використаної літератури зі 164 найменувань та 32 додатків. Основна частина виконана на 150 сторінках, містить 60 рисунків і 7 таблиць. Загальний обсяг роботи складає 215 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

у вступі обґрунтовано актуальність теми, визначено мету та завдання, об'єкт і предмет досліджень, методи досліджень, сформульовано наукову новизну та практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі проведено аналіз літературних джерел. Зокрема, розглянуто технології збирання кормових буряків, конструкції очисників вороху коренеплодів кормових буряків, а також обґрунтовано вибір робочого органу для проведення досліджень.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Дослідженню технологічних процесів і робочих органів для очищення вороху коренеплодів присвячені праці відомих вчених Булгакова В.М., Василенка П.М., Гевка Б.М., Гевка Р.Б., Данильченка М.Г., Підгурського М.І., Погорілого Л.В., Рогатинського Р.М., Савича П.В., Хайліса Г.А., Хелемендика М.М, Шабельника Б.П., науковців Аванесова Ю.Б., Барановського В.М., Виговського А.Ю., Влас Н.Є., Брея В.В., Гандзюка М.О., Гурченка О.П., Завгороднього А.Ф., Паньків М.Р., Полупанова В.М., Пришляка В.М. та ін.

Проведений аналіз роботи відомих конструкцій ОРО і КОС показав, що наявні недоліки роботи кожного типу ОРО та їх сукупність (пошкодження та втрати коренеплодів, незадовільне відокремлення домішок від коренеплодів і особливо налиплого грунту на їх поверхні у важких умовах збирання, конструкттивна складність, динамічні навантаження на опори валів тощо) значно обмежують їх застосування для очищення вороху коренеплодів. Найбільш перспективним напрямком є використання КОС, які забезпечать одночасне відокремлення від коренеплодів вільного та налиплого ґрунту, рослинних решток не тільки в оптимальних умовах збирання кормових буряків, але й в екстремальних - на важких грунтах і підвищеній вологості грунту при мінімальних пошкодженнях коренеплодів.

Тому в основу роботи покладено дослідження потенційних можливостей і обґрунтування раціональних параметрів КОС (рис. 1), яка являє собою поєднання, встановленого над прутками 2 транспортера 1 шнека 3, між витками 8 та на трубі 5 якого змонтовано очисні елементи 6, які утворюють пучки ворсу 7. За шнеком розташована пара приводних вальців 4. З бокової вивантажувальної зони шнека, під кутом до горизонту, встановлено очисну гірку 9, за нижнім сходом якої розташовані послідовно прутковий поперечний 10 та вивантажувальний 11 транспортери.

У другому розділі наведено теоретичне уточнення маси налиплого грунту на бічній поверхні тіла кормових буряків та поправочного коефіцієнта, обґрунтування сумарної швидкості та коефіцієнта технологічної взаємодії коренеплоду з витком шнека.

Обґрунтування раціональних типів очисників вороху коренеплодів і структури компонувальних схем КМ може бути виконано на основі моделювання процесу очищення тіла коренеплоду від налиплого грунту з врахуванням зовнішніх умов, які характеризують безпосередньо масу налиплого грунту на бічній поверхні тіла коренеплодів.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Враховуючи те, що коренеплоди кормових буряків залягають у грунті нерівномірно відносно його поверхні та їх загальної довжини , то налиплий грунт буде знаходитися на бічній поверхні хвостової частини , тіла , і головки коренеплодів (рис. 2).

За умови, коли коренеплід залягає в грунті в межах загальної довжини , що присутнє більшості сортів кормових буряків, маса налиплого грунту на бічній поверхні тіла коренеплодів до їх викопування визначається за формулою

; , (1)

де , - маса налиплого грунту на поверхні тіла коренеплодів відповідно, г; , - об'єм шару налиплого грунту -ої складової частини коренеплоду відповідно, см3; - питома маса грунту, г/см3.

Підставивши початкові умови у рівняння (1), одержано

, (2)

де , - радіус головки та тіла коренеплоду із налиплим шаром грунту відповідно, см; - довжина тіла коренеплоду, см;, , , - висота та товщина шару налиплого грунту відповідно, см.

Після відповідних перетворень виразу (2) було одержано уточнені математичні моделі, які характеризують зміну маси налиплого грунту на бічній поверхні тіла коренеплодів залежно від їх агрофізичних параметрів:

; (3)

, (4)

де - поправочний коефіцієнт, який враховує ступінь зниження у процесі викопування коренеплодів; , , - загальна довжина, діаметр, висота головки коренеплоду відповідно, см; - кут «конуса росту» коренеплоду, град; - коефіцієнти пропорційності залягання коренеплоду у грунті відносно його загальної довжини .

Аналіз наведеної поверхні та залежностей зміни (рис. 3) показує, що максимальне значення маса налиплого грунту на бічній поверхні тіла коренеплодів до їх викопування приблизно становить 80…125 г. Із врахуванням поправочного коефіцієнта ці значення будуть меншими.

Головними критеріями, які характеризують процес сепарації викопаного вороху, є ступені відокремлення домішок від коренеплодів і їх пошкодження.

Для оцінки ступеня пошкоджень коренеплодів 4 (рис. 4), що виникають у процесі їх взаємодії з витком 3 шнека 2 КОС, введемо коефіцієнт технологічної взаємодії коренеплоду 1, де , - максимально допустима та сумарна швидкість співудару коренеплоду з витком шнека, м/с.

При косому ударі виникають різні види фрикційної взаємодії та деформація стиснення тіла коренеплодів, викликані дією тангенціального (дотичного) та нормального ударного імпульсу. При цьому результатом деформації стиснення є поява тріщин тіла коренеплоду або його розколювання.

Одержано диференціальне рівняння сумарної швидкості та коефіцієнта технологічної взаємодії співудару коренеплоду з витком шнека, яке характеризує зміну залежно від основних параметрів очисної системи:

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

; (5)

, (6)

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

де , - діаметр шнека та ведучої зірочки елеватора відповідно, м; - кут між вектором і віссю , рад; - коефіцієнт, який враховує зниження порівняно з ; - кут підйому гвинтової лінії, град.

Відомо, що пошкодження коренеплодів не перевищують межі, згідно з агротехнічними вимогами, при = 3,1…3,9 м/с та, що максимальна сепарація грунту прутковим елеватором відбувається при швидкості руху елеватора 1,5 1,8 (м/с). Враховуючи дані положення, встановлено, що значення 1,0 (рис. 5) забезпечується для діаметра шнека 0,5…0,8 м, його частоти обертання 65,0…115,0 об/хв та кута підйому гвинтової лінії 350. Якщо 450, відбувається інтенсивне зменшення коефіцієнта ( << 1,0), що призводить до збільшення або підвищення пошкодження коренеплодів.

Після удару коренеплід відбивається від поверхні витка шнека та рухається в напрямку вектора , проекція якої на площину з вектором утворює кут (рис. 4). При досягненні швидкості 0 коренеплід подавальним транспортером знову рухається в напрямку шнека та зазнає ударної взаємодії. Мінімальні пошкодження коренеплодів будуть, якщо кут 0, або коренеплоди рухаються вздовж осі обертання шнека 2.

; (7)

. (8)

Позначивши у (8) , , одержали приведене квадратне рівняння, розв'язок якого відносно має такий вигляд:

; (9)

. (10)

Залежність кута від основних параметрів КОС представлена у вигляді

. (11)

Крок гвинтової лінії і кут по зовнішньому діаметру вибирається із умови забезпечення вільного проходження кормових буряків і максимальної швидкості їх транспортування вздовж осьової лінії обертання шнека, при цьому , де - кут тертя ковзання матеріалу по гвинтовій поверхні, град. Встановлено, що = 35,0 град, тоді = 27,5 град.

Підставивши значення (11) у залежність (9), (10) одержано математичну модель кінематичного процесу технологічної взаємодії коренеплодів з витком шнека, яка функціонально пов'язує величину та напрямок сумарної швидкості співудару коренеплоду та з параметрами КОС:

; (12)

; (13)

. (14)

Враховуючи, що мінімізація пошкодження коренеплодів буде за умови, коли кут 0 або вираз , адекватність якого випливає з аналізу залежності (9), було одержано математичні моделі, які функціонально пов'язують величину та напрямок із параметрами КОС та регламентують кінематичний процес технологічної взаємодії кормових буряків з витком шнека з умови забезпечення їх мінімальних пошкоджень:

. (15)

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Встановлено, що умова забезпечення мінімальних пошкоджень коренеплодів або напрямок вектора сумарної швидкості співудару співпадає з напрямком осьового переміщення витків шнека, функціонально виконується при значеннях діаметра шнека 0,5; 0,6 і 0,7 м та відповідної частоти обертання шнека 90, 70 і 60 об/хв (рис. 6).

У третьому розділі наведено програму експериментальних досліджень, опис лабораторно-польових установок і модернізованої КМ, стандартні та розроблені методики проведення, обробки і аналізу результатів експериментів.

Програма експериментальних досліджень передбачала одержання рівнянь регресії, які визначають масу налиплого грунту на бічній поверхні тіла викопаних коренеплодів і поправочний коефіцієнт залежно від їх розмірно-масових параметрів і глибину пошкодження тіла коренеплодів від сумарної швидкості їх співудару з витком шнека; проведення порівняльних досліджень серійної та удосконаленої КМ в умовах господарства.

Для одержання регресійних залежностей, які характеризують параметри оптимізації було реалізовано багатофакторні експерименти, під час проведення яких використано розроблені часткові та стандартні методики.

У процесі проведення досліджень маси налиплого грунту на бічній поверхні тіла викопаних коренеплодів і поправочного коефіцієнта , застосовували польову установку (рис. 7). Після ручного зрізування залишків гички лініями чорного маркера позначали площі налиплого грунту на бічній поверхні тіла викопаних коренеплодів, а далі вручну очищували налиплий грунт на шальку терезів з наступним зважуванням його з точністю до 0,5 г.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Поправочний коефіцієнт визначали як , де , - площа налиплого грунту і підземної бічної поверхні тіла коренеплоду, см2.

Для встановлення ступеня пошкодження кормових буряків від зміни швидкості їх співудару з робочими поверхнями витка шнека було використано лабораторну установку з застосуванням маятникового копра (рис. 8).

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Для отримання регресійної моделі, яка характеризує зміну сумарної швидкості співудару , коефіцієнта технологічної взаємодії та пошкодження коренеплодів провели планування багатофакторних експериментів, варіюючи частотою обертання шнека , яку кодували індексом ; діаметром шнека , який кодували індексом , масою коренеплодів , яку кодували індексом .

Для дослідження основних показників процесу відокремлення домішок (загальних домішок, маси вільного та налиплого грунту) від коренеплодів з складу викопаного вороху та проведення порівняльних досліджень показників якості роботи КОС використано КМ МКК-6, яку було обладнано КОС (рис. 9).

У четвертому розділі наведено результати лабораторно-польових і порівняльних досліджень згідно з прийнятою програмою.

Апроксимуючу функцію , адекватність якої перевіряли згідно з відомими положеннями, знаходили у вигляді математичної моделі квадратного полінома. Після оцінки статистичної значущості коефіцієнтів, одержано рівняння регресії зміни поправочного коефіцієнта у межах зміни факторів 0,5 0,7; 5 25 (см):

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

. (16)

Встановлено, що основний масив експериментальних значень поправочного коефіцієнта знаходиться у межах 0,6…0,7 (рис.10, 11, а), а значення основного масиву 0,66 забезпечується для 0,5 0,7 і довжини коренеплодів 18,0 см та для 15 25 (см) і 0,6…0,63.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Після перевірок адекватності вибраної математичної моделі реальному процесу та значущості коефіцієнтів, одержано рівняння регресії маси налиплого грунту на бічній поверхні тіла викопаних коренеплодів :

. (17)

Факторами апроксимуючої функції , які впливають на зміну , є коефіцієнт і довжина - їх збільшення у межах варіювання факторів призводить до приросту (в середньому на 15,0…20,0 г) , при цьому маса налиплого грунту зростає від 20,0 до 75,0 г.

Встановлено, що для урожайності кормових буряків 500,0…550,0 ц/га, умови 17,0 20,0 см і залягання коренеплодів у грунті на (1/2…2/3), маса налиплого грунту на бічній поверхні тіла коренеплодів після їх викопування становить 25,0…50,0 г (рис. 11, б).

Для проведення порівняльного аналізу розбіжностей теоретичних значень (рис. 3) і експериментального розподілу випадкових величин граничних точок композиційного плану експерименту ПФЕ 32 та після перевірок адекватності математичної моделі і значущості коефіцієнтів, одержано кінцеве рівняння регресії поправочного коефіцієнта :

; . (18)

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Встановлено, що зміна має зворотно пропорційний характер - зі збільшенням коефіцієнта та довжини коренеплоду поправочний коефіцієнт зменшується від 0,7 до 0,56. Причому зміна залежно від симетричної зміни має чітко виражений асиметричний характер - коефіцієнт зменшується на 0,01, а його усереднене значення дорівнює 0,63.

Тоді узагальнена залежність, яка характеризує зміну теоретичного значення маси налиплого ґрунту на бічній поверхні тіла кормових буряків згідно з (3) має вигляд:

, (19)

при цьому розбіжність теоретичних і експериментальних значень маси налиплого ґрунту на бічній поверхні тіла кормових буряків знаходиться у межах 7,0…12,5 % (рис. 11, б).

Експериментальні дослідження пошкодження коренеплодів залежно від співудару з витком шнека провели на основі реалізації трифакторного експерименту типу ПФЕ 33. Крок шнека був постійним і становив 0,7 м, а кут підйому гвинтової лінії дорівнював 27,5 град. Характер пошкодження кормових буряків визначали за утвореною глибиною рани тіла коренеплодів: сильнопошкоджені - коли глибина рани тіла коренеплодів була > 30 мм; слабопошкоджені - коли 10 30 (мм).

Одержано рівняння регресії залежності зміни пошкодження кормових буряків від частоти обертання і діаметра шнека та маси коренеплодів :

. (20)

Встановлено, що конструктивно-кінематичні параметри шнека КОС, які задовольняють умову та характер пошкодження коренеплодів 10 30 мм (рис. 12) для середньої урожайності кормових буряків 500…550 ц/га, умови 17,0 20,0 см і маси коренеплодів 1,5 2,0 кг знаходяться у межах 0,6 м і 90 110 (об/хв). Умова непошкодження коренеплодів кормових буряків ( 10 мм) забезпечується при 0,4 0,6 (м) і 75 об/хв.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Для підтвердження теоретичних закономірностей зміни сумарної швидкості співудару та коефіцієнта технологічної взаємодії коренеплоду з витком шнека, одержано рівняння регресії залежності зміни і від частоти обертання та діаметра шнека:

- для сумарної швидкості співудару коренеплодів як :

; (21)

- для коефіцієнта технологічної взаємодії коренеплоду як :

. (22)

Встановлено, що зміна і у межах зміни 1,0 2,0 (кг) має несуттєвий характер - відповідний приріст сумарної швидкості співудару становить 0,2…0,4 м/с (рис. 13), а зменшення 0,06…0,13 (рис. 14). Тому для практичних розрахунків і рекомендується використовувати регресійні залежності середніх значень маси коренеплодів, тобто і залежностей (21) і (22), при цьому досягається при співвідношеннях параметрів КОС: 0,6 м, 80 об/хв; 0,5 м, 100 об/хв; 0,4 м, 140 об/хв. Для діаметра 0,8 м у межах зміни 50 150 об/хв умова не виконується (рис 13). Розбіжність експериментальних , і теоретичних , значень знаходиться у межах 1,3…1,5 %.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Побудовані теоретичні детерміновані математичні моделі процесу взаємодії коренеплоду з витком шнека КОС можуть, поряд з отриманими емпіричними рівняннями регресії, бути використані для подальшого обґрунтування конструктивно-кінематичних параметрів ТТС очисників вороху кормових буряків КМ.

Порівняльні дослідження проводили з метою встановлення технологічної ефективності роботи КОС в цілому та її окремих робочих органів в складі КМ МКК-6. Показник загальної кількості домішок у воросі зібраних коренеплодів удосконаленої КМ відносно показника серійної КМ зменшується приблизно в 2,3 раза (4,0 % проти 9,1 % у серійної КМ), грунтових домішок - приблизно в 2,7 раза, рослинних домішок - приблизно в 1,9 раза.

Кількість залишків гички на головках коренеплодів при роботі удосконаленої КМ зменшується приблизно в 1,7 раза - 1,5 % проти 2,6 % у серійної, а кількість налиплої землі на боковій поверхні тіла коренеплодів становить 0,5% проти 1,8 %, тобто зменшується в 3,5 раза.

У п'ятому розділі наведено перспективні напрямки удосконалення робочих органів для відокремлення домішок від коренеплодів та визначено економічну ефективність використання КОС. Розрахований економічний ефект, який досягається за рахунок зменшення забрудненості вороху коренеплодів, складає 45,7 грн на 1 га.

1. У дисертаційній роботі вперше вирішено наукове завдання підвищення показників якості роботи КМ шляхом розроблення і обґрунтування параметрів КОС. Підвищення показників якості роботи КМ досягнуто за рахунок інтенсифікації процесу відокремлення домішок від коренеплодів робочими органами КОС із її обґрунтованими раціональними параметрами.

2. Під час аналізу уточнення маси налиплого грунту на бічній поверхні тіла коренеплодів встановлено, що максимальні значення маси грунту на коренеплодах конічної та циліндричної форми ймовірно знаходяться у межах 80…125 та 480…500 г. Із врахуванням поправочного коефіцієнта ці значення будуть значно меншими.

3. У процесі аналізу співудару коренеплоду з витком шнека встановлено, що значення коефіцієнта технологічної взаємодії 1,0 забезпечується при діаметрі шнека 0,5…0,8 м, його частоти обертання 65,0…115,0 об/хв і значенні кута підйому гвинтової лінії 350. Якщо кут підйому гвинтової лінії більший 450, відбувається інтенсивне зменшення коефіцієнта ( << 1,0), що призводить до значного збільшення сумарної швидкості удару коренеплодів або підвищення їх пошкоджень.

4. У процесі аналізу руху коренеплоду після його взаємодії з витком шнека встановлено, що умова забезпечення мінімальних пошкоджень коренеплодів або напрямок вектора сумарної швидкості співудару співпадає з напрямком осьового переміщення витків шнека, функціонально виконується при значеннях діаметра шнека 0,5; 0,6 і 0,7 м та відповідної частоти обертання шнека 90, 70 і 60 об/хв.

5. За результатами польових досліджень встановлено, що значення поправочного коефіцієнта знаходяться у межах 0,6…0,7, а випадковість процесу описується усіченим нормальним законом розподілу. Значення маси налиплого грунту на бічній поверхні тіла викопаних коренеплодів становить 25,0…50,0 г, а розбіжність теоретичних і експериментальних значень знаходиться у межах 7,0…12,5 %.

6. За результатами лабораторних досліджень встановлено, що глибина рани тіла коренеплодів масою від 1,5 до 2,0 кг змінюється в межах 10…30 мм при діаметрі рівному або меншому 0,6 м та частоти обертання шнека від 90 до 110 об/хв. Глибина рани менша 10 мм забезпечується при параметрах шнека від 0,4 до 0,6 м та його частоти обертання рівній або меншій 75 об/хв.

7. Зміна сумарної швидкості співудару і коефіцієнта технологічної взаємодії залежно від зміни маси коренеплодів у межах 1,0…2,0 кг має несуттєвий характер - приріст швидкості становить 0,2…0,4 м/с, а зменшення коефіцієнта на 0,06…0,13. Для практичного розрахунку сумарної швидкості співудару та коефіцієнта технологічної взаємодії рекомендується застосовувати регресійні залежності для середньої (1,5 кг) маси коренеплодів.

8. За результатами лабораторних досліджень встановлено, що оптимальними параметрами шнека є такі співвідношення: діаметр шнека 0,5 і 0,6 м та частота обертання 80 і 100 об/хв, при яких коефіцієнт технологічної взаємодії більший 1,0, або пошкодження коренеплодів знаходяться у межах агротехнічних вимог. Для діаметра шнека 0,8 м та частоти обертання шнека від 50 до 150 об/хв дана умова не виконується. Розбіжність експериментальних і теоретичних значень сумарної швидкості співудару та коефіцієнта технологічної взаємодії коренеплоду з витком шнека є в межах 1,3…1,5 %.

9. За результатами теоретичних і експериментальних досліджень рекомендовані такі раціональні параметри КОС: швидкість руху подавального транспортера - 1,5…1,6 м/с; діаметр шнека - 0,6 м; частота обертання шнека - 80…100 об/хв; кут підйому гвинтової лінії - 27,50; висота витка шнека - 0,25 м.

10. Застосування КОС є раціональним в умовах надмірної та сухої вологості грунту, в яких показники якості роботи серійних машин незадовільні. Встановлено, що розроблена КОС забезпечує зниження загальної кількості домішок у 2,3 рази, в тому числі вільного ґрунту в 2,7 рази. Загальний економічний ефект за один рік експлуатації КМ становить 102300,0 грн, або 45,7 грн на 1 га.

Результати теоретичних досліджень передано в СКБ ВАТ «ТеКЗ» для вдосконалення бункерного комбайна КБ-10 «Збруч». Остаточні результати теоретичних і експериментальних досліджень прийняті ВАТ «БОРЕКС» для розроблення нових і вдосконалення існуючих КМ та ВАТ «Ковельсільмаш» для розроблення і проектування нової техніки.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Паньків М. Аналіз процесу роботи доочисних пристроїв коренезбиральних машин / Марія Паньків, Наталія Дубчак, Віктор Барановський // Вісник ТДТУ. - Тернопіль, 2007. - Т. 12, № 1. - С. 76-81.

2. Дубчак Н.А. Очисна система вороху коренеплодів / Н.А. Дубчак, М.Р. Паньків, В.М. Барановський // Вісник ХНТУСГ. “Механізація сільськогосподарського виробництва”. - 2007.- Т. 1. - Вип. 59. - С. 33-36.

3. Дубчак Н.А. Визначення коефіцієнта динамічної взаємодії коренеплодів / Н.А. Дубчак, В.М. Барановський, М.Р. Паньків // Сільськогосподарські машини. - Луцьк : ЛДТУ, 2007. - Вип. 15. - С. 14-22.

4. Математичні моделі маси налиплого грунту на коренеплодах кормових буряків / Н.А. Дубчак, В.М. Барановський, В.Б. Онищенко [та ін.] // Вісник Львівського національного аграрного університету: агроінженерні дослідження. - 2008. - № 12(2). - С. 314-326.

5. Результати дослідження імпульсу сили удару та кута відбивання коренеплодів / В.М. Барановський, В.Б. Онищенко, Н.А. Дубчак [та ін.] // Вісник ХНТУСГ. “Технічний сервіс АПК, техніка та технології у сільськогосподарському машинобудуванні”. - 2005. - Вип. 39. - С. 299-307.