Лабораторно-полевые исследования модернизированной ботвоуборочной машины БД-4М
Описание ботводробителя с переменным диаметром резания. Сущность теории планирования эксперимента, динамика шарнирных ножей, лабораторно-полевые испытания дробителя. Схема расположения ножей на валу, определение зависимость угла отклонения от массы ножа.
| Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.04.2017 |
| Размер файла | 415,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лабораторно-полевые исследования модернизированной ботвоуборочной машины БД-4М
Угланов Михаил Борисович
д.т.н. профессор
В статье дано описание ботводробителя с переменным диаметром резания. Рассмотрены теория планирования эксперимента, динамика шарнирных ножей, лабораторно-полевые испытания дробителя
Ключевые слова: КАРТОФЕЛЬНЫЙ БОТВОДРОБИТЕЛЬ, РОТОР ПЕРЕМЕННОГО ДИАМЕТРА, ШАРНИРНЫЕ НОЖИ, ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ
В настоящее время для уборки картофельной ботвы из отечественных машин в основном применяется ботводробители КИР-1.5, БД-4, которые имеют ротор с постоянным диаметром резания. В процессе эксплуатации замечено, что эти машины обладают рядом недостатков, один, из которых является невозможность срезания ботвы и растительных остатков в междурядьях картофельных грядок.
В результате при уборке картофеля копателями и картофелеуборочными комбайнами забиваются основные рабочие органы, что приводит к снижению производительности технологического процесса. Мы разработали и изготовили модернизированный ботвоудалитель БД-4М с переменным диаметром резания (рис.1), который устраняет отмеченные недостатки.
Технологический процесс протекает следующим образом: при движении агрегата ротор 3 с шарнирными ножами 4 вращается от ВОМ трактора. Ножи 4 срезают, измельчают ботву и бросают её на поле. Высота среза регулируется опорным колесом 5, ширина захвата машины
м, машина убирает ботву с 4-ех рядков.
1 - привод; 2 - кожух; 3 - ротор с шарнирными ножами; 4- шарнирный нож; 5 - опорное колесо; 6 - навесное устройство.
Рисунок 1. Схема четырехрядной ботвоуборочной машины БД-4М.
В разработанной нами конструкции ботвоуборочной машины БД-4М принимаем 4 размера ножей. Расстановка ножей произведена по схеме, представленной на (рис.2).
Рисунок 2. Схема расположения ножей на валу.
С целью исследования динамики шарнирных ножей, обоснования параметров ножей и качества работы модернизированного дробителя были проведены лабораторно- полевые исследования.
Исследования экспериментального копателя проводились в период с 20 по 28 августа 2011 г. в ООО «Авангард», Рязанского района, Рязанской области.
Перед началом испытаний была снята характеристика культуры картофеля (таблица 1).
Таблица 1. Характеристика культуры картофеля.
|
Наименование показателей |
Значение показателей |
|
|
Дата снятия характеристики Сорт картофеля Способ посадки Ширина междурядий, см Биологический урожай ботвы, ц/га Фактический урожай клубней, ц/га Состояние ботвы Высота гребней, см Количество кустов, тыс. шт/га Характеристика гнезда: Ширина гнездо, см Глубина залегания нижнего клубня, см |
20.08.2011 «Сантэ» Рядовой 70 220 240 Полеглая 19,5 36 15,1 15,5 |
Исследование относительного движения режущего элемента было проведено для проверки разработанной теории относительного движения режущего элемента в поле центробежных сил и определения углов отклонения ножей от радиального положения в процессе работы.
Эксперименты проводилось в лаборатории кафедры "Сельскохозяйственные машины" на специальном стенде методом скоростного фотографирования камерой марки CKC-1, позволяющей проводить съемку со скоростью 4000 кадров в секунду. Съемка производилась со скоростью 1250 кадров в секунду при частоте вращения ротора 1250 мин-1.
В соответствии с разработанной теорией было изготовлено четыре режущих ножей. Первый имел параметры: кг, м, второй - кг, м. и третий - кг, м, а четвертый - центральный взят без изменений с серийной машины.
По результатам проведенных лабораторных исследований построен график отклонения ножа от радиального положения при срезе единичного стебля ботвы (рис.3).
Рисунок 3. Зависимость угла отклонения от массы ножа.
дробитель нож шарнирный ботвоуборочный
Анализ кривой показывает, что наибольшее отклонение наблюдается у ножа массой 0,663кг, а наименьшее - у ножа массой 1,468кг и соответственно отклоняются во время среза единичного стебля ботвы не более чем на , тем самым обеспечивая стабильную работу ротора.
Однако, во время работы нож срезает несколько стеблей ботвы. Поэтому с целью исследования отклонения ножей и обоснования их параметров мы провели исследования процесса среза на стенде с помощью теории планирования эксперимента при срезе пучка стеблей в 5 шт.
Для проведения эксперимента были изготовлены новые образцы откорректированных ножей с параметрами: кг, м, второй - кг, м и третий - кг, м.
Для построения данной математической модели был проведен полный факторный эксперимент типа .
На основе анализа литературных источников для проведения эксперимента были выбраны три фактора, которые являются наиболее весомыми: длина ножей, масса ножей и усилие среза. Факторы, влияющие на угол отклонения ножа, уровни их варьирования, план эксперимента и результаты эксперимента приведены в таблицах 2, 3, 4.
Таблица 2. Уровни и интервалы варьирования факторов
Длина ножей,м |
Масса ножей,кг |
Усилие среза, Н |
||
|
|
|
|
||
|
Основной уровень |
0,2 |
1,0 |
150 |
|
|
Интервал варьирования |
0,04 |
0,4 |
100 |
|
|
Верхний уровень |
0,24 |
1,4 |
250 |
|
|
Нижний уровень |
0,16 |
0,6 |
50 |
За параметр оптимизации у принят показатель угла отклонения ножа. Математическая модель исследуемого процесса имеет вид
(1)
Проведение эксперимента.
Таблица 3. План эксперимента
|
№ опыта |
Факторы |
|||
|
1. |
- |
- |
- |
|
|
2. |
+ |
- |
- |
|
|
3. |
- |
+ |
- |
|
|
4. |
+ |
+ |
- |
|
|
5. |
- |
- |
+ |
|
|
6. |
+ |
- |
+ |
|
|
7. |
- |
+ |
+ |
|
|
8. |
+ |
+ |
+ |
Таблица 4. Рабочая матрица и результаты эксперимента
|
Номер опыта |
Факторы |
Отклики |
Дисперсия опыта |
|||||
|
1 |
0,16 |
0,6 |
50 |
9,52 |
9,6 |
9,56 |
0,0032 |
|
|
2 |
0,24 |
0,6 |
50 |
10,12 |
10,3 |
10,21 |
0,0162 |
|
|
3 |
0,16 |
1,4 |
50 |
10,36 |
10,54 |
10,45 |
0,0162 |
|
|
4 |
0,24 |
1,4 |
50 |
10,6 |
10,7 |
10,65 |
0,005 |
|
|
5 |
0,16 |
0,6 |
250 |
10,82 |
10,94 |
10,88 |
0,0072 |
|
|
6 |
0,24 |
0,6 |
250 |
11,12 |
11,38 |
11,25 |
0,0338 |
|
|
7 |
0,16 |
1,4 |
250 |
11,62 |
12,28 |
11,95 |
0,217 |
|
|
8 |
0,24 |
1,4 |
250 |
12,34 |
12,98 |
12,66 |
0,204 |
В соответствии с методикой [1] была проведена проверка однородности дисперсий, вычислены коэффициенты уравнения регрессии, проведена проверка их значимости. На основе этого получено уравнение регрессии
(2)
Судя по количественной оценке коэффициентов уравнения, наибольшее влияние на параметр оптимизации оказывает сила резания (фактор ).
Используем полученное уравнение регрессии для оптимизации исследуемого процесса градиентным методом (таблица 5).
Таким образом, установлено, что выбранные ножи с параметрами: кг, м, второй - кг, м и третий - кг, м даже при срезе пучка ботвы в 5 шт. отклоняются не более .что меньше допустимого [2], и в конечном итоге обеспечит стабильную работу ротора.
Таблица 5. Градиентный метод.
|
№ |
Последовательность операций наискорейшего спуска |
Длина ножей, м |
Масса ножей, кг |
Усилие среза, Н |
Параметр оптимизации, % |
|
|
1. |
Основной уровень |
0,2 |
1,0 |
150 |
||
|
2. |
Интервал варьирования |
0,04 |
0,4 |
100 |
||
|
3. |
Верхний уровень |
0,24 |
1,4 |
250 |
||
|
4. |
Нижний уровень |
0,16 |
0,6 |
50 |
||
|
5. |
Опыты:1 |
- |
- |
- |
9,56 |
|
|
2 |
+ |
- |
- |
10,21 |
||
|
3 |
- |
+ |
- |
10,45 |
||
|
4 |
+ |
+ |
- |
10,65 |
||
|
5 |
- |
- |
+ |
10,88 |
||
|
6 |
+ |
- |
+ |
11,25 |
||
|
7 |
- |
+ |
+ |
11,95 |
||
|
8 |
+ |
+ |
+ |
12,66 |
||
|
6. |
Коэффициенты |
0,24 |
0,47 |
0,73 |
||
|
7. |
Шаг градиента |
0,0096 |
0,188 |
73 |
||
|
8. |
Изменение шага градиента |
0,01 |
0,2 |
73 |
||
|
9. |
Округление шага |
0,01 |
0,2 |
73 |
||
|
Опыты: |
||||||
|
9 |
0,15 |
0,5 |
30 |
9,17 |
||
|
10 |
0,16 |
0,6 |
50 |
9,51 |
||
|
11 |
0,17 |
0,7 |
70 |
9,83 |
||
|
12 |
0,18 |
0,8 |
90 |
10,15 |
||
|
13 |
0,19 |
0,9 |
110 |
10,48 |
||
|
14 |
0,2 |
1,0 |
150 |
10,24 |
||
|
15 |
0,21 |
1,2 |
223 |
11,77 |
||
|
16 |
0,22 |
1,4 |
296 |
12,6 |
||
|
17 |
0,23 |
1,6 |
369 |
13,43 |
||
|
18 |
0,24 |
1,8 |
442 |
14,26 |
||
|
19 |
0,25 |
2 |
515 |
15,00 |
Проведя проверку адекватности и раскодировку уравнения регрессии окончательно получим расчетную формулу
. (3)
По результатам лабораторных испытаний с применением теории планирования эксперимента и найденным оптимальным параметрам шарнирных ножей ботводробитель был переоборудован.
Полевые испытания были проведены на поле ООО «Авангард».
Испытания проводились в сравнении с серийным ботводробителем. За период испытаний было убрано 6,2га, на рис. 4.5 показан модернизированный ботводробитель при работе в поле.
Во время проведения полевых испытаний была проведена агротехническая и эксплуатационная оценка работы. Результаты испытаний приведены в таблице 6.
Анализ результатов показал, что:
- полнота уборки картофельной ботвы составляет у модернизированного 81.5%. а у серийного - 72.5%. что на 11% меньше;
- не срезанной ботвы оставлено - 12,35%. А у серийного - 20,8%, что на 68.% меньше;
- качество измельчения частиц до 2 см. повысилось до 38,6% , а у серийного составило 30,2 %. Что на 21% больше.
Рисунок 4. Модернизированный ботводробитель БД - 4М.
Таблица 6. Качество измельчения убираемой ботвы.
|
Наименование показателей |
Серийный ботводробитель |
Модернизированный ботводробитель |
|
|
Культура |
Картофель |
||
|
Сорт |
Сантэ |
||
|
Урожайность, ц/га |
181 |
181 |
|
|
Скорость движения агрегата, км/ч |
1,4 |
1,4 |
|
|
Высота среза, см |
10,0 |
10,0 |
|
Полнота уборки, %Срезано |
72,5 |
81,5 |
|
|
Оставлено не срезанной ботвы |
20,8 |
12,3 |
|
|
Стерня |
6,7 |
6,2 |
|
Состав измельченной массы по фракциям, %а) частиц до 2-х смб) частиц свыше 2-х см |
30,269,8 |
38,661,4 |
1. В результате планирования эксперимента и исследования параметров с помощью градиентного метода установлены оптимальные параметры ножей модернизированного ротора: кг, м, второй - кг, м и третий - кг, м.
2. Установлено, что выбранные ножи даже при срезе пучка ботвы в 5 шт. отклоняются не более , что меньше допустимого , что в конечном итоге обеспечит стабильную работу ротора.
3. Модернизированный ботводробитель с переменным диаметром резания по основным показателям: полноте уборки картофельной ботвы, удалению ботвы из междурядий, качеству измельчения превосходит серийный ботводробитель с постоянным диаметром резания.
Литература
1. Иванкина О.П. Основы планирования эксперимента: Учебно-методическое пособие для студентов и аспирантов. Рязань: РИ МГОУ, 2001. С. 82.
2.Угланов М.Б. Докторская диссертация. Разработка комплекса машин для уборки картофеля на основе совершенствования рабочих органов и рационального их сочетания / М.Б. Угланов. докт. техн. наук. - Ленинград, 1989. С. 408.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Влияние климата на полевые культуры. Полезащитное действие живых изгородей: защитное, температура, испарение. Биологические связи с прилегающими сельскохозяйственными угодьями. Скашивание межи как грубое вмешательство для животного населения, результаты.
реферат [632,6 K], добавлен 30.06.2011Анализ хозяйственной деятельности РУСПП "1-ая Минская птицефабрика"; агротехника возделывания картофеля в хозяйстве. Способы уборки картофельной ботвы и агротребования к машинам; модернизация ботвоуборочной техники; БЖД на производстве при уборке ботвы.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 26.01.2012Понятие севооборота, его виды: полевые, кормовые, специальные. Определение географических и прямоугольных координат по топографической карте. Назначение, устройство и принципы работы теодолита. Рассмотрение правил приближенных вычислений и округлений.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 07.02.2011Размеры сельхозпредприятий и их подразделения. Хозяйственный расчет предприятий и их подразделений. Сущность и основные принципы организации подряда, арендных отношений, внутрихозяйственных кооперативов. Полевые севообороты, их экономическое обоснование.
курс лекций [1,3 M], добавлен 29.05.2012Состояние производства картофеля в России, технологии его возделывания, схема подготовки почвы под посадку. Характеристика культиватора КВС-3, разработка рабочего органа. Процесс резания почвы лезвием. Кинематика вертикально-роторных рабочих органов.
курсовая работа [648,7 K], добавлен 22.07.2011Агротехническая оценка зерноуборочного комбайна, определение агротехнических показателей при лабораторно-полевых испытаниях. Энергетическая и эксплуатационно-технологическая оценка комбайна, оценка безопасности и эргономичности конструкции, надежности.
реферат [360,1 K], добавлен 24.04.2014Зерноуборочный комбайн КЗС–1218, назначение, регулировка и область применения. Особенности устройства бункера. Оптимизация энергозатрат процесса измельчения зернового сырья путём совершенствования конструкции рабочих органов ножей и кормодробилки.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 13.06.2016Сущность и описание процесса вспашки. Устройство корпуса плуга и его разновидности. Теоретические основы построения лемешно-отвальной поверхности. График изменения угла образующей к стенке борозды. Расчет высоты расположения наивысшей точки отвала.
курсовая работа [4,1 M], добавлен 22.01.2015Продовольственное зерно пшеницы - важная сельскохозяйственная продукция. Морфо-биологические особенности озимой пшеницы, технология ее возделывания. Агрометеорологические условия формирования урожая озимой пшеницы в ООО "Обоянское агрообъединение".
дипломная работа [229,8 K], добавлен 03.03.2013Влияние формы копыт и ковки на равномерность перестановки ног лошади на рыси. Описания способа установления угла зацепа угломером. Определение оптимальных показателей длины зацепов и их угла для правильного баланса при скачке и защиты сухожилий от травм.
реферат [242,5 K], добавлен 13.05.2015Типы обработки почвы — механического воздействия на нее рабочими органами машин и орудий с целью создания наилучших условий для выращиваемых культур. Приемы и основные способы механической обработки почвы. Создание мощного окультуренного пахотного слоя.
реферат [26,7 K], добавлен 12.07.2015Физико-географическая характеристика Константиновского района. Характеристика основных стаций гусеобразных на пролёте. Полевые, лесные и водно-болотные угодия. Характеристика птиц отряда гусеобразные; видовой состав диких гусей и характер их пребывания.
реферат [32,3 K], добавлен 24.01.2010Технологический, кинематический и энергетический и прочностной расчет вала. Конструкция модернизированной машины. Устройство зернового подборщика, уравновешивающего устройства, подборщика барабанного с пружинными пальцами, элементов транспортерной ленты.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 06.06.2013Описание устройства проектируемой сельскохозяйственной машины, описание технологического процесса, регулировок и установок. Определение основных технологических и кинематических показателей работы фрезы. Проверка прочности соединений, основ безопасности.
курсовая работа [309,0 K], добавлен 15.02.2015Проектирование электродвигательного устройства. Технологическая характеристика рабочей машины. Описание рабочих органов. Расчет и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы рабочей машины. Переходные процессы в электроприводе.
курсовая работа [121,1 K], добавлен 01.10.2010Понятие о росте и развитии животных (индивидуальное развитие). Методы разведения, их сущность и хозяйственное значение. Убойный выход туш разных видов животных и птиц. Зависимость мясной продуктивности молодняка крупного рогатого скота от живой массы.
реферат [27,6 K], добавлен 09.01.2008Чизельные орудия: общее устройство, особенности конструкции и принципы работы. Машины для почвозащитной системы земледелия и основные приемы защиты почв. Общее устройство и рабочий процесс комбайна ЛК-1. Схема рабочего процесса пресс-подборщиков.
контрольная работа [927,9 K], добавлен 26.12.2012Строение и состав яиц, их пищевая ценность. Влияние заражения, бактериальных изменений на качество яиц. Приемка, порядок исследования яиц и определения качества, понятие технического брака. Определение их массы и ветеринарно-санитарная экспертиза.
контрольная работа [17,6 K], добавлен 27.04.2009Технологический процесс измельчения зерна. Структурная схема его автоматизации. Выбор датчиков скорости, уровня, температуры, массы и расхода. Определение запаса устойчивости системы по критериям Гурвица и Найквиста. Оценка качества управления САР.
курсовая работа [866,0 K], добавлен 07.12.2014Общие сведения о капусте. Планирование работ по выращиванию культуры и выбор сортов. Технологические особенности агропоники рассады. Уборка урожая и его хранение. Механизм уравновешивания режущего аппарата машины для уборки капусты, меры безопасности.
курсовая работа [604,6 K], добавлен 13.06.2015
