Размещено на http://www.allbest.ru/

Повышение эффективности процесса загрузки транспортных средств кормоуборочным комбайном путем оптимизации конструктивно-режимных параметров дефлектора

Общая характеристика работы

загрузка дефлектор кормоуборочный автоматизация

Актуальность темы. Корма в себестоимости животноводческой продукции занимают 60 -70% и их рациональное использование определяет продуктивность животных. Удельный расход кормов в стране составляет в 1,5…2,0 раза больше научно обоснованных норм.

Если с помощью машин и механизмов удалось бы устранить непроизводительные потери на участке «поле - кормушка» то, производя плановое количество кормов, Россия получила бы дополнительно на 10% больше мяса и молока. По мнению ряда ученых, экономия кормов может быть в несколько раз выше, чем требует эта прибавка.

В целом годовой экономический эффект по хозяйствам страны мог бы составить только при производстве молока и мяса не менее 0,75…1,87 млрд. руб. Все это говорит о важности сбережения кормовых ресурсов за счет технических средств.

Процесс загрузки собираемого урожая кормов в транспортные средства для перевозки его к местам складирования или раздачи животным является наиболее важным в технологической цепочке производства кормов, так как во многом определяет эффективность эксплуатации кормоуборочных машин и транспортных средств, связанных в едином технологическом процессе.

В настоящее время по данным НИИ животноводства России, по нашим наблюдениям и наблюдениям других исследователей потери кормов при загрузке достигают 10-20%, что снижает фактический сбор кормов и требует совершенствования кормоуборочных машин и повышает трудовые и материальные затраты на единицу заготавливаемой продукции. Некачественное формирование кормового бурта в кузове при загрузке снижает использование их грузоподъемности на 20-40%, в силу особенностей растительной массы, а, следовательно, и производительность транспортных средств.

Подача собираемой растительной массы в кузов транспортного средства с ее распределением осуществляется выгрузным устройством кормоуборочной машины, однако исследование влияния его конструктивно-режимных параметров на величину потерь корма и качество его укладки в кузове транспортного средства проведены не в полном объёме.

Все это свидетельствует о необходимости и актуальности исследований, направленных на улучшение технико-экономических показателей выполнения технологического процесса загрузки собираемой растительной массы в транспортные средства с качественным формированием кормового бурта в кузове транспортного средства и с сокращением потерь до 1-3% согласно зоотехническим требованиям.

В настоящей работе предлагается повысить эффективность процесса загрузки измельченных кормов, что возможно при помощи дефлектора кормоуборочного комбайна, позволяющего повысить равномерность заполнения кузова, статический коэффициент использования грузоподъемности транспортного средства, равномерную дозированную выдачу кормов кормораздатчика КТУ-10 и снизить потери при загрузке.

Цель работы - повышение эффективности процесса загрузки транспортных средств кормоуборочным комбайном путём применения дефлектора к выгрузному трубопроводу.

Объект исследования - технологический процесс загрузки измельченными кормами подвижного транспортного средства для дальнейшей транспортировки.

Предмет исследования - дефлектор к выгрузному трубопроводу кормоуборочного комбайна.

Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту:

- анализ и классификация устройств для повышения эффективности процесса загрузки;

- теоретическое обоснование перспективной конструктивно-технологической схемы дефлектора выгрузного трубопровода кормоуборочной машины;

- математическая модель рабочего процесса загрузки и результаты экспериментальных исследований;

- технико-экономическая оценка применения дефлектора на выгрузном трубопроводе кормоуборочной машины в процессе загрузки транспортных средств.

Методика исследований. Теоретические исследования были основаны на известных законах и методах теоретической механики и математического анализа. Экспериментальные исследования проводились по стандартным и частным, разработанным нами методикам, а в качестве основного применялся дисперсионный анализ и методика экстремального планирования эксперимента.

Обработку данных, полученных в ходе эксперимента, производили известными методами математической статистики, проверку правильности расчётов проводили посредством компьютерной программы Statistica 6.0

Научная новизна диссертации заключается в решении научно-практической задачи повышения эффективности процесса загрузки транспортных средств кормоуборочным комбайном измельченными кормами путём применения нового дефлектора к его выгрузному трубопроводу, анализе и обобщении теоретических положений и экспериментальных исследований, в результате которых:

- разработана новая конструктивно-технологическая схема дефлектора, обеспечивающая угол подачи измельченной кормовой массы от 0° до 180° в продольной и поперечной плоскостях;

- разработаны математические модели, описывающие процесс загрузки и характеризующие влияние конструктивных, режимных факторов и физико-механических свойств кормов на качественные критерии оптимизации.

Практическая ценность работы. Проведённые исследования и их результаты могут служить основанием для создания и совершенствования дефлектора к выгрузному трубопроводу кормоуборочного комбайна.

Реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований реализованы в макетном образце дефлектора, который устанавливался на выгрузном трубопроводе кормоуборочного комбайна Е-281С и внедрен в учебном хозяйстве МСХА им. К.А. Тимирязева «Муммовское» и в КФХ «Семена» Саратовской области Аткарского района и в учебном процессе.

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава СГАУ (2003 -2007 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ общим объемом 2,62 п.л., из которых на долю соискателя приходится 2,12 п.л. Работы опубликованы в сборниках научных работ и в одном описании к патенту. Одна работа опубликована в издании, рекомендованном ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 210 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех разделов, общих выводов по работе, списка литературы и двенадцати приложений. Содержит 23 таблицы и 71 рисунок. Список использованной литературы включает в себя 129 наименований, из них 2 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложено краткое обоснование рассматриваемой задачи, ее актуальность, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ» представлен анализ состояния вопроса загрузки транспортных средств кормоуборочным комбайном и обоснован выбор объекта исследования.

На основании анализа результатов исследований Резника Н.Е., Кобы В.Г., Сирвидиса И.И., Уланова И.А., Силагина В.А., Доценко С.М., Бакасенаса А.Ю., Красникова В. В. и классификации конструкций устройств, повышающих эффективность процесса загрузки, выявлено перспективное направление в разработке и создании поворотного дефлектора к выгрузному трубопроводу кормоуборочного комбайна. Исходя из цели работы, анализа состояния вопроса и патентного поиска поставлены следующие задачи исследования:

- исследовать процесс загрузки транспортных средств, провести анализ конструкций загрузочных и разравнивающих устройств, патентный поиск, и на основе анализа разработать их классификацию для создания наиболее рационального и эффективного загрузочного устройства, обеспечивающего качественную загрузку кузова транспортного средства;

- дать теоретически обоснованную, перспективную конструктивно-технологическую схему поворотного дефлектора к выгрузному трубопроводу кормоуборочного комбайна;

- провести теоретическое обоснование основных конструктивно-режимных параметров поворотного дефлектора выгрузного трубопровода;

- проверить экспериментально достоверность теоретических исследований и определить оптимальные условия протекания процесса загрузки поворотным дефлектором выгрузного трубопровода;

- дать технико-экономическую оценку эффективности использования поворотного дефлектора к выгрузному трубопроводу кормоуборочного комбайна.

Во втором разделе «ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЕФЛЕКТОРА К ВЫГРУЗНОМУ ТРУБОПРОВОДУ КОРМОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА» представлен анализ укладки измельченного корма в кузове транспортного средства, позволивший определить условия качественной загрузки: заполнение будет равномерным, если высота укладываемой полосы не будет превышать высоты вертикально стоящей стенки h_п ? h₀ (первое условие), вертикальная составляющая скорости удара корма будет постоянна х_у.уд. = const (второе условие), а угол удара не будет превышать угла внутреннего трения корма, _уд (третье условие). Выявленные требования легли в основу разработки конструктивно - технологической схемы дефлектора кормоуборочного комбайна (патент на изобретение № 2272398).

Новый дефлектор представляет собой удлинитель дугообразной формы, крепящийся на конце выгрузного трубопровода 1 кормоуборочной машины 2 и выполненный поворотным относительно горизонтальной оси. Дефлектор 3 состоит из двух стенок - верхней 4 и нижней 5 дугообразной формы. Причем верхняя стенка 4 выполнена подвижной в виде сопряженных звеньев, кромки которых установлены с возможностью перемещения по криволинейным направляющим 6, размещенным на верхних кромках нижней стенки 5.

Привод подвижной верхней стенки 4 и поворот дефлектора 3 осуществляется посредством тросов 7 и 8, блоков 9 и пружин 10 гидравлическими цилиндрами (на рисунке 1 не показаны) из кабины водителя кормоуборочной машины 2 (рисунок 1).

Перемещение подвижной верхней стенки и поворот дефлектора обуславливает плавное и точное изменение направления подачи потока загружаемого материала без перекрытия укладываемых кормовых полос и изменения подачи выгрузки от 0° до 180° в продольном и в поперечном направлении. А кривизна направляющих обуславливает форму фрикционной поверхности подвижной верхней стенки и тем самым кинематические параметры транспортируемого по ней кормового потока.

Для определения основных конструктивно-режимных параметров дефлектора - угол поворота, угловая и линейная скорость дефлектора, угол загрузки, скорость перемещения подвижной верхней стенки, рассмотрены и аналитически описаны три этапа процесса транспортирования потока кормовой массы (рисунок 2, 3):

- движение потока измельченной массы по поверхности дефлектора;

- движение потока измельченной массы по поверхности дефлектора с учетом его поворота, относительно выгрузного трубопровода;

- движение измельченной массы в воздухе.

Рисунок 1. Конструктивно - технологическая схема дефлектора

В результате чего составили дифференциальные уравнения движения частиц кормовой массы:

- по криволинейной фрикционной поверхности дефлектора, состоящей из двух кривых АВ и ВС (Рисунок 2):

dх/dt = g·sin б - ѓ·(х²/R_п - g·cos б ) - k_п·х². (1)

dх/dt = g·(sin б - ѓ·cos б) - ѓ·х²/R_п - k_п·х², (2)

где х, t - скорость и время перемещения элементарной порции потока измельченной массы, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с²; б - угол направления подачи потока измельченной массы, при ее сходе с поверхности дефлектора к горизонтали, град; R_п - переменный радиус кривизны фрикционной поверхности, м; f - коэффициент трения движения измельченного материала по фрикционной поверхности дефлектора; k_п - средневзвешенный коэффициент парусности измельченной массы, м^-1.

- по криволинейной фрикционной поверхности при повороте дефлектора, состоящей из двух кривых А₁В₁ и В₁С₁ (рисунок 3); в векторной форме:

m·d/dt = + + _тр +_с.в.. (3)

Проецируя уравнение (3) на оси естественной системы координат ф, n, b получим:

m·dх/dt = mg·cos в·sin б - f·N - m·k_п·х², (4)

для А₁В₁ m·х ²/R_п = mg·cos в·cos б + N_n,

для В₁С₁ m·х²/R_п = - mg·cos в·cos б + N_n, (5)

0 = - mg·sin в + N_b, (6)

где в - угол поворота дефлектора, град.

Из уравнений (5) и (6) определили проекции и модуль силы нормальной реакции. После преобразований получили дифференциальные уравнения, описывающие движение порции потока на участках кривой А₁В₁ и В₁С₁при повороте дефлектора:

dх/dt = g·cos в·sin б - f·[(х²/R_п - g·cos в·cos б)² + g²·sin² в]^1/2 - - k_п·х², (7)

dх/dt = g·cos в·sin б - f·[(х²/R_п + g·cos в·cos б)² + g²·sin² в]^1/2 -- k_п·х², (8)

- в воздухе (Рисунок 2):

m·dх_x/dt = - m·k_п·х_x², (9)

m·dх_y/dt = mg - m·k_п·х_y², (10)

где х_x и х_y - составляющие скорости потока измельченной массы, на соответствующие координатные оси, м/с.

Из уравнений (9) и (10) можно определить составляющие скорости падения, горизонтальную:

х_x = dx/dt = (х_ocx·cos б_ocx)/(1+х_ocx·cos б_ocx·k_п·t), (11)

где х_ocx. - скорость схода элементарной порции потока измельченной массы с поверхности дефлектора, м/с; б_ocx - угол схода элементарной порции потока измельченной массы с поверхности дефлектора, град.

и вертикальную составляющую скорости для случаев:

а) х_y > с_в., х_y = dy/dt = с_в·cth [с_в·k_п·(t + д₂)], (12)

б) х_y < с_в, х_y = с_в/cth [с_в·k_п·(t + д₂)], (13)

где с_в - средневзвешенная скорость витания измельченной массы:

д₂ = д₁/k_п, (14)

где д₁ - постоянная интегрирования, определяемая из начальных условий падения элементарной порции потока измельченной массы.

Анализ уравнений (12), (13) показал, что при увеличении аргумента, скорость падения стремится к единице. Следовательно, если элементарным частям потока измельченной массы придавать начальную скорость схода х_y = с_в, в момент удара они будут обладать той же величиной вертикальной составляющей скорости, что и в момент схода с поверхности устройства. То есть в отличие от случаев, когда х_y > с_в и х_y < с_в, значение х_y не зависит от высоты падения y_п. Исходя из изложенного, была выбрана параболическая форма фрикционной поверхности дефлектора, которая обеспечивает постоянство вертикальной составляющей скорости движения по дефлектору, а следовательно, и схода с него элементарных частей потока измельченной массы, а в конечном итоге и выполнение второго условия качественной загрузки кузова транспортного средства.

Для случая х_y = с_в, время падения элементарных частей потока кормовой массы будет определяться уравнением:

t_п = y_п/х_y, (15)

где y_п - высота падения элементарных порций потока измельченной массы, то есть расстояние между плоскостями схода порций и удара в кузове загружаемого транспортного средства.

Тогда дальность полёта элементарных частей потока измельченной массы, в этом случае запишется:

x = 1/k_п·?n |1+х_хоcx·cos б_ocx·k_п·y_п/х_п|. (16)

где х_хоcx = х_оcx·cos б_ocx - горизонтальная составляющая начальной скорости схода х_оcx элементарных частей потока измельченной массы с поверхности дефлектора.

Рисунок 2. Схема сил, действующих на поток



а) б)

Рисунок 3. Схема сил, действующих на элементарную порцию потока измельченной массы на участке кривой а) А₁В₁, б) В₁С₁ кормовой массы при загрузке

Для качественного заполнения измельченной массой кузова транспортного средства требуется выполнение и третьего условия загрузки.

Поэтому уравнение, определяющее значение углов удара для случая, когда х_y = с_в имеет вид:

г_уд = arctg(1/(tg б_сх·(1+k_п·y_п/tg б_сх)) (17)

Преобразование дифференциальных уравнений движения (1), (2) позволило определить координаты кривой фрикционной поверхности дефлектора аппроксимируемой уравнением параболы, обеспечивающей условия непрерывности и гладкости функции, в точке стыка приведенной к соответствующему расположению координатных осей:

для верхней кривой дефлектора:

y = b·(1 - ); (18)

для нижней кривой дефлектора:

y = b₁·; (19)

где n - степень параболы; а, b, b₁ - соответствующие линейные размеры дефлектора.

Конструктивно-режимными параметрами, характеризующими поворот дефлектора относительно выгрузного трубопровода являются:

1) угол поворота дефлектора - ш, который определяется длиной кузова транспортного средства L_к и высотой падения y_п измельченной массы в кузов (рисунок 4):

ш =2·arctg (L_к/2·y_п). (20)

2) угловая щ_деф и линейная х_деф скорость дефлектора:

щ_деф = ш/t_п.п.; х_деф = ?_п/t_п.п., (21)

где t_п.п. = ?_п/щ_деф·y_п - время укладки полосы измельченной массы, за которое осуществляется поворот дефлектора; ?_п = L_к - длина полосы измельченной массы, укладываемой за один поворот дефлектора, м.

Основными параметрами, характеризующими перемещение подвижной верхней стенки дефлектора выгрузного трубопровода, являются:

1) Угол загрузки и (Рисунок 5), определяющийся соответственно начальным б₁ и конечным б₂ углом подачи измельченной массы в кузов транспортного средства:

и = б₂ - б₁. (22)



Рисунок 4. К определению угла поворота дефлектора

2) Скорость перемещения подвижной верхней стенки по направляющим дефлектора:

х_ст = ?_S/t_п.ст, (23)

где ?_S - длина перемещения подвижной верхней стенки по направляющим (рисунок 5) между крайними точками подачи 1 и 2; t_п.ст = ?_S/х_ст.- время перемещения подвижной верхней стенки от точки 1 до точки 2.

В третьем разделе «МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДЕФЛЕКТОРА» приведены общая программа, методики исследований и результаты исследований. Основу программы составляет изучение технологического процесса загрузки измельченной массой кузова транспортного средства кормоуборочным комбайном с дефлектором. Для определения оптимальных значений конструктивно-технологических параметров дефлектора и проверки полученных теоретических зависимостей программой предусмотрено:

- определить основные физико-механические свойства измельченной массы для оценки их влияния на выполнение условий качественной загрузки;



Рисунок 5. К определению параметров подвижной верхней стенки дефлектора выгрузного трубопровода

- проверить достоверность теоретических исследований транспортирования измельченной массы в процессе загрузки;

- определить основные физико-механические свойства измельченной массы для оценки их влияния на выполнение условий качественной загрузки;

- проверить достоверность теоретических исследований транспортирования измельченной массы в процессе загрузки;

- выявить степень влияния основных конструктивных и режимных параметров на показатели эффективности процесса загрузки;

- выбрать критерий оптимизации процесса загрузки;

- выявить наиболее значимые факторы, влияющие на критерий оптимизации;

- получить уравнения регрессии для показателя критерия оптимизации процесса и определить оптимальные конструктивно-технологические параметры дефлектора. Лабораторными исследованиями были уточнены физико-механические свойства измельченной кормовой массы и установлено их влияние на процесс ее транспортирования по фрикционной поверхности дефлектора, характеризующие выполнение условий качественного заполнения кузова транспортного средства; определены параметры транспортирования (скорость потока, дальность полета, ширину потока); проверить достоверность теоретических исследований о влиянии конструктивных и режимных параметров дефлектора.

В опытах использовались кукуруза и викоовсяная смесь. Скорость движения частиц потока и их траектория в значительной степени зависит от физико - механических свойств загружаемого материала, поэтому были уточнены физико-механические свойства загружаемой измельченной массы (рисунок 7). Экспериментально установлены зависимости изменения скорости и её составляющих с изменением угла транспортирования при движении потока измельченной массы по расчётной фрикционной поверхности дефлектора и параметры, характеризующие укладку после движения в воздухе - вертикальная составляющая скорости и угол удара, и их изменение при повороте дефлектора на угол 30° и 60° (рисунок 8). Определение параметров транспортирования измельченной массы проводили фотографированием с использованием цифрового фотоаппарата. По полученным изображениям полета частиц определяли угол удара и скорость движения частиц измельченной массы:

х_i = S_i / t_i, (24)

где S_i - расстояние, которое проходит центр тяжести частицы за время t_i между экспозициями i. Вертикальная составляющая скорости х_{y уд.} и угол г_уд удара порций потока измельченной массы в кузове загружаемого транспортного средства с увеличением высоты падения или уменьшением высоты формируемого бурта, стремятся к своим оптимальным значениям, отвечающим условиям качественной загрузки: х_y > С_в ; г > 0. Это подтверждают результаты экспериментальных исследований (рисунок 9), полученные на разных уровнях от днища кузова h_ур (H_к.б.).

Для оценки процесса загрузки кормового материала и связывания основных факторов в математическую модель были выбраны критерии оптимизации, определяющие эффективность процесса загрузки: величина потерь измельченной массы, неравномерность высоты и плотности кормового бурта, а

Рисунок 7. Зависимость плотности укладки измельченной массы с выгрузным трубопроводом от влажности корма W также коэффициент использования номинальной грузоподъемности транспортного средства.

Рисунок 8. Зависимости вертикальной составляющей скорости х_{y уд.}и угла удара г_уд потока корма в кузове от угла схода б_сх. С фрикционной поверхности дефлектора при различных углах его поворота относительно горизонтальной плоскости (викоовсяная травосмесь при С_в = 3,8м/с)



Рисунок 9. Зависимости вертикальной составляющей скорости х_{y уд.}и угла удара г_уд потока корма на различной высоте днища кузова от угла схода б_сх. с фрикционной поверхности дефлектора (викоовсяная травосмесь при С_в = 3,8м/с)

При выборе факторов, влияющих на показатели процесса загрузки транспортных средств использовали метод априорного ранжирования. Был выделен ряд факторов, которые разделили на две группы: 1) конструктивно-режимные: x₁₄ - форма гравитационной поверхности дефлектора; x₅, x₇, x₁₅ - способ загрузки, высота укладываемой полосы и угол укладки кормовой полосы; 2) технологические: режим работы кормоуборочного агрегата - x₃ - подача измельченной массы, характеристика кормового материала, его физико-механические свойства - x₁, x₆- влажность и длина резки.

При определении влияния конструктивно-режимных параметров на основные показатели эффективности процесса загрузки исследовалась первая группа факторов. При этом значения факторов второй группы поддерживались на постоянном уровне, а определение их влияния планировалось в дальнейших исследованиях.

Многофакторный дисперсионный анализ применяли для определения степени влияния конструктивно-режимных параметров дефлектора на показатели эффективности процесса загрузки транспортных средств и для анализа характера изменения этих показателей от применения той или иной конструкции дефлектора. За качественные факторы при проведении многофакторного дисперсионного анализа, принимались способы качественной загрузки кузова транспортного средства устройствами разных конструкций с градациями факторов: фактор, А - заполнение загрузочным устройством: А₁ - поворот дефлектора относительно выгрузного трубопровода; А₂ - поворот выгрузного трубопровода; фактор, В - способ заполнения: В₁ - продольный; В₂ - поперечный; В₃ - кучевой. Исследования проводили на производственной установке в полевых условиях. Дисперсионный анализ двухфакторного эксперимента показал, что конструкция поворотного дефлектора обеспечивает выполнение условий качественной загрузки кузова транспортного средства. Анализ результатов показывает (таблица 1), что при относительно равных объемах загружаемого корма, коэффициент использования объема кузова при загрузке с дефлектором, поворачивающимся относительно выгрузного трубопровода - 0,99…0,95, а при загрузке, осуществляющейся поворотом всего выгрузного трубопровода - 0,96…0,93. Плотность укладки измельченной массы в первом случае больше, чем во втором, коэффициент использования номинальной грузоподъемности транспортного средства соответственно - 0,92 и 0,81.

Оптимальные условия протекания процесса загрузки дефлектором проводились по методике экстремального планирования многофакторного эксперимента. Исследования проводили на лабораторной установке, определяя границы ее эффективного использования. Установка состояла из швыркового барабана с загрузочным бункером, выгрузного трубопровода и исследуемого дефлектора и загружаемой емкости. В результате обработки данных получены адекватные математические модели, описывающие влияние второй группы

Таблица 1. Схема проведения опытов и результаты, характеризующие величину потерь, неравномерность высоты и плотности кормового бурта, использование объема кузова и номинальной грузоподъемности загружаемого транспортного средства.

Градации фактора А	А1	А2
Градации фактора В	В1		В3	В1	В2	В3
неравномерность высоты кормового бурта дH, %
Среднее	2,12	2,24	3,61	7,523	11,69	12,25
неравномерность плотности кормового бурта дс, %
Среднее	0,71	0,83	11,58	15,25	17,36	17,66
потери измельченной массы, П, %
Среднее	0,61	0,64	0,746	8,02	9,04	10,723
коэффициент использования объема кузова hv
Среднее	0,989	0,978	0,946	0,959	0,953	0,931
коэффициент использования номинальной грузоподъемности
Среднее	0,921	0,897	0,743	0,806	0,792	0,694

факторов на показатели эффективности процесса загрузки:

д_З=291,14 - 7,5W - 7,46q - 0,6?_ср - 0,015Wq -- 0,009q?_ср ++ 0,05W² + 0,576q² + 0,01?_ср (25)

д_с=234,36 - 6,08W - 1,24q - 0,07?_ср - 0,02Wq - 0,006q?_ср ++ 0,04W² + 0,39q² + 0,007?_ср² (26)

В соответствии с экспериментальными данными построили двумерные поверхности отклика (рисунок 10), анализ которых позволил выявить границы эффективного использования дефлектора: средняя длина резки кормового материала - 25-37мм, влажность измельченной массы - 71-78%, подача измельченной массы - 6,5-8кг/с.

В четвертом разделе «ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДЕФЛЕКТОРА К ВЫГРУЗНОМУ ТРУБОПРОВОДУ КОРМОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА» приведены результаты производственных испытаний дефлектора, установленного на кормоуборочном комбайне Е-281С при погрузке кукурузы, в ходе которых комиссия в составе специали-

Рисунок 10. Двумерные сечения поверхности отклика неравномерности высоты кормового бурта д_З в кузове от изменения влажности W и длины резки ?_ср подачи измельченной массы q

стов хозяйств «Муммовское» и в КФХ «Семена», проверила работоспособность и эффективность устройства. Комиссия признала дефлектор годным к дальнейшей эксплуатации.

Эффективность использования экспериментального дефлектора обусловлена уменьшением затрат на транспортировку, в связи с увеличением статического коэффициента использования грузоподъемности и снижением потерь измельченной кормовой массы при загрузке. А также снижением неравномерности высоты и плотности кормового бурта в кузове кормораздатчика, снижения неравномерности дозированной раздачи до 8,7%, сокращения годового непроизводительного расхода кормов при раздаче, несмотря на увеличение металлоемкости и на дополнительные затраты, связанные с изготовлением и обслуживанием дефлектора.

Основные результаты экономической эффективности отмечены в выводах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследования процесса загрузки транспортных средств кормоуборочным комбайном показали, что неравномерность высоты и плотности кормового бурта составляет соответственно 3% и 1,6%, а коэффициент использования грузоподъёмности транспортного средства составляет 0,8…0,82 при потерях корма достигающих в среднем 1,8%.

Анализ конструкций существующих загрузочных и разравнивающих устройств и их классификации позволили выявить перспективное направление - повышение эффективности процесса загрузки путем совершенствования выгрузного трубопровода кормоуборочного комбайна за счет установки на нем дефлектора.

2. Теоретические исследования рабочего процесса дефлектора позволили провести анализ технологического процесса загрузки потока измельченной кормовой массы и получить:

- дифференциальные уравнения движения потока измельченной массы по фрикционной поверхности дефлектора (1, 2), с учетом поворота дефлектора (7, 8) и в воздухе (12, 13); дальность полёта (16); время (15) и угол (17) падения в кузов транспортного средства; обосновать форму фрикционной поверхности дефлектора уравнениями (18, 19); определить габаритные размеры дефлектора; разработать методику теоретической оценки кривой; скорость поворота дефлектора (21), скорость перемещения подвижной верхней стенки дефлектора (23).

3. Экспериментально установлено влияние физико-механических свойств измельченной кормовой массы и конструктивно-режимных параметров дефлектора на эффективность процесса загрузки. Отмечена хорошая сходимость экспериментальных и теоретических значений. Получена математическая модель процесса загрузки, позволившая определить оптимальные значения конструктивно - режимных параметров устройства и физико - механических свойств кормов: влажность измельченной массы 71-78%, средняя длина резки 25-37 мм, длина дефлектора L_деф = 1,03 м, высота H_деф = 0,705 м, фрикционная поверхность дефлектора аппроксимируется уравнениями параболических кривых;

предельные значения высоты и угла укладки кормовых слоёв в кузове транспортного средства h_п = 0,32 м, г = 30°, скорость поворота дефлектора щ_деф = 0,09 рад/с, скорость перемещения подвижной верхней стенки дефлектора х_ст = 0,07 м/с.

4. Испытание кормоуборочного комбайна с дефлектором подтвердили его работоспособность и эффективность: при подаче кормоуборочного агрегата 7,7 кг/с, урожайности кормовой массы 110 ц/га, потери при загрузке уменьшились в 2,9 раза и составили 1 %, улучшилось качество заполнения - неравномерность высоты кормового бурта в кузове снизилась в 1,7 раза и составила д_H = 2,1-2,2 %, неравномерность плотности - в 3,1 раза и составила д_с = 0,7-0,8%, а следовательно, увеличился статический коэффициент использования номинальной грузоподъёмности загружаемого транспортного средства с 0,81 до 0,92.

5. Производственные испытания и расчёт экономической эффективности показали, что за счёт увеличения коэффициента использования номинальной грузоподъёмности, снижения потерь при загрузке годовой экономический эффект от внедрения дефлектора составил 27165 рублей.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Патент 2272398 Российская Федерация, МПК⁷ А 01 D 43/08. Выгрузной трубопровод к сельскохозяйственной уборочной машине [Текст] / А.А.Марьина, А.Г. Герасимов, А.В. Анисимов (RU). - № 2004117250/12; заявл. 07.06.2004; опубл. 27.03.2006, Бюл №9. - 7 с.: ил.

2. Марьина, А.А. Классификация и анализ устройств для выравнивания свободной поверхности кормового бурта [Текст] / А.А.Марьина, А.В.Анисимов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 117-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2004. - С.10-13.(0,25/0,12).

3. Марьина, А.А. Классификация и анализ устройств для повышения эффективности процесса загрузки [Текст] / А.А.Марьина, А.В.Анисимов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 117-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2004. - С.78-81.(0,25/0,12).

4. Марьина, А.А. Методика проведения и анализ результатов лабораторных исследований загрузки измельченного кормового материала в транспортные средства [Текст] / А.А.Марьина // Молодые ученые ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» - агропромышленному комплексу Поволжского региона: сб. науч. тр./ ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2004. - С.131-136.(0,36).

5. Марьина, А.А. Дефлектор к выгрузному трубопроводу кормоуборочной машины [Текст] / А.А.Марьина // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 118-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2005. - С.122-126.(0,31).

6. Марьина, А.А. Теоретический анализ движения потока измельченной массы по гравитационной поверхности дефлектора [Текст]/ А.А.Марьина, А.Л.Брежнев// Молодые ученые ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ» - агропромышленному комплексу Поволжского региона: сб. науч. тр./ ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2006. - С.106-113.(0,49/0,25).

7. Марьина, А.А. Анализ результатов экспериментальных исследований дефлектора к выгрузному трубопроводу кормоуборочного комбайна [Текст] / А.А.Марьина // Материалы Всероссийской заочной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы обеспечения конкурентоспособности сельского хозяйства России» / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2006. - С.47-55.(0,56).

8. Марьина, А.А. Механика процесса распределения кормового материала в технических средствах [Текст] / А.А.Марьина, А.Г. Герасимов // Вестник Саратовского Государственного Аграрного Университета им. Н.И. Вавилова» / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов, 2006. - С.48-49.(0,4/0,2).

Размещено на Allbest.ru

...