Влияния параметров опорного моста капустоуборочной машины УКМ-2А на ее тяговое сопротивление

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияния параметров опорного моста капустоуборочной машины УКМ-2А на ее тяговое сопротивление

Белов В.В., Гурьянов С.А., Серин И.В.

Аннотация

Статья посвящена исследованию возможности снижения разворачивающего момента капустоуборояной машины УКМ-2А в полевых условиях. В статье приведены результаты экспериментальных исследований тягового солопротивления прицепной капустоуборояной машины. На основе полученных данных авторы утверждают, что частичного устранения разворачивающего момента можно добиться изменением параметров моста опорных колес прицепной капустоуборочной машины УКМ-2А. Также обращают внимание на возможность использования моста опорных колес с шинами увеличенного размера 310x406.

Ключевые слова: уборка, капуста, прицепная капустоуборочная машина, разворачивающий момент, мост опорных колес.

Abstract

The article is devoted to the study of the possibility of reducing the turning moment of the UKM-2A cabbage harvesting machine in field conditions. The article presents the results of experimental studies of traction salt resistance of a trailed cabbage harvesting machine. Based on the data obtained, the authors of ave claim that partial elimination of the turning moment can be achieved by changing the parameters of the bridge of the support wheels of the UKM-2A trailed cabbage harvester. Also pay attention to the possibility of using a bridge of support wheels with tires of an increased size 310x406.

Keywords: cleaning, cabbage, trailed cabbage harvester, turning moment, bridge of support wheels.

Белокочанная капуста в СССР занимала до 30% площадей, отведеных под овощные культуры [1-3]. Капуста является основной овощной культурой в Нечерноземной зоне РСФСР /б/. Под выращивание капусты в Нечерноземной отводится до 45%, а в Ленинградской области до 53% от всей площади занятых овощными культурами [1-4]. Урожайность капусты колеблется в диапазоне от 20 до 70 т/га /, а в специализированных хозяйствах более 100 т/га [2,3].

Известно, что трудоемкость производства овощных культур в 80 раз выше по сравнению о зерновыми и в 6-7 раз по сравнению с картофелем и сахарной свеклой [2, 3]. Решение поставленных задач, а также снижение трудоемкости выращивания овощных культур возможно при эффективном использовании имеющихся машин и разработке новых машин, позволяющих значительно снизить трудозатраты производства основных овощных культур, к которым относится белокочанная капуста. Основная доля трудозатрат (более 60%) при выращивании капусты приходится на процесс уборки [2]. Поэтому вопрос механизированной уборки капусты является важной научнотехнической проблемой в масштабах государства.

При выращивании белокочанной капусты основная доля затрат труда (до 60%) приходится на операции уборкии и доходит до 200 -250 чел.-ч/га применение на уборке капусты различных комплексов машин позволяет значительно снизить трудозатраты [1, 6, 7].

При прямом комбайнировании в конце 20 -го века использовалась капустоуборочная машина УКМ-2А, конструктивное исполнение которой позволяло укладывать срезанные кочаны в валок из 2 -6 рядков в один валок или же загружать срезанные кочаны в рядом идущее транспортное средство [1, 5, 6, 7].

Использование поточного метода уборки, которая предусматривает доработку кочанов на стационарных пунктах доработки позволяет повысить эффективность производства капусты [1, 5].

Использовавшиеся в СССР капустоуборочные машины МСК-1, МКП-2, МКУ-2 и производившиеся в 1980-90-х годах капустоуборочные машины УКМ-2, УКМ-2А, работают по поточной технологии за рубежем для этой цели также имеются ряд машин: EK03, Е-800/1, Е-804А2, западногерманских фирм "Консимпекс", "Рустика", американских фирм "Лоув Мэшин Компани", "Кастле", датской фирмы "Аза Лифт", машина аналогичная "Консимпекс" разработанная Центральной сельскохозяйственной станцией в Японии и т.д. [3, 5, 6].

Основными показателями качества выполнения технологического процесса уборки капусты являются: потери кочанов, повреждения кочанов, загрязнение кочанов почвой, которое в основном зависит от качества копирования рельефа поля и конструктивных особенностей капустоуборочных машин [7-11]. Перечисленные показатели и особенности машин были установлены Северо-Западной МИС методом экспертного опроса.

На основе исследований установлено, что качество работы капустоуборочных машин в значительной степени зависит от копирующей способности машины рельефа поля. Изменение рельефа поля может быть в разных направлениях [4, 7, 8]. Наибольшее влияние на процесс работы оказывают колебания высоты гребней и колебания самой машины [4, 6, 7].

В настоящее время на уборке капусты используется одно - двухрядные капустоуборочные машины в комплексе с пунктами доработки капусты. Эффективность выращивания белокочанной капусты в значительной степени зависит от качественных показателей работы капустоуборочных машин. Качество работы капустоуборочных машин в основном зависит от копирующих способностей как машины в целом, так и срезающего аппарата. При увеличении рабочей скорости машины о 1,4 до 5,6 км/ч потери кочанов доходят до 8%, что недопустимо агротехническими требованиями на процесс уборки белокочанной капусты [4, 7, 9].

В связи с этим исследования, направленные на совершенствование процесса копирования рельефа поля срезающими аппаратами капустоуборочной машины, являются актуальными.

Объектом исследования является капустоуборочная машина и элементы технологии уборки кочанной капусты.

На основе анализа ранее проведенных исследований процесса копирования рельефа поля [1, 5, 7, 8, 9], а также принимая во внимание несимметричность расположения капустоуборочной машины УКМ-2А относительно линии тяги трактора, нами выдвинута гипотеза о возможности снижения разворачивающего момента капустоуборочной машины УКМ-2А в горизонтальной плоскости относительно оси рядков капусты.

Разворачивающий момент капустоуборочной машины УКМ-2А возникает из-за того, что левое колесо капустоуборочной машины расположена значительно дальше от линии тяги (см. рис.) на расстоянии 1,4 м в сравнении с правым колесом, которое расположено правее на расстоянии 0,7 м относительно линии тяги при колее 2,1 м моста опорных колес капустоуборочной машины УКМ-2А (см. рис.).

В связи с особенностями конструкции капустоуборочной машины УКМ- 2А и ее способа агрегатирования необходимо учитывать нагрузку на каждое колесо.

С учетом технологии уборки белокочанной капусты нами проведено исследование влияния параметров конструкции опорного моста УКМ-2А на устойчивость движения капустоуборочной машины УКМ-2А. в зависимости от положения ее выгрузного транспортера.

Устойчивость движения капустоуборочной машины УКМ-2А, а имеено сохранение стабильности движения иположения колес капустоуборочной машины УКМ-2А в борозде без разрушения гребней с сохранением продольной оси пгрегата можно оценивать величиной отклонения продольной оси капустоуборочной машины УКМ-2А относительно продольной оси трактора или направления движения агрегата.

Очевидно, что нарушение этих положений приводит к перекосу продольной оси капустоуборочной машины УКМ-2А относительно оси трактора, что в свою очередь вызовет разрушение гребней и уведичение тягового сопротивления.

С целью проверки наших предположений нами проведены экспериментальные исследования нагрузок на опорные колесав стационарных условиях, а также тягового сопротивления капустоуборочной машины УКМ - 2А в динамике в реальных полевых условиях.

Следует отметить, что разворачивающий момент в значительной степени зависит от сопротивления колес о борозду и несущей способности почвы, что определяется влажностью почвы и ее структурой в момент уборки.

Нами выдвинута гипотеза о возможности снижения тягового соппротивления и разворачивающего момента сил в зависимости от параметров конструкции н моста опорных колес капустоуборочной машины УКМ-2А и возможности улучшения процесса копирования и стабильности движения агрегата

Результаты исследований.

Нагрузки на опорные точки в статическом состоянии были определены динамометром. Полученные таким образом данные представлены ниже в таблице 1, а результаты полевых исследований в таблице 2.

По результатам трехкратной повторности опыта известными статистическими методами расчетов определена Ошибка опыта (измерений), которая составляет 0,57% (колея 2,1 м) и 0,64% (колея 2,8 м), что значительно ниже допуска.

Разворачивающий момент в основном зависит от смещения линии тяги трактора относительно центра тяжести агрегатируемой машины [7,10-14].

Величину смещения линии тяги определяем исходя из следующих условий: при работе капустоуборочной машины УКМ-2А правое колесо (по ходу движения) находится в одной борозде с правыми колесами (переднее и заднее) агрегатируемого с машиной трактора., распределение массы по опрным колесам также зависит от положения выгрузного транспортера (см.рис.).

Анализируя Табличные данные, отметим (см. табл.1), что центр тяжести машины в рабочем состоянии смещен от линии тяги, расположенной на расстоянии 0,7 м, от правого (левого) колеса при колее трактора 1,4 м.

Таблица 1. Результаты исследования нагрузки на опорные точки машины УКМ-2А

Рисунок 1. Общий вид экспериментального образца капустоуборочной машины УКМ-2А при колее 2,1 м и с шинами (215x381).

При ширине междурядий 0,7 м колея трактора устанавливается 1,4 м, а капустоуборочной машины УКМ-2А может быть разная от 21,1 до 2,8 м.(рис.). Таким образом, при колее опорных колес УКМ-2А равной 2,1м линия тяги смиещена от правого колеса на 0,7 м. Как видим (табл. 1) координата центра тяжести капустоуборочной машины УКМ-2А в рабочих положениях превышают 0,7 м. Минимальное смещение при работе машины УКМ-2А с укладкой кочанов в валок составляет 0,23 м, а при положениии выгрузного транспортера - загрузка в кузов равно 0,37 м. величина смещения центра тяжести при загрузке в кузов колеблется в зависимости от положения средней и выгрузной частей выгрузного элеватора. Например, в сторону уменьшения до 0,31 м [1-4,12-14].

Увеличивая колею до 2,8 м частично изменяем распределение нагрузки. Центр тяжести машины смещается левее от линии тяги чем при колее моста 2,1 м.

Из-за несимметричности нагрузки относительно линии тяги прицепную капустоуборочную машину УКМ-2А при работе несколько разворачивает, т.е. ось опорных колес отклоняется от перпендикулярности к оси трактора, (соответственно линии тяги). В результате на переувлажненных почвах и на участках с низкими гребнями машина теряет продольную устойчивость [5,8]. Косвенным показателем разворачивающего момента служат разница тяговых сопротивлении. Результаты экспериментальных исследований, проведенные по определению тягового сопротивления представлены ниже в табл.2.

Анализируя данные в табл. 2 следует отметить, что тяговое усилие в рабочем положении капустоуборочной машины УКМ-2А существенно отличается от тягового сопротивления машины и в транспортном положении.

Аналогично анализируя приведенные результаты в табл. 2можно сделать вывод, что результаты исследований позволяют утверждать, что. Использование моста опорных колес с шинами 310x406 снижает разницу тяговых сопротивлений, как в транспортном, так и в рабочем положении. Наиболее устойчивый ход имеет машина с шинами 310x406 при колее моота 2,1 м, т.к. при этом минимальная разница тяговых сопротивлений.

Таблица 2. Результаты исследований тягового сопротивления

Смещение продольной оси машины относительно оси трактора при работе приводит к возникновению разворачивающего момента, что вызывает колебания машины в горизонтальной плоскости и потере устойчивости движения вдоль убираемых рядков капусты.

На машине МСК-1 с целью устранения и компенсации разворота установлены управляемые опорные колеса, которые посредством системы рычагов и тяг связаны с цапфой левого управляемого колеса трактора [5, 6]. При работе капустоуборочной машины в экстремальных условиях повышенной влажности такая система управления не всегда эффективна, так как происходит смещение оси срезающего аппарата относительно оси рядка, что приводит к повреждениям кочанов, скоплению их перед срезающим аппаратом и забиванию его. Повышение устойчивости движения капустоуборочной ашины можно добиться изменением угла установки колес к направлению движения.

Угол установки колеса зависит от разворачивающего момента, возникающего вследствие ассимитричкости нагрузки на капустоуборочную машину. С увеличением угла установки колес машины от 1° до 5° увеличивается и дополнительное сопротивление самой капустоуборочной машины до 1,7 кН, что приводит к увеличению энергозатрат.

Копирование направления радков капустоуборочными ой машинами УКМ-2 и УКМ-2А осуществляется с помощью поворотного дышла, управляемого оператором. Эта система копирования рядков полностью не устраняет разворот машины и может нормально работать на полх с уклоном не более 5° и с гребнями высотой 5-10 см, а в дождливую погоду машина теряет продольную устойчивость /58/. Частичного устранения разворачивающего момента можно добиться изменением параметров моста опорных колес [8, 9]. Наиболее полного устранения разворачивающего момента можно добиться установкой на капустоуборочную машину со стороны аппаратов активного опорно-приводного колеса (например, гидромоторколесо). [9].

Нет единого мнения по методике определения оптимальных динамических параметров и критерия оценки системы копирования рельефа поля срезающими аппаратами, что не позволяет в полной мере использовать возможности имеющихся машин.

опорный мост капустоуборочный машина

Проведенные исследования позволили сделать выводы.

Использование моста опорных колес с шинами 310x406 снижает разницу тяговых сопротивлений, как в транспортном, так и в рабочем положении. Наиболее устойчивый ход имеет машина с шинами 310x406 при колее моста 2,1 м, т.к. при этом минимальная разница тяговых сопротивлений.

Результаты экспериментальных исследований подтвердили гипотезу о возможности снижения тягового сопротивления путем оптимизации конструктивных параметров моста опорных колес прицепной капустоуборочной машины УКМ-2А.

Установку шин на мост опорных колес рекомендуется проводить путем замены колес в сборе, что позволит уменьшить энергозатраты на процесс уборки капусты за счет снижения тягового сопротивления.

Литература

1. Белов В.В. Параметры системы копирования рельефа поля, повышающие эффективность капустоуборочной машины (Дис. на соискан. учен. степ. канд. техн. наук. - Ленинград - Пушкин, 1989. -220 с.

2. Руденко Я.Е., Землявов Л.С. Справочник по индустриальным технологиям производства овощей / Под общ. ред. Н.Е. Руденко. - М.: Агропромиздат, 1986. - 288 с.

3. Дидено Н.Ф. Машины для уборки овощей. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984. - 320 с.

4. Тихонов Н.И. Анализ состояния механизации уборки капусты // Вестник с.х. науки. - 1986. - № 6. - с.134-137.

5. Белов В.В. и др. Оптимизация параметров механизма подвески капустоуборочной машины УКМ-2А// Белов В.В., Павлов В.С., Кириллов Н.К., Степанова А.В./ Известия Международной академии аграрного образования. 2019. № 47. с. 13-16.

6. Белов В. В. и др. Обоснование базовой поверхности копирования рельефа поля машинами для уборки капусты //Белов В.В., Белова Н.Н., Тончева Н.Н., Быков И.Н. /Известия Международной академии аграрного образования. 2015. № 25-1. с. 86-89

7. Романовский Н., Белов В., Повышение эффективности капустоуборочной машины // Нечерноземье, -1988. -№9. -с.41.

8. Белов В.В и др. Сельскохозяйственная машина, преимущественно капустоуборочная Белов В.В., //Романовский Н.Н., Котрохов В.Н., Белов В.В., Ельцов А.С/. Авторское свидетельство SU 1496692 A1, опубликовано 30.07.1989.

9. Авторское свидетельство. № 1496692 СССР, МКИ4 А01Д 45/26. Сельскохозяйственная машина, преимущественно капустоуборочная // В.В. Белов, Н.Н. Романовский, В.Н. Котрохов и др. (СССР). - 4 с.

10. Белов В.В. и др. Копирующее устройство срезающего аппарата капустоуборочной машины //Белов В.В., Романовский Н.Н., Алатырев С.С., Котрохов В.Н., Андреев В.И., Белов В.В., Ельцов А.С., Аршалян А.М./ Авторское свидетельство SU 1540708 A1, опубликовано 07.02.1990.

11. Белов В.В. и др. Копирующее устройство срезающего аппарата капустоуборочной машины// Белов В.В., Романовский Н.Н., Корсун В.П., Белов В.В., Невмержицкий Н.Н./ Авторское свидетельство SU 1644782 A1, опубликовано 30.04.1991.

12. Белов В.В. и др. Пути снижения повреждаемости и повышения сохранности белокочанной капусты при уборке и закладке на хранение. // Белов В.В., Тончева Н.Н., Лебедев В.Г. /Известия Международной академии аграрного образования. 2014. № 20. С. 11-13.

13. Тончева Н.Н и др. Щадящая уборка белокочанной капусты как способ повышения ее лежкости Тончева Н.Н., Белов В.В., Самсонов А.Н., Никитин А.И. Интернет-журнал Науковедение. 2014. № 2 (21). С. 143.

14. Рабочий орган сельскохозяйственной машины Белов В.В., Романовский Н.Н. // Ельцов А.С., Котрохов В.Н., Белов В.В., Берников В.М. /Авторское свидетельство SU 1584807 A1. опубликовано 15.08.1990.

Размещено на Allbest.ru