Обґрунтування процесу роботи та параметрів ротаційно-лопатевого робочого органу ґрунтообробного знаряддя
Процес роботи та конструкційно-технологічні параметри ротаційно-лопатевого робочого органу з поліпшеними характеристиками обертання скиби ґрунту. Вплив параметрів робочих органів на якість обробітку ґрунту та експлуатаційно-енергетичні показники.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 28.07.2014 |
| Размер файла | 58,2 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/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Обґрунтування процесу роботи та параметрів ротаційно-лопатевого робочого органу ґрунтообробного знаряддя
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. В системі основного та передпосівного обробітків ґрунту на Україні, в цілому, та в зоні Полісся, зокрема, широкого застосування набуває обробіток ґрунту знаряддями з ротаційними робочими органами. Найбільш широко використовуються ґрунтообробні знаряддя типу БДН - 1,8, БДТ-3, БДТ-7, оснащені сферичними вирізними роторами. Використання цих знарядь забезпечує скорочення термінів підготовки ґрунту до посіву, зниження енерговитрат та витрат праці на 20…25%, в порівнянні, з іншими типами ґрунтообробних машин. Однак, в силу своїх конструкційних особливостей ґрунтообробні знаряддя оснащені серійними робочими органами не повною мірою забезпечують агротехнічні вимоги стосовно заробки добрив, рослинних решток, гербіцидів тощо; а також призводять до часткового руйнування агрономічно цінних структурних формувань ґрунту, особливо, малозв'язних дерново-підзолистих ґрунтів. Так, при заробці органічних добрив дисковою бороною в поверхневому шарі ґрунту (0…6 см), залишається до 75% внесених добрив, що значно зменшує ефективність їх використання сільськогосподарськими рослинами. Тому необхідним є обґрунтування робочих процесів ротаційного обробітку спрямованих на покращення показників обертання скиби та розробка конструкцій відповідних робочих органів, що забезпечували б достатню якість обробітку ґрунту за основними агротехнологічними показниками.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у відповідності до комплексної програми «Національна програма розробки і виробництва технологічних комплексів машин і обладнання сільського господарства, харчової і переробної промисловості», затвердженої Кабінетом Міністрів України від 7.03.1996 р.; в межах держбюджетної теми «Обґрунтувати конструкційно-технологічні параметри, спроектувати та виготовити дослідний зразок мобільної комбінованої ґрунтообробної машини із швидкозмінюваними модулями робочих органів», номер державної реєстрації №0100U000002 (коди тематичних рубрик 55.57.31). Дисертаційна робота відповідає вимогам паспорту спеціальності 05.05.11 - «Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва», який затверджено Президією ВАК України.
Мета роботи. Підвищення якості обробітку кореневмісного шару ґрунту та оптимізація його агротехнологічних властивостей шляхом застосування ґрунтообробних знарядь оснащених ротаційно-лопатевими робочими органами.
Задачі досліджень
1. Проаналізувати стан та перспективи застосування ротаційних робочих органів в конкретних ґрунтових умовах та виконати аналіз досліджень впливу форми робочої поверхні ґрунтообробних органів на параметри обробітку.
2. Обґрунтувати процес роботи та конструкційно-технологічні параметри ротаційно-лопатевого робочого органу з поліпшеними характеристиками обертання скиби ґрунту для ґрунтово-кліматичних умов Полісся України.
3. Експериментально визначити вплив параметрів ротаційно-лопатевих робочих органів на якість обробітку ґрунту та експлуатаційно-енергетичні показники процесу роботи ґрунтообробного знаряддя. Виконати порівняльні дослідження пропонованого робочого органу з серійними ротаційними робочими органами ґрунтообробних знарядь.
4. Визначити техніко-економічну ефективність застосування ґрунтообробних знарядь оснащених ротаційно-лопатевими робочими органами в умовах Полісся України.
Об'єкт досліджень. Процес роботи, конструкційні та технологічні параметри ротаційно-лопатевих робочих органів адаптованих до грунтово-кліматичних умов Полісся України.
Предмет досліджень. Динаміка агротехнологічних показників обробітку кореневмісного шару ґрунту в процесі взаємодії робочого органу з оброблюваним профілем ґрунту.
Методи досліджень. Аналіз робочого процесу та параметрів розробленого ротаційно-лопатевого робочого органу виконувався із застосуванням аналітичних основ землеробської механіки та теоретичних основ пружно-в'язко-пластичного руйнування ґрунтового середовища з урахуванням його напружено-деформованого стану, методів числового-імітаційного та фізичного моделювання, загальної теорії подібності. Експериментальні дослідження виконувались в лабораторно-польових умовах з використанням експериментального обладнання, дослідних зразків ґрунтообробних знарядь оснащених пропонованими робочими органами та спеціально розроблених комп'ютерних програм. Для дослідження тягового опору ротаційно-лопатевого робочого органу застосовувався метод тензометрії. Отримані дані оброблені методами математичного аналізу та ймовірносно-статистичними методами.
Наукова новизна одержаних результатів. Встановлено закономірності, що характеризують взаємодію ротаційно-лопатевого робочого органу з ґрунтом. Аналітично обґрунтовано профіль робочої поверхні ножа-лопаті пропонованого ґрунтообробного органу та оптимальну кількість ножів-лопатей на одному роторі. Розроблено числові моделі для дослідження показників процесу роботи ротаційно-лопатевого робочого органу та динаміки обертання скиби ґрунту. Запропоновано методики: модельного дослідження процесу роботи ротаційних ґрунтообробних органів з використанням фізичної моделі ґрунту; оцінки якості розподілення рослинних решток та добрив за глибиною. Експериментально визначено агротехнічні та енергетичні показники виконання технологічного процесу обробітку ґрунту знаряддями оснащеними ротаційно-лопатевими робочими органами. Розроблено емпіричні моделі впливу конструкційних та технологічних параметрів ротаційно-лопатевих робочих органів на агротехнологічні показники обробітку ґрунту.
Технічну новизну пропонованих ротаційних робочих органів засвідчено патентами України №35997А, №56502А та №56503А.
Практичне значення одержаних результатів. Обґрунтовано раціональні конструкційно-технологічні параметри та розроблено конструкцію ротаційно-лопатевих робочих органів для застосування в зоні Полісся України, що забезпечують підвищення якості обробітку дерново-підзолистих ґрунтів за основними агротехнічними вимогами та покращують тягово-енергетичні показники ґрунтообробного агрегату. Розроблено технічну документацію на ротаційно-лопатевий робочий орган, яку передано підприємству-виробнику - АТ «Будмаш» (м. Житомир). Дослідні зразки знаряддя БДН-1,8РЛ-1 та БДН-1,8РЛ-2, оснащенні розробленими робочими органами, пройшли науково-виробничу перевірку на дослідному полі Житомирського агротехнологічного коледжу та дослідне впровадження в СТОВ «Юрківщина» (с. Ярунь, Новоград-Волинський район, Житомирська обл.).
Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно, а саме: проведено аналіз роботи ґрунтообробних робочих органів ротаційного типу; обґрунтовано раціональну геометричну форму робочої поверхні ґрунтообробного органу; визначено основні конструкційні параметри ротаційно-лопатевого робочого органу; виконано конструкційні розрахунки ножа-лопаті ротаційно-лопатевого робочого органу; встановлено параметри процесу роботи пропонованого робочого органу; розроблено механіко-математичні моделі, які характеризують взаємодію ротаційно-лопатевих робочих органів з орним шаром ґрунту та вплив конструкційно-технологічних параметрів робочих органів на агротехнічні та тягово-енергетичні показники роботи ґрунтообробного знаряддя оснащеного пропонованими робочими органами; розроблено технічну документацію на нові робочі органи, методику та комп'ютерне програмне забезпечення для визначення конструкційно-технологічних параметрів ротаційно-лопатевих робочих органів; визначено техніко-економічні показники роботи ґрунтообробного знаряддя з ротаційно-лопатевими робочими органами у порівнянні з серійним (БДН - 1,8) знаряддям; розроблено рекомендації для заводів сільськогосподарського машинобудування та господарств АПК.
Апробація результатів досліджень. Розроблені ротаційно-лопатеві робочі органи експонувались на міжнародних виставках: «Екологія-2002», (м. Київ) та «Агро-2002» (м. Київ). Результати роботи доповідались на науково-технічних, науково-практичних конференція та семінарах: «Міжнародна науково-технічна конференція присвячена 100-чю академіка П.М. Василенка» (м. Киів, 2000), «ХІ Міжнародна науково-технічна конференція «Технічний прогрес у сільськогосподарському виробництві» (Глеваха, 2003), на кафедрі загальнотехнічних дисциплін Державного агроекологічного університету (Житомир, 2001, 2002, 2003); на секційному засіданні лабораторії агромеханіки та агросистемного проектування Поліської молодіжної академії наук (Житомир, 2001, 2002); на міжкафедральному семінарі ДАУ «Сучасні проблеми аграрної механіки» (Житомир, 2003); на семінарі кафедри механіки технічних систем Житомирського технологічного університету (2003); на розширеному засіданні лабораторії механізації обробітку ґрунту та посіву ННЦ ІМЕСГ УААН (Глеваха, 2004).
Публікації. Результати роботи опубліковані в 5-ти статтях, що вміщені у фахових виданнях України та 3-х патентах України.
Структура та об'єм дисертаційної роботи. Робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, бібліографічного списку із 126 найменувань та 17 додатків на 42 сторінках. Загальний об'єм роботи становить 197 сторінок. Робота містить 75 рисунків та 24 таблиці.
Основний зміст роботи
технологічний ротаційний лопатевий знаряддя
У вступі розкривається суть наукового питання, обґрунтовується актуальність теми, сформульовані мета, задачі, об'єкт та предмет досліджень, відзначено зв'язок роботи з науковими програмами і темами, зазначена новизна отриманих результатів, їх практичне значення, апробація результатів досліджень і їх публікації.
У першому розділі «Аналіз сучасного стану питання. Задачі досліджень» виконано аналіз експлуатаційних та агротехнологічних показників способів обробітку ґрунту. На основі розгляду результатів досліджень А.М. Берзіна, Ю.А.Білявського, А.М. Гаврилова, В.В. Медведєва, В.П. Стрельченка, М.К. Шикули та інших формалізовані вимоги до обробітку ґрунту знаряддями з ротаційними робочими органами в умовах Полісся. Результати виконаного аналізу існуючих конструкцій ротаційних робочих органів вказують на перспективність використання таких робочих органів в грунтово-кліматичних умовах Полісся України. Однак, існуючі типи конструкцій ґрунтообробних знарядь, з огляду на особливості їх роботи, не можуть повною мірою забезпечити заробку поверхневого шару ґрунту (0…6 см) та його раціональне розподілення за глибиною обробітку. Тому необхідна розробка конструкції ротаційного робочого органу, яка б забезпечувала достатнє обертання оброблюваної скиби ґрунту із збереженням агроцінної структури та необхідні показники якості щодо заробки в ґрунт на оптимальну глибину стерні, органічних та мінеральних добрив тощо.
У другому розділі «Дослідження процесу взаємодії ротаційно-лопатевого робочого органу з ґрунтом» проведено аналіз робочого процесу взаємодії ротаційно-лопатевого робочого органу з ґрунтом та обґрунтовано його конструкційні параметри. При цьому були враховані дослідження М.П. Білоткача, В.М. Булгакова, М.І. Грицишина, П.М. Забродського, В.П. Горячкіна, М.Н. Гольдштейна, Я.С. Гукова, В.О. Дубровіна В.І. Корабельського, В.І. Коткова, А.С. Кушнарьова, А. Кулена, Г.Е. Листопада А.В. Павлова, А.С. Павлоцького, И.М. Панова, Г.Н. Синеокова, Б.А. Шелудченка, В.О. Шубенка та інших. В основу обґрунтування покладено аналітичну модель Б.А. Шелудченка, яка відображає процес взаємодії робочого органу з ґрунтом. Визначено, з урахуванням повного тензора напружень у вершині тріщини, загальні рівняння робочої поверхні (в умовах деблокованого або напівблокованого різання) при чистому відриві (1) та чистому зсуві (2):
(1)
; (2)
де и1, и2, - параметри робочої поверхні, залежні від фізичних характеристик ґрунтів, рад;
x', y', z' - поточні координати робочої поверхні, м.
При переході від поступального руху робочого органу до обертового, з врахуванням фізичних властивостей ґрунтів, після сумісного розв'язання рівнянь (1) та (2), отримано залежність форми передньої робочої поверхні ротаційно-лопатевого ґрунтообробного робочого органу від глибини обробітку ґрунту, яка описує поверхню гіперболічного параболоїду:
(3)
де Нmax - максимальна глибина обробітку ґрунту робочим органом (Нmax=0,12…0,20 м);
г0 - кут закручування робочої поверхні ґрунтообробного органу, відносно площини обертання ротора, град;
x, y, z - координати робочої поверхні, м.
Знайдено залежність кута г0 закручування робочої поверхні ножа-лопаті пропонованого ґрунтообробного органу від глибини обробітку:
(4)
де гmax - максимальний кут закручування робочої поверхні, для конкретного типу ґрунту (гmax=27…28о);
dг0/dH - показник, що враховує механічні характеристики ґрунтового середовища (dг0/dH=16…19 град/м),
та визначено кількість (n=6) ножів-лопатей на одному роторі (рис. 2), як:
(5)
де rr - радіус ротора, разом з встановленими на ньому ножами-лопатями, м;
s - проекція відстані k між найближчими точками суміжних ножів на площину паралельну площинні обертання ротора, м;
с - довжина ножа-лопат, м.
На підставі проведених аналітичних досліджень визначено геометричні параметри ротаційно-лопатевого робочого органу та виготовлено експериментальний зразок пропонованого робочого органу, адаптований до ґрунтових умов Полісся України.
Для дослідження показників процесу роботи, на підставі кінематичних рівнянь руху характерних точок робочих органів (рис. 5), створено аналітичну модель руху батареї робочих органів, яка описується комплексом відповідних однотипних систем рівнянь у вигляді:
(6)
де xi, yi, zi - координати досліджуваних характерних точок А, B, C, D, E, F, A', B' моделі робочого органу, м;
п - швидкість поступального руху ротора, м/с;
- кут атаки ротора (кут між віссю 0y і проекцією осі обертання ротора на площину x0y), град;
t - кут повороту ротора, відрахований від осі ОХ за годинниковою стрілкою, град;
l - відстань між роторами в батареї, м;
а, b, - параметри, що визначають лінійні координати розташування характерних точок ножа-лопаті робочого органу, м;
б - параметр, що визначає кутові координати розташування характерних точок, град;
n - порядок роторів (n=0,1,2…).
В результаті дослідження аналітичної моделі встановлено, що в межах кута атаки в=20…23о, та відстані між роторами в батареї l=0,20…0,22 м. забезпечується дотримання агротехнологічних вимог, стосовно висоти гребенів дна борозни.
Встановлено також, що дотримання мінімально-граничного (у=0) значення величини перекриття зон обробітку сусідніх роторів батареї, можливе за умови .
На підставі дослідження аналітичної моделі (6) отримані рівняння руху характерних точок скиби ґрунту після сходження з ножа-лопаті:
(7)
де xk, zk - координати руху характерних точок скиби (рис. 8) A, B, C в вертикальній площині, м;
d, e, j - параметри, що визначають початкове переміщення характерних точок скиби, м;
с, f, - параметри, що визначають початкову швидкість характерних точок скиби, м/с.
За результатами графічного аналізу (рис. 8) аналітичної моделі (7) руху характерних точок скиби ґрунту після сходження з ножа лопаті встановлено, що при значеннях швидкості переміщення МТА хП>5 км/год досягається повний оберт скиби на кут .
В третьому розділі «Програма та методика експериментальних досліджень» наведені програмні питання, описані експериментальні установки, вимірювальні прилади, обладнання та методики обробки експериментальних досліджень.
Перевірка та уточнення конструкційних параметрів (кут закручування г0 та довжина с робочої поверхні ножа-лопаті) та кута установки в робочих органів проводились за методикою модельного дослідження процесу роботи ротаційних ґрунтообробних органів на фізичній моделі ґрунту в імітаторі ґрунтового каналу.
Матеріал для виготовлення моделі ґрунтового профілю обирався, виходячи з теоретичних досліджень Шведова та Кушнарьова. При цьому, було змодельовано властивості ґрунтового середовища в період макропереміщення структури в умовах пружно-в'язко-пластичного руйнування, яке визначається релаксаційною ділянкою (зона макропереміщень) з напруженнями релаксації фр Для експериментів було обрано суміш парафіну з олією (в пропорції 1,5:1, відповідно) з t=35…40о, та величиною межі напруження релаксації фр=0,09…0,10 МПа, визначеною за Ребіндером.
Швидкість руху робочих органів обиралася на підставі загальної теорії подібності з використанням критерію Рейнольдса, та становила 0,3-0,5 м/с (відповідає робочим швидкостям МТА 5-10 км/год). Результати досліду опрацьовувались методом числового аналізу візуальної інформації за допомогою спеціально розробленої комп'ютерної програми. Після сканування фотознімків модельної поверхні поля (рис. 11) візуальна інформація перетворювалась в числовий масив за ознаками інтенсивності і кольору з роздільною здатністю 72 піксели/см. Описаний числовий масив після відповідної статистичної обробки та узагальнення інформації про стан поверхні моделі-імітатора дозволяв визначити показник повноти заробки, як відношення площі поверхні з повною заробкою верхнього шару до всієї площі обробленої поверхні.
Показники якості обробітку ґрунту (агрофон - оранка на зяб) визначались за трьома варіантами: базовий (обробіток виконувався стандартними дисками, відповідними до
ОСТ 23.2.147-85, встановленими на дискову борону БДН - 1,8), пропонований за схемою 1 (ротаційно-лопатеві робочі органи встановлені в першому поясі обробітку знаряддя на базі БДН - 1,8), пропонований за схемою 2 (ротаційно-лопатеві робочі органи встановлені в другому поясі обробітку знаряддя на базі БДН - 1,8).
Дослідження показників якості обробітку ґрунту визначенні у відповідності до (ГОСТ 20915-75) «Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний» та (ОСТ 70.4.2. - 80) «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины и орудия для поверхностной обработки почвы». Попередня оцінка ефективності заробки рослинних решток виконувалась методом числового аналізу візуальної інформації за допомогою спеціально розробленої комп'ютерної програми.
Визначення тягового опору пропонованого ротаційно-лопатевого робочого органу проводилось методом тензометрії в ґрунтовому каналі, шляхом випробування секції батарей. При цьому, фіксувалася горизонтальна складова (Рх) сил опору в залежності від кута атаки (в) та глибини обробітку ґрунту (Н). Величина тягового опору визначалась за допомогою тензостанції, при цьому сигнал з електричних динамографів за двома каналами надходив на підсилювач, а потім фіксувався шлейфовим осцилографом на фотоплівці.
Показник розподілення рослинних решток за глибиною обробітку kr визначався за формулою:
(8)
де Мп - маса рослинних решток, штучно розсіяних, на поверхні поля до проходу ґрунтообробного знаряддя, кг;
М5…20 - маса рослинних решток в прошарку ґрунту 5…20 см після проходу знаряддя, кг.
Розподіл рослинних решток в прошарках ґрунту 0…5 см, 5..10 см, 10…15 см та
15…20 см, визначався відмиванням моноліту ґрунту площею 0,1 м2, відповідної товщини, через решета з діаметром отворів 3,1 мм та 0,25 мм. Відбір монолітів проводився за методом Станкова.
В четвертому розділі «Результати експериментальних досліджень ротаційно-лопатевих робочих органів та їх аналіз» наведено результати лабораторно-польових досліджень, виконано їх математичну обробку та аналіз.
Повний регресивний аналіз результатів експериментів з оптимізації конструкційних параметрів ножів-лопатей (довжини с (мм) та кута закручування г0 (град) робочої поверхні), дозволив визначити коефіцієнти регресії відповідного рівняння:
(9)
Дослідження рівняння (9) на екстремум дозволило, (з рівнем детермінації 98,7%), остаточно встановити довжину робочої поверхні с, яка з урахуванням масштабного коефіцієнту м=5, становить 175 мм та кут закручування передньої робочої поверхні г0=240. За умови дотримання цих параметрів забезпечується максимальний показник заробки kz на рівні 85%.
Повний регресивний аналіз результатів комп'ютерного моделювання впливу кута атаки в (град) батареї робочих органів та відстані l між робочими органами в батареї на висоту гребенів hг (м) дна борозни, відповідно до плану двофакторного експерименту 22, дозволив визначити, (з рівнем детермінації R2=0,985), коефіцієнти регресії відповідного рівняння:
(10)
Дослідження рівняння (10) на екстремум дозволяє побудувати номограму для визначення кута атаки в (град) та відстані l (м) між робочими органами в залежності від висоти гребенів дна борозни.
З номограми, з урахуванням умови сколювання ґрунту та динаміки зміни показника заробки, остаточно встановлено такі параметри установки робочих органів: кут атаки батареї робочих органів: в=20…24о (вопт=20о); відстань між робочими органами в батареї: l=0,18…0,218 м. (lопт=0,2 м)
Дослідження динаміки скиби в характерних точках з використанням комп'ютерного моделювання за різних швидкостей переміщення машинно-тракторного агрегату, при сталому куті атаки вопт=20о, дозволило встановити, (з рівнем детермінації ), залежність кута обертання скиби ч (град) від лінійної швидкості руху робочого органу та описати цю залежність поліномом (11) за умови обмеження швидкості переміщення хп?2 км/год.
(11)
Зона оптимальних значень швидкості руху машинно-тракторного агрегату лежить в межах: хп=3…10 км/год, які визначають величину ч?120є, що забезпечує усталене заорювання поверхневого шару. Збільшення швидкості хп?10 км/год призводить до інтенсивного розпорушення агрономічно цінної структури ґрунту.
За результатами експериментальних досліджень, тяговий опір пропонованого ротаційно-лопатевого робочого органу менший в середньому на 21,6…33,1% від тягового опору стандартного робочого органу і залежить від кута установки робочих органів в=18…24о та глибини обробітку ґрунту h=0,12…0,2 м. При цьому, рівень довірчої ймовірності результатів експерименту, оцінений за критерієм Стьюдента, становить 97%.
Регресивний аналіз результатів залежності тягового опору від кута атаки в (град) та глибини обробітку h (м) дозволив визначити коефіцієнти відповідного рівняння:
(12)
На підставі проведених експериментальних досліджень, можна зробити висновок, про те, що за рахунок зменшення площі контакту з ґрунтом та за рахунок коноїдної форми робочої поверхні пропонована конструкція ротаційно-лопатевого робочого органу дозволяє знизити величину тягового опору на 15,7% при оптимальному значенні кута атаки в=20О та номінальній глибині обробітку h=0,12 м.
За результатами дослідження структурно-агрегатного складу ґрунту встановлено, що кількість агрегатів ґрунту (d<0,25 мм та d>10 мм), які не відповідають агровимогам з точки зору ерозійної стійкості, у пропонованих варіантах №1 та №2 зменшилась на 28,1% і 24,6%, до фону. Показник заробки в порівнянні з базовим варіантом збільшився в 1,14 разів для першої схеми пропонованого варіанту та в 1,04 разів для схеми 2 пропонованого варіанту.
Абсолютна вологість ґрунту у шарі 0…20 см при обробітку ґрунтообробним знаряддям з пропонованими робочими органами в порівнянням з базовим варіантом була вищою на 5,9% та 3,4%, для пропонованих варіантів 1 та 2 і відповідала агротехнічним вимогам. Щільність обробленого ґрунту знаряддям з пропонованими робочими органами за варіантами 1 та 2 відповідала агровимогам і становила відповідно 1,20 г./см3 та 1,23 г./см3, що на 6,2% та 3,4% менше ніж для базового варіанту і на 36,8% та 35,3% менше у порівнянні з агрофоном. Встановлено, що при обробітку за пропонованими схемами 1 та 2 величина опору зминання ґрунту мінімальна і становить 49,8 кН/м2 та 51,7 кН/м2, що менше на 15,7% і 5,6% у порівнянні з базовим обробітком та на 43,0% і 36,2% менше у порівнянні з фоном. Коефіцієнт об'ємного зминання пропонованого варіанту на на 51,4% і менший у порівнянні з фоном та стандартним значенням, яке варіює в межах 1…2 Н/см3 (для зораного поля).
Аналіз, отриманих за результатами виробничої перевірки, показників якості обробітку ґрунту дозволяє зробити висновок про позитивний вплив на структурний та агротехнологічний стан ґрунту ротаційно-лопатевого ґрунтообробного робочого органу, в порівнянні з стандартними ротаційними робочими органами дискової борони, виготовленими, відповідно до ОСТ 23.2.147-85, при встановленні пропонованих робочих органів за схемою 1 (заднє розташування).
За даними експериментальних досліджень визначений показник розподілення kr рослинних решток за глибиною для пропонованого варіанту 1, який, в залежності від кута атаки в, можна описати поліномом 3-го степеню, (з коефіцієнтом детермінації R2=0,99):
. (13)
Зменшення кута атаки в<20о призводить до появи необроблених ділянок поля, а при збільшення кута атаки відбувається зниження ефективності розподілення рослинних решток, через погіршення обертаючої здатності ротаційно-лопатевого робочого органу.
Таким чином максимальний показник розподілення для пропонованого варіанту досягається за кута атаки в=20о, і становить 76%, що на 15% більше ніж для базового варіанту (в=16о). Значення показника заробки, отримані за допомогою польового експерименту, відповідають значенням отриманим за модельним експериментом та відрізняються менше ніж на 5% (з коефіцієнтом кореляції R=0,995).
У п'ятому розділі «Техніко-економічна ефективність застосування ґрунтообробних знарядь оснащених ротаційно-лопатевими робочими органами» наведені результати виробничих випробувань ротаційної борони БДН - 1,8, що оснащена ротаційно-лопатевими робочими органами, та виконано техніко-економічний розрахунок.
За результатами проведених техніко-економічних розрахунків встановлено, що річний економічний ефект, отриманий за рахунок застосування агрегату в складі ПМЗ-6АЛ та ротаційної борони БДН - 1,8, що оснащена ротаційно-лопатевими робочими органами (рис. 18), становить 1774 грн. на машину.
Основні висновки
1. Результати аналізу наукових досліджень та практичного досвіду свідчать, що застосування ротаційних ґрунтообробних знарядь в системі основного та передпосівного обробітків ґрунту в умовах зони Полісся України зменшує кількість технологічних операцій при підготовці ґрунту до посіву, забезпечує зниження енергетичних (до 40%) та трудових (до 25%) витрат.
2. Встановлено, що застосування ґрунтообробного знаряддя оснащеного ротаційно-лопатевими робочими органами дозволяє зменшити кількість ерозійно-небезпечних агрегатів ґрунту на 28,1% в порівнянні з агрофоном, та на 7,0% відносно базового варіанту порівняння (дискова борона БДН - 1,8 оснащена стандартними сферичними вирізними дисками); коефіцієнт структурності в порівнянні з базовим варіантом збільшився на 12,9%; абсолютна вологість ґрунту у шарі 0…20 см в порівнянням з базовим варіантом була вищою на 5,6%; щільність обробленого ґрунту знаряддям з пропонованими робочими органами відповідає агровимогам і становить 1,20 г./см3, що на 6,2% менше ніж для базового варіанту і на 37,0% менше у порівнянні з агрофоном; величина опору зминання ґрунту (твердість) становить 49,8 кН/м2, що менше на 15,7% у порівнянні з базовим обробітком та на 43,0% менше у порівнянні з фоном.
3. Показник заробки добрив та рослинних решток, в порівнянні з базовим варіантом, збільшився в 1,14 разів і становить 82%. Показник розподілення рослинних решток становить 76%, що на 15% більше ніж для базового варіанту Максимальна гребнистість мікрорельєфу профілю обробленої поверхні поля за обробітку знаряддям, що оснащене пропонованими ґрунтообробними робочими органами, не перевищує 5,6 см.
4. Основні конструкційні параметри робочої поверхні ножа-лопаті робочого органу становлять: геометрична форма - прямий коноїд (гіперболічний параболоїд); висота (відповідає максимальній глибині обробітку і вимірюється за хордою передньої різальної кромки) h=0,2 м; довжина полиці ножа лопаті с=0,175 м; кут закручування твірної г0=24?; радіус передньої різальної кромки rrk=0,165 м; радіус нижньої кромки rnk=0,346 м; форма задньої кромки описана частиною еліпсу з радіусами кривизни ае=0,1 м та be=0,06 м. Кількість ножів-лопатей ротора n=6.
5. Діапазон варіювання оптимальних значень кута атаки батареї пропонованих ротаційних робочих органів визначено в межах в=20?…24? (при цьому для дерново-підзолистих супіщаних ґрунтів вопт=20?); відстань між робочими органами в батареї: l=0,18…0,218 м. Зона оптимальних значень швидкості руху машинно-тракторного агрегату варіює: п=3…10 км/год
6. Пропонована методика імітаційного моделювання динаміки взаємодії робочих органів з реологічними моделями ґрунту та відповідне експериментальне обладнання можуть бути використаними для дослідження широкого спектру ґрунтообробних ротаційних робочих органів.
7. Розроблена методика моделювання процесу роботи ротаційно-лопатевого робочого органу, що реалізована у вигляді пакету прикладних машинних програм для комплексного аналізу робочого процесу батареї ротаційно-лопатевих ґрунтообробних органів, дозволяє дослідити вплив конструкційно-технологічних параметрів та параметрів установки широкого спектру ротаційних робочих органів на основні агротехнологічні показники обробітку ґрунту (висоту гребенів дна борозни, суцільність обробітку, оборот оброблюваної скиби ґрунту).
8. Встановлено, що тяговий опір ротаційно-лопатевого робочого органу (при оптимальному значенні кута атаки в=20о та номінальній глибині обробітку h=0,12 м) становить 301,4 Н, що на 15,7% менше, в порівнянні з стандартним вирізним диском.
9. Розрахунковий річний економічний ефект від застосування машинно-тракторного агрегату в складі ПМЗ-6АЛ+БДН-1,8РЛ-1 (в порівнянні з агрегатом у складі трактора
ПМЗ-6АЛ та борони БДН - 1,8, що оснащена стандартними вирізними дисками) становить Е=1774 грн/агрегат.
Список опублікованих праць
1. Кухарець С.М. Результати випробувань ротаційних робочих органів з гіперболічними ножами лопатями // Міжвідом. темат. наук. зб. Механізація та електрифікація сільського господарства. - 2003. - Вип. 87. - С. 82-88.
2. Кухарець С.М., Шелудченко Б.А., Забродський П.М. Кінематична модель ротаційного ґрунтообробного знаряддя // Вісник Державного ароекологічного унівеситету. - Житомир, 2002. - №1. - С. 133-137. (Особистий внесок - змодельовано процес роботи батареї ротаційно-лопатевих робочих органів)
3. Кухарець С.М., Шелудченко Б.А., Шубенко В.О., Забродський П.М., Климчук А.М., Федишин Б.М., Котков В.І. Модельні дослідження макетів ротаційних робочих органів ґрунтообробних знарядь // «Механізація сільськогосподарського виробництва»: Зб. наук. пр. Нац. аграр. ун-ту. - К., 2000. - №8. - С. 199-202. (Особистий внесок - розроблено методику модельного дослідження впливу параметрів ротаційно-лопатевого робочого органу на якість обертання оброблюваної скиби ґрунту, аналіз експериментальних результатів)
4. Шелудченко Б.А., Загородній Ю.В., Ксюковський В.Л., Шубенко В.О, Кухарець С.М., Можаровський А.М. Надійність роботи ґрунтообробного знаряддя з «кільцевими» ротаційними робочими органами за наявності у них технологічних тріщин // Вісник Державної агроекологічної академії України. - Житомир, 1999. - №1-2. - С. 124-129. (Особистий внесок - участь у розробці програми графічного сканування)
5. Шубенко В.О., Шелудченко Б.А., Кухарець С.М. Аналіз результатів показників якості обробітку ґрунту порівняльних випробувань «кільцевих» робочих органів. // Вісник Державної агроекологічної академії України. - Житомир, 2000. - №1. - С. 281-284. (Особистий внесок - підготовка та проведення дослідів, аналіз результатів)
6. Патент України 35997А, МКВ6 А01В21/04. Ґрунтообробний ротаційний робочий орган / Б.А. Шелудченко, А.С. Малиновський, С.М. Кухарець, П.М. Забродський, М.П. Фомін, В.О. Шубенко, О.В.Сітовський, А.М. Можаровський (Україна). - №9908458; заявлено 10.08.1999; опубл. 16.04.2001, Бюл. №3. - 2 с.
7. Патент України 56502А, МКВ6 А01В19/02. Ґрунтообробне ротаційне знаряддя
/ Б.А. Шелудченко, А.С. Малиновський, А.Є. Зоря, М.П.Дідківський, С.М. Кухарець, І.А. Шелудченко, В.О. Шубенко, Н.Б. Шелудченко, Н.О.Пінчук (Україна). - №2002065309; заявлено 27.06.2002; опубл. 15.05.2003, Бюл. №5. - 3 с.
8. Патент України 56503А, МКВ6 А01В21/04. Ґрунтообробний робочий орган ротаційно-лопатевого типу / С.М. Кухарець, Б.А. Шелудченко, А.С. Малиновський, С.Ф. Кучеров, М.П. Фомін, В.В. Кухарець, В.І. Котков, А.М. Климчук, В.О. Шубенко (Україна). - №2002065310; заявлено 27.06.2002; опубл. 15.05.2003, Бюл. №5. - 3 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Конструктивні та технологічні особливості секційних гнучких гвинтових конвеєрів. Аналіз технологічних процесів виготовлення секцій гнучких гвинтових конвеєрів. Модель технологічного процесу проточування секцій робочих органів гнучких гвинтових конвеєрів.
дипломная работа [6,9 M], добавлен 11.02.2024Розрахунки турбокомпресора та компресора: обґрунтування вибору та параметрів роботи прилада. Визначення показників вхідного пристрою, обертового прямуючого апарата, робочого колеса компресора, лопаточного та безлопаточного дифузора, збірного равлика.
курсовая работа [126,2 K], добавлен 06.01.2011Розрахунки ефективної потужності двигуна внутрішнього згоряння та його параметрів. Визначення витрат палива, повітря та газів, що відпрацювали. Основні показники системи наддування. Параметрів робочого процесу, побудова його індикаторної діаграми.
курсовая работа [700,8 K], добавлен 19.09.2014Базування аграрної галузі на технологіях, ефективність яких залежить від технічної оснащеності, та наявності енергозберігаючих елементів. Вплив фізико-механічних властивостей ґрунтів та конструктивних параметрів ротаційного розпушувача на якість ґрунту.
автореферат [3,3 M], добавлен 11.04.2009Розгляд параметрів скребкового конвеєра. Вибір робочого та тягового органу. Проведення розрахунку приводного валу і натяжного пристрою. Підбір підшипників, вибір шпонкового з'єднання, компенсуючої муфти та інших елементів машини (рами, колісного ходу).
курсовая работа [415,6 K], добавлен 29.06.2014Мета впровадження автоматичних систем управління у виробництво. Елементи робочого процесу в парокотельній установці. Вибір структури моделі об'єкта регулювання та розрахунок її параметрів. Розрахунок параметрів настроювання автоматичних регуляторів.
курсовая работа [986,6 K], добавлен 06.10.2014Обґрунтування вибору типу та параметрів тракторного двигуна потужністю 85 кВт на базі дизеля СМД-17. Розрахунки робочого процесу, динаміки, міцності деталей кривошипно-шатунного механізму. Актуальність проблеми застосування агрегатів очищення мастила.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 21.07.2011Тепловий розрахунок двигуна внутрішнього згорання. Вивчення параметрів процесу стиску, згорання та розширення. Визначення робочого об'єму циліндрів. Опис призначення та конструкції паливного насосу високого тиску. Обґрунтування вибору матеріалу деталей.
курсовая работа [180,0 K], добавлен 10.04.2014Вибір типу регулятора. Залежність оптимальних значень параметрів настроювання регулятора від динамічних властивостей нейтральних об'єктів. Побудова перехідного процесу розрахованої системи автоматичного регулювання. Процес при зміні регулюючої дії ходу.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 05.02.2013Опис роботи гіпсоварильного котла, призначеного для дегідратації двоводного гіпсу. Технологічні параметри і режим роботи установки. Реакція одержання будівельного гіпсу; рівняння теплового балансу процесу горіння. Аеродинамічний розрахунок мультициклонів.
курсовая работа [114,0 K], добавлен 20.11.2012Типи та характеристики технологічного обладнання. Опис схеми технологічного процесу. Параметри контролю, регулювання, керування, сигналізації та блокування. Техніко-економічне обґрунтування автоматизації. Розрахунок регулюючого органу та надійності.
дипломная работа [897,0 K], добавлен 23.08.2013Обґрунтування найбільш раціонального типу вихоревої турбіни, що відповідає умовам роботи приводу гідродинамічного очисника. Параметри силової взаємодії потоку робочої рідини з лопатками робочого колеса вихоревої турбіни, розробка практичних рекомендацій.
автореферат [444,2 K], добавлен 26.07.2009Основні вимоги до змісту та оформлення курсової роботи з автоматизації виробництва, її розділи. Вибір типу виробництва і розрахунок виробничої програми по місяцях і кварталах. Розрахунок основних параметрів потокової лінії. Формування кошторису затрат.
методичка [72,8 K], добавлен 16.01.2011Технологічні параметри та режим роботи обертових печей для випалювання вапняку. Розрахунок процесу горіння вугілля та необхідної кількості повітря для підтримання заданої температури. Параметри матеріального і теплового балансу. Визначення розмірів печі.
курсовая работа [260,6 K], добавлен 20.11.2012Розрахунок реактора з перемішуючим пристроєм лопатевого типу для перемішування розчину неорганічної солі. Опис технологічного процесу виробництва винної кислоти. Обґрунтування вибору конструкції, технічна характеристика апарату із перемішуючим пристроєм.
курсовая работа [774,8 K], добавлен 19.11.2014Конструкція поворотно-лопатевої гідротурбіни ПЛ20. Визначення її параметрів. Побудова робочих і експлуатаційної характеристик. Вибір спіральної камери, відсмоктуючої труби. Профілювання лопатевої системи робочого колеса. Розрахунок на міцність валу.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 16.04.2011Аналіз сортаменту трубоволочильного цеху. Технологічний процес виробництва холоднодеформованих труб. Аналіз устаткування, технології і якості продукції. Розрахунок калібровки робочого інструменту. Порівняльний аналіз силових та енергетичних параметрів.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 02.06.2015Створення сучасної системи управління якістю продукції для кабельної техніки. Одночасний контроль значної кількості параметрів. Взаємна залежність параметрів, що контролюються. Технологічний дрейф величини параметра викликаний спрацюванням інструменту.
курсовая работа [329,3 K], добавлен 05.05.2009Опис конструкції та принцип роботи грохота інерційного колосникового. Частота обертання вала вібратора. Визначення конструктивних параметрів грохоту. Розрахунок клинопасової передачі. Розрахунок на міцність та жорсткість. Розрахунок шпонкових з’єднань.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 24.06.2011Проектування газотурбінної установки закритого типу з регенерацією теплоти. Параметри робочого тіла у характерних точках циклу. Енергетичні та економічні характеристики циклів. Визначення площі теплообміну регенератора та величини переданої теплоти.
курсовая работа [350,0 K], добавлен 12.12.2011
