WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

МАМАЕВ АЛЕКСАНДР ГЕННАДЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ АКТИВНОГО ВИНТОВОГО СТЕБЛЕПОДЪЕМНИКА ДЛЯ УБОРКИ ПОЛЕГЛЫХ ХЛЕБОВ

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новосибирск 2007

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Сибирского отделения российской академии сельскохозяйственных наук

(ГНУ СибИМЭ СО Россельхозакадемии)

Научный руководитель: кандидат технических наук

Александр Васильевич Кузнецов

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАСХН,

доктор сельскохозяйственных наук

Виктор Андрианович Домрачев

кандидат технических наук

Владимир Павлович Демидов

Ведущая организация: ФГУ Сибирская машиноиспытательная станция

Защита диссертации состоится " " 2007 г. в " " часов на заседании диссертационного совета Д-1120 ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СибИМЭ) по адресу:

630501, СибИМЭ, р.п. Краснообск, Новосибирский район,

Новосибирская область, Россия

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ СибИМЭ.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета

Автореферат разослан " " 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук Н.Н. Назаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Удовлетворение возрастающих потребностей населения в продуктах питания, промышленности – в сырье, животноводства – в концентрированных кормах требует постоянного увеличения валового сбора зерна.

Одним из важнейших резервов увеличения производства зерна является сокращение его потерь при уборке, которые часто превышают прибавки, полученные за счет применения отдельных агротехнических приемов. Потери урожая зерна существенно зависят от применяемых в технологии уборки машин и соответствия их рабочих органов выполняемому технологическому процессу. Особенно большие потери (25-30%) наблюдаются при уборке полеглых зерновых культур, которые занимают значительные площади не только в Сибири, но и в других зонах страны.

В связи с этим исследования технологического процесса уборки полеглых зерновых культур имеют важное народно-хозяйственное значение.

Данная работа посвящена совершенствованию технологического процесса скашивания полеглых зерновых культур путем применения винтового стеблеподъемника и обоснованию технологической схемы, кинематических и конструктивных параметров винтового стеблеподъемника.

Исследования по теме выполнялись в соответствии с госзаданием Сибирского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства (тема Разработать технологические схемы новых технических средств для уборки зерновых и технических культур) и соответствуют специальности 05.20.01 Технологии и средства механизации сельского хозяйства.

Цель исследований. Повышение качества уборки путем применения винтового стеблеподъемника при скашивании полеглых зерновых культур, обеспечивающего качество уборки в соответствии с агротребованиями.

Объект исследований. Технологический процесс скашивания полеглых зерновых культур жаткой с винтовыми стеблеподъемниками.

Предмет исследований. Закономерности взаимодействия винтового стеблеподъемника с полеглым стеблестоем зерновых культур.

Научная новизна. Установлены закономерности технологического процесса взаимодействия при скашивании стеблей зерновых культур различной степени полеглости с помощью винтового стеблеподъемника, дано обоснование конструктивных параметров и режимов работы винтового стеблеподъемника.

Новизна технического решения подтверждена получением патента.

Достоверность основных результатов исследований подтверждается при достаточном числе повторностей опытов обработкой опытных данных с применением методов математической статистики и корреляционного анализа.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке исходных требований на разработку винтовых стеблеподъемников для уборки полеглых зерновых культур. Материалы исследований переданы Назаровскому филиалу ОАО «Красноярский завод комбайнов» для изготовления опытного образца винтовых стеблеподъемников. В 2005-2006 гг. проведены приемочные испытания в ФГУ Алтайская МИС, по результатам испытаний рекомендовано изготовить опытную партию.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на научных конференциях Сибирского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства, Новосибирского государственного аграрного университета и Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства в 2004-2006 гг.

Публикации. По теме исследований опубликовано 6 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из шести глав, общих выводов, списка литературы из 110 наименований и 2 приложений. Работа изложена на 120 страницах, из них 17 таблиц и 27 рисунков.

На защиту выносятся: принципиальная конструктивно-технологическая схема винтового стеблеподъемника к жатке, зависимости взаимодействия рабочих органов стеблеподъемника с полеглыми стеблями зерновых культур, конструктивные и технологические параметры винтового стеблеподъемника для уборки полеглых хлебов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы.

В первой главе дана характеристика существующих способов и технических средств для уборки полеглых зерновых культур.

При уборке зерновых культур сплошной полеглости жатвенным агрегатам приходится работать в одном направлении против полеглости, что снижает их производительность на 25- 30%.

С целью сокращения потерь урожая и повышения производительности труда при уборке полеглых зерновых культур в хозяйствах Сибири рекомендуются различные конструктивные решения по переоборудованию режущих аппаратов жаток и рабочих органов мотовила.

Проведенные в полевых условиях исследования рабочего процесса жаток при скашивании полеглых зерновых культур показали, что для снижения потерь урожая зерна необходимо, чтобы рабочие органы мотовила и технологические регулировки обеспечивали подъем полеглых стеблей над линией среза, подвод их к режущему аппарату, очистку его после среза и доставку срезанных стеблей на платформу жатки. Наиболее значительные исследования в этом направлении проведены Н.Е. Авдеевым, И.Ф.Василенко, М.Н. Летошневым, О.А. Клия, С.В. Башкировым, Г.Д. Терсковым, А.Д. Логиным.

Установлено, что при скашивании полеглых зерновых культур существующими жатками не удается произвести качественный срез, а конструктивные параметры рабочих органов мотовила не в полной мере удовлетворяют требованиям выполнения технологического процесса. Чтобы решить эту проблему, В.И. Морозовым, Г.Е. Чепуриным, П.П. Шибильбейном, А.В. Кузнецовым проведены значительные работы по определению оптимальных вариантов приспособлений к жаткам для уборки полеглых хлебов.

Один из таких способов заключается в подъеме полеглых стеблей зерновых культур и подаче их на режущий аппарат винтовыми стеблеподъемниками.

Исходя из анализа известных работ, обоснована цель исследования, которая предусматривает повышение качества уборки полеглых зерновых культур путем применения винтового стеблеподъемника.

В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

1. Выявить особенности технологического процесса взаимодействия винтового стеблеподъемника с полеглыми стеблями зерновых культур.

2. Обосновать конструктивные параметры и режимы работы винтового стеблеподъемника при скашивании полеглых зерновых культур.

3. Определить эксплуатационно-технологические показатели работы жатки, оборудованной винтовыми стеблеподъемниками, при скашивании полеглых зерновых культур.

4. Оценить экономическую эффективность жатки с винтовыми стеблеподъемниками.

Во второй главе, в соответствии с поставленными задачами, рассмотрены особенности технологической схемы и обоснованы конструктивные параметры и кинематические режимы работы винтового стеблеподъемника (рисунок 1).

Основными конструктивно-технологическими и кинематическими параметрами винтового стеблеподъемника являются:

n - частота вращения ротора стеблеподъемника, об/мин;

S - шаг спирали винта, м;

h2 - высота установки наконечника спирали от поверхности поля, м;

h1 - вынос носка наконечника относительно режущего аппарата, м;

- угол наклона оси ротора стеблеподъемника, град.;

D - диаметр спирали винта по наружному контуру шнека, м;

d - диаметр спирали по внутреннему контуру шнека, м.

Рисунок 1 – Конструктивно-технологическая схема винтового стеблеподъемника

Наиболее существенное влияние на процесс работы винтового стеблеподъемника оказывает его кинематический режим, т.е. частота вращения ротора стеблеподъемника. При работе стеблеподъемника каждый элемент ротора совершает сложное движение (рисунок 2), при котором серповидный наконечник ротора выполняет вращательное движение относительно оси привода ротора и поступательное вместе с перемещением комбайна по полю. При этом абсолютное движение материальной точки в пространстве определяется уравнением

x2+y2+z2=2 (1)

где x, y, z - координаты точки М ротора в пространственной системе координат;

- координаты абсолютной траектории.

Как следует из рисунка 2, при равномерном вращательном движении точки М в плоскости xoy с угловой скоростью и одновременно поступательном движении точки М вдоль оси z со скоростью Vк координаты точки определяются в параметрической форме следующими выражениями:

x=R cos t, y=R sin t, z=Vк t (2)

Рисунок 2 – Траектория наконечника стеблеподъемника в абсолютном движении

Тогда уравнение (1) представляется в следующем виде:

R2 sin2t +R2 cos2t + Vк2 t2 = 2 (3)

Учитывая, что sin2t + cos2t = 1,

представим уравнение абсолютного движения точки М ротора в виде:

R2 + Vк2 t2 = 2 (4)

Данное уравнение представляет собой траекторию точки М ротора стеблеподъемника в абсолютном движении, являющуюся винтовой линией с шагом S.

При заданных значениях конструктивных параметров стеблеподъемника (R) и кинематических режимов относительного движения () и поступательного (Vк), подставляя в уравнение (4)

t= /,

=U/R,

где - угловая скорость ротора, рад/с;

-угол поворота ротора, рад.;

U - окружная скорость наконечника, м/с;

R - радиус ротора, м;

Vк - скорость комбайна, м/с,

получим уравнение абсолютного движения наконечника стеблеподъемника в виде:

R2(1+ Vк22/U2)=2 (5)

Принимая отношение Vк/U в качестве показателя кинематического режима получим:

R2(1+ 2 2)=2 (6)

Приведенное уравнение определяет параметры траектории при заданных значениях радиуса ротора и соотношениях скоростей относительного и переносного движений ротора стеблеподъемника.

При повороте ротора на один полный оборот (=2) уравнение(6) примет вид:

R2(1+42 2)=2max (7)

Траектория движения точки М (см. рисунок 2), в соответствии с уравнением (7), представляет собой винтовую линию с шагом S и может определяться по формуле:

(8)

Подставляя значение 2max в формулу (8) и проведя преобразования, определяем шаг спирали траектории любой точки стеблеподъемника при заданных конструктивных и кинематических параметрах:

S=2RVк/U. (9)

Учитывая, что =2n/60 и =U/R, то 2n/60=U/R

откуда n=60U/2R.

Заменяя U=Vк/, получаем зависимость частоты вращения стеблеподъемника от скорости движения комбайна:

, (10)

где n – частота вращения стеблеподъемника, об/мин-1;

Vk – поступательная скорость комбайна, м/с;

R – радиус серповидного наконечника стеблеподъемника, м.

После перевода поступательной скорости комбайна Vк в размерность км/ч зависимость (10) примет вид:

(11)

На основании приведенных выше закономерностей рассмотрено взаимодействие рабочих элементов винтового стеблеподъемника со стеблестоем скашиваемых зерновых культур. Графоаналитическим построением получена схема взаимодействия стеблеподъемника при горизонтальном расположении оси ротора и фазы взаимодействия серповидного наконечника со стеблями растений.

Как видно из рисунка 3, при повороте ротора на угол от 0 до (0-180) его серповидный наконечник совершает холостой ход. Активная фаза взаимодействия серповидного наконечника со стеблем происходит при нижнем его расположении, т.е. при угле поворота ротора от до 2 (180-360), обозначенная на схеме в виде заштрихованной зоны (абсолютная траектория от точки А до точки В).

Рисунок 3 – Схема фаз взаимодействия стеблеподъемника со скашиваемым стеблестоем

В процессе скашивания зерновых культур стеблеподъемник перемещается поступательно вместе с комбайном со скоростью Vк. Из рисунка 2 видим, что шаг спирали определяется только отношением поступательной скорости комбайна Vк к окружной скорости ротора U зависимость (8). На основании зависимостей (7) и (9) в таблице 1 приведены расчетные значения величины поступательного перемещения стеблеподъемника при различных углах поворота ротора в зоне его активной части процесса (от до 2).

Таблица 1 – Длина пути, проходимого комбайном при отношении поступательной скорости комбайна и окружной скорости наконечника ротора и углах поворота стеблеподъемника

Vк/Uс

=2

=

=/2

=/3

=/6

max

Smax

1

S1

2

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»