WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Алатырева Ирина Сергеевна ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПАРАМЕТРОВ СЕПАРИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА КАПУСТОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чебоксары – 2009

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Тончева Нина Николаевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Савиных Петр Алексеевич доктор технических наук, профессор Кухарев Олег Николаевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»

Защита состоится «26» февраля 2010 года в 10 часoв на заседании диссертационного совета Д 220.070.01 в ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 428003, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, 29, ауд. 222.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».

Объявление о защите и автореферат размещены на сайте академии по адресу: www.academy21.ru в разделе «Новости» «» 20 г.

Автореферат разослан «_» _ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук С.С. Алатырев 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Белокочанная капуста – распространенная, богатая витаминами овощная культура. Однако ее выращивание сопряжено с большими затратами ручного труда, причем до 60% которых приходятся на уборку и послеуборочную обработку. В частности, существующие капустоуборочные комбайны также характеризуются значительными затратами ручного труда при инспектировании и доработке продукции до товарного вида.

Предварительное выделение на комбайне сопутствующих примесей из вороха капусты улучшает качество инспектируемой продукции, тем самым позволяет снизить затраты ручного труда при ее доработке. Однако сепарирующие устройства известных уборочных машин являются материалоемкими, крупногабаритными и конструктивно не вписываются в технологической линии капустоуборочного комбайна.

Поэтому разработка эффективного сепарирующего устройства к капустоуборочному комбайну является актуальной научно-технической задачей.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА» в рамках отраслевой программы РАСХН «Разработать новое поколение экологически безопасных, ресурсосберегающих машинных технологий, создать комплекс конкурентоспособных технических средств и высокоэффективных агротехнических и биологических приемов для устойчивого производства овощной продукции в открытом грунте, адаптированных к основным природным зонам товарного производства овощей» на период до 2010 года (задание 03.01 и 03.02) и российско-белорусской программы «Повышение эффективности производства и переработки плодоовощной продукции на основе прогрессивных технологий и техники» (Постановление СМ Союзного государства №от 21.04.05г.).

Цель исследования. Обоснование конструкции и параметров сепарирующего устройства, обеспечивающего снижение затрат труда при товарной обработке кочанов на капустоуборочном комбайне за счет повышения качества инспектируемой продукции.

Объект исследования. Технологический процесс и устройство для сепарирования вороха капусты в капустоуборочном комбайне.

Методика исследования. В теоретических и экспериментальных исследованиях использованы методы прикладной механики и математики, физического моделирования процессов и математической статистики, а также теория планирования экспериментов. Обработка результатов теоретических и экспериментальных исследований выполнялась на ПЭВМ с использованием прикладных программ Microsoft Excel, Statistica V5.0.

Испытания сепарирующего устройства проводились в коллективном хозяйстве «Красный Фронтовик» Ибресинского района Чувашской Республики в соответствии с ОСТ 70.10.8-84 «Испытания сельскохозяйственной техники. Программы и методы испытаний».

Научная новизна. Разработана конструктивно-технологическая схема сепарирующего устройства капустоуборочного комбайна, новизна которого подтверждена патентами РФ на изобретения №2329637 и №2365086; получены аналитические зависимости и эмпирические модели, описывающие механическое взаимодействие сопутствующих примесей с сепарирующим устройством; определены рациональные параметры и режимы работы сепарирующего устройства.

Практическая ценность. Разработано сепарирующее устройство, обеспечивающее снижение затрат ручного труда при товарной обработке кочанов на капустоуборочном комбайне.

Реализация результатов исследования. Материалы исследований использованы при разработке малогабаритного капустоуборочного комбайна и применяются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Чувашская ГСХА». Техническая документация на сепарирующее устройство и результаты исследований переданы ООО «Ибресинское ремонтно-техническое предприятие» для опытного производства малогабаритного капустоуборочного комбайна, а также КФХ «ИП Баймаковский» (Мордовия) для использования в производственных условиях. Производственная проверка комбайна с сепарирующим устройством проведена в колхозе «Красный Фронтовик» Ибресинского района Чувашской Республики.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Роль молодых ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (Чувашская ГСХА, 2007 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (Чувашская ГСХА, 2008 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Инновационное развитие агропромышленного комплекса» (Казанская ГСХА, 2009 г.); Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Минсельхоза России (МГАУ им.

В. П. Горячкина, 2009 г.); Республиканской научно-практической конференции «Наука в развитии села» (Чувашская ГСХА, 2009 г.); Межрегиональных научнопрактических конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов (Чувашская ГСХА, 2007-2009 г.г.); научных конференциях профессорскопреподавательского состава Чувашской ГСХА (2007-2009 г.г.).

Защищаемые положения:

- статистические данные исследований размерно-массовой характеристики и состава вороха капусты;

- конструктивно-технологическая схема устройства для сепарирования вороха капусты;

- аналитические зависимости, описывающие механическое взаимодействие сопутствующих примесей с сепарирующим устройством;

- рациональные конструктивные и кинематические параметры сепарирующего устройства;

- результаты производственных испытаний и технико-экономические показатели разработанного устройства.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 16 печатных работах, из которых три опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ. Общий объем публикаций составляет 4,3 п. л., на долю автора приходится 1,8 п. л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Материалы диссертации изложены на 153 страницах машинного текста и включают 16 таблиц, 56 рисунков, 22 приложения. Список использованной литературы состоит из 112 наименований, из которых 11 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и представлена общая характеристика работы.

В первом разделе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассмотрена сепарация вороха, как составная часть технологического процесса капустоуборочного комбайна.

На основе материалов, изложенных в работах В. А. Хвостова, Э. С. Рейнгарта, С. Н. Борычева, Г. Д. Петрова, А. А. Сорокина, Н. Ф. Савченко, Н. И. Тихонова, Н. П. Ларюшина, А. Е. Улюшева, П. Л. Максимова, Voss R., Gaede H.

(Германия) и других исследователей, которые занимались изучением вопросов сепарирования вороха в овощеуборочных машинах, проведен анализ конструкций сепарирующих рабочих органов. Определено перспективное направление их развития.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследований:

- изучить состав вороха и размерно-массовую характеристику сопутствующих примесей при машинной уборке капусты;

- разработать конструктивно-технологическую схему устройства для сепарирования вороха капусты с учетом выявленного нами перспективного направления их развития;

- получить аналитические зависимости, описывающие механическое взаимодействие сопутствующих примесей с сепарирующим устройством;

- на основе теоретических и экспериментальных исследований найти рациональные конструктивные и кинематические параметры сепарирующего устройства;

- провести производственные испытания разработанного устройства в составе капустоуборочного комбайна и выявить технико-экономические показатели.

Во втором разделе «Теоретические предпосылки к обоснованию конструкции и параметров сепарирующего устройства капустоуборочного комбайна» разработана принципиальная схема сепарирующего устройства, аналитически исследовано механическое взаимодействие сопутствующих примесей с сепарирующим устройством, и определены его основные конструктивные и кинематические параметры.

Режущий аппарат с сепарирующим устройством (рис. 1) содержит прижимное устройство 3 в виде транспортера с эластичным полотном, колеблющиеся боковины 9, скрепленные шарнирно между собой в виде параллелограммного механизма П-образными передней 1 и задней 11 подвесками, закрепленными своей центральной частью посредством шарниров 8 и 10 к раме 2. Передние части боковин (лифтеры) имеют в продольно-вертикальной плоскости возможность копировать рельеф почвы за счет шарниров 15 под действием пружин 7, а задние части боковин оснащены плоскими клиновидными ножами 13. Кроме того, боковины 9 снабжены направляющими 14 соединенными в передней части с ними шарнирно.

В аппарате для отвода срезанных кочанов и сопутствующих отходов из зоны резания установлен под хвостовой частью прижимного транспортера выносной ленточный транспортер 5. Перед ленточным транспортером размещен переходник 6 с фигурной передней кромкой, плотно прилегающей к поверхности ножей, с двумя продолговатыми отверстиями 12, в которых установлены направляющие хвостовой частью свободно.

На выходе выносного транспортера 5 установлен валец 4 с эластичными выступами.

б) Рисунок 1 – Схема (а) и общий вид (б) размещения сепарирующего устройства в режущем аппарате а) Сепарирование сопутствующих примесей происходит следующим образом.

При перемещении режущего аппарата вдоль ряда капусты лифтеры, копирующие рельеф поля, вместе с направляющими 14 заходят под розеточные листья и, совершая возвратно-поступательные колебательные движения, поднимают полеглые кочаны. Далее растения капусты под действием прижимного транспортера и направляющих 14 выравниваются по высоте и срезаются плоскими клиновидными ножами 13. Далее поток вороха капусты при совместном действии прижимного 3 и ленточного 5 транспортеров направляются на переборочный транспортер. При этом на выходе из режущего аппарата он проходит через валец 4, вращающийся навстречу потоку. Здесь сопутствующие отходы затягиваются в зазор между вальцом с эластичными выступами и выносным транспортером и падают на землю, а кочаны скатываются на полотно переборочного транспортера.

Процесс сепарирования состоит из трех фаз.

В первой фазе кочаны капусты под действием упругого полотна прижимного транспортера сбрасываются с выносного транспортера на переборочный транспортер. Листья капусты также сходят с выносного транспортера на поверхность вальца (рис. 2).

Во второй фазе вращающийся валец доставляет листья капусты в зону затягивания (точку В).

В третьей фазе листья капусты и другие сопутствующие отходы затягиваются в зазор между выносным транспортером и вальцом, а потом падают на землю.

Рисунок 2 – Схема к обоснованию условия устойчивого функционирования сепарирующего устройства Следует заметить, что для устойчивой доставки листьев капусты в зону затягивания необходимо обеспечить их сход на участке ВС, так как здесь каждый последующий зубец вальца сепарирующего устройства (в направлении от В к С) выступает над предыдущим на величину h, что позволяет надежно подхватывать лист капусты выступающей частью зубца в процессе вращения вальца навстречу потоку.

При падении листа капусты на валец за пределами участка ВС захват листа может не произойти, так как последующий зубец находится на вальце ниже предыдущего.

Таким образом, для устойчивого протекания процесса отделения свободных листьев от кочанов капусты валец необходимо установить относительно барабана выносного транспортера таким образом, чтобы траектория схода сопутствующих отходов не уходила за его верхнюю точку С. Это обеспечивается тогда, когда расстояние от точки схода свободных листьев до верхней точки С вальца по горизонтали будет больше горизонтальной дальности полета lmax (рис. 3).

Следовательно, расстояние l между осями вращения барабана выносного транспортера и вальца должно быть:

l > lmax - rб sina, где rб, a - радиус барабана и угол наклона выносного транспортера к горизонту соответственно.

Рисунок 3 – Схема к определению расстояния между осями вращения барабана выносного транспортера и вальца сепарирующего устройства При этом минимальное значение расстояния между осями вращения барабана выносного транспортера и вальца сепарирующего устройства (когда точка схода свободного листа капусты совпадает с точкой С) lmin = lmax - rб sina. (1) Для определения горизонтальной дальности полета lmax рассмотрим падение свободного листа от барабана выносного транспортера до поверхности вальца. На тело, покинувшее выносной транспортер и движущееся к поверхности вальца, будут действовать сила тяжести P и сила сопротивления воздуха R (см.

рис. 3).

Представив свободный лист как материальную точку, составим дифференциальные уравнения его движения в проекциях на оси x и y:

d x m = -kпu0 cosa, (2) dtd y m = -mg - kпu0 sina, (3) dtгде kп - коэффициент парусности.

Дважды проинтегрировав дифференциальные уравнения (2), (3), получим:

Pages:     || 2 | 3 |






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