автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.04, диссертация на тему:Динамика рабочих органов самоходных картофелеуборочных комбайнов

2 7 МАЙ 1997

На правах рукописи СЛАВКИН ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

ДИНАМИКА РАБОЧИХ ОРГАНОВ САМОХОДНЫХ КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

Специальность 05.20.04 — сельскохозяйственные и мелиоративные машины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 1997

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте сельскохозяйственного машиностроения — АО «ВИСХОМ» в 1977-1996 г.г.

Научный консультант: лауреат Государственной премии

СССР, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Г.Д. Петров.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор С.С.Дмитриченко; доктор технических наук, профессор Н.И.Верещагин; доктор технических наук, ст.науч.сотр. В.И.Старовойтов.

Ведущее предприятие — ГСКБ по комплексу кормоубороч-

ных машин ПО «Гомсельмаш», Республика Беларусь.

Защита диссертации состоится 28 мая 1997г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 169.06.01 АООТ «Научно-исследовательский институт

сельскохозяйственного машиностроения» (АО «ВИСХОМ») по адресу г.Москва 127247, Дмитровское шоссе, д. 107.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АО «ВИСХОМ».

Автореферат разослан 28 апреля 1997г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 169.06.01 доктор технических наук, профессор

А.А. Сорокин

ОБЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Решение продовольственной проблемы во многом связано с решением задачи механизации уборки картофеля — наиболее трудоёмкой операции в цикле производства этой культуры. Поэтому разработка картофелеуборочных комбайнов является одной из актуальных задач сельскохозяйственного машиностроения. Создание новых самоходных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1.КСК-4А-1, БМСК-4К позволило снизить затраты труда, улучшить условия работы механизаторов и повысить качественные показатели уборки. Однако, надежность работы отечественных комбайнов, особенно в тяжелых почвенно-климатических условиях, остается еще невысокой. Так, по данным машиноиспытательных станций до 20% всего рабочего времени картофелеуборочные комбайны простаивают из-за поломок и забивания рабочих органов клубненосной массой.

Это обусловлено и тем, что расчет трансмиссии и рабочих органов проводился без учета динамических нагрузок.

Для решения практических задач по созданию и совершенствованию картофелеуборочных машин, и в первую очередь самоходных комбайнов, важное значение имеют исследования сложных динамических систем с применением современных методов, включая вычислительную технику.

Известные теоретические исследования картофелеуборочных комбайнов не позволяют всесторонне анализировать сложные динамические процессы, протекающие в них. При создании перспективных комбайнов необходимо дальнейшее их развитие в области динамики и, в частности, изучение влияния колебаний подачи на нагрузку и энергетические показатели.

Поэтому проблема исследования динамики рабочих органов самоходных картофелеуборочных комбайнов, направленная на создание и совершенствование их конструкций, обеспечивающих повышение производительности, качественных и эксплуатационных показателей технологического процесса, является актуальной, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

Работа проводилась в соответствии с заданиями ГКНТ (программы 051.12 и 051.17) по разработке и внедрению

высокоэффекгивных технологических процессов производства картофеля.

Цель работы. Разработка научно-технической базы для обоснования параметров и динамического расчёта привода самоходных картофелеуборочных комбайнов и средств стабилизации загрузки, обеспечивающих повышение надежности, эксплуатационных и качественных показателей технологического процесса.

Объекты исследований. Самоходные картофелеуборочные комбайны КСК-4-1, КСК-4А-1, БМСК-4К, их рабочие органы и ходовая часть.

Методика исследований. Методика теоретических исследований базировалась на математическом описании динамики рабочих органов и механико-математическом моделировании нагрузок в приводе комбайнов на персональном компьютере. При этом применялись методы высшей математики, теоретической механики, теории вероятностей, теории случайных процессов, численного анализа. Экспериментальные исследования включали тензометрирование и

осциллографирование. Агротехнические, энергетические, технико-эксплуатационные и экономические показатели определялись согласно соответствующим ГОСТом, ОСТом и РТМом.

Научная новизна. Впервые дан всесторонний анализ динамики рабочих органов и ходовой части картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1, БМСК-4К. Разработана математическая модель, на основе которой предложена методика и численная модель расчета скоростей и моментов в приводе самоходного картофелеуборочного комбайна с использованием ПЭВМ. Найдены аналитические выражения переходных процессов при работе комбайна, оснащенного системой стабилизации загрузки. Научно-технические решения подтверждены 19 авторскими свидетельствами и патентом РФ.

Практическая ценность. Математическая модель и методика динамического расчета привода рабочих органов и ходовой части, разработанные и реализованные применительно к самоходным картофелеуборочным комбайнам КСК-4-1, КСК-4А-1,БМСК-4К, могут быть взяты за основу и распространены на зерноуборочные, кукурузоуборочные, свеклоуборочные самоходные комбайны. Это позволит определить скорости валов и моменты в приводе комбайнов, проводить расчеты на прочность, выявлять наиболее

слабые звенья в конструкции, рассчитывать баланс мощности, вырабатывать мероприятия по снижению металлоемкости и повышения надежности машин. Результаты проведённой научной и опытно-конструкторской работы нашли применение в гидростатических трансмиссиях на базе гидрофицированных мостов и гидромотор-колёс, обеспечивающих работу самоходных картофелеуборочных комбайнов на повышенных скоростях. Определены динамические характеристики рабочих органов и ходовой части в переходных режимах. Разработана, изготовлена и испытана система стабилизации загрузки (ССЗ). Методика расчёта ССЗ может быть использована при создания аналогичных систем для других самоходных сельскохозяйственных машин.

Выявлены и обоснованы рациональные параметры сепарирующих органов, которые применены в конструкции самоходных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1 и БМСК-4К.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены АООТ ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля г.Рязань в конструкцию четырехрядных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1, и КСК-4А-1 и АО «ВИСХОМ» в конструкцию блочно-модульного самоходного картофелеуборочного комбайна БМСК-4К. Результаты исследований использованы ГСКБ г.Рязань при создании производственных образцов средств стабилизации нагрузки самоходных картофелеуборочных комбайнов, Тернопольским комбайновым заводом при создании самоходного свёклоуборочного комбайна КС-6В, ГСКБ по комплексу кормоуборочных машин г.Гомель при создании кормоуборочного комбайна КС-100А, универсального энергосредства (УЭС) «Полесье-250» и при разработке самоходных картофелеуборочных и свеклоуборочных машин.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены и одобрены на: 8-й научно-технической конференции молодых специалистов сельхозмашиностроения (г.Москва, 1979); научно-технической конференции, посвященной 50-летию МИИСП (г.Москва, 1980); конференции научных сотрудников и аспирантов БИМСХ (г.Минск, 1981); конференции научных сотрудников и аспирантов МИИСП

(г.Москва, 1981); Всесоюзной научно-технической конференции «Конструирование и производство сельскохозяйственных машин» РИСХМ (г.Ростов-на-Дону, 1982); ВДНХ СССР в 1987г., на Всесоюзной научно-технической конференции «Роль энергетики и агрегатирования в повышении технического уровня сельскохозяйственных машин; совещании, проведённом на базе выставки ВДНХ СССР «Научно-техническое творчество молодёжи — 87» (НТТМ - 87); секциях НТС ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля и секциях НТС ВИСХОМ комплексов машин для уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов (гг.Рязань, Москва, 1977-1995); международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы создания новой свеклоуборочной техники» (г.Винница, 1996, Украина); на совместном заседании секции НТС АО "ВИСХОМ" и НТС ГСКБ ПО "Гомсельмаш" по вопросу создания самоходных картофелеуборочных машин на базе энергосредств "Полесье-250" и ВЭМ-220 (г.Москва, 1996).

За разработку гидростатического привода ходовой части комбайна, экспонировавшегося в 1987г. на НТТМ—87, автор отмечен званием «Лауреат выставки» и награждён медалью ВДНХ СССР.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 44 печатные работы, объемом 6,53 п.л., получено 18 авторских свидетельств и патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, содержит 330 страниц машинописного текста, 80 рисунков, 10 таблиц, список литературы, включающий 216 наименований, приложения на 77 страницах.

На защиту выносятся результаты перечисленных выше в рубриках "Научная новизна работы", "Практическая ценность диссертации" и "Реализация результатов исследований".

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы и сформулированы основные положения работы, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы, постановка цели и задачи исследований» отражено состояние проблемы. Рассмотрены компоновки существующих схем самоходных картофелеуборочных комбайнов. Проведённый анализ развития отечественных и зарубежных самоходных картофелеуборочных машин показывает общую тенденцию оснащения их средствами контроля за работой рабочих органов и гидростатической трансмиссией на базе гидрофицированных мостов или гидромотор-колёс для работы на повышенных скоростях. В компоновке комбайнов и их технологических схемах прослеживается тенденция увеличения ширины захвата, оснащения бункерами-накопителями, позволяющими

производить выгрузку продукции в рядом идущий транспорт. Анализ технологического процесса показал, что отличительной особенностью работы картофелеуборочных комбайнов является значительная величина и вариация подачи клубненосной массы, содержащей до 98% почвы, 1..Л,5% клубней картофеля и 0,5... 1,0% ботвы с примесями. В исследованиях Г.Д. Петрова, A.A. Сорокина, JI.A. Вергейчика, Н.М. Марченко, А.И. Малько, O.A. Сафразбекяна, Ю.А. Судника, В.И. Шляхецкого и др. установлено, что подача клубненосной массы колеблется в широких пределах в результате изменения рельефа картофельного поля и формы грядок, неравномерности изменения глубины хода подкапывающих органов и скорости поступательного движения машины и др. Значительное влияние на технологический процесс оказывает при движении комбайна изменение физико-механических свойств: влажности, твёрдости и состава поступающей клубненосной массы.

Указанные причины влияют на работу картофелеуборочных комбайнов, вызывают нарушения режимов загрузок, неисправности, забивания, поломки рабочих органов, для устранения которых требуется значительные трудозатраты. Это подтверждается испытаниями самоходных картофелеуборочных

комбайнов на машиноиспытательных станциях в 1977 — 1985 годах. На основании анализа построена информационно-технологическая модель, позволяющая обосновать необходимость постоянной стабилизации технологического процесса самоходных картофелеуборочных комбайнов.

По мере развития методов уборки урожая и усложнения конструкций сельскохозяйственных машин изучение динамики последних стало необходимым. Общие принципы динамики сельскохозяйственных машин были сформулированы академиком В.П. Горячкиным. Дальнейшее развитие такие исследования получили в работах С.А. Алфёрова, И. И. Артоболевского, Ю.А. Вантюсова, П.М. Василенко, J1.B. Гячева, С.С. Дмитриченко, В.Г. Еникеева, Г.М. Кутькова, А.Б. Лурье, И.С. Нагорского, И.М. Панова, В.П. Рослякова, Б.И. Турбина, В.Д. Шеповалова и ряда других отечественных и зарубежных ученых.

Решение этих задач применительно к теории технологических процессов и динамики мобильных картофелеуборочных машин даны в работах Г.С. Алфёрова, Л.А. Вергейчика, Н.И. Верещагина, P.P. Джапаридзе, H.H. Колчина, З.В. Ловкиса, М.Е. Мацепуро, П.Е. Орлова, Г.Д. Петрова, A.A. Сорокина, Ю.А. Судника, М.Б. Угланова, В.А. Хвостова, В.Д. Шеповалова и других авторов.

Исследования закономерностей просеивание почвы на сепарирующих рабочих органах приведены в работах М.Е. Мацепуро, Н.И. Кривогова, O.A. Сафразбекяна. В этих работах аппроксимирующие функции даны в виде гиперболических и экспоненциальных. Более сложные зависимости получены в исследованиях Г.Д. Петрова, A.A. Сорокина, В.А. Хвостова и Г.С. Алфёрова.

Динамика сепарирующих органов грохотного и элеваторного типа как объектов в системах регулирования загрузки рассмотрена в работах А.И. Малько, В.Д. Шеповаловым, P.P. Джапаридзе. Авторы рекомендуют аппроксимировать передаточные функции их апериодическим звеном второго и третьего порядка с запаздыванием.

На основании проведённого анализа и в соответствии с поставленной целью для решения указанной проблемы были поставлены и решены следующие задачи.

1. Разработка математической модели динамики привода рабочих органов и ходовой части самоходных картофелеуборочных комбайнов типа КСК-4-1, БМСК-4К на базе ВЭМ-220, изучение режимов работы, кинематических параметров и нагрузок.

2. Изучение влияния подачи на нагрузки в приводе, обоснование параметров стабилизации нагрузки с разработкой схемы ССЗ, исследованием устойчивости и переходных процессов.

3. Разработка технического устройства системы стабилизации загрузки и рекомендаций по применению гидростатической трансмиссии и системы стабилизации загрузки в самоходных картофелеуборочных комбайнах.

Во второй главе «Исследование динамики основных рабочих органов самоходных картофелеуборочных комбайнов» получены математические модели рабочих органов комбайнов. В соответствии с выполняемым технологическим процессом и информационно-технологической моделью, комбайн представлен в виде трёх последовательно соединённых звеньев: 1 — ходовой части; 2 — подкапывающих органов (лемехов); 3 — сепарирующих органов (основных элеваторов). Для определения динамических свойств установлены закономерности преобразования звеньями входных воздействий в выходные величины. С этой целью определены уравнения движения их в линейном приближении. При изучении динамики ходовой части учитывались следующие . основные факторы: скоростные характеристики двигателя, тяговые характеристики фрикционных передач, приведённые моменты инерции отдельных масс, постоянное трение и воздушное сопротивление, а также внешние нагрузки. При этом пренебрегалось пульсацией крутящего момента двигателя, биением передач и упругими колебаниями в приводе.

Для исследования динамики ходовой части самоходных картофелеуборочных комбайнов в переходных режимах в соответствии с кинематическими схемами построены их динамимические модели (рис.1).

На основании уравнений Лагранжа-Даламбера составлена система дифференциальных уравнений движения следующих основных частей комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1: 1-коленчатого

вала двигателя и приводного вала гидронасоса с общим моментом инерции 2-выходных валов гидромотора и коробки передач ходовой части с моментом инерции 3-валов ходовых колёс с приведённым моментом инерции комбайна /3.

В соответствии с этим система дифференциальных уравнений движения ходовой части имеет следующий вид:

Рис. 1. Динамические модели ходовой части самоходных картофелеуборочных комбайнов а) КСК-4-1, КСК-4А-1; б) БМСК-4К:

1 - двигатели с гидронасосом для комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1 и двумя гидронасосами для комбайна БМСК-4К;

2 - гидромотор с коробкой передач ходовой части комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1 и гидромоторы с планетарными редукторами комбайна БМСК-4К; 3 - ведущие колеса комбайнов; 4 - гидронасос выгрузного транспортера;

5 - выгрузной транспортер

JiCOi+ AÍCB.1+ MT.1 + + = Afi(tai),

/1.2 7l.2 '1-4 7l.4

/2¿>2 + Mcb.7 + Мт.2 + = Л/1.2(йЛ>й>2). '

'2.3 ^.З ' W

/3 ¿J3 + Me B.3 + Мт.з + Fx (t) = M2.3 (ft>2 > COl),

где 0)ь(02,с0з, MC fíA,MC B2,MC b i — угловые скорости вращения валов (рад/с) и моменты сопротивления воздуха (Н-м) на соответствующих валах;

Мтл, МТ 2, MT j — моменты от сил постоянного трения (Н-м)на соответствующих валах приведения; AÍ^Oíi) —частичная или внешняя характеристика двигателя по крутящему моменту на коленчатом валу (принимается по СЛ. Алфёрову)

Мх(СО) = А - СС0ь

М.2(®ь®2)>^2.з(©2>®з)—моменты (Нм), возникающие в гидростатических и фрикционных передачах (принимаются по С.А. Алфёрову)

М ¡2 (a>i ,а> 2) = Ai ~ Ci — i'1,2 > Мгз (еог, (£>з) - А2 ~ С г — /2.3 а>г а)з

А, Аь А2; С, Ch С2 — постоянные коэффициенты (Н-м; Н-м-с/рад),

л 1.2, л2.3, л 1.4 - КПД передач; ' 1.2» '2.3, '1.4 ~ передаточные числа; Fx(t) — внешняя нагрузка (Н-м), зависящая от времени. Ходовая часть комбайна БМСК-4К (рис. 16) включает в себя по два гидромотор-колеса с каждой стороны, питающихся от двух гидронасосов.

Симметричность схемы гидростатической трансмиссии позволяет полагать, что все ведущие колёса равнозначны. Поэтому математическую модель для схемы привода ходовой части комбайнов КСК-4-1 и КСК-4А-1 можно распространить на схему привода ходовой части комбайна БМСК-4К.

При этом надо иметь в виду, что Jy — момент инерции (кг-м2) коленчатого вала двигателя и зубчатой передачи двух валов

гидронасосов; /2 ~ момент инерции (кгм2) выходного вала гидромотора с планетарным редуктором, увеличенный в четыре раза; /3 — момент инерции (кг-м2) ходового колеса, увеличенный в четыре раза; М\,2 — момент на валу любого гидронасоса (Нм), увеличенный в два раза и М23 — момент на валу любого гидромотора с планетарным редуктором (Н м), увеличенный в два раза.

Следует иметь в виду, что коэффициенты в выражениях для М\(а>{), А/12(<О1,с02), Мц{а>1,(Лу), моментов трения и др. для самоходного комбайна БМСК-4К имеют другие значения.

Принимаем момент Л/14 (Нм) в приводе выгрузного транспортёра постоянным.

После линеаризации системы нелинейных уравнений (1) относительно о)!, со2, юз и решения вновь полученной системы придём к линейному дифференциальному уравнению движения ходовой части комбайна КСК-4-1 в операторной форме

са3Р>+а2Рг+а1Р+а0)У= ~(Ь2Р1+Ь1Р^Ь0)Х, (2)

где Хи У — изображение по Лапласу входной а6 (рад) и выходной Ук (м/с) величин;

а3, а2, аъ а0, Ь2, Ьъ Ь0 - коэффициенты [о3(сЗ), а2{с2), о^с),

Ь2{с2), Ш ];

оператор дифференцирования.

На основании уравнения (2) получена передаточная функция Щ(Р) ходовой части комбайнов в безразмерном виде

( = - (з)

аз Р + а! Р + (иР + ао Окончательный вид и численные значения коэффициентов передаточной функции ходовой части Щ(Р) (м/(срад)) самоходных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1 и КСК-4А-1 И^в(Р) (м/(с-рад)) и комбайна БМСК-4К с учётом времени запаздывания будут иметь вид:

\ГАР) =

0,197 р3 +1,209 Р2 +1,87 р +1'

V л-0-1*

пг (р\ __Л1е__(Л)

' 0,375р3 +1,486р2 + 2,01 р + Г У1

где £1=1,133 м/(с рад) — коэффициент усиления ходовой части.

Для определения погрешностей аппроксимации передаточной функции (4) найдены аналитические выражения переходного процесса изменения скорости движения комбайнов КСК-4-1 и КСК-4А-1 АУ^) (м/с) и БМСК-4К АУи{1) (м/с):

АУХ({) = {1 - 0,121е-4,141('"0,1) - 3,011е-0'"8('-0,1) х х соз[0,479(/- 0,1) - 1,275]} АУХ(*>У,

(5)

Ау1в{1) = {1 . 1,385е"1'876('"°'1) - З,826е'1'043('"°'1) х х со8[0,577(Г- 0,1) + 1,470]} АУ1в(°о).

Переходные процессы, рассчитанные по выражению (5), с доверительными границами показаны на рис.2. Расхождение между расчётными и экспериментальными кривыми не превышает 2,5%.

Подача (кг/с) клубненосной массы на подкапывающие органы 0, в основном, зависит от скорости (м/с) поступательного движения комбайна Ук, площади поперечного сечения (м2) подкапываемого пласта Гп и плотности (кг/м3) клубненосной массы Ук-

Уравнение подкапывающих органов самоходного картофелеуборочного комбайна в отклонениях можно записать так

Д<2, = Л0(/-г2);

Л<2г=А'ае-^ЛК* + /1(0. (6)

где кг/м;

тг — время продвижения клубненосной массы по подкапывающим органам, тг =0,3 с;

/¡(/) — произвольная функция времени (кг/с),

На основании (6) получим передаточную функцию подкапывающих органов Щ(Р) (кг/м) по управляющему воздействию

0,5 АЩ

ДК(оо) 0,6 о? 0,2

, к У к Г Аай=Аай(со)

1

2 А

Л- /7

///

>

0

2 а)

| ДаА°Да6(оо)

4 и

3 б)

4 с

Рис.2. Переходные процессы ходовой части самоходных картофелеуборочных комбайнов: а) КСК-4-1; б) БМСК-4К: 1-экспериментальный; 2-расчётный; 3 и 4 — границы доверительных интервалов при вероятности 0,95

Рис.3. Переходные процессы сепарирующих органов самоходного картофелеуборочного комбайна КСК-4-1: 1-экспериментальный; 2 - расчётный; 3 и 4 — границы доверительных интервалов при вероятности 0,95

1¥2(Р) = К2е-ър, (7)

где АГ2=(240ч-250)кг/м; т2=0,3с для самоходных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1,КСК-4А-1 и БМСК-4К.

При исследовании динамики сепарирующих органов ограничимся рассмотрением процесса, происходящего при сепарации клубненосной массы, и определим влияние отклонений подачи на толщину слоя клубненосной массы с учётом изменения кинематического режима. Уравнение материального баланса клубненосной массы на сепарирующих органах в отклонениях имеет вид (по В.Д. Шеповалову)

^ = | [Д а (/)] = Д 6(0 - А Си (/) - А С.Р (0, (8)

где А(2(0, ЛСт(0, ЛСпр(0 — отклонение величин подачи,

схода и прохода клубненосной массы от установившихся значений (кг/с);

ЛС\(1) — отклонение величины клубненосной массы (кг), находящейся на сепарирующей поверхности, от установившегося значения.

Принимая физико-механические свойства клубненосной массы постоянными, величины в уравнении (8) рассмотрим как функции толщины слоя клубненосной массы на выходе Н2. Распишем каждую величину в линейном приближении

й тт

А с, (/, Нг) = А а (/, #2) + А а (Я,) = Д Дг + Рг А #2,

где АС* и А С1 ~ составляющие клубненосной массы, определяемые изменением кинематического режима (индекс «к») и изменением подачи (индекс «п»).

При изменении подачи клубненосной массы кинематический режим работы сепарирующих органов, например, частота (Гц) встряхивания элеватора V изменяется во времени. Поэтому в общем случае Н2 (м) зависит от времени. Тогда за промежуток времени А г имеем

Далее

А С« = Д#2 = а,ДЯ2,

где дс;р(<) и А с;Р С) ~ составляющие клубненосной массы,

определяемые изменением кинематического режима и изменением подачи, причём дс;р(0 является функцией

толщины слоя клубненосной массы Н2 и частоты встряхивания у;

Уь 72» Уз определяются аналогично рь (32, [У1 (кг/(мс))], У2 (кг), уз (кг/(м-с)) .

Уравнение (8) с учётом линеаризации после приведения к безразмерному виду в операторной форме запишется так

(а^ + а^Р +а<)У = Х-&у, (9)

Здесь X и У —изображение по Лапласу входной 0 и выходной Н2 величин.

аз, а', оо, Ь'о ~ коэффициенты [т (с2), а\ (с)]. В соответствии с (9) передаточная функция сепарирующих органов \Уг(Р) по возмущению в виде изменения величины подаваемой клубненосной массы в безразмерном виде запишется так

ИМЛ- ,рг+\р+ > <10>

Яг" + г31 -г + до

аналогично по воздействию V -

\¥ЛР) = ~ . * ,----(П)

ог" + Г + ао

Окончательный вид и численные значения коэффициентов передаточной функции (10) определены по экспериментально полученным кривым разгона сепарирующих органов, обработанных методом площадей,

где А"3=0Д75 Ю"3 (м-с/кг); т3=0,6 с.

Для определения погрешности аппроксимации передаточной функции (12) найдено аналитическое выражение переходного процесса (рис.3) А #2(г) = А Я2Н{1 - 6,618е""3'411('"0,6) сО£(0^22(Г - 0,6) -1,419]},

где / - время (с).

Расхождение между исходными и расчётными данными не превышает 1,5%.

В третьей главе «Разработка систем стабилизации загрузки комбайна КСК-4-1 и исследование динамических свойств» проведённые исследования показали, что у самоходного1 картофелеуборочного комбайна КСК-4-1 загрузку можно регулировать изменением скорости поступательного движения, используя в качестве параметра стабилизации толщину слоя клубненосной массы на выходе сепарирующих органов.

В соответствии с изложенным выше, нами была разработана гидромеханическая система стабилизации загрузки самоходного комбайна КСК-4-1, состоящая (рис.4) из измерительного элемента — датчика толщины слоя 1 клубненосной массы, установленного над первыми элеваторами 2, гидрозолотника 3, плунжер 4 которого через шарнирное звено 18, компенсатор 5, двуплечий рычаг 6 и тягу 7 соединён с датчиком механизма настройки 8, гидроцилиндра 9, механизма переключения вида управления 10, рычага управления гидронасосом 11, механизма ручного управления 20, гидростатической трансмиссии (ГСТ) с ходовой частью 12.

При увеличении слоя клубненосной массы выше установленного значения рычаг суммирующего элемента датчика поворачивается против часовой стрелки, смещая плунжер гидрозолотника из нейтрального положения. Рабочая жидкость начинает поступать в левую полость гидроцилиндра. Рычаг механизма переключения 10 и кинематически связанный с ним рычаг управления производительностью гидронасоса ГСТ начинает перемещаться вверх, вызывая уменьшение подачи рабочей жидкости в гидромотор, в результате чего скорость поступательного движения комбайна уменьшается до тех пор, пока толщина слоя клубненосной массы не достигнет заданного уровня. При восстановлении требуемого значения толщины слоя датчик, а в месте с ним и плунжер гидрозолотника, возвращаются

в нейтральное положение, и скорость перестает изменяться. С отклонением толщины слоя клубненосной массы в сторону уменьшения происходит обратный процесс.

Рис.4. Принципиальная схема системы стабилизации загрузки самоходного картофелеуборочного комбайна КСК-4-1

ССЗ состоит из следующих звеньев: ходовой части, подкапывающих органов, сепарирующих органов, датчика толщины слоя клубненосной массы, гидрозолотника и исполнительного механизма.

На основании теоретических и экспериментальных исследований нами получены следующие передаточные функции звеньев ССЗ

гг (Р] _ Кхс*' = 3,133е~°'1Р

ТгРг + ТгРг + Т\Р +1 0Д97 ръ +1,209 р2 +1,87 Р +1' ТГг(Р)=°К1е-т>г = 350е-°-зр;

иг (Р)- =. ОД75 • Ю'3 е"°,6Р .

Т1Р2 + ТаР +1 0,084 р2 + 0,573 Р +1'

51 ' ПР+1 0,25Р+1'

где \УХ(Р), Щ(Р), Ж3(Р), ЩР), \У5(Р), - передаточные

функции ходовой части, подкапывающих, сепарирующих органов, датчика, гидрозолотника и исполнительного механизма.

ть Т2, Т3 — время запаздывания звеньев;

... Дб — коэффициенты усиления звеньев; 7\... Т-] — постоянные времени звеньев,

(Т\ = > Тг- Т\ = аз> = 04 > Т\ = а'г)-В соответствии с правилами преобразования структурных схем передаточная функция замкнутой одноконтурной

ССЗ для координаты АЯ2 определяется выражением

ФдН2СР) =

'А Я»]__И^ОЧЖзСР)

/,(0] ~ 1 + ИМЛ И'г(/>) И'з (Л (Л (Л (/») ~ (13)

__К\е~ ™р(т3з Р} + ТгРг + Т\Р + 1)[П Р + 1)ТпР_

(71Р3 + Т\Рг + Т\Р +1 Р2 + ТаР + ЦТ* Р + О Т? Р + Ко е~ ™ ■' '

где Ь[АН2], Ц/[(0] ~~ изображения по Лапласу выходной

координаты и возмущающего воздействия;

К, =К2КУ\ К0 = К1К2К3К^К5К6; т,=т1+т1-, г0 = т, + г2 + г3.

Методом /^-разбиения найдено влияние настроечных параметров ССЗ, общего коэффициента системы и постоянной времени исполнительного механизма Г7 на устойчивость при запаздывании т0, равном 0 с, 1,0 с, 1,4 с.

Исследование устойчивости по амплитудно-фазовой характеристике (АФХ) передаточной функции разомкнутой системы подтвердило правильность их выбора, при этом получены запас устойчивости по фазе у=1>05 рад., по амплитуде /=0,34.

Исследование переходных процессов в ССЗ позволило определить аналитические выражения для координаты АН2 при трёх значениях т0.

При т0=0 с

ДЯ2(0 = ^о об l|0,012 е-0,226' cos(0,316/ - 1,338/) -1,115 е-1,927' х xcos(0,79/ -1,11) - 0,067 eX2i1' cos(l,145/ + 1,396) + 0,012 е-6-72*];

Прит0=1,0с

А Нг (0 = у^061{0Д24е-°173('-0'9) cos{0,241(/ - 0,9) -1,332] - 0,045 х

xcos[l,269(/ - 0,9) + 0,783]- 0,029 e-W83('°'"cos{2,268(t - 0,9)-1,391]+ 0,008 е"7-745(,-ад};

При т0=1,4 с

Л Hl (/) = /^,061{0,127 cos[0,217(í -1,2) -1,334] - 0,035 е-|д68('~и) х

xcos[l,292(/ -1,2) + 0,757] - 0,023 e-w->¿> cos[2,896(/ -1,2) -1,117] + 0,006 е-».'77<'«}.

Графики переходных процессов приведены на рис.5. Как видно из рисунка 5, переходные процессы для т0=0 с, 1 с, 1,4 с при /=0 с, 0,9 с, 1,2 с и / оо стремятся к нулю.

Рис.5. Кривые переходных процессов в астатической системе стабилизации загрузки для координаты Д#2(/) при различных

значениях то .

Вследствие большого периода Т гармонической функции Л//2(0 перерегулирование составляет 10%, что является вполне допустимым. Время регулирования при то=0 равно 2,8 с, при т0=1 с — 11,6 с и при т0=1,4 с — 13 с.

С целью упрощения ССЗ в её принципиальной схеме (рис.4) исключим два звена 3 и 9 с передаточными функциями Щ(Р) и (Р), при этом соединим второй конец рычага механизма настройки 8 дополнительной тягой с рычагом механизма переключения вида управления 10. В результате этого получим статическую ССЗ.

В соответствии с правилами преобразования структурных схем, передаточная функция замкнутой одноконтурной статической ССЗ для координаты А Я2 будет определятся выражением

ф \V2iPWAP)

' 4/1<1>] \ + №1(Р)\У2(Р)№ЛР)\¥*(Р) (14)

__К У е*'г (т] Ръ + Т\Рг + Т\Р + 1)_

(г] Р' + т] Р2 + Т,Р + 1)(г| Р1 + Г4 р +1) + Ко ет'р' где Ко = КГК2 КГК4.

Исследование переходных процессов в ССЗ позволило определить аналитические выражения для АН2 при двух значениях

- при т0=0 с

А Нг (П = /^ 061|0 039 е-з,4б5, со^2,082/ - 0,821] - 0,42 е-0'214' х хсог[иб5/ + 1,369] + 0,02 + 0,015 е^036'};

- при т0=1 с

АЯ2(0- V

'0,06110,04 е-°(,88('-0.9) сок[0,928(Г - 0,9) -1,309] - 0,019 е1' хсо5[2,898(/ - 0,9) -1,395] - 0,001 е-5055<'09) + 0,0265};

Графики переходных процессов, построенные. в безразмерной форме, приведены на рис.6 (кривые 1 и 2). Как видно из рисунка 6, переходные процессы для т0=0 с, 1 с; при /=0 с, 0,9 с и / -> оо равны статической ошибке. Вследствие большого периода Т гармонической функции А#2(0 перерегулирование составляет 10%, что является вполне допустимым. При

увеличении запаздывания х частота длиннопериодических колебаний увеличивается, а показатель степени е, определяющий интенсивность затухания процесса, уменьшается.

Рис.6. Кривые переходных процессов в статической системе стабилизации загрузки для координаты ДН2(0 при различных

значениях то.

Переходные процессы имеют колебательный вид с временем регулирования 8,5 с при то=0 с и временем регулирования 20,1 с при то=1 с, статическая ошибка соответственно равна 33% и 43%.

Исследование переходных процессов показало, что в динамическом отношении значительно лучше характеристики у астатической системы стабилизации загрузки.

Статическую ССЗ на самоходных картофелеуборочных комбайнах и других уборочных машинах применять нецелесообразно вследствие большой статической ошибки, достигающей 43%.

В четвёртой главе «Динамика самоходного картофелеуборочного комбайна» изучается динамика приводов самоходного картофелеуборочного комбайна КСК-4-1 и блочно-модульного самоходного картофелеуборочного комбайна БМСК-4К на базе энергомодуля ВЭМ-220 (рис.7).

б)

Рис.7. Схемы привода самоходных картофелеуборочных комбайнов: а) комбайна КСК-4-1; б) комбайна БМСК-4К: 1-коленчатый вал двигателя; 2-ведомый вал муфты сцепления; 3-вал контрпривода рабочих органов; 4-вал гидронасоса выгрузного транспортера; 5-вал гидромотора выгрузного транспортера; 6-вал гидронасоса ходовой части (для комбайна БМСК-4К любой вал гидронасоса); 7-вал гидромотора ходовой части (для комбайна БМСК-4К любой вал гидромотора); 8-ведущее колесо комбайна.

м =

Современный самоходный картофелеуборочный комбайн представляет собой сложную машину, многие рабочие органы которой приводятся в движение посредством нежёстких связей, в частности, клиноременными и гидропередачами. Для таких передач характерна зависимость момента М передачи от угловых скоростей вращения ведущего сог и ведомого са валов привода в виде (принимается по С.А. Алфёрову):

Ъ/

(с + 1 - Б„) п ри е„ > 1 с + 1--п ри е„ > 1

£л/

где а, Ь, с — коэффициенты [а (Нм), Ь (Нм)];

е„ = о ■п/ ;

/Юг

П— передаточное число.

Аналогичной зависимостью аппроксимируется связь при взаимодействии колеса с почвой.

В соответствии со схемой на рисунке 7, исследовались следующие передачи: клиноремённая между валом контрпривода рабочих органов и валом муфты сцепления двигателя; клиноремённая между валом двигателя и валом гидронасоса выгрузного транспортёра; гидропередача между валами гидронасоса и гидромотора выгрузного транспортёра; гидропередача в трансмиссии ходовой части между валами гидронасоса и гидромотора; фрикционная передача между ведущим колесом и почвой.

Для расчёта внутренних усилий — моментов в приводе — необходимо учитывать внешние нагрузки со стороны клубненосного потока почвы.

Моменты внешней нагрузки определялись на основании закона сохранения энергии. Так на валу контрпривода внешняя нагрузка А/3(/) (Н-м) определяется внешними нагрузками на валах рабочих органов: элеваторах, комкодавителе, ботвоудаляющем устройстве, шнеке

м + + + П\ + Пг + Пъ + Дх + Д2 + Дъ + К +Б +Ш ^

С0з

где 7], Щ — затраты энергии на сообщение кинетической и потенциальной энергии порции клубненосного потока в

момент выхода сквозь полотно /-го элеватора за единицу времени, /= 1, 2, 3;

Д — затраты энергии на соударение клубненосного потока с прутками /-го элеватора за единицу времени, /=1, 2, 3;

К — затраты энергии на сжатие клубненосного потока между баллонами комкодавителя за единицу времени (для комбайна КСК-4-1 ).

Б — затраты энергии на отрыв клубней от столонов в ботвоудаляющем устройстве за единицу времени. Ш — затраты энергии на транспортирование клубненосного слоя шнеком (для комбайна БМСК-4К). а>з — угловая скорость (рад/с) вала контрпривода. Затраты энергии в единицу времени, измеряемые в [Дж-рад/с].

Выражение для момента Л/5(/) (Н м) внешней нагрузки на выгрузном транспортёре записывается так

М5(г) = м{г-#г + <17>

где к — коэффициент полноты сепарации; q — подача (кг/с);

#т, г»г — высота (м) и линейная скорость (м/с) полотна вьпрузного транспортёра; g — ускорение свободного падения тела (м/с2); С05 — угловая скорость вала выгрузного транспортёра (рад/с). Аналогично записывается выражение для момента Д/8(/) (Н-м) на ведущем валу ведущего колеса, обусловленного воздействием почвы

= + (18)

где /— динамический коэффициент трения качения; в — вес комбайна (Н);

/с — коэффициент сопротивления движению лемеха (Н/м2); IV- ширина грядки (м); п — число подкапываемых грядок; Я - глубина хода лемеха (м);

— динамический радиус ведущего колеса (м). Работу самоходного картофелеуборочного комбайна можно разбить на девять этапов: 1 - разгон муфты сцепления, 2 - разгон

рабочих органов без нагрузки, 3 - разгон выгрузного транспортёра без нагрузки, 4 - разгон ходовой части без опускания лемеха, 5 -загрузка выгрузного транспортёра начинается с момента опускания лемеха и заканчивается наполнением выгрузного транспортёра, 6 - рабочий режим, 7 - выбег ходовой части, 8 -выбег рабочих органов, 9 - выбег выгрузного транспортёра.

В математической модели каждый из этапов описывается своими уравнениями движения. При этом конечные значения угловых скоростей валов на одном этапе служили начальными значениями для следующего за ним.

На шестом этапе уравнения движения записываются так ел = ап

(/, + У2) т = М. - (Ы + Ь2) т - (МТ1 + Мп) - — ,

II32 4)2 П 41741

Уз 0)3 = М32 — Ьз(03 ~ А/тз ~ Мз (О' ¿о* = М*1 — Ы 0)4 ~ Ми — - 54

П 54^54

Jí ¿Os = Ai54 - b$ col - М-Г5 - Mí (t),

(19)

Ji óii = Mw ~ bi ÚA - Mn ~ —— í

П»7 %7

/в ¿8 = M&7 - blO)\- Mvz — Ms (')i

где ©1, ©2> ®3> ®4> ®5> ®6> ®7> ®8 — угловые скорости валов двигателя, муфты сцепления, контрпривода рабочих органов, гидронасоса выгрузного транспортёра, гидромотора выгрузного транспортёра, гидронасоса и гидромотора в трансмиссии ходовой части, комбайна, приведенной к валу ведущих колёс (рад/с);

J\, J2, /3, /4, /5, /7, /в - соответствующие постоянные приведенные моменты инерции на соответствующих валах (кг-м2);

Ьь ¿2, ¿з» ¿5) ¿7» ¿8 — коэффициенты сопротивления воздуха на соответствующих валах (Нм-с2); Мц, Мхг, Мц, Mj4, Mj5, М77, Mjg — моменты трения на соответствующих валах (Н м);

— момент, передаваемый двигателем (Н-м);

Л/у — момент передачи вращения от у-го вала 1-му в приводе (Н-м);

Щ, т|у — передаточное число и КПД в приводе передачи вращения от у'-го вала /-му;

: Л/3(/), Л/5(/), Л/8(/) — моменты внешних сил на валах

контрпривода рабочих органов, выгрузного транспортёра,

ведущих колёс (Н-м).

Нами были изучены три вопроса:

1. Влияние вида нагрузки (гармоническая, случайная, ступенчатая) на угловые скорости и моменты в приводе комбайна на всех этапах работы;

2.Влияние амплитуды подачи на пиковые значения и амплитуду колебаний момента в приводе;

3.Влияние подачи на баланс мощности.

Для решения уравнений (19) и аналогичных им на всех девяти этапах была разработана программа решения дифференциальных уравнений методом Рунге-Кутга.

Вычисления производили . на ПЭВМ с процессором 4860X2-66. Были просчитаны сотни вариантов. Программа позволяет получать результаты как в числовом, так и в графическом исполнении на экране компьютера и (или) принтере.

Зависимости угловых скоростей валов и моментов в приводе при гармонической нагрузке показаны на рис. 8, 9.

Математическое моделирование позволило выявить предельные режимы работы и нарушения технологического процесса. Оказалось, что наиболее слабым звеном в приводе самоходных комбайнов является выгрузной транспортёр.

Расчёты показали, что с увеличением частоты колебаний подачи амплитуда моментов в приводе уменьшается и связана с частотой обратно пропорциональной зависимостью.

Математическая модель позволила установить взаимосвязь между экстремальными значениями подачи и моментов в приводе при гармонической нагрузке, что дало возможность оценить степень эффективности системы стабилизации загрузки.

Система стабилизации загрузки осуществляет регулирование скорости комбайна в зависимости от толщины слоя клубненосной

массы на выходе основных элеваторов и имеет целью снизить максимальную загрузку в приводе.

щ, рад/с

ш3, <э4, ш5) ш„ рад/с

ш„ рад/с

0,5 0,25

Т,ТЩ Тъ Г4Г5 Т6 Т7 Г8 Г, Т, с

Рис.8. Зависимости угловой скорости валов в приводе самоходного картофелеуборочного комбайна КСК-4-1 от времени, при гармонической нагрузке И—В^+Афт(со},/): (юь=1 рад/с; 5Ь=0,2 м; Ль=0,05 м)

М,„ Нм

Г, Г, г3 Г4Г5

М71, Н м

960 640 320

Мл, Нм

42 120

28 80 •

14 -40

1—\-г

Г7 Г, Г, Т, С

Рис.9. Зависимости моментов в приводе самоходного картофелеуборочного комбайна КСК-4-1 от времени, при гармонической нагрузке

(шь=1 рад/с; ^=0,2 м; Д=0,05 м)

В таблице приведены результаты вычислений, где А(] — среднее значение и амплитуда колебаний подачи в

установившемся режиме работы комбайна, Л — среднее значение и амплитуда колебаний момента в приводе передачи вращения от у-го вала к /-му при гармонической нагрузке.

Таблица

Взаимосвязь между пиковыми значениями подачи и моментов в приводе комбайна КСК-4-1 при гармонической нагрузке

— • 100% я ЛАГз2 -100% Мп ЛЛ/87-100% Мю ДМ41-100% А/41

5 2 1 6

10 3 1 9

15 4 2 13

20 5 2 17

25 6 3 21

На основе этих данных можно констатировать, что изменение подачи на 5% дестабилизирует момент на валу контрпривода рабочих органов на 1%, на валу ведущих колёс на 0,5% и на валу гидронасоса в приводе выгрузного транспортёра на 3,5%.

В пятой главе «Экспериментальные исследования и хозяйственные испытания самоходных картофелеуборочных комбайнов» отражены результаты экспериментальных исследований и хозяйственных испытаний самоходных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1, БМСК-4К и КСК-4-1, оборудованного ССЗ. Экспериментальные исследования и хозяйственные испытания проводились на полях колхоза «Красная Заря» Рязанского района Рязанской области, опытно-полевой базе ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля г.Рязань, совхозе «Динамо» Клинского района Московской области, ОПХ ЦМИС и колхозе «Родина» Торжокского района Калиниской области в период уборки картофеля в 1977-1990 гг. Условия испытаний определялись согласно ГОСТ-20195-75, а показатели качества в соответствии с ОСТ-70.8.5-74 и сопоставлялись с отечественными

агротребованиями на четырёхрядный самоходный картофелеуборочный комбайн.

В программу полевых экспериментов на первом этапе входило исследование влияния скорости поступательного движения комбайна КСК-4-1 Ук, линейной скорости Уэ и амплитуды Ад встряхивания полотна основных элеваторов сепарирующих органов на качественные показатели технологического процесса (потери П,%, повреждения клубней /7К ,% и количество примесей в выгрузном транспорте /7р,%). При исследовании Ук, Уэ и Аэ был поставлен полный факторный эксперимент 23. Факторы варьировали на двух уровнях: Кк=0,4+ 1,2 м/с; Уэ=2,0+2,3 м/с; Д=0,013-0,039 м.

Лабораторно-полевыми исследованиями установлено, что для удовлетворения агротребований по потерям и чистоте необходимо при И,=2,3 м/с выбирать Ук наибольшей на легкосуглинистых почвах (^=1,1-1,2м/с) и 0,9-1,0 м/с на среднесуглинистых почвах, а амплитуду колебаний полотна основного элеватора наименьшей при работе на легкосуглинистых почвах (Яэ=0,013 м) и наибольшей на среднесуглинистых почвах (Лэ=0,039 м).

На втором этапе проводились оценка стабилизируемого параметра — толщины слоя клубненосной массы с целью проверки полученных расчётным методом настроечных параметров ССЗ и исследования её поведения при случайных возмущающих воздействиях. Кроме того, ставилась задача сравнительного анализа качества работы системы на основании эксплуатационных и технологических показателей работы. При оценке качества работы определялся коэффициент стабилизации загрузки, равный отношению коэффициентов вариации стабилизируемого параметра при ручном режиме работы комбайна и работе его с системой стабилизации загрузки.

В связи с этим регистрировалась толщина клубненосной массы на выходе основных элеваторов #2(0, крутящий момент Мд(/) на валу муфты сцепления двигателя СМД-64 и на валу основных элеваторов Мэ(/), изменение угловой скорости вращения валов муфты сцепления двигателя еод и основных элеваторов соэ, скорость поступательного движения комбайна Ук,

путь »У, пройденный комбайном, время угол поворота а6(/) рычага, управляющего производительностью гидронасоса ГСТ.

В результате экспериментальных исследований были окончательно выявлены настроечные параметры ССЗ Л^=0,32 и Т]=2 с. При этом кинематические параметры сепарирующих органов для легкосуглинистых почв были равными /1э=0,013 м; уэ= 10 Гц; Кк=2,3 м/с, а для среднесуглинистых почв Лэ=0,026 м; уэ=10 Гц; Кк=2,3 м/с.

Обработка на ЭВМ процессов Я2(/), Мд{1), Мэ(/), со5(/) и <вэ(/) полученных на среднесуглинистых почвах во время работы

комбайна КСК-4-1 с_ оператором, позволила_найти

математические ожидания Н2=0,081 м, Л/8=332,46 Нм, Л/э=408,5 Н-м, «^=194,13 рад/с и мэ=29,81 рад/с; среднеквадратичные отклонения стн2=0,023 м, стмй=44,02 Н м, <тмэ=53,15 Н м, 0^=7,58 рад/с и с0>э=1>34 рад/с; коэффициенты вариации ГН2=28,4%, КМя =13,24%, Гмэ=13,01%, Ушг=3,9%, Кэ=4,5%.

_ При работе комбайна КСК-4-1 с ССЗ установлено:

#2с=0,071 м, Мх=288,54 Н м, Мэс=326,77 Н-м, юЛ=200,96 рад/с, со^с=31,16 рад/с; стн2С=0>016 м, амгс=35,35 Н м, стмэс=39,73 Н м, <тшгс=5,06 рад/с, стоэс=0,956 рад/с; КШс=22,22 %, Умдс= 12,25%, Гмэс=12,16%, Гигс=2,52%, ГшЭС=3,08%.

В этом случае дисперсии уменьшились соответственно в 2,00; 1,55; 1,79; 2,24; 1,95 раза. Коэффициенты стабилизации оказались такими: по толщине слоя клубненосной массы на выходе Кст основных элеваторов - 1,28, по общей нагрузке на двигатель - 1,08, по общей нагрузке на основные элеваторы -1,07, по угловой скорости вала двигателя - 1,55 и угловой скорости валов элеваторов - 1,46.

Лабораторно-полевые сравнительные испытания на двух почвенных фонах позволили установить следующее:

1.Полнота уборки клубней комбайнами КСК-4-1 с ССЗ и без неё отличается незначительно и составляет 97,4-98,0% против 97,0-97,5%; у КСК-4А-1 - 98,5% что на 1,5-5,2% больше, чем у комбайна КСК-4-1; у БМСК-4К - 96,8-97,5%, что близко к АТГ (97%). С увеличением скорости движения комбайна полнота уборки изменяется незначительно.

2.Чистота клубней в таре у испытываемых комбайнов составляет: у КСК-4-1 с ССЗ — 88,6% против 83,8% у комбайна КСК-4-1, что соответствует АТТ (80%); у КСК-4А-1 - 66,7-78,3%, что на 8,7-9,3% выше чем у сравниваемого КСК-4-1 (57,0-69,7%); у БМСК-4К - 90,4-96,0%, у сравниваемого КСК-4-1 - 88,595,1%. Меньшая чистота клубней получена на среднесуглинистых почвах.

3.Повреждение клубней на обоих почвенных фонах у комбайна КСК-4-1 с ССЗ и без неё отличается незначительно и составляет 5,9% против 7,4% у КСК-4-1, что соответствует АТТ (10%); у КСК-4А-1 и КСК-4-1 превышает АТТ в 1,2-2,4 раза; у БМСК-4К составило 2,8-9,6% и близко к КСК-4-1 - 7,8%. Повреждения клубней в основном происходили на сужающих шнеках, подъёмном транспортёре и в приёмном бункере. Скорость движения у испытываемых комбайнов КСК-4-1 с ССЗ и БМСК-4К была несколько больше чем у сравниваемых и соответствовала повышению производительности на 10-15%.

В результате проведённой эксплуатационно-технологической оценки установлено следующее: основная, сменная и эксплуатационная производительности комбайна КСК-4-1 с ССЗ соответственно равны 0,98; 0,52; 0,45 га/час, комбайна КСК-4-1 — 0,87; 0,45; 0,39 га/час, что соответствует агротребованиям и ТУ, КСК-4А-1 соответственно равны 0,49; 0,26; 0,25 га/час, комбайна КСК-4-1 - 0,33; 0,26; 0,23 га/час, у БМСК-4К - 0,96;-0,57; 0,46 га/час, комбайна КСК-4-1 - 0,84; 0,50; 0,46 га/час, что соответствует AIT и ТУ.

Коэффициенты использования сменного и

эксплуатационного времени у комбайна КСК-4-1 с ССЗ равны 0,53; 0,46, у комбайна КСК-4-1 - 0,51; 0,44; у КСК-4А-1 составляет 0,53; 0,51, у комбайна КСК-4-1 — 0,53 и 0,48; у БМСК-4К - 0,59; 0,52, у комбайна КСК-4-1 соответственно 0,55 и 0,48. На снижение коэффициентов повлияли технологические отказы, затраты времени на техническое обслуживание и повороты.

Реальное внешнее возмущение /,(/), действующее на входе картофелеуборочного комбайна является случайной функцией и описывает характер эффекта, связанного с изменением рельефа картофельного поля, профиля его грядок, физико-механических

своиств и состава почвы, проявляющегося в виде сгруживания клубненосной массы на подкапывающих органах, снижения сепарирующей способности сепарирующих органов и др. Исследуя спектральные плотности возмущения ¿п(са) и выходного сигнала можно оценить нагрузочные характеристики

подкапывающих и сепарирующих органов комбайна, поставить вопрос о совершенствовании рабочих органов комбайнов и ССЗ. Оценку спектральной плотности возмущения определим по выражениям

■Ун* И .

(20)

¿"/1с (ю) =

5/1 (<») =

Фн2(г<а)|

(«)

(21)

где 5Н2с(со) и ^нгС®) ~ спектральные плотности сигнала при работе комбайна КСК-4-1 с ССЗ и без неё, определяемые экспериментально;

ФН2(/<а) и (Г20Ъ) Н^О'а) — амплитудно-фазовая характеристика (АФХ) комбайна КСК-4-1 с ССЗ и без неё.

На рис. 10а показаны нормированные спектральные плотности 5Н2С(ю) и ■?Н2(ю) выходного сигнала, полученные при скорости движения комбайна КСК-4-1, равной 0,91 м/с. Запишем для них аппроксимирующие выражения:

54= =

к

Лх.2 «1.2 а2Л 1® + а2-2

2 , 2 СО + «1.2

-а2. 2

-А2) + 4г2 2

> СС2.2 03

аз[са2 + а\ + р2^ Аъ

Зщ (<») = ~

к

(со2-а1-р2) + 4а1а>2

Аиагл А2.1 «2.2

(22)

2 , 2 о) + аи

2 , 2 со + а2.1

(23)

Неизвестные коэффициенты определяли методом наименьших квадратов: А^^=0,35; Л21=0,65; Л12=0,5; Я2 2=0,3; Ау=0,2; оси=0,10; а2.!=10; аи=5; а2.2=0,09; а3=0,06; Рг=0,31;

Рз=0,2.

Носителем функции ш(и) является область частот от со=0 до со=0,6 Гц. При этом в полосе частот от со=0,08 Гц до ю=0,6 Гц она практически постоянна, а в области малых частот резко возрастает.

Носителем функции 5 Н2с(и) является область частот от © =0,01 Гц до ю=0,32 Гц. В области малых частот она стремится к нулю и имеет максимум на частоте со=0,04 Гц.

На рисунке 10а приведены кривые 3 и 4, соответствующие квадратам модуля АФХ. Их анализ показывает, что АФХ без ССЗ не имеет максимума, а имеет вид плавно спадающей кривой, а АФХ с ССЗ (кривая 4) равна нулю при со=0 и имеет максимум на частоте со=0,56 Гц; на высоких частотах АФХ совпадают.

На рисунке 106 представлены спектральные плотности 5д(са) и 5дс(с£>) (кривые 1 и 2), вычисленные по выражениям (20) и (21). Сравнивая кривые 1 и 2, видим, что они практически совпадают. Расхождение кривых в области малых частот обусловлено некорректностью процедуры вычисления 5^с(со). Поэтому в качестве оценки спектральной плотности возмущения (со) можно принять кривую 1, которую аппроксимировали выражением

И =

4д4 Аа__а1 + _

+ 2( Аь СС5

л\а2 + а1

(24)

Неизвестные коэффициенты определяли методом наименьших квадратов: /14=0,7; Л5=0,3; а4=5; а5=0,089; р4=3,6.

Анализ спектральных характеристик 8мэс(ю), 8мэ(ю), Бм^ю) и Бмэ нагрузок на двигатель и основные сепарирующие органы комбайна КСК-4-1 при работе с ССЗ и без неё выявил наличие периодических составляющих на частотах со=4,68 Гц и ю=7,9 Гц, соответствующих частотам вращения приводных валов основных элеваторов и приводных валов активных боковин подкапывающих органов. При работе комбайна КСК-4-1 на частоте <а=0 наблюдается максимум спектральной характеристики, а при работе с ССЗ максимум приходится на частоту ю=0,025 Гц, что подтверждает сделанный вывод об уменьшении общего момента нагрузки на двигатель и сепарирующие органы комбайна в области малых частот.

|\¥2(ио)Д¥з(1ш)|2, |Фн2аш)|2, 5н2(Ш), 2 БН2С(Ш)

А

\ \

\к \ д д 3 4

/

М ч

\ ®гг

Г

О 0,16 0,32 0,48 ю, Гц

а)

в^св),

8г1С(ш)

|

1 2 3 /—

1 х /

и\ / А\ х

л\/ ч\Х \\

1

0 0,16 0,32 0,48 со, Гц

б)

Рис.10. Частотные и спектральные характеристики:

а) экспериментальные нормированные спектральные плотности выходного сигнала комбайна КСК-4-1 с ССЗ

5 Н2с(®) (1) и без неё и 5Н2((о) (2); графические зависимости

|фя2(/й))|3 и |(^2(/й))!^з((ы)| от со комбайна КСК-4-1 с ССЗ (3) и без неё (4);

б) расчётные нормированные спектральные плотности входного сигнала комбайна КСК-4-1 с ССЗ ^1С(со) (1), без неё (со) (2) и (3), рассчитанная по формуле (24)

Расчётный годовой экономический эффект от внедрения ССЗ на одном самоходном картофелеуборочном комбайне КСК-4-1 составляет 1444 руб. по ценам 1984 г. Указанный экономический эффект достигается за счёт повышения производительности на 10... 13%.

Комбайны КСК-4А-1 и БМСК-4К по всем показателям превосходят комбайн КСК-4-1. Их применение в сельском хозяйстве соответственно даёт годовой экономический эффект 1609 руб. по ценам 1985 г. и 1742 руб. по ценам 1990 г.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ развития картофелеуборочной техники показывает, что все большее применение находят самоходные картофелеуборочные комбайны. В компоновке машин и их технологических схемах прослеживается тенденция применения гидростатических трансмиссий, увеличения ширины захвата, оснащения комбайнов бункерами-накопителями, позволяющими производить выгрузку продукции в рядом идущий транспорт.

2. Исследования факторов, влияющих на технологический процесс работы картофелеуборочного комбайна позволили установить, что основной причиной возмущений и дестабилизации режимов функционирования рабочих органов является колебание величины подачи и качественного состава клубненосной массы. Для поддержания оптимального режима работы комбайна величину подачи вдоль гона необходимо регулировать в соответствии с количественными и качественными изменениями поступающей клубненосной массы. Это достигается путём регулирования скорости движения комбайна.

3. На основании теоретических и экспериментальных исследований найдены аналитические выражения для передаточных функций ходовой части, подкапывающих и сепарирующих рабочих органов комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1 и БМСК-4К. Исходя из линейного приближения они описываются дифференциальными уравнениями до третьего порядка. Для инженерных расчётов достаточно аппроксимировать передаточную функцию ходовой части апериодическим звеном второго порядка, подкапывающих органов — безинерционным

звеном нулевого порядка с запаздыванием и сепарирующих органов — апериодическим звеном первого порядка.

4. Регулирование подачи наиболее эффективно выполняет линейная астатическая система стабилизации загрузки (ССЗ) по толщине слоя клубненосной массы на выходе с основных сепарирующих органов. Статическую ССЗ применять на самоходных картофелеуборочных комбайнах нецелесообразно. В этом случае статическая ошибка достигает 43%. Переходные процессы имеют колебательный вид.

5. Настроечные параметры, такие как общий коэффициент усиления замкнутой ССЗ Ко и постоянная времени исполнительного механизма Т7, оказывают существенное влияние на устойчивость ССЗ. Теоретические исследования устойчивости по амплитудно-фазовой характеристике разомкнутой системы на основании критерия Найквиста и экспериментальные исследования позволили установить следующие рациональные значения настроечных параметров: К0 = 0,32; Г7 =2 с.

Исследование переходных процессов в ССЗ позволило определить аналитические выражения для изменений во времени толщины слоя Д#2 на выходе с сепарирующих органов, скорости Д V комбайна при значениях времени запаздывания т0 0 с, 1 с и 1,4 с. Установлено, что переходные процессы у астатической ССЗ имеют апериодический вид с временем регулирования Тт равном 8 с, 11,6 с и 13 с соответственно и перерегулированием оп около 10%.

6. Разработана математическая модель всестороннего изучения динамических параметров привода картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1 и БМСК-4К, а именно, закономерностей изменения во времени угловых скоростей валов и моментов в клиноременных, гидравлических, фрикционных передачах при различных нагрузках и режимах работы. Это позволило рассчитывать нагрузочные режимы, баланс мощности комбайнов и установить влияние подачи на динамические параметры и стабилизацию загрузки.

Теоретические исследования влияния подачи в виде детерминированной, гармонической и случайной величин на вид и значения динамических параметров дают основания считать математическую модель адекватной.

Изменение подачи на 5% дестабилизирует моменты в приводе рабочих органов и ходовой части комбайна на 0,5-3,5%. Расчётный баланс мощности комбайна КСК-4-1 соответствует действительному с точностью 15%.

7. Лабораторно-полевые испытания комбайна КСК-4-1 методами планирования экспериментов, проведённые на среднесуглинистых и легкосуглинистых почвах, позволили установить, что для удовлетворения агротехническим требованиям по потерям и чистоте и обеспечения повреждаемости при скорости элеватора 2,3 м/с необходимо скорость комбайна принимать наибольшей (1,1-1,2 м/с) на легкосуглинистых и 0,91,0 м/с на среднесуглинистых почвах, а амплитуду колебаний полотна основного элеватора — соответственно наименьшей (0,013 м) и наибольшей (0,039 м).

Тензометрирование и обработка результатов на ЭВМ позволили получить оценки спектральных плотностей входных и выходных сигналов, определить диапазон частот внешних возмущений — 0-3 Гц, установить снижение общей нагрузки на двигатель и сепарирующие органы комбайна КСК-4-1 с ССЗ, при этом коэффициент стабилизации по нагрузке равен 1,08, по толщине слоя — 1,28, по угловой скорости вращения вала муфты сцепления двигателя — 1,55.

8. Лабораторно-полевые и хозяйственные испытания подтвердили преимущества комбайна КСК-4-1, оборудованного ССЗ, перед КСК-4-1. Его производительность увеличилась на 1013%, улучшились качественные показатели, снизились простои, вызванные забиванием рабочих органов, улучшились условия труда комбайнёра. Только за счёт увеличения производительности применение ССЗ даёт годовой экономический эффект 1444 руб. на один комбайн по ценам 1984 г.

9. Комбайны КСК-4А-1 и БМСК-4К по всем показателям превосходят комбайн КСК-4-1. Их использование даёт соответственно годовой экономический эффект 1609 руб. по ценам 1985 г. и 1742 руб. по ценам 1990 г. на одну машину.

10. На основании результатов проведенных автором исследований в ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля г.Рязань и ВИСХОМ созданы картофелеуборочные комбайны КСК-4-1, КСК-4А-1 и блочно-модульный комбайн

БМСК-4К на базе ВЭМ-220. Комбайн КСК-4-1 выпущен в количестве 1630 шт., комбайн КСК-4А-1 рекомендован в производство, изготовлено 18 образцов, комбайн БМСК-4К является перспективной моделью, планируемой для серийного выпуска. ГСКБ ПО "Гомсельмаш" использовал результаты исследования при создании кормоуборочного комбайна КСК-100А и универсального энергосредства "Полесье-250" и использует при разработке самоходных картофелеуборочных и свеклоуборочных машин.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.К вопросу автоматического регулирования режима работы сепарирующих органов картофелеуборочных машин// Тр. Горьк. СХИ.- Горький, 1977.-Т. 108.-С.104-107, (соавтор Грищенко Ф.В.).

2.0 целесообразности и эффективности регулирования технологического процесса картофелеуборочного комбайна// Прочность, устойчивость и колебания элементов машин и сооружений: Сб. статей/ РИСХМ. — Ростов-на-Дону, 1978. - С. 127-131.

3.Гидростатическая дистанционная передача для управления гидростатической трансмиссией самоходных сельскохозяйственных машин// Реф. сб./ ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш. - 1979. - Вып. 4.- С. 10-12, (соавтор Большаков A.B.).

4. К вопросу определения передаточного отношения в кинематической цепи датчик-рычаг управления производительностью ГСТ системы автоматического регулирования загрузки технологического оборудования самоходных сельскохозяйственных машин путём изменения скорости движения: Сб. статей/ РИСХМ. — Ростов-на-Дону, 1980. — С. 74—81, (соавторы Большаков A.B., Петров Г.Д., Шутов Ю.В.).

5.Влияние демпфирующего входного сигнала на работу АСР скорости движения самоходного картофелеуборочного комбайна

по загрузке рабочих органов// Сб. науч. тр./ МИИСП.—М.,

1980.- Вып. 1; Т. 17. - С. 44-50, (соавтор Большаков A.B.).

6.Гидравлическая дистанционная передача для управления скоростью движения самоходных с/х машун с ГСТ// Сб. науч. тр./ МИИСП.-М., 1980. - Вып. 1; Т. 17. - С. 50-55, (соавторы Большаков A.B., Зорькина Т.Г.).

7.Самоходный картофелеуборочный комбайн как объект системы регулирования загрузки// Сб. науч. тр./ МИИСП,—М.,

1981. - Вып. 1; Т. 18. - С. 66-72.

8.06 определении передаточной и переходной функции ходовой части самоходного картофелеуборочного комбайна КСК-4-1// Сб. науч. тр./ МИИСП. -М., 1981. - Вып. 1; Т. 18. - С. 59-66.

9. К определению передаточной и переходной функции сепарирующих органов корнеклубнеуборочных машин// Изыскание схем и параметров рабочих органов машин для возделывания и уборки сахарной свеклы: Сб. науч. тр./ВИСХОМ, УкрНИИСХОМ. - М., 1981. - С. 127-133.

10.К определению уравнения движения сепарирующих органов самоходного картофелеуборочного комбайна// Комплексная механизация и автоматизация сельскохозяйственного производства: Межвуз. сб. науч. тр./ РИСХМ. - Ростов-на-Дону, 1981. - С. 122-129.

11 .Исследование динамики ходовой части самоходного картофелеуборочного комбайна КСК-4-1// Исследование и совершенствование машин для уборки корнеклубнеплодов и овощей: Сб. науч. тр./ ВИСХОМ. - М., 1982. - С. 87-95.

12.Исследование переходных процессов в системе регулирования загрузки самоходного картофелеуборочного комбайна// Технологические процессы механизированных работ в полеводстве: Сб. науч. тр./ МИИСП. -М., 1982,- С. 49~55.

13. Исследование системы регулирования загрузки самоходного картофелеуборочного комбайна КСК-4// Проектирование зерноуборочных машин: Межвуз. сб. науч. тр./ РИСХМ. - Ростов-на-Дону, 1982. - С. 113-119, (соавторы Карев Е.Б., Стемпень В.Э.).

М.Тенденция развития средств автоматизации корнеуборочных машин.— М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1983. — 32 с, (соавторы Петров Г.Д., Карев Е.Б., Муржак Ю.Н.).

15.Исследование самоходного комбайна КСК-4-1 с системой стабилизации загрузки при случайных возмущающих воздействиях// Агрегатирование и приводы сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр./ ВИСХОМ. - М., 1985. - С. 83-89.

16.0 стабилизации технологического процесса самоходного четырёхрядного картофелеуборочного комбайна// Автоматизация сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр./ ВИСХОМ. — М., 1986. - С. 77-84, (соавторы Петров Г.Д., Карев Е.Б., Довгаль З.Н.).

17.06 определении настоечных параметров и исследование устойчивости системы стабилизации загрузки самоходного картофелеуборочного комбайна// Совершенствование машин и рабочих органов для производства корнеклубнеплодов и овощей: Сб. науч. тр./ ВИСХОМ. - М., 1987. - С. 67-74, (соавтор Карев Е.Б.).

18.Полевые исследования упругофрикционного сепаратора картофелекопателя КСГ-1,4// Совершенствование машин и рабочих органов для производства корнеклубнеплодов и овощей: Сб. науч. тр./ ВИСХОМ. - М., 1987. - С. 43-49, (соавторы Кущев И.Е., Угланов М.Б.).

^.Экспериментальные исследования самоходного картофелеуборочного комбайна с системой стабилизации загрузки// Роль энергетики и агрегатирования в повышении технического уровня сельскохозяйственных машин: Тез. докл. ВсесоЮз. научн.-техн. конф./ ВИСХОМ. - М., 1987. - С. 115.

20.Динамика ходовой части прицепного картофелеуборочного комбайна с активным приводом ходовых колёс// Агрегатирование сельскохозяйственной техники: Сб. науч. тр./ НПО ВИСХОМ. - М., 1989. - С. 63-72, (соавтор Петров Д.Г.).

21. Исследование устойчивости ходовой части картофелеуборочного агрегата с активным приводом ходовых колёс// Рабочие органы и устройства для возделывания, уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов и овощей: Сб.

науч. тр./ НПО ВИСХОМ. - М., 1990. - С. 82-85, (соавторы Петров Д.Г., Борисов H.A., Карев Е.Б.).

22.0собенности тягового баланса картофелеуборочного машино-тракторного агрегата с двумя ведущими осями// Рабочие органы и устройства для возделывания, уборки и послеуборочной обработки корнеклубнеплодов и овощей: Сб. науч. тр./ НПО ВИСХОМ. - М., 1990. - С. 90-96, (соавторы Петров Д.Г., Алферов Г.С., Калюжный А.Н.).

23.Крошение и сепарация почвы как случайный марковский процесс// Исследование и разработка почвообрабатывающих и посевных машин: НПО ВИСХОМ. - М., 1990. - С. 91-97, (соавторы Алферов Г.С., Петров Д.Г., Рустомян В.М.).

24.Динамика самоходного картофелеуборочного комбайна// Тракторы и сельхозмашины. — 1996. №3. — С. 21—24.

25.Перспектива создания самоходных картофелеуборочных машин// Тракторы и сельхозмашины,— 1996. №8. — С. 9—16, (соавтор Петров Д.Г.).

26.Комкодавильный баллон к картофелеуборочным машинам. Авт. свид. СССР № 571699. Б. И. № 39, (соавторы Кучканов В.Д., Петров Г.Д., Мартынов В.И. и др.).

27.Устройство для контроля толщины почвенного пласта. Авт. сввд. СССР № 818537. Б. И. 1981, № 13, (соавторы Большаков A.B., Петров Г.Д., Карев Е.Б. и др.).

28 .Устройство для контроля толщины почвенного пласта. Авт. свид. СССР № 829019. Б. И. 1981, № 18, (соавторы Джапаридзе Р.Р., Петров Г.Д., Карев Е.Б. и др.).

29.Устройство автоматического управления и контроля самоходной уборочной машины. Авт. свид. СССР № 847266. Б. И. 1981, № 26, (соавторы Бойцов Б.И., Боронтов Н.Ф., Терехов Н.С. и др.).

30.Устройство автоматического управления загрузкой самоходной уборочной машины. Авт. свид. СССР № 886801. Б. И. 1981, № 45, (соавторы Большаков A.B., Карев Е.Б., Петров Г.Д., Шутов Ю.В.).

31.Прутковое полотно транспортёра. Авт. свид. СССР № 941252. Б. И. 1982, № 25, (соавторы Мартынов В.И., Кучканов В.Д., Рейнгарт Э.С. и др.).

32.Устройство для автоматического контроля и управления загрузкой корнеклубнеуборочной машины. Авт. свид. СССР № 986330. Б. И. 1983, № 1, (соавторы Карев Е.Б., Петров Г.Д., Джапаридзе Р.Р.).

33. Устройство автоматического регулирования технологического режима корнеклубнеуборочной машины. Авт. свид. СССР № 986333. Б. И. 1983, № 1, (соавторы Карев Е.Б., Петров Г.Д., Джапаридзе Р.Р.).

34.Устройство автоматического управления загрузкой самоходной сельскохозяйственной машины. Авт. свид. СССР № 1015849. Б. И. 1983, № 17, (соавторы Карев Е.Б., Петров Г.Д., Белов C.B.).

35.Устройство для контроля толщины почвенного пласта. Авт. свид. СССР № 1020045. Б. И. 1983, № 20, (соавторы Карев Е.Б., Петров Г.Д., Угланов М.Б.).

36.Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины. Авт. свид. СССР № 1061741. Б. И. 1983, № 43, (соавторы Джапаридзе Р.Р., Петров Г.Д., Шутов Ю.В.).

37.Устройство для автоматического регулирования высоты выгрузного транспортёра. Авт. свид. СССР № 1093289. Б. И. 1984, № 19, (соавторы Шутов Ю.В., Петров Г.Д., Джапаридзе Р.Р., Карев Е.Б.).

38.Устройство автоматического управления загрузкой самоходной уборочной машины. Авт. свид. СССР № 1159502. Б. И. 1985, № 21, (соавторы Карев Е.Б., Петров Г.Д., Джапаридзе Р.Р.).

39.Механизм сброса частоты вращения гидронасоса гидрообъёмной передачи сельскохозяйственной машины. Авт. свид. СССР № 1302589. - ДСП, 08.12.1986, (соавторы Карев Е.Б., Петров Г.Д., Орлов П.Е. и др.).

40.Радиоклубень. Авт. свид. СССР № 1365383. - ДСП, 08.09.1987, (соавторы Карев Е.Б., Петров Г.Д., Амеличев В.Т., Алферов Г.С.).

41.Выкапывающее устройство корнеплодов. Авт. свид. СССР № 1477294. Б. И. 1989, № 17, (соавторы Кириенко Ю.И., Петров Т.Д., Хайров Т.К.).

42.Копирующий каток картофелеуборочной машины. Авт. свид. СССР № 1595371. Б. И. 1990, № 36, (соавторы Кириенко Ю.И., Петров Г.Д., Лутхов H.H.).

43.Картофелеуборочный комбайн. Авт. свид. СССР № 1757513. Б. И. 1992, № 32, (соавторы Петров Г.Д., Сорокин A.A., Ермаков И.А. и др.).

44. Высвобождаемый энергетический модуль преимущественно сельскохозяйственного назначения. Патент РФ № 2077194. Б. И. 1997, №11, (соавторы Петров Г.Д., Карев Е.Б., Ермаков И.А. и др.).