автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Изыскание и исследование заборного органа (питателя) погрузчика непрерывного действия для органических удобрений

НАУЧНО-ИССЛВДОМТЕЛЬСШЙ И ПРОЕКТНО-ТЕШОЛОГОЧЕСКИй ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕШЖОП) ХОЗЯЙСТВА НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОШ РСФСР

На правах рукописи

ЕЕГЖЦОВ Алексей Алексеевич

ИЗЫСКАШГЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАБОРНОГО ОРГАНА (ПИТАТЕЛЯ) ПОГРУЗЧИКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДШ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЛЕНИНГРАД - ПУШКИН 1990

Работа выполнена в отдела сельскохозяйственного транспорта Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института сельского хозяйства (ВШ) и в отделе механизации Всероссийского научно-исследовательского института сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ВШИМЗ).

Научные руководители - доктор технических наук,

с.н.с. Н.Г.КОВАЛЕВ

кандидат технических наук, с.н.о. А.Т.БУРЯКОВ

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

професоор В.С.ЖРАЕАК

кандидат технических наук, с.н.с. Н.А..К0ЛТШВ

Ведущая организация - Кояструкторско-технологический институт

сельскохозяйственного машиностроения, г.Запорожье

Защита диссертации состоится 6 декабря 1990 г. в часов на заседании специализированного совета К 020.12.01 Научно-исследовательского и проактно-тохнологического института механизации и электрификации сельского'хозяйства Нечерноземной зоны РС5СР по адресу: 188625, Ленинград - Пушкин, п.о. Тярлево, Фильтровское шоссе, д. 3.

0 диссертацией могло ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 5 ноября 1990 г.

Ученый сокоетарь

специализированного совета „ „ , кандидат технических наук / Н.Н.ЧЕРй!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСтаКА. РАБОТЫ.

Актуальность теми. Решение основной задачи сельского хозяйства - обеспечение страны продовольствием и сельскохозяйственным сырьем - находится в прямой зависимости от объемов и качества вносимых удобрений. Поэтому данному вопросу в стране уделяется серьезное внимание.

Продовольственная программа, принятая майским (1932 г.) Пленумом ЦХ КПСС, предусматривает увеличение применения органических удобрений в колхозам; и совхоза:;: к 1990 году до 1,5 млрд. тоня. Звлду того, что в процессе получения и использования органических удобрений их приходится перегружать неоднократно, объем погрузоч-ко-разгрузочных работ значительно превышает определенный в Продовольственной программе. Намечены меры по выполнению такого объема работ с органическими удобрениями. Так, в программе записано -"Обеспечить потребность сельского хозяйства в маипнах и оборудовании для транспортировки и внесения в почву твердых и жидких органических удобрений, обратив особое вниманпэ на увеличение выпуска машин повышенной грузоподъемностью (8-16 тонн) а погрузочных средств высокой производительности".

Объем погрузочно-разгрузочных работ при использования.органических удобрений особенно велик в условиях мелиорированных земель. Вместе с тем при работе на переувлажненных грунтах и на грунтах с малой несущей способностью, какими зачастую являются мелиорированные земли, фактическая производительность сильно снимется. Так, для фронтальных погрузчиков она на 20-30% ниже номинальной, а для погрузчиков на колесном ходу составляет лишь 1520%, а порою работа и вовсе невозможна.

. На фоне общего высокого развития ыааан по использованию органических удобрений ярко вырагено отставание погрузочных средств. Так, при повыпенаи грузоподъемности навозоразбрасывателей с 2-х до 24 тонн производительность погрузчиков повысилась только в 2-2,5 раза. Отсутствие высокопроизводительных погрузочных средств снааает эффективность транспортных и транспортно-технологи-ческпх малин, отрицательно влияет на соблюдение агротехнических сроков и сникает эффективность сельскохозяйственных работ в целом. Необходимость в погрузчика органических удобрений высокой производительности назрела давно. Начиная с 1971 года(эта позиция (Шифр Р16.01) постоянно включалась в системы машин для сельского ¡созяиства.

Состояние вопроса. В настоящее время для погрузки органиче-

ских удобрений используются, б основном, циклические погрузчики (напорные и грейферные). Производительность их не превышает половины требуемой.

Значительное увеличение производительности циклических погрузчиков не представляется возмездным, так как и увеличение грузоподъемности и сокращение периода цикла нарушают, устойчивость мобильной сельскохозяйственной машины, используемой в качестве базы погрузчика.

Разработка погрузчика непрерывного действия, основаннач на принципах фрезерования, использованного в выпускавшихся ранее погрузчиках (СПУ-40, ПБД-45), экономически нецелесообразна, так как потребовала бы установки двигателя большой мощности (порядка 220 кВт).

Нагл представляется целесообразной разработка погрузчика непрерывного действия с принципиально новым питателем, вызвдим малую удельную энергоемкость при обеспечении требуемой производительности.

К началу данной работы экономичный питатель, обеспечивающий требуемую цроизводптальность погрузчика, отсутствовал. На сегодня лучшм признан погрузчик ПНД-250, разработанный КЛШом (г.Запорожье) совместно с ШМом (г.Москва), УШ;ШХом (г.Киев).

Цель работы. Изыскание и исследование питателя к погрузчику непрерывного действия для органических удобрений, который бы имел удельную энергоемкость не выше минимальной на данный период в обеспечивал бы требуемую производительность.

Задачи исследований - проанализировать опыт создания погрузочных средств аналогичного назначения в сельском хозяйстве-в других отраслях народного хозяйства в нашей стране и за рубегом; провести патентные исследования; обобщить исследования по физико-механическим свойствам органических удобрений и обосновать наиболее экономичный способ отделения порции удобрений от штабеля; выявить и сформулировать основные принципы, обеспечивающие минимальную энергоемкость и требуемую производительность, которые долены быть положены в основу работы питателя; предложить питатель, принцип работы которого соответствовал бы сформулированным требованиям; обосновать рациональные параметры питателя к погрузчику непрерывного действия для органических удобрений; спроек тировать, изготовить и испытать экспериментальный образец погруз чика органических удобре1Ий с предложенным питателем; дать энергетическую и экономическою оценки экспериментального образца.

Объерт исследования^ Процесс погрузки твердых органически:

удобрений погрузчиками непрерывного действия.

Научная новизна. Выявлен способ отделения порции соломистого навоза от штабеля, способствующий минимальной энергоемкости. Предложена.физическая модель соломистого навоза, с помощью которой подтверждена эффективность выявленного способа отделения порции от штабеля. С помощью упрощенной реологической модели объяснен механизм экономии энергии при отдалении порции навоза "отдиром" по сравнению с отрывом.

Получены закономерности сопротивления соломистого навоза сдвигу: а) зависимость деформации сдвига от сдвигающей силы при различных нормальных напряжениях; б) зависимость критических касательных напряжений от нормальных.

Сформулированы основные принципы работы питателя, обеспечивающие минимальные энергозатраты и требуемую производительность.

Предложен питатель, принцип работы которого в наибольшей степени из известных соответствует сформулированным принципам. Определены его основные параметры.

Получены эмпирические зависимости, характеризующие влияние основных параметров питателя на удельную энергоемкость захвата.

Разработала классификация способов и устройств, улучшающих разгрузку ковшей. Предложены новне.технические решения, улучшающие качество разгрузки ковшей.

На питатель и его захватные элементы выдано пять авторских свидетельств.

На залягу' выносятся: .

- способ отделения соломистого навоза от штабеля, имеющий гаадую удельную энергоемкость;

. - принципы работы заборного органа погрузчика, обеспечивающие требования экономичности и производительности;

- принципиальная схема питателя погрузчика органических удобрений;

- конструктивные параметры питателя;

- взаимное расположение питателя и наклонной плиты;

- результаты исследований питателя в технологии погрузки.

Реализация результатов работы. Результаты исследований:

- использованы при разработке опытного образца погрузчика органических удобрений;- обсуждены, одобрены и приняты к внедрению на научно-техническом совете КТКИа (г.Залортаье);

- заслушаны на заседании президиума Калининского областного

совета ВОИР и рекомендованы управлению сельского хозяйства облисполкома и объединению "Калининсельхозхимая" к внедрению в хозяйствах области';

- на основании испытаний опытного образца погрузчика органических удобрения ведется доработка погрузчика Всероссийским НИИ сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (ЕЖШЗ) и Калининским филиалом ШИИТП;

- опытным образцом погрузчика органических удобрений в совхозе "Строитель" Конаковского района Калининской области погружено около 3000 т органических удобрений.

Апробация. Основные положения диссертации долокены на:

- ХШ-й конференции молодых специалистов ЕГЛа (1974 г.);

- П Всесоюзном научно-техническом совещании по комплексной механизации транспортных и погрузочно-разгрузочных работ в сельском хозяйстве. ШХ СССР, 1974 г.;

- совете молодых спецпалибтов ШЖМЗ, г. Калинин (1979 г.);

- заседаниях ученого совета ЕНИГЩ (1978-87 гг.);

- секции научно-технического совета КТИШ (г.Запорожье), 1984 г.;

- координационном совете по проблеме сельскохозяйственного транспорта и погрузочно-разгрузочных работ. НИ, IS84 г.;

- УП научно-производственной конференции Калининского СХИ. Калинин, 1984 г.;

- Научной конференции профессорско-преподавательского соста ва .и аспирантов ЛОХИ. Ленинград, 1985 г.;

- ВДНХ, 1985 г.;

- ЕНИПТИОУ, г. Владимир (1985 г.);

- Кировский филиал БШШШГ, 1985 г. ;

- УНИМЭСХ, Киев (1986 г.); .

- ГСКБ, г.БобруЗск (1986' г.);

- заседании президиума Калининского областного совета ВОИР. г. Калинин, 1988 г.

Кроме того, материалы диссертационной работы представлялись на областной конкурс "На лучшие научно-исследовательские, цро-ектно-технологические и конструкторские разработки молодыми учеными, специалистами и студентами в области развития сельского хозяйства за 1977 год" и заняли первое место.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ (в то числе 5 авторских свидетельств) общим объемом 9 печатных листов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вводе

ния, .пяти"- глав, выводов, списка использованной литературы -195 наименований и приложений. Работа изложена на 250 страницах маппнописного" текста, включая 63 рисунка (схемы, графики, фото), 13 таблиц и 17 прилозений.

содашиЕ работы

Во, введении показала актуальность теш, дана общая характеристика работы. Излопэны основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе - "Состояние механизации погрузки органических удобрений и задачи исследований" показано значение погрузочных работ при использовании органических удобрений, их влияние на себестоимость сельскохозяйственной продукции. Приведен обзор погрузочных средств аналогичного назначения и дан анализ путей их совершенствования. Разработана классификация питателей погрузчиков непрерывного действия. Обобщены исследования по физико-мзханическям свойствам органических удобрений с позиции обоснования экономичного способа забора удобрений.

Из всего многообразия существующих питателей обоснован наиболее перспективней для разрабатываемого погрузчика. Изложены цэль и задача исслодоггжЗ.

Во_ву.рр.,рй_£ДЗВг> - "Программа и методика исследований" описана программа экснорпмэнтально-таоратячосках исследований и методика их проведения.

. В главе дано огпсзнйэ: приспособлений, установок, приборов, использованных при экспериментах по обоснованию способа отделения материала, имеющего низкую энергоемкость; лабораторной установки по исследованию захватных элементов питателя и используемой при этом измерительной аппаратуры; лабораторно-полевой установки на базе низкорамного разбрасывателя РПН-4,0; подготовки опытного образца погрузчика органических удобрений к энергооценка.

Обработка динамогрзш отделения порции соломистого навоза от штабеля, а также динашграмм при изучении отделения на физической модели проводилась с помощью полярного планиметра.

Обработка осциллограмм, полученных при исследовании захватных элементов, осуществлялась с помощью прозрачного шаблона с нанесенной на нем сеткой. "

При проведении опытов на физической модели соломистого навоза для установления влияния пружины-прибора на результата

опытов приманен дисперсионный анализ.

Содшшание зависимостей проведено методом наименьших квадратов. В частности, графическое сглааивание выполнено цри соблюдении следующих требований - суммы отрезков нормалей, опущенных на кривую из опытных-точек и 'сумш площадей, заключенных мазду ломаной линией и плавной кривой сверху и снизу (с разнили знаками) равны нулю, а сумма абсолютных величин этих нормалей и площадей минимальны.

Эмпирические формулы, отражающие влияние некоторых параметров питателя на энергоемкость процесса забора, получены на ЭШ МНР—2.

В опытах принята, в основном, 3-кратная повторность. Большее число повторностей принималось в случае появления резкоотли-чающегося значения измеряемых величин, а такке при проведении оригинальных исследований (отдир).

Экономическая и энергетическая оценки опытного образца погрузчика органических удобрений проведены в соответствии с действующими ОСТаг.м с участием специалистов Калининской ГЛИС. Бнор-гооценка выполнена с помощью измерительно-информационной системы ЧЕК-1. Динамика силовых параметров, кроме того, фиксировалась на ленте осциллографа.

В третьей|главе - "Результаты экспериментально-теоретических, исследований" обоснован наиболее экономичный способ отделения порции органических удобрений, от штабеля и.сформулированы ' принципы работы питателя, удовлетворяющие требованиям экономично ста, при обеспечении необходимой производительности; предложен питатель, принцип работы которого соответствует сформулировзянЕМ

Определены главные параметры цредлоаенного питателя и их влияние на энергоемкость процесса погрузки, излокецы технические решения по улучшению разгрузки ковшей питателя, обосновано взаимное расположение питателя л наклонной плиты. •

Погружая материал, невозможно избегать механического воздей ствия на него заборным органом. Это воздействие сопровождается простейшими деформациям - растякением, сдвигом, смятием. Из теории почв и грунтов известно, что временное сопротивление при разрушении различными налами деформаций может быть представлено

ВВВД9: б-р:?*: = '¿-''б. •о

Естественно предположить наличие аналогичной зависимости у орга-.нических удобрений. Фактически ожидаемое подтвердилось. Отсвда

энергоемкость процесса погрузки органических удобрений определяется в большей мере тем, какой вид деформации преобладает.

Нами установлено, что удельная энергоемкость отделения порции удобрений от штабеля наименьшая, когда отделение осуществляется нормальной, асимметрично приложенной к отделяемой поверхности силой, то есть способом "отдира". Применение реологической модели позволило обосновать способ отделения порции от штабеля (отдир) и объясните эффект сниЕвнпя затрат энергии.

Внешние силы при разрушении материала расходуется на производство 3-х видов энергии, а именно: а) кинетической; б) потенциальной или упругой; в) диссипированной или-тепловой. Количество образующейся того пли иного вида энергий определяется тем, какими и в какой степени реологическими свойствами обладает разрушаемое тело.

Вторая аксиома реологии утверждает, что катдый материал обладает всеми реологическими свойствами (пластичность, упругость, вязкость), хотя и в различной степени.

Реологические свойства тела (пластичность, вязкость) обуславливают переход работы внешних сил в кинетическую и тепловую энергии. Эти виды энергии дассипируются д переходят в тепло. Работа внешних сил, затрачиваемая на сзатие прузины, полностью переходит в потенциальную энергию, которая обрати и может быть -использована для совершения работы при уменьшении налрякения. .

• Поскольку энергозатраты на преодоление вязкости и пластичности не обратим при собой способа отделения породи соломистого навоза от массива, исключим элементы вязкости и пластичности аз рассмотрения. Вычленим из реологической модели и рассмотрим фрагмент - элемент Гуна , а представил его в виде трех смешанно-создпненннх прунян (рис.1, позиция I). При этом свойства исход-' яого элемента и полученного в результате преобразования оставим неизменными,, то есть яестко&ть и деформация при тех же условиях в обоих случаях одна и та гее. Полученная упрощенная реологическая модель не адекватна реологической модели соломистого навоза. Однако, такое упрощение позволяет объяснить снижение энергозатрат при отделении порции соломистого наЕоза от массива посредством асимметрично приложенной к отделяемой поверхности силой-' (отдир) в сравнении с отделением симметрично приложенной силой (отрыв).

Рассмотрим отделение порции соломистого навоза от массива на упрощенной реологической модели.

Рис Л. Схема к объяснению снижения затрат энергия на отделение породи навоза от массива асишетрптао приложенной силой:

1 - растягивающие силы отсутствуют--

2 - модель при воздействии растягивала сил;

3 - последовательное разрушение элементов модели;

4 - параллельное разругаете элементов модели;

™ Ш РИсЛ: х) huУ в всходаом состоянии саата

°ТСУТСТВУОТ' ^^альная Сергия црда ' № ну®, 2) приложенная к порции сила F растянула пружины/5

от^твешо et J заПас поте®иальной энергии со-

ответственно еп1 и в таком оостоянии разрушение веро-

ятнее менее жесткой пркины Л . Еслй растяги™ силу ^и-

121) °СИ МЭД0ЛИ (йе 110 отттЛ ооверх-

еще бодев Бозраст8т°ТЬ ШШ9

Согласно закону 1^ка сила f растягивающая пружину, пропорциональна удлинению, f-fcXvm к>0

Патянутая пругина имеет потенциальную энергию, равную

hnfXi) = fr<Jx = к Jxc/x -A-j

X, Jr. ■ / /

3) при разрушении одной менее жесткой прунины /7 длина Z// более лзсткой пружины уменьшится до

Разрушение одной из параллельных пруглн /? сникает жесткость этого звена ц нарушает равновесие модели. Жесткая пруиина /У сжимается, растягивая оставшуюся из параллельных пружин /? В последней создаются критические напряжения, приводящие к ее разрушению. Пружина /У совершает при этом работу, равную

- / F(xjс/У Это и есть та часть энергии, которая экономится "при отделении порции методом "отдир" по сравнению с отрывом.

Оставшаяся часть энергии, равная ^

Е„(х<) - fpfxjdx

„ л

расходуется на релаксацию отделенной порции материала;

4) при одновременном разрушении лрузин /? вся накопленная потенциальная энергия S/t fx г) прукины /У безвозвратно теряется на релаксацию и переходит в тепловую.

Количество потенциальной энергии пругины /У , равное разности при последовательном (неодновременном) раз-рулении пружин h , возвращается я расходуется для разрушения связей порции материала с массивом. Эта ситуация соответствует случаю разрушения связей асимметрично приложенной к поверхности разрутанпя силой (отдир).

Приведенные рассуждения согласуются с экспериментальными данными, полученными как на модели соломистого навоза, так и на соломистом навозе непосредственно в штабеле. На рис.2 представлен); динамограммы отделения. Площади, ограниченные осью абцисс и крпзой отделения, з масштабе соответствуют затратам энергии на отделение. Затраты энергии на отделение асимметрично приложенной отделяемой поверхности силой (отдир) в 2 раза меньше, чем симметрично приложенной силой (отрыв).

В четвертой главе обоснованы параметры питателя к погрузчику.

Обобщение я дополнение исследований по физико-механическим свойствам соломистого навоза, а такие широкий анализ опыта создания погрузчиков, наиболее близких по назначению, позволяют .

Рис.2. Дан&мограмми отделения:

А. Порции соломистого навоза от штабеля; Б. "Порции" на физической модели соломистого навоза.

сформулировать требования, которые долины быть положены в основ} работы экономичного питателя и предложить питатель, принцип работы которого соответствуют этим требованиям.

Требования, обеспечивающие экономичность погрузки соломистого навоза, следующие:

- направление воздействия питателя на материал снизу -вверх; •

- скорость воздействия должна быть минимальной;

- забираемая порция - максимальной;

- при заборе долкна превалировать деформация растяаения и ее разновидность - асимметричное растяжение (отдир).

Питатель, отвечающий в наибольшей степени сформулированным требованиям, представляет из себя 6-ковповый ротор, ковши которого состоят из захватных элементов. Захватные элементы выполнены в виде когтя переменного Т-образного сечения* вогнутая (внутренняя) поверхность которого очерчена по логарифмической спирал! Угол ыевду радиус-вектором и касательной этой спирали равен угл; трения навоза о материал питателя и составляет 35°. Выпуклая поверхность когтей выполнена по трохоиде, совпадающей с траекторией вершин когтей.

А. Обоснование ciara расстановки ногтей. Задача состоит в том, чтобы найти оптимальное расстояние, при котором обеспечивалась бы минимальная энергоемкость процесса забора при допустимом просыпании.

Это расстояние (шаг) определяется выражением:

где /- - сила приложения к когти; оС - угол внутреннего трения; 6снапряжение сдвига; & - ширина когтя. Чтобы отделение произошло, необходима соответствующая тол-

щина отделяемой порции: fa

¿¿foL

f-WM ТГ1«" Mim CWM h-tc,v««« ПДК1И1 птн м и«"« lt> laimiMti »»■«» cT'f*«» _ 1-urm*MwaM пи««

]b>t8*9

Рис.3.

Схема к определению шага захватных элементов питателя.

Б. Определение частота вращения когтэвогс ротора (питателя). Частота вращения определялась, исходя из предпочтительного способа разгрузки ковпей питателя и обеспечения требуемой производительности по выражению: р — —

I/- /¿н '<-

вдэ ¿2 - производительность; ]/ - емкость коша;

Кн- коэффициент наполнения;

2 - количество ковшй.

Для обеспечения производительности при выбранных размерах питателя частота его вращения составляет 0,08 С-* (4,6 об./мин. Условия гравитационной разгрузки обеспечиваэтся при частоте вра щеняя /? «£0,5 С-1 (30 об./шан.).

Экспериментальная оценка влияния основнст параметров питателя на энергоемкость процесса погрузки. Исследование взаимодей ствая захватных элементов органа питателя проводилось на лабора торной установке.

Изучались 5 типов захватных элементов. Лучшие результаты получены при испытании захватных элементов й 3. Затраты энергии снижаются на 8-12$.

В. Изыскание способов я устройств. уяучззшпх разгрузку ко ¡леи предложенного питателя. Решение вопроса экономичного забора не является достаточным,'условна« создания работоспособного надетого питателя. Не менее ванным условием является разгрузка. Нами предлонены классификация способов и устройств, улучшающих разгрузку коЕией (рис.4), а такне два технических решения на уровне изобретений по улучшению разгрузки, применительно к конк ретному типу ковшей. Эти технические решения основываются на по этапном разрушении сил адгезии мегду рабочим органом и погрукае мам материалом, то.есть используется асимметричное отделение (о дир).

Г. Обоснование взаимного расположения питателя и наклонной плиты. Установлено, что для ограничения напорных усилий погрузчика с предложенным питателем необходимо, чтобы плоскость разру шонпя материала наклонной плитой пересекалась с траекторией вер еш1 захватных элементов. Угол наклона плоскости разрушения в конкретном случае (при наличии вращающегося ротора) определяете выражением от известной формулы В.П.Горячкина, а именно:

(Я = , <£±¿±<¿1. Р

с <2 £ с

где - угол наклона плоскости и плиты;

^ - угол трения материала о поверхность плиты; с^'- угол внутреннего трения погружаемого материала; - обобщенный коэффициент, зависящий от радиуса ротора, поступательной скорости, угловой скорости и ее нап-' равления, толщины пассивно разрушаемого слоя, связности забираемого материала

с = ? 2^~±сЭ, Ь. X)

Для увеличения угла предлонено выполнить поверхность наклонной плиты по логарифмической спирали, что и вогнутая поверхность захватных элементов

Экспериментальная проверка работоспособности предложенного питателя подтверждена ка лабораторно полевой установке на базе нпзкорамного разбрасывателя ?1Ш-4,0.

РАЗГРУЗКА гГОВСЗЕЯ

X

прнмхаитсльндс]

грйф»№» иитида

1 ЛА8СШНАЯ

АКТИВНАЯ

3 (ГИЛ

¡колемнлтй« [[ гмгп':гтлгт^(« л п»»> ал. I ось | ЮАМ^А ПАЗЫ

- «ультра]

1*»-{ЕЕМ.д» ЭНУК. )

3

С иэдкшгмием лд-ГВЗИОНИСТО вэдм» МОЯЬ'ЙСГПМЯ пог-МЛТЯ-Й4ЯЛ - КИТЯ1

¡сстсетахм- ¡и«*«»имо»#-| | НАЛ 1 1 НЯЯ 1

—Г---т ■ -

1 примем. }| тепла. ([хнмичс» •» | СМЛ7КИ |{ ее« || иок

/ '

Г] }зПЯЛСТ»Г€МЫв I

и 1. ояояом«си |

ШАРИНРНО МСЖТИ РОЯАМНЬЭв ЛНИША

м его отдидьиыя

Рис.4. Классификация способов и устройств для разгрузки ковшей.

3 пятой главе - "Энергетическая и экономическая оценки погрузчика с предложенным питателем" описан опытный образец погрузчика и даны энергетическая и экономическая оценка, выполненные с помощью специалистов Калининской :.Е1С.

Удельные энергозатраты составили 0,084-0,107 кЗт.З/т, что в 2 раза ниве, чем у погрузчика, принятого к производству, ИНД—=0 (0,17-0,22 кЗт.ч/г) и в 4 раза пике, чем у ПШ-1,2.

Составляющие энергозатрат опытного образца погрузчика в

сравнении с другими погрузчиками пред ставлена в таблице. Анализ энергозатрат (да/кг)

Погрузчики органических удобрений тп т""

Составляющие -...... ........т 11 1 1 ' 1 ■■ ■ ^""гГ.

энергозатрат СП7-402 ПБ-35Х ПШ-0,4Х -ЩД-гбО** Опыт- ной^шф!

_^_жрузк?

Энергия на захват груза 1390... 1700 207... 517 80... 104 450 НО

Энергия на подъем и перемещение • 148. Л 190 252... 629 260 200 185 35

Прочие энергозатраты 27-40 125... 325 83 70 65

Суммарные энергоза- 1565... 1930 584... 1480 423 720 360

траты

ПРИМЕЧАНИЕ: х - данные ЦЕЕШЭСХ (Минск);

33 - данные Ц£!С (г.Солнечногорск).,

На рис.5 представлен баланс эффектной мощности двигателя. . Годовой экономический эффект составит 2165 руб. на I погрузчик.

Рис.5. Баланс эффективной мощности двигателя.

ШЕОДУ И РЖСМЩЩИИ

1. Обобщение исследований фязико-мехашпоских свойств органических удобрений позволило выявить, теоретически обосновать, а затем и практически реализовать наиболее экономичный способ отделения органических удобрений от штабеля - асимметричный отрыв (отдир). Принцип обоснованный в диссертации, целесообразно попользовать не только в заборных органах погрузочных машин, но и в других машинах и механизмах, функции которых связаны с разрушением материала и отделением части от общей массы.

2. Выявлено, что разработка погрузчика органических удобрений на базе мобильного энергетического сельскохозяйственного средства с производительностью .250 т/ч. и более возможна при условиях: разрабатываемый погрузчик должен бить непрерывного действия; заборный орган (питатель) должен ттать удельную энергоемкость в 3-4 раза ниже, чем у выпускавшихся ранее СП7-4Ш а ГЩ-45. "

3. Критические напряжения для соломистого навоза при асимметричном растяжении (отдпре), слзмзтрлчзсм растяжении н сдвиге относятся как 1:4:29 л равны соответственно 520, 2280 и 15000 н/и2.

4. На основе анализа заборных органов (питателей) погрузчиков и выявленного экономичного способа отделения порции органических удобрений предложен и защищен авторским свидетельством

Si 576981 питатель к погрузчику твердого навоза.

5. Проанализированы энергозатраты предложенного питателя з сформулированы основные принципы его работы, обуславливающие минимальную энергоемкость при обеспечении производительности, не менее 250 т/ч, заключающиеся в следующем: направление воздействия рабочего органа на связный материал снизу - вверх; скорость воздействия питателя па материал должна быть минимальной; забираемая порция должна быть максимальной, равной в идеале грузоподъемности транспортного средства; при заборе должна превалировать деформация растяаения и ее разновидность - асимметричное растяжение (отдир).

6. В результате теоретического исследования предложенного питателя определены его основные параметры: обоснована новая геометрия захватных элементов, описанных поверхностями - вогнутая (внутренняя) по логарифмической спирали, угол мегду радиус-вектором и касательной равен углу трения потруааемого 1руза о материал захватного элемента У =34°; выпуклая (наружная) по трохоиде совпадающей с траекторией вершины догтя в слоеном

двнионин; выведена аналитическая зависимость шага захватных элементов питателя. Его величина в 1,25 раза больше, чем у грейферных захватов; определена частота вращения для выбранных геометрических размеров питателя из условий гравитационной разгрузки .она составляет 0,5 С"1» а из условий производительности - ■ 250 т/ч. - 0,08 С-1.

7. Анализ рабочего процесса ногтевого ротора установил, что из составляющих частей затрат энергии наиболее значительными и лабильными являится энергия на внедрение захватных элементов а энергия на отделение порции материала от штабеля.

Энергия на внедрение захватных элементов зависит от - сопротивления, воспринимаем вершиной, когтя; нормального давления на грани когтя; угла трения; углов заострения и конусности когтя.

Энергия, затрачиваемая на отделение порции материала от штабеля, заЕасат в значительной степени от способа воздействия рабочего органа на материал и превалирующей при этом деформации.

8. Экспэрамэяталыше исследования позволили: проверять выявленный способ отделения породи органпчаских удобрений от штабеля; испытать 5 типов захватных элементов. Лучшие результаты по энергоомкоста дали захватные элементы продяо&енной рзоматраа (снижение затрат энергий на 6-12/0; подтвердить работоспособность предложенного питателя; установить влияние основных параметров питателя на энергоемкость захвата. -

9. Удельная энергоемкость опытного образца погрузчика с питателем по а.с. Л 576381 составила 0,083-0,1С?? кВт.ч./т, что в 2 раза ниже, чем у погрузчика ЩД-250, и в 4 раза нике, чем у выпускаемого промышленностью ПШ-1,2. При этом его производительность на торфонавозном компосте составила 224 т/ч. (330 м3/ч). Общие затраты потребной мощности при этом составили 18,8 кВт., двигатель трактора ДТ-7Ш загружен на 28,4$.

10. Обосновано взаимное расположений но&а (наклонной плиты) и ротора погрузчика.

Для расчета угла наклона плоскости разрушения пласта ноеом погрузчика использована формула_В.11.Горячкина, которая для нашего случая примет вид: • ф - ^ ^ £

где ^ - обобщенный коэффициент, влияющий на угол наклона плоо-кости разрушения и, зависящий от радиуса ротора, поступательной скорости, угловой скорости и ее направления,

толщины пассивно разрушаемого слоя, связности забираемого материала

П. Доработка и освоение погрузчика позволит получить годовой экономический эффект более 2,1 тыс.руб. на одну машину.

12. Основными направлениями совершенствования разрабатываемого погрузчика с питателем по а.с. J5 576981 являются: уменьшение пассивно забираемого слоя снижением расположения оса" ротора или установкой активной наклонной плоскости (наклонный транспортер); улучшение разгрузки (опорокненпе) ковшей путем реализации предложенных технических решений по а.с. №3 835323 п S73053; расширение области применения погрузчика путем реализации технического репения но а.с. № 816414.

13. Экспериментальный образец пропел производственную проверку з совхозе "Строитель" Конаковского района Калининской области. 11м погружено около 3 тыс.т органических удобрений.

14. Разработанный питатель мояет быть использован как сменный рабочий орган принятого к производству погрузчика удобрений 1Щ-250.

15. С учетом выявленных недостатков спроектирован и изготовлен улучшенный образец погрузчика органических удобрений.

16. Достигнуто предварительное согласие и определено предприятие для изготовления малой серии погрузчика органических

удобрений.

ОСНОВНЫЕ ЖНКЕЕЯИЯ ДЯ0СЕР1АЦИИ ОПУБШЮВАНЫ В. ОЩД7ЩЯХ РАБОТАХ

1. К выбору типа рабочих органов погрузчика органических удобрений высокой производительности. - Тезисы докладов П Всесоюзного научно-технического совещания по теме: "Комплексная механизация транспортных и погрузочно-разгрузочшх работ в сельском хозяйстве". - И.; 1975 (соавтор Г.З.Базунов).

2. Питатель к погрузчику твердого навоза. - Авторское свидетельство ie 576981. Опубл. в Б.И., 1977, Л 39 (соавтор Л.Т.Бу-ряков).

3. Захватный элемент роторного погрузчика для вязкого груза.-Авторское свидетельство ß 630218. Опубл. в Б.П., 1978, 40 (соавтор А.Т.Буряков).

4. Питатель к погрузчику твердого навоза. - Авторское свидетельство Js 8I64I4. Опубл. в Б.И., 1931, й 12 (соавторы -А.В.'Лирошкин, Н.Д.Белоусов, Г.И.Нудин, А.Т.Буряков).

5. Питатель к погрузчику твердого навоза. - Авторское свидетельство Л 835323. Опуб;и в Б.И., 1981, 21 (соавтор Г.И.Иудин).

6. Совершенствование погрузочных средств - валное условие эффективного использования мелиорированных земель. Сб.трудов ШШЗ, вып. П. Калинин, 1981.

7. К вопросу изучения физико-механических свойств органических удобрений. - Сб.научных трудов ЕЕШЫЗ, вып. 3. Калинин,

1982.

8. Питатель к погрузчику твердого навоза. - Авторское свидетельство й 573053. Опубл. в Б.И., 1982, Га 42 (соавторы -Н.Д.Белоусов, А.В.Мирошкин, Е.Н.Ыельников, А.И.Орлов).

9. О выборе рабочего органа к погрузчику органических удобрений. - Сб.научных трудов ВНИШЗ, выл. 5. Калннин, 1983.

10. Совершенствование погрузочных средств - необходимое условие рационального использования органических удобрений. -Сб.научных трудов ВНШШ, был. 6. Калинин, 1984.

11. Разработать и усовершенствовать средства механизации для погрузки органических удобрений. Заключительный отчет БШШ

1983. Номер Гос.рег. 01.84.0083221.

12. Питатель к погрузчику непрерывного действия для погрузки органических удобрений. - Ннформ.дисток Калининского ДНИ. - 1989, й 198, ст 1-3.

13. К механике разрушения связей при заборе соломистого навоза. Интенсификация использования мелиорированных земель. . Сб.научных трудов ЗЗШШЗ. - Калинин, 1989, с. 120-125 (соавторы -Н.Г .Ковалев, А.Т.Дуряков). _ . ./Г _ , -