автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обгрунтування процесу роботи i параметрiв багатодискового подрiбнювального апарату пiдбирачiв-завантажувачiв пров'ялених трав

МШШЗАЦН ТА ЕЛЕКГРИФЙАЦН С1ЖЪК0Г0 ГОСПОДАРСГВА TKPAÏHCbKA АКАДЕМ1Я АГРАРНИХ НАУК

2l!i:0!MSD3 {ШЕСГУААН)

ЯРОЦЬКИЙ ВОЛОДИДОР АНДРШОВИЧ

СБГРУНГУВАШЯ ПРОЦЕСУ РСБОТИ I ПАРАМЕТР ÎB БАГАТОДИСКОВОГО ПОД? ШКВАЛЬНОГО АПАРАТУ П1ДБИРАЧ1В-ЗАВАНГАЖУВАЧ1В ПРОВ'ЯЛЕНИХ ТРАВ

Спец1альн1сть 05.20.01 -"Механ!эац1я с1льськогосподарського виробництва"

На правах рукопису

Автореферат дисертац!? на здобуття вченого ступеня кандидата техн1чнгас наук

Глеваха - 1993

Робота виконана в 1нститутх механ1аац11 та електриф1кащ? схльського господарства Украшськот академН аграрних наук (ШЕСГ УААН).

Науховий керхвник -

Офщхйнх опоненти -

доктор технхчних наук, академхк УААН, професор П0Г0Р1ЛИЙ Л.В.

доктор техшчних наук,

професор

ХРАПАЧ 6.1.

Цровтдна оргашзацхя -

кандидат технхчних наук, старший науковий спхвробхтник КУЗЬМ14 Я.А.

Науково-виробниче об'еднання по фермських машинах (НВО "ВДЙЕРШАШ)

л»

Захист дисертащ? вхдбудеться червня 1993 року

о 16 годинI на зас1данн1 спецхалхэованох вченох ради Д 020.30.01 по присудженню наукового ступени доктора технхчних наук в 1нститут1 механ1зац!х та електриф1кац1? схльського господарства Украхнськох академхх аграрних наук за адресов: 255133, Кихвська область, Василыавський район, с.м.т. Глеваха-1, вул. Бокзальна, II, 1ЫЕСГ УААН, кхмната 613. '.

3 дисертащзю можна ознайомитися в б1бл1отец1 1нституту мехатзацп та електрифгкацхт схльського господарства.

Автореферат розхсланий

Ж

1993 р.

Вченкй секретер cпeцiaлiзoвaнoг ради

М.1.ГРИЦИШИН

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБСГГИ

Актуальность теми дослтджень. В даний час ресурсозбереження в процес I виробництва схлъськогосподарськох продукц!! набуваз особливого значения. Анал13 результатов вщповхднох ощнки основ-них способ!в загот!вл1 корм!в :з трав показуз, що найбхльш перс-пективними в цьому вхдношенн! з технолог!! заготхвл1 подр!бнено-го С1на з досушуванням маси активним вентилюванням та сшажу. Вони передбачають подрхбнення пров"яленог рослиннох маси п!д час збирання, але схльськогосподарсъке виробництво Украхни не забез-. печено в достатн!й кхлькостх техн!чними засобами для виконання вщйозначено? операцх?. Крхм того, застоеовуван! польов! подр!б-нювач1 енерго£31Н1, металсмгспп; мапть низьку технхчну I техноло-гхчну над1Йн!сть. Основною причиною вказаних нвдолхкхв в недоско-налхсть гснуючих подрхбнюваяьних апаратхв, як1 спроможнх викону-вати технолог!чний процес лше при високих швидкостях р!зання (30-33 м/с) шляхом взаемодхI жорстао встановлених нож!в з проти-пластиною.

Анал!э 1снугчих способхв подр!бненнярослинно?маси показуз, що зниження енерго омоет! процесу та б!льш над!Йно? робота р!ху-чого механ1зму можна досягти при використанн| принципов багато-площинного рхзання. Це дозволяв знизити швидкхсть руху ножхв в матергал! до 0,4...2,5 м/с без зменшення продуктивное^ подр!б-нювача х створюз технхчнх передумови простого х над!йного захис-ту кожного рхжучого елеиента окремо. Але виробництво подр!бню-вальних апаратхв, побудоваяих на так!й основ1, стримуеться !з-за в1дсутност1 систематизованих наукових дослхджень по обгрунтуван-ню механхко-технологхчнох схеми робочого процесу 1 параметр1в робочих органхв необх!дних для Його виконання.

Об'ект дослхджень. Технологхчний процес подрхбнення пров'я-лених трав I подр1бтовальн1 робоч1 органи.

Мета роботи. Зниження енергоемностх подрхбнення пров'ялених трав п!д час збирання.

Методи досл1джень I апаратура. П!д час досл!джень застосо-вувались анал1тичн! та статистично-ймов!рнх методи, а також сис-I <шол1э результатов експериментальних та виробничих випробувань. Експериментальн! досл}джекня виконувались в лабо-раторних та польових умовах, при цьому використовувалмсь вхдпо-вхднх експериментальн! установки, & також прилади та обладнання

г

як стандарты!, так ! розробленг автором. Результат« досл!дкеггь оброблялись методами дисперсхйного та регресинного аналгз1в !з застосуванням ПЕШ 1Ш РС/Л1.

Теоретичнх результата та новизна. Одержан! залежност1 для визначення енергои1сткост1 технологичного цроцесу збирання рос-лннноТ маси з одночасним подр!бненням, що доэволяють обгрунтува-ти тип подр! бнювального апарату, а такок р1вняння для визначення критичних зусиль ! енергомхсткост1 р!зання, якх дають змогу оп-тим!зувати парше три ! рекими роботи його роботах орган!в.

Практичн! результати та новизна. Обгрунтована ыехан!ко-тех-нологхчна схеыа цроцесу ипгьксзнзргетияного подрхбнення рослкн-но? иаси. Розроблено подрхбнювальнийапарат для реал!защ? такого процесу, оптировано параметри його.робочих орган!в та реащ-ми роботи. Новизна використаних техн!чних рхшень пхдтверднена авт. св. № 1685304 та р!шенняы БВДХДПЕ про видачу авторського свхдоцтва по заявц! № 4927054/15. Запролоновано метод розрахунк!в параметров I режимхв роботи подрхбнювальних аларатхв бататопло-щинного р!зання.

На захист виносяться: спос!б багатоплощинного р!зання мате-р!алу, як основний фактор зникення енергомхсткост! подр!бнення пров'яленкх трав; теоретично-експериментальне обгрунтування технологично! схеми, параметр!в та рекимхв роботи подр!бнЕвача.

Апробаптя роботи. Основн! положения та результати роботи доповтдались на республ!канськ!й науково-техн!чн1й конференц!х в 1988 роц! (ы. Шнниця), на науково-технхчних конференциях в 1990 р. («.Тамбов) та в 1990 р. (м.Москва).

Предмет ! ступ!нь впровадкення. По результатах виконаних дослхдаень були виготовленг експериментальн! польов! подрхбнпва-ч!, ккх пройшли виробницу перев!рку в досл!дному схльськогоспо-дарськоиу виробництв! УАН (Х990 р.), в радгосп! "ЛхткхвськиЯ" (1991 р.). Результати досл!дкень використан! заводок с!льгоспма-ринобудування хи. Ы.В.фрунзе при розробц! техничного завдання I конструкторськох документацхх на дослхдш зразки багатодискових подрхбнпвачхв^до прес-пхдбирачхв ШЛ-Ф-1,6, як1 пройшли попереднх випробування на Казахськхй ЫВС (1990 р.). По результатах дослхд-кень роэробленх вкх1ДН1 вимогк на пхдбирач-подрхбнювач-завантажу-вач рослкннох ыаси, ЯК1 затверджен! Мастерством с!льського гос-подарства та продовольства Украхни (1993 р.). Розробка включена до Нацхопальнох гф о гранта виробництва технолог!чних комплексов ма-

шин i устаткування для схльського господарства та переробнох промисловост1 (шифр P.43.74.0I4).

Ефективн!сть впроваджекня. Застосування розробленого подргб-нювача на машинах для збирання пров'ялених трав дозволяз пхдвищи-Ти продуктивн!сть працх на 40 %, зменшити приведен! витрати на 48? I питомх кашталовкладення на 33 % порхвняно з барабанним подрхбнювачем.

Сфера застосування. Результата дослхджень можуть бути вико-рйстан1 при розробц! нових машин для подрхбнення стеблових кор-мових матерхал1в.

Структура та об"ем дисертацх?. Дисертащя складазться is вступу, п"яти роздЬпв, основних висновкхв i пропозицхй, списку використанох лхтератури, що включаз 129 найменувань, в тому чис-Л1 29 на хноземних мовах. Загальний обсяг дисертацхх э додатками складаз 177 cTopiHOK. Основна частина - 100 сторхнок машинописного тексту, 61 рисунок, 12 таблиць»

3MICT Р0Б0ГИ

В першому розд!л! "Сучасний стан питания та задач! доел!д-жень" на основ! лхтературних даних. визначений рхвень агротехнхч-них вимог, як! ставляться до польових подр1бнювач1в, проведений аналхз технхчних засобхв i експериыентально-теоретичних дослщ-жень способ iß подрхбнення рослинно? маси. Це дозволило з"ясуват-ти, що в даний час до польових подр1бнювачхв ставляться пхдвице-Hi вимоги у в1Дношенн1 ресурсоэбереження, якх зумовлен1 загальною тенденц}аю застосування в смьськогосподарському виробництвх вщ-пов1дних технологий. Але бхльшхсть 1снуючих типхв подрхбнювачхв не задовольняють вймогам ресурсозбереження, бо © енергоашими, нбнад!йнгай а роботi машинами, як1 до того ж допускаитъ значнх втрати урожаю. Застосування принципi в багатошгощинного р1зання ! В1Дпов1Днмх робочих орранхв створюз найкращг механхко-техноло-ri4Hi передумойи зниження енергом1Сткост1 технологхчного процэсу збирання пр0в"ялених трав• з одночасним подр1бнеиням. Тому побу-лопякий Hü tssxi! cckosi иагптидиСКОВИЙ подрхбнювач (див. рис. I) був прийнятий найи за ö6"3Ki дослхджень.

Лггературний аналхз результатiв дослхджень по даноыу питанию таких авторiв як Горячкгн В.П., Яалхговський В.А., Зяблов В.А., Резнхк Н.В., Босой Е.С., Карпенко А.Н., Синеоков Г.Н.,

1-1048»

БагатодисковиЙ подр!бнгавальний апарат:

I - робоча камера; 2 - механгэм подач! матерхалу на р!эання; 3 - секц1! з дисковими ножами; 4 - запоб!жна пружина

КпсдЯ£ А.С. .ООоде^М'. та Iни.показав, що !снугч1 ана-Л1тичн1 залежностх не дозволять виконувати хнженерн1 розрахун-ки по обгрунтуванню процесу роботи I параметргв подрхбнювача ба-гатоплощинного р!зання, а по результатах експериментальних до-слхджень достоверно встановлен! зони оптимальних значень лише декхлькох параметрхв робочих оргаН1в.

Гезультати проведеного аналхзу х поставлена в роботх мета зуыовили сл1дуюч! задач1 досл1джень:

- провести теоретичний аналхз процесу подргбнення рослинно? маси I визначити анал1тичн! залежностх дая обгрунтування типу подрхбнювача I оптимхзацх1 його основних конструктивних парамет-р!в та реякмхв роботи;

- провести експерименталы« досл1дкення процесу подрхбнення стеблових кормових матерIал1в з метог перевхрки та коригування теоретичних залежностей;

- обгрунтувати тип, оптимальнх параметри робочих органхв подрхбнювача та режими його роботи;

- розробити методику хнженерних розрахунк!в основних конструктивних елемент!в I режилIв роботи подрхбнювача багатопловинного ргзання;

- провести виробничу перевхрку I визначити техико-еконошч-нх показники роботи експериментального подр!бнювача.

У другому роздхл! "Теоретичний аналхз процесу подр{бнення • стеблових кормових матерхалIв" викладен! результати енергетично-го аналхзу процесу роботи пхдбирач1В-подр1бнювачхв-завантагува-чхв, а також теоретичнх дослхдження процесу взаемодхх рхяучих елементхв з материалом. Приведен! основн1 математичн1 залекностх, що описують цей процес г йому супутнК

Енергетичний аналхз виконувався з метоп обгрунтування до-ц1Льност1 застосування на п хдбирачах-подрIбнювачад-з авантажува-чах рослинно1 маси подрхбнсвальних аларатхв багатоплощинного рх-зання та попередньох ощнкн можливостей зниження енергом!сткост1 процесу.

Аналхзувалися складовх енерговитрат на виконання технологхч-ного процесу серхйнта барабанним подрхбнпвачем ! подрхбнювачен иагатошющинного ргзання:

де - эагальна потугн!сть необххдна для Еихонання техноло-

1Х-104в»

UJ

г!чного цроцесу, кВт; Nxx - потужн!сть холостого ходу механхз-MiB нашхни, кВт; Бдод - енерговитрати на змгну к!лькост! руху матерхалу в цроцес! його взазмодхх з робочими органами машини та подолання виникаючих при цьому сил тертя, кДж/кг; Ef»tV - пито-ма енергоемнхсть рхзання стосовно одинищ площ1 поверхнх створю-, вано! сухою речовиною в площин! рхзання, ДжДаг; Ер - довжина Р1зки, мм; Q - подача матерхалу, кг/с; W - вологхсть ма-си, %; ft- - Щ1льн1сть сухо! речовини рослинно! маси, г/мм® (для трав = 1,4'Ю-3..Л,55*КГ3 г/мм3).

Величину Едод, розраховували за вхдомою формулою;

Ед.д=qg- [-§-•(as* f i],

де V - швщцастьруху оброблюваного матер1алу; С - коеф1-цхент nponopnittaocTi ( С = 0,017 кН/кг), g - прискорення в!льного пад!ння, м/с2; f - KoefiqisHT тертя; V - показник, що характеризуз величину зони контакту Marepiaiy з поверхнею ро-бочих орган!в.

Питома енергозмн1сть рхзання Epi3 визначалась експеримен-тально в залежност! вхд к!лькост! сухо! речовини, що потрапляз в площину р!зання: 3 ^оф)

Hcp=i0>ceWZ-H' (3)

де Hep - товщина шару сухо! речовини, мм; L aqp- ефективна довжина одн!е! площини р!зання, мм; Z - к!льк!сть площин pf-зання або hozIb на барабанi, шт.; - частота робочих ходiв мехатзму подач! матерхалу на рхзання, або частота обертхв барабана э ножами, с"1.

Попередн! роэрахунки виконанх у вхдловхдностх з формулами (I) i (2) показали, що застосування подр1бгаовачхв багатоплощин-ного рхзання на пхдбирачах-завантажувачах пров'ялених трав створив механ!ко-технолог!чн! передумови зниження енергомхсткост! цроцесу на 50 i порхвняно з барабанним подрхбнввачем.

В процесх аналхзу критичних зусиль р1зання матерхалу ножей розглядалися Taxi складов! як эусклля руйнування структури матерхалу левом ножа Рр та зусилля його попереднього стиснення фасками ножа , а також onip сил тертя Ть , що виникають

на фасках ножа. Окремо аналхзувалися сили тертя, зумовлен! взае-мод!ею матерiasy з боковою поверхнею дискових ножхв.

При визначенн! складово? гст використовували метод запро-понованиЯ В.А.Зябловим та В.Г.брмачковим, в якому взаемодхя фасок ножа з матер!алом роэглдцавться як стиснення його клином. В розвиток цього методу застосовували робочу гшотезу, яка полягаз в тому, цо зона розповсюдження деформац11 матер халу за мехами фасок ножа а функцхео косинуса кута ковзання. Це дозволило визна-чити таку залежнхсть для питомого критичного зусилля рхзання при повздовжньому перемщеннх леза ножа вэдносно материалу:

Ркр в2-|г-4Ш.<С-б'р ♦ ^-^О^^-ипдЛ-со!.^, (4)

де Рцр - питоме критичне зусилля рхзання, Н/мм; Г" - радхус кривизна поверхт рхжучох кромки ножа, м; ?Г - кут тертя; бр -руйнхвна напруга, Па; f - коефщхент тертя; X - кут ковзання; Д.р - трансформований кут загострення ножа.

Величина множника 2 хз формули (4) дор1внгз:

де 4 ,С - емпхричнг коефхцхенти, що характеризують фхзико-меха-Н1ЧН1 властивостх матерхалу (по ВЛ.Особову); Н - початкова товщина перер13уваного шару, м; оС - половинний кут загострення ножа (конструктивний); £ - вхдносна деформацхя матерхалу.

Виконан1 по формул! (4) розрахунки показали, що оп1р мате-р1алу стисненнп фасками ножа при нормальному р1занн1 (У =0) становить до 80 % критичного зусилля рхзання. Така пропорцхя зумовлена значним розповсюдженням деформацгг матерхалу за межами фасок ножа. Зменшення кута загострення ножа £ I початковох товщини перерхзуваного шару Н , а також застосування рхзання з ковзанням ( X > 0 ), обмежуз зону розповсюдження деформацП в матергалх ! дозволяз зменшити зусилля рхзання.

Залежнхсть (4) застосовувалась також при визначешп енерго-силових показникхв роботи дискових ножIвс Розглядались два випад-ки взаемодГх елементарного клина ц5б р1жучо1 кромки диска з матерхалом - при значеннх к1нематиинпг«о парезе тра, Я = 1 (паси опв оо'ертання) I при Я I (примусове обертання). Величина А визначалась як:

Л V ц

" УГ'

де V« - колова швидкхсть рхяучох кромки ножа, м/с; Уп - швид-кгсть подач1 матерхалу на рхзання, и/с.

2-1048в

1з уиови рхвноваги элементарного клина абб в напряыку руху (див- рис. 2) буди одержан! так1 залежностх для горизонтально? складовох зусилля рхзання:

^ ; (ли);

^фтфт1-^ М-

(6) (V)

к "в А

де 1д, - конструктивний рад1ус диска, ы; т - кут М1Ж верти-калдю I рад1усоы диска^ проведении через точку црикдадання сил.

¿К

Рис. 2. Схема сил Д1вчих на елеыентарну дхлянку леза

дискового ножа: а - цри Д = I; б - при А > I

Величиям та "ЬдУ хз формул (6) 1 (7) складавть:

= Ь4Ш.Г6-Р ♦^•(¿♦(^•¿¿п.д;); . у А-со&Ф ;

- Щф

да $ - вкэначазться аа. формулою (5).

Чхслове 1нтегрування залежностей (4), (б), (7) на ПЕСЫ показало, що застосування пасивних дисковюс нож1В створив передумою знихення зускль р1зання в 1,5...2,0 рази порхвняно з неру-

хомими шхастинчатими ножами. У випадку використання дискових но-Е1в з примусовиы обертанням зусилля ргзання найбхльэ !нтенсивно зменшуються. (в 4 рази) при збхлыпенн! кхнематичного параметру вгд О до 2.

Подальшх теоретичн! досл1дження дозволили визначити, що бгльш доцхльним, з точки зору енерговитрат на подолання сил тер-тя, що виникають на бокових гранях дискхв, о застосування в од-Н1Й площинх р1зання сумхжно! пари дискових нож!в. Причому, ра-Д1ус диск Iв Гд, повинен бути мхтмально можливим за конструя-тивни-и мхркуванняш, а величина !х заглиблення знаходитись в межах = С0,08...0,09)-1д . Близькими до оптшальних були визначенх режими роботи дискових нож13 при яких Л = 1...2.

В третьему роздхлх "Црограма I методика експериментальних досл1джень" викладена програма лабораториях та польових досл1д-жень. Приведен! загальний вигляд х схеми в1дп0в!дних експеримен-тальних установок. Описан! змхнпван! параметри та застосованх пхд час дослхджень прилади. Наведено план експериментхв та мэто-ди обробки одержаних даних.

Для п!дтвердження застосованих теоретичних положэнь та вис-новков програмою експериментальних дослхджень передбачалось:

- визначення фхзико-механхчних властивостей стеблових кор-мових матероалов та питомох енергоемносто 1х р!зання ножеы;

- дослхдтення впливу конструктивних х к!нематичних параметров подрхбнговального апарату та основних технолог!чних фактор!в на енергосиловх I якхснх показники його роботи;

- визначення оптшальних значень дослодауваких параметров, що забезпечуить мШмальну енергоемн!сть подр!бнення рослинно! маси з урахуванням необхщнох добжини рхзкя;

Дослхдхення виконувались методой послодовного планувакня э використання! однофакторних та багатофакторних экспериментов» 3 останньому випадку змхна параметров проводилась по стандартному плану другого порядку, цо дозволило в результат! обробки експеркментальних даних виразнти законом хртсть зиши дослхдауваних показникхв процесу у вкглзздх р!внянь рзгрес!?.

В =Аналхэ результат!» експерялантальгок

дослхджень" узагальнено та проаналхзоваж результата експеримен-тальнох перэвхрки положенъ та висновкхв теоретичних дослщнень» обгрунтованх оптимально значения до с л I длгув эккх параметров п,о~ др1бнювача.

2Х_1048в

Встановлено, що на величину зусиль та енергоемност! рхзання значною мхроо впливае товщина перерхзуваного шару матер халу, яка характеризуешься кхлькхстю сухо? речовини, що потрапляе в площи-ну рхзання (ф. (3)). Одержан: теоретичнг залежнос»1 для визна-чення критичних зусиль р1зання адекватш дослвдним даним э ймо-Б1рн1ств не менше 80 %. Однак, слхд вхдзначити, що при збхлыпен-Н1 товщини шару сухох речовини ххонад 8 мм в реальному цроцес1 слад чекати ментого приросту зусиль р1зання. Як сввдчать результата досл!дхв брмачкова В.Г., це пояснюеться там, що кут загост-рення ножа при таких значениях товщини перерхзуваного шару не повков ихроп характеризуо величину зони розповсодження деформа-щх. Для цих випадкхв в роботI наводиться апроксхусван! експери-ментальнх залежност1.

Встановлено також, що використання дискових ножхв, црацювчих в режим! пасивного обертання в потоц1 матерхалу, забезпечуе змен-шення зусиль рхзання в 1,4.1,5 рази 1 енергоемностх р!зання на 20...25 % пор1вняно з нерухомими пластинчатими ножами (рис. 3, 4). Збхлывення радтуса дискового ножа В1Д 210 мм до 290 мм не впливае значков мхрою на енергосиловх показники процесу. Пхд час лабора-торних досл1джень не виявлено статистично в!рогвдного впливу товщини шару матер!алу на зусилля та енергоеынхсть проштовхування його вздовж робочо! камери (рис. 3, граф. 4). В ус!х досл!дах показники зм!нювались неэначною м!рою I складали в!дповгдно 0,28...0,34 ЦДж/т та 0,8...1,3 кН. Польов! дослхдження показали, що енергоеш^сть перемхщення маси в завантакувальному каналI при вологост! маси \л/ « 19 % знаходиться в межах 0,3...0,5 МДж/т.

В даноцу роздШ робота викладений також анаяхз результат1в <5агатофакторних досл!джень, який дозволив встановити, що м!н!~ ыальна енергоемн!сть ороцесу рхзання дисковими ножами з примусо-вим обертаннлм эабезпечуеться при значенн! к!нематичного параметру А » 1,42, а зусилля ргёзання !нтенсивно энижуються при эб!ль-веннх Л I в!доов!дютй оптицум ( «= 2,5 кН) знаходиться на меж! вм!нюваного !нтерваду цього фактора. Цричому, при викорис-танн! дискових нож!в э зубчатою р!кучою кромкою зусилля р!зання додатково эменпугться у 1,2... 1,8 рази пор!вняно з ножами рхжу-ча кромка ягах гладка. Додатков! досл!ди показали також, що на~ прямок обертання дискових нож!в, який зб!гаеться з напрямком ДОдач! матер!алу на р!вання приводить до анххення енергоемност! процесу на 20...30 % та пхдвжцення горизонтально! складово?'зу»-

18 кН

14

12

>10 р-

8 6 4 2 О

V

/

X

3

-А- —7Г- -2Г л-

Нс.».-

8 40 им 12

Рис. 3. Залежн!сть зусиль р!зання в!д товщини перер1зу-ваного шару Нср ; I - зусилля р!зання пластинчатом ножек з нутом нахилу Хн «= 25°; 2 -горизонтальна складова зусилля р1зання пасивними дискови-ми ножами; 3 - виглиблввальне зусилля, цо д!й на один диск; 4 - зусилля проштовхування матер !алу вздовж робочог каые-ри;

"—^---" експериментальн х

залежное«; " —"* теоретична залеж-

ност1

0.40 Дж,

□

1 1

2

* 4

""ж

1 2 3 « У 5 6 ? е 9 10 1 12 ИМ 14

мм" 0,30

0.25

0,20

0,15

0,10

0,05

О,

и,

Ряс. 4. Залёжн!сть потомо! енерговотост! рЬання ввд товвршя перер!зуваного шару Нср та конструкцЛ ио*1в; I - дисков! нож!; 2 - пластинчатий нЬс з куто» кахвду -25°

Рис

5. Польовий подрхбнювач на баз! прэс-п!дбирача

ПЛЛ—5—I,6 з багатодисковим подрхбнювальним аларатом: I - птдбкрач; 2 - попзречний живильник;

3 - механ!зм подач! матергалу на рЬання;

4 - робоча камера; 5 - риуодй мехшпзм; 6 - зааантакувгльний канал

¿8

кВт

14

<2

N

10

■т % ] л /

А

Ь / У/ // >1 Ум'

/ ' Л и Г

<

А Г

ж'

0 12 34 5 б

О --

Ряс. 6. Залежн1сть потужност! необххднох для виконання технологичного процесу в!д подач! -матергалу х кхлькост! площин р!зання 2 ' I -2 2=2 « 3; 3 - 2 ■ I;

—* - ехспершентальн!; "----■ - теоретичн!

'силля рхзання в 1,3.о.184 рази поргвняно !з зворотнзЕм на-прямкои обертання,

Цриводяться результата досл!джень процесу роботи по» льового подр!бнювача на баз! прес-пвдбирача ШШ-Ф-1,6 (рис. 5) обладнаного багато-дисковим подрхбнювальнта ала-ратом, як! показують, що по-тужн1сть, необхвдна для виконання технолоНчного процесу, зв'язана з подачев матер!алу квадратичною залежнхстю, а з довжиною р!зки - зворотньо-цропорщйною. Одержана теоретична залежнхсть (I) з ураху-ванням експериментально ви-значенот величини Ер!з. адекватна дослхдним дан им з ймовхр-н!стю не менше 80 % (рис. 6). Аналгз одержаних даних по досл!дженню процесу роботи п!дбирач!в-завантажувач1в дозволив визначитя, що вико-ристання багатодискового по-дрхбнювача забезпечуз змен-

шення енергоеыностх техноло-Г1ЧН0Г0 процесу на 30 % порхвняно з барабанним подрхбнввачем« За-гальна економ!я енергхх зумовлена скороченням II втрат на холос-тий х!д механхзмхв машини (в 1,8 рази), змхну к!лькост! руху матер халу п!д час його переыЬцення робочими органами машини та по-долання виникаотих при цьому сил тертя (в 2,0 рази), а також на деформащв материалу в процесх р!зання. Б!льш глибокох економхх енерговитрат (до 50 %) ыожна досягти при застосуванн! конвейера дня завантаження подр!бнено5 ыаси в транспорта! эи^гбг:,,

В процес! польових до£уг*ц2с::ъ остановлено також, що при вб^я^н::! ьологост! рослиннох ыаси в!д 19 до 60 % енергоеа«н!сть II подр!бнення зменшусться иайзсе в 2 рази (в!д 1,0 до 0,54 ВДя/тХ В розрахунку на! одиницю мае и сухох речовини цей показниж в

9

вазначеному !нтервал! змхшозться незначною Mipoo.

Визначення оптимальних конструктивных параметр1в i режим!в роботи подрхбнювача виконувалось. шляхом розв'язання компро-MÍCHox задач!, яка полягае в тому, щоб при задан!й подач! мате-р!алу в эалежностх ввд довжини р1зки мхн1ы1эувати функц!*> енер-говитрат за умови виконання нергвност!:

де - горизонтальна складова зусияля рхзання стосовно од-

híqí площини рхзання, кН; 2 - к1льк!сть площин рхзання, що за-безпечують необххдку етупхнь подр1бнання, шт.; f^^ - максималь-не эусилля рхзання (за конструктивниьямхркуванняда), кН.

Ця задача розв'язувалась нами з використанням результатid багатофакторних дослвджень методом невизначених множник!в Лаг-ранжа. Розрахунки виконувались на ПЕОМ 1Ш для BapiaHTy "прес-падбирач". Це дозволило визначити зони оптимальних значень таких конструктивних та кхнематичних параметрхв подр1бнювача: pafliyc дискових ножiв - 240 мм; виконання рхжучох кромки-гладка при ви-користаннх пасивних дискових ножхв та зубчата з кутом нахилу зу-6íb до дотичнох кола диска = 1,05 рад у випадку хх примусо-вого обертання; режими роботи дискових нож1в: а) при довжинх PÍ3KH менше 120 мм - пасивне обертання в потощ матер1алу; б) при доединi р1зки б1льше 120 мм - примусове обертання по ходу подач1 материалу э кшематичним параметром Л = 1,4-•-2,0.

У п'ятому розд!я! приведен! результати виробничох перев1рки, екоиом1чна ефективнхсть впровадження, пщтверджен0 висновки тео-ретичних та експериментальних досл!дкень.

Виробнича перевхрка експериментального подр!бнювача проводилась в схльськогосподарському виробництв1 УАН та радгосп1 "Л1тк1вський" (обидва Кихвсько! облает!) в склад! технолоНчнох л1нхх загот1вл1 подрхбненого ciHa.

Ёконом1чна ефективнхсть визначалась у пор1вняннх з кормог эбиральним комбайном КП1-2,4. Розрахунки виконувались по методи-qi винладенiй у вхдповхдних нормативних документах. Було вста-новлено, що використання багатодискового подрхбнювача на пвдби-рачах-завантажувачах пров'ялених трав забезпечуз зниження приведение витрат - на 48 %, а питомих капхталовкладень - на 33 % порхвняно о базовим вархантом. 0ч1куваний економхчний ефект В1Д впровадаення (в цхнах 1991 року) становить - 3281'крб. на одну

машину в р!к.

0СН0ВН1 висновки

1. Зниження енергоЕитрат на подр1бнення проб'ялених трав досягаеться при використанн1 принцип1 в багатоплощинного р1зання. Розроблений на Щй основ 1 багатодисковий подр1бнювальний апарат п1дбирач1в-завантажувач1 в рослинно! маси забезпечуе зниження енергом1сткост1 робочого процесу на 30 в1дсотк1в пор1вняно з ба-рабанним подр1бнювачем. Загальна економ1я енергП вумовлена зни-женням II втрат на холостий х1д механ1зм1в машни, зм1ну к1ль-кост1 руху матер1алу та йога деформацИо в процес1 р1эання, а та-кож на подолання сил тертя.

2. 0триман1 анал1тичн1 залежност1 дозволяють визначзти енер-госилов1 показники багатоплощинного р1зання та обгрунтувати опти-мальн1 параметри .1 режими роботи подр1бнювального апарату. Анал1з-валежностей показуе, що зусилля р1зання значною м1рою визнача-ються опором, який чинить матер1ал при стисненн1 його фасками ножа. Зменщення кута заточки ножа, товщини перер1зуваного шару та використання р1зання з ковзанням обмежуе величину зони розповсюд-женя деформацп матер1алу за межами фасок ножа, що дозволяв змен-шти його оп1р стисненню, а в1дпов1дно 1 зусилля р!зання.

3. Реал1зац!я режим1 в р1зання з ковзанням шляхом використання пасивних дискових нож1в дозволяв зменшити зусилля р1зання в 1,4...1,5 раз1в пор!вняно з похилим р1занням пластинчатими ножами. При примусовому обертанн1 диск1 в найб1льи 1нтенсивне зниження зу-силь р1зання (в 4 рази) забезпечуеться при зб1льшенн1 к1нематич-ного параметру А в1д О до 2. Додаткове зменшення зусиль р1зання досягаеться при використанн! дискових нож1в 1з зубчатою р1жучою кромкою, але енергом!стк1сть процесу в цьому раз1 збиьшуеться. Напрямок обертання дисЮв, який в1дпов1дае напрямку руху матер1-алу в зон1 р)зання, забезпечуе зменшення енерговитрат на 20...30 в1дсотк1в пор1вняно 1з зворотн1м налрямком обертання. Енергетич-ний м1Н1мум при примусовому обертанн1 дискових нож1в досягаеться при значенн1 к) нематичного параметра Я- 1,42.

4. При зб1льшенн1 то впиши структурно! частини перТ—У^^ого шару В1д 3 до 11 мм зусилля пластинчатими ножами з кутом нахилу до «апрямку подач! матер 1алуУ- 25 зростають в 3 рази 1

скдадають в середнъому 16,6 кН. За аналог1чних умов, горизонтальна складова зусилля р1зання сум1жною парою пасивних дискових нож1в в конструктивним рад1усом г - 210 мм 1 величиною заг-либлення Ь » 168 мм зб!льшуеться пропорц1йно товщин1 перер1зу-ваного шару в1д 2,9 кН до 9,5 кН, а виглиблювальне зусилля зрос-тае В1д 4,4 кН до 6,9 кН. Питома енергоемн1сть р1зання також про-порц1йна товщин 1 перер1зуваного шару 1 в досл1дауваному диапазон1 складае О,11...О,23 Дж/мм* На зусилля тертя, що виникають на по-верхн! ст1нок робочо! камери, товщина перер1зуваного шару не впли-вае значною м1рою. Шд час попереднього стиснення рослинно! маси та II проштоБхування вздовж вивантажувального каналу довжиною 1,5 м ц1 зусилля знаходяться в мелах О,8...1,3 кН з окремими мак-симальними значениями в 1,9 кН.

5. ПотужнЮть, необх1дна для виконання технолог 1чного процесу п1дбирання-подр1Онення-завантаження рослинно! маси, зв'язана з подачею квадратичною залежшстю а 8 довжиною р1зки в досл1джува-ному диапазон1 - зворотнопропорц1йною. Складова загально1 потужност!. яка необх!дна для подр1бнення матер!алу багатодис-ковим подр1бнювачем при 5 плотинах р1зання, не перевищуе 5 кВт

С питома енергоемнЮть подр1бнення - 0,6 кДж/кг), а енерговит-рати на транспортування рослинноI маси допом1жними робочими органами становлять в середнъому 1,0 кДж/кг.

6. При вб1льшенн1 вологост1 рослинно! маси в1д 19 до 60 в1дсотк1в енергоемн1сть II подр!Онення зменшуеться в 2 рази, що зумовлено зменшенням к1лькост1 сухо! речовини в матер1ал1 структуру яко! потр1бно зруйнувати. В розрахунку на одиницю маси сухо1 речовини, цей показник мае слабко виражений максимум при воло-гост1 V = 311 , що пояснюеться Шдвищенням руйн1вно! напруги за рахунок б1льшо1 еластичност1 структурних волокон рослин та 1х кращо! ор1ентац1I в напрямку д1ючих зусиль при таких значениях вологост1 трав"яно! маси.

7. ОптималыИ параметри подр1бнювача складають: виконання р1-' хучих елемент1в - У вигдяд1 дискових нож1в; к1льк1сть нож1в в од-н1й площин1 р1зання,шт - 2; рад1ус дискових нож1в,мм - 240; величина заглиблення нож1в, мм - 195; товщина нож1в, мм - 4...6; кут ваточки, град - 30...35; товщина р1жучо1 кромки, мм -0,10...0,16; виконання р1жучо1 кромки - гладка при використанн1 пасивних дискових но»1в 1 зубчата з кутом нахилу вершин зуб!в до дотично!

кола диска = 1,05 рад при принусовому обертанн! дискхв; ре-аими роботи дискових ноя1в: а) при довжин! р^зки б1льшэ 120 мм -пасивне обертання в потоцх матер1алу; б) при довжинх рхзки менше 120 мм - дримусове обертання по ходу подачх матерхалу з кшеыа-тичним параметром Я = 1,4...2,0.

8. Шдбирач-завантажувач рослинно! маси з багатодисковим подр1бнговальним апаратом забезпечув продуктивнхсть пращ при зби-раннх пров"ялених трав в межах 15...27 т/год, що на 45 % бхльше Н1ж кормозбиральний комбайн КП1-2,4. Середньозважена довжина по-дрхбнених часток та однорщ-псть !х складу вхдповхдають виххдним вимогам на машини для заготхвл1 подрхбненого схна I не поступа-ються аналогхчним показникам роботи хснуючих П0др1бнювач1в.

9. Впровадження у виробництво багатодискового подлбтовача П1дбирач1в-завантатувач1в пров"ялених трав забезпечуе знйження дриведених витрат на 48 %, питомих капхталовкладень на 33 $ по-р1вня!ю з кормозбиральним комбайном КП1-2.4. 0ч1куваний еконо-мхчний ефект на одну машину (в цшах 1991 року) становить 3281 карбоватцв в р!к.

Основн! положения дисертащ! викладен1 в роботах:

1. Яроцький В.А. Енергетичний та економхчний анал13 польо-вих подр!бнювач1в для загот1вл1 кормхв 13 трав (рос. мовоп) // Енергозбер1гаич1 технолог!! виробництва, заготхвл! х зберхгання корм!в : Тез. доп. республЬсансько! науково-техн. конф., вере-сень, 1988 р. - Вшниця, 1988. - С. 50.

2. Яроцький В.А. Енергозбер!гагоч! технолог!! загот!вл! с1-на (рос. мового) // Енергозбер!гаюч! технолог!! в сиьськогоспо-дарському виробництв! : Тез. доп. всесоюзно! науково-техн. конф., травень, 1990 р. - Москва, 1990. - С. 69.

3. Яроцький В.А. Модерн!зований прес-п!дбирач Ш1Л-Ф-1,6 (рос. мовою) // Перел!к ращонал!заторських пропозиц!й ! прогре-сивних технолог!чних р!шень рекомендованих для впровадження в

с.-г. виробництво / Сер!я "Меха^защя ! електриф!кац!я с!льсь-когосподарського виробництва". - № 603. - вип. I. - Ки!в. -С. 4-5.

4. Яроцький В.А. Енерговитп*~: на подолання сил тертя при р!знрпг рспг/шах роботи дискового ножа / Механ!зац!я та електриф!-кац1я с!льського господарства. - Ки!в: 1991. - вш. 73. - С.5-8.

5. Яроцький В.А. Модерн!зац!я прес-п!дбирача ППЛ-Ф-1,6 / Тваринництво Украхни. - 1991% - Р 3. - 20-21.

6. Яроцький В.А. Обгрунтування режкмхв робота ргжучого ме-хангзму з дисковими ножами при подр1бненн1 стеблових кормових матер1ал!в / Ыеханхзац!я та електрифхкац!я схльського господар-ства. - Khib: 1992. - вип. 75. - С. 26-28.

7. A.c. * 1685304 (СРСР). Цристр1й для подр!бнення стеблових матер!алхв / Яроцысий В.А., Мельников А.Г., Голощапов B.C. - Заявлено 21.02.1990, № 4793250. - Оцубл. в Б.И., 1991, » 39.

8. Позитивна ршення ВЦЦ1ДПЕ про видачу авторського свЬ-доцтва по заявцх на винаххд № 4927054/15 "Прес-шдбирач" (рос. мовою) / Яроцький В.А. - 1991 р..