автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование функциональной схемы и параметров аппарата для подбора остатков урожая хлопчатника

Г» и

2 9 М&Й 1995

УЗБЕКСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах рукописи

ХУДАЯРОВ Зафаржон Жумаевич

ОБОСНОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРОВ АППАРАТА ДЛЯ ПОДБОРА ОСТАТКОВ УРОЖАЯ ХЛОПЧАТНИКА

05. 20. 01—Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Янгиюль 1995

Работа выполнена в Ташкентском Государственном техническом университете имени А. Р. Беруни (ТашГТУ) совместно с Узбекским научно-исследовательским институтом механизации и электрификации сельского хозяйства (УзМЭИ).

Научный руководитель: кандидат технических наук,

доцент И. А. Акбаров

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, заслуженный механизатор сельского хозяйства республики Узбекистан М. С. Ганиев

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Р. Мирсаидов.

Ведущая организация: Узбекская машиноиспытательная станция (УзМСС).

Защита диссертации состоится ъ 11ЮНЯ 199Г> г.

-

в_*_г__часов на заседании специализированного совета Д. 125. 01. 21. по присуждению ученой степени доктора техни" ческих наук в Узбекском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства (УзМЭИ)

Адрес: 702841, Ташкентская область, Янгиюльский район, п. Гульбахор, 1, УзМЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УзМЭИ.

Автореферат разослан « 5_» 1У> Д Я_1995

Ученый секретарь / .

специализиропанного совета С-\/7с. НОРКУЛОВ

А И I! О Т А Ц ¡1 а

Работа направлена на решение проблемы механизации подбора остатков урожая хлопка. ¡1а основе обзора различим видов подборщиков хлопка и анализа конструктивной эволюции рабочих оргаиоь накаливающего тина для подбора хлопка, предлагаемся рациональная функциональная структура аппарата для подбора остатков урожая хлопчатника. Исследованы технологические процессы его рабочих органов и надежность основного функционального элемента - зуба.

Теоретически обоснованы и экспериментально проверены основною параметры сметающей щетки и прижимного щитка-отражателя аппарата. Исследована и обоснована рациональная конфигурация и параметры зуба с точки зрения повышения его износостойкости и прочности. На базе хлопкоуборочной маашш (ХУМ) ХНП-1,8 разработан л изготовлен пакетный образец машни с предлагаемы аппаратом, которая прошла лабораторно-полевые, хозяйственные и предварительные государственные испытания.

Автор з а щ и ц а е т :

- технологический процесс работы и параметров пальцевой сметающей щетки и прижимного щитка-отрамателя аппарата;

- условия обеспечения функциональной надежности накалывающего элемента раоочего органа в абразивной среде.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теми. ■ На сегодшгдний день общий уровень механизации вовделования и уборки урожая "Хлопка все еще остается недостаточно высоким. Затраты труда па производство хлопка-сырца составляют 900... 1000 чел. ч/га, из ¡¡их более 60 % связана с уборкой урожая. Значительны затраты труда на сбор остатков урожая с кустов'и земли, что зачастую осуществляется вручную.

По данным УзМЭИ потери хлотса на землю и оставшийся на нижнем ярусе куста хлопчатника после 2-х кратного прохода ХУМ составляет 8... 14 2 от общего урояая хлопчатника. Необходимость и экономическая целесообразность сбора этого хлопка очевидна. Поэтому, концепцией развития хлопкоуборочной техники предусмотрива-ется созданием технических средств для механизации сбора остатков урожая хлопчатника.

С целью решения этой задачи созданы разнообразные пневматические, механические, электрические и комбинирование лодборвдш хлопка. Вместе с том установлено, что показатели известных серийных ременно-эащедляюаих рабочих органов для подбора хлопка характеризуются относительно низкой полнотой подбора, высогсой засоренностью подобранного хлопка, материалоемкостью, энергоемкостью и др. Пневматический подборщик, установленный на серийную ХУМ ХНП-1.8. толе, только частично механизирует процесс подбора хгов-

ка, но проблему механизированного подбора всего опавмего хлопка не решает. В сеязи с этим рззработкз и обоснование конструктивно-функциональной схемы и параметров эффективного аппарата для полбора остатков уроиая хлопчатникл является актуальной задаче;"; научных исследований.

Даль •ксследоваяий - разработка функциональной схемы и обоснование параметров аппарата для повышения полноты подбора качественных остатков урожая хлопка с нижних ярусов куста хлопчатника и поверхности междурядья.

Обхд;:та«и иссдвдоваиа-й служили:

-технологический процэсс перемещения частиц хлопка с нижних ярусов куста хлопчатника, гребни грядки с серединой меядурядья сыетаощая щетка для их сметания;

-движение частиц хлопка в зоне ведомого, шкива рабочего органа и приспособление для снижения потерь при их транспортировке б еоот съема;

-процесс изнашивания зубьев рабочего органа в абразивной среде.

исслодозяинЯ. В процессе исследовании 'использовались универсальный лабораторный стенд, лаборзторно-полевая установка для подбора остатков урожая хлопка с предлагаемыми функциональными элементами и макетный образец аппарата на базе ХУМ ХНП-1,8 с предлагаемым аппаратом, а такле специальные приборы и приспособления, Результаты опытов обрабатывались методами математической статики. Основные параметры предложенной сметаодей щетки оптимизировались методами математического планирования эксперимента. Проведена киносъемка процесса движения частиц хлопка в зоне ведомого икива. Сила удара, действующая на накладывающий элемент прп •технологическом процессе, определена тензометрированлем в лаборатории-полевых условиях.

Полевые опыты проводились•на полях экспериментального хозяйства УзМЭМ и хлоисовхозе Тубалак" Касанского района Кашка-дарькнекой области. Показатели маиины оценивались.согласно ОСТ '/0.11-83 "Машины для уборки хлопгд-сырца и стеблей хлопчатника. Программа и методы испытаний".

Научная новизна: разработана метематическая модель процесса сметания частиц хлопка со сметащяй щеткой; получено уравнение движения частицы хлопка в зоне ведомого шкива подбирающего аппарата; выведены аналитические зависимости для определения величины износа накалывающего элемента рабочего органа аппарата.

Прастяеакая ценность. Предложена новая усовершенствованная

Функциональная структура аппарата - модуля к хлопкоуборочной машине для подбора остатков урожая хлопчатника, достаточно высокие агротехнические показатели которого (полнота подбора 89,IX, засоренность но более 25,8 X) подтверждены комиссионными и государственными испытаниями в УзМССе.

Роагошацнз результате» исследований.___Макетный образец аппарата для подбора остатгав урожая хлопка с предложенными элементами, спроектированный на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований, прошел предварительные государственные испытания на УгМССе и получил положительную сценку.

Апробация работ». Основные материалы диссертации доложены и одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТашГТУ (1990...1994 гг), международном научно-техническом симпозиуме "Разработка, производство и эксплуатация с/х машин в условиях рыночной экономики" (1994 г.). Полное содержание диссертации доложено на объединенном семинаре "Теория механизмов и машин хлопководческого комплекса" ИЛ и СС АН РУз (1995 г.) и на секции "Механизация уберки урожая сельхозкультур, транспортных работ и эксплуатации Ш'Д" УзМЗИ (1995г.).

' Пубжкацял результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списки использованной литературы из 84 наименований и приложений. Работа изложена на 156 страницах .машинописного текста, содержит 62 рисунка и 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ PAE0TU

Во введении освещается актуальность, темы и значение выполненной работы.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" даны обзор и анализ ранее разработанных рабочих органон для подбора хлопка. Проанализированы причины потерь остатков урожая хлопчатника и распределение его по междурядио.

Анализ этих материалов показал, что после работы хлопко и куракоуборочных машин потери хлопка на землю доходят до 7...1Z Z от общего урожая, кроме того более 3...4 % остается на нижних ярусах куста хлопчатника. С целью решения проблемы механизированного подбора хлепка созданы разнообразные рабочие органы. Вместе с тем устачовлено, что многим из них, в.т.ч. и серийно выпущенные в свое время пневматическим и ременно-защемлявщим рабочим органам, присуци такие недостатки, как относительно низкая полнота подбора, высокая засоренность и низкое качество подобранного

хлопка.

На основе изучения состояния проблемы и анализа результатов иссждних НИР и ОКР выявлена целесообразность создачкя усовершенствованного аппарата накалывающего принципа действия для сбора остатков урская хлопчатника, т.к. указанный принцип обладает такими положительными физическими эффектами, как активность и избирательная способность, необходимые для максимального■ подбора качественного хлопка. Это положение позволило выдвинуть следующую рабочую гипотезу, предполагатадую сбэсг:счс?.га пзяйсра сстатасп урояая зшжиа рабочими органами !!агкиажа.?1цего тп.чэ путем оСраОат-г,;з шшгшл ярусов '/»уста хлйпчатндаа и грйбпп гряди; изядурядья и вэдегаюго захвата чзетиц ггапг.н ;г трп:зспор".гкров:-ш в пепу скм«.

Исходя из поставленной пели определены следующие задачи исследования:

1. Выбор и обоснование конструктивной функциональной структуры аппарата накалывающего типа, обеспечивающего подбор хлопка с земли и нитсных ярусов куста хлопчатника;

2. Разработка теоретически иредпоешкж к определен™ основных параметров функциональных элементов. аппарата; ' ' ' .

3. Разработка и изготовление зксдаршетжаЕЩзго подборщика, экспериментальная проверка обоснованности основных параметров функциональных элементов подбирающее аппарата;

4. Определение экономической эффективности подборщика хлопка с предлагаемым аппаратом для сбора хлопка с н&чних ярусов куста хлопчатника и подбора хлопка с мекдурядий.

' Бо второй глава "Теоретические исследования физических операций. выполняемых элемента,« аппарата и обоснование их конструктивных н Технологических параметров", силасне выдвинутой рабочей гепотезы, уточнена конструктивно-функциональная структура аппарата. Предлагаемый усовершенствованный аппарат отличается от известного наличием следующих функциональных элементов (рис.1):

- пальцевой сметающей щеткой 12 для переброса частиц хлопка из нижних ярусов куста хлопчатника и гребня грядки в зону, которая обрабатывается основным рабочим органом;

-прижимным щитком-отрадателем 2 для предотвращения потери частиц хлопка в зоне ведомого шкива рабочего органа;

-накалывающим элементом повышенной износостойкости в абразивной среде.

Технологический процесс аппарата протекает следующим образом: при 'движении машины по междурядьям хлопчатника по направлению Ум, кустонаклонитель 1 отклоняет кусты хлопчатника в стороны

создает благоприятные условия для работы рабочих сетки 4 и 10 и сметающих щеток 12 аппарата. ¡Детки 12, смонтированные на осях ведомых таяюв и двух передних секций 10, сбивают остатки хлопка с шшшх ярусов куста и вместе с хлопком, опавшим на гребень грядки, перебрасывают нх на середину междурядья. Задние рабочие секции 4 своими зубьями захватывают частиц хлопка и переносят их в зону съема. Здесь съемник 6 снимает хлопок с зубьев и направляет в пневмотранспортную систему 7, по которой хлопок поступает в бункер машины. Прижимной шиток-отражатель 2 предотвращает потери хлопка от воздействия центробежных сил в зоне ведомого шкива 3 задней рабочей секции 4.

Стабильность технологического процесса, выполняемого рабочим аппаратом, зависит как от кинематических, технологических параметров основных рабочих секции 4, 10, так и от параметров сметающей шетки 12. прижимного титка-отражателя 2 ¡1 форма накалывающих

Рис 1. Конструктивно-функциональная структура аппарата для подбора остатков урожая хлопчатника с предлагаемыми функциональными элементами

- о -

элементов рабочего органа. Для определения оптимальных значений этих параметров проведены теоретические и экспериментальные исследования. '

Обоснование параметров скегавщой щетки. Длина 1п пальца 'и высота установки Н оси сметаюшей щетки от поверхности гребня грядки определены из условия необходимости обработывать гребень грядки Ь0 к нижние ярусы куста хлопчатника Ь следующими зависимостями Срис 2): Н = Ь + ((Ьд/2) + м; Г.13

/-

1п > V Ьег + Нй , м; , [2]

где г - угол наклона куста хлопчатника от вертикали, град;

1&тематичэсяий рогам работы сметаощей щетки. Для того, чтобы палец сметающей щетки обязательно встречался с частицей хлопка за один оборот щетки, должно выполняться условие:

<к1-пг СЗЗ

где 2п - путь пальца сметаощей щетки но направлении Ум, и; к*-колнчество рядов пальцев по длине сметающей щетки, шт; ш - количество пальцев в ряду, шт; - наименьший размер опавшей на землю частицы хлопка, м. - • •

Частота вращения п сметающей щетки, обеспечивающая условие [3], определяется по уравнении:

п > 60 Ур, / кттпл мин-1. [4]

Угол 0, между пальцами сметающей щетки:

6,--пт 1.л /30-Ут, град. [5]

Расстояние Ь между пальцами по длине щетки определяется из условия, что это расстояние равно длине пути, пройденного машиной за время 1=8 /ы, т.е.

Ь = 8/<о =(30-6;Ут)/л-п, м. [63

Расчеты на ЭВМ показали, что при Ум=1,42...1,96 м/с значения п, 0, и Ь должны находится в пределах, соответственно 250...500 мин-1, 30°...90° и 0,045...0,050 м.

Определение дгззметрз поперечного сечения пальца сметаюцсй

нении следующего условия: Р1<ГП<РПР £7]

где Р1 -сила", необходимая для перемещения опавщеч на землю частицы хлопка, Н ; Рп -сила воздействия пальца на частицу хлопка, II; Рпр-сила, под действием которой возможно перемещение кошев земли, Н.

Условие 171, с учетом физико-механических свойств частивд хлопка, а также рис.3, можно представить в следующим виде:

Рпр> Рп> н = "гТз-"-— ( Т"" +

+ ^¿¡Г,/, н; [8]

где с-жесткость хлопковой дольки, Н/м; |1 - относительное сжатие хлопковой дольки; 10- начальная длина дольки, . м; Е-модуль эластичности материала пальца, Н/м2; Л-моыент инерции поперечного сечения пальца,м4; 11 и Г - коэффициенты трения частицы хлопка со-

ра с! поперечного сечения пальца в точке его крепления по формуле:

з>---

й = /32ГП1п/еЯЕ , м; [93

где £ - относительное удлинение материала пальца при изгибе.

Целесообразно, чтобы сила Гп воздействия пальца сметающей щетки на частицу хлопка не превышала ГПр и не сдвинула комья почвы. Чтобы добиться этого, желательно, палец щетки сделать конусообразным, и подбирая рациональные его параметры, добиться перемещения им только частиц хлопка. Кз анализа уравнения С81 вытекает

еаключение о том, что сила достаточная для перемещения частицы хлопка (1,0...2,0 Н), возникает при диаметре поперечного сечение пальца с! 0,006.. .0,007 м на месте его крепления к осп.

Частица хлопка, под действием пальца сметающей щетки, в пределах участке АВ (рис.4), перемешается по поверхности гребня грядки и в точке В отрывается от нее и летит в сторону междурядья хлопчатника.

Дальность ползта X частиц хлопка определяется следующим' ана-

литическим выражением: X = Ьр +

т 1Г mif-4 Vo ^^ "I

где V0 - скорость частицы хлопка в точке

ybc) + 11, м;, сю]

В; ïi-аэродииамическип коэффициент.

Скорость V0 частицы хлопка в точке В, в свою очередь, определяется зависимостью:

Vo» Wd/rroO^Cfctod-lAÎ-ffiFr-b-n)''' ^(sin(2arcsin(bo/2tri)+0;-sin8)+(f3Pn+cio(l-ti-)-fFn)A *(cos(2arcsin(bs/2i.n)+0)-cos9))- 2fgarcsin(be^2tn)/w; fil] где м- угловая скорость сметающей щетки, рад/с.

1

'^ГЪ-Г-г

Рис 4. Силы, действующие на

при сметание ее на середину I! q междурядья

Из анализа траекторий полета долек и летучек хлопка (рис 5) можчо заключить, что для концентрированной укладки частиц хлопка на середине междурядья на полосе шириною, например, в 300 мм, их

Рис 5. Дальность полета X частицы хлопка в зависимости от начальной скорости X мм ~ ~ ~ траектория летучки; ' ---- траектория дольки.

100 • 200 300

начальная скорость в точке В должна находил ¿> пределах 0,5 5,0 м/с. Из выражения 1113 следует, что книемагичоский ремш сметающей щетки, удовлетворяющий этим требованиям, определяется ез геометрическими параметра!.»! и угловой скоростью ш, шириной Ьд гребня грядки, силой Рп воздействия пальцев на частицу хлопка.

Значение угловой скорости «"сметающей щетки связано с количеством пальцев. С увеличением количества К^к^чп пальцев, ьюлшо уменьшить угловую скорость и> сметающей щетки.

Таким образом, теоретические разработки С1,..И] позволяют определить расчетным путем рациональные значения параметров сметающей метки. Сметающая щетка для качественного выполнения своего функционального назначения, на основании« этих расчетных данных, должен иметь следующие параметры: высоту установки НО,01 г.. .0,015 м- расстояние кеаду пальцами по длине щетки Ь=0,05 м; угол 6,между пальцами 90°:. пределы варьирования ее других параметров следующие: N=2...14 шт; 1П=0,013...0,018 м и п=250.. .500 мщГ1.

Остатки урожая хлопка, сконцентрированные при помощи сметающей" щеиси на середину междурядья, подбираются зубьями задних"рабочих секций.

Кал показано на рис 6, частица хлопка, захваченная накалывающим элементом рабочего органа, совершает елолшое движение., описываемое уравнениями:

где [? - радиус ведомого шкива, м; ч> - угол поворота ведомого шкива, град; 1Л = - длина захваченной дольки хлопка, м, здесь (.сгначальиая длина захваченной дольки хлопка; Дс-растяженяе хлопка от воздействия суммы сил в зоне ведомого шкива, ч; ф - угол поворота захваченной дольки хлопка относительно точки А, град.

При этом на дольку хлопка действуют нормальная Рг,Кн и

X = 1?51п<р + ьлэ!пф у = к(1-с05!р) - 1лс05<|>

[121 [13]

Рис 6. Схема к определению уравнения дчикб? |шш частицы хлопка з зоне (ведомого шкива.

утг^пгг^т.^т г,'//?

генциальная FtidH силы инерции, нормальная пУг2 и тангенциальная riVi2 силы сопротивления воздуха, сила тяжести G, кориолнсова сила Fk и сила ее связи с зубом Fi. В тол: случае, когда сила Fi больше суммы остальных сил, долька надежно удерживается на поверхности ведомого шкива и без потерь переносится на ведомую прямолинейную ветвь рабочего органа, и далее, снимается с её поверхности съемником. В противном случае, долька хлопка теряет связь с зубом, отрывается от него и уходит в потери, что приводит к снижению полноты подбора хлопка. Одним из вариантов технического решения задачи полного удержания захваченных зубъяыи долек хлопка, является ввод в функциональную структуру рабочей секции дополнительного элемента в виде прижимного щитка-отражателя. Его функциональным назначением должно быть предотвращение сброса долек хлопка путем прижатия их к зубчатой поверхности рабочей ленты в зоне ведомого шкива.

Для обоснования геометрических к технологических параметров прижимного.щитка • отражателя, изучена теоретическая траектория движения центра тяжести дольки хлопка, а также величины силы Fi, стремящиеся оторвать долысу хлопка с зуба . ' • •

Для решения системы уравнений £12] и C13J получено следующее нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка методом Лагранжа II рода: Ц + В(ф)ф + DU)i2 » F(ф). ГШ

Предполагаем, что растяжение дольки хлопка под воздействием силы Fi, происходит по осьи п-п (рис.5;. В этом случае: Fi=(rng + T,Va2sinX + sin*) cos.fr + (r,Va2cosA +

+ cos Л) si пф; E15J Установлено, что эта сила достигает критического значения при угле Поворота ведомого шкива на 120° (рис.7). Прижимной щиток-отражатель, на основании этих расчетных данных, должен иметь следующие параметры: угол обхвата ведомого шкива 75..,90°, зазор между ним и зубчатой поверхностью рабочего органа 0,025.. .0,045м, У,-

Рис 7. Траектория движения центра тяжести частицы хлспка в зоне ведомого шкива при т=0,003 кг, 0,05 м, [?ш=0.08м, Ум=1,42м/с; к=1,б.

20 у ?0 W 60 «О (20 у^ми

- и -

высота нижней кромки от поверхности земли 0,055...0,075 м.

На полноту подбора хлопка предлагаемым аппаратом влияет так яе степень изношенности его накалывающих элементов. Поэтому, часть настоящих исследований посвящена изучению интенсивности изнашивания накалывающих элементов и разработки рекомендаций по повышению их прочности.

1Лзсса наношенного слоя йЗ как, элемента рабочего органа ,в абразивной среде может быть определен зависимостью:

. ДЗ = срДЭ, кг;. [16]

где с-коэффициент пропорщюнальности, зависящий от физико-механических свойств почвы; р-динамическое давление, действующее на рабочую поверхность, Н; ДЗ-путь трения абразивных частиц по поверхности рабочего органа, м.

Путь трения Д5 определяется по теории возможных перемещений по рис 8: г , л--

' С Г» ' &__

/-f

где Ь *s

. Н Е (/'l+k^-Zkcoswt

«4W,)

н =(t-to)/(n-l); t(=t+(i-l)H, i=l,n;

м;

[17]

t0 = (Zitn - arccos(R/ (R+h))); t = (2im + arccos(R/(R+h))). S-путь трения накалывающего элемента по почве, м; h-высота зуба, м; f-г-коэффициент трения почвы о рабочую поверхность накалывающего элемента; Гз-козффициент трения частиц почвы между собой; к-коэффициент опережения рабочего органа; wi-угловая скорость ведомого шкива, рад/с.

Динамическое давление .р определено по теореме об изменении количества движении (рис 9):

Р = abvkVM2f (l-2kcoswt+k2)sin<*/(f+fi); [18]

Рис 8. Схема к определению путь трения абразивных частиц по поверхности накалывающего элемента

Рис 9. Схема к определению.нормального давления Р, действующего на заднюю грань угла заострения накалывающего элемента..

где а и Ь-ширина и толщина элемента пласта, контактирующего с поверхностью накалывающего элемента,м; v-объемный вес почвы,кг/ы3; сх-угол наклона 'передней грани накагивающего элемента к основанию, град.

Из анализа полученных аналитических выражений выявлено, что для повышения износостойкости накалывающего элемента, необходимо придать ему специальную самозатачивающуюся конфигурацию (длина передней грани 2 мы, высота задней грани 2,5 мм и высота зуба 4 мм) и подвергнуть термической обработке.

В третьей главе "Экспериментальные исследования технологического процесса аппарата для подбора остатков урожая хлопка", описаны лабораторные и полевые установ;:и, методика и результаты экспериментальных исследований.

На основе анализа теоретических и однофакторных экспериментов определены пределы варьирования основных факторов (частота вращения п=330...550 мин-1, диаметр сметающей щетки D=0,25...0,35 м И количество пальцев N=4... 12 шт в щетки), влияю-, щих на полноту сметания хлопка. Для нахождения их экстремальных значений применили метод математического планирования эксперимента. После реализации матрицы ортогонального центрального композиционного плана для трех независимых переменных 'получено следующие уравнение регрессии, адекватно описывающее зависимость полной! сметания хлопка от n(xi), D(xo) и N(xg): Y=87,88 + 4,69x1+ 4,54*2-1 12,15хз~

-2,75xlx;rl,9xix3 - 2,7х2хз-3,46х!2- 1,53x2й- 5,06x32 [IS]

Решение данного уравнения на оптимум показывает, что оптимальными параметрами сметающей щетки являются: частота вращения 485 мин"1; диаметр щетки 0,31 м; количество пальцев в щетке 12шт.

Исследованию параметров прижимного щитка-отражателя предшествовало изучение характера движения дольки хлопка в зоне ведомого шкива методом скоростной киносъемки. Фрагменты киносъемки дали ясную картину о характере движения частицы хлопка вокруг ведомого шкива. Долька хлопка, захваченная зубьями, как и предполагалось теоретически, под действием центробежной и других сил, поворачивается вокруг точки захвата и стремится оторваться от зуба. В отдельных случаях, отрывается и уходит в потери. Для предотвращения этого нежелательного явления, ведомый шкив был снабжен при-химным щитком-отраллтелем. На основе дишифровки кадров киносъемки определен" угол v обхвата последним периферии ведомого шкива и угол io установки ее- нижней кроши, значения которых равны, соответственно 80° И 75°.

Вликнпа агесра А медду интксм и ведомым шкипом на полноту подбора хлошса изучался в лабораторных условиях при V,1=1.42 м/с и к=1,0. Интервал варьирования Д выбирался исходя из размерных характеристик спавших на землю частиц хлопка и находился в пределах 20...60 мм. Результаты исследований, показали, что наибольшая полнота подбора хлопка соответствует случаям, тогда Д-0,03..,0,05м. Как при меньшем, так и при большем Д, влияние щитгл на полноту подбора хлопка, малоэффектно. В первым случае, частица хлопка при входе в указанный зазор, вторым концом ударяется о нижнюю кромку щитка и обратно падает на землю. Во втором случае, оторванная с зубьев частица хлопка, скользя но внутренней стенке щитка, падает на землю. Таким образом, оптимальным является Д-0.04...0,045 м.

Влнягпю £орми и материала ианалквдюдего элемента на его износ и влияние последнего на полноту подбора хлопка, проводились в полевых условиях. Эксперименты проведены при скорости трения накалывающего элемента Утр=0,85 м/с о почву (средний суглинке), .физическая глина в составе которой составляла 33,9 %,. Исследованы зубья конструкции ЦШИХПрома. УПХ-536А и типа УПХ-536 (предлагаемый) , подвергнутые 3-м видам тер>ппеской обработки. Чтобы создавать максимальную нагрузку, в опытах наказывающие элементы полностью погружались в почву. По результатам экспериментальных исследований получены зависимости износа накалывающих элементов от их наработки. Установлена, что удельная величина износа зубьев в зависимости от их конфигурации находится . .35' 10~5 м/га.

Б качестве ир1ггсрня оцепим влияния износа накалывающих элементов на технологический процесс, приняли относительную полноту подбора хлопка. Установлено, что при одинаковой величине износа, предлагаемый зуб -типа УПХ-536, обладает по сравнению с другими наилучшей способностью обеспечить высокую полноту подбора хлопка. Исходя из агротехнических требований, предъявляемых к подборщикам хлопка, предельных значинием износа данного типа зуба можно принять 2 мм. При этом наработка до предельного износа предлагаемого зуба в 3,5...4 раз больше по сравнении с серийным зубом УГК-536А.

Стабильность технологического процесса, выполняемого рабочим органом, зависит не только от износостойкости накалывающих элементов, но и от их прочности. Для изучения прочности зубьев проведена се; чя экспериментальных исследований. При этом критерием оценки прочности зуба принята критическая сила импульса, вызывающая деформацию или излом зуба. На первом этапе при поступательной скорости машины Ум=1,42 м/с, коэффициенте опережения рабочего ор-

гана к=1,3...1,б и твердости почвы 0,03...О,16 МПа, методом тен-зометрирования определены действительные значения импульсов сил, действующих на зубья при технологическом процессе установлено, что с увелечением коэффициента опережения - к рабочего увеличивается сила соударения между почвой и зубом, а время соударения -уменьшается. При этом . импульс силы находится в пределах 0,03...0,035 Не.

На втором этапе экспериментов, на специальной установке замерены критические значения импульсов сил, которые, в зависимости от формы зубьев и вида их термической обработки оказались равными 8...12 Не. Это значит, что вубья имеют достаточную прочность и рёальные силы (0,03...0,035 Не) действующие на зубья, неопасны и немогут повлиять . на стабильности технологического процесса рабочего органа. На основе результатов эксперимента в качестве вида термической обработки материалов накалывающих элементов рекомендована закалка с последующим отпуском.

На основе теоретических и экспериментальных: исследовашо! разработан и изготовлен опытный образец машины для подбора остатков урожая хлопчатника, который прошел полевые, хозяйственные й государственные испытания. Результаты показывают, что предлагаемый ауб дает наилучшие агротехнические показатели. При этом полнота позора составляет 75... 76 X, а засоренность подобранного хлопка 23...25 %. За счет эффективности работы сметающей щетки полнота подбора остатков урожая увеличивается на 10 и более про-

Таблица 1

Агротехнические показатели экспериментального аппарата (Данные УзМСС)

( | ПОКАЗАТЕЛИ 1 АТТ | по-данным йслыт|

| Подобрано машиной всего, % |не менее 85 1 89,1 |

| коэффициент вариации, % — | 22,33 1

| доверительный интервал , ! 1,7-2,2 |

| Подобрано за первый проход, % 1 72,5 |

(Подобрано за второй проход, % 1 16,6 |

| Оставлено на земле, X 1 Ю,9 . |

| Засоренность хлопка-сырца, % (не более 35

1 за первый проход 1-25,1 |

| . ва второй проход _ 1 29,1 1

| Влажность хлопка-сырца, 1.................... .... . -........ X |не 1 . более 20 1 11,3 | I !

ценюв и доходят до 88...89 %, что подтверждается данными УзШС, полученными во время предварительных государственных испытания экспериментальной'малины (табл.1).

8 чотазртой глада рассчитана экономическая зФЯфктйвность от аппарата с предлагаемыми функциональными элементами. Годовой экономический эффект по сравнению с подборщикам хлопка ПХП-1,8 составляют 36779,7 сум.

СПШ'Ш пшлйы

1. Существующие хлопкоуборочные машины и их рабочие органы недостаточно совершенны,. не обеспечивают сбор урожая хлопка без потерь па землю и в "мертвой зоне" (никннх ярусах куста хлопчатника) . Ранее проведенными исследованиями установлено, что потери хлопка после прохода хлопкоуборочных машин составляет на нижних ярусах куста 3...4 %, на поверхности междурядья 7...12 X от общего урожайности хлопчатника. Создашше в свое время специальные механические подборщики хлопка были материалоемкими, энергоемкими и имели низкие агротехнические показатели. Пневматические подборщики хлопка, установленные на хлопкоуборочных малинах, только частично механизируют процесс подбора и являются малоэффективными. Таким образом, проблема механизации сбора остатков • урожая хлопчатник все еще остается актуальной задачей в хлопководстве;

2. Для механизированного с.бсра остатков урожая хлопка необходимо эффективное техническое средство, за прототип которого мо-жеть быть принят рабочий орган накалывающего типа. На основе рабочей гипотезы обоснована и разработана принципиальная схема аппарата с функциональными элементами для сбора хлопка как с кустов, так' и с поверхности междурядья хлопчатника.

3. Разработанная математическая модель процесса перемещения частиц хлопка с нижних ярусов куста хлопчатника и гребня грядки на середину междурядья позволила определить параметры сметающей щетки. Установлено, что основным фактором, влияющим на перемещение частицы хлопка является частота вращения п сметающей щетки, длина in ее пальца и количество N пальцев в щетке.

4. Полученные аналитические зависимости для определения величины износа накалывающего элемента позволили определить его рациональную форму. . Установлено, что для повышения износостойкости накалывающего элемента необходимо придать ему специальную самозатачивающуюся конфигурацию и подвергнуть термической обработке.

5. Теоретические и экспериментальные исследования с применением современных методов позволили обосновать оптимальных параметров предложенных функциональных элементов, а именно:

а) но сметающей щетке: частота вращения п-485 мин"1, длина пальца ln»i55 мм и количество пальцев в щетке tW12 шт;

б) по прлш.июыу щитку-отрадателю: угол установки шкней кромки ï,o'-75°> угол обхвата ведомого шкива прижкмнш щитком-отражателем £,=80° к зазор меаду ведомым шкивом и прнкимным щитком-отражателем Д = 45 мм;

в) по технологическим параметрам насаливающего элемента: высота накалывающего элемента h=4,2 мм, угол наклона задней грани к основанию а=35° и высота задней грани b = 2,2 мм.

6. Предлагаемый ' аппарат с оптимальними параметрами функциональных элементов обеспечивает полноту подбора хлопка с нижних afiycoB куста хлопчатника в пределах 75..79 а, с земли 87..89%.

7. Компоновочные параметры предлагаемого аппарата позволяют использовать его на хлопкоуборочной малине в качестве сменного аппарата-модуля без каких-либо конструктивных, изменений в её скс-теме навески.

8. Экономический эффект от применения двухрядного аппарата для подбора остатков уролсая хлопка составляет за один'год более £0778,7 сум по ценам на февраль 19S5 года.

. 9. Дальнейшее исследования должен быть направлены, в соответствии с концепцией развития хлопкоуборочной техники, на обоснование параметров комбинированного аппарата для сбора всего остатка урожая хлопчатника.

Основное содержание диссертации изложено за следующих работав:

1. Акбаров И.А., Худаяров З.Ж., Атаметов Д.Т. О надежности ■Подборщика хлопка накалывающего типа // Тез. докл. республ. научно- техн.конф.'- 1991 г,-Фергана,- с.36.

2.Акбаров И.А.,Атаметов Д.Т., Худаяров З.Ж.-и др. Подборщик хлопка-модуль на Oase хлопкоуборочной машины //Реф.науч.техн. сб. "Механизация хлопководства"- 1991.-N"12. с.12-13.

3.Акбаров H.A., Худаяров З.Ж.,Атаметов Д.Т. Сметающая щетка к под^орци'там хлопка с механизмом копирования //Реф.науч.техн. сб-. "Механизация ялошданэдстра"-1992.-И"1. с. 12-13.

4. Атаметов Л,Т., Худаяров З.К. Тукилган пахталарни териб олишда санч/.ö одуьчи ишчи кием элементларшшнг тадкикотн // Пахта-чидик малмналарн назарияси ва уни ишлаб чикаришни такомшшаштириш муамаолари: Сб.науч.трудов ТашГТУ.-Тошкент, 1993.- с.22-25.

- 5. Худаяров З.Н, Стабильность технологического процесса лен-точно-зубчатых рабочих органов подборщика хлопка // Проблемные çonpocu механики И машиностроения: Тез. докл. международн. науч.

- 17 -

практ. конф. 25-27.мая 1993 г.Та'икепт, 1993,- с.ЗВ.

.* О.Акбаров Л.Л., Худаяроз З.Ж. Санчиб олувчи турдаги ерга ту-килган палтани териш мадлшалари тишларштнг ишкапанпш нули// Пах-тачилик машяапаря иазарияси ва уии ишлаб чикарюгои тачомяллаштк-ркш муаымоларп:Сб.науч.трудов ТзшГТУ. - Тоикент, 1993.- О.25-20.

7. Худаяров З.Ж. СзлчпО олувчи турдаги тукилган пахтани терувчи иазчн орган тшларини абразив шароитда епилиш //Еиларшшг излаииилаон га шшаб чшаришнинг истшсболи: Сб.науч. трудов ТашГТУ. - Ташкент, 1993. -с. 41-43.

8.; Акбаров 51. Л. .Худаяров З.Я. Ерга тукилган пахтгли терувчн аппарат функционал таркибини тадпипоти натижалари // Разработка, производства и эксплуатация с/х маяии в условиях рыночной экономики: Тез. докл. мекдунэродн. науч.-техн. симпоз. 0-7 дегабрп 1994 г, Ташкент, 1994.- С.21-22.

9. Худачров З.Ь'. Ерга тукилган пахтайг терувчи апиаратлар супирувчи чуткасининг тадкпкоти пасяхаяар» // Разработка, производства и эксплуатация с/х машин в условиях рыночной экономики: Тез. докл. мелдунзродн. науч.-тб)М'.. симпоз1. 6-7 декабря 1994 г, Тазкент, 1934. -С.24-2Е. '

пшл хрдав терувчи аппарат ¡шщионлл

тасвири ' ¡5/$ $шттт лсоо»

Худоёров зафаржо)? ЯУмагвич Узбештстсге «ряазв?}? хужмкгини механизапия'лзйя ва электр-лаштирии ияаий-тазщий'рт ннститути-Янгийузг, 1995.

и> ш> я № г т л ф с н л н

Мазкур ии пачта ^осили крлдгаиюрини териб олгтшинг механизади-ялаштириш дарсьжасиии ошириш муаммосига багинланган. Ерга тукилган пахтани терувчи санчиб олувчи турдаги кшчи органларнинг копструк-тнв зволшнясики та^лмли асоснда пахта х,ослли ^олдга?ларшш терувчи аппаратнинг ма^бул функционал тасвири таслиф этгаган. Аппарат функционал элементларшшнг асосий улчамларинп асослаи ма1;садида олуй борилган илмий излаливлар натижалари келтирилган.

Таклиф зтилаётган аппаратнинг иамуна нусхаси тайёрланиб лаборатория, хужалик .ва дастлабки давлат синовларидан утказилган.

Назарий ва амалий тад^игатлар натижасига кура аппарат функционал элементларининг макбул улчамлари ^йидагилардан иборат: ■

а) супирувчи чутканинг айланиш частотаси п=485мин"^,. бармо?^па-рининг уэунлиги 1П=155 мм ва чуткадаги бармо^ар сони N=12 дона;

б) туси^-кайтаргич пастки ^иррасини урнатилиш бурчаги £0=75°,

■угаклалувчи ыкивни г;амраи бурчаги 4=80° ва етаклаиувчи шкив билан орасщаги тир^ия /Ы5 мм;

в) санчилуьчи элемент тишининг баландлиги h=4,2 мм, тиш op»ja киррасининг санчилувчи элемент асосига ^иялив . бурчаги «=35° ва ор^а ¡^ирраскнинг баландлиги Ь=2,2 мм.

Тиииф этшган аппарат ерга тукилган лахгаиинг 88...89 % теришга ^одир ва бир йшиик иктисодий самара ПХП-1,8 машинасига нисбатач iö95 йил фе-Браль ойи нарадарида 36778,7 суши ташкил этади.

substantiation of the functional diasram and parameters the cotton retrieves

Hudayarov Zafargon Guraaevich Uzbek research institute of mechanisation and electrifiotion of agriculture - Yangiyul, 1935.

ABSTRACT

This work is devoted to the solve the problem of mechanisation to retriave the residues of cotton crop.

Proposed the rational funstional structure of the cotton retriever and examined technological processes its working elements - the tooth of- the sweeping brush, pressure cutoff plate arid punching, element.

On the ' basis of theoretical and experimental investigations vfith useing the modern methods and techniques the foiiowing main parameters of the functional elements are substantiated:

a) as for sweeping brush - rotational frequency n=485rev/Kin, the length of finger 1=155 mm, number of fingers in a brush N=12;

b) as for pressure cutoff plate-the angle of place of lover edge e.o= 75°, the are of contact of the slack pulley г,=80°, the clearance between the slack pulley and pressure cutoff plate Д=45[Ш;

c) as for punching elerr.ent-the height of tooth h=4,2 mm, the angle • of pitch rear edge for tl>e base a=35°, the height of the rear edge Ы2,2па.

The annual Income of use two-row cotton retrieever is 36778

sua psr year (according to prices of February 39Ö5). fjj, ^

ftf

Подпксаво в cu'iaib 4M. V 13'Jjr.. <Ьо{шат №84'/is. оперативная печать, бумага Nt t усл. p. j, I уч. азд, д.. тираж 60. , заказ № 420. Отпечатаю В тззогргфн* ТгыГТУ, Ташкент, Вузгородок, ул. Тзлабал;^. St.