автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.04, диссертация на тему:Обоснование конструктивной схемы и параметров рабочих органов машин для измельчения стеблей хлопчатника в тюках

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ И ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИН ДЛЯ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ СТЕБЛЕЙ ХЛОПЧАТНИКА В ТЮКАХ

Специальность 05.20.04 — Сельскохозяйственные и

гидромелиоративные машины

На правах рукописи

АТАХОДЖАЕВ Абдулатиб

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент — 1992

Работа выполнена в научно-исследовательском отделе I «¡Композиционные и полимерные материалы» и на кафедрах «Сельскохозяйственное машиностроение» и Детали машин» Ташкентского государственного технического , университета имени Абу Райхана Беруни.

I. ' ч

! Научный руководитель — член корреспондент ЛИ Республики Узбекистан, доктор технических наук, профессор Негматов С. С.

Научный консультант — доктор технических наук, доцент

Капланов А. М.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Ганиев М. С.,

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Куламетов Н. А.

Ведущая организация — ГСКБ по машинам для хлопководства.

Защита состоится « С1Цр£/~)$ 1992 г. ц «_/#_»

Час. на заседании специализированного совета К 67. 07. 02 в Ташкентском государственном техническом университете имени Абу Райхана Беруни по адресу: 700095, г. Ташкент, Вузгородок, ул. Университетская 2, ФКМА, ауд, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в Межвузовской фундаментальной библиотеке (700011, г. Ташкент, ул. Навои, 13).

Автореферат разослан « » М&¡?УП С\ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

ИСМАНОВ Л\. А.

"Л

ГГДЦИгГ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

т.уалъность темь1. Развитие материального производства в ленных условйях. увеличивает потребность в сырье и вспомд- ■ гашелышх материалах. Поэтому одни.! из важнейших направлений развития народного хозяйства.республики является максимальное использование источников вторичного сырья и сельскохозяйствен-них отходов. ... ....

В Узбекистане наиболее подходящим сырьем для изготовления стружечных плит различного назначения являются стебли хлопчатника, заготавливаемые специальным пресс-подборщиками ППЛ-?-1,6х по технологии САИЭ. Однако, отсутствие мзщпн для предварительного измельчения стеблей хлопчатника в тюках.задерживает их использование в качестве сырья для.производства стружечных плит.

Проведенный анализ показал, что существующие рабочие органы для измельчения стеблей хлопчатника, обеспечивавшие измельчение небольших слоев (до 50 км), не могут быть-применк/.ы для.измельчения стеблей хлопчатника б тюках.-Поэтому изыскание рабочего органа и создание макано для измельчения стеблей, хлопчатника в тюках,.обеспечивающих получение измельченного материала, пригодного для получения композиционных плитных материалов является актуальным вопросом.. .-.....

. .Работа вып-лнена в соответствии с государственным планом • . экономического и социального развития Узбекской ССР на 1506 год, по теме-."Разработка и изготовление измельчителя гуза-паи для получения щепы и стружки и технология получения из них плитных композиционных материалов".

Цель исследования. Обоснование конструктивной схемы и пара-метров рабочих органов машин для.измельчения стеблей хлопчат ника в тюках, обеспечивающих необходимое.качество выполнения технологического процесса при высокой производительности и минимальной энергоемкости.

Обьект исследований. Объектом исследований яеилось устройство для измельчения стеблей хлопчатника в тюках, включакщее механизм.подачи растений в тюках, формирователь высоты слоя, режущий рабочий.орган в виде многосильного барабана и отводящий транспортер. Это устройство воплощено б эксперпмекталы'кй образец, ма:сины, изготовленный по рекомендуемым параметрам.

'■ ■ атодика исследования. Поставленные задачи решались с при-

ыенанием катодов механико-математического моделирования, статистической динамики, теории планирования сднофакторного ¡1 мно-. гофакторного экспериментов. Обработка экспериментальных данных приведена с использованием ЭВМ. Экономическая эффективность рас-читьна в соответствии о ГОСТ 2372В-88"Методы экономической оценки - техника сельскохозяйственная" и ГОСТ 23730-88"Методика определения экономической эффективности нсвих и модернизированшх сельскохозяйственных машин".

Место проведения исследований. Лабораторные эксперименты проведени на ротационном копре ВСО и на специально изготовленных установках в научно-исследовательском отделе "Композиционные и полимерные материалы" ТашПИ. Опытно-промышленные и хозяйстве*-нные иопитания машин проведены на экспериментальном заводе стружечных плит из стеблей хлопчатника в Сергилшском районе г.Таа-кента, в экспертентальном хозяйстве ШО"Средазседьхозмеханиза-ции (САИМЭ) Янгшльокого района и в совхозе "Иваново" Калининского района Ташкентской области.

.... Научная новизна. Получены аналитические зависимости, позволяющие определить параметры рабочих органов машин (силы резания, диатетр межпильной пакбы, ме:кпильное расстояние, толщина пилы) и скоростных режимов.ее работы. По аналитически обоснованным параметрам разработаны и предложены конструкции машин для измел! ченая стеблей хлопчатника в тюках. Новизна предложенного технического решения подтверждена авторским свидетельством на изобретение И 1149452'от 08.12.84г.

Теоретическая ценность. Полученные теоретические зависимости являитоя дальнейшим развитием теории резания стебельчатых сельскохозяйственных материалов, сформированных в тюки.

Практическая ценность. Разработанная машина с рекомендуемыми параметрами обеспечивает.получение сырья из стеблей хлопчатника требуемого качества измельчения для производства стружечных плит. Это подтверждено получением в промышленных условия композиционных .плитных материалов, не уотупащих по качеству древесно-стружечным плитам. Использованием в качестве режуг.-го рабочего органа джинных пил, бывших в употреблении на хлопкоочистительных заводах удалось решить уотранить дефицит инструмента.

Реализация результатов работы. Подтверждена возможность применения разработанной машины в линии производства ДСП ТЭЗСП "Уз-главстроИдревпром" и на предприятиях радиотехнической промышленности для получения композиционных плитных материалов. Маиина также применена в совхозе "Иваново" Калининского района Ташкентской области для кормопроизводства. Кроме этого материалы диссертации нашли применение при проектировании завода отружечньк плит С11-30 "Узглалстройдревпром", в котором предусмотрена установка четырех машин для измельчения спрессованных в тюках стеблей хлопчатника. Экономический эффект от применения результатов работы составляет более 700 тыс.руб. в год по одному заводу строительных плит из стеблей хлопчатника с годовым выпуском 30 тыс.м3 в год.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены на заседании 1210 "Композиционные и полимерные материалы" кафедр "Детали машин", "Сельскохозяйственное машиностроение" ТашГТУ.на республиканских научно-теоретических конферэшшях, на шестом Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике, на заседаниях кафедр "СельскохозяЗственныз машины для полеводства" и "Кормопроизводство" Ростовского института сельскохозяйственного машиностроения и в центральном научно-исследовательском институте по машиноведению ЛИ СССР.

Публикация результатов работы. Основное содержание диссертации отражено в 0 опубликованных печатных работах, проспектах ВДНХ СССР и УзССР и одном авторском свидетельстве на изобретение СССР.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и предложений, списка использованной литературы и приложения. Содержание диссертации изложено на 130 страницах машинописного текста, включает 10 таблиц, 32 рисунка и фотографии. Список литературы вклачает 97 наименований, з том число 4 зарубежных автора. Приложение представлено на 54 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении отражена актуальность тог,ты, цель работы и приведены основные научные положения, которые выносятся на защиту.

И первой гладе рассмотрены особенности использования стеблей хлопчатника в различных отраслях народного хозяйства и анализ работы в области технологии получения стружечных плит из стбблей хлопчатника. Проанализированы исследования ТашПИ, НИМХТЦ, Увглав-стройдревпрома, завода кухонной мебели, НПО "Технолог" (г. Ташкент) и Дезинтегратор (г. Таллин) по получению измельченной массы стеблей хлопчатника для различных наполнителей композиционных плит и других материалов.

Проанализированы технологии и технические средства, применяемые при уборке и заготовке стеблей хлопчатника, проведенные в САИМЭ, ГС1Ш по машинам для хлопководства, АзНИШЭ и зарубежными фирмами "Д«он Дир", "Бриллион", "Лавделл". Отмечено, что существующие и ранее созданные машины для уборки стеблей хлопчатника с одновременным измельчением,грименяются в технологиях, связанных с запашкой (особенно зараженных вилтом) и используемых без хранения в различных производствах в качестве сырья. Отмечается также, что хранить снежеубранные измельченные стебли невозможно, так как вследствие содержания большого количества влаги они быстро загни- . аают.

Проанализированы рабочие органы измельчителей стеблей растений и древесных отходов, приведены основные физико-механические свойства стеблей хлопчатника. На основании анализа выбран режущий рабочий орган в виде многошинного барабана.

Анализ проведенных научных исследований показал, что вопросы резания и измельчения стеблей хлопчатника рассмотрены в трудах И. В.Сабликова, М.С.Ганиева, Н.А.Куламетова, А.М.Капланова, Н.В.Сабликова, М.Н.Саблшшва и других ученых. Значительно больше исследований посвящено вопросам резания стеблей других сельскохозяйственных культур. К ним можно отнести работы И.В.Василенко, И.А.Долгова, Н.К.Резника, Л.П.Харина, А.А.Иваижо, Л.В.Константинова и других ученых. Перечисленные работы были положены в основу создания и усовершенствования конструкции соломосилосорезок, машин для уборки стеблей хлопчатника и другого рода измельчителей. Исследований, связанных с изучением процессов измельчения стеблей растений проведено достаточно много. Однако вопросы измельчения стеблей хлопчатника в тюках режущим рабочим органом, в виде многопильного барабана не изучены.

На основании обзора приведенных работ и в соответствии с поставленной целью сформулированы следующие задачи исследований:

- обосновать способ измельчения стеьлей хлопчатника в тюках дисковимл пилами, о проведением анализа работы зуба пили и исследованием прсцосса образования элементов стружки при измельчении стеблей хлопчатника}

- провести анализ силового воздействия на режущий рабочий орган и на механизм подачи, разработать конструкцию установки для измельчения стеблей хлопчатника в тюках-,

- экспериментально выявить влияние технологических и конструктивных параметров установки на основные показатели работы, разработать математическую модель исследуемого процесса и оптимизировать параметры установки для измельчения стеблей хлопчатника; .

- осуществить производственное освоение результатов исследований о получением опытной партии отружечных плит из стеблей хлопчатника.

Во второй главе представлено обоснование способа измельчения стеблей хлопчатника дисковыми пилами, анализ технологического процесса работы зуба пилы, исследование процесса образования элементов стружки при измельчении стеблей хлопчатника, силовой и скоростной анализы режущего рабочего органа и механизмов подачи измельчителя, Установлено, что стебли хлопчатника при прессовании в тюках практически не поддаются измельчению обычными режущими рабочими органами ножевого типа. Для измельчения стеблей хлопчатника в тюках целесообразно использовать рабочий орган типа "пилы", работающий с образованием струики, путем реализации деформации скалывания.

Рассмотрен профиль зуба обычной дисковой пилы, применяемый в деревообрабатывающем производстве. На рис.1 дана схема протекания процесса срезания стебля хлопчатника.

При всех обстоятельствах С< , чтобы резание прои-

зошло, пила или обрабатываемый материал должны перемещатся один по отношению к другому. Установлено,'что измельчении стеблей хлопчатника.наилучший эффект резания может быть получен при о£ =50°(рио.1а) и при 0;<Х < 90°(рис.1б) процесс резания ухудшается, а при °< ,>90° (рисДв) происходит процесс приглаживания" зубом волокон стебля.

Учитывая изложенное нами была выбрана конструкция зуба пилы При измельчении стеблей хлопчатника в зоне резания происходят сложные явления, связанные с деформированием срезаемого

о)

Oí< 90 I Y>0

Oi = 30 j о

О > 90¡ у >90

Рис,1 Схема процааса срезания стебля хлопчатника зубом пилы

А-^ обрабатываемый материал; Б - зуб пили} С* - угол^резания (угол мезду Передней гранью зуба и поперечно-вертикальной плоскостью, проведенной через точку контакта); р-г ¿тол заострения (угол ыевду передней и задней гранями зуба); ^ - угол наклона резца или задний угол ревца(угол :деиду задней гранью'резца).

материала кавдцм ayóow пили, которое охватывает определенную часть стеблей в зона, контакта И связано с возникновением больших уоилий. Эти явлений рассмотрена в процессе образования элементе! стружки (рис .2),

В процессе струккообразования при распиловке стеблей хлопчатника происходи! отделение элвнта стружки от основное массы. При движении зуба на Дуге резания в момент срезания стружки .усилие достигает своего предела и происходит разрушение струк-. туры стеблей хлопчатника. Вертикальная и горизонтальная составляющие разрушающей силы определяются по формулам:

I» Sin(e+ 6) _

Pi -

P£-(6 + 2t„) ¿0 Та +-

Co5 (4> + б)

_Ыл Мт Sin (£+ 6)_

Со i (<f+ A)[3in(<3+f)* Ct} (f * 6) Cos (f +15)

Толщина элемента стружки определяется по формуле:

__to Тар

бсм(в)|к181Г 8)С^Г4)]* /^[utji^S) Ct3(f+5)- Ik Ъо

(I)

(2)

Рис, 2 Образование .элементов стружки"при резании отебля хлопчатника где ИцИг- сил и нормальные (Приложенные к передней и задней

граня;.! зуба; / ^ - коэффициент трения стружки при скольжении по передней грани зуба; £, 9, ср, у - углы встречи о стеблями и угли действия} ^ -.толщина элемента стружки;

- длина элемента стружки; Т, - предел прочности стеблей хлопчатника; - коэффициент добавочного сопротивления при сдвиге элемента стружки.

Формула (3) показывает, что толщина элемента стружки зависит от факторов: подачи на резэц £„« и2 ; предела прочности стеблей хлопчатника т» ; предела прочности на смятие волокон бсм^; коэффициента трения элементов стружки по передней грани зубя ;, коэффициента трения элементов стружки в плоскости скалывания ; угла резания 5 ; угла действия зуба ; угла встречи зуба с Еолокнами стебля у .

Выражение (3) позволяет определить размер опилок на разных участках дуги резания.

- . Далее приведены силовые и скоростные анализы режущего радо чего органа и механизмов подачи измельчителя стеблей хлопчатника,

В этом разделе определены: статическая и динамическая жесткость кругли пил; скловыз воздействия на пилы и на меха-

ниэмы подачи; мощность, затрачиваемая па резшше; ркорость подачи при равномерном поступательном движении, а также оила трения качения прижимного механизма.

Схема сил механизмов измельчителя стеблей хлопчатника приведена на рио.З.

о Р «л 0*Л 'О I О

щтш

Рио.З. Схема сил, возникающих при взаимодействии механизмов измельчения с измельчаемым тюком стеблей хлопчатника

I - подающий транспортер; 2 - прижимной транспортер; 3 - режущий рабочий орган; 4 - противорез; 5 - тюк.

Горизонтальная составлявшая силы подачи равна:

Р.» Рк + Рн'=(РкСо&^ + Р«Э(п^г„ (4)

где Рк, Р„ - горизонтальные и вертикальные составляющие силы резания;

Еп - количество пил, установленных на пмьном валу; ' ^ - угол резания(угол мэзду передней гранью зуба соответствующий точке приложения силы резания) град.

Максимальная тяговая сила, которую развивает механизм пода-

«ш равна: Рт-[(РнСо&У + Рк , (5)

где Б - ош веса всех стеблей хлопчатника,

{ .- коэффициент трения при скольжении стеблей хлопчатника по поверхности транспортера ( $ -=0,41). Сила воздействия прижимного механизма на стебли хлопчатника равна:

П.- (6)

В третье!! главе "Программа и методика экспериментальных исследований" приведена программа, описана эксперименталгнал уотановка для измельчения стеблей хлопчатника в тыках, приведена классификация факторов и предлагается методика исследования влияния на показатель качества измельчения и основных параметров измельчителя. К таким фактора;.! отнесены: скорость подачи И , степень уплотнения (плотность тюков) Р ; влажность стебля ос ; окружная скорость режущего рабочего органа 1/р ; диаметр мз;х-пильной шайбы а

ш ! отношение скорости механизмов подачи ь } межпильное расстояние б ; толщина пилы 3 ; количество пил н ; диаметр пил Вп ;

'В качестве основного параметра оптимизации принята: средняя длина частиц измельченной массы 1сР (У,) и':; количество мелких частиц €пип(У^.),%, который зависит от таких факторов, как' межпильное расстояние Б (хп) ,м .; толщина пил д м'; количество пил Н (х3) шт.; диаметр пил Бп (*<) м. .

Факторы и уровни их варьирования приведены в таблице I.

При обработке экспериментальных данных использована методика проведения однофакторного и многофакторного экспериментов и математические методы обработки статистических данных с применением электронно-вычислительной техники, а также измерительный комплекс, включающий стандартные средства контроля и регистрации линейных размеров.

Л четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований, дан их анализ, оценка результатов теоретических и экспериментальных исследований, определены рациональные значения регулируемых параметров измельчителя. . . . На первом этапе были проведены лабораторные исследования методом скоростного резания на ротационном копре типа ПСО(ГДР) в диапазоне скоростей от 10 до 50 м/с и определен эффект разрушения стеблей хлопчатника ударной нагрузкой. Установлено,что в лйбой момент высокоскоростного резания стеблей хлопчатника произведение силы резания на скорость резания есть величина постоянная. При этом динамический эффект начинается с 20 м/о и выше, а сила резания уменьшается с увеличением скорости резания до 40 м/с. Учитывая изложенное, для определения скорости резания

Таблица I

Факторы и уровни их варьирования

Уровни варьирования^. мекпильное расстояние Б 1 (хО, м толщина ) пилы о 1 I (Х2) , М . ¡количество; диаметр ¡пил в ба- | пил Юп ¡рабане н ; \ (х,) шш ! 1*«) ■ м

Ооновной уровень

(Хг=0) 0,02 0,00095 30 0,28 0

Интервал варьирования'

им =1) 25 1,55 25 0,08 I

Верхний уровень (Хс = +1) 0,0 ^ 0,00(25 40 0,36 +1

■ Нижний уровень (XI - -I) 0,015 0/ЮО95 15 0,28 '-I

выбраны значения нижнего уровня - 20 м/о, ц верхнего уровня - 40 м/с. ... '

На втором этапе.проведено исследование силы резаная в зависимости от скорости резания при измельчении стеблей хлопчатника на экспериментальной установке. Результаты исследований приведены .на рис.4. По этим данный видно, что сила резания уменьшается с увеличением скорости резашш до 40 м/с, а при : дальнейшем увеличении скорости увеличивается вибрация и возможность аамовозгораНия стеблей хлопчатника при попадании . инородных включений. С учетом этого скорость режущего рабочего органа выбрана 35 м/с.

При измельчении стеблей хлопчатника усилие резания зависит еще от таких факторов, как скорость подачи, плотность и влажность стаЬлей, Для определения скорости подачи при измель

■ , ченри стеблей хлопчатника было проведено исследование при ско ' роста подачцВтеблей 0,01 0,2 м/с. Экспериментальные исследо

■ вания показали, что увеличение скорости подачи Приводит к уск ренному износу вубьев пил или внезапному отказу режущего рабе

, чего органа. На основании данной части работы можно сделать ''Вывод, что для измельчений Стеблей хлопчатника в тюках скорос поДачи может быть выбрана в ограниченном интервале значений, за пределами которого процесс измельчения ухудшается. Определено, что при скорЬсти режущего рабочего органа и =35 м/с,

скорость подачи можно установить в пределах 0,02 + 0,1 м/о / в зависимости от толщины подаваемого слоя.

Сопротивляемость стеблей механическому воздействию определяется не только их фцзико-механическкма свойствами, но и влажк ностыо. Причем влажность влияет также на коэффициент треш-я стеблей по.дискам пил, что оказывает, в свою очередь, влияние на усилие ревшшя, качество измельчения и напроцесо струако-образования. В связи а этим било проведено изучение влияния влажности стеблей хлопчатника на процесс измельчения. Результаты исследований приведены на рио.4.

уЛгпоЗ

—А

10 20 30 40 У?, и/с

0 0,05 0,1 0,15 1*1, „а, м/с

и 15 50 • 45 %

Рио. 4. Усилие резания зависимости от егоскороати,

скорости поддчи и влажности стеблей хлопчатника

,. Они показали, что увеличение влажности стеблей до ЗОЙ приводит к.уменьшению силы резания, а при дальнейшем ое нарастании сила, проходя через миниум, плавно увеличивается. Оптимальная влажность для нормального протекания процесса измельчания стеблей хлопчатника определена в пределах 25* 50??.

. .-При измельчении стеблей хлопчатника многопильным барабаном ■ на стебли действует одновременно несколько пил. При работе дисковых пил происходит вибрация стеблей в рыхлом слое ( с низким коэффициентом уплотнения), что приводит к ухудшению качеотва измельчения с образованием длинномерных волокон и кусков стеблей. Поэтому плотность стеблей хлопчатника в зоне резания имеет

существенное значение. Это усилие определено экспериментальным путем - путем регулировки прижшного механизма. Оно составляет Р8 = 400... 500 Н/ц,

На следующем этапе проведено-исследование влияния наружного диаметра можпильнсй шайбы на поперечную жесткость круглых пил. Исследование проведено следующем образом. На плиту были установлены межиилыше шайбы, пилы и закреплены. На концы пил наЕешен необходимы!! груз и определена поперечная жесткоссть круглых пил. Результаты исследоьаш'й графически приведены на рис.5.

за 20 10 о

100 120 НО 160 1ВО с1Ш1мм

Рис.5 Статическая жесткость круглых пил в зависимости от наружного диаметра межпильной шайбы .а - терретическал; б - экспериментальная.

. Опыты поназывают, что р увеличением наружного диаметра межпильной шайбы статическая жесткость пил возрастает. "Так, для пилы толщиной 0,00095 м с наружны!.! диаметром межпильной шайбы 0,10 м статическая жесткость равна 7,40 И/м:. & с шайбой диаметром 0,1Вм составляет 23,7 Н/ш. Дальнейшее увеличение диаметра межпильной шайбы на дало глолски-' тельных результатов. В связи с этим названный диаметр . был выбран равным 0,18 м. 1 . Далее проведено иссследование влияния мекпильного расстояния и толщины пилы на качество измельчения и на нот-реблнемую мощность. Результаты исследований графически

представлены на рис, 6

с- во

61

ЛО

20

О

6 50

10

9 30

X

« го

£ &

а. Е ° 10

20?

13

л з

е

10а у

ы

.0

5

00 и I

60 3,

О о

40

20

100

120 НО 160

180

5,мм

Риа. С. Влияние можпильного расстояния на обьел-ный вес измельченной массы (I), потребляемую мощность (2,3), наличие мелких частиц(опилки) в измельченной массе (4,5) и среднюю длину частиц измельченной массы (6)

2,4 - толщина пилы - 0,00095 м;, 3,5 - то же - 0,025 м

Результаты исследований (рис.6) показали, что с увели. чением межпильного расстояния при постоянной производительности одновременно уменьшается объемный вес (I), потребляемая мощность (.2,3), количество мелких частиц'в измельченной маосе (4,5) и увеличивается длина частиц в измельченной массе (6).

Исходя из этого межпильное расстояние Э выбрано 0,02м. На следующем этапе проведено экспериментальное исследование толщины слся подаваемого сырья в зависимости от скоростного режима подачи. Результаты эксперимента приведены на рис. V.

Результаты исследований показали, что при скоростном режиме подачи противоречащего барабана и подающих транспортеров ¡- =• "^пр•• = о,4... о,5. толщина слоя подаваемого сырья Ь составляет 0,35...0;4 м, при 1-0,8 толщина

Ь, м

0,3

0,2

0,1

0,40 0,55 0,70 0,85 (.«^КЛ/поа

Рис.7. Толщина слоя подаваемого сырья в зависимости от скоростных режимов подачи

слоя - 0,2 м, а при 1=1 толщина слоя уменьшается до 0,1м.

Оптимальные отношения скоростных режимов подача противо-режущего барабана и подающих транспортеров составляют [ =0,4 ...0,5. При этом происходит измельчение тюков стеблей хлопчатника высотой до 0,4м, при диаметре пилы 0,200 м. Это происходит за счет активного сужения потока стеблей хлопчатника в направлении к зоне.измельчения,

С целью оптимизации параметров измельчителя и получения измельченной массы, отвечающей требованиям потребителя, были проведены серии однофакторных и многофакторных экспериментов.

1 В результате обработки экспериментальных данных получено следующее. Влияние скорости резания Б на удельную.силу реза-нид Р может быть выражено эмпирическим уравнением:

Р = 6,94 - 2,81?^ + 0,0359II4 (7)

' В результате оптимизаций получено, что рациональное значение скорости резания V =33,4...35,6 м/с. При этом сила резания составляет Р" 21,8.. .25,5 Н.

. .. Влияние наружного диаметра межпильной шайбы ¿ш на поперечную жесткость пил может быть описано эмпирическим уравнением: ■ г

| = 2,014 - 0,0492с!и + 0,0009с1 ш (8)

Рациональные значения диаметра межпильной шайбы равно с1ш = 0,1Я. ,.Л,20. и^при этих параметрах обеспечивается жесткость / = 23,7...26,2Н/мм.

. Далее была исследована толщина слоя подаваемого сырья в зависимости от соотношения скорости механизмов подачи I : I " - 520,0 + 304, 94К - 178,70зНг (6)

Исследование зависимости (6) показало, что наиболее рациональным соотношением является I = 0,44...0,5, при' котором = 0,35..,0,40м.

Перечисленные выше параметры < V, ^, С ) определшш путем проведения однофакторного эксперимента. ; Исследования показали, что наиболее существенно влияют на

длину измельченной массы у,) и количество мелких фракций £гмп ( У2 ) следующее независимые факторы: мекпильное расстояние 5 м; толщина пилы 8 (Х2),м ; количество пил в рабочем

органе н (Х3) ,шт. ] диаметр пил м.

Для выбора наиболее рационального сочетания указанных факторов', при котором обеспечивалось'бы нужное качество измельчен' ной массы проведен четырехфакторный эксперимент. В результата. ■ обработке экспериментальных данных получена следующая математическая модель процесса, описываемая уравнениями нелинейных рег-раосий: ' "

У1= -690,77+4,21Х1-5,03Х2+7,68Х3-О,35Х4-0,04X^-0,05X^+0,92X^3 +0,002X^4-1,35X1-0,07X2X3-0,03X2X4-0,10X3+0,03X3X4+0,5004X4; У2= ЗВ ,72-1,39Х1нО ,48Х2-1,37Х3+0, 15Х4 +0,01 Зх| +0,01И-^ --0,03Х1Х3-0,001Х1Х4+0,04х|+0,186X2X3+0,006Х2Х4+0,01зх|--0,0002X3X4-0,0016X4.

Для оптимизации параметров было задало условие:.

У1 й 0,015м; У2 £ 1%

В результате оптимизации с помощью ЭШ были получены рациональные параметры установки: межпильное расстояние .0,02^; толщина пилы 0,00€95м количество пил в пильном барабане 30 шт.; диаметр пилы 0,28 М.

При соблюдении указанных параметров установки средняя

■ r. IB -

длина частиц измельченной маасц получана Yj= 28(34...28,43 .-iú м, мелких фракций - опилки- 2^=5,9,,.6,S%, Из материала какого теше логического состава можно получить стружку на станке ДО-7, соответствующую условиям ГОСТ 10632-69 на ДСП из древесной щепы,

Б пятой главе представлены результаты испыташй измельчителя стеблей хлопчатника в производственных и хозяйственных условиях и дана оценка экономической эффективности от внедрения результатов иооледований,

. Производственные испытания, проведенные на Ташкентском экспериментальном завода стружечных плит "Узглавстройдревпрсма" подтвердили возможность и перспективность исследования измельчителя с режущими рабочими органами в вида многопильного барабана доя предварительного измельчения стеблей хлопчатника в тюках в производстве стружечных плит. Б процессе испытаний из стеб лей хлопчатника получено 1008 и? строительных плит. Фнэико-маханичеокиа овойства этих плит соответствуют требования.! ГОСТ 10632-69 на ДСП из древесной щепы.

Результаты проведенных производственных испытаний подтверждают выводы теоретических и экспериментальных исследований данной работы, что полученный фракционный состав измельченной массы стеблей хлопчатника близок к составу массы из древесной технологической щепы,'При этом удельный расход электроэнергии на получение(материала составляет 15...18 кВт /т, что оущеевве-нно меньше, чем при использовании серийно выпускаемого измельчителя грубых, кормов ИРТ-165 - 20...26 кВт/т.

В целях увеличение объемов выпуска строительных плит правительством Узбекистана в ISQ7 году принято решение о отроител! отве технологической линии Производства ДСП с механической фар: мшиыой (завод СП-30) при экспериментальном .заводе строительны: плит "Узглаистройдревпрома". В проекте предусмотрен цех подготовки древесного сырья и Изготовления стружки из стеблей хлопчатника, где предусмотрена установка четырех; машин для измельчения с!еблей хлопчатника.

Экономический-аффект от применения разработки составляет более 700 тыс,руб. в год по одному заводу строительных плит из стеблей хлопчатника с годовым выпуском 30 тыо.м3 в год.

Далее представлены результаты внедрения работы в условию хлопководческих хозяйств и вадачи дальнейших исследований. Дд; проведения исследований разработан и изготовлен универсальный

отеблелэмельчитель УПС-600, предназначенный для измельчения стеблей хлопчатника непосредственно в полэ.

Испытание этого измельчителя проведено в экспериментальном хозяйстве НП0"Средазсельаозмеханизация"(САКМЭ) (Янпшльский район Ташкзнтской области). В процесса испытания проведено измельчение 10 тн стеблей хлопчатника урожая 1909 года. Испытание измельчителя УПС-600 на измельчении грубых кормов произведено в совхозе "Иваново" КалиниЬкого района Ташкентской области.

Результаты экспериментальных.исследований измельчителя УПС-600 показали, что он удовлетворительно выполняет технологический процесс измельчения стеблей хлопчатника, лшерни, рисовой и ппенлчно'1 соломы, изготовленных в тюках или в снопах с одновременной очисткой выделяемой пыли и погрузкой их в транспортов средство.

Таким образом, применение универсального плевого стебле-измельчителя УПС-600 в хозяйствах для измельчения грубых кормов позволит значительно повысить производительность, надежность и качеотво выполнения технологического процесса измельчения, а также снизить запыленность воздуха в зоне измельчения и значительно очистить сырье от пыли.

Вышеизложенное необходимо проверить в хозяйственных., условиях, что и является задачей дальнейших исследований. Производственные и хозяйственные испытания и анализ технико-экономической эффективности разработки показата, что использование установки «для измельчения стеблей хлопчатника ь прс.мкалзннооти позволит получить крупный экономический и народно-хозяйственный эффект.

0ЕИГ.1В ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

I. Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные 'в лабораторных и производственных уолэвиях позволили выбрать раднональнуо конструкцию устройства для измельчения стеблей хлопчатника в тюках, содержащую установленный в кожухе механизм подачи, формирователь высоты слоя, режущий рабочий орган в виде многопильного барабана и отводящий транспортер, позволяющий получить требуемое качество технологического сырья из стебле!1, хлопчатника.

2. Получены аналитические зависимости, позволяющие определить параметры рабочих органов (силы резанил, диаметр ме.т.пиль-пой гсайбы, межпильное расстояние, толщина пилы) и скоростных

режимов работы машин для измельчения стеблей хлопчатника в тюках,

3.Динамические исследования процесса резания стеблей хлопчатника на ротационном копре ECO в диапазоне скоростей от 10 до 50 м/с позволяли определить силу резания зависимости от его скорости, заключающиеся в том, что произведение силы резания на его скорость есть величина постоянная в любой заданный момент высокоскоростного резания стеблей хлопчатника.

4. Проведенные экспериментальные доследования показали, что при измельчении стеблей хлопчатника в тюках дисковыми пилами сила и мощность резания зависят от толщины пилы, межпильного расстояния, толщины подаваемого слоя, скорости.вращения рабочего органа и.подачи материала в измельчитель. В увеличением мекпильно-го расстояния уменьшается объемный вес, потребляемая мощность и увеличивается длина.частиц измельченной маосы. При увеличении скорости противорежущего барабана относительно подающего и прижимного транспортера можно увеличить толщину слоя подаваемых стеблей хлопчатника.

5. В результате обработки экспериментальных данных о помощью ЭЗМ были получены следующие рациональные 'параметры установки: , скорооть резания 35 м/ci, отношение скоростей противореза и подающих транспортеров - 0,44..,0,5; межпильнсе расстояние 0',02м; диаметр ыежпильной шайбы - 0,18м: ; толщина пилы 0,00095""м< При соблюдении вышеуказанных параметров получены: средняя длина час-гид измельченной массы 28,34, ..28,43*./0тй,мелкг1х частиц 5,9...

В,2%. Из такой технологической маосы можно получить стружку на стружечном станке ДС-7, соответствующую условиям ГОСТ 10632-89 на ДСП из древесной щепы.

. В результате статистической обработки экспериментальных исследований о помощью ЭВМ получены уравнения нелинейных регресоий, являющиеоя математическими моделями, технологического процесса предварительного измельчения тюков стеблей хлопчатника.

. 7. Результаты исследований реализованы в устройствах, которые использованы на Ташкентском экспериментальном заводе строительных. плит"Узглавстройдревпрома" и в совхозе "Иваново" Калининского райяна Ташкентской облаоти. Степень достоверности результатов проведенных исследований, их новизна и практическая значимость научных положений и выводов основываются на данных, полученных при фроведснии экспериментальных и производственных иопыташй .

Автор выражает благодарность за окапание практической помощи и консультации к.т.н., с.п.с. Бабаеву З.И.

Основное содержанке диссертации-опубликовано в следующих работах

1. Атаходжаев А., Мачадяанов Б., Уралов 11. Способ.и установка для измельчения стеблей хлопчатника о целью их использования в производстве древесностружечных плит// К материалам шестого Всесоюзного съезда по теоретической и прикладной механике: Тез. . докл.Ташкент,1986.-с.II. .

2. Атаходжаев А., Махаметов Т. Унивесрсалъный стеблеизмель-члтель'УПС-600//Сельское хозяйство Узбекистана.Научно-произв. журнал .Ташкент ,1990 ,-с .40-41.

3. Атаходжаев А. Измельчение стеблей дисковыми пилами//Сель-ское хозяйство Узбекистана, Каучн.произв.журнал.Ташкент, 1990,-

J,2,-с.50-52.

.4. Устройство для измельчения стеблей растений в тюках. А.с.Щ149452,СССР,иКИ3В27в11/06/ Негматоз С.С., Саидов М.М., Атаходжаев А. и др.(СССР) - 1о.1984г.

5. Сайдоа М.М., Атаходжаев А. и др. Влияние фракционного состава наполнителя из стеблей хлопчатника на механическую;прочность ксппозиционшх полимерных материалов.//Третья Всесоюзная научно-техническая конференция "Композиционные полимерные материала -г сзойства, производствр и применение". Тез.докл.Москва, 1987-0.135.

6. Капланов A.M., Атаходжаев А,, Махаметов Т. Пути повышения качества измельчения стеблей хлопчатннка//Механика сплошных сред. Республ.конференция, посвященная памяти.академика

АН УзССР Х.А.Рахматулина: Тез.докл.Твш(ент,1989-о.П8.

,7. Капланов A.M..Атаходжаев А. и др. Режимные параметры механизмов машин в технологии измельчения стеблей хлопчатника для.производства ДСП //Шестой Всесоюзный сьезд по теоретической и прикладной механике. Тез.докл.Ташкент,1986 -с.12-13.

8. Капланов A.M..Атаходжаев А.Дамидов Ш.А., Махаметов Т. Математическая модель технологических процессов измельчении и переработки стеблей хлопчатника //Контактные явления при сборе и переработке хлспка-сырца.Таз.докл.Республ.научно-технической конференции.Ташкент,1991-е.25.