автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров и разработка рабочих органов машин для заготовки сенажа

Введение

1. Технологии заготовки сенажа

1.1. Состояние вопроса

1.2. Технологии и комплексы машин для заготовки сенажа 21 2. Обоснование параметров и разработка рабочих органов машин для скашивания трав

2.1. Разработка косилки беспальцевой ПН

2.2. Разработка рабочих органов косилки-плющилки ПН

2.3. Разработка рабочих органов косилки валковой с кондиционером

2.3.1. Обзор конструкций кондиционеров

2.3.2. Обоснование параметров кондиционера

2.3.3. Обоснование значений параметров направляющего кожуха кондиционера

2.3.4. Технологическая схема и параметры кондиционера

2.3.5. Экспериментальное исследование кондиционера

2.3.6. Разработка валковой косилки с кондиционером

2.3.7. Лабораторно-полевые исследования кондиционеров; и плющильных аппаратов 56 3. Обоснование параметров и разработка рабочих органов машин для ворошения и сгребания скошенных трав 62 3.1. Разработка рабочих органов ротационных граблей-ворошилок ПН

3.2. Разработка рабочих органов граблей универсальных ПН

4. Обоснование параметров и разработка конструкции рабочих органов кормоуборочного комбайна ПН

4.1. Обоснование конструктивной и технологической схем комбайна

4.2. Анализ транспортирования измельченной массы по силосопроводу

4.3. Разработка рабочих органов кормоуборочного комбайна ПН

5. Технико-экономический анализ комплексов машин для заготовки сенажа

5.1. Технико-экономический анализ комплексов машин

5.2. Реализация результатов исследований

Кормопроизводство является одной из важнейших отраслей агропромышленного комплекса Российской Федерации, темпы и научно-технический уровень развития которого во многом определяют решение продовольственной проблемы страны, полного удовлетворения потребностей населения в продовольствии.

Сложная социально-экономическая ситуация в стране в 90-е годы и связанное с этим ухудшение материально-технического обеспечения привели к резкому спаду производства кормов. По сравнению с 1990 годом объем заготовок сена в 1998г. снизился на 64%, сенажа на 65%, силоса на 1%.

Одной из основных причин резкого сокращения производства кормов является острый недостаток в кормоуборочной технике. На начало 1999г: обеспеченность хозяйств РФ тракторными косилками составляла 56%, тракторными граблями 44%, кормоуборочными комбайнами 60%, пресс-подборщиками 56%. Недостаток техники привел к сокращению посевных площадей под кормовыми культурами с 41,4 млн. га в 1990г. до 28,4 млн. га в 2000г., а также не позволяет осуществлять заготовку кормов в сжатые агротехнические сроки по прогрессивным технологиям.

Следует отметить, что разработка и производство кормоуборочной техники в Советском Союзе размещались вне пределов Российской Федерации. В России полностью отсутствовало производство универсальных кормоуборочных комбайнов, ротационных граблей-ворошилок, пресс-подборщиков.

Простым воспроизводством недостающих машин проблемы, возникшие в кормопроизводстве, на современном уровне решить невозможно.

Необходим качественный прорыв-внедрение новейших технологий и комплексов машин для их осуществления. Одной из прогрессивных технологий является приготовление сенажа из интенсивно провяленных высокопитательных трав и травосмесей. Эта технология позволяет осуществлять комплексную механизацию всех операций и получать корм высокого качества. Доля сенажа в общем объеме кормов в зимних рационах скота составляет до 25%.

Из изложенного выше следует, что разработка комплекса машин современного технического уровня для заготовки сенажа весьма актуальна и имеет государственную значимость. Такой комплекс машин был создан и поставлен на производство в ОАО «Тульский комбайновый завод» в 1994. 2000г.

Целью представленной работы является обоснование параметров и разработка рабочих органов машин для заготовки сенажа. Она выполнена автором в период 1994. 2000г. в рамках концепции разработки и освоения производства зерно- и кормоуборочной техники в ОАО «Тульский комбайновый завод», изложенной в докторской диссертации Баранова А.А. «Методологические основы создания и освоения производства зерно- и кормоуборочной техники в условиях реформирования сельскохозяйственного производства России».

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Сенаж является одним из основных кормов, составляющих основу рациона жвачных животных. Технология приготовления сенажа из интенсивно провяленных высокопитательных трав и травосмесей позволяет осуществлять комплексную механизацию всех ее операций без затрат ручного труда, получать корм высокого качества при меньшей стоимости (по сравнению с другими технологиями), в связи с чем является перспективной для кормопроизводства России.

2. Комплекс машин для заготовки сенажа включает в себя валковую косилку-плющилку или валковую косилку с кондиционером и кормоуборочный комбайн, оснащенный подборщиком. При неблагоприятных погодных условиях, а также при низкой урожайности трав в комплексе используются универсальные ротационные грабли. В первом случае - для оборачивания валков, во втором -для их сдваивания.

3. Для кошения высокоурожайных трав на высоких поступательных скоростях используется беспальцевый режущий аппарат с одним подвижным, другим неподвижным ножами. Исследования показали, что при поступательных скоростях 2,5-3 м/с надежность технологического процесса составляет 1.

Определены параметры аппарата: ход ножа - 84мм, число двойных ходов в минуту - 545.

4. Разработаны математические модели, описывающие: движение била кондиционера включая его колебание; движение скошенной массы по билу кондиционера; транспортирование измельченной массы по силосопроводу кормоуборочного комбайна.

На основе математических моделей разработаны инженерные методики расчета рабочих органов.

5. Установлено, что оптимальными значениями параметров кондиционера с V-образными билами и гладким направляющим кожухом являются: диаметр ротора по концам бил - 550мм; частота вращения ротора при обработке бобовых трав -650 мин."1, при обработке злаковых трав - 780 мин."1. Длина била - 220мм; зазор между крайними точками бил и направляющим кожухом на входе - 55мм, на выходе - регулируемый: от - 10 до - 50 мм.

6. Лабораторно-полевыми исследованиями установлено, что скорость сушки скошенной массы, обработанной кондиционером, в 2,1 раза выше по сравнению с необработанной массой и в 1,5 раза выше по сравнению с массой, обработанной плющильным аппаратом.

7. Питательная ценность корма (к.е.), обработанного бильным кондиционером, превышает питательную ценность необработанного корма в 1,5 раза, и в 1,2 раза корма обработанного плющильным аппаратом. Содержание каротина (мг/кг) повышается в 1,55 раза, и в 1,2 раза соответственно.

8. Обоснована технологическая, конструктивная схемы и параметры универсальных граблей ПН-610, обеспечивающих формирование валка с ширины прокоса - 5м при движении по полю вкруговую и с ширины прокоса -8,6. 10м, при движении по полю челноком.

- 1009. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, рекомендованные технологические и конструктивные схемы и параметры машин реализованы в косилке беспальцевой ПН-510, косилке-плющилке ПН-530, валковой косилке с кондиционером ПН-535, универсальных граблях -ворошилке ПН-600 и ПН-610, кормоуборочном комбайне ПН-400, освоенных ОАО «Тульский комбайновый завод» и поставляемые сельхозпроизводителям России.

10. Разработанные кормоуборочные машины соответствуют мировому техническому уровню и превосходят применявшиеся в сельском хозяйстве России аналоги по основным агротехническим и эксплуатационным показателям.

Оснащение сельского хозяйства России этими машинами способствовало увеличению объемов заготовок сенажа с 17,3 млн.т в 1998г. до 21,5 млн.т в 2000г., т.е. на 24%.

1. Изыскание и обоснование системы машин для комплексной механизации, поточной технологии заготовки, приготовления и скармливания консервированного корма из бобовых трав. М: Отчет ВИСХОМа, 1967.

2. Баранов А.А., Кузнецов Н.В., Особов В.И., Демишкевич Э.Б. Рекомендации по технологиям заготовки кормов кормоуборочным комплексом "Простор",- Тула: ОАО "ТуКЗ", 1997.

3. Особов В.И., Васильев Г.К. Сеноуборочные машины и комплексы-М: "Машиностроение", 1983.

4. Кузнецов Н.В., Баранов А.А., Жалнин Э.В., Зайцев А.А. Жатка /Свидетельство №10983 от 16.09.99 на полезную модель,- Бюл. 9.

5. Ярмашев Ю.Н., Фарбер Г.Л., Агранович М.И., Кукушкин В.И., Кузнецов Н.В., Никульчев И.С. Режущий аппарат к уборочным сельскохозяйственным машинам. А.С. №656585 от 15.04.79. Бюл. 14

6. Баранов А.А., Кузнецов Н.В., Особов В.И. Косилка беспальцевая ПН-510 "Простор" // Сельский механизатор, 2000. №6.

7. Протокол № 09-39-96 (4130362) приемочных испытаний косилки беспальцевой -Подольская МИС, 1996 .

8. Баранов А.А., Особов В.И. Обоснование параметров и схемы косилки-плющилки // Известия ТулГУ Серия Машиностроение - Выпуск 2. Тула: ТулГУ, 1997,-с. 179-184.

9. Протокол № 03-62-97 (1130112) приемочных испытаний косилки-плющилки прицепной ПН-530- Владимирская МИС, 1997.

10. Баранов А.А., Особов В.И., Мартынов В.И., Кузнецов Н.В. Прицепная сельскохозяйственная машина. Свидетельство № 10993 от 16.09.99г. на полезную модель. - Бюл. 9

11. Особов В.И., Баранов А.А., Кузнецов Н.В. Обоснование параметров кондиционера валковой косилки. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 2000. №4.

12. Особов В.И., Смирнов Г.А. Кинематика ротационных режущих аппаратов. //Труды ВНИИКОМЖ М. 1984.

13. Ландац Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика // М: Наука, 1965, №1.

14. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. М.: "Высшая школа", 1980.

15. Пановко Я.Г. Ведение в теорию механического удара.- М.: Наука, 1977.

16. Логинов Л.Н., Серый Г.Ф., Косилов Н.И., Гаврилов В.П. Зерноуборочные комбайны двухфазного обмолота,- М: 1999

17. Баранов А.А., Кузнецов Н.В. Обоснование параметров направляющего кожуха бильного кондиционера валковой косилки // Автоматизация и современные технологии 2000, №10.

18. Протокол № 03-65-99 (4130142) приемочных испытаний косилки валковой прицепной с кондиционером ПН-535. Покров, 1999.

19. Баранов А.А., Кузнецов Н.В., Малышева Л.Г. Жатка. Свидетельство на полезную модель №16056 от 10.12.2000г - Бюл. 34.

20. Баранов А.А., Кузнецов Н.В., Зайцев А.А. Уборочная машина. -Свидетельство модель №16054 от 10.12.2000г. на полезную Бюл.34.

21. ГОСТ 20915 Сельскохозяйственная техника. Методы определения условий испытаний.

22. ГОСТ 28722 Машины сельскохозяйственные и лесные. Косилки-плющилки. Методы испытаний.

23. ГОСТ 27626 Корма растительного происхождения. Методы отбора проб.

24. ГОСТ 13496.17 Корма. Метод определения каротина.

25. РД.10.1.1. Испытания сельскохозяйственной техники. Основные положения. Номенклатура показателей.

26. РД. 10.8.2. Испытания сельскохозяйственной техники. Косилки, косилки-плющилки и косилки с порционным сбросом. Методы испытаний.

27. Баранов А.А., Кузнецов Н.В., Особов В.И., Демишкевич Э.Б. Семейство ротационных граблей-ворошилок "Простор" // Механизация и электрификация сельского хозяйства М., 2000. -№11.

28. Протокол № 03-60-97 (4130282) приемочных испытаний граблей ротационных универсальных ПН-600 Владимирская МИС, 1997.

29. Протокол № 03-50-99 (4130132) приемочных испытаний граблей ротационных универсальных "Простор" ПН-610. Покров, 1999.

30. Баранов А.А., Особов В.И. Анализ схемы питающего аппарата. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1997, №6.

31. Резник Н.Е. Кормоуборочные комбайны. М.: Машиностроение, 1980.

32. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М: Машиностроение, 1975.

33. Баранов А.А., Особов В.И. К теории измельчающего аппарата кор-моуборочного комбайна // Техника в сельском хозяйстве, 1998, №3.

34. Баранов А.А. Выбор поверхности дефлектора кормоуборочного комбайна // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1998, №3.

35. Ефимов О.В., Баранов А.А., Кузнецов Н.В., Золотов Ю.Е., Особов В.И. Кормоуборочный комбайн "Простор" Нечерноземья. // Сельский механизатор, 1997. №5.

36. Баранов А.А., Кузнецов Н.В., Золотов Ю.Е. На полях Нечерноземья ПН-400 // Сельский механизатор, 1997. № 9.

37. Протокол № 09-25-96 (1130122) приемочных испытаний комбайна кормоуборочного ПН-400 Подольская МИС, 1996.

38. Протокол № 03-52-97 (4130292) приемочных испытаний комбайна прицепного кормоуборочного ПН-400 Владимирская МИС, 1996.

39. Кузнецов Н.В., Корнеев В.М., Малышева Е.А., Пивоварова Т.Н., Тенникова Т.Н. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту прицепного кормоуборочного комбайна ПН-400 РИЦ ГОСНИТИ, М, 1998.

40. Баранов А.А., Золотов Ю.Е., Кузнецов Н.В., Дубакина Т.В. Силосо-провод кормоуборочного комбайна. Свидетельство №14412 от 27.07.2000г. на полезную модель - Бюл.21

41. Кузнецов Н.В., Баранов А.А., Золотов Ю.Е., Макешин В.М. Механизм питающих вальцов. Свидетельство № 14415 от 27.07.2000г. на полезную модель - Бюл.21

42. Баранов А.А., Особов В.И., Светлов Ю.П., Кузнецов Н.В. Сница / Свидетельство № 10975 от 16.09.99г. на полезную модель -Бюл.9

43. Баранов А.А., Кузнецов Н.В., Зилов Ю.В., Особов В.И., Северов В.И. Комплекс машин для заготовки сенажа // Достижения науки и техники АПК, 1999, №7- iOb

44. Утверждаю Первый заместитель генерального директора ОАО "Тульский комбайновыми завод"1. Л.Денисов1. СПРАВКА

45. Все машины прошли приемочные испытания на государственных МИС, рекомендованы в производство и серийно выпускаются на ОАО "ТуКЗ".

46. ПН-510 акт госкомиссии № 2663 от 03.04.97г. выпуск с начала производства 188 штук.

47. ПН-530 акт госкомиссии №2861/51-96 от 27.01.98г.

48. ПН-535 акт госкомиссии №2711 от 28.12.99г. , общий выпуск ПН-530 и ПН-535 - 46 штук.

49. ПН-600 акт госкомиссии № 2680 от 27.01.98г.

50. ПН-610 акт госкомиссии № 2712 от 28.12.99г., общий выпуск граблей 296 штук.

51. ПН-400 акт госкомиссии № 2654/76-95 от 20.10.96г., выпуск с начала производства - 690 штук.

52. Разработанные кормоуборочные машины соответствуют мировому техническому уровню и превосходят применявшиеся в сельском хозяйстве России аналоги по основным агротехническим и эксплуатационным показателям.

53. Годовой экономический эффект от использования имеющихся в сельском хозяйстве кормоуборочных комбайнов ПН-400, ротационных граблей ПН-600 и ПН-610, валковых косилок ПН-530 и ПН-535 составляет 17147 тыс.руб.

54. Зам.генерального директора директор по производству1. Главный экономист1. А.В. Богомолов1. В.Н. Болынов- ю(>

55. СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

56. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙоА/о

57. На основании полномочий, предоставленных Правительством СССР, Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий выдал настоящее авторское свидетельство

58. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Союза ССР21 декабря 1978 г'

59. Действие авторского свидетельства распространяется на всю территорию Союза ССР.

60. ПреЛсеШипель Госкомитета Начальник <»п<)е.ш1/1//У1ЛЛЛ,

61. Союз Советских Социалистических Республик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (И, 656585

62. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

63. Дополнительное к авт спид -hv т

64. Заявлено01.07.77 (21) 2490118/30 15 (51) М Кл.2с присоединением заявки N<> -■ A 01 I) 55/02

65. Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет Опубликовано 15.04.79. Бюллетень № N Дата опубликования описания 1&.0Ч 79. (5.5) УДК б.'II.354. .022 (088.8)

66. Авторы ((у н Ярмлшо», Г. Л. Фарбер, М. И. Агранович,изобретения Ц Кукушкин, Н. В. Кузнецов и И. С. Пнкульчев71. Заявитель

67. РЕЖУЩИЙ АППАРАТ К УБОРОЧНЫМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМ МАШИНАМI

68. Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к режущим аппаратам уборочных сельскохозяйственных машин.

69. Известен режущий аппарат, содержащим брус с установленным на нем сегментным подвижным ножом, за задней кромкой которого расположена пластина трения, с прижимами и неподвижными противорежушими пластинами (2|.

70. Целью изобретения является пони ничто ремонтоспособностн режущего аппарата.

71. Это достигается тем, что п рот и воре жущие пластины прикреплены к брусу соеди20юд656585лннтМьнммн элементами, размешенными вне Зоны действия ножа за его задней кромкой при этом задняя кромка ножа смещена вперед относительно соединительного элемента.

72. На фи г. 1 показан режущий аппарат; на фиг. 2 . то же, поперечный разрез.

73. Режущий аппарат к уборочным сельскохозяйственным машинам работает следующим образом.

74. При совершении возвратно-поступательного движения ножа 2 стебли растений перерезаются режущими кромками сегментов 6 и протнворежущими кромками пластин 4.10

75. Источники информации, принятые во вни--}', мание при экспертизе

76. Патент США № 3199279, 56—305, 1962.

77. Патент США № 3098338, 56-296, 1960.20