автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров установки и повышения качества герметизации уборочно-транспортных средств

РГб од

О КОЯ

На правах рукописи

БЕЗИРОВ Мартин Хатуевич

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ И ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ГЕРМЕТИЗАЦИИ УБОРОЧНО-ТРАНСИОРТНЫХ СРЕДСТВ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного

производства.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

Кандидата т^ничепшх нл VI,"

Нальчик - 2000

Работа выполнена в Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

КАСКУЛОВ Мусабий Хабасович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - Краснодарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. П.П. Лукьяненко (г. Краснодар)

Защита диссертации состоится 9 ноября 2000 г. в 14— часов на заседании диссертационного совета К. 120.86.03 при Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии по адресу: 360004, КБР, г.Нальчик, ул. Толстого, 185.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан 9 октября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

ВОЛИК Роман Николаевич

кандидат технических наук, МАШУКОВ Хасанби Иналович

доцент

А.Д. Бекаров

Актуальность темы. Одним из эффективных условий увеличения производства сельскохозяйственных культур является комплексная механизация их возделывания, уборки, транспортировки и послеуборочной обработки зерна. На современном этапе развития сельского хозяйства все операции по производству зерна, включая уборку и транспортировку, механизированы. С возрастанием степени механизации остро встает проблема сохранности выращенного урожая на всех этапах технологического процесса производства, переработки и доведения сельскохозяйственной продукции до потребителя.

Существующие методы уплотнения уборочно-транспортных средств требуют значительных трудовых и денежных затрат и не обеспечивают полной герметизации машин. В качестве материала для уплотнения машин используют отработавшие свой срок службы ремни, шланги, деревянные планки, фанеру, кровельное железо, брезент и другие материалы. Однако при уплотнении ими металлических поверхностей не обеспечивается надежная герметизация и не всегда они пригодны для уплотнения щелей кузовов машин и комбайнов.

За последние годы для целей уплотнения уборочно-транспортных машин используют пенополиуретан (ППУ). Однако нет научных основ по обоснованию режимов работы установок и качественного нанесения ППУ покрытий. В связи с этим исследования по разработке технологии нанесения ППУ смесей для герметизации уборочной техники и кузовов транспортных средств приобретают особую актуальность.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является создание теоретических основ и разработка установки для герметизации уборочных машин и кузовов транспортных средств.

Для достижения этой цели в настоящей работе были поставлены следующие задачи:

1. Теоретическое обоснование процесса смешивания ППУ смесей и определение параметров установки для нанесения покрытий, для чего рассмотрены следующие вопросы:

- исследование особенностей процесса нанесения ППУ покрытий;

- исследование силового воздействия воздушного потока на струю жидкости ППУ;

- обоснование параметров факела распыла;

- анализ работы пневмотранспортера и его расчет;

- расчет эжектора установки для заполнения пенопласта сыпучим материалом;

- моделирование процесса смешивания и определение параметров установки для нанесения ППУ покрытий.

2. Разработка методики и приборов для контроля потерь зерна при комбайновой уборке, а также качества герметизирующих материалов для уплотнения уборочно-транспортных средств.

3 . Разработка и испытание опытного образца установки для нанесения ППУ покрытий узлов комбайнов и кузовов транспортных средств и уточнение на основании экспериментальных данных оптимальных параметров и режимов работы такой установки.

4. Оценка показателей технико-экономической эффективности уборочно-транспортных средств после их модернизации.

Объекты и методы исследования. Основными объектами исследования являлись установка для нанесения ППУ покрытий, а также зерноуборочные комбайны и транспортные средства, вывозящие урожай зерна с поля. Аналитические исследования проводились с использованием теоретических положений математического анализа, гидравлики и гидродинамики. При проведении экспериментальных исследований применялись известные, а также частные оригинальные методики. В основу обработки опытных данных были положены методы математической статистики с использованием ЭВМ.

Научная новизна. Впервые разработана и реализована на ЭВМ математическая модель процесса получения ППУ покрытий и определены оптимальные параметры и режимы работы установки для герметизации уборочно-транспортных средств.

Получены: уточненное уравнение силовых воздействий воздушного потока на струю жидкости; уравнения для расчета работы пневмотранспортера и эжектора установки для наполнения пенопласта сыпучими материалами; параметры факела распыла пистолета-распылителя.

Разработан и реализован на ЭВМ механизм функционирования одной из возможных конструкций распылительного устройства для получения и моделирования процессов смешивания жидких ППУ смесей и сыпучих (твердых) компонентов.

Практическая ценность результатов исследования заключается в том, что разработаны, изготовлены и апробированы устройства и приборы для контроля за процессом напыления наполненных пенопластов. Предложена новая конструкция трехкомпонентной установки для получения наполненных пенопластов и определены ее оптимальные параметры и режимы работы по конструктивным, технологическим и энергетическим показателям.

Реализация результатов исследования. Результаты научных исследований используются ОАО "Нальчикский машиностроительный завод" (КБР, г. Нальчик) при разработке технических средств для герметизации уборочно-транспортных машин.

Установка для нанесения ППУ покрытий использовалась в 19982000 гг. в хозяйствах КБР для герметизации зерноуборочных комбайнов СК-5 "Нива", Дон 1500Б, грузовых автомобилей марок ГАЗ, ЗиЛ и КамАЗ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-производственной конференции "Основные направления научного обеспечения АПК КБР (г. Нальчик,

1999 г.), на Международной научно-практической конференции "Экологически безопасные технологии в сельскохозяйственном производстве XXI века" (г. Владикавказ, 2000 г.), на Южно-Российском научно-техническом семинаре "Механика дискретных сред" (г. Зерноград,

2000 г.), на межвузовском научном семинаре "Механика" (г. Нальчик, 2000 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов. Содержит 138 страниц машинописного текста, 53 рисунка, 5 таблиц, 4 приложения. Список использованной литературы включает 104 наименования, в т.ч. 13 иностранных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и приведены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» дан краткий обзор результатов исследований по использованию ППУ покрытий и разработке средств для их нанесения на различные поверхности.

Анализ показал, что средние потери зерна колосовых при благоприятных условиях и высоком уровне организации уборки составляют 7,9%, а при низком уровне организации уборки это значение доходит до 22%. Виды потерь зерна складываются из следующих составляющих: на корню (до 12%); при скашивании (до 3,2%); при уборке валков (до 2,5%); при обмолоте (до 2,1%); потери через неплотности комбайна (до 1,1%); потери на токах (до 0,6%); потери при перевозке (до 0,7%). Это свидетельствует о наличии огромных резервов для снижения потерь зерна.

Анализ многолетних и многочисленных экспериментальных исследований и данные хозяйственных наблюдений позволили составить под-

робную классификацию причин возникновения потерь и механических повреждений зерна при комбайновой уборке.

Все причины можно объединить в группы, каждая из которых включает ряд конкретных факторов, в той или иной степени влияющих на количество как прямых, так и косвенных потерь зерна при уборке. Необходимо обратить внимание на очень важное обстоятельство, отраженное в классификации причин, - замкнутый характер схемы, убедительно показывающий взаимосвязь (прямую или косвенную) всех факторов друг с другом.

Одни транспортные средства, даже хорошо подготовленные к перевозкам зерна от комбайнов, не решают полностью проблем ликвидации потерь зерна при перевозках. Немаловажную роль в этом играют состояние дорог и режим движения транспортных средств. Наличие рытвин, ухабов, неудобных выездов на основные магистральные дороги с полей, крутые повороты в сочетании с высокой скоростью движения приводят к тому, что в этих местах увеличиваются потери зерна.

Анализ показал, что существующие методы уплотнения уборочных машин и кузовов транспортных средств не обеспечивают их полной герметизации.

В этом плане заслуживает внимания использование ППУ покрытий. Несомненные преимущества процесса напыления - высокая производительность, высокое качество ППУ, хорошая адгезия его к самым различным материалам и, наконец, совмещение процессов получения ППУ с нанесением его на обрабатываемую поверхность. Эластичные пенопла-сты эффективно уменьшают вибрацию и поглащают толчки, в связи с чем их используют в амортизирующих устройствах. Этот фактор также важен при перевозке зерна по бездорожью.

Производство пеногшастов в нашей стране начало развиваться после 1945 г. Мировое производство ППУ в 1995 г. составило более 5 млн. т.

Отечественной промышленностью освоен серийный выпуск многих марок пенопластов, в том числе эластичных ППУ для напыления: ППУ-ЗН, ППУ-У-Н, ППУ-202-1, ППУ-203-1, ППУ-225Н, ППУ-304Н, ППУ-308Н и др.

К первым отечественным установкам, получившим промышленное применение, относятся «Пена-1» и «Краснодар». В результате усовершенствования установки типа «Пена-1» созданы установки для напыления жесткого ППУ типа «Пена-2», «Пена-3», «Пена-4». Конструкции установок «Пена-9» (ВНИИСС) и «Ромашка-1», созданные на базе описанных выше, являются более совершенными. Эти установки укомплектованы пистолетами-распылителями с набором распыляющих сопел. В

результате сотрудничества предприятия В1 (Германия) и ВНИИСС (Россия) создана напылительная установка «ТРУСИОМА» SN6-12.

Из зарубежных фирм в этом плане можно отметить такие, как «Binns» (США), «Sekmer» (Франция), «De Willibs» (США),

На основании анализа конструкций отечественных и зарубежных установок по нанесению ППУ следует отметить, что существующие дозирующие агрегаты и напылительные пистолеты в основном работают по двухкомпонентной схеме.

Исследованием процесса напыления Г1ПУ покрытий занимались Булатов Г.А., Гершкович Б.М.. Тарасов В.И. Над получением конструкционных ППУ работали Жук А.И., Жутеев Г.И., Коваленко В.П., Иоффе И.М., Шелестова A.A., Калякин Б.К. Техническую инструкцию по уплотнению эластичным материалом марки ППУ-225Н бортовых соединений кузовов автомобилей для перевозки зерна разработали Петров E.H., Орлов В.А., Соколов С.А. Использование двухкомпонентных установок в различных регионах России освещено в работах Родионова А.Н., Анош-кина В.Н., Кривеико И.В., Лебедева А.И., Соколова С.А., Маркеева H.A., Каскулова М.Х. и др.

Из зарубежных авторов, занимавшихся вопросами технологии и производства ППУ покрытий, следует отметить работы Banghmann Е.М., Махеу Е.М., Seymar R.B., Van Delinder L.S., Hitado C.J. и др.

Анализ состояния проблемы показал, что в нашей стране и за рубежом созданы различные образцы установок для нанесения ППУ покрытий.

Однако конструкторские работы в этом направлении ведутся в большинстве случаев без научного обоснования наоснове личного опыта конструкторов и очен'ь часто под влиянием тенденций мировой практики. Такой подход связан с перерасходом средств при конструировании и испытании экспериментальных установок и ведет к созданию многочисленных образцов новых машин, часто не отвечающих предъявляемым требованиям.

Во второй главе «Теоретическое исследование процесса смешивания и определение параметров установки для нанесения пекополиу-ретановых покрытии» рассмотрены особенности процесса смешивания ППУ покрытий, силовое воздействие воздушного потока на струю жидкости ППУ, приведены результаты расчета параметров факела распыла ППУ, проведен анализ работы пневмотранспортера и его расчет, а также расчет эжектора установки для наполнения пенопласта сыпучим материалом.

В течение ряда лет нами были проведены работы по обоснованию теоретических основ и разработке установки для нанесения покрытий с целью уплотнения кузовов транспортных средств и герметизации механизмов и узлов уборочных машин эластичным ППУ. В основу создания установки была заложена математическая модель процесса смешивания компонентов ППУ и учтено большинство факторов, влияющих на этот процесс.

Особенность процесса напыления ППУ сводится к следующему. Жидкие исходные полиэфирная и изоционатная композиции равномерно, в строго определенном соотношении подаются к напылительному пистолету (распылителю), который обеспечивает их смешивание, распыление и транспортировку, в результате чего они покрывают обрабатываемую поверхность слоем, толщиной 0,5 - 2 мм. После вспенивания толщина нанесенного слоя увеличивается до 5 - 20 мм и он окончательно затвердевает.

Получение двухкомпонентного ППУ связано со смешиванием отдельных компонентов А и Б в специальной смесительной камере за счет подачи воздуха. В связи с этим необходимо было провести моделирование процесса смешивания на основе изменения давления воздуха и компонентов, подаваемых в смесительную камеру.

Для определения расходов компонентов А и Б и воздуха исходили из следующих положений: подача воздуха идет по трубопроводу диаметром Б) и длиной Ь], компоненты подаются трубопроводом диаметром О2 и длиной Ь2- Давление компонентов на выходе насосов Рь а воздуха на выходе компрессора Р2. Смесительную камеру с ее основными параметрами подобрали согласно схеме, изображенной на рис. 1.

Расход компонентов и воздуха (м 3/с) определили по соотношению:

'мсЦ- коэффициент расхода; со - площадь живого сечения выходного отверстия насадки, м2; я - ускорение силы тяжести, м/с2; Р - давление в камере, Па; у - удельный вес, кг/м3.

Потери давления (Па) от насоса до смесительной камеры для компонента А (с учетом потерь из-за внезапного расширения) равны:

р = цЮ-(2ЧР/у)0'5,

О)

АРА = (©2а/ю,а - 1)2рАУА2/2,

(2)

6-6

Рис. 1. Схема подачи компонентов А и Б и воздуха в смесительную камеру.

где к>2А, Ю|д — соответственно, площади поперечного сечения до и после внезапного расширения для трубопровода, подающего компонент А, м2; рд - плотность компонента А, кг/м3; уА - скорость потока компонента А, м/с.

Соответственно для компонента Б имеем:

ДРБ = (ш2Б/со1Б-1)2рБуБ2/2, (3)

где а>2Б, со!Б - соответственно, площади поперечного сечения до и после внезапного расширения для трубопровода, подающего компонент Б, м2; рн - плотность компонента Б, кг/м3; уБ - скорость потока компонента Б, м/с.

Аналогично для воздуха определяются потери давления (Па) по длнне воздухопровода:

ДРВ = /ЛУО,рпуп2/2, (4)

где X - коэффициент сопротивления трения по длине трубопровода, равный 0,05...0,04; рв - плотность воздуха, кг/м3; vB- скорость потока воздуха, м/с.

Давление на местных сопротивлениях для воздуха будет равно:

ЛРв1 = ^PBVbi2/2, (5)

где ^ = + \,2,

= 0,505 + 0,303Sin9 + 0,226Sin9, ^=(<»/<0!- I)2,

Ш[, Юг - соответственно, площади сечений трубопровода до и после расширения, м2; vBj - скорость потока воздуха за местным сопротивлением, м/с.

Зная величину потерь давления и значения давлений на выходе го компрессора и насоса, можно определить соответствующие расходы компонентов и воздуха. По общему расходу и площади поперечного сечения насадки определяется скорость истечения смеси (м/с) из насадки:

v = ji(2P/y)°'5. (6)

Если подавать исходные компоненты в напылительный пистолет под небольшим давлением (Р<1 МПа), то вытекающая из сопла жидкая струя распадается на крупные капли, диаметр которых соизмерим с размером выходного отверстия сопла. При скорости истечения струи менее 10 м/с обеспечивается лишь грубый распыл. Лучшее распыление жидкости достигается при значительном повышении скорости ее истечения (до 100 м/с).

Расход жидкости (кг/с) будет равен:

Gx = CpFK(20gpP)0'5, (7)

где Ср - массовая концентрация; Р - давление в смесительной камере, Па; р - плотность жидкой смеси, кг/м3; Рж - площадь сечения выходного отверстия, м2; g - ускорение свободного падения, м/с2.

Учитывая, что фактический расход компонентов легко измерить экспериментально, можно по формуле (7) определить давление в смесительной камере пистолета:

Р - Сж2/(20р2Рж^Р).

(В)

По формуле (8) можно приближенно рассчитывать размеры сопла проектируемого пистолета. Сначала следует определить диаметр жидкостного сопла для максимальной заданной производительности установки. Затем, зная удельный расход воздуха для используемой композиции, можно определить соответствующий массовый расход воздуха и найти диаметр воздушного сопла.

Для обеспечения качественного распыла и нанесения равномерного по толщине покрытия распыл должен осуществляться на расстоянии, большем чем начальный участок, определяемый соотношением:

Б0 = 0,67гоС), (9)

где О - экспериментальная константа, равная 0,07...0,08; г0 - радиус насадки, м.

Радиус переходного сечения определится по формуле:

гпср« = г080/п0 = 3,3г0. (10)

Скорость струи в пределах основного потока факела может быть найдена по зависимости:

0,96Уо

(П)

0,29 + <31/Го

где 1 - расстояние от рассматриваемого сечения до насадки, м; V,, -начальная скорость распыла, м/с.

Одним из основных параметров распыла является максимальная величина длины факела распыла, рассчитываемая по формуле:

У„2

2g[l + К, У02/(28ё)]

(12)

где с!=2г0 - диаметр насадки, м; К! =0,00025/(1+1000(1) - коэффициент.

Величина v0 определяется по выражению:

vo = (0,62...0,6X2gP/Y)0'5. (13)

Для насадки го=4-10"3 м и полюсного расстояния h0=0,29ro/Q получаем ho=l,6-10'2 м. При этом начальный участок So=4-10"2 м. Максимальная длина факела распыла изменяется от 0,5 до 3,6 м. Коэффициент Kt при этом оказался равен 2,4845-10'4.

Для обеспечения нормального транспортирования сыпучей компоненты необходимо знать потери давления при транспортировании и значения критической, т.е. предельной скорости, при которой начинается транспортировка сыпучего материала.

Известно, что скорость транспортирования должна быть больше или равна критической, определяемой по формуле:

Vxp = co6[Cß(D/d)3'65]0'5, (14)

где cd - параметр, зависящий от размеров частиц и изменяющийся в пределах от 0,005 до 0,5.

Потери давления в трубопроводе при транспортировке можно вычислить пр v-v^, по формуле:

АР = АРцщдО + <|>Ср), (15)

где АРвдзд - потери давления воздуха, определяемые из зависимости:

APB0U==?JpB03Av2/(2D). (16)

При диаметре частиц d=5-10"4 м, рг =1,8103 кг/м3, массовой концентрации Ср=1, диаметре D=0,012 м, длине 1=10 м, t=20°C величина критической скорости составляет у,ф=4 м/с, коэффициент гидравлического трения А.=0,06, потери давления для воздуха АРаотд=0,46-103 Па, потери давления при транспортировке АРСМ =0,742-103 Па.

Для обеспечения работы пневмотранспортера частиц трехкомпо-нентного порошка необходимо доставить этот порошок из бункера в пневмопровод. Для этих целей используется эжектор, представляющий собой конструкцию, состоящую из камеры смешивания, в которой частично размещены две конические трубы, не соединенные между собой

(сужающаяся и расширяющаяся), а также отвод всасывающий, помещаемый одним концом в бункер с порошком.

Величину вакуума можно определить по формуле:

Ьвак = 1бд/(7Т22а) (а,/с14 - а2Ю4) + Ра,Уу - Р;/у. (17)

С использованием данного соотношения были проведены оценочные расчеты величины вакуума. Для параметров: с!=0,002 м, 0=0,012 м, изменение давления от 0 до 10 МПа, изменение расхода воздуха от О до 0,5 м3/мин или от 0 до 50 л/мин (от 0 до 0,6 л/с) при стабильном значении давления, равном Р=10 МПа величина вакуума получилась равной 0,1 м.

В третьей главе «Экспериментальная часть научно-исследовательской работы» поставлены задачи экспериментальных исследований, приведены методики экспериментальных исследований и обработки их результатов, изложены основные результаты экспериментальных исследований пневмотранспортера для сыпучих материалов и пистолета-распылителя, определены оптимальные параметры для смешивания пеновых материалов.

Для проведения экспериментальных исследований по определению оптимальных параметров пневмотранспортера разработан ряд узлов: эжекторное устройство, приставка для подачи сыпучих материалов и пистолет-распылитель.

Установлено, что критическая скорость потока воздуха, при которой начинается транспортировка сыпучих материалов (перлит), находится в пределах 6...8 м/с, а изменение этой скорости в зависимости от диаметра пневмотранспортера носит линейный характер (рис. 2).

Оптимальными параметрами пневмотранспортера можно считать для эжектора диаметр 2...4 мм, для воздухопровода - 10...15 мм.

Если при транспортировке сыпучих материалов по трубопроводу диаметром 12 мм и длиной 1...20 м давление увеличивается на МО3 Па, то при увеличении ее до 50 м давление возрастает до 2,6-103 Па.

Получены теоретические и экспериментальные зависимости изменения расхода сыпучих материалов от скорости потока воздуха для эжектора и воздухопровода.

Величину вакуума, возникающего в камере А, находили по формуле:

Ьвак = а2у//(28) - а1/у,2/(2§)+ Р1Т/у - Р,/у. (18)

V.

и/с

16 12 В 4

0,0 1 0, № Д.] 0,04 0,05 0, Вб

О, и

Рис. 2. Изменение критической скорости транспортировки сыпучих материалов в зависимости от диаметра пневмотранспортера.

Для <1 = 0,002 м, О = 0,012 м, Р = 0...10 МПа и = 10...15 л/с определили теоретически и экспериментально величины У[ и у2 (м/с) в зависимости от <3 (л/с). При этом величину скорости воздушного потока определяли по формулам:

и у2

VI = 4д/(л02), 4(2/(71с12).

(19)

(20)

Используя указанные выше соотношения провели оценочные расчеты вакуума для параметров <1 = 0,002 м и Э = 0,012 м. Давление изменялось от 0 до 10 МПа, а расход воздуха от 0 до 50 л/мин. Полученные данные сведены в график зависимости Ьвак = (рис. 3). Из графика видно, что для стабильного значения давления 5 МПа величина вакуума равна 0,13 м.

На основании полученных данных нами разработаны новое устройство для смешивания и распыления многокомпонентных материалов (а.с. №1386315) и пистолет-распылитель (а.с. №1163525).

Рис. 3. Изменение величины вакуума в зависимости от давления воздуха.

Рис. 4. Зависимость давления воздуха от соотношения компонентов А и Б в камере смешивания.

Как видно из рис. 4, для начального давления воздуха это соотношение весьма велико и не всегда может быть обеспечено используемыми насосами. Оптимальным можно считать диапазон Рв=4,04-105...2 02-Ю5 Па. В этом случае давление, создаваемое насосом для подачи компонентов, должно быть выше давления воздуха от компрессора для подачи воздуха в 2,5...5 раз, что вполне осуществимо.

Расчеты показали, что с увеличением давления воздуха расход компонентов изменяется не по линейному закону, а имеет более сложный характер. Так, при давлении 5,05-105 Па расход резко возрастает что указывает на начальную стадию распыла (кривая 2 на рис. 5), также рассчитанная для всего интервала давлений. Однако, скорость распыла не имеет резких изменений от давления.

Аналогичные зависимости получены и отдельно для расхода воздуха и смеси компонентов (кривые 3 и 4 на рис. 5).

Рис. 5. Зависимость расхода жидкости компонента А (1), скорости распыла (2), расхода воздуха (3), расхода жидкости компонента Б от давления воздуха (4).

Из результатов исследований следует, что для получения качественного ППУ необходимо, задаваясь исходным давлением воздуха по рис. 4 определить требуемое давление для компонентов А и Б, что будет соответствовать необходимому соотношению компонентов. Кроме того, используя рис. 5 можно получить требуемый расход компонентов А и Б для данного давления, а также расход воздуха, что позволяет определить время непрерывной работы установки. Полученная для данного давления скорость распыла соответствует оптимальному режиму работы установки.

Полученные данные были использованы при создании конструкции распылительного устройства и разработке автоматических средств управления процессом смешивания и распыла ППУ смесей.

В четвертой главе «Результаты производственных испытании установки для нанесения ППУ покрытий» приведены результаты испытания уборочно-транспортных средств с ППУ покрытием и оценена экономическая эффективность использования разработанной установки.

Двухкомпонентная установка для ППУ покрытий состоит из станины, приводного и дозирующего устройств, пульта управления, двух бачков для ППУ смесей, мешалки, пистолета-распылителя и питающих шлангов. Такая конструкция работоспособна, что подтверждается ее апробированием в различных отраслях народного хозяйства.

Однако такая схема конструкции установки способна производить покрытие пенополиуретаном только для отдельно выбранных соотношений компонентов. Введение в состав полиуретановых смесей наполнения из дешевого материала (вулканического пепла, перлита) позволяет резко снизить затраты дорогостоящих компонентов. Данное обстоятельство потребовало проведения дополнительных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. С учетом этого нами были проведены расчеты, разработаны рабочие чертежи и изготовлена экспериментальная установка для отработки технологии нанесения наполненных пенополиуретановых покрытий (наполнитель - сыпучий материал - перлит, вулканический пепел и др.).

Установка состоит из следующих основных узлов: станина (платформа); приводное устройство; контрольное устройство; дозирующее устройство; пульт управления; бачки для компонентов А и Б; бункер с дозатором для наполнителя; мешалка для наполнителя; пистолет-распылитель; устройство для транспортировки наполнителя; питающие шланги (рис. 6).

На основании лабораторных испытаний установки для нанесения покрытий с гидроприводом разработана экспериментальная установка улучшенной конструкции с электрическим приводом, которая по срав-

нению с гидравлическим приводом обеспечивает более надежную работу в целом установки и возможность управления работой непосредственно с пистолета-распылителя. Для этого в конструкцию внесены существенные изменения. В частности, заменена гидравлическая станция на электродвигатели постоянного тока и разработана электрическая схема блока управления; разработано устройство для нанесения покрытий жидких и сыпучих компонентов. Существенным отличием является разработка электрической схемы блока управления.

Рис. 6. Общий вид экспериментальной установки.

В результате испытаний установлено, что характеристики установки соответствуют требованиям, предъявляемым для нанесения ППУ покрытий.

Испытания показали, что установка обеспечивает получение изоляционных покрытий, обладающих высокой адгезией. Для стальных, алюминиевых и деревянных подложек адгезионная прочность равна пределу прочности покрываемого материала.

После предварительного испытания зерноуборочного комбайна Дон-1500 Б (контрольный вариант) непосредственно в загоне установлена значительная потеря зерна. Комбайн устанавливали на ровную площадку, под ним стелили брезент. Затем запускали комбайн в работу и пропускали через него 100-150 кг хлебной массы. В результате тщательного обследования и наблюдения за потерями зерна россыпью через щели жатки комбайна и молотилки выявили места утечки зерна.

Установлено, что наиболее активными узлами, через которые происходит утечка зерна в комбайне, являются: капот барабана; верхняя головка колосового элеватора; козырек выгрузного шнека; нижняя головка колосового шнека; смотровой люк колосового шнека; выгрузной шнек (соединение наклонного шнека с горизонтальным); соединение наклонной камеры жатки с приемной камерой молотилки; нижняя головка зернового элеватора; смотровой люк зернового шнека; уплотнение стыков грохота с корпусом молотилки; отверстия для валов, корпусов подшипников и подвесок в корпусе молотилки; верхняя головка зернового элеватора; места стыков жатки с наклонной камерой (окно); задняя стенка корпуса жатки; щель между днищем корпуса жатки и дном наклонной камеры.

Величину потерь зерна определяли взвешиванием зерновой массы, собранной с брезента размером 3x5 м в четырех местах убранного поля в характерных по густоте местах хлебостоя (контрольный вариант). При уборке озимой пшеницы (урожайность 25 н/га) в среднем в пределах брезента было 600 зерен или 40 зерен на 1 из расчета, что брезент имеет общую площадь 15 м2. Составлена номограмма для определения потерь зерна (рис. 7).

Расчеты по номограмме показали, что потери зерна через неплотности комбайна составляют 0,8%. Максимальные потери составляют 1,8%.

На опытном комбайне этот показатель оказался равным 0,35-0,6%.

В результате производственного испытания получено, что уплотнение зернопроводящнх узлов и мест стыков рабочих органов комбайна позволяет на каждом убранном гектаре дополнительно собрать в среднем 50-150 кг полноценного зерна.

Расчеты с целью определения экономической эффективности установки для герметизации комбайнов и кузовов транспортных средств показали, что за счет герметизации комбайнов и транспортных средств уменьшаются потерн зерна на 1,2...3,3%. При урожайности 20 ц/га дополнительно сохраняется уже убранного урожая на поле 0,24...0,66 ц пшеницы с одного гектара.

У о

160 } п ^шропь

ц/га

I

[ИСЛО зерен 0 конкурс - 1кв.м., Ш1

Тио

Рис. 7. Номограмма для определения потерь зерна через щели комбайна.

Только сельскохозяйственные предприятия Кабардино-Балкарской республики за счет герметизации уборочно-транспортной техники могут получить дополнительно 5,2 млн. руб/год.

]. В результате проведенного анализа причин и факторов, обуславливающих потери зерна при комбайновой уборке установлено, что при низком уровне организации уборки снижение урожая доходит до 22%, что свидетельствует о наличии огромных резервов для уменьшения потерь убранного зерна, причем одним из эффективных приемов является герметизация неплотностей комбайнов и транспортных средств.

2. Впервые разработана и реализована на ЭВМ математическая модель процесса получения пенополиуретановых покрытий и определены оптимальные параметры и режимы работы установки для герметизации уборочно-транспортных машин.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

3. Получено уточненное уравнение силовых воздействий воздушного потока на струю жидкости и определены параметры факела распыла пистолета-распылителя.

4. Получены уравнения для расчета работы пневмотранспортера и эжектора установки для наполнения пенопласта сыпучими материалами.

5. Разработан и реализован на ЭВМ не имеющий аналогов механизм функционирования одной из возможных конструкций распылительного устройства для получения и моделирования процессов смешивания жидких пенополиуретановых смесей и сыпучих (твердых) компонентов.

6. Разработаны, апробированы и рекомендованы новые устройства и приборы для контроля за процессом напыления наполненных пенопла-стов.

7. Предложена новая конструкция трехкомпонентной установки для получения наполненных пенопластов и определены ее оптимальные параметры и режимы работы.

8. Внедрение комплекса разработанных в настоящей диссертации мероприятий решает две важные народнохозяйственных задачи:

- уменьшение потерь зерна за счет герметизации уборочно-транспортных машин путем реализации разработанных механизмов и технологии нанесения пенополиуретановых покрытий;

- снижение трудовых и энергетических затрат на единицу продукции за счет наполнения пенополиуретановых смесей более дешевыми твердыми сыпучими материалами (перлит, вулканический пепел и др.).

9. При планируемом объеме внедрения рекомендаций, изложенных настоящей диссертации, только по Кабардино-Балкарской Республике экономический эффект составит более 5,2 млн. руб в год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Рациональное использование земельных ресурсов - условие устойчивого развития КБР // Материалы научно-производственной конференции "Основные направления научного обеспечения АПК КБР".-Нальчик, 1999 (в соавторстве).

2. Исследование процесса герметизации кузовов транспортных средств и зерноуборочных машин // Доклады на Южно-Российском научно-техническом семинаре "Механика дискретных сред".- Зерноград, 2000 (в соавторстве).

3. Руководство по уплотнению эластичным пенополиуретаном зерноуборочных комбайнов и кузовов транспортных средств (в помощь механизатору).- Нальчик, 2000 (в соавторстве).

. 4. Устройство для уплотнения кузовов автомобилей и зерноуборочных комбайнов // ИЛ КБЦНТИ №33-021-00,- Нальчик, 2000 (в соавторстве).