автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование способов прогнозирования оптимального скоростного режима мобильной сельскохозяйственной техники на скашивании зерновых культур

<<з Л4

С3 ^

«V NN

«V Бель Анатолий Иванович

На правах рукописи

ОБОСЮВАШЕ СПОСОБОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

ОПТИМАЛЬНОГО СКОРОСТНОГО РЕШКА НОБЙЛЬНОа СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХШКИ НА СКАШИВАНИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР

Специальность 05.20.01 - Мвханиеаии* свльскохоаяясгввнного - проивводства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученая степени доктора технических наук

Рявань - 1997

Работа выполнена в Ряеенской государственной сельекохо-аяйственноя академии имени профессора П.А.Костычева

Научные консультанты:

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Б.А.УЛИТОВСКИЙ;

Доктор сельскоховляственных наук, профессор [фТв.ГРИЩЁНКО]

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки и техники РФ, дохтор технических наук, профессор В.С.СЕЧКИН;

Заслуженный работник сельского ховяиств« РФ, доктор технических наук, профессор Н.П.ЛАРШИН;

Почетный работник высшего о бра в она кия, член-корреспондент академии естествоокания, доктор технических наук, профессор А.Н.ВА1ЕШН

Ведущая организация - Рязанский научно-исследовательский и проектно-технологическия институт агропромышленного комплекса (ДОПТИ АПК)

Защита состоится " 9 " ^SKQ^JDfl 1S9? г. в часов на заседании диссертационного совета Д 12С.С9.01 при Ряеанской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. П.А.Костычева (РГСХА) по адресу: 390044, г. Ряеань, ул. Костычева, д. 1, РГСУА, диссертаиионный совет Д 120.С9.С1. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РРСХА. Автореферат разослан " fy " H&fjSpfi 199jf- г.

Учений секретарь

диссертационного совета, .

доктор технических наук,

профессор (/ " М.Е.УГЛАНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним ив направлений научно-технического прогресса на современном этапе является повышение энергонасыщенности мобильной сельскохозяйственной техники, что сопровождается ростом ее скоростных режимов при выполнении полевых механизированных работ, ¡зто положительно сказывается ва многих . тохнижо-экономических показателях. Увеличивается производительность машин, сшшштся погектарный расход топлива и затраты труда, уменьшается потребность в технике и денежных средствах на эксплуатационные нужды. Однако качество выполнения производственных процессов и условия труда обслуживающего машины персонала при этом изменяется, как правило, в худшув сторо^. Такое несоответствие является одной ив причин существенных потерь сельскохозяйственно:! продукции и повышенного травматизма среди механизаторов, что особенно заметно на уборке зерновых культур. Поэтому тема настоящей диссертационной работы, посвященная оптимизации рабочих скоростей движения мобильных машин из условия получения максимальной производительности с обеспечением высокого качества работы и сохранением здоровья обслуживающего персонала, является важной научно-технической проблемой, решение которой актуально ¡в настоящее время.

Цель работы повысить эффективность использования мобильной сельскохозяйственной техники путем обоснования и разработки способов прогнозирования оптимального скоростного режима машин на уборке аерновых колосовых культур по покавателям качества выполняемой работы с учетом влияния факторов внешней среды и условий труда обслуживавшего персонала.

Объекты и методы исследований. Показатели качества выполнения полевых механизированных работ и безопасности труда операторов машин изучались путем обобщения и анализа результатов исследования по литературных источникам.

Объектами исследования бнли катки, оборудованные экспериментальными режущими аппаратами: нормальным с удлиненными сегментами и беспадшевым со встречно-поступательным движением ножа, при пом ¡л которых оценивалась достоверность выбранного прогнозирующего фактора качества скашивания зерновых культур. Для оиенки безопасности труда использовалась стандартная уборочная техника на скашивании зерновых в валки, подборе и обмолоте хлебных валков, прямом комбаяКировакии.

Теоретические исследования проводились расчетно-аналитичес-ким методом и использованием положений земледельческой механики, а экспериментальная часть выполнялась с применением современного оборудования, стандартных нор* и методик по планирование и получении опытных данных. Для опенки качества и безопасности работы в производственных условиях использовались специальные измерители отгиба растения, статистические данные и результаты наблюдения выполняемых производственных процессов. .

Полученные результаты обрабатывались методом математической статистики.

Научная новизна. Разработана принципиальная схема прогнозирования оптимального скоростного режима мобильной сельскохозяйственной техники по ведущий показателям качества выполнения производственных процессов и обоснованы требования к прогнозу.

Усовершенствована те рия отгиба стеблей режущим аппаратом жатвенных машин путем уточнения имеющихся аналитических выражения и увязки их с требованиями к прогнозу.

Установлен комбинированный отгиб растений и выведено аналитическое выражение для расчета его максимальных значения.

Обоснованы показатели и критерии оценки качества скашивания зерновых культур в зависимости от состояния и высоты хлебостоя.

Предложен и выражен математически способ определения потенциальной травмоопасности, дающий возможность осуществить подбор технических средств и их скоростных режимов, обеспечивающих минимальный риск производственного травматизма.

Разработан метод совместной оценки скоростного режима жатвенных агрегатов по качеству и безопасности труда на скашивании зерновых культур.

Достоверность основных полоь.дш, выводов и рекомендация подтверждена теоретическими расчетами по предложенным математическим моделям, экспериментальными данными лабораторно-полевых исследования, положительными результатами проверки разработок автора в производственных условиях.

Практическая ценность. Представленная в работе схема прогнозирования оптимального скоростного режима мобильных машин и математические модели ее осуществления позволяет решить ряд задач конструктивного совершенствования и способов использования сельскохозяйственной техники, а именно:

- научно обосновать технические условия на использование жатвенных машин в производственных условиях;

- осуществить на стадии проектирования выбор рациональных параметров сегментно-палшевых ревущих аппаратов;

- оптимизировать рабочий скоростной режим технических средств на скашивании зерновых культур из условия получения максимальной производительности при минимальных потерях зерна и снижении риска травматизма в полевых условиях;

- оиенить потешиальнус травмоопасносгь применяемых технических средств и технологических процессов га стадии их разработок, что повводит сократить количество несчастных случаев в сельской хозяйстве.

Опенка качества работы по ведущему показателе позволит сократить затраты труда и средств на контрольные операции при выполнении производственных процессов.

Апробация таботн и публикации. Материалы диссертации были заслушаны и одобрены на ежегодных научных конференциях в Рязанской государственной сельскохозяйственной академии с 1963 по 1995 годы, m Всесоюзном совещании по проблеме "Научные основы повывекия рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов" (1964 г.), на соведании-семинаре молодых ученых в г. Москве (1966 г.), на межвузовской научной конференции в Санкт-Петербургском аграрном университете (1985, 1996 гг.), на межвузовской конферешии "Обеспечение безопасности труда в агропромышленном производстве" в Литовской сельскохозяйственной академии (1989 г.).

По теме диссертации опубликовано .36 печатных работ обзим объемомiO п.л.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из аннотации, введения, восьми разделов, обздах выводов,, списка использованной литературы и приложения общим объемом 425 странш.

Основная часть работы изложена на 343 страницах машинописного текста, в том числе ВЬ рисунков и 48 таблиц. Список использованной литературы включает 2С6 наименования, в том числе 24 на иностранном языке.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ОЫЦИХ ЗАДАЧ -ИССЛЕДОВАНИЯ

Исходные предпосылки повышения скоростного редина машинно-тракторных агрегатов. Интенсивными факторами производительности мобильных машинно-тракторных агрегатов является их ширина захвата «.рабочая скорость движения. До недавнего времени скорость движения сельскохозяйственной техники была сравнительно низкой. Как правило она не превышала 4...5 км/ч, а увеличение производительности осуществлялось, в основном, за счет роста ширины захвата машин и агрегатов.

Вместе с теи появление тракторной тяги создало благоприятные условия для увеличения схорс ного режима машин. Касаясь перспэктиз использования повышенных скоростей двменил, ахадемик В.П.Горячкин отмечал: "В общем случае, по различным соображениям, представляется ваманчивыи для механических построения пользоваться малыми массами и большими скоростями. При больших скоростях можно ожидать:- увеличения производительности;

- улучшения качества работы;

- легкости конструкции вследствие более значительного насыщения материи знергиея;

- - равномерности движения, так как изменить быстрое движение всегда труднее, чей медленное".

Начинание В.П.Горячкина было продолжено его последователями: В.Н.Болтинским, Е.Д.Львовым, А.Я.Поляком, А.Д.Щупаком, А.Г.Соло-вейчиком, М.А.Якоби и многими другими. Была установлена необходимость разработки специальных тракторов со смещением максимального КПД в эону более высоких скоростей. Такая техника была создана за счет увеличения ее энергонасыщенности, т.е. путем

повшения мощности двигателей, приходящейся на едиюшу массы. йто тракторы ДТ-75 и МТЗ-50 для работы на скоростях 5...9 км/ч, а аатем - Т-150к и КТЗ-60 для работы иа скоростях 9...15 км/ч, зерноуборочные комбайны Дон-1200, Дон-1500 и другие машины.

Анализ работы машинно-тракторных агрегатов на повышенных скоростях. Показатели работы сельскохозяйственной техники на повышенных ск остях движения содержатся в работах А.Б.Коганова, М.А.Путиниевой, И.В.Зезина, И.М.Еогалева, Г.К.Неткачева (эксплуатационные показатели); П.Е.Никифорова, Е.А.Коган, Н.И.Бурьяна (технико-экономические показатели); Ю.К.Киртбая, П.Е.Никифорова, А.Н.Косарчука, В.И.Ваянруба, Е.А.Махлина, А.Ф.Дзюбло, В.И.Фортуны и др. (агротехнические показатели); Л.К.Перевоакина, Л.В.Сафроновой, Н.А.Старостиной, А.Н.Высыпкова, Н.А.Вострикова, Н.П.Морковина, Б.Н.Кириенко; Е.Я.Улиикого (условия труда). Проведенные исследования подтвердили высокую технико-экономическую эффективность применения повышенного скоростного режима на сельскохозяйственных работах.

Вместе с тем агротехнические показатели при повышении скоростного режима свыше определенной величины ухудшается:

- неполными становятся оборот пласта и заделка пожнивных остатков при пахоте;

- уменьшается глубина обработки почвы и увеличивается ее неравномерность на пахоте, культивации, бороновании, лущении, посеве и других сельскохозяйственных работах;

- нарушается (уменьшается) установленная норма высева при посеве зерновых культур;

- удлиняются гнезда при гневдовом и квадратно-гневдовом посевах пропашных;

- растут высота стерни и потери урожая а процессе скашивания .

- В -

сельскохозяйственных культур;

- ухудшается качество валка при уборке эерновых. Исследованиями также установлено, что с ростом скоростного режима мобильных машинно-тракторных агрегатов изменяется в сторону ухудшения и условия труда обслуживающего персонала.

Существующие способы прогнозирования скоростного режима машин и безопасности груда. Прогнозированию оптимальных рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов посвящены работы С.А.Иофинова, Ф.И.Гаврилова, А.И.Будко, А.Н.Гудкова, Б.С.Свирщевского, Ю.К.Киртбая, а по оценке безопасности труда -В.С.Шкрабака, Г.Н.Копвлова, Г.Н.Кочетова, В.Б.Носова и других авторов. Главными аргументами оптимизации скоростного режима при этом использовались: максимальная производительность с учетом ширины захвата агрегата, оптимальное использование мощности трактора, минимальные затраты труда, энергии и металла на единицу выполненной работы, пропускная способность машины. Большинство авторов указывали на необходимость учета и качества ра-♦боты машин, однако, как это осуществить практически, остается неясным. Не учитывается при прогнозировании рационального скоростного режима и безопасность труда обслуживающего машины персонала.

„ В качестве основных аргументов для выявления возможного травматизма как правило используются статистические данные о несчастных случаях аа предыдущие годы, а не объективно существующие факторы внешней среды, йто препятствует разработке научно-обоснованных мер по повышению безопасности труда.

Постановка проблемы и общие задачи исследования. Проведенный обзор иссяадований по использованию повышенного скоростного режима машин при выполнении сельскохозяйственных работ показывает,

что имеоциеся технические средства позволяют работать на скоростях движения до 9...15 и более хи/ч. Ьто используют механизаторы в практике и добивается высоких производственных показателей (особенно на малоэнергоемких работах) за счет роста производительности агрегатов, снижения погектарного расхода топлива, сокращения затрат труда и эксплуатационных издержек на единицу выполненной работы. Вместо с той повдаение скоростного режима сопровождается снижением качества выполнения многих производственных процессов н ухудшением условий труда обслуживающего персонала.

Несоответствие скоростных возможностей машинно-тракторных агрегатов показателям качества их работы 1! условиям труда обслуживавшего персонала является причиной потерь сельскохозяйственной продукции и повышенного травматизма среди механизаторов. Поэтому оптимизация рабочих скоростей движения мобильной сельскохозяйственной техники по качеству выполняемой работы с учетом условия труда является важной научно-технической проблемой функционирования машин, однако существующие способы прогноза их скоростного режима недостаточно отражают указанные показатели и названная проблема к настоящему времени остается нерешенной.

Учитывая изложенное, для решения названной проблемы нами поставлены следующие общие задачи исследования:

1. Провести классификацию возможных методов прогнозирования применительно к сельскохозяйственной технике и разработать принципиальную схему прогноэирования оптимального скоростного режима мобильных машин по показателям качества выполнения иеханизиро-ванных работ.

2. Обосновать зтапы научного прогнозирования оптимального

скоростного режима мобильных машинно-тракторных агрегатов с разработкой основных требования к прогнозу.

3. Обосновать способ оценки потенциального травматизма обслуживающего персонала при работе на мобильной сельскохозяйственной технике с учетом оптимального скоростного режима по качеству выполнения технологического процесса.

4. Предложить способ совместного учета технических возможностей агрегата и человеческих факторов для назначения оптимального скоростного режима работы мобильного агрегата,

5. Разработать элементы прогнозирования оптимального скоростного режима поэтапно, применительно к одному из технологических процессов, выполняемых машинами в сельскохозяйственном производстве, для чего обосновать объект и предмет исследования.

6. Выявить соответствие имеющихся исследовательских материалов по выбранному объекту разработанной схема прогнозирования оптимального скоростного режима мобильных машинно-тракторных агрегатов.

7. Установить частные задачи исследования применительно к выбранному объекту.

2. ОБОСНОВАНИЕ ОБШТОВ НАМНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И 4АСШХ Ькт ИССЛЕДОВАНИЯ

Основные методы и згапы научного прогнозирования. Чтобы получить прогноз какого-либо явления, необходимо выполнить ра-. боту в определенной последовательности: собрать исходную информацию, обработать ее и, наконец, сделать искомое заключение. Осуществить такую схему можьо различными методами. Наиболее прогрессивным из них и целесообразны« для использования при оптимизации скоростного режика побилььои сельскохозяйственной

- и -

техники является научный, когда достоверные исследовательские материалы применяются на начальной, промежуточной и заключительной стадиях прогнозирования.

При научном прогнозировании оптимального скоростного режима мобильных машинно-тракторных агрегатов по агротехнологичэским признакам исходным материалом являются данные по качеству работы машин в зависимости от скорости движения. Такие данные широко представлены I литературных источниках (раздел 1). Анализируя их, представляется возможным выявить некоторые общие закономерности, а именно:

- как правило качество работы сельскохозяйственной техники оценивается не одним, а несколькими показателями;

- в большинстве случаев показатели качества неравноценна, так как по разному влияют на конечный результат;

- многие из показателей качества взаимоувязаны между собой.

Учитывая перечисленные особенности и в иелях упрощения процесса прогнозирования целесообразно учитывать не все без исключения показатели качества, а лишь ведущие, т.е. такие, изменение которых влечет за собой вполне определенное изменение других, результативных показателей. В этом случае прогноз можно осуществить в зависимости от ведущих показателей качества или факторов, оказывающих на них решающее воздействие. Такие факторы названы прогнозирующими. Ведущих показателей качества, а следовательно и прогнозирующих факторов может быть один или несколько. Если их больше единицы, то прогноз целесообразно производить по каждому отдельно, а окончательно выбирать меньший по значению результат.

Использовать прогнозирующие факторы можно только при наличии теории, удовлетворяющей требованиям прогноза. Эта требова-

ния, применительно к мобильной сельскохозяйственной технике сформулированы нами следующим образом:

- отражение характера взаимодействия основных рабочих органов со средой;

- отражение влияния конструктивных параметров основных рабочих органов на изменение прогнозирующих факторов;

- отражение влияния эксплуатационного режима основных рабочих органов на прогнозирующие факторы;

- наличие конечных математических выражения, указывающих

на взаимосвязь прогнозирую-дах факторов с прогнозируемым показателе« и обеспечивающих возможность получения критерия прогноза, т.е. количественной опенки прогнозирующего фактора;

- возможность учета физических и физиологических способностей оператора, а такке особенностей воздействия на него опасных и вредных производственных факторов при реализации прогнозируемых показателей.

С учетом особенностей оценочных показателей и требовании к теории прогнозирующих факторов основными этапами научного прогнозирования оптимального скоростного режима мобильных машин по качеству выполнения сельскохозяйственных работ могут быть следующие :

- сбор предварительной информации по качеству работы путем проведения экспериментов или использования литературных источников;

- анализ полученной информации для обоснования прогнозирующих факторов;

- разработка теории прогнозирующих факторов в соответствии с требованиями к прогнозу;

- обоснование критериев прогноза или количественно!! опенки

прогноеируюдих факторов;

- экспериментальная проверка разработаиной теории и критериев прогноза;

- разработка доступной для практики технологии прогнозирования.

Полученная таким образом оптимальная скорость не должна превышать безопасную для обслуживающего машины персонала. В свою очередь безопасная скорость движения агрегата мокет определяться по ведущим показателям условий труда аналогично качеству работы.

Обоснование объекта и предмета исследования. Для конкретизации этапов научного прогнозирования оптимального скоростного режима машин по качеству и безопасности выполняемой работы обоснованы объект и предмет исследования. 8 качестве объекта выбраны жатвенные агрегаты, так как уборка зерновых культур является наиболее ответственным, напряженным и травмоопасный периодом сельскохозяйственных работ.

Предметами исследования, отражающими ввачимость агротехнических требования к скашиванию зерновых холосовых культур, как показали результаты априорного ранжирования, принято считать потери зерна, высоту и равномерность стерни. В то хе время ведущим из них является высота стерни, поскольку при ее увеличении соответственно уменьшается срезаемая часть растений и многие из коротко подрезанных колосьев падают на земле, создавал потери срезанным колосок, а некоторые (низкорослые) растения вообще не подрезаются, образуя потери несреаанкым колосом. С увеличением стерни укороченные стебли, поступая в валок, делают его менее мощным и это отрицательно сказывается на массе валка. Такие растения больше предрасположены к оседанию в

стерню и поэтому просвет между почвой и валком уменьшается.

Но на размеры стерни в основном влияют два фактора: установленная высота среза и отгиб стеблей режущим аппаратом (уравнение 1).

( 1 )

где /ц - высота сгернн; // - установленная высота среза; /7, - отгиб стеблей режущим аппаратом. Поскольку в процессе работы на участке высота среза как правило не меняется, то прогнозирующим фактором оптимального скоростного режима жатвенных машин по качеству их работы и основным предметом исследования следует считать отгиб стеблей режущим аппаратом, предшествующий их срезу.

Состояние исследования прогнозирующего фактора качества работы жаток и ведущий показатель безопасности труда. Исследованию отгиба стеблей режущим аппаратом с воввратно-поступатель-^ным движением ножа, который обоснован нами как прогновирующия фактор качества скашивания, посвящены работы й.Ф.Василенко, К.Н.Летошнева, £.С.Босого, М.В.Сабдикова, Н.Й.Кленина, Й.А.Рез-киченко, В.Ф.Семенова, Б.Г.Турбина и других авторов. Они раскрыли технологический процесс отгиба стеблей режущим аппаратом и формирования стерни. Вывели математические выражения для определения максимальных значении отгиба, которые после доработки согласно требованиям прогноза могут быть использованы для прогнозирования оптимального скоростного режима жатвенных машин.

Обзор развития режущих аппаратов показывает, что вносились предложения замены ныне применяемых в жатках режущих аппаратов другими, более перспективными по качеству скашивания. Таким

аппаратом, по нашем; мнение, является беспалшевый режущий аппарат со встречно-поступательным движением кока В.И.Ярового. Однако сведения о результатах исследования такого аппарата в литературе отсутствует.

Оптимизировать рабочую скорость движения только по качеству работы, без учета факторов измекающихся условий труда недопустимо, так как в противном случае может иметь место повышенный травматизм и аварийность. Как показывает результаты исследования и опыт производственников на скашивании зерновых культур, увеличение скоростного режима до 6...7 км/ч но вызывает у механизаторов особых затруднений в управлении агрегатом. Главным источником трудности является аначительный рост вибраиии (тряски), что приводит к вынужденному снижению скорости, особенно на плохо обработанной почве. Поэтому, с достаточной точностью в качестве ведущего показателя условий труда при определении безопасной скорости движения жатвенных агрегатов следует считать ускорения толчкообразных колебаний машин на неровностях почвы (случайные вибраиии).

Частнь-е задачи исследования. В результате проведенных обобщении частные задачи исследования, относящиеся к скашиванию зерновых культур, сформулированы следующим образом:

1. Разработать теорию отгиба стеблей режущим аппаратом жатвенных машин, удовлетворяющую требованиям прогноза оптимальных скоростей движения по качеству работы.

2. Обосновать критерии (количественную оценку) ведущих показателей или прогнозирующих факторов для прогноза оптимальных рабочих скоростей жатвенных агрегатов по показателям качества

и безопасности работы.

3. Разработать методологию практического использования

обоснованных в работе критериев прогноза для оптимизации рабочего скоростного решим« сельскохозяйственной техники на скашивании зерновых культур.

3. ИСХОДНИК МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

Рациональные способы определения отгиба стеблей режущим аппаратом. Теория прогнозирующего фактора качества работы жатвенных агрегатов предусматривает обоснование математических выражения для расчета различных видов отгиба стеблей режущим аппаратом с воввратво-поступатедьны» движением ножа, удовлетворяющих требованиям прогноза. С учетом этих требования расчет максимальных значения, известных в настоящее время, поперечного, диагонального и продольного отгибов растения целесообразно выполнять соответственно по рекомендуемым нами формулам:

(з )

где

( 5 )

Анализ технологического процесса режущих аппаратов показывает, что помимо указанных видов отгиба имеет место еще

комбинированный. Ьтот вид отгиба представляет собой совместное отклонение в продольном и диагональном направлениях при прохождении межпальиевого пространства вторым сегментом у двухпро-бежных режущих аппаратов. Его максимальные значения при определенных скоростях движения агрегата могут быть рассчитаны по уравнении

( 6 )

а скорость, при которой начинается комбинированный отгиб, определяется по выражению

( 7 }

^В перечисленных уравнениях * $( * $ц *

- соответствэнно размеры верхнего и нижнего оснований сегмента, вага их расстановки, ширины верхней и юаней части противорежущей пластины, высоты сегмента; ^ и /7 - соответственно скорость агрегата и частота вращения кривошипа ножа;

У , , ^ , ^ - умы поворота кривошипа ножа, отражающие соответствующие отгибы стеблей; /\ - равмерння коэффициент; - расстояние от точки начала максимального

продольного отгиба до нижнего основания ножевого сегмента. У рецущих аппаратов нормального резания ¿^ » С.

Наиболее сложным в применении общих математических выражений является определение необходимых для расчета углов поворота кривошипа ножа. В зависимости от типа режущего аппарата и конструктивных параметров это можно осуществить о поиощыз

выведенных нами формул:

Для нормального однопробежного аппарата

Чаг*],19'

а применительно к нормальному двухпробежиому

где - радиус кривошипа ножа.

Аналогичные уравнения получены и для других типов режущих аппаратов. Значения этих углов для конкретных ревдщих аппаратов стабильны и представлены в таблице 1.

Обосновано также и выражено математически понятие среднего отгиба стеблей, которое позволяет теоретически исследовать изменение неравномерности ведущего показателя качества скашивания в зависимости от скорости движения агрегата. Даны математические выражения для определения максимальных значения поперечного, диагонального и продольного отгибов растений беспальие-зым режущим аппаратом со встречно-поступательным движением ножа:

Тоблииа 1

Величина вспомогательных углов для расчета максимальных а качений отгиба стеблей

Значения углов в гра "чусах

Тип режущего аппарата : У У ! V-

£ - 4-76,2 км 101°б2' 229°59' - -

/ « 2/ -* 162,4 мм 62° 00* 136031' 55°39' 39°16'

Г - 1,84 £ - 1,84 4,« 140 мм 75°31' 131°39' 68°33' 42° 54*

£ - ш 2 76,2 мм 41°4Б' 86°14* 88°17' 23°С4'

£ - £ « 2 ¿„- 101,6 мм 44°44* 82п05' 73°49' 34°41'

% - а(12)

(13)

(14)

где £ . /7 - соответственно радиус ведущего шкива ножа (начальной окружности звездочки) и его частота вращения; -размерный коэффициент.

Сравнительные данные показывает, что от беспальцевого режущего аппарата со встречно-поступательным движением ножа следует ожидать более высокого качества работы, поскольку при одинаковых исходных параметрах он обеспечивает значительно неншил отгиб стеблей, чей нормальный. лот аппарат способен работать на более

высоких скоростях движения агрегата, сохраняя отгиб стеблей на уровне нормального с возвратно-поступательный движением ножа.

Оценка потенциальной травмоопасности обслуживающего персонала машин. Наблюдения и логический аналиа показывают, что вероятность травматизма в процессе трудовой деятельности человека существует постоянно, на любом рабочем месте и зависит от следующих основных показателей:

- количества и интенсивности воздействия опасных или вредных (травмоопасных) производственных факторов;

- продоляительности их функционирования;

- количества и состояния людей, на которых воздействуют травмоопасные факторы.

Величину потенциальной травмоопасности в общем виде можно выразить уравнением

(16)

7- /71 _/? )/П ■ (16)

(И)

В приведенных выражениях /Г7 , "¿1 , /У/ ~ соответственно количество травмоопасных ({акторов, время их функционирования и количество людея, на которых они действуют; ^ И //'

коэффициенты, характеризующие интенсивность действия травмоопасных факторов и состояние людей, находящихся под их влиянием;

и - соответственно фактическое и нормативное

в качение травмоопасного фактора; и "¿¿^ - соответ-

ственно фактическое и нормативное время реакции человека, находящегося под влиянием травмоопасного фактора или время его работы соответственно фактическое и безопасное, т.е. без увеличения необходимой ре'хиии.

Результаты расчета по уравнению (15) представляют собой количественную оценку суммарного объема опасности возможного травматизма (ухудшения состояния здоровья людей) на конкретном рабочем месте. Однако для сравнительной стенки различных технических средств при выборе средств механизации целесообразно пользоваться удельными показателями, определяемыми по выражению

. к'^Р./п', <»>

где Кд - коэффициент потенциальной травмоопасном«; у/ -объем выполненной работы на исследуемом рабочем месте.

4. КРИТЕРИИ ПРОГНОЗА

Критерии прогноаа качества работы жаток следует различать в вависимости от высоты хлебостоя: нормальные по высоте (равма-ром более 50 см) и низкорослые (до .50 см). Первые более эластичные и менее жесткие, чей вторые. Они больше деформируются при воздействии на них рейдах аппаратов, вследствие чего колос таких растений, благодаря его инертности, легче сохраняет свое расположение относительно ножа. Поэтому при скашивании нормальных прямостояких растений основное влияние на качество работа

будет икать абсолютная величина всег видов отгиба стеблей, присущих данному реаущеыу аппарату. Виесте с тем основными ив них для однопробеяных аппаратов о возвратно-поступательный движением нова являются диагональный а продольная, а для двухпробеяных -еще и комби нироватшя.

С ростов поступательной скорости двшхения жатвенных агрегатов все виды отгиба увеличиваются, однэхо интенсивность их роста разная (рис. 1). На сравнительно шзхиг рабочих скоростях большие значения во всех случаях принадлежат диагональному отгибу, а интенсивность его роста низкая. Вместо с- тем сакшш высокими текпаии у нормальных режущих аппаратов растет продольный отгиб, а у аппаратов низкого рвеания - комбинированный. Возникая нз определенной сирости, они быстро увеличиваются, сравниваются по размерам с диагональным, а еатем превышают его. В момент пре-вшения происходит реекое ухудшение ведущего, а следовательно и вытекающих показателей качества работы жаток. Резко увеличиваются максимальные размеру стерни, ее неравномерность, потери •верна (главный обраеон срезанным колосом), ухудшается качество валка. Поэтому скорость движения жатвенного агрегата, при которой происходит пересечение графика изменения максимальных вначе-ния диагонального отгиба растений с продольным (у нормальных рмущих аппаратов) или комбинированным (у аппаратов низкого резания) принято называть критической.

Чтобы не допустить реекого ухудшения качества работы жаток, их рабочая скорость не должна превышать критическую. Вместе с тем, при снижении рабочих скоростей меньше критических, показатели качества почти не изменяются, а проиеводитедьность заметно падает. Учитывая это, критическую скорость движения жатвенных машин снижать нецелесообразно, и поэтому с достаточной

точностью ее можно считать также оптимальной.

Рис. 1. Изменение максимальных отгибов стеблей режущим аппаратом / -- «= « « 76,2 мм при различной частоте вращения кривошипа ножа: 1 - Л/ « 557 об/мин; 2 - //х.» - 300 об/мин

и «у* СкорашЬ уВитгним

Величина критической скорости зависит от типа режущего аппарата и частоты вращения кривошипа ножа, ¿той скорости соответствует определенная величина отгиба стеблей, на которую влияет конструкция режущего аппарата и не влияет частота вращения кривошипа ножа. Критической скорости движения свойственны равенства: ¿^мак " ^¡ма/. С Для нормальных ревущих аппаратов) и ¿^-мак * ^/^ша ' (ДО* аппаратов низкого резания). Поэтому величину этих отгибов, применительно к конкретному режущему вппарату, можно считать критерием прогноза оптимального скоростного режима жатвенных агрегатов.

Решая совместно уравнения соответствующих отгибов, нами получены математические выражения для определения аналитическим путем оптимальных значения коэффициентов ^ , указывающих на взаимосвязь между критической скоростью агрегата и средней

скоростью движения ном. Применительно к нормальны« режущим аппаратам

а х аппаратам низкого резания

Аналогично определяется критерия прогноза оптимального скоростного реяима при скашивании прямостояких низкорослых расте-••ния. Разгоша заключается в том, что поскольку короткие растения более жесткие чем длинные, их колосья при продольном отгибе дальше отклоняются от режущего аппарата по направлению движения агрегата и, подрезаясь, образуют увеличенные потери урожая. В атом случае необходимо учитывать величину отгиба стеблей только в продольном направлении.

Проведенный анализ показывает, что критическая скорость жатвенного агрегата на скашивании низкорослых растений режущими аппаратами нормального резания соответствует точкам пересечения графиков изменения максимальных значения продольного отгиба с продольной составляющей диагонального отгиба, а аппаратами низкого резания - продольных составляющих диагонального и коыбини-

рованного отгибов. Решая совместно уравнения указанных отгибов, получим соответствующие математические выражения для расчета оптимальных величин коэффициентов Л, при уборке ниакорослнх

растения, т.е. ■

Как видно из представленных уравнения, размеры зави-

сят от типа и конструктивных параметров рекуяих аппаратов. Оки расчитываются по равному с учетом высоты хлебостоя.

Для действительно и общза уравнение

где £ - ход ном, м; /7 - частота вращения кривошипа ножа, об/ккн; ]/ - критичоскеш скорость движения агрегата, к/с; ун - средняя скорость движения ножа, м/с.

Из уравнения (25) следует, что не критическую или оптимально скорость влияет скоростной режим режудаго аппарата, однако препятствием повышения частоты вращения кривошипа служат инерционные силы, действующие на нож. Поэтому максимальные скорости движения агрегата, при которых возможна качественная работа жаток, оборудованных режущими аппаратами с возвратно-поступотедь-

(24)

(25)

ныи движение* кода, ограничена. Результаты проведениях в этом направлении исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты исследования жаток с захватом 4,9 и

Показатели

Типы режущих аппаратов:

нормальный

- 76,2 иы

г г.

им

низкого резания¡нормальный ;с недобегом

: <л ■ г д у.

2 ! 76,2

мм

2

1С1,6> 140 «м

мм

1. Частота вращения, Пмах ' 540 382 640 463 400

2. Критическая оно- 2Л 4,9 9,1 6,1 9,5 9,1 {У? 7,6 11,6 6,0

3. Козффйииент^влг 0,66 1,00 0.77 1,14- 0.52 0,54 0,71 0,75 0.58 0,64

4. Критерия прогноза качества, л* _, мм ' ум»* 93 43 94 46 45 33 55 34 121 67

Примечание: растения .""РК^ьные | низкорослые

Указанные в таблице 2 критические скорости движения и соответствующие им предельные отгибы стеблей могут быть несколько увеличены или уменьшены еа счет предварительного естественного их наклона, вызванного природными условиями. Тогда величина допустимого отгиба определится по уравнению

4

где ео - величина естественного отгиба стеблей на уровне

среза; ¿Л - угол, заключенный между линией движения агрегата и направлением естественного отгиба; знак - вдоль движения агрегата; знак + против движения агрегата.

Критерий прогноза безопасности тр.уда на скашивании зерновых. Ранее было установлено, что ведущим показателем безопасных условий труда на скашивании зерновых культур можно считать случайные вибрации машины, т.е. колебания на неровностях почвы. Результаты исследований показывают, что ускорения колебаний машин, с повышением их скоростного режима, интенсивно растут как на раме, так и на рабочем месте механизатора независимо от направления движения агрегата, вдоль или поперек стерни.

Чтобы не допустить отрицательного воздействия этого показателя на организм человека, предельно-допустимая величина ускорения толчкообразных колебания строго ограничена действующими нормативными документами, основанными на медицинских данных, оти нормы и следует считать критерием прогноза безопасной скорости движения жатвенного агрегата. В зависимости от конкретных условий (высоты неровностей почвы, амортизационных свойств машины) предельно-допустимая величина безопасной скорости движения может быть разной.

5. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

Применение графоаналитического способа прогнозирования оптимального скоростного режима мобильного агрегата позволяет сократить число математических операций, необходимых при прогнозировании, а следовательно, ускорить прогноз. К его преимуществам следует также отнести сравнительную простоту и наглядность, что ценно для практического использования.

- 2В -

Построение номограмм осуществляется таким образом, чтобы взаимно увязать основные конструктивные параметры режущих аппаратов со скоростными режимами ножа и агрегата с учетом предварительного наклона стеблей и факторов, влияющих на безопасность труда. Для этого в ранее выведенных общих математических выражениях все конструктивные параметры, имеющие взаимную связь (радиус кривошипа 2 , ход ножа $ , величина нижнего основания сегмента £ ), выражались через шаг лротиворежущоя части "¿0 .

Чтобы учесть качество среза растении, были конкретизированы применительно к различным типам режущих аппаратов известные общие аналитические выражения для определения скорости резания стеблей. Учтены также предельные возможности режущих аппаратов с возвратно-поступательным движением ножа по инерционным усилиям, действующим на нож.

Принципиальная схема прогнозирования оптимального скоростного режима агрегата применительно к катке 1ВН-6А, оборудованной однопробежннм режущим аппаратом нормального резания, представлена на рис. 2. На основании результатов проведенных исследования аналогичные номограммы могут быть построены для других типов режущих аппаратов с учетом массы ножа, ширины захвата, высоты сегментов и других конструктивных параметров. Поэтому представленные графики могут быть использованы и для совершенствования конструкция режущих аппаратов.

Для определения оптимального скоростного реаима жатвенного агрегата с помощью представленных номограмм достаточно вначале измерить величину естественного отгиба стеблей на уровне среза по линии перемещения машины и отложить полученный результат на

оси ах (рис. 2) с учетом высоты хлебостоя и направления

Уну, м/с 0,7 о,*

■...... - ■ I I I й I , .1. „

4а

/Л0

2 -частота

х о ' к ' 1/ * |

А'09*. 1

\/мкр, к»}ч

I » I 1 * > I у"

- ч I о г ч + нор*.

Рис. 2. Графоаналитический способ прогнозирования оптимального скоростного режима жатки ЕВН-оА

движения. При этом критическая и безопасная скорости агрегата, а также конструктивные и технологические параметры ревучего аппарата в зависимости от массы ножа, могут быть определены в указанной на рис. 2 последовательности.

6. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Экспериментальные исследования проводились в три этапа: первый - проверка достоверности обоснования прогнозирующего фактора качества скашивания зерновых культур;

второй - выявление возможности и эффективности практического использования рекомендуемой технологии прогнозирования оптимального скоростного режима;

третий - оиэнка интенсивности влияния скоростного реякма машин и применяемых способов уборки на травмоопасность обслуживающего персонала.

На первом этапе проводились лабораторные и лабораторно-поле-вые исследования. Для этого использовалась катка, оборудованная усовершенствованным нами беспал ьиевым режущим аппаратом со встречно-поступательным движением нота, способным обеспечить повышенное качество.скашивания за счет уменьшения отгиба стеблей.

Привод аппарата осуществлялся электродвигателем или трактором "Беларусь" и позволял изменять скорость движения нояа в широких пределах. Стебли для среза в лабораторных условиях закреплялись и подавались с различной скоростью а специальной теленке направление движения которой строго фиксировалось. В полевих условиях скашивались производственные посевы при определенной скорости движения ножа и с различной поступательной скоростью жатвенного агрегата. Замер и расчет скоростных режимов и пока-

затедея качества скашивания осуществлялся применительно к отраслевому стандарту ОСТ 70.8-1-81, а полученные результаты обрабатывались методом математической статистики.

На втором этапе исследования ставился полнофакторный полевой опыт с применением стандартной методики планирования зкспе-ринентов и обработки полученных данных, а также производственная проверка рекомендуемого способа прогнозирования. При этом испольъовалась применяемая в хозяйствах уборочная техника, соответствующие ей рабочие номограммы для определения критической (оптимальной) скорости движения и специальный отгибомер растений для получения исходных данных.

В качестве параметра оптимиааиии, обоснованного путем априорного ранжирования, были потери зерна, е активными факторами, влияющими на их.величину при работе на вагоне использовались скорость движения агрегата и высота среза растений. Опыты проводились с трехкратной повторностью и по их результатам составлялись уравнения регрессии применительно х убираемым культурам раздельно: до критической скорости движения и после нее. Значимость полученных коэффициентов, воспроизводимость и адекватность моделей проверялась соответственно по критериям Стьюдента, Кохрена и Фишера.

Производственная проверка рекомендуемого способа прогнозирования осуществлялась путем сравнения критических скоростей движения определяемых по рабочим номограммам с полученными фактически, превышение которых сопровождалось резким увеличением потерь верна.

Для энергетической оиенки предлагаемого режущего аппарата испольаовалась тенаонетрическая лаборатория ТЛ-2 с набором соответствующих датчиков, а обработка получанных данных

производилась по стандартной «етодикэ.

На третьем этапе для выявления травмоопосннх факторов в процессе работы зерноуборочной техники создавался банк данных путем использования статистических материалов хозяйств Рязанской области, хронометрирования рабочего дня и опроса механизаторов с заполнением специально подготовленных форм, учитывавших требования ГОСТа 12.2.С02-81 и отраслевой нормативно-технической документации. При этом с помощью рекомендуемых нами коэффициентов определялась интенсивность влияния на человека повн-иенного скоростного режима машин.

7. РЕЗУЛЬТАТЫ ¿КСПЕРЙМЕНТАЯЬКЫХ ИССЛЬД03А№Ц

Качество работы экспериментального реж.ущего аппарата. Качество работы беспальиевого режущего аппарата со встречно-поступательным движением ножа определялось на скашивании овса, озимой и яровой гааениин. В результате"лабораторных исследования было установлено, что для скоростей движения жатвенных агрегатов до 20 кк/ч рациональной скоростью движения бесконечного ножа с шагом расстановки сегментов ¿а » 76,2 мм является И/ » = 2,36 м/с. При этой скорости неподреэанкых стеблей нет, качество среза в основном соответствует предъявляемым требованиям, размер средней высоты стерни почти на отличается от установленной высоты среза, а коэффициент вариации, характеризующий неравномерность стерни, имеет минимальное и устойчивое значение.

Зместе с тем расположение растения на платформе жатки изменяется в значительных пределах за счет отвода-'комлевоя части скошенных отеблеи в сторон)' движения верхней ветви бесконечного ножа его выступающими частями, ото отрицательное явление, так

как ведет к задержке срезанных растения на реющем аппарате, а следовательно, ухудшает условия его работы. Наибольшее отклонение находится в диапазоне скоростей ]/н - 1,8...2,4 к/с, а поэтому их применение нежелательно. Учитывая это, для ускорения отвода стеблей от режущего аппарата после их подрезания, при проведении полевых опытов все подвижные части бесконечного ножа (кроме сегментов) были закрыты специальным кожухом, скорость движения ножа увеличена и находилась в пределах « 3,6...4,3 к/с, уменьшено количество ножевых сегментов ее счет увеличения шага их расстановки до •> 95,25 мм, использовалось также и мотовило.

Полевые испытания показали, что с увеличением поступательной' скорости жатки, оборудованной беспальневым режущим аппаратом' со встречно-поступательным движением ножа, высота стерни и ее неравномерность изменяется незначительно (табл. 3). ото положительно отражается на потерях верна, которые с ростом скорости агрегата несколько снижаются, в то время как у жаток с обычным режущим аппаратом они растут (раздел 1). Уменьшение потерь происходит главным образом за счет среаанного колоса. Сравнивая работу жатки с мотовилом и бее него, видно, что при повышении скорости движения агрегата суммарные потери уменьшаются как в том, так и в другом случае. Однако на скоростях до 8 км/ч они выше у жатки без мотовила, а на более высоких скоростях - наоборот .

Таким образом, итоги лабораторно-полевых опытов подтвердили достоверность результатов наших теоретических исследований относительно ведущего показателя и прогнозирующего фактора качества работы жатвенных машин.

Таблица 3

Качество работы катки с беспальцевым режущим аппаратом со встречно-поступательным движением ножа

Убираемая .'Высота стерни, ; Потери зерна, % к урожаю:

культура ;агре- ;-,-:суи- ¡сво- :срезан-:несре~

:гата, гсредняя;какси- ;марные;бодннм;ннм ко-:занннм

:км/ч • ;мальная: ;аерном; л осой : колосом

1. Озимая 4,6 24,1 26,4 1,24 0,23 0,69 0,02

пшеница (катка 6,4 24,2 27,0 1,09 0,22 С,67 о,ео

с мото- 7,5 24,6 27,0 1,02 0,28 0,72 0,02

вилом) 9,4 24,5 25,7 0,56 0,06 0,60 0,00

15,9 24,9 29,3 0,81 0,32 0,49 о,со

2. Яровая 4,6 20,4 22,3 2,61 0,66 1,66 0,29

пае ниц а (хатка 6,5 20,1 21,7 2,47 0,91 1,32 0,24

с мото- 7,5 20,2 21,0 2,42 1,15 1,12 0,15

вилом) 20,2 22,0 2,39 1,13 1,10 0,16

16,2 2С,5 22,3 2,29 1,18 0,97 0,14

3. Яровая 4,7 20,1 22,0- " '3,30 0,66 1.74 0,90

шенииа (жатка 6,6 20,6 22,7 2,81 0,69 1,39 0,73

бее мо- 7,8 20,8 24,0 2,46 0,81 1,28 0,37

товила ) 9,5 20,3 .. 23,0 1,68 0,76 0,68 0,24

16,4 21,1 24,7 2,06 1,24 0,68 0,14

Реаультаты производственник исследования рекомендуемого способа прогнозирования. В производственных условиях проводился полнофакториня полевой опыт и проверка соответствия расчетных значения критических (оптимальных) скоростей движения уборочной техники экспериментальный данных на скашивании пшеншш, ржи, овса и ячменя жатками КВН-6., По результатам пблнофакторного эксперимента получены следующие уравнения регрессии для озимой пшеюшы соответственно при повышении скорости движения агрегата до и после критической:

^ « С,9262 + 0,1342 Хг + 0,1379 Х2 + 0,0986 ХгХ2 (27)

и ^ - 1,5911 + 0,5306 Хг. + 0,3780 Х2 + 0,1415 Х1Х2 < (28)

где - суммарные потери зерна за жаткой", Х^ и Х2 - соответ-

ственно факторы скорости движения агрегата и высоты среза растения.

Аналогичные выражения получены и по другим культурам. Результаты расчета по этим уравнениям после их раскодирования даны на рис. 3, а соответствие расчетных и экспериментальных кри- , тических (оптимальных) скоростей движения жатвенных машин, полученных в результате производственной проверки предложенного способа прогнозирования, представлено на рис. 4.

Из проведенных опытов следует, что потери зерна ва жаткой с превышением критической (оптимальной) скорости движения агрегата резко увеличиваются независимо от вида убираемой культуры и установленной высоты среза. Тейп роста потерь на скашивании нормальных по высоте хлебостоев до расчетной оптимальной скорости в среднем составляет 0,01 а после -0,14 (На убор-

км/ч км/ч

ке низкорослых растения эти цифры соответственно 0,С2 и С,19

). Расчетные и экспериментальные оптимальные скорости отли-

км/ч

чаются незначительно, расхождение мевду ними в среднем составляет 6,3%.

Таким обравом проведенные эксперименты и производственная проверка подтверждают достоверность разработанного нами способа прогнозирования оптимального скоростного режима жатвенных машин по качеству скашивания еерновых колосовых культур применительно

< V >

N 2,0 %

1 1,0 Г

¥ о

4°

1>

V £ ''

^ 0,5

Пшеница: ?

И: ¡8см 1 /

и. (Осп

я- ——' 1

Яименл

«• и 43 см г/«* 1

И-12. см ■

I

*

р огкб:

& Г *№5 с*, «т/м*-

Н* !8 СМ 4

ш—Г*

7см

С Шс:

Л« 5Всц Шш Г/м*-

Л* /!см

А« Юсм_

' 1

* У 7 9 / Скоростб; км/ч

5 ? 7 в Скоростб/ км/ч

Рис. 3. Изменение потерь верка до и после оптимальной скорости скашивания .

к нормальны» и низкорослым хлебостоям

4//а

*

V

в

I

1«'

I

i ^ 1 1

г # / /

} ! 1 V

У!

■

О

2

Скорость

имения

Рис. 4. Оптимальные скорости движения жатки ЕВН-6 в агрегате с комбайном СК-4: х , расчетные; ° - экспериментальные (1 - пшенииа, 2 - рожь, 3 г- овес, 4 -ячмень)

Показатели травиоопасности на .уборке зерновых культур. Пятилетние статистические данные о несчастных случаях на уборке зерновых культур в Рязанской области показывают, что при раздельной уборке травматизм значительно выше по сравнению с прямым комбайнированием. Так общее число пострадавших при этом больше в 4,2 раза, количество происшествий с летальным исходом -в 3,3 раза, а потери рабочих дней от временной нетрудоспособности из-за несчастных случаев соответственно в 4,9 раза.

Такие показатели согласуются с ранее установленными теоретическими закономерностями и расчетными данными, так как при раздельном способе уборки и суммарная потенциальная травмоопасность, и коэффициент потенциальной траамобпасности тоже выше, атому способу сопутствует увеличенные: количество, длительность функционирования и интенсивность влияния травмоопасных факторов. По сравнение с прямым комбайнированием в технологическом процессе раздельной уборки участвует дополнительный механизм - подбор-вих. Одну и ту же площадь зерноуборочные агрегаты проходят дважды: сначала скашивание в валки, затем подбор и обмолот валков, что удлиняет время воздействия травмоопасных факторов. Каждая ив выполняемых операция производится на более высоких рабочих скоростях, чем прямое комбайкирование. ^то влечет за собой повышение физических и нервных нагрувок на организм человека, способствующих ускорению возникновения усталости механизаторов со всеми негативными последствиями этого явления. Коэффициенты интенсивности опасного воздействия скоростного режима на человека составляют: на скашивании в валки - 1,44; на подборе и обмолоте валков - 0,78; ва прямом комбаинировании ~ 0,32.

8. ЬКОНОМИЧЕСКАЯ сффЕКТйЗКОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Применение режущего аппарата о удлиненными сегментами. Как показали теоретические исследования, одним из резервов снижения отрицательного влияния продольного отгиба растений ва качество работы яатвенных агрегатов, при повышении их скоростного режима, является увеличение режущей части ножевого сегмента. Однако увеличить ее необходимо так, чтобы сохранить оптимальной величину угла наклона лезвия относительно линии противорожущек части

ножа, в противном случав нарушатся условия резания стеблей и это приведет к ухудшению качества скашивания. *

Сохранить этот угол неизменным и обеспечить работоспособность нова можно, если сегмент выполнить ступенчатой формы при соблюдении условия

первой и последующих ступеней ножевого сегмента.

Чем болыле разность между размерами нижних оснований первой и последующих ступеней, тем лучше, так как в этом случае увели- -чивается расстояние между верхними ступенями смежных сегментов и, тем самым, создаются более благоприятные условия для проникновения растений, подлежащих скашиванию, в межсегментное пространство. При этом количество ступеней не ограничивается.

Указанный резерв использован в разработанной нами конструкции режущего элемента катки, защищенной авторским свидетельством. В предложенном для использования варианте режущая часть сегменте имеет три ступени общей высотой 115 мм (против 55 мм у стандартных), а отношение нижних основания последующих ступеней к первой составляет 0,57. Такими сегментами оборудован режущий аппарат жатки IBH-6A и проведены его сравнительные испытания в лабораторно-полевых и производственных условиях. Скашиванию подвергались рожь, пшеница, ячмень, овес, просо. Основные результаты представлены в таблице 4. Аналогичные показатели получены и по другим культурам.

Из материалов лабораторно-полевых и производственных исследований следует, что режущий аппарат с удлиненными сегментами

(29)

где

величина нижних основания соответственно

скашивает хлебцую массу более качественно по сравнению со стандартным. В одинаковых условиях он обеспечивает более низкие значения средней высоты стерни и темпы ее роста с увеличением скоростного режима, а также уменьшенные на 20...40% потери зерна убираемых культур.

Как показали результаты тензометрирования (рис. 5) рожущи.» аппарат с рекомендуемыми сегментами является и более экономичным по сравнению со стандартным на скоростях движения агрогата превышающих 4...5 км/ч.

I

I 1 «5

к&г 1,9

\ \ I * / ✓ ✓

г ч \ 4 / у и'/ ' - /у/

г J ч /

/ С 1 1 1 1 -. 1 1 1_ 3*4

7

Скорость (¡бцжения

Рис. 5. Потребляемая режукдаии аппаратами мощность в зависимости от скорости движения агрегата: 1 - стандартным; 2 - экспериментальным (-озимая рожь,---

-- овес)

Соииально-экономические показатели. Социально-экономический эффект проведенных исследований, получаемый от нормализации рабочего скоростного режима технических средств на уборке зерновых

Таблица 4

Сравнительные показатели качества работы жатки КВН-6А, оборудованной удлиненными и стандартными ножевыми сегментами

Убираемая культура Скорость движения агрегата, км/ч Режущий аппарат:

; экспериментальный стандартный

.'средняя : высота :стерки, :см ¡суммарные .'потери ¡зерна, ¡кг/га средняя высота стерни, см ¡суммарные ¡потери ;верна, ; кг/ га

1. Овес 3,0 13,7 2 16,4 13

"Мирный" 1 6

7,2 14,6 18,1

10,0 14,9 5 19,7 8

2. Пшешша 2,2 19,9 2 23,2 49 '

"Москов-

ская 35" 5,3 20,7 1 25,5 30

12,8 20,8 57 28,3 203

3. Ячмень 2,3 15,5 17 19,2 33

'Кринич-

ныи" 6,0 19,5 28 23,7 62

12,8 21,0 21 28,0 79

культур, выражается дополнительным сбором зерна, что позволяет получать ежегодно до 14 тыс. руб. чистой прибыли с каждого гектара (в ценах 1995 года) и снижением уровня потенциальной трав-моопасности на 35...86% в зависимости от особенностей технологии скашивания.

Сравнительная потенциальная травмоопасность может быть также снижена на 62? путем замени раздельного способа уборки прямим конбаянировашем, на 25? за счет более рационального комплектования состава экипажей зерноуборочных комбайнов и

в пределах 9...23% ва счет нормализации режима труда и отдыха комбайнеров и их помощников.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

По результатам исследования можно сформулировать следующие выводы и рекомендации:

1. Оптимизация скоростного режима по количеству и качеству выполненной работы является одним из наиболее важных условия эффективного функционирования мобильной сельскохозяйственной техники. Однако применяемые в практике рабочие скорости не соответствуют атому показателю при скашивании зерновых колосовых культур катками на 10055, а комбайнами - на 91$.

2. Прогнозирование оптимальной сжорости движения иелесооб-равно осуществлять предлагаемым в работе способом, ото позволит повысить производительность жатвенных машин, работающих на заниженном скоростном режиме на 16,25? и сократить темп роста потерь верна из-за превышения оптимальной скорости в 14 раз при скащивают нормальных по высоте хлебостоев и в 9,5 раз - на низкорослых хлебах.

3. Сложность прогнозирования заключается в необходимости использования многих показателей, качества выполнения отдельных технологических процессов и условий труда обслуживающего машины персонала. Такое положение можно упростить путем определения рационального скоростного режима по ведущим показателям или факторам, оказывающим на них решающее влияние и удовлетворяющим сформулированным в работе требованиям.

4. В качестве прогнозирующего фактора, отражающего основные агротехнические требования к Скашиванию зерновых культур, следует использовать отгиб стеблей, предшествующий их срезу.

Его величину при прогнозировании можно определить по представленным в работе математическим моделям в зависимости от типа реиущего аппарата и с учетом естественного наклона растения. На скашивании прямостойких хлебостоэв нормальным однопробежным сегмантно-пальцевым режущим аппаратом, который в основном оборудованы современные жатки и комбайны, рекомендуемые значения максимального отгиба составляют 93 и 43 мм соответственно для высокостебельных и ниакорослых культур.

5. В процессе прогнозирования необходимо учитывать потенциальную травноопасность обслуживающего персонала, которая с ростом скорости движения машин увеличивается. Ее вначения можно определить по предлагаемым в работе уравнениям, которые позволяют такие выбрать менее опасные технологические процессы и • технические средства для их осуществления - За счет повышенного скоростного режима коэффициент увеличения потенциальной травмо-опасности на скашивании в валки по сравнению с прямым комбаики-рованиам составляет 78%, а в целом по раздельному способу уборки -86 %.

6. Проведенные исследования показывают, что скоростной режим мобильной сельскохозяйственной техники ограничивается техническими возможностями машин, результатами влияиия внешней среды, условиями труда и состоянием обслуживающего персонала, ото должно учитываться при назначении технических условий. Применительно к жаткам их следует задавать следующими, вытекающими из работы показателями:

- частотой вращения кривошипа ножа;

- критической скоростью движения агрегата, соответствующей рабочему режиму ножа;

- максимальным отгибом стеблей режущим аппаратом и необхо-

димой длительность*) реакции водителя машины при критической скорости движения агрегата;

- допустимым отклонением растений на уровне среза;

- укомплектованностью агрегата средствами измерения и оценки технологических показателей, защитными устройствами от воздействия травмоопасных факторов.

7. На основании теоретических и экспериментальных исследования оперативное прогнозирование рабочего скоростного режима жатвенных агрегатов в полевых условиях рекомендуется осуществлять в следующей последовательности:

- измерить естественное отклонение растения на уровне среза специальным отгибомером;

- определить критическую скорость движения по предлагаемым номограммам, отражающим особенности конкретной машины;

- оиенить интенсивность влияния на обслуживающий персонал травмоопасных факторов с помощью предлагаемых в работе коэффициентов и при необходимости снизить критическую скорость до безопасного уровня.

Рекомендуемые номограммы пелесообраано использовать и при обосновании рациональных параметров режущих аппаратов уборочных машин.

8. В течение смены факторы, влияющие га качество и безопасность труда, могут изменяться. Поэтому предлагается при перемене направления движения агрегата, погодных условий или состояния убираемой культуры, а также периодически учитывать изменение естественного отгиба растения и других факторов внешней среды путем корректировки скоростного режима жатвенных мавин.

9. Для повышения производительности жатвенных агрегатов аа счет роста их схоростного режима беа увеличения потерь зерна и

ухудшения здоровья людей необходимо:

- усовершенствовать релцгщиэ аппараты жаток,-например цутем использования предлагаемых удлиненных ножовых сегментов, что позволит увеличить их производительность до 42? и сократить потери верна на 20...40?;

- снизить ускорения толчкообразных колебаний рабочего места оператора еа счет улучшения амартивационных свойств машин н повышения качества обработки почвы с целю сглаживания неровностей;

- повысить требования к профессиональному отбору обслуживающего персонала и обеспечить длительность рабочего периода в соответствии с санитарными нормами и условиями труда.

10, Результаты принятых научно-технических решений использовались в хозяйствах Рязанской области, ¡экономический эффект от сокращения потерь верна за счет внедрения оптимального скоростного редама по качеству скашивания зерновых культур составляет до 14 тыс, рублей с гектара (в ценах 1995 года). Полученные данные свидетельствуют о возможности снижения потенциальной травмоопасности по отдельным организационно-технологическим мероприятиям, содержащимся в работе, от 9 до 85$.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Опыт уборки зерновых культур на повышенных скоростях. I. "Техника в сельском хозяйстве", В 6, 1962, с. 64...65.

2. Беспальиевыя режущий аппарат. "Техника в сельском хозяйстве", V 11, 1964, с. 71...73.

3. К вопросу теории отгиба стеблей различными типами ревущих аппаратов. Механизация сельского хозяйства. Сб. научных работ

Рязанского СХИ, вып. 14, Рязань, 1966, с. б...14.

4. Расчет средней внсоты стерни. Механизация сельского хозяйства. Сб. научных работ Рязанского СХИ, вып. 14, Рязань, 1966, с. 15...21.

5. Отгиб стеблей при срезе их жатвенным аппаратом. Я. "Тракторы и сельхозмашины", » 6, 1968, с. 36...38.

6. Конструктивные преимущества беспальиевого режущего аппарата. Механизация и электрификация сельского хозяйства. Материалы конференции молодых ученых, "Колос", М,, 1968, с. 1СС...1С5.

7. Комбинированный отгиб растений при скашивании аерновых культур. Материалы докладов к XIX научной конференции профессорско-преподавательского состава Рязанского СХИ, Рязань, 1269, с. 4.

8. Определение максимальных отгибов стеблей беспалшевнм режущим аппаратом. Механизация сельского хозяйства. Сб. научных работ Рязанского СХИ, вып. 20, Рязань, 1970, с. 125...128,

9. 0 результатах работы жатки с беспальиевыы режущим аппаратом. Механизация сельского хозяйства. Сб. научных работ Рязанского СХИ, вып. 20, Рязань, 1970, с. 129...135.

1С. Отгиб стеблей режущим аппаратом низкого резания. Тракторные двигатели и сельскохозяйственные машины. Сб. научных работ Рязанского СХИ, » 26, "Московский рабочий", 1970, с. 42...46.

11. Определение вспомогательных углов при расчете отгиба растения.. Тракторные двигатели и сельскохозяйственные машина. Сб. научных рзбот Рязанского СХИ, № 26, "Московский рабочий", 1970, с. 47...53.

12. Закономерности комбинированного отгиба растения нзтвен-ним аппаратом. Материалы, научной конференции Рязанского СХИ по проблемам зоотехнии, механиаацик и экономики сельскохозяйствен-

ного производства, IP 2В, 1972, с. 86.,.92.

13. К вопросу рациональной скорости движенйя жатвенного агрегата. Материалы научной конференции Ряаавского СХИ по проблемах зоотехнии, механизации и экономики сельскохозяйственного производства, V 2В, 1972, с. 93...100.

14. К вопросу определения скорости резания стеблей жатвенным аппаратом. Механизация сельскохозяйственного производства. С б; научных трудов Ряеанского СХИ, том 30, Горький, 1974,

с. 97...102.

15. Анализ основных исходных параметров для расчета комбинированного отгиба стеблей. Механизация сельскохозяйственного производства. Сб. научных трудов Рязанского СХИ, том 30, Горький, 1974, с. 103...112.

16. Выбор скоростного режима работы жаток. Е. "Техника в сельском хозяйстве", » 6, 1977, с. 26...28.

17. £ вопросу прогнозирования скоростного режима жатвенных агрегатов. Интенсификация механизированных процессов а земледелии. Труды (межвуз. сб.), том 117, Горький, 1978, с. 105...111.

16. Оптимизация взаимосвязи между скоростями движения ножа и жатвенной машины. I. "Тракторы и сельхозмашины", В 10, 1980, с. 21...22.

19. О взаимосвязи между скоростями движения ножа и жатвенной машины. Совершенствование конструкции сельскохозяйственной техники. Труды (меквуз. сб.), ток 148, Горький, 1980, с. 90...96.

£0. К вопросу прогнозирования рабочих скоростей жаток на ' скашивании низкорослых хлебов. Исследование эксплуатационных качеств тракторов и автомобилей. Труды (межвуэ. сб.), тон 155, Горький, 1S81, с. 97...103.

21. Предупреждение травматизма на зерноуборочных кскбайнах. Совершенствование методов органивации использования машинно-тракторного парка. Сб. научных трудов, Горький, 1985, с. 75...79 (соавторы Калинин В.И., Троиикия Е.И.).

22. Пути снижения травматизма механизаторов га уборке зерновых культур. Совершенствование эксплуатационных качеств тракторов и автомобилей и использования машинно-тракторного парка. Сб. научных трудов, Горький, 1986, с. 144...147 (соавтор Калинин В.И.).

23. Режущий элемент ножа жатки. Информационный листок, № 129-88, ЦНГИ, Рязань, 1988 , 3 с. (соавтор Широков Н.Д.).

24. Ревущий аппарат зерноуборочных машин. Информационный листок, i 214-68, ЦНГИ, Рязань, 1986 , 4 с. (соавтор Широков Н.Д.).

25. Стенд для изучения деформации сегмента реющего аппарата жатвенноя машину. Информационный листок, 9 230-88, ЦНГИ, Рязань, 1988, 4 с. (соавтор Широков Н.Д.).

26. Подвижная тележка. Информационный листок, К 30-69, ЦНГИ, Рязань, 1989, 3 о. (соавторы Широков Н.Д., Казанчян A.A.).

27. Резервы повышения безопасности труда ва зерноуборочных комбайнах. Тезисы докладов межвузовской конференции "Обеспечение безопасности труда в агропромышленном производстве", Каунас-Академия, 1989, с. 46.,.47 (соавтор Калинин В.И.).

28. Пути улучшения условия труда ва зерноуборочных комбайнах. Пути повиавния продуктивности полей и ферм. Тезисы докладов научной конферешии Рязанского CHI, Рязань, 1989,

с. 111...ИЗ (соавторы Калинин В.И., КириинЛ.А.).

29. Режущий аппарат жатвенных маиин с удлиненными сегментами. Исследования машин и рабочих органов для возделывания и

уборки сельскохозяйственных культур. Сб. научных трудов, Горький, 1990, с. 69. ..?4 (соавтор Широков Н.Д.-К

ЗС. Пути повышения безопасности труда при уборке зерновых культур. Охрана труда. Научные труды Литовской сельскохозяйственно* академии, Вильнюс, 1991, с. 11...16 (соавтор Калинин

В.И.).

31. Травмирующие факторы при обслуживании зерноуборочных комбайнов. Комплексная мехашзаиия возделывадал сельскохозяйственных культур. Сб. научных трудов. М., 1991, с- 22...28

(соавторы Калишн в.и., кирсан Д.А..).

32. Ступенчатый режущий элемент ножа жатки. Комплексная механизация возделывания сельскохозяйственных культур. Сб. научных трудов. Н., 1991, с. 31...38 (соавтор Широков Н.Д.).

33. Сравнительная оценка безопасности труда на пахотных агрегатах. Сб. научных трудов по животноводству, механизации, экономике, посвященный 150-летйо со дня рождения П.А.Колычева, Рязань, 1996, с. 62...64 (соавтор Калинин В.И.).

34. Результата использования ступенчатых сегментов в режущих аппаратах каток. Сб. научных трудов по животноводству, механизации, экономике, посвященный 150-летию со дня рождения П.А.Костычева, Рязань, 1995, с. 64...66 (соавтор Широков Н.Д.).

35. Свидетельство на полезную модель * 883 "Режущий элеаент ножа катки,1'. Бел. 10, 1995 (соавтор Широков Н.Д. >.

Зо. Травмоопасность скоростного рекиха машин на уборке зерновых культур. Сб. научных трудов, Рязань, 1996, с. 58...60.

ЛвИОЛй ОШСТШЙ 1(*<ЛгГ '

Г0СУДеи>С71^ОЙ .стлпцтииГ

Ш: Ш ' £ ' I«» /С'О

" •" '-" 1 Л ......' *