автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности процесса теребления льна-долгунца на основе совершенствования конструктивных параметров теребильного ручья

Содержание

Введение.

1. Состояние вопроса, цели и задачи исследования.

1.1 Современное состояние уборки льна-долгунца и анализ факторов, влияющих на процесс теребления.

1.2 Аналитический обзор теории расчета теребильного ручья льноуборочной машины.

1.3 Цели и задачи исследования.

2. Анализ образования давления и закон его распределения в различных типах теребильных ручьев с учетом жесткости стеблей льна.

2.1 Теоретическое обоснование образования давления в продольном прямолинейном теребильном ручье.

2.2 Теоретическое обоснование образования давления в продольном криволинейном теребильном ручье.

2.3 Математическое моделирование процесса образования давления в теребильном ручье.

2.3.1 Алгоритм определения давления в продольном криволинейном теребильном ручье.

2.3.2 Алгоритм определения давления в прямолинейном теребильном ручье.

2.4 Обоснование конструктивных параметров криволинейного теребильного ручья на основе оптимизации направляющего устройства.

Программа и методики экспериментального исследования процесса образования давления в продольном криволинейном теребильном ручье.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.2 Устройство и принцип действия экспериментальной установки по определению давления в теребильном ручье.

3.3 Устройство и принцип действия экспериментальной установки по определению абсолютной деформации сжатия упругого основания (слоя стеблей льна).

3.4 Методика исследования образования давления и закона его распределения в продольном криволинейном теребильном ручье.

3.5 Методика исследования абсолютной деформации сжатия стеблей льна при определении коэффициента податливости упругого основания.ИЗ

3.6 Методика исследования влияния конструктивных параметров теребильного аппарата льнокомбайна ЛК-4А на процесс теребления льна в полевых условиях.

3.7 Планирование эксперимента и определение абсолютной деформации сжатия стеблей льна.

4. Результаты технических решений и экспериментальных исследований.

4.1 Результаты разработки рациональной конструкции направляющего устройства.

4.2 Результаты исследований по определению давления в теребильном ручье.

4.3 Результаты исследования по определению коэффициента податливости упругого основания на основе физикомеханических свойств стеблей льна.

4.4 Результаты опытно-полевых исследований.

5. Опытно-промышленное внедрение разработанных технических решений и технико-экономическая их оценка.

В условиях нарождающихся рыночных отношений и многоукладности экономики проблема машинного обеспечения льноводства, как и всего сельского хозяйства, поднимается на более высокий уровень.

Выпускаемую отечественную технику, в основной своей массе, отличают: низкая надежность, большая материалоемкость, малая универсализация, недостаточный технический уровень и слабая дизайнерская проработка. Это является одной из причин низкой продуктивности отрасли, высоких потерь продукции, ухудшения экологии среды.

Из-за несовершенства технологий уборки и первичной переработки в льноводстве имеет место недобор выращенного урожая. Так, при уборке льна комбайном ЛК-4А потери достигают 30%. Часть полевых площадей не убирается не только из-за неблагоприятных погодных условий, но и по причине низкой надежности техники и ее недостаточной производительности при существующем дефиците трудовых ресурсов.

Поэтому к первоочередным вопросам совершенствования технологий уборки льна следует отнести разработку машин, снижающих потери продукции.

Для создания высокопроизводительных и надежно работающих льноуборочных машин необходимы глубокие теоретические и экспериментальные исследования их рабочих органов. при решении вопросов механизации уборки льна необходимо оптимизировать процессы теребления. Основой данного процесса является необходимое давление в теребильном ручье.

Вопросы теории образования давления в теребильном ручье рассматривались и раньше. Однако их рассмотрение проводилось на основе теории Эйлера, что дает приближенные результаты значения величины давления и закона его распределения по теребильному ручью.

В результате выполненных исследований на заш;иту выносятся:

- теоретические модели определения давления в криволинейных и прямолинейных теребильных ручьях;

- зависимости распределения давления по длине теребильных участков, позволяющие оптимизировать основные параметры теребильных ручьев;

- модернизированная секция криволинейного теребильного ручья и конструкция направляющего устройства правой полусекции;

- технико-экономические показатели использования модернизированной конструкции продольного криволинейного ручья.

Полученные результаты математического моделирования дали возможность оценить степень точности разработанных теоретических моделей, в том числе и по сравнению с ранее разработанными.

Это позволило перейти к разработке технических решений по совершенствованию конструктивных параметров теребильного ручья льнотеребильной машины.

Разработанные технические решения по конструкции теребильного ручья (в частности ручья ЛК-4А), проверялись в полевых условиях ООО "Красное знамя" Великолукского района Псковской области. Результаты агротехнической оценки показали преимуш;ества разработанной конструкции теребильного ручья по сравнению с суш,ествующей.

Использование предложенной конструкции теребильного ручья с на-правляюш;им устройством позволяет повысить качественные показатели работы льноуборочной машины.

Автор выражает благодарность за помощь в написании данной работы своим научным руководителям академику B.C. Сечкину, кандидату технических наук, доценту В.В. Белову (Санкт - Петербургский ГАУ). Особая благодарность за помощь в проведении исследований научным работникам Великолукской ГСХА: заведующему кафедрой "Автомобили и тракторы", доктору технических наук, профессору В.В. Морозову, заведующей кафедрой "Механика и графика", профессору Г.А. Аверьяновой, научному консультанту кандидату технических наук, доценту Б.К. Тихомирову.

1, Состояние вопроса, цель и задачи исследования

Основные выводы и рекомендации производству

1. Повышение эффективности качественных показателей работы теребильных аппаратов льноуборочных машин сдерживается по причине низкой надежности и недостаточной их производительности. Основой процесса теребления является необходимое давление в теребильном ручье. В реальных эксплуатационных условиях необходимое давление создается за счет натяжения теребильных ремней. Его значение должно быть достаточным для обеспечения необходимого усилия выдергивания стеблей льна из почвы и удержания их при транспортировке по ручью.

2. Оценку значения давления в теребильном ручье целесообразно проводить на основе теории упругого основания, что дает более точный результат, особенно закона распределения давления, по сравнению с ранее используемой теорией Эйлера.

3. В процессе проведения исследований выведен коэффициент податливости упругого основания (стеблей льна) равный 0,879 Н/ммА, используемый при теоретическом определении значения давления. При выводе данного коэффициента должна приниматься во внимание только зона упругих деформаций стеблей льна, находящаяся в пределах 0,01-0,12 мм при действии нагрузки 1-10 Я, независимо от диаметра стеблей.

4. На основе теории упругого основания установлены закономерности (2.2, 2.80, 2.81) образования давления в теребильных аппаратах с продольными

Прямолинейными ручьями и продольными криволинейными, выведены формулы для их определения с учетом упругих свойств стеблей льна (2.20, 2.30, 2.39, 2.70, 2.75), которые позволили определить, что для прямолинейных ручьев максимальные значения давления приходятся на точки действия прижимных роликов. Зона действия давления увеличивается в 1,7 раза, поэтому целесообразно увеличить расстояние между прижимными роликами, что приведет к снижению металлоемкости конструкции ручья. Для криволинейных ручьев выявлена зона нулевого давления на прямолинейном участке теребильного ручья. Наличие такой зоны приводит к недобору выращенного урожая.

Надежная работа данных типов теребильных аппаратов будет обеспечиваться при использовании направляющего устройства правой полусекции, которое позволит ликвидировать зону нулевого давления по длине ручья и обеспечит качество процесса теребления.

5. Экспериментальными исследованиями доказано, что использование направляющего устройства будет приводить к снижению на 20% общего натяжения теребильных ремней, которое в свою очередь приведет к увеличению их ресурса и снижению энергоемкости процесса теребления в целом.

6. При оптимизации параметров направляющего устройства, содержащего пружинный механизм, следует принимать во внимание не только жесткость пружин, но и угол между осями плеч двуплечих рычагов, составляющий 130°.

7. Лабораторно-полевыми исследованиями, производственной проверкой ус

154 тановлено, что льнокомбайн ЛК-4А с усовершенствованным теребильным аппаратом удовлетворяет агротехническим требованиям. Ожидаемый экономический эффект за счет повышения качества теребления составляет 2091,5 руб/га.

1. Аверьянова Г.А., Пузанов В.В. Двухосное сжатие одиночного стебля льна//Труды ЛСХА, Елгава, 1981. - Вып. 169. - С. 22-26.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1971. - 284 с.

3. Алферов С.А. Закономерности при сжатии соломы //Сельхозмашина.- 1957.-№3-С. 6-10.

4. Анкундинов Д.Т., Мамаев К.Н. Малобазные датчики сопротивления.- М.: Машиностроитель, 1968. 188 с.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. -М.: Машиностроение, 1979-1982. Т. 1 728 с, Т. 2 - 559 с, Т. 3 - 557 с.

6. Безухов Н.И. Примеры и задачи к теории упругости, пластичности и ползучести. М.: Высшая школа, 1965. - 320 с.

7. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести.- М.: Высшая школа, 1968. 512 с.

8. Беляев Н.М. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1978. - 608 с.

9. Биргер И.А., Пановко Я.Г. Прочность, устойчивость колебания. М.: Высшая школа, 1968. - Т. 1- 456 с.

10. Биргер И.А., Шор Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчеты на прочность деталей машин. М.: Высшая школа, 1973. - 256 с.

11. Босой Е.С., Верняев О.В. и др. Теория, конструкция и расчет сельхозмашин. М.: Машиностроение, 1978. - 567 с.

12. Бурмистрова М.Ф., Королькова Г.Г. и др. Физико-механические свойства сельскохозяйственных растений. М.: Сельхозгиз, 1955.-360 с.

13. Булатов М.В., Быков H.H. Льноводство Бельгии //Лен и конопля. -1 969.-№!.-С. 19-21.

14. Быков Н.И. Физико-механические свойства стеблей льна-долгунца при растяжении //Труды ВНИИЛ, Торжок, 1974. Вып. 12. - С. 65-72.

15. Быков Н.И. Физико-механические свойства стеблей льна-долгунца при сжатии. //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1975. - № 10. С. 11-13.

16. Быков Н.И., Луценко В.М., Смирнов В.И. Справочник механизатора льновода. М.: Россельхозиздат, 1981. - 231 с.

17. Васильев А.П., Рябцев В.Н. Процесс поступления льна в теребильный ручей скоростной уборочной машины. //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. № 3. - 1960. - С. 9-13.

18. Веденяпин Г.В. Обгцая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967. - 159 с.

19. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Финансы и статистика, 1981.-263 с.

20. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. М.: Наука, 1982.-345 с.

21. ГОСТ 24383-80. Треста льняная. M. : Изд-во стандарт, 1982. - 12 с.

22. ГОСТ 20851.4-75. Удобрения минеральные. Методы анализа. -М.: Изд-во стандартов, 1986. - 8 с.

23. ГОСТ 20.915-75. Сельскохозяйственная техника, методы определения условий испытаний. М., 1975. - 34 с.

24. Длин A.M. Математическая статистика в технике. М.: Советская наука, 1958.-465 с.

25. Добрынин В.А., Беляев A.B., Дунаев П.П. и др. Экономика сельского хозяйства. М.: Агропромиздат, 1990. - 475 с.

26. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1965. - 253 с.

27. Иванов М.Н. Детали машин. М.: Высшая школа, 1991. - 399 с.

28. Исследование и усовершенствование теребильных и вязальных аппаратов льнокомбайна: Отчет о НИР (промежут.) /Великолукский сельхозинститут. -Инв. № 257 . Великие Луки, 1981. - 135 с.

29. Исследование работы теребильного аппарата льноуборочного комбайна при тереблении полеглого льна: Отчет о НИР (промежут.) /Великолукский сельхозинститут. Инв. № 294. - Великие Луки, 1983. -155 с.

30. Исследование износа теребильных ремней льноуборочного комбайна с различными ведущими шкивами: Отчет о НИР (промежут.) /Великолукский сельхозинститут. Инв. № 318. - Великие Луки, 1984. -132 с.

31. Исследование режима работы и обоснование оптимальных параметров теребильного аппарата с различными ведущими шкивами и шириной ремней: Отчет о НИР (промежут.) /Великолукский сельхозинститут. Инв. № 218. - Великие Луки, 1985. - 135 с.

32. Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. -М.: Агропромиздат, 1989. 527 с.

33. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М. : Колос, 1980. - 671 с.

34. Ковалев М.М. Повышение эффективности льноуборочного комбайна путем разработки прямоточного теребильного аппарата: Автореф. дне. канд. тех. наук. Минск, 1988. - 15 с.

35. Ковалев В.Б. Прогрессивная технология уборки и реализации льна //Лен и конопля. 1983. - № 2. - С. 18-21.

36. Комаристов В.Е., Дунай Н.Ф. Сельскохозяйственные машины. М.: Колос, 1984.-478 с.

37. Крагельский И.В. Физико-механические свойства стеблей льна и конопли: Сб. "Свойства сельскохозяйственных растений". ВИСХОМ, 1939. -С. 47-63.

38. Крагельский И.В. Физико-механические свойства лубяного сырья // Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин / Под. ред. акад. В.П. Горячкина, т. П. М.: Сельхозгиз, 1936.- С. 237-291.

39. Кузнецов В.И. Упругое основание. М.: Госстройиздат, 1952.597 с.

40. Курс высшей математики //Под ред. П.И. Романовского. М.: Высшая школа, 1964. - 357 с.

41. Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины. Л.: Сельхозгиз, 1955.-764 с.

42. Лужинский С.А,, Рудаковский В.З. Механизация ручного труда //Технические культуры. 1989. - № 4. - С. 19-21.

43. Лурье А.Б., Гусинцев Ф.Г., Давидсон Е.И. Сельскохозяйственные машины. М.: Колос, 1976. - 496 с.

44. Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. - 939 с.

45. Льноуборочные машины / Г.А. Хайлис, H.H. Быков, В.П. Бухаркин и др. М.: Машиностроение, 1985. - 232 с.

46. Маркевич Э.С. Курс высшей математики с элементами теории вероятности и математической статистики. М.: Высшая школа, 1972. - С. 80163.

47. Махов И.Н., Жуков В.Г. Некоторые вопросы технологии уборки льна-долгунца //Сб. научн.тр. ВИСХОМ. М., 1975. Вып. 86. - С. 14-21.

48. Мельников СВ., Алешкин В.Р., Ропдин П.Н. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980.- 168 с.

49. Методические рекомендации по определению экономической эффективности и использованию в сельском хозяйстве капитальных вложенийи новой техники. Л.: НИПТИМЭСХНЗ, 1986. - 58 с.

50. Методические рекомендации по технико-экономическим расчетам для растениеводства Нечерноземной зоны РСФСР. Л.: НИПТИМЭСХНЗ, 1986. - 88 с.

51. Объедков М.Г. Лен-долгунец. -М.: Россельхозиздат, 1979. 223 с.

52. Основные направления развития льноводства /М.М. Труш, В.Б. Ковалев, А.Р. Рогаш, И.Ф. Дюев, И.П. Сергеев, М.М. Быков //Экономика, механизация льноводства, первичная обработка льна. Сб. научи, тр. ВНТШЛ. -Торжок, 1974.-Вып. 12.-С. 15-16.

53. Основы планирования эксперимента в сельскохозяйственных машинах. -М.: ВИСХОМ, 1974. 109 с.

54. ОСТ 70.8.9-80. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для уборки льна. Программа и методика испытаний. Взамен ОСТ 70.8.9-74: Введ. 01.07.81. - 132 с.

55. Петренко И.Я., Чужинов П.И. Экономика сельского хозяйства. -Алма-Ата: Кайнар, 1988. 416 с.

56. Писарчик А.В. Определение некоторых свойств льна-долгунца: Сборник научных работ аспирантов. /ЦНИИМЭСХ. Минск.: Урожай, 1969.

57. Писарчик А.В. и др. Комплексная механизация возделывания и уборки льна. Минск, 1988. - 465 с.

58. Повышение качества льнопродукции /Под общ. Ред. А.Р. Рогаш. -М.: Россельхозиздат, 1972. 110 с.

59. Позняков Б.А. Пути снижения энергоемкости производства льно-продукции //Экономика, механизация и первичная обработка льна. Сб. научи, тр. ВНИИЛ. Торжок, 1987. - Вып. 24. - С. 33-36.

60. Поличук Г.Ф., Шличак A.M., Матвисев В.Н. Экономика производства и первичной переработки льна-долгунца. Киев: Урожай, 1982. - 96 с.

61. Порфирьев С.Г., Мозгунов В.Г. К обоснованию основных параметров теребильно-очесывающей секции льноуборочного комбайна. /Труды Костромского СХИ "Караваево". Вып. 45. Кострома, 1973. - С. 98-101.

62. Прохоров Ю.В., Розанов Ю.А. Теория вероятностей. 2-е изд., пе-рераб. и доп. - М.: Наука, 1973. - 494 с.

63. Работнов Ю.Н. Сопротивление материалов. М.: Физматгиз, 1962.456 с.

64. Решетов Д.Н. Детали машин. М.: Машиностроение, 1989. - 496 с.

65. Романенко Г.А. Курсом агропромышленной интеграции //Лен и конопля. 1 9 8 7. - № 4. - С. 3-9.

66. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971. - 192 с.

67. Рындин Н.И. Краткий курс теории упругости и пластичности. Л.: ЛГУ, 1974. - 136 с.

68. Рябцев В.Н. Исследование вопросов комплексной механизации уборки льна-долгунца с использованием льноуборочных агрегатов на повышенных скоростях: Автореф. дис. канд. тех. наук. Минск, ЦНИИМЭСХ, 1988.-25 с.

69. Селекция, семеноводство, возделывание и первичная обработка льна-долгунца: Сб. науч. тр. ВНИИЛ. Торжок, 1994 . - 380 с.

70. Склярчук В.М., Карпец И.П. //Технические культуры. 1989. - № 5.-С. 18-20.

71. Смирнов А.Ф. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1969.-475 с.

72. Соловьев А.Я. Льноводство. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1989. - 320 с.

73. Сопротивление материалов /A.B. Александров, Н.И. Монахов, Д.Ф. Парфенов и др. Под ред. А.Ф. Смирнова. М.: Высшая школа, 1969. - 600 с.

74. Справочник по специальным функциям. /Под. ред. М. Абрамовица, И. Стиган. М.: Наука, 1979. - 832 с.

75. Справочник льновода /Н.Г. Корейский, А.П. Коробач, М.С. Гарано-вич и др. 2-е изд., перераб. и дополн. Минск: Урожай, 1987. - 240 с.

76. Справочник льновода /H.H. Труш, И.П. Сергеев, А.Н. Марченков и др. Л.: Агропромиздат, Ленингр. отд., 1985. - 240 с.

77. Справочные таблицы по деталям машин Т. I, II /В.З. Васильев, A.A. Кохтеев, B.C. Цацкин, К.А. Шапошников. М.: Машиностроение, 1965. - Т. 1-718 с, Т. 2-621 с.

78. Татур Т.К. Сопротивление материалов. М.: Высшая школа, 1966.597 с.

79. Улучшение эксплуатационных качеств тракторов и сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. ЛСХА. Елгава, 1978. - 60 с.

80. Усевич И.Г. Исследование работы теребильных аппаратов льноуборочных машин: Автореф. дис. канд. тех. наук. Горки, БСХА, 1973. -27 с.

81. Фарлоу С. Уравнения с частными производными для научных работников инженеров. Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. - 384 с.

82. Филоненко-Бородич М.М. Основы теории упругости. М.: Гос-стройиздат, 1933. - 181 с.

83. Теория и расчет льноуборочных машин /Сост. Г.А. Хайлис. Елгава, 1973. - 333 с.

84. Хайлис Г.А., Макарова Г.В., Быков H.H. Измерение натяжения ремней и давления в ручьях зажимных устройств. //Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1979. - № 9. - С. 48-49.

85. Хайлис Г.А. Основы теории и расчета сельскохозяйственных машин. Киев: УСГА, 1992. - 240 с.

86. Хайлис Г.А. Механика растительных материалов. Киев: УААН, 1994. - 332 с.

87. Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Исследование сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных. М.: Колос, 1994. - 215 с.

88. Шлыков М.И. Льноуборочный комбайн. Машгиз, 1949. - 478 с.

89. Шлыков М.И. Теребление льна. ТКПСХМ, т. IV. М.: Сельхозгиз, 1936.-437 с.164

90. Greenhill W.L. Harvesting flax crops in Australia. World Crops. 1953, Vol. 5 - № 9.

91. Harmond I.E., Klein L.M. Pulling macsines for harvesting fiber Flax /Washington, 1955.

92. Janiak Mieczyslaw. Wskazowki do konstukcji i obliczen podstawowy-chzespolow roboczych wyrywaczy Inu, Maszyny Rolnicze rok II, 1960, № 2 War-szava.

93. Winter R. Die Flachsraufmachinen und ihre technologischen und kon-struktiven Probleme. /Deutsche Agrartechnik. № 7. 1956.165