автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.04, диссертация на тему:Разработка и исследование шнековых и роторных очистителей корнеплодов свеклоуборочных комплексов

МіНгСТ,ЕРСТ*0 ОСВІТИ УКРАЇНИ

ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ПРИЛАДОБУДІВНИЙ ІНСТИТУТ

На правах рукопису УДК 621. 867. 12. 001

ДАНИЛЬЧЕНКО МИХАЙЛО ГРИГОРОВИЧ

РОЗРОБКА І ДОСЛІДЖЕННЯ ШНЕКОВИХ ТА РОТОРНИХ ОЧИСНИКІВ КОРЕНЕПЛОДІВ БУРЯКОЗБИРАЛЬНИХ КОМПЛЕКСІВ

05. 20. 04. — Сільськогосподарські та гідромеліоративні машини

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Тернопіль — 1992

Робота виконана на БО «Тернопільський комбайновий завод».

Науковий керівник —

доктор технічних наук, професор, академік Погорелий Д. В.

Офіційні опоненти —

доктор технічних наук, професор Серебряков І. М., кандидат технічних наук, доцент Середа Л. П.

Провідне підприємство —

інститут цукрового буряка Української академії аграрних наук.

Захист відбудеться ¿ПАЛ 19^3 Р- о

годині на

засіданні спеціалізованої ради К.068.50.01 по захисту дисертацій на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук при Тернопільському приладобудівному інституті за адресою: 282001, Тернопіль, в!ул. Руська, 56.

Просимо Вас взяти участь у засіданні рад» при захисті дисертації і направити Ваш відгук на автореферат у двох екземплярах в секретаріат ради за вказаною адресою

Вчений секретар спеціалізованої ради,

Автореферат розісланий

19 Р-

кандидат технічних на

І. Підгурський

л. '•Н-*'1 ■

• І. ЗАГАЛЬНА

Актуальність геми. Одним Із основних робочих органів бурякозбиральних машин в очисники коренеплодів (ОК) від землі І рослинних залишків. Від надійного виконання очисниками своїх функціональних І експлуатаційних призначень значною мірою заломіть якість збирання буряків: втрати, ступінь їх травмування та очищення.

Застосування традиційних шнекових І роторних очисників не забезпечує і.фективнрі сс .тарації коренеплодів І не відповідає сучасним агротехнічним вимогам. Шнекові очисниг.:і характеризуються підвищеним травмуванням буряків по периферії, в зоні переходу між розвідним І проміжним валами, а також низькою сепарацією при високій еологості грунту. Роторні очисники ефективно працюють лише при не-' високих кутах нахилу турбін, що значно обмекуе їх застосування або призводить до збільшення габаритних розмірі? бурякозбиральних ма-і шин. ■ . ' . ..

. Для забезпечення надійного виконання технологічного процесу ■ коренезбяральниш машинами, зменшення травмувань І втрат буряків, ' покращення їх сепарації, актуальніш е питання модернізації І створення нових очисних пристроїв, розробка методик їх проектування, розрахунку І випробувань. '

Робота виконана у відповідності з Українською державною програмою виробництва машин І технологічного обладнання для сільського господарства, харчової І переробної промисловості 1992 р.'

Метою роботи е розробка нових високоефективних ¡.інструкцій І компонувальних рішень очисників коренеплодів з розширеними технологічними можливостями та вироблення наукових І практичних рекомендація для створення високопродуктивних машин. .

Методи досліджень. Теоретичні розрахунки проводились на базі сучасних теорій статуси I‘динаміки, класичної механіки, лінійної алгебри, даференціґіної геометрії. Експериментальні дослідження виконувались з метою визначення основних експлуатаційних характеристик очисників: ступеня травмування буряків, їх втрат І сепарації. Дослідження ОК проводились на дослідних стендах шляхом визначення механічних параметрів електричними метода.;д з використанням тензометрії I високоточної вимірювальної апаратури, а та кок Із застосуванням швидкісної кІнояЧмки. Аналіз математичних моделей яічмш»»-сЯ' з використанням ЕОМ.

Наукова новизна ромм. Створена математична модель «Торма коренеплоду І дослідьзна його кінематика в шнекових І ротогшх очкс-никах; складені системи щіферонційішх рівнянь, які опясут'Ь йияа-

хІіаШеіііиМ РОБОТИ

міку коренегаодів в процесі очищення, І визначені коефіцієнти їх динамічності; з допомогою ЕОМ розрахована траєкторія осшшогочого руху центру коренеплодів в еліпсному очиснику; визначені експлуатаційні та ресурсні параметри розроблених конструкцій очисників;визначені технологічні параметри холодного та гарячого навивання спіралей шнеків ОК; запропоновані рекомендації щодо вибору конструктивних схем І параметрів робочих органів ОК для різних технологій збирання буряків. .

Практична цінність роботи. Розроблено I впроваджено у виробництво принципові конструктивні схеми робочих органів шнекових, роторних І бігерних очисників, захищених 23 авторськими свідоцтвами та патентами на виЕаходи; розроблені стенди для проведення дослід-»ень І визначення функціональних та ресурсних параметрів ОК; експериментальним шляхом визначено зони скупчення І підвищеного травмування коренеплодів, а такси виконані конструктивні заходи щодо усунення цих недоліків; на підставі лабораторно-польових випробувань визначені раціональні конструктивні параметри очисників за-лекно від швидкісних рекимів роботи машин; розроблені І впроваджені у виробництво схеми технологічних пристроїв для холодного та гарячого навивання спіралей шнеків ОК.

Реалізація результатів роботи. Захищені авторськими свідоцтвами та патентами конструктивні схема очисників впроваджені на ВО "Тернопільський комбайновий завод" І ВВО-ЛейлцІг ФРН сільськогосподарських машинах КС-6Б-ОІ; КС-6Б-02 ; КС-6Б-05 ; КС-6В Із загальним економічним ефектом понад 5 мян.крб. в цінах 1990 р.. •

■ Апробація роботи. Наукові положення І основні результати досліджень доповідались на науково-технічних конференціях: "Основні напрямки розвитку техніки для вирощування I збирання цукрових буряків I кукурудзи за Індустріальними технологіями" (Харків 1986) ; "Прогресивні технології I обладнання в машино- І приладобудуванні" (Тернопіль 1992 р.) ; н1' науково-технічній раді ВО "Тернопільський комбайновий завод" (Тернопіль 1992 р.), на науково-технічноку со-' мінарі кафедр технології машинобудування, верстатів I Інструментів, технічної .-механіки Тернопільського приладобудівного Інституту (Тернопіль 1992 р.) ; на науковому семінарі Тернопільського приладобудівного Інституту (1992 р.). г

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 7 друкованих робіт І 4 Інформаційних листки, конструкції робочих органів очисників захищені 23 авторськими свідоцтвами I патентами.

, ОСНОВНИЙ ЗВІТ РОБОТИ . ,

І. АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБІТ, ОСОБЛИВОСТІ І ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ ОЧИСНИКІВ КОРЕНЕПЛОДІВ.

Важливою олераціею в технологічному процесі збирання буряків в очищення (сепарація) коренептодів від землі та рослинних залишків, яка здійснюється в основному шнековими, роторними та бітер-

ними робочими органами. ,

Визначенню конструктивних І експлуатаційних параметрів сепараторів присвячені роботи вчених П.М.Василенка, Л.В.Погорілого, Б.М.І’евка, Ю.Б.Аванесова, А.К.Сарапулова, А.Г.Цимбалара, Н.В.Та-тьянка, В.В.Брея, М.З.ХмелІвського, Н.І.Кривоногова та Інших. В цих роботах розглянуті теоретичні І експериментальні дослідження з розрахунку I проектуванню очисників. їх наступне вдосконалення без розробки новкх конструкігявних схем, визначення основних функціональних та е’ссх'туагаційних параметрів практично вичерпало себе в плані підвищення якості очищення коренеплодів.

Головними тенденціями розвитку бурякозбиральних машин е:

1. Розширення технологічних можливостей шнекових та роторних

очисників шляхом розробки нових конструктивних схем робочих орга-

нів І визначення їх оптимальних режимів роботи.

2. Зменшення габаритних розмірів, металомісткості I розробка,

нових компонувачьцих рішень, які дозволяють застосувати модульний принцип агрегатування як Із самзхіцнима, так Із причіпними машинами. •

3. Зменшення травмувань І втрат коренеплодів, збільшення ступеню їх сепарації шляхом вибору раціональних параметрів очисників.

З метоп забезпечення якості виконання технологічного процесу збирання буряків розроблено ряд конструкцій робочих органів І компонувальних схем сепараторів (таблиця І.І).

Усунення можливих нагромаджень коренеплодів по периферії розвідних шнеків здійсню транспортно-очисний пристрій, зображений на схемі І. Викопані буряки з допомогою дискових копачів І потрапляють на розвідні шноки 2, по периферії яких виконані наліввитіш З з протилежною навивною до основної спіралі. З допомогою напіввят-ків коренеплоди перекидаються через проміжний вал 4 І звопятюя шнеками 5 в бік вивантаження на повзцовжний елеватор або зі<5рим поле.

КОНСТРУКЦІЇ РОБОЧИХ ОРГАНІВ ТА КОМПОНУВАЛЬНИХ РІШЕНЬ ОЧИСНИКІВ КОРЕНЕПЛОДІВ

. Таблиця І.І

Назва

Схема очисного пристрою

№ А.о.,

заявки

Шнековий циліндричний очлсняк

=■- - ---------Шгі

№479217915

-«=с

*11\ /і\/!\/!\/і\/ІЬ

і\ /И

. Для Є(Т:сішішого переведення коренеплодів через проміжний вал висота робро напіввлтків переважав висоту ребра основної спіралі, а кут нахилу напіввитків до осі обертання шнека встановлений менший, ніж кут нахилу витків основної спіралі.

ІІри роботі шієковкх очисників у вологих кліматичних умзвах відбувається налипання зеші на поверхні труби. Це призводить до зниження сепаруючих I транспортуючих характеристик шнекових очисників. Ддя усунення ЦЬОГО недоліку розроблений ОЧИСН'.ІК коренепло- ' дів (схема 2), який складається з ,таох шнеків б, валі яких еліпсної форми, а одноіменні осі розміщені у взаемноперпендикулярних площинах.

У процесі сепарації І транспортування коренеплоди підкидаються як витками шнеків, так І поверхнею ватів, що пІГ’ищуе якість їх очищання.

З метою зниження ступеня травмування коренеплодів I лідвищев ня їх очщення розроблений транспортно-очисний пристрій (схема 3). В ньому над поверхнею шнеків встановлений еластичний гасник 7, закріплений на рамі. При обертанні шнеків коренеплоди підкидаються І взаємодіють з гасниками, що зменшуе ступінь їх травмування , а гакок призводить до збільшення довжини проходу коренеплодів по шнеках, покращуючи їх сепарацію. . ' _ .

На схемі 4 зобракениіі викопуючий пристрій ¿яя коренеплодів, який складається з викопуючих дисків, встановленого над ними біте-ра 8 I очисних шнеків. Лопатки бітерів охоплені еластичними накладками, причому сусідні лопатки встановлені під різнонаправлени-ми кугаш до осі обертання. .

Викопані дисками коренеплоди перекидаються лопатками на шнеки Розташування лопаток бітера під різнонаправленши кутами забезпечує більш рівномірний розподіл.коренеплодів на парному валі шнекового очисника, що сприяє підзященню ступеня їх очищення.

Сепаруючий рото,.' (схема 5) коренезбиральної машини складається з основи 9, на якій радіально закріплені пункти 10.• Частина пунктів виконана з, активізуючими виступами II, висота яких зменшується у міру віддалення від центру обертання. Основа ротора встановлена під кутом <£ = 87. .88° до центральної осі.

■ При переміщені ротора вздовж рядків, прутки, заглиблюючись У зомлв, підбирають викопані корені І транспортують їх в зону ви-ван такання, Виконання активізуючих виступів перемінної висоти зменшує ступінь гравіювання коренедлодіг Із збереженням оптимальної ийлдкостігіх транспортування. '

З метою забезпечення гарантованого поро воду коренеплодів а -роторів на повздовжнії!', транспортир 12 (схема 6) б промінній зоні встановлені активні бітери ІЗ, які утворюють загороджувальні стінка. В процес^ роботи біте ря спрямовують потік коренеплодів на пов-здовжний транспортер, додатково їх очищуючи.

На схемі 7 зображений трятурбінний роторний сепаруючий пристрій, який складається з роторів-підбирачів 14, проміжного ротора 15,'Пристрою регулювання 16, загороджувальних стінок 17.

В {іроцест роботи р-тори-підбирачі захоплюють коренеплоди, очищують І переводять їх на проміжний гптор, який остаточно сепарує •• грунтові ДОМІШКИ. ■

Пристрій регулювання положення роторів забезпечує їх ефектяв^ роботу в будь-яких кліматичних умовах, залежно від коефіцієнта зчеплення коренеплодів з прутками роторів. .

■ Для збирання коренеплодів кормових буряків розроблений пристрій їх підбирання. I очищення (схема. 8). Пристрій схладаетт-ся з валу-підбирача 18, активізуючого 19 I очисних. 20 бітерів.

В процесі роботя вал-підбирач підбирав викопані коренеплоди I з допомогою активного бітєра переводить їх на очисний пристрій. Оригінальне виконання валу-підбирача з чергуванням вздовж центральної осі гвинтових захватів I прямолінійних прутків забезпечує копіювання поверхні грунту І практично виключає втрати коренеплодів. ■ , ’

2. ТЕОРЕТИЧНИЙ АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ РОБОТИ ШНЕКОВИХ ТА РОТОРНИХ ОЧИСНИКІВ. ‘ .

Метою теоретичного розрахунку шнекових та- роторних очисників е визначення їх сепаруючої здатності. В зв"язку з тим, що рух потоку коренеплодів І зомлі в очисниках описати практично неможливо, в роботі розглядається переміщення одного кореня, ВПЛИВ ЗОВНІШНЬОго середовища, на якай враховамо спрощено з відомих методик.

1. Вплив вороху враховувався приведеною силою тертя, яка

■ оцінювалась середньостатистичшіми параметрами залежно від зміни руху коренеплоду у воросі І коефіцієнтом А , який при русі штучних вантажів у 1,5...2 шари становить А*а,?

2. Математична модель форм коренеплоду наближається у. о

ного.

. Виходячи з цього, розраховується коєфіиіант динанічі '-,їі. ¡'-;-вих очисників, який характеризує їх сепаруючу здатність ларі;с,;:*:о з- базовим.

Математична модель коренеплоду повинна відобразити його фор-ьзу І характеризуватись параметрами, які дозволяють враховувати допустимі відхилення розмірів. З матою спрощення при підрахунках 1 складанні програм поверхню коренеплоду доцільно представляти однією залежністю. Цім вимогам відповідає опис поверхні коренеплоду у власній системі координат Ор‘/'г'(№с,.2.1) в слідуючому ВИГЛЯДІ і. п у? І а /ї •

п {и-г/(і-ь)]е +[(і/л) -а е ]о.5с/«(<+£., о;со5/у>)

Р~ еАй^е-Аг

Л" і- довжина коренеплоду ;Л- висота головки ¡оі-середній діаметр найбільшого поперзчного перетину коренеплоду ;Л- параметр форми . коренеп-'оду Іі П0БЗД0Г -‘-ОМУ напрямку ;<£— ступінь відхилення форми перетину коренеплоду, при ^=І-ексцвнтричнІсть;^=2-овальнІсть;

2-огранування. Геометричні розміри коренеплоду І дисперсії їх розсіювання .іуи різних кліматичних зон відомі з робіт АванесоваНБ.

Для попередніх розрахунків у відповідності з формою'перетину коренеплодів прийнято Еіс(с^та)і-СІтіп)/іі-5^г^01 ,ДЄ с/тех і сС/п'Я найбільший І найменший діаметри максимального перетину коренеплодів. ¿озміщєния коренеплодів в шнековому очиснику в початковому стані визначається тільіси силою тяжіння О , вектор якої прикладений до центру тяжіння н£ відотєні Сі від вершини коренеа-одг в системі координат О'ру'і С СІ. '

На рис. 2.2 зображена схема .розміщання коренеллодэ у шнековому еліпсному очиснику.

Для визначення зв'язків, ,що накладаються я а коренеплід, рівняння поверхонь валів І рифів з незалежними лінійними ¿4 І кутовими и с параметрами записувались в аналітичному вигляді. Параметри ф (с * ¿-.2) центру коренеплоду визначались числовими методами на ЕОМ Із система векторних рівнянь ¡є?-%*+Сі, '!,-'<* * Дв

- вектор точка контакту ¿-того валка відносно його центру

; /^-вектор ¿-тої точки контакту коренэшюда відносно його центру; Сі-векгор дентрів валків. .

Виведені залежності зв”язку центру коренеплоду з координатами центр 0" розрахункового перетину (рис. 2.2) II]. •

Швидкість центру руху коренеплоду визначається

Обробка даних на ЕОМ (рис. 2.3) засвідчила, що осцилютий рух коре.чешіоду в першому наближені мохва описати гармонійними коливаннями з розкладом по гармоніках, які відповідають частотам обертання валін І корзнепяоду.

Дія еліпсного очисника з рівними, кутовими швидкостями валів швидкість коренеплоду /.першому наближені визначається:

Хс* 2.и)к'Лх5Іп(8.а>{ * %)-£АЇьіп(2и>кі * %к)(с04-~сІ(. ~' . ус ^2соА"&^ соз(^и>і * <Л>)+£(Яу са$(£и)кі + %*.)(о) *

(и>-

С'/хі+Ус*

(2.5)

\ ТсО ж

г(вс+гпг?) * гзс

де Г-крок-спіралі; сЛ *; *А*;іЛЇ,Лу- п рое кці І амплітуд коливань цент ру коренеплоду; /£; А"- коефіцієнт асиметрії коливальних циклів ; Лу» - приведений радіус коренеплоду.

■ Реакції очисника на коренеплід визначаються Із рівнянь рівне ваги [І ; 2]. Враховуючи ге, що моменти від нормальних реакцій л/і практично рівні нулю, систему рівнянь рівноваги можна звести до такої ,

£ л£ + - та + бто *0, (2.4)

■ і.г а

де Рі*"*-рівноцІЯна всіх сил тертя, враховуючи І дію вороху -коефіцієнт приведення, що враховує вагу коренеплодів, які знаходяться виде розрахункового коренеплоду. '

Обробка результатів експериментальних досліднань Із застосуванням швидкісної кінознімальної'апаратури дозволила оцінити напрям відносного переміцоння коренеплоду І валків, а, значить, I напрям вектора F„Pot, математичне очікування I дисперсія якого _ становить^ '

м((г^е/)* О; 2AJ* ). (£.S)

«*/„■ ом/,}. гад

Ступінь очищених безпосередньо залежить від осцилюючого руху коренеплоду, який характеризується коефіцієнтом динамічності [5] /t*a/ÿi де О.¿Q-відповідно прискорення коренеплоду І сили земного тяжіння, • •

Проекції прискорення на осі становлять:

ÿc ---4 u)*Â'сЛ‘¿/п(£юі +</><,) *6; (££ 0,03ÿc), '

Xc»(0X..0t&)j/e; ¿е'чаз^ ■ ' (2.?),

Методика визначення коефіцієнта динамічності роторних очисників аналогічна шнековим. Схема«роторного очисника представлена в таблиці I.I (схема 5). . .

Координати центру ваги коренеплоду, розташованого на двох прутках, представлені у вигляді : •

/ссpcosy - UЄ’ COs(tO і * Qoi +9і/п )/COsS/n ;

у с-J>sin<f--Uei %іп(и)і +&аі+ЗС/п)[cas<£/r> 1

2сг \1(®+г)г ~р*ЬІп*&/п. - ' (2S)

де ¿/cj-координати точки дотику на поверхні прутка радіус корене плоду;/?-кількість прутків ;Ы-кутова швидкість обертання потеку; ¿^.--початкове кутове розміщення І-того прутка.

. Залежно від початкових умов руху І розташування на очиснику корена плода, його переміщення може складатись Із таких циклів: вільне перекочування вздовж прутків до огорожі під впливом центро-біжних сил; перекочування через прутки вздовж огорожі по колу ; слід коронеплодів з очисника.

Можливість перекочування т'оренешюдів через прутки оцінюється запасом кінетичної енергії, яка визначається мінімальною швидкістю -------------------------.

г*л..\/іаія-ф- /,.£^0) . tm

Мінімальна кутова швидкість для зміщення коренеплоду до огорожі визначається -----------------------------------

иЛ™= У * *<* *Г> с°5.^ - ^ (2,10)

(&г)г- _яг ¿т^/п Основний процес очищення здійснюється при транспортуванні коренеплодів по траєкторії, визначеній огорожею. В даному випадку рівняння руху коренешіода описується диференційним рівнянням руху Частинки відносно одного незалежного параметра - кутового розташування коренешіода. у £5J .

В першому наближенні геометричне місце точок центрів коренеплоду, зв"язаних з ротором, гожна апроксимувати залежністю , Лг$іпг&/п 5ІП вп .______________________1_______________

тичні параметри руху коренеплоду 15]. їх аналіз свідчить, що при 9УСІ кореня вздовж огорожі відбувається, його відставання від обертання прутків. ^

При цьому він здійснює коливання, амплітуда яких складає

Враховуючи значну асиметрію циклу коливань коренеплоду, його коефіцієнт динамічності визначається залежністю

де ' К0 - коефіцієнт асиметрії циклу Кд = 1,1...1,2.

Ефективність роторних очисників достатньо висока через активну дію прутків на коренеплід І надання йому асиметричного осцІЛю-шого руху, а також завдяки великій площі сепаруючих отворів для відокремлення ДОМІШОК.' .

При розрахунках коефіцієнта динамічності за вище наведеними формулами І порівгчнні йсго з відомим коефіцієнтом данамічнооті* цаліндсичного шнекового очисника (* І ,4..,1,6), встановлено, що динамічність еліпсних І роторних очисників в І,57...І,37 разів більша, ніж циліндричного, що вказує на доцільність їх застосування в нових бурякозбиральних комплексах.

Диференціюванням даних залежностей у часі отримаємо кінема-

а частота

(г.Ы) (а. а)

3. ПРОГРАМА, МЕТОДИКА ТА РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСИЖЕНЬ.

Програма експериментальних досліджень передбачала: розробку дослідних стендів для визначення експлуатаційних та ресурсних параметрів шнекових І роторних очисників ; створення Імітатора забрудненого коренеплоду ; визначення ступеня залежності очищення від впливу конструктивних параметрів I режимів роботи очисніжів ; проведеній лабораторно-польових випробовувань з кетою визначення со-'паруючої здатності очисників, втрат І пошкодження корено плодів на базі коренезбиральних машин КС-6Б ; КС-6Б-05 ; КС-6В.

На рис. 3.1 зображений стевдІЗ] для дослідження експлуатаційних параметрів I проведення порівняльних випробовувань шнеі.о-. вих очисників.

. Стенд складається з ражі І, навантажуючого лотка 2, очисних шнеків 3, закріплених на поворотних балках 4". Над шнеками встановлені гасники 5, закріплені на консольних тезсг.етричних осях 6. Зо допомогою гвинтового механізму 7 поворотні балки можуть встпнссло-ватись під різними кутами нахилу.

Для оцінки сепаруючої здатності очисника по довжині транспортування площа під шнеками розділена поперечними стінками 8. .

їїрацюа ствнц таким чином. На шнеки навантажують гумові коренеплоди, оброблені суміпію піску І клею. Обертання шнеків забезпечує переміщення коренів в зо.чу вивантаження І відділеній від них суміші, яка просипається в ємкості, розділені поперечними стінками. Зважуючи суміш, визначаєш ступінь сепарації оленина по довжині транспортування. Гасники, за допомогою гензог/єтоичі’их ЕІзеЯ, дають можливість визначити силу підкидання коренетс.”! пря різних швидкостях обертання I кутах нахилу тюків.

їв

• На. рис, 3.2 зображений стенд [163 Для визначення експлуатаційних Г ресурсних характеристик роторних очисників.

Сгенд складається з двох роторів-підбирачів І І вивантажувального ротора 2, які встановлені під кутом о(.=8...ІЗ до горизонтальної площини. З боку врізання роторів-підбирачів в землю встановлені Імітатори навантаження - клиноподібні гальмівні накладки 3. В зоні транспортування коренеплодів над прутками роторів розміщені щіткоподібні гальмівні сектори 4, які Імітують навантаження коренеплодів на ротори'при їх сепарації I транспортуванні. Приведені гальмівні пристрої повною мірою Імітують навантаження, які виникають внаслідок виконання технологічного процесу очисним пристроєм роторного типу., .

Зид/}

Дані стенди дозволяють в лабораторних умовах визначити вплав основних конструктивних параметрів на експлуатаційні та функціональні параметри очисних гоистроїв: швидкісні режими роботи: кути нахилу І діаметра спіралей шнеків, їх крок та висоту навивання;

. величину перекриття роторів; діаметр, довжину та висоту акгявіза-торів прутків; ступінь очищення коренеплодів.

' Застосування швидкісної кінознімальної апаратури дозволяло визначити характер руху коренеплодів, зони їх максимального скупчення І травмування. Польові дослідження очисників проводились на машаяно-випообовувальних станціях,.в результаті яких визначалиоь .їх основні функціональні параметри: ступінь очищення, втрати І ‘ травмування коренеплодів. .

_ ■ Швидкісні і силові залежності при .випробовуваннях шнекових

очисників зображені на рис. 3.3 I 3.4. '

І?

Аналізуючи ці графіки, встановлюємо, що швидкість переміщання коренеплодів в еліпсному гвинтовому очиснику в 1.32...1,44 рази вища, ніж в циліндричному, а зміна кута нахилу лінії розташування шнеків від 8° до 10° призводить до зменшення швидкості переміщення коренеплодів в І,ІЗ...1,15 разів. . # •

1

/1/ X 2 у ‘ І-'ї'

/Ага —і // а у А// і/ _ .

Г " т ШЛ і і ‘

,Ж'У ' ; Ж/ і ' ,

( иі/ УГ 1 ! М

с.^ ї-2 '.о ¿.се* 2Л

Рис. 33

Рис. ЗА

На рис, 3,5 зображено характер руху коренеплодів в шнековому очиснику.' Густота штрихів вказує на максимальні І мінімальні зони концентрації коренеплодів на шляху їх переміщення. Контурні лінії показують характерні траєкторії руху коренеплодів. Аналізуючи рис. 4.5,‘можна констатувати, що найбільшо скупчення коренеплодів, а отже I їх травмування, виникле на периферії крайнього розвідного шнека І проміжного вальця. .

Залежність ступеню сепарації коренеплодів шнековими та роторними очисниками при їх випробовуваннях на експериментальних стендах (рис. 3.1 І 3.2) зображена в табл. 3.1.

5

с-гг

СІ

Рие.З.*

Як засвідчила лабораторні випробування очисних пристроїв, найкращі сепаруючі властивості мають роторні та шнекові еліпсні очисники.

Ступінь сепарації по довжині Ь очисного пристрою (лабораторні випробування)

. ■ , Таблиця 3.1.

Ступінь сепарації, t

Зона. села рації . Шнеки ! циліндричні ¡ Шнеки еліпсні г — ! Ротори

(0... 0,35) '¿і 32 38 36

(0,35...0,7) 1 • 41 42 48

(0,7... І.ОН ¿4 20 16

Загальна сепарації, % 78 84 94

, Дня отримання повних результатів розроблені конструкції очяс^-виків, які проходили деркавні випробування на машинно-дослідних станціях на 'базі коренезбиральнях машин КС-бЬ; КС-6В; КС-6Б-05.

' Результати протоколів випробувань зображені в таблиці 3.2«

' Агротехнічні показники польових випроиувань.

' ; ■ Таблиця 3.2.

• Шнековий Шнековий ¡Тратурбінняй ІДвогур-

• ГГвлпмофп ! цилінцрич-! еліпсний ! роторний Ібінний иараметр |НИЙ , , ¡роторний

м________________ !КД-£Е 1КС-6В 1КС-6Б-05 ІКС-6В

Загальна забрудненість коренів, % 3,9...6,1 3,1...4,8 1,0...3,93 1,6...4,2

Втрати, % ' 1,8...1,9 1,8...1,9 0,2...1,5 '0,2...1,4

Травмування, £ 8,8...9,8 8,0...9,2 12,0...12,91 8,2...8,6

Проведені польові випробовування машин в основному підтвердила правильність теоретичних та експериментальних дослідеєнь., оскільки. їх результати в значній мірі відповідають агротехнічним . вимогам;. ' . ' •• ■

4. ІНЖЕНЕРНА МЕТОДИКА РОЗРАХУНКИ І ВИГОТОВЛЕННЯ РОБОЧИХ ОРГАНІВ ОЧИСНИКІВ КОРЕНЕПЛОДІВ.

Теоретичний аналіз процесів роботи очисників, а також їх лабораторні I польг'ЗІ випробування, вказують на тс, що ступінь очищення коренеплодів залвжить від багатьох факторів: типу грунту І його вологості, виду робочих органів копачів, конструктивних параметрів очисників, швидкісних режимів роботи як енергетичного.засобу, так І робочих органів сепараторів. ‘ '

Теоретичні розрахунки очисників в основному мали на меті визначити їх коефіцієнти динамічності Д? (як відомо, чим більший (4? тим вищий ступінь сепарації), а експериментальні дослідження були спрямовані на визначення ступеню забруднення буряків, їх втрат І травмувань. Тому на основі проведених досліджень згпропонована ме-; тодика вибору конструктивних,параметрів очисників на стадії їх проектування, порівняно з базовим за коефіцієнтом динамічності І ступенем очищення \д/ , які зв"язанІ між собою залежністю

\д/ = юо(.ЛІ.—)п ; (4.о-

■ / ( А ** *С • '

де Яа І на- коефіцієнт динамічності відповідно базового І нового очисника; сіп- коефіцієнти вираховані для кожного типу очисника на основі експериментальная залежностей. Для шнекових еліпсних очисниківСО,09;/7>=0,95...і. Для роторних очисників С=0,03 ; /7=1,3.

Тачим чином, прн проектуванні нових робочих органів очисників вибір їх конструктивних параметрів може здійснюватись в такій послідовності.

1. Тип робочого органу вибирають на основі аналізу умов експлуатації - характеру грунту, кліматичних умов.

2. Враховуючи конструкцію викопуючого пристрою, вяслрають

тип очисника. .

3. Виходячи з типу енєретичного засобу, розробляють ПРРШЯЙ. варіант ескізного коронування викопуючого І очисного пристроїв.

4. Для аналізу очисної здатності пристрою визначають коефіцієнт динамічності І ступінь сепарації иЛ '

5. Якщо ступінь сег^рацІІ ^ задовільняе агротьхнічні умови, то розробляють технічну документацію, за якою виготовляється дослідна машина. Якщо ні,’ то корегують конструктивні розміри очисника, які, в першу чергу, впливають на ступінь сепЕ^ацІІ.

6. Остаточне корегування конструктивних розмірів очисника I,

відповідно, технічної документації відбувається після випробувань машини в рзс :ьних умовах експлуатації, ‘

.Основні залежності коефіцієнта 'динамічності ¿¿І егулік сепарації и/базового I нових очисників приведені в таблиці 4.1.

З мегом виготовлення спіралай ганеків розроблені конструкції технологічного обладнання, яке забезпечує їх холодне та гаряче навиваная [5]. Для правильного вибору енергосилових параметрів обладнання були проведені експериментальні дослідження як холодного, так I гарячого навивання лрічок різної ширини при різних радіусах згину. •

На рій:, 4.1 зобракено залекність могленту навивання стрічкової заготовка на рабро від радіусу згину для стрічок шириною В=30 мм Із матеріалів СтЗ (поз. 1,3) I 0,8кхі (поз. 2,4). Для холодного навивання (поз, 1,2) момент навивання в 3...3.5 раза перевищуе момзн при гарячому навиванні. Причому при холодному збільшення радіусу навивання призводить до різкого зменшення моменту кручення. Пра гарячому навиванні момент деформування практично не залемть від діаметру оправки, В той ке час охолодження стрічки від 900° (поз.В) до 750° (поз.7) призводить до збільшення моменту деформування в І,6...І,8 рази. Пра гарячому навиванні спіралей на еліпсну оправкз момент кручення практично на змінюється, а при холодному навиванні його коливання досить значні. Так при навиванні стрічки на еліпсну оправку з відношенням максимального I мінімального діаметрів 2а/2в=1,2 величина моменту деформуванню міняється в 1,4 раза І в часі ця залежність маа вигляд гармонійної функції.

Зміна ширина стрічки як при гарячому, так І при холодному деформуванні шнеків значно впливає на зміну моменту навивання (рес. 4.2). Так при збільшенні ширини стрічки від 30мм до 50мм момент холодного‘навивання для сталей СтЗ (лоз.І) I 0,8кп (поз,2) збільшується в 3...3.2 раза, а-для гарячого {поз. 3,4) - у 2,7.

Характер впливу охолоднення при гарячому навиванні для стрічок різної .ширини не міняється, тобто відносна зміна моме'нгу до ' номінального значення е величиною постійною. ‘' .

Це к стосується I г эоцесу навивання спіралей на еліпсну оправку, при якоцу Із зоїльшенням номінального моменту деформування збільшується ашілігуда його коливанн . .

Виходячи з проведених досліджень, .можна констатувати, що при навиванні спіралей з шириною стрічки до 20...25мм більш раціональ ю застрбовувати холодне на ви: зння, а при ширині смуги &>30ш не-обх£дно’використовувати гаряче, що забезпечить влеоку точність конструктивних розмірів спіралей, ■ ' ■

Таблиця 4.1.

І. Розроблена математична модель форми коренеплоду І досліджена його кінематика в шнекових та роторних очисниках, що підвищує ступінь точності розрахунків при проектуванні нових конструкцій сепараторів. '

' .2, Складені системи дифєренциних рівнянь, які описують динаміку коренеплодів в процесі їх очищення. З допомогою ЕОМ розрахована траєкторія осЦилюючого руху центру коренеплоду в еліпсному очиснику І визначені коефіцієнти динамічності шнекових та роторних очлснихів. Встановлено', що відносний коефіцієнт дшимічносгі шнекового еліпсного очисника порівняно з базовим циліндричним становить 1,57, а роторного - 1,3.

3. РозррбленІ нові конструкції шнекових та роторних очисників, а таког стенди, для визначення їх функціональних га експлуатаційних параметрів в лабораторних умовах. Встановлено, що найбільшою сепаруючою спроможністю характеризуються роторні очисники (94Я), далі-шнекові еліпсні ( 84#). Проведені польові випробування розроб лених очисників на базі самохідних коренезбирзльних машин І визна-чзні їх агротехнічні показники.

4. Запропонована Інжонерна методика виберу конструктивних-та

.експлуатаційних параметрів очисників, що-базується н". проведених теоремлчних I експериментальних дослідкеннях I емпірично пов"лзуе 'ступінь очищення з коефіцієнтом динамічності.-

- . 5. Конструкції шнекових І роторних очисників відпрацьовані на

технологічність, розроблене технологічне обладнання, яке дозволило підвищим тзхніко-економічні параметри І функціональні можливості

ОЧИСНИКІВ. . . —

* ' 6. На основі проводжених досліджень розроблена І впроваджена

у виробництво гама.роторних та шнекових очисників, які захищені ' 2ЇЗ авторськими свідоцтвами та патентами. Економічний ефект впро- ‘ вадкенкх розробок складає понад Г- млн.крб. за станом на 1990 р, :-

ОСНОВНІ ПОЖЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ НАДРУКОВАНІ ’ В ТАКІ К ПРАЦЯХ. •

1.Данильченко М.Гі Новая конструкция шнекового очистителя

уборочних- и Погрузочных дашин. /Сб. Технологій й организация производства. Деп._ И ІІ58-Ук 90-е.20. . ' "

2.Данильченко М.Г. Стенц для исследования шнековых транспортерів очаої.італей. /Об. Технология и организацп производства.

Доп, № ІІ5Р Ук 90.-е.9/

3. Данильченко М.Г. Дослідження чнекових трзнгпорторіо. /Прогресивні технології І'обладнання в машино- І приладобудуванні. Матеріали науково-технічної конференції, Тернопіль. - 1992 р.-с.-ІІ.

4. Данильченко М.Г. Динаміка коренеплодів в роторних очисниках. /Прогресивні технології І обладнання в машино- І приладобудуванні. Матеріали науково-технічної конференції., Тернопіль.-1992р.

-С.-22. ■ •

5. Гевко Б.H., Данильченко М.Г., Рогатинський Р.Мі, Механізми

з гвинтовими пристроями. /Видавництво "Світ". - 1992 р.- с.380.

6. Данильченко М.Г., Гевко Б.М. Перспективы развития шнековых

механизмов в свеклоуборочных машинах./Основные направления развитий техники для обработки и сОра сахарной свеклы и кукурузы по индустриальным технологиям. Материалы Всесоюзной научн. конференции. , Харьков,-1986.-с.-31. -

7. Данильченко М.Г.,' Гевко Б.М., Бублик С.П., Лнкенерный метод рассчета винтовых дозаторов труды УСХА, Киев - 1974 г. с.-24.

8. A.c. № 1667687 СССР, ШІ 5А0ІД 51/00. Транспортно-очисти-

тельное устройство. /М.Г.Данильченко, В.П.Юрчук, Р.Б.Гевко и др.-Опубл.1991, Бш. № 29. . .

9. A.c. № 1274642 СССР, МКИ 5А0ІД 33/08. Шнековый очиститель корнеплодов от примесей /М.Г.Данилпенко, Б.М.Гэвко, Р.М.Рогатын-ский и др. - Опубл. 1986, Бюл. № 45.

10. А.р. № I3I8I93 СССР, МКИ 5А0ІД 33/08. Копач корнеплодов /М.Г.Данильченко, О.М.ШаблиЯ, Б.М.Гевко, - Опубл. 1988, Бгол. №33. v II. A.c. а I5760I7 СССР, МКИ 5А0ІД 33/08. Рабочий орган для подборщика корнеплодов. /М.Г.Данильченко, Р.Б.Гевко, В.А,Мартыненко и др. - Опубл. 1990. Бш. № 25. .

12. A.c. № I584801 СССР, МКИ 5А0ІД 33/08. Роторное сепарирую-

щее устройс :во /М.Г.Данильченко, Р,Б,Гевко, В.М.Осуховский и др. -Опубл. 1990 . Бш. № 30. "

13. A.c. №1576006 СССР, МКИ 5А0ІД 33/08. Сепарирующий ротор корнеуборочной машины /М.Г.Данильченко, Р.Б.Гевко,-В.М,Осуховский я др. - Опубл. 1990. Бш. И 25.

14. A.c. ¡і 1556565 СССР, МКИ 5А0ІД 25/04. Корнеуборочная машина./М.Г.Данильченко, Р.Б.Гевко, В.М.Осуховский и др,-Опубл. 1990. Бш. № 14.

15. A.c. № 1722284 СССР, МКИ 5А0ІД 25/<34. Ьынапызающоо устройство для корнеплодов /М.Г.Данильченко, К.ШисГюрцеккор, О.Г.Еесеонсп я др. - Опубл.. 1992. Бш. ,№12.

16. A.c. й 1753990 СССР, МКИ G-OEf 19/00. Сгопд .от испытаний подкадывоотпе рабочдх органов корнеуборочного комбайна Аі.Г.Данпл’--ченко, І'.Й.Г-чвко, В.А.Ч-іртшюнкс и др. Опубл. 1992. Епт. Я",

.17. A.c. № 1727645 СССР, МКИ „5 .АОІД 33/08. Транспортно-очиститеЛьное устройства /М.Ґ.Данильченко, Б.М.Гевко, Р.Б.Гевко а др,

- Опубл. 1992. Бюл. й 15.

18. A.c. № 1727643 СССР, МКИ 5АОІД 33/08. Роторный транспортер -очиститель. /М.Г.Данильченко, Б.М.Осуховский, Р.Б.Гевко и др. -Опубл. 1992. Бш. № 15.

19. A.c. № 1753330 СССР, МКИ 5 О- 0IM 19/00. Стенд для исследования шнековых очистителей. /МгГ.Данильченко, Б.М.Осуховский, • Р.Б.Гевко и др. - Опубл. 1992. Бш. Ji 29.

20. A.c. № I76I026 СССР, МКИ 5 А0ІД 33/08. Ротор сепарируюце-

подкашвавдего устройства. /М.Г.Данильченко, Р.Б.Гевко, Г.Н.Смако-уз и др. - Опубл. 1992. Бш. № 34. ' ■

21. A.c. І І738І25 СССР, МКИ 5 АОІД 25/04. Копач для корнеплодов. /М.Г. Данильченко, А.В.Павлов, В.П.Юрчук и др. - Опубл. 1992.

Бш.-И 21. .

• 22. A.c. № 1708177 СССР, МКИ 5 АОІД 33/08. Очиститель головок

корнеплодов. /М.Г.Данильченко, Р.Б.Гевко, В.А.Мартыненко и др. -Опубл. 1992. Бюл. № 4. •' . '

’ 23. Данильченко М.Г., Юрчук В.П., Гевко Р.Б. и др. Рабочий

орган для подборщика корнеплодов./Положительное решение по заявке

# 4694955/30-15, МКИ 5А0ІД 51/00 ; 21.09.90. . .

. 24. Данильченко М.Г., Осуховский В.М., Гевко Р.Б. и др. Кор-' неуборочная машина./Положительное решение по' заявке Ji 4922775/15 (026019), МКИ 5А0ІД 25/04 : 3.01.92.

25. Данильченко М.Г., Гевко Р.Б., Козиброда Я.И. и др. Устройство для выкапывания корнеплодов. /Положительное решение по заявке й 4820567/15 (048044), МКИ 5А0ІД 25/04 ; 7.04.92.

26. Данильченко М.Г., Смакоуз Г.Н., Козиброда Я.И. и др. Копач дош корна плодов./Положительное решение по.заявке № 4798235/15 (026212), МКИ 5А0ІД 25/04 ; 27.09.91.

' 27. Данильченко М.Г., Павлов Я.А., Дудка В.В. и др. Очиститель головок корнеплодов. /Положительное решение ло заявке J6 4865303/15, МКИ 5А0ІД 33/08 ; 16.10.91. ’

28. Данильченко М.Г., Смакоуз Г.H., Мирошниченко Ю.И. и др. Устройство для очистки коренеплодев. /Положительное решение по заявке № 5008285/15, МКИ 5А0ІД 33/08 ; 7.07.92. '

* 29. Данильченко М.Г., Шифердеккер К., Гевко Р.Б. и др. Ди'с.к ■

копача коренеплодов. /Полокительное решение по заявке К5020210/15, МКИ«5А0ЇД 25/04 ;‘30.07.92. • . . ■

ЗО; Данильченко М.Г., Шифердеккер К., Гевко Р.Б. и др. Копач для корнеплодов. /Положительное решение по заявка 50202І2Д5,

МКИ 5А0ІД 25/04; 30.07.92. ‘ ’ '