автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование параметров устройства для удаления капустных листьев в комбайне

На правах рукописи

Александрова Ульяна Владимировна

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КАПУСТНЫХ ЛИСТЬЕВ В КОМБАЙНЕ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

г 7 ФЕВ 2014

Чебоксары - 2014

005545378

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Алатырев Сергей Сергеевич

Официальные оппоненты:

Кухмазов Кухмаз Зейдулаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Эксплуатация машинно-тракторного парка», ФГБОУ ВПО «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия»

Лебедев Лев Яковлевич, кандидат технических наук, профессор кафедры «Теоретическая механика и детали машин» ФГБОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия»

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П. А. Столыпина»

Защита состоится 25 апреля 2014 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д220.070.01 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 428003, г.Чебоксары, ул. К.Маркса, 29, ауд. 222. Факс: (8352)62-23-34; e-mail: info@academy21 ,ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО ЧГСХА в сети «Интернет» по адресу: academy21.ru в разделе «Новости» от 13 января 2014 г.

Автореферат разослан «¿У» 02 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

С.С. Алатырев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Капуста - высокоурожайная культура. Она дает дешевую продукцию и почти не нуждается в дорогостоящем защищенном грунте. Наличие специализированных сортов разных сроков созревания и хозяйственного назначения позволяет использовать капусту в свежем виде на протяжении всего года.

Технологические процессы уборки и послеуборочной обработки овощей наиболее трудоемки. На их долю приходится 40 - 60 % всех трудовых затрат при производстве овощей.

Уборка капусты по технологии прямого комбайнирования дает возможность получать товарные кочаны на уборочной машине в поле. Она предусматривает срезание кочанов, отделение их от сопутствующих отходов, инспекцию и доработку кочанов до товарного вида, а также их погрузку в рядом идущее транспортное средство. В процессе работы транспортер-обрезчика в ворохе вторично образуются капустные листья, которые отделяясь от кочанов, падают на землю или транспортируются с продукцией в кузов транспортного средства. Капустные листья, загрязняют продукцию в процессе транспортирования в машине, а также снижают уровень товарности продукции при попадании вместе с кочанами в кузов транспортного средства. В результате чего возникает необходимость повторной доработки продукции, так как присутствующие в массе капусты листья закрывают поры и ухудшают процесс вентиляции, а также быстро начинают загнивать, тем самым сокращается срок хранения продукции.

В этой связи необходимо предусмотреть в капустоуборочном комбайне устройство для удаления капустных листьев, поэтому' его разработка является наиболее актуальной научно-технической задачей.

Степень разработанности темы. В настоящее время довольно глубоко изучен процесс удаления отходов в овощеуборочных комбайнах, выявлены факторы, влияющие на степень загрязненности готовой продукции, предложены теоретические и практические решения, направленные на повышение качества готовой продукции.

Но, несмотря на это, в существующих и известных работах не найдены решения на практическом уровне, которые можно было бы реализовать в капустоуборочной машине с максимальной результативностью для получения высокого качества готовой продукции.

В связи с этим возникает необходимость в дальнейшей проработке вопросов удаления капустных листьев в комбайне.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» в рамках отраслевой программы РАСХН «Разработать новое поколение экологически безопасных, ресурсосберегающих машинных технологий, создать комплекс конкурентоспособных технических

средств и высокоэффективных агротехнических и биологических приемов для устойчивого производства овощной продукции в открытом грунте, адаптированных к основным природным зонам товарного производства овощей» на период до 2010 года (задание 03.01 и 03.02) и российско-белорусской программы «Повышение эффективности производства и переработки плодоовощной продукции на основе прогрессивных технологий и техники» (Постановление СМ Союзного государства №18 от 21.04.05 г.).

Цель исследования - разработка и обоснование параметров устройства, обеспечивающего удаление капустных листьев в комбайне при отгрузке кочанов в транспортное средство.

Объект исследования - технологический процесс и устройство для удаления капустных листьев в комбайне при уборке капусты.

Предмет исследования - закономерности взаимодействия устройства для удаления капустных листьев в комбайне с ворохом капусты.

Научная новизна. Разработана конструктивно - технологическая схема устройства для удаления капустных листьев в капустоуборочном комбайне, новизна которого подтверждена патентом РФ на изобретение №2449530.

Получены аналитические зависимости, описывающие взаимодействие капустных листьев с устройством для их удаления.

На основе этих зависимостей и результатов экспериментальных исследований установлены рациональные параметры устройства для удаления капустных листьев.

Получены физико-механические и аэродинамические свойства капустных листьев.

Теоретическая и практическая значимость. Теоретическую значимость в работе представляют совокупность сформулированных научных положений и математические модели по обоснованию и разработке устройства для удаления капустных листьев в капустоуборочном комбайне. Для практики существенное значение имеет разработанный опытный образец названного устройства с рациональными параметрами, испытанный в производственных условиях.

Реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований и техническая документация разработанного устройства для удаления капустных листьев переданы ЗАО «Внешнеторговая фирма «Текстильмаш» (Россия) и ИП «Селифонтово» (Республика Беларусь) для использования на основании хозяйственных договоров.

Разработанное устройство для удаления капустных листьев испытано в составе малогабаритного капустоуборочного комбайна в фермерском хозяйстве Семенова В. Н. Козловского района Чувашской Республики, представлено на Международном Форуме сельской молодежи и на Шестом Саратовском салоне инноваций.

Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими документами.

Методология и методы исследований. Приведенные в работе теоретические исследования выполнялись с использованием методов механики и

прикладной математики. В экспериментальных исследованиях нашли применение вариационная статистика и математическая теория планирования эксперимента. Лабораторные и полевые исследования проводились в соответствии с действующим ОСТ 70.10.8-84 «Испытание сельскохозяйственной техники. Программы и методы испытаний» и частными методиками. Обработка результатов исследований осуществлялась методами дисперсионного и корреляционного анализов на ПЭВМ с использованием прикладных программ Microsofffixcel, STATISTICAV 6.0.

Положения, выносимые на защиту: результаты лабораторного исследования физико-механических и аэродинамических свойств капустных листьев;

- конструктивно-технологическая схема устройства для удаления капустных листьев;

- аналитические зависимости, описывающие взаимодействие капустных листьев с устройством для их удаления;

- рациональные конструктивные и кинематические параметры устройства для удаления капустных листьев;

- результаты производственных испытаний и технико-экономические показатели разработанного устройства.

Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы доложены на Международной научно-практической конференции «Роль высшей школы в реализации проекта «Живое мышление - стратегия Чувашии»» (Чебоксары, 25-26 февраля 2010 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение развития АПК в современных условиях» (Ижевск, 15-18 февраля 2011 г.); VI Саратовском салоне изобретений, инноваций и инвестиций (Саратов, 23-25 марта 2011 г.); VXIII Межрегиональной выставке «Регионы - сотрудничество без границ» (Чебоксары, 23-26 июня 2011 г.); Международном форуме сельской молодежи «Устойчивое развитие сельских территорий в условиях современного мира» (Ульяновская обл., 31 июля -6 августа 2011 г); Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности механизации сельскохозяйственного производства» (Чебоксары, 24-25 ноября 2011 г.); IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодежь и инновации» на тему «Вступление России в ВТО и проблемы аграрного рынка» (Чебоксары, 3-4 апреля 2013 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах, из которых две опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, один патент на изобретение. Одна статья опубликована без соавторов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованной литературы и приложений. Материалы диссертации изложен на 148 страницах машинного текста и включает 16 таблиц, 53 рисунка, 13 приложений. Список использованной литературы состоит из 130 наименований, из которых 14 - на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, ее научная новизна, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ» проведен анализ принципов сепарации вороха овощей от сопутствующих примесей в овощеуборочных машинах. В результате установлено:

1. Проведенный анализ схем сепарирующих устройств в овощеуборочных машинах показывает, что возможно эффективное сепарирование вороха при максимальном использовании в них физико-механических свойств разделяемых компонентов.

2. При разработке капустоуборочных машин наибольший практический интерес представляет принцип сепарации по аэродинамическим свойствам, так как по парусности свободные листья отличаются от кочанов в разы. Этот принцип является наиболее щадящим, что важно с точки зрения снижения повреждаемости продукции.

3. Известные сепарирующие устройства, использующие принцип сепарации по аэродинамическим свойствам, являются материалоемкими, крупногабаритными и конструктивно не вписываются в технологическую линию капустоуборочных машин.

В этой связи целью дальнейших исследований является разработка и обоснование устройства, обеспечивающего удаление капустных листьев в комбайне при отгрузке кочанов в транспортное средство.

Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:

- изучить физико-механические и аэродинамические характеристики капустных листьев при машинной уборке капусты;

- разработать конструктивно-технологическую схему устройства для удаления капустных листьев, с учетом выявленного перспективного направления;

- получить аналитические зависимости, описывающие механическое взаимодействие капустных листьев с устройством для их удаления;

- на основе теоретических и экспериментальных исследований найти рациональные конструктивные и кинематические параметры устройства для удаления капустных листьев;

- провести производственную проверку разработанного устройства в составе капустоуборочного комбайна и выявить технико-экономические показатели.

Во втором разделе «ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КАПУСТНЫХ ЛИСТЬЕВ» анализированы различные варианты взаимодействия вороха капусты и воздушного потока устройства для удаления капустных листьев и представлено обоснование конструктивно-кинематической схемы и параметров устройства.

При уборке капусты комбайном свободные листья образуются в режущем аппарате и на транспортер-обрезчике.Вэтой связи в хвостовой части режущего аппарата I установлено механическое устройство 2 первичной сепарации, а в продолжении транспортер-обрезчика 4 - выгрузной и одновременно сепарирующий элеватор 3 (рисунок 1).

Механическое устройство 2 для первичной сепарации свободных листьев капусты представляет собой валец 6 (рисунок 2, (а)), который установлен на переходе от режущего аппарата к транспортер-обрезчику и вращается навстречу потоку, слегка прижимаясь к полотну выносного транспортера 5. Валец собран из отдельных эластичных зубчатых дисков 7 на общей оси со сдвигом относительно друг друга так, чтобы зубья образовали винтовую цилиндрическую поверхность. При этом диски прижаты друг к другу втулками 8 и жестко зафиксированы на оси

Рисунок 1 - Схема капустоуборочного комбайна с устройствами для удаления капустных листьев: вид справа (а), вид сзади (б)

Выгрузной и одновременно сепарирующий элеватор 3 состоит из пруткового элеватора 12, расположенного над ним соплом навстречу потоку вентилятора 15, и переходника 16, установленного между транспортер-обрезчиком 4 и прутковым элеватором 12 (рисунок 3).

Рисунок 2 - Схема (а) сепарации

б)

и общий вид (б) механического устройства для первичной вороха капусты

Прутковый элеватор 12 состоит из тяговых контуров 10, соединенных между собой скребками 13 и поперечными кривыми прутками 17, на которые надеты ролики 14, имеющие возможность вращаться при взаимодействии с направляющими 11. Торцы роликов 14 снабжены кулачками 18, позволяющими механически взаимодействовать между собой и получать вращение друг от друга.

12 13 %

15 16

А-А

?т—V

77 11 18 И

Рисунок 3 - Схема выгрузного и одновременно сепарирующего элеватора

Технологический процесс удаления капустных листьев в комбайне в целом протекает следующим образом. Во время движения комбайна полеглые кочаны капусты режущим аппаратом поднимаются, выравниваются по высоте и срезаются. На выходе из режущего аппарата 1 (рисунок 1) ворох капусты проходит через механическое сепарирующее устройство 2, где капустные листья затягиваются в зазор между эластичными выступами вальца и выносным ленточным транспортером 5 (рисунок 2) и падают на землю, а кочаны скатываются на полотно транспортер-обрезчика 4.

На транспортер-обрезчике 4 кочаны с длинной кочерыгой и розеточными листьями инспектируются рабочими, вставляются в отверстия пластин настила и срезаются пассивным ножом. Вследствие чего прилегающие и розеточные листья отделяются от кочанов. Далее кочаны и вновь образованные свободные листья капусты поступают по переходнику 16 на выгрузной и одновременно сепарирующий прутковый элеватор 3.

Здесь капустные листья обдуваются потоком воздуха, поступающим от вентилятора 15 (рисунок 3), и проваливаются в просветы прутков. В целях сближения выходного сопла вентилятора к потоку кочанов, кожух снабжен эластичными фартуками 19, которые изгибаются в направлении движения вороха при прохождении кочанов (рисунок 4). Так как воздушный поток поступает сверху, листья капусты легко отделяются от вороха и сдуваются с полотна пруткового элеватора 12 на землю. В процессе перемещения тяговых контуров 10 пруткового элеватора 12 ролики 14 на поперечных кривых прутках 17 вращаются вследствие взаимодействия с направляющими 11 (рисунок 3). При этом кочаны капусты, лежащие на роликах 14, поворачиваются вокруг своих осей, а капустные листья, находящиеся на них и под ними, также легко отделяются и сдуваются

воздушным потоком на землю. Таким образом, обеспечивается удаление капустных листьев из потока кочанов.

Следует заметить, что расположение вентилятора над выгрузным и одновременно сепарирующим прутковым элеватором позволяет улучшить условия удаления капустных листьев из потока, так как в этом случае сопло вентилятора расположено непосредственно над кочанами и потери давления воздушного потока сводятся до минимума. В противном случае капустные листья проходили бы вместе с кочанами в кузов транспортного средства.

Кроме того, направление сопла вентилятора навстречу потоку кочанов капусты увеличивает эффект действия воздушной струи из-за увеличения ее относительной скорости по отношению к капустным листьям и кочанам.

Размещение вращающихся роликов на поперечных кривых прутках позволяет поворачивать кочаны в процессе транспортирования их на выгрузном и одновременно сепарирующем элеваторе, тем самым освобождая их от зависших и находящихся под ними капустных листьев. Это способствует более полному отделению свободных листьев капусты от кочанов. Наличие кулачков на торцах роликов позволяет передавать вращение друг другу, тем самым исключается заклинивание роликов из-за возникающих перекосов. В результате чего кочаны лучше поворачиваются в процессе транспортирования на выгрузном и одновременно сепарирующем элеваторе, следовательно, обдуваются со всех сторон и создаются благоприятные условия для удаления капустных листьев.

При транспортировке вороха капусты в транспортное средство возможны различные варианты расположения свободного листа относительно кочана капусты, воздушного потока сепарирующего устройства и элеватора.

Для выяснения закономерности протекания технологического процесса рассмотрим схему наиболее «сложного» расположения капустного листа при удалении из вороха, когда плоскость листа совпадает с направлением воздушного потока (рисунок 5).

При этом принимаются следующие допущения:

- капустный лист считаем условно не деформируемым диском;

- размеры капустного листа ограничены;

- пренебрегаем вращательной частью в абсолютном движении.

Рисунок 4 - Схема взаимодействия эластичного фартука вентилятора с кочаном капусты

\

На капустный лист при приближении к воздушному потоку будут

действовать сила тяжести Р, нормальная сила N, сила трения Р ,пР, сила

действия воздушного потока (рисунок 5).

Составим векторное уравнение абсолютного движения капустного листа в момент отрыва от поверхности под действием воздушного потока, представив его в виде материальной точки О, учитывая, что:

та = М + Гтр + Р + Г,. (1)

Так как а —

d-r dr '

получим:

(здесь г - радиус-вектор материальной точки О), то

Ш = Ы + Ртр + Р + Ре.

Ж2 баздушныи поток

Рисунок 5 - Схема сил, действующих на —■ капустный лист во время

транспортировки по элеватору с устройством для удаления капустных листьев

Проецируя это векторное дифференциальное уравнение на оси х и у, имеем: dгx

¿У

■ F -Ps'ma-FB

т—~— = N-Pcosa

dr

(2) (3)

где а - угол наклона воздушного потока к горизонтальном плоскости, град. с12х _ ¿9Х агу _ р г _ 2

где /- коэффициент трения капустного листа, к, - коэффициент сопротивления,

то ~mgSi" а ~>

d3y

т —- = mg - mg cosa. dt

Сократим обе части уравнений (2.4) и (2.5), получим: ^- = fg-gsma-kcpeFM32Kp,

dSу_ dt

g-gcosa

(4)

(5)

(6) (7)

1

ЛТ

(15)

Видоизменяя уравнения (6), (7), имеем:

d&x = (fg-g sin a-kcp,FMK)dt, (В)

d&f = {g ~g cos a)dt. (9)

Продифференцировав обе части уравнений (8), (9), получим

Зх =(fg-gsma-kcp,Fxl9;p)t+Cl, (10)

&y=(g-gcosa)t + C2. (11)

Постоянные C¡ и Сз находим путем использования начальных условий движения (с = 0, Зл — Эи cosor, 3y(¡ = i9c sin а), что дает С/ = 50cosa, C¡= 50sina . Следовательно,

-9. = Ü& -gsina-keptFuS*yt + 30cosa, (12)

=(g-gcosa)t + 30sina. (13)

Абсолютная скорость капустного листа в момент отрыва от поверхности будет равна:

3=^:+$;. (и)

(\fg-gsma- kcp,FM &lp )t + Эа cosorf + [(g ~ g eos + £>„ sin af

Для определения скорости воздушного потока &„ многие исследователи в своих расчетах используют величину скорости витания &тт.

Под скоростью &т,„ следует понимать скорость вертикального восходящего воздушного потока, при котором капустный лист находится во взвешенном состоянии.

Для практических расчетов в исследованиях многих авторов отмечается, что скорость витания - это направленная по вертикали относительная скорость движения частицы, при которой возникает аэродинамическое сопротивление, равное по величине весу частицы. Это утверждение вполне оправдано, т.к. дифференциальное уравнение движения частицы по вертикали в восходящем воздушном потоке записывается в виде:

JO

т~А = KnF¡íP'(3' ~'ng' (1б)

где т - масса капустного листа, кг; За - ее абсолютная скорость, м/с; i - время, с; Кп - коэффициент парусности; Fu - площадь Миделева сечения капустного листа, м2; рш - плотность воздуха, кг/м3; 5 - скорость воздушного потока, м/с.

d9

При условии, что т—- = 0 т.е. &а= 0 и t = const, из этих условий следует, dt

что капустный лист может быть неподвижным в вертикальном восходящем потоке или падает с постоянной скоростью в неподвижной среде. Представленные рассуждения позволяют выразить скорость витания в следующем виде:

"-'"■-"■-¡^ (17) Тогда скорость воздушного потока может быть определена по формуле:

"■"'•-"--^ШЬ: (18)

Учитывая выражения (15) и (18), окончательно определим скорость воздушного потока:

lfg-gsm.a-kcpllFuЗlp)t + Зíl соя«]2 + ч+[(г-Ясояа)г + 508таР

тя

(19)

9 = д

|«Аа

Воспользовавшись формулой (19) получим значение скорости воздушного потока устройства для удаления капустных листьев <9 е = 12,6 м/с.

Исходя из полученных значений, необходимо определить напор Н воздушного потока устройства для удаления капустных листьев.

Учитывая то, что напор, создаваемый устройством для удаления капустных листьев, расходуется на преодоление сопротивлений в сети Нет и на сообщение определенной скорости потоку воздуха на выходе, можем по формуле 2-Я,

вычислить динамический напор Нд.

НД—(2°)

Статический напор примем #ст = 0,5 • Нд, тогда полный напор определится по формуле:

Н = НД+НСТ. (21)

С учетом формулы (21) полный напор воздушного потока устройства для удаления капустных листьев Н- 145 Па

Для выяснения условий эффективного функционирования устройства для удаления капустных листьев необходимо рассчитать расстояние, на которое будет отброшен капустный лист под действием воздушного потока.

Для упрощения решения задачи примем некоторые допущения. Будем считать, что воздушный поток по всем направлениям одинаков по величине и направлению в любой точке. Капустные листья перемещаются в нем свободно, не сталкиваясь между собой. Воздушный поток по своему характеру является ламинарным.

На капустный лист, находящийся в воздушном потоке, будут действовать силы от наклонного воздушного потока и сила его тяжести (рисунок 6).

Рисунок 6 - Траектория движения капустного листа в воздушном потоке

При рассмотрении этой задачи учитываем, что направление абсолютной скорости капустного листа совпадает с равнодействующей суммы сил F + Р. Если рассмотреть ЛОАВ, то можно определить отклонение абсолютной скорости при отрыве капустного листа от поверхности вороха капусты относительно вертикальной оси:

_ F„cos а

tgP = -- , (22)

sm a + P

где P - угол наклона равнодействующей R от вертикали, град.

Если в представленное выражение (22) подставить значение F, то в результате получим:

_ тКп9:соъсс Kn92coscc

tgP =-jfr4-= -. (23)

mg»- sina + mg g&;sma + g

Однако, учитывая, что критическая скорость капустного листа & =

получим g = , далее найдем tg/З. При этом примем, что Зкр = . Тогда:

Kn9? cosa cosa

tgP

Kn&t sina + Kn3] i9;sma + r

Откуда:

p=arctg — (24) S; sin a +1

Выражение (24) позволяет определить траекторию движения капустного листа под действием воздушного потока устройства для удаления капустных листьев, что в свою очередь способствует размещению последнего на элеваторе на оптимальном расстоянии 1Р от транспортер-обрезчика.

Для определения параметров сопла задаемся шириной устройства для удаления капустных листьев, равного 0,9... 1,0 ширине элеватора капустоуборочного комбайна.

Из расчетной схемы, показанной на рисунке 7, следует, что обдуваемая часть полотна элеватора

klp=l7+к, (25)

где к - коэффициент обдувания элеватора воздушным потоком; 1Р - расстояние от транспортер-обрезчика капустоуборочного комбайна.

Из прямоугольного треугольника, катетом которого является ак, находим:

i а „

<26>

где 6 - угол наклона воздушного потока относительно плоскости элеватора, град; ак - ширина выходного патрубка устройства для удаления капустных листьев, м. Из AADF находим

а,, I а+—— ■ X ,

а + '■> siaS _ osm£ + ак cos S sin S cos S '

/3 = AD -

siny

• AD = -

cosí

зш(<5—' где у - угол расширения потока. Отсюда

к-10 •соз^-Бт^-^-й'-зту . „

ау = —--яш о (27)

соэ/■ би^й - у) + вт у

Производительность устройства для удаления капустных листьев будет

определяться по формуле:

е =(0,9... 1,0) -Я, (28)

где Ьс- ширина элеватора.

С учетом ширины элеватора Ьс = 0,684 м, по формуле 2.28 вычислим производительность устройства для удаления капустных листьев 0 = 3 м3/с.

Рисунок 7

Схема к расчету производительности и размеров поперечного сечения сопла вентиляторного устройства для удаления капустных листьев

Основные размеры лопастного колеса, входных и выходных окон, частоту вращения лопастного колеса устройства для удаления капустных листьев определим расчетом по методу подобия.

В третьем разделе «МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАБОТКИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ» изложена программа и методика экспериментальных исследований.

Согласно программе были проведены исследования по определению физико-механических и аэродинамических характеристик капустных листьев,

содержания капустных листьев в ворохе после транспортер-обрезчика; двух-факторные эксперименты по определению влияния угла наклона сопла устройства для удаления капустных листьев относительно плоскости элеватора и исходного содержания капустных листьев в ворохе на качество получаемой товарной продукции. Критерием оптимизации являлся коэффициент отделения Ко.

Рабочий процесс устройства для удаления капустных листьев исследован на лабораторной установке на рисунке 8.

Для проведения полевых исследований и производственных испытаний устройство для удаления капустных листьев смонтировали на малогабаритном капустоуборочном комбайне (рисунок 12).

В четвертом разделе «РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ» представлены результаты исследований, дан их анализ. В ходе анализа результатов экспериментов проведена статистическая оценка полученных вариационных рядов, построены кривые распределения и проведена проверка гипотезы о согласии распределения экспериментальных данных с моделью распределения по критерию х2-

2 3 4 5 6 7 8

15 % 13 12 11 10 9

Рисунок 8 - Принципиальная схема лабораторной уста/ новки для исследования процесса удаления капустных листьев в комбайне (вид сверху): 1 - аппарат срезающий, 2 - транспортер-обрезчик, 3 - редуктор конический, 4 - передача клиноременная, 5 - вентилятор, 6 - элеватор, 7 - устройство выгрузное, 8 - бункер приемный, 9 - пульт управления, 10, 12, 15 - передачи цепные, 11 - редуктор цилиндрический, 13 — электродвигатель, 14 - вал карданный, 15 - передача цепная

Гистограммы распределения значений плотности и коэффициента парусности, а также их нормальный закон распределения представлены на рисунке 9.

Наличие асимметрии и эксцесса в эмпирическом распределении параметров физико-механических и аэродинамических характеристик капустных листьев объясняется невыравненностью сортового материала и недостатками агротехники возделывания.

Гистограмма, а также нормальный закон распределения относительного содержания капустных листьев в ворохе, показаны на рисунке 10.

гистограмма (плотность 10**100с) у ■ 100*0,03»™:гта!«, 0,9142; 0,0502)

40% \

\

/

/

т. I .'

0,70 0.75 0,30 0.85 0.90 0.9в ПЛОТНОСТЬ, г/см3

а)

1.00 1.08 1.10

Гистограмма (коэффициент парусности 1 СИЛ 00с) у» 84*0,1'погта1(х; 0,412: 0.1571)

б)

02 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Коэффициент парусности. К,, м-'

Рисунок 9 - Гистограмма и кривая нормального распределения плотности (а) и коэффициента парусности (б) капустных листьев

Гнстофмжа (Тя(л<иа_с(|&е (хоб/мпвы голе тражл-оф 10/КЮС) Ув^^гЕ-О.Ь-погт«*: 6.052.1.4315)

Рисунок 10 - Гистограмма содержания капустных листьев в ворохе и кривая нормального распределения

Содержа** свободой листьев в ворохе капуст.I, Ч

Для более глубокого изучения характера и степени влияния факторов процесса <р и ^ на качество удаления свободных листьев из массы капусты нами получено в программе «ЗТАТКПСАУб.О» графическое изображение поверхности отклика (рисунок 11 (а)), изображающее зависимости вида у=/((/>,д). Анализ полученной поверхности отклика удобнее проводить с помощью двумерных сечений, которые представлены на рисунок 11 (б).

Рассмотрение приведенных двумерных сечений дает наглядное представление о значениях критерия оптимизации, которые он будет принимать при варьировании уровней каждой из пар факторов.

Из анализа полученных данных следует, что для обоих факторов (угла наклона сопла вентилятора ср и содержания капустных листьев в ворохе после транспортер-обрезчика у) существует экстремум функции.

Анализируя полученные графики, мы выяснили, что в указанных пределах варьирования факторов наибольшее влияние на коэффициент отделения капустных листьев К0 оказывает угол наклона сопла вентилятора к плоскости полотна элеватора <р, менее значимой оказалась величина содержания капустных листьев в ворохе после транспортер-обрезчика с/.

По результатам экспериментальных исследований, рекомендуем принять угол наклона сопла вентилятора к плоскости полотна элеватора<-/>= 20±1°

ШШ 0.85

О 0.8

□ 0.75

□ 0,7 ■10.65

Угол поворота сопла вентилятора, град

а) б)

Поверхность отклика (а) и двумерное сечение (б) зависимости коэффициента отделения капустных листьев Ко от угла наклона сопла вентилятора (р и содержания капустных листьев в ворохе после транспортер-обрезчика д

Рисунок 11

зм График поверхности (Та6шш_рвз-1ы иапед-п Вдуют и оод-а писгътев) 10*'10с) УагЗ = 02838+0.0369'к*0.10(ю'у-0.000«'х-к^,000э'л>0.0101 V*

В пятом разделе «ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАПУСТОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КАПУСТНЫХ ЛИСТЬЕВ» приведены технико-эксплуатационные показатели и определена экономическая эффективность устройства для удаления капустных листьев.

Производственная проверка устройства для удаления капустных листьев в составе малогабаритного капустоуборочного комбайна в фермерском хозяйстве Семенова В. Н. Козловского района Чувашской Республики (рисунок 12) подтвердила достоверность теоретических предпосылок и результатов лабораторных исследований. Коэффициент отделения Ко составил 0,89 и 0,91 при рабочих скоростях 0,8 и 1,5 м/с соответственно. В кузов транспортного средства товарные кочаны поступали в основном без капустных листьев. Путем анализа структуры экономической эффективности установлено, что экономический эффект достигается за счет улучшения качества получаемой продукции.

Улучшение качества продукции стало возможным в результате установки на капустоуборочном комбайне устройства для удаления листьев, за счет чего продукция на выходе стала повышенного качества без содержания сопутствующего отхода (листьев капусты).

Рисунок 12 - Производственная проверка капустоуборочного комбайна с экспериментальным устройством для удаления капустных листьев при отгрузке кочанов в транспортное средство

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выявлены физико-механические и аэродинамические характеристики капустных листьев (плотность />,,=(0,92±0,006)х103, кг/м3, коэффициент парусности Кп = 0,43 ± 0,004, м"1) и установлено их содержание в ворохе капусты после вторичного образования на транспортер-обрезчике капустоуборочной машины в пределах 3...9 % по отношению к массе кочанов, требующих доработки.

2. Разработано устройство для отделения капустных листьев от товарных кочанов, обеспечивающее повышение качества получаемой продукции в капустоуборочном комбайне (коэффициент отделения капустных листьев Ко = 0,89-0,91). Новизна его подтверждена патентом РФ на изобретение № 2449530.

3. Получены аналитические зависимости, описывающие механическое взаимодействие капустных листьев с устройством для их удаления, позволяющие обосновать его конструктивно-технологические параметры.

4. На основе аналитических зависимостей и экспериментальных исследований найдены следующие рациональные значения параметров устройства для отделения капустных листьев: угол наклона сопла вентилятора к плоскости элеватора ср = 20±1°; напор, создаваемый вентилятором, Н = 145 Па;

частота вращения крыльчатки вентилятора п = 800 мин"1; производительность вентилятора Q = 3 м3/с.

5. Производственными испытаниями установлено соответствие показателей качества работы капустоуборочного комбайна с разработанным устройством для удаления капустных листьев агротехническим требованиям. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения капустоуборочного комбайна с разработанным устройством для удаления капустных листьев в ценах 2013 года в среднем составляет 242 ООО рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Тончева, H.H. Аэродинамические и физико-механические характеристики зеленых листьев капусты / H.H. Тончева, С.С. Алатырев, У.В. Александрова // Вестник ИрГСХА. -2011. - Вып. 45. - С. 101-105.

2. Тончева, НН. Устройство для сепарации вороха капусты от свободных листьев / H.H. Тончева, У.В. Александрова [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. - 2013. - №1. - С.10-12.

Патент на изобретение

3. Пат. 2449530 Российская Федерация, МПК A01D45/26. Транспортирующая система капустоуборочной машины / Алатырев С.С., Капитонова У.В., Тончева H.H., Чебоксарова A.B.; заявители и патентообладатели Алатырев С.С., Капитонова У.В., Тончева H.H., Чебоксарова A.B. - №2010135144/13: заявл. 23.08.10; опубл. 10.05.12, Бюл. №13. -7 е.: ил.

Публикации в сборниках научных трудов и материалах конференций

4. Александрова, У.В. Сепарация вороха капусты от свободных листьев / У.В. Александрова // Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодежь и инновации». - Чебоксары: ЧГСХА, 2013. - С. 152 - 154.

5. Капитонова, У.В. К выбору средств для удаления отходов и сбора нестандартной продукции в капустоуборочном комбайне / У.В. Капитонова // Международная научно-практическая конференция «Роль высшей школы в реализации проекта «Живое мышление - стратегия Чувашии». Чебоксары: ЧГСХА. - 2010 - С.549-551.

6. Тончева, H.H., Александрова У.В. Определение коэффициента парусности зеленых листьев капусты / H.H. Тончева, У.В. Александрова // Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Том 3. Чебоксары: ЧГСХА. - 2011. - С.191-193.

Подписано в печать 30.01.2014 г. Формат 60x84/16. Усл. п. л. 1.16. Тираж 100 экз.

Компьютерный набор, верстка У. В. Александрова Гарнитура TimesNewRoman Отпечатано в ФГБОУ ВПО ЧГСХА, 428003, г.Чебоксары, ул. К. Маркса, 29

04201457329

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЧУВАШСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

На правах рукописи

Александрова Ульяна Владимировна

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КАПУСТНЫХ ЛИСТЬЕВ В КОМБАЙНЕ

Специальность 05.20.01 — Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент Алатырев Сергей Сергеевич

Чебоксары - 2013

Оглавление

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ......................................................... 5

ВВЕДЕНИЕ............................................................................ 11

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ........... 16

1.1 Белокочанная капуста как товарная продукция и объект для последующего хранения....................................................... 16

1.2 Принципы сепарации вороха в овощеуборочных машинах....... 20

1.3 Принцип сепарации по аэродинамическим свойствам в овощеуборочных машинах.............................................. 24

1.4 Состояние исследований процесса отделения отходов в овощеуборочных машинах............................................... 32

1.5 Выводы и задачи исследований......................................... 34

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И

ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КАПУСТНЫХ

ЛИСТЬЕВ.......................................................................... 36

2.1 Принципиальная схема устройства для удаления капустных листьев........................................................................ 36

2.2 Обоснование рабочей скорости воздушного потока устройства

для удаления капустных листьев.......................................... 42

2.3 Определение необходимого напора воздушного потока устройства для удаления капустных листьев в комбайне......... 48

2.4 Обоснование расположения устройства для удаления капустных листьев на элеваторе относительно транспортер-обрезчика капустоуборочного комбайна.............................. 48

2.5 Обоснование геометрических параметров устройства для удаления капустных листьев............................................. 51

3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И

ОБРАБОТКИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ...................................... 57

3.1 Программа экспериментальных исследований..................... 57

3.2 Приборы и оборудование для проведения исследований......... 57

3.2.1 Лабораторная установка для исследования коэффициента парусности капустных листьев................................... 57

3.2.2 Лабораторная установка для определения плотности капустного листа..................................................... 60

3.2.3 Лабораторная установка для исследования процесса вторичного удаления капустных листьев в комбайне......... 62

3.2.4 Лабораторно-полевая установка................................. 70

3.3 Методика проведения и обработки результатов

экспериментальных исследований...................................... 72

3.3.1 Методика определения объема выборки и исследования физико механических и аэродинамических характеристик капустных листьев................................................... 72

3.3.2 Методика исследования процесса образования капустных листьев на транспортер-обрезчике................................ 75

3.3.3 Методика исследования влияния основных факторов процесса на полноту удаления капустных листьев из вороха.................................................................. 77

3.3.4 Методика полевых исследований.................................. 82

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И

ИХ АНАЛИЗ........................................................................ 86

4.1 Физико-механические и аэродинамические характеристики

капустных листьев............................................................. 86

4.2 Анализ процесса удаления капустных листьев в комбайне......... 90

4.2.1 Результаты исследования процесса вторичного образования капустных листьев на транспортер-обрезчике.............................................................. 90

4.2.2 Результаты исследований влияния факторов процесса на полноту удаления капустных листьев........................... 93

4.3 Результаты полевых исследований..........................................................................98

5 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАПУСТОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА С

УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КАПУСТНЫХ ЛИСТЬЕВ............102

5.1 Технико-эксплуатационные показатели..............................................................104

5.2 Определение абсолютных экономических показателей........................106

ЗАКЛЮЧНЕИЕ..............................................................................................................................................114

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................115

ПРИЛОЖЕНИЯ..............................................................................................................................................127

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

Обозначение Наименование Единица измерения

1 2 3

Оо Вес почвенных примесей, поступивших на элеватор кг

X Длина элеватора м

а, Коэффициент, зависящий от типа и состояния почвы -

€ Полнота выделения частиц -

г Время с

т Постоянная времени процесса -

р Сила тяжести кН

N Нормальная сила кН

Ртр Сила трения кН

Я Сила действия воздушного потока кН

а Угол наклона воздушного потока к горизонтальной плоскости град

/ Коэффициент трения капустного листа -

к Коэффициент сопротивления -

т Масса капустного листа кг

Абсолютная скорость м/с

к„ Коэффициент парусности капустного листа м-1

Площадь Миделева сечения капустного листа 2

Ре Плотность воздуха кг/м3

Я Скорость воздушного потока м/с

г Ускорение свободного падения м/с2

н Напор воздушного потока устройства для удаления Па

капустных листьев

Нет Статический напор воздушного потока Па

1 2 3

нд Динамический напор воздушного потока Па

р Плотность воздуха кг/м3

р Угол наклона равнодействующей от вертикали град

/р Расстояние от устройства для удаления капустных листьев до транспортер-обрезчика м

Я1 Вес листьев, отделяемых воздушным потоком кг

пе Подача вороха капусты кг

ъ Содержание свободных листьев в ворохе капусты %

Подача воздуха в единицу времени кг/с

Мо Коэффициент концентрации вороха -

V Объем воздуха, необходимый для удаления капустных листьев м3

^ Площадь сечения сопла устройства для удаления капустных листьев м2

ак Высота сопла устройства для удаления капустных листьев м

Ък Ширина сопла устройства для удаления капустных листьев м

& Эквивалентный диаметр сопла устройства для удаления капустных листьев м

к Коэффициент обдувания элеватора воздушным потоком -

Ь Обдуваемая часть полотна элеватора м

и Расширение воздушного потока м

д Угол наклона воздушного потока относительно плоскости элеватора град

5 Ширина выходного патрубка устройства для удаления капустных листьев м

1 2 3

^ Критическая скорость м/с

У Угол расширения потока град

К Ширина элеватора м

Производительность устройства для удаления капустных листьев м3

к Коэффициент режима работы устройства для удаления капустных листьев -

А? Диаметр крыльчатки м

А Внутренний диаметр крыльчатки м

Во Диаметр входных окон кожуха м

А- Диаметр кожуха м

Ы Ширина крыльчатки м

а Действительное значение исследуемого параметра -

Хер Среднее арифметическое значение -

Ах Погрешность измерений -

С щ Коэффициента Стьюдента -

Яс Статистическое среднее квадратическое отклонение -

п Число измерений -

Ра Доверительная вероятность -

Интервал -

Рл Плотность капустных листьев. кг/м3

тя Вес капустных листьев кг

К Объем капустных листьев м3

™к Вес кочанов капусты с прилегающими листьями кг

Ч Содержание капустных листьев в ворохе капусты после транспортер-обрезчика %

ти Исходный вес капустных листьев в ворохе кг

1 2 3

щ Вес выделенных капустных листьев в процессе удаления их из вороха кг

(р Угол наклона сопла вентилятора к плоскости элеватора град

пл Содержание капустных листьев в ворохе после транспортер-обрезчика %

х. г Натуральное значение фактора -

X. го Натуральное значение фактора на основном уровне -

Дг. 1 Натуральное значение интервала варьирования фактора -

х. /шах Натуральное значение верхнего уровня фактора -

х. ■ 1 тш Натуральное значение нижнего уровня фактора -

М Повторность опытов, необходимая при проведении лабораторных исследований -

V1 Коэффициент вариации -

рх Максимальное допустимое значение показателя точности -

У Выходной параметр -

Х19Х2 Натуральные значения факторов -

А 1 Коэффициенты уравнения -

Зт Затраты живого труда чел-ч/га

Пт Количество обслуживающих трактористов чел.

Пр Количество обслуживающих вспомогательных рабочих чел.

ж, Производительность комбайна за час основного времени га/ч

С3 Затраты на заработную плату с начислениями, руб./га

1 2 3

(Рз Коэффициент, учитывающий начисления на заработную плату -

Сч Часовая ставка тракториста руб.

Сгсм Затраты на горюче-смазочные материалы руб./га

Цт Комплексная цена 1т топлива руб.

Рт Расход топлива т/га

А Амортизация руб./га

Бт Балансовая стоимость трактора МТЗ-82.1 руб.

Бк Балансовая стоимость капустоуборочного комбайна руб.

Ат Норма амортизационных отчислений по трактору МТЗ-82.1 %

Ак Норма амортизационных отчислений по капустоуборочному комбайну %

Тгт Годовая загрузка трактора МТЗ-82.1 ч

Тгк Годовая загрузка капустоуборочного комбайна ч

Ртр Отчисления на текущий ремонт и техническое обслуживание руб./га

Ят Норма отчислений на текущий ремонт и техническое обслуживание трактора МТЗ-82.1 %

Як Норма отчислений на текущий ремонт и техническое обслуживание капустоуборочного комбайна %

П Прочие расходы руб./га

Сп Прямые производственные затраты по эксплуатации агрегатов руб./га

Ку Удельные капитальные вложения, руб./га

Эг Ожидаемая годовая экономия эксплуатационных затрат руб.

1 2 3

СлБ Прямые производственные затраты по базовому варианту руб./га

Спн Прямые производственные затраты по новому варианту руб./га

1Гч Производительность капустоуборочного комбайна за час основного времени га/ч

Тгк Нормативная зональная загрузка капустоуборочного комбайна ч

Ээ Ожидаемый экономический эффект на 1 га площади руб.

Е Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений -

Ку Удельные капитальные вложения в новом варианте руб./га

Пр2 Прибыль от реализации продукции повышенного качества руб.

Пр7 Прибыль от реализации продукции прежнего качества руб.

Ап Объем продукции повышенного качества на 1 га нат. ед.

Эгэ Ожидаемый годовой экономический эффект руб.

Зт Годовая экономия живого труда, получаемая за счет повышения производительности чел-ч

ЗтБ Удельные затраты труда при базовом варианте чел-ч/га

Зтн Удельные затраты труда при новом варианте чел-ч/га

и

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Капуста — высокоурожайная культура. Она дает дешевую продукцию и почти не нуждается в дорогостоящем защищенном грунте. Наличие специализированных сортов разных сроков созревания и хозяйственного назначения позволяет использовать капусту в свежем виде на протяжении всего года [43,44].

Технологические процессы уборки и послеуборочной обработки овощей наиболее трудоемки. На их долю приходится 40 - 60 % всех трудовых затрат при производстве овощей [103].

Уборка капусты по технологии прямого комбайнирования дает возможность получать товарные кочаны на уборочной машине в поле. Технологический процесс уборки капусты предусматривает срезание кочанов, отделение их от сопутствующих отходов, инспекцию и доработку кочанов до товарного вида, а также их погрузку в рядом идущее транспортное средство. В процессе работы транспортер-обрезчика в ворохе вторично образуются капустные листья, которые отделяясь от кочанов, падают на землю или транспортируются с продукцией в кузов транспортного средства. Капустные листья, загрязняют продукцию в процессе транспортирования в машине, а также снижают уровень товарности продукции при попадании вместе с кочанами в кузов транспортного средства. В результате чего возникает необходимость повторной доработки продукции, так как присутствующие в массе капусты листья закрывают поры и ухудшают процесс вентиляции, а также быстро начинают зашивать, тем самым сокращается срок хранения продукции.

В этой связи необходимо предусмотреть в капустоуборочпом комбайне устройство для удаления капустных листьев, разработка которого является наиболее актуальной научно-технической задачей при создании перспективных капустоуборочных комбайнов.

Степень разработанности темы. В настоящее время довольно глубоко изучен процесс удаления отходов в овощеуборочных комбайнах, выявлены

факторы, влияющие на степень загрязненности готовой продукции, предложены теоретические и практические решения, направленные на повышение качества готовой продукции.

Но, несмотря на это, в существующих и известных работах не найдены решения на практическом уровне, которые можно было бы реализовать в капустоуборочной машине с максимальной результативностью для получения высокого качества готовой продукции.

В связи с этим возникает необходимость в дальнейшей проработке вопросов удаления капустных листьев в комбайне.

Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» в рамках отраслевой программы РАСХН «Разработать новое поколение экологически безопасных, ресурсосберегающих машинных технологий, создать комплекс конкурентоспособных технических средств и высокоэффективных агротехнических и биологических приемов для устойчивого производства овощной продукции в открытом грунте, адаптированных к основным природным зонам товарного производства овощей» на период до 2010 года (задание 03.01 и 03.02) и российско-белорусской программы «Повышение эффективности производства и переработки плодоовощной продукции на основе прогрессивных технологий и техники» (Постановление СМ Союзного государства №18 от 21.04.05 г.).

Цель исследования - разработка и обоснование параметров устройства, обеспечивающего удаление капустных листьев в комбайне при отгрузке кочанов в транспортное средство.

Объект исследования - технологический процесс и устройство для удаления капустных листьев в комбайне при уборке капусты.

Предмет исследования - закономерности взаимодействия устройства для удаления капустных листьев в комбайне с ворохом капусты.

Научная новизна. Разработана конструктивно - технологическая схема устройства для удаления капустных листьев в капустоуборочном комбайне, новизна которого подтверждена патентом РФ на изобретение №2449530 [71].

Получены аналитические зависимости (2.2), (2.3), описывающие взаимодействие капустных листьев с устройством для их удаления.

На основе этих зависимостей и результатов экспериментальных исследований установлены рациональные параметры устройства для удаления капустных листьев.

Получены физико-механические и аэродинамические свойства капустных листьев.

Теоретическая и практическая значимость. Теоретическую значимость в работе представляют совокупность сформулированных научных положений и математические модели по обоснованию и разработке устройства для удаления капустных листьев в капустоуборочном комбайне. Для практики существенное значение имеет разработанный опытный образец названного устройства с рациональными параметрами, испытанный в производственных условиях.

Реализация результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований и техническая документация разработанного устройства для удаления капустных листьев переданы ЗАО «Внешнеторговая фирма «Текстильмаш» (Россия) и ИП «Селифонтово» (Республика Беларусь) для использования на основании хозяйственных договоров.

Разработанное устройство для удаления капустных листьев испытано в составе малогабаритного капустоуборочного комбайна в фермерском хозяйстве Семенова В. Н. Козловского района Чувашской Республики, представлено на Международном Форуме сельской молодежи и на Шестом Саратовском салоне инноваций.

Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими документами.

Методология и методы исследований. Приведенные в работе теоретические исследования выполнялись с использованием методов механики и

прикладной математики. В экспериментальных исследованиях нашли применение вариационная статистика и математическая теория планирования эксперимента. Лабораторные и полевые исследования проводились в соответствии с действующим ОСТ 70.10.8-84 «Испытание сельскохозяйственной техники. Программы и методы испытаний» и частными методиками. Обработка результатов исследований осуществлялась методами дисперсионного и корреляционного анализов на ПЭВМ с использованием прикладных программ Microsoft Excel, STATISTICA V 6.0.

Положения, выносимые на защиту: результаты лабораторного исследования физико-механических и аэродинамических свойств капустных листьев;

- конструктивно-технологическая схема устройства для удаления капустных листьев;

- аналитические зависимости, описывающие взаимодействие капустных листьев с устройством для их удаления;

- рациональные конструктивные и кинематические параметры устройства для у