автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка и обоснование рабочих органов для распределения и последующей выгрузки сырья из бункера лавандоуборочных машин

11 9 %

МЕЛИТОПОЛЬСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

На правах, рукописи

ЕНА ВЛАДИМИР ДМИТРИЕВИЧ

РАЗРАБОТКА И ОБООЮВАНИЕ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ШГРУЗКИ СИРЬЯ ИЗ БУНКЕРА ЛАВАНДОУБОРОЧШХ ЯШИН

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного

производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мелитополь - 1992

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте эфиромасличных культур НПО "Эфирмасло".

Научный руководитель - доктор технических наук,

старший научный сотрудник Райхман Д.Б.

Официаньные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Шабанов П.А.

- кандидат технических наук, доцент Корнев Н.Г.

Ведущее предприятие - Научно-производственное объединение

"Селекционная техника" (г.Симферополь).

Защита диссертации состоится

-г?.. '0" 199 1- года

в/о часов на заседании специализированного Совета К 120.90.01 при Мелитопольском институте механизации сельского хозяйства по адресу: 332339, г.Мелитополь, пр. Б.Хмельницкого 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мелитопольского института механизации сельского хозяйства.

Автореферат разослан

« /О •• ')-? 199 ¿. года

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОЙ

Актуальность уекн. Среди эфиромасличкнх культур, зырещивае-н в Ки-ыу, Иолдаь-гч, лаванде принадлежит одно из важнейших мест | производству э;::!,.азго масла и занимаемой площади,. Лавандовое тарное масло широко применяется в промышленности и медицине. Осо-1НН0 высоко ценится масло горной лаванда, выращиваемой на скло-ос сбыло 8 градусов. Плантации лаванды в Крыму л Молдавии составов около 10 тыс.га. -

Увеличение производства лавандового масла зависит от своевре-ншой и качественной ее уборки. В настоящее время уборка лаванда I склонах до 8 град/сов осуществляется серийными двухрядными ма-нами ЛУМ-2 и ЛУМ-2А. Так как эти машины непригодны для работы а >рных условиях, уборка лаванды на склонах осуществляется вручную.

Успешная эксплуатация лаваадоуборочных машин,, снижение по-¡рь при уборке во многом зависят от бункера, предназначенного для исопления и выгрузки сырья. Распределение сырья в бункере машины Ъ1-2 осуществляется вручную вспомогательна рабочим, а в машине "1-2А за счет периодических протяжек выгрузным транспортером, определение сгрья вручную является нарушением техники бсзопас->сти, таге как человек с вилами находится в бункере движущейся шины. Распределение сырья с помощью периодических протяжек от-1екает тракториста от. управления машиной, приводит к потерям сы->я до 2%, разрыхляет массу. Плотность сырья в бункере машины 1Л-2А к окончанию загрузки составляет 80-85 кг/м3. Создание од->рядной машины для уборки горной лаванды также сдерживается из-I отсутствия надежной, работоспособной конструкции бункера.

В связи с изложенным совершенствование существующих бункеров создание бункера машины для уборки горной лаванда является ак-гальной задачей.

Целью диссертационной работы является разработка новых работе органов и на их основе создание бункеров двухрядной машины и уборки лаванды на склонах до 8° и однорядной - для уборки >рной лаванды.

Объектом исследований являются процессы распределения, уп->тнения и выгрузки сырья из бункера, осуществляемые двухшнековым ¡.бочим органом совместно с поворотным клапаном или выгрузным занспортером, а также макетные образцы новых бункеров для лаван-»уборочных машин.

Научная новизна диссертационной работы состоит в разработке теории процессов взаимодействия двухшнекового рабочего органа и поворотного клапана, двухшнекового рабочего органа и подающего транспортера, секторного сжатия листостебельного сырья с учетов его самоуплотнения ; в разработке и технической реализации нового ' способа и прибора доя определения плотности листостебельного материала. Новизна конструкции бункеров для одно- и. двухрядных ла-вандоуборочных малин подтверждается 5. авторскими свидетельствами. Признаны тзк-г.е изобретением способ и прибор для определения плотности листост.-больного материала.

Пршгпгаеская ценность. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований для горной и серийной лавандо-уборочных машин создан бункер с двухвнековым рабочим органом, обеспечивающий равномерное заполнение всего его объема сырьем плотностью 100...ПО кг/м3 без вмешательства тракториста, и выгрузку в транспортное средство. Кроме того, буккер горной машины обеспечивает также Еыгрузку сырья копной на поле.

Годовой экономический эффект от применения двухшнекового рабочего органа в бункере двухрядной уборочной машины составляет 8000 р, однорядной - 5000 р. (в ценах IS90 года).

Реализация результатов исследований. Машиностроительным заводом НПО "Эфирмасло" изготовлены экспериментальные обшзцы машины дая уборки лаванды на склонах, которые прошли производственные испытания в Алуштинском эфироыасличном совхоз-заводе. За период 1988...91 гг. одной из установок убрано 100 га плантаций и собрано 360 т сырья. Полученные результаты свидетельствуют о создании работоспособного образца машины для уборки горной лаванды. В Алуштинском эфиромасличном совхоз-заводе ведутся работы по замене ручной уборки механизированной.

Опытный образец двухрядной лававдоуборочной машины с двух-шнековыы распределением массы в бункере прошел производственные испытания в ЦОПХ НПО "Зфирмасло". Машиной убрано 35 га лаванды и собрано 125 тонн сырья. По результатам испытаний в бункерах имеющегося парка лавандоуборочных машин ЦОПХ устанавливаются двухшне-ковые распределители массы.

Результаты исследований используются в ГСЙЗ НПО "Эфирмасло" при создании новой лававдоуборочной машины на базе серийной машины ЛУМ-2А.

Апробация -работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены: на ежегодных аттестациях соискателей и аспирантов ВНИИ эфиромасличных культур в 1986-1989 г.г. (г. Симферополь), на конференции молодых ученых в Крымском сельскохозяйственном институте (г. Симферополь, 1990 г.), яа Бессоюзном совещании "Основш:е направления по интенсификации э^ирсмасяич-ного производства" (У симпозиум по зфиромасличиым культурам и маслам), Кишинев, 1990 г.

Публикации. По результатам проводогашх исследований опубликовало 16 печатных работ, в том числе 6 авторских свидетельств на изобретения.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов. Список использованной литература включает 133 наименования, кз них 9 работ на иностранных языках. Работа изложена на 172 страгг/цах машинописного текста, содержит 14 таблиц, 54 илшхтраци": и 2 приложения.

СВДЕРЙАНЙЕ РАБОТЫ

Зо введении определена актуальность темы, сфорлулироваш цели исследований, представлены основные положения, которые выносятся на защиту.

В первой главе - "Состояние вопроса и задачи исследования" описана ботаническая характеристика и биологические особенности лаванды в связи с механизацией уборки, изложены результаты анализа предыдущих исследований, иностранных и отечественных изобретений и литературных источников по устройствам для выполнения аналогичных процессов, выдвинута рабочая гипотеза, сформулированы цели и задачи исследований.

В результате анализа средств механизации для уборки лаванды выявлено, что вопросам конструкции и теории режущих и транспортирующих рабочих органов уделялось большое внимание. В то же время рабочие органы бункеров лавандоуборочных машин имеют ряд недостатков. Одним из существенных недостатков бункера машины ЛУМ-2А является необходимость протяжек транспортером в процессе загрузки. Этот бункер нецелесообразно использовать в однорядной машине для уборки горной лаванды по ряду причин: большие габариты бункера из-за верхней загрузки сырья, высокое расположение центра тяжести

и больпой вес снижают устойчивость агрегата. В связи с этим возникла необходимость в изыскании и исследовании новых рабочих органов, обеспечивающих равномерное заполнение и последукхцгаю выгрузку сырья из .бункера. Для выбора и обоснования параметров бункера, распределяющих и выгрузных устройств был проведен анализ исследований процессов заполнения емкостей и бункеров различных конструкций. На основании анализа был сделан вывод о возможности применения двухшнековых рабочих органов для распределения, уплотнения и выгрузки массы из бункера.

Имеотся значительное число работ по исследованиям производительности и энергоемкости шнековых рабочих органов. Однако, в них недостаточно уделено внимание исследованиям факторов, которые являются специфичными доя двухшнекового рабочего органа, распределяющего сырье в бункере, а также участвующего в уплотнении и выгрузке сырья.

Проведенный анализ позволил поставить следующие задачи:

1. Изучить физико-механические.свойства сырья лаванды, влияющих на процессы распределения, уплотнения и выгрузки сырья.

2. Изыскать рациональную схему рабочих органов существующей равнинной и создаваемой горной лавандоуборочных машин, позволяющих обеспечить распределение, уплотнение и выгрузку сырья из бункера.

3. Теоретическими исследованиями обосновать основные параметры рабочих органов бункера.

4. Провести лабораторные и зкеплуатационно-полевые исследования экспериментальных установок для равнин и склонов со шненовьши рабочими органами в бункере с целью уточнения их параметров и определения агротехнических, энергетических и технико-экономических показателей. •

Во второй главе - "Физико-механические свойства сырья лаванды как материала для заполнения бункеров" изложены результаты исследований тех свойств сырья лаванды, которые влияют на процессы распределения, уплотнения и выгрузки массы из бункера и являются исходными для' обоснования параметров рабочих органов. Определено, что влажность сырья меняется в пределах от 70^ в начале до 4096 в конце уборки. Средневзвешенная дайна стеблей в бункере 240...258 мн, насыпная или начальная плотность сырья при влажности 48.. .52% «доставляет 40...45 кг/ц3. Опытным путем определены коэффициенты зависимости плотности сырья от давления. Для неизмельченного сырья

при средневзвешенной длине стеблей 340...255 мм и влажности 48... о2% эмпирическая зависимость имеет вид:

Р-5А6.6 [е0'017^"^-^ , , ш

где Р - удельное давление, Па ;

- насыпная плотность сырья, кг/ц3 ;

ТГ - плотность сырья, кг/м3.

При исследованиях уплотнения сырья лаБанды в бункере установлено, что дате-при незначительных размерах бункера происходит самоуплотнение сырья. Для высоты слоя сырья от 0 до 2 м зависимость плотности слоя сырья от глубины залегали может быть описана линейной функцией вида:

Т,= Ч » (2)

где - плотность сырья в слое, кг/м3 ;

К - коэффициент пропорциональности, кг/м4 ;

У - глубина залегания слоя, ы.

Для некзмельченного сырья при влатсности 48.. .5256 К = 20...

22 кг/и4.

В третьей главе "Теоретические исследования рабочего процесса и обоснование основных параметров пшекового рабочего органа", основываясь на анализе конструкций бункеров с различными рабочими органами, даются варианты исполнения бункеров для одно- и двухрядной лавалдоуборочных машин.

Бункер (рис. I) двухрядной лавандоуборочной малины тлеет шнековый рабочий орган I в виде двух продольных двухопорных шнеков. Привод шнеков расположен со стороны передней стенки бункера. Валы шнеков соединяются с приводом шарнирно, что позволяет перемещать задние опоры в вертикальной плоскости. Задние опоры коромыслами соединяются с П-образной рамкой 2, поворачивающейся под действием гидроцилиндров 3. Кроме того, бункер имеет дно в виде скребкового выгрузного транспортера 4, боковины 5 и переднюю, стенку 6. Над шнеками в передней части бункера располагается подающий полотняно-планчатый транспортер 7.

Однорядная машина для уборки горной лаванды (рис.2) включает в себя жатку I, подающий шнек 2 и бункер с двухшнековым рабочим органом 3, боковинами 4, шарнирной задней крышкой 5 и поворотным клапаном, состоящим из шарнирносоединенных передней 6 и

Рис. 1 Бункер двухрядной ыалшны для уборки лаванды. Обозначение в тексте

, F - ■

H H

it

p

Рис.2 Однорядная ггикка для уборки горной лаванды. Обозначения в тексте

задней 7 секций. Передняя секция соединяется шарнирно с рамой 6yi кера и имеет возможность поворачиваться вокруг горизонтальной oci под действием гидроцилиндра 10. Задняя секция опирается на опору и выполнена подвижной относительно нее. В месте шарнирного соединения секций имеется захват 9 для установки съемного упора, пред-• отвращающего при необходимости поворот задней секции относительш передней при совпадении их плоскостей. Наличие съемного упора по: воляет осуществить два варианта выгрузки сырья, а также промежуточное его уплотнение в процессе загрузки.

Теоретические исследования совместной работы дзухшнекового рабочего органа и подающего транспортера показали, что двухшнеко-вый рабочий орган захватывает такие часть массы, попадающей за пределами меьосевого расстояния шнеков. Для надежной работы двух-шнекового рабочего органа ширина захвата шнеков должна быть больше или равна ширине подающего транспортера Т

D-oc +2?stncxe*Ltl>/T , (з)

где Р - наружный диаметр витка, м ;

X - зазор между витками илеков, ы ;

2 - радиус вала шнека, и ;

ло - угол, в пределах которого сыр^е, попавшее на вал шнека за пределами межосевого расстояния дгужишкоБого рабочего органа, будет им захвачено, град;

Lc| - средняя длина связности стеблей, м.

Для определения значения угла СХ0 рассмотрим порцию сырья, попавшую на вал шкека в т.К (рис.3) за пределами меаосевого расстояния шнеков с вертикальной скоростью V0 • В начальный ыоменя окружная скорость порции определяется углом 0-е встречи ее с Балом и равна V0Sin0-„ . В промежуточный момент порция сырья находится в тЛр Для определения скорости движения порции в t.Kj (угол ОС ) было составлено нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка

OL - т OL -zCÖTlp--• (4)

II т

где Ä. - угловое, ускорение порции массы, с ; ■f-i(jtf) - коэффициент трения сырья по валу шнека; оС - угловая скорость порции массы, с"* ; ^ - ускорение свободного падения, м/с2.

Рис. 3 Схегл сгл, действующих на порцию сырья на

залу пнека

от высоты падения сырья.

Решение дифференциального уравнения дает выражение для определения скорости движения порции по валу шнека

г , 2 9 г [cos(ij) -и,)-2-fsinty-и.)] i aícc _

V0 Sin а, (b4fa;co.su> Je

• т ^

(l«4f*;cos<p '

Условием захвата массы, попавшей на вал шнека за пределами межосезого расстояния, будет равенство найдгнной скорости нулю в пределах угла трения ф , т.е. при V = 0 и £*.+CLe¿ ф . Скорость V будет равна нулю при:

alrtT V/sin'tí.lUiÓcoStp , г _ -il

в 1 IJí-+ |cos(ij>-aj-2-fsLii(if-ctj

(б)

По полученному выражению при значениях f = 0,7; = 35° ; ? « 0,075 м и с учетом того, что Ув -]/2$Н , где Н - вы-

сота падения сырья ; - угол наклона шнеков к горизонту, была построена зависимость Л»= ¿(Н) (рис.4). По данному графику при известном значении Н определялось значение угла Ле , а затем и ширина захвата двухшнекового рабочего органа. Проверка условия (3) для серийной лавандоуборочной машины ЛУМ-2А показала, что при Н = 0,309 м и Т = 0,6 м ширина захвата двухшнекового рабочего органа равна 0,633 м. Следовательно, условие (3) выполняется и данный рабочий орган может быть применен в бункере серийной лавандоуборочной машины.

Исследования энергоемкости процесса перемещения массы двух-шнековым рабочим органом позволяют сделать вывод, что основными составляющими являются мощность на перемещение массы между шнеками и N4 на перемещение массы вдоль боковин бункера. Значения составляющих определяются по формулам:

= + ,квт (8)

где , Ц - длина пути перемещения массы, м;

О - подача массы, кг/с ; ^ - угол подъема винтовой линии, град; ф - угол трения массы по поверхности шнека, град; ф - угол трети массы по массе, град;

о н

- шаг зэтков, м. Применение полученных формул показало, что большая часть энергии затрачивается на транспортирование сырья в межшнековом пространстве (при подачо массы 0,225 кг/с = 0,14 кВт, =

0,027 кВт), В связи с чем, большее значение имеет выбор оптимального расстояния меяду витками шнеков. Площадь поперечного сечения сырья прл заполнении бункера (рис.5) можно представить как сумму двух площадей: поперечного сечения сырья з ыеивиткояои пространстве и поперечного сечения сырья в мюяпнековом пространстве . Тогда

Г^О.бя Эг у, , (5)

где ф, - коэффициент наполнения шнеков.

Площадь В. представляет собой сложнум фигуру .

Допуская, что площэдь этой фигуры равна площади фигуры ВСДЕ , ааходш: __

г , ,

[\це ЗС - зазор между витками шнеков.

Для определения оптимальной величины ОС , при. которой площадь Ра , а, следовательно, и производительность двухшнекового рабочего органа максимальны, необходимо исследовать зависимость (10) та экстремум путем определения производной -^¡г и нахождения значения X , при котором данная производная равняется нуга. Проделав указанные операции, получаем

= 0.25

(п)

Межосевое расстояние, соответствующее максимальной производи-?ельности двухшнекового рабочего органа, равно:

А = Б+0,25 [2 -ЗБ ^(ЗЪ-г^+йЪ^ ] (12)

Для шнеков, вращающихся навстречу друг другу с частотой

расстояния при загрузке бункера

Рис. 6

Расчетная схема к. определению составляющих суммарного момента сопротивления при секторном слитии. Обозначения в тексте.

О мин"*, при средневзвешенной длине стеблей 240...250 мм, плот-ости массы около 60 кг/м3, влажности 55...60Я, угле наклона шяе-ов к горизонту 40°, межосевое расстояние составляет 412...426 ми.

Для горных комбайнов веяным является вопрос сохранения устой-изости и управляемости агрегата при любой степени заполнения бун-ера. Для г.ОЕнпен'.'я устойчивости агрегата бункер располагают как олага ближе к центру тяжести трактора, снижазот его металлоемкость, меньшаке габариты. Для сохранения заданной вместило сти бункера ырьс необходимо уплотшггь. Отсвда возникла необходимость промежу-очшх уплотнений сырья в процессе загрузки бункера. Уплотнение роизводктся за счет сжатия сырья между шнеками и подвижным кла-аком, поворачиваются под действием гидроцилиндра. Усилие на тоне гкдроцклиндра при вращении подвижного клапана и сжатии нахо-ящегося над ним сырья определяется по формуле:

, аз)

де £ М - Мл Мг+ М3+ М, - суммарный момент составляет?« сил сопротивления повороту соответственно от веса клапана, веса сырья в бункере, сопротивления сырья сжатии, трения о боковые стенки и

П - плечо действия гидроцилиндра относительно оси поворота клапана. Для определения значена составляющих 2 М введены следую-ие обозначения (рис,б): радиус поворота клапана при совпадении иоскостей передней и задней секции - , угол между верти-

алыюй осью и верхней кршкой бункера схк , угол к первоначально-{ положению клапана Я , текущий угол поворота клапана 5" , гол наклона верхней крышки к горизонту £

Значение составляющих 2 М определяется по формулам:

= ипсб+л) (м)

М^гсо^^^-^Г.ад+^кЕ] , (15)

бд - вес клапана ; 2 - ширина бункера», Р _ С05 - ЗЯ - 5) - со.5(- Д-5; £ «.„ •

Значение крутящего момента от сил сопротивления сырья сжатию определяется с учетом неравномерности плотности сырья по высоте

М3=гС

И

К,

£ К*

'¡Г « г]

(16)

где = а.51*. (»« - К) \ кг = а5к ;

К, з (а.к- Л-6 ) (а*-Л).

а - коэффициент зависимости плотности сырья от давления. Крутящий момент от трения сырья о боковые стенки бункера, определяется с учето:/. сил сопротивления сырья сжатию

где К,-

К,

1

е к3

-1

-м

(17)

У )

X - коэффициент бокового давления. Значение момента от сил трения сырья о изогнутое днище определяется по выражении:

(18)

где С - коэффициент зависимости плотности сырья от давления.

Стабильность и надежность послойной выгрузки сырья двухшнеко-вым рабочим органом во многом зависят от согласования производительности двухкнекового рабочего органа и подачи сырья поворотным клапаном. Совместная работа двухшнекового рабочего органа и клапана возможна лишь в том случае, если производительность двухшнекового рабочего органа будет всегда, при любых эксплуатационных условиях выше производительности (подачи) клапана. Условием надежной выгрузки является выражение:

и г дцоющИ' —2- »

где - угловая скорость вращения шнеков ;

Кр - коэффициент разрыхления сырья шнеками;

5t - плотность сырья в бутжере ;

угловая сг.орость поворота клапана.

Согласованно производительности клапана и шнеков достигается 1 счет изменения параметров клапана R* и . При первом ва-1анте согласование производительности клапана и шнеков достигаот-i за счет изменения длины клапана - R« . Диийгй вариант хорошо згласуетсл с одним из способов выгрузки сырья гл бункера - вкгруз-)й копной. Клапан выполняется из двух парнирпо соединенных сек-Ш, причем таким образом, что только одна из секций - передняя . здает скрье к шнекам, т.е. RK-i«+£a , где L, ~ длина перед-зй секции, - длина задней секции. Значе:п;э £f может быть

тределено из выражения ;__

----I ч>.

(20)

<ч v to„ г

При выгрузке в транспортное средство (рис.8), в шарниркоз сое-шение секций днища вводится упор, предотвращающий поворот одной зкщгд относительно другой при совмещении их в одной плоскости, го даот возможность подавать сырье на выгрузку всей, длиной клапа-1. Согласованно производительности клапана и шнеков будет достанься за счет изменения угловой скорости поворота клапана со« , зторая определяется по выражению

Я* г

В однорядной машине при выгрузке копной при ¿^ = 1,107 м и )к = 1,92 • КГ^с"* время разгрузки бункера составляет 80 с. При ¡грузке в транспортное средство и =0,4 • Ю'^с"^ »Як = ,6 м, время разгрузки - 360 с. Таким образом, выгрузка сырья из гекорасположенного бункера в транспортное средство осуществляет-I, но за большее время. В двухрядной машине данный более длитель-1й способ выгрузки применять нецелесообразно, так как необходимо высоту выгрузки можно достичь за счет соответствующего располо-зния выгрузной части бункера.

В четвертой главе "Лабораторно-экспериментальные исследова-ш рабочих органов бункера" изложена программа и методика лабора->рных исследований, описано устройство стенда для исследования ¡кторного сжатия сырья и прибора для определения плотности сырья

Р::с. 7 Схема выгрузки сырья из буккера на технологическую

площгдку

Рис. 8 Схеь:а выгрузки сырья из бункера в транспортное средство

в емкости. . ,

Исследования на стенде были направлены на изучение следущих процессов и параметров:

а) зависимости крутящего момента при секторном сжатии от плотности сырья лаванды;

б) релаксации сырья лаванда при сжатии;

в) определение коэффициента бокового давления ;

г) определение составляющих суммарного момента сопротивления сжатия сырья.

По результата.! работы со стендом сделаны следущиз выводы: при секторном сжатии сырья, ширине стецца 0,468 и, радиусе клапана 1,04 ы для нзизмельченного сырья мозно выделить три фазы: первая фага - изменениз плотности от насыпкой до 85...90 эт/м3. Сжатие сырья отсуютвует, происходит подъем сырья до заполнения всех пустот, образовавшихся при укладке сырья в стенд. Вторая фаза - рост плотности сырья до НО...115 кг/м3 при незначительном изменешш крутящего момента в пределах 0,62...0,81 кШ. К окончания данной фасы сжатия плотность сырья по scs?r/ объему внравтгеается, пустоты исчезает?, сырье рагномсрно заполняет весь обтям. Третья фаза - для увсл!П1енкя плотности в пределах от 115 кг/м3 до 140 кг/м3 требуется прилозекие значительных усилий. Крутягий момент меняется з пределах 0,9...2,0 кПм. Исследования релаксации сырья показали, что время релаксации со всеи диапазоне ¡вменяемых плотностей остается постоянным -л для неизмельченного сырья лаванды Ела~ностью 48... 50?о составляет 69...73 с. Коэффициент бокового давления сырья лаванды меняется в пределах от 0,193 при плотности 62 кг/м3 до 0,296 при 166 кг/м3.

Определение составляющих суммарного крутящего момента показало, что наибольший удельный вес в суммарном моменте сопротивления подъему клапана составляет момент сопротивления сырья сжатию. По мере поднятия клапана значение данного момента увеличивается и к концу подъема составляет около 50%. Из остальных составляющих наибольшее сопротивление вызывает трение сырья по изогнутому днищу (20^) и боковинам (по 10% на каждую).

В пятой главе "Эксплуатационно-полевые исследования экспериментальных установок со шнековым распределителем в бункере" изложена программа эксплуатационно-полевых исследований, которая предусматривала проведение многофакторного эксперимента по составлению математической модели процесса совместной работы двухшнеково-

го рабочего органа и поворотного клапана ; полевых исследований одно- и двухрядных установок для уборки лаванды со шнековым распределителем в бункерах ; тензометрирование рабочих органов.

Многофакторный эксперимент был проведен с целью исследований процесса совместной работы двухшнекового рабочего органа и поворотного клапана, получения математической модели процесса и определения степени влияния каждого фактора на процесс выгрузки и их оптимального сочетания. На основании априорной информации и теоретических исследований были выделены четыре основные фактора, в наибольшей степени влияющих на процесс выгрузки сырья (табл. I).

Б качестве критерия оптимизации принята производительность выгрузки (кг/с). Для оптимизации параметров использовали матрицу планировали для четырех факторов, план Бокса-Бенкина. По результата;.; реализации матрицы расчитаны и оценены коэффициенты регрессии. После исключения незначительных коэффициентов получили следующее уравнение регрессии

у = 1,808* 0.155 х,* 0.223хл *0.112х,-0.098х1хг-- аов4 -0.1П-0.159х*-0.145x5 - о.тх/- (17)

-0,175 .

Анализ уравнения (17) с помощью двумерных сечений поверхности отклика показал, что на производительность выгрузки сырья лаванды наибольшее влияние оказывает зазор между витками шнеков и частота вращения шнеков. Наибольшая производительность выгрузки сырья из бункера достигается при зазоре между витками 95 мм, частоте вращения шнеков 70...75 мин"*, ширине бункера 1,2...1,23 м, угле наклона шнеков к горизонту 40...45°.

Таблица I

Основные факторы, влияющие на процесс выгрузки сырья

; Факт о р ы

Уровень и интервал варьирования {зазор меж-¡частота !ду витками¡вращения ! шнеков, 0С4,! шнеков, X ; мм } мин 1 ширина Iбункера, , мм [ ¡угол на-!клона шне-!ков к горизонту, ¡X* ,град.

Основной уровень 100 50 1200 45

Интервал варьирования 30 20 200 10

Верхний уровень (+1) 130 70 1400 55

Нижний уровень (-1) 70 30 1000 35

Полевые 'исследования экспериментальных одно- и двухрядной установок проводились на полях Алуштинского эфиромасличного совхоз-завода и ЦОПХ НПО "З^ирмасло".

Исследования показали, что совместное применение двухшнеково-го рабочего органа к поворотного клапана в бункере однорядной машины обеспечивазт равномерное заполнение зсего объема бункера сырьем плотностью 50...ПО кг/м3, а также два варианта Б^-трузки сырья из бункера - в транспортное средство и копной. Применение двух-рнекового рабочего оргг.ча совместно с планчатым транспо]этером в дтухрядной налзше также обеспечивает ■ равномерное заполнение всего объема бункера сырье:.«, со средней плотностью ПО кг/м3 бгз вспомогательных рабочзгх, ксклшая протяжот выгрузным транспортером и потери сырья о? них.

0Б1ЦЕ ВЫВОда

1. Основкш недостатком бункера существующей равнинной двухрядной лавандоуборочней нагины ДУМ-2А является необходимость протяжек вытрузшм транспортером для распределения сырья в бункере, что приводит к потеря;-! сырья (до 2?0, отвлекает тракториста от управления комбайном, разрыхляет сырье в бункере, снижает вместимость бункера.

2. Бункер машины ЛУМ-2А нецелесообразно использовать в машина для уборки лаванда на склонах из-за больших габаритов, высокого расположения центра тяжести, необходимости протяжек массы транспортером.

3. В настоящее время созданы надежные работоспособные рабочие органы, обеспечивающие срезание лаванда на склонах. Чтобы создать горную лавандоуборочную машину с полной технологической схемой необходимо разработать малогабаритный и вместительный бункер, осуществляющий два варианта выгрузки сырья - копной или в транспортное средство.

4. Изучение физико-механических свойств сырья лаванды показало, что между плотностью сырья лаванды и прикладываемым к нему давлением существует зависимость, которая может быть описана с помощью показательной функции. Сырье лаванды эффективно уплотняется в области низких давлений: для сырья влажностью 52.. .5554 и средневзвешенной длине стеблей 240...255 мм при изменении давления от

0,25 до 2,25 кПа плотность сырья возрастает от 35 до 120...130 кг/м3. При дальнейшем увеличении давления плотность сырья увеличивается незначительно.

5. На основе изученных физико-механических свойств сырья лаванды и анализа конструкций бункеров уборочных машин изыскан двух-шнековый рабочий орган для работы в бункере равнинного комбайна совместно с выгрузным скребковым транспортером, а в бункере мааинь для уборки горной лаванда - совместно с двухсекционным поворотным клапаном.

6. Полученные аналитические зависимости по определении оптимального мекосезого расстояния шнеков, их угловой скорости, угловой скорости поворота клапана, производительности двухшнекового рабочего органа при заполнении и выгрузке позволяют вести расчет параметров рабочих органов бункера.

7. На основании экспериментально построенной математической модели процесса совместной работы двухшнекового рабочего органа

и поворотного клапана установлено, что максимальная производительность выгрузки сырья достигается при частоте вращения шнеков 65..-, 70 мин-*, ширине бункера 1,2 м, технологическом зазоре между витками шнеков 95 да, угле наклона шнеков к горизонту 35...45°.

8. Теоретическими и экспериментальными исследованкгали опреде' лены основные конструктивные и кинематические параметры двухшнег.о-вого рабочего органа, применяемого в бункерах одно- и двухрядной лавандоуборочных машин: диаметр витков шнеков 320 мм, диаметр вала шнека 150 мм, шаг витков 300 мм, расстояние между осями шнеков 0,42 м, частота вращения 70 мин"*.

9. Разработан стенд, позволяющий исследовать закономерности секторного сжатия сырья и определить составляющие суммарного момента сопротивления сжатию. Наибольший удельный вес в суммарном моменте сопротивления подъему клапана имеет момент сопротивления сырья сжатию - до Ь0%. Из остальных составляющих наибольшее сопротивление вызывает трение сырья о изогнутое днище и боковины (по 2090.

Разработан новый способ и устройство для определения плотности листостебельного сырья в бункерах и других емкостях, основанный на том, что замеры плотности производятся не при внедрении штанги с наконечником в сырье, а при выходе ее из материала, что

исключает накалывание и сгруживание стеблей на наконечнике и повышает точность замеров.

10. Лабораторно-полевыми исследованиями установлено:

а) двухшнековый рабочий орган устойчиво выполняет процесс распределения сырья в бункере ;

б) в бу!п;ере двухрядной лавандоуборочной машины при длине шнекоз 3 у, углз катиона пнеков к горизонту 35°, угле наклона выгрузного транспортера 30°, плотность сырья в бункере к моменту окончания загрузки достигает НО кг/м3 ;

э) з бункере однорядной лавандоуборочной машшш при длине шкенов 3 м, угле наклона пнеков к горизонту 40°, длине передней секции клапана 1,1 м, задней 1,5 м, плотность сырья в бункере к моменту отгокчання загрузки достигает 85...90 кг/м3 ;

г) прилепите промежуточного уплотнения сырья в бункере однорядкой лавандоуборочной машины повышает плотность сырья до НО кг/м3 ;

д) пргиекение двухшнекового рабочего органа исключает протяжки массы транспортером бункера в процессе загрузки и потери сирья от них ;

е) использование дзухинекового рабочего органа совместно с поворотным двухсекционном клапаном обеспечило два варианта выгрузки сырья, что создало предпосылки для создания горной лавандоуборочной машины с полной технологической схемой.

11. Высокие показатели качества работы, устойчивость выполнения технологического процесса, небольшая масса и простота конструкции двухшнекового рабочего органа позволяет использовать его в бункерах одно- и двухрядной машин для уборки лаванды.

Двухшнековый рабочий орган используется в ГСКБ НПО "сфирмас-ио" при усовериенствовании бункера серийной лавандоуборочной машины ЛУМ-2А.

Годовой экономический эффект применения двухшнекового рабочего органа в бункере двухрядной машины составляет 8000 р, однорядной - 5000 р (в ценах 1990 г.).

Основные положения диссертации опубликованы в соавторстве с доктором техн.наук Д.Б.Райхманом в следующих работах:

I. К обоснованию межосевого расстояния двухшнекового рабочего органа //Труды ВНИИ эфиромасличных культур. - Симферополь,1988, ?.19. - с.137-142.

2. Распределение и уплотнение массы в бункере лавандоуборочной машины //Труды ВНИИ эфиромасличных культур. - Симферополь, 1988, т.19. - С.159-166.

3. О механизации уборки лаванды на склонах //Технические культуры. - 1989, №3.'- C.2I-22.

4. Усовершенствование бункера лавакдоуборочной машины //Технические культуры. - 1989, № 5, - С.22-23.

5. К вопросу механизации уборки лаванды на склонах //Труды ВНИИ офиромасличных культур. - Симферополь, IS89, т.20. - С, 158163.

6. Лавандсуборочная машина: A.C. № 1544250 Опубл. в БИ № 7,

1990.

7. Копнитель: A.C. № 1549500. Опубл. в БИ № 10, 1990.

8. Копнитель: A.C. № 1633550. Опубл. в БИ, № 38, 1991.

9. Способ определения плотности прессования листостебального материала и устройство для его осуществления: A.C. Ii- 1692362. Опубл. в БИ ¡¡з 43, 1991.

10. Плотность сырья лаванды при сжатии //Технические культуры. 1990, № 6. - С.21.

11. Выбор оптимальной вместимости бункера машины для уборки лаванды на склонах //Труды ВНИИ эфиромасличных культур. - Симферополь, 1990, т.21. - С.134-140.

12. Машина для уборки сельскохозяйственных культур //Положительное решение по заявке № 4738246.

13. Новый способ определения плотности листостебельного материала //Технические культуры. - 1991, Р 6. - С.30-32.

14. Бункер уборочной машины //Положительное решение по заявке Г- 49I392I.

15. Исследование ширины захвата двухшнекового распределителя кассы в бункере лавандоуборочной машины //Труды ВНИИ эфиромаслич-шх культур. - Симферополь, 1992, т.22. - С.127-131.

16. Исследование процесса совместной работы двухшнекового распределителя сырья и поворотного днища бункера лавандоуборочной машины // Труды ВНИИ эфиромасличных культур. - Симферополь, 1992, т»22. - С. 132-137.