автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка обрезчика ботвы лука и сорных растений с обоснованием конструктивных и режимных параметров

На правах рукописи

□□3453693 ФРОЛОВ ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ

РАЗРАБОТКА ОБРЕЗЧИКА БОТВЫ ЛУКА И СОРНЫХ РАСТЕНИЙ С ОБОСНОВАНИЕМ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Специальность 05.20.01 - технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 1 "ОЯ 2008

ПЕНЗА-2008

003453693

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА»)

Научпый руководитель

кандидат технических наук, доцент Ларюшин Андрей Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Емелин Борис Николаевич

кандидат технических наук, доцент Пеликанов Алексей Владимирович

Ведущая организация

Государственное научное учреждение научно-исследовательский институт сельского хозяйства Юго-Востока (ГНУ НИИСХ Юго-Востока, г. Саратов)

Защита диссертации состоится «19» декабря 2008 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.053.02. при ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» по адресу: 440014, г. Пенза, ул. Ботаническая 30, ПГСХА, ауд. 1246.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА»

Автореферат разослан «10» ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кухарев О.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Лук-репку выращивают из севка и, семян. Первый способ - самый распространенный и наиболее освоенный в Нечерноземной зоне и средней полосе России, атак же в северной части европейских стран.

Несмотря па специализацию хозяйств и механизацию ряда трудоемких процессов, трудозатраты на возделывание лука еще велики, при этом более 60% их приходится на работы, связанные с его уборкой, послеуборочной обработкой и хранением.

Серийные и опытные образцы лукоуборочных машин при уборке лука не отвечают агротехническим требованиям, по содержанию растительных и почвенных примесей в исходном ворохе, на что влияет состояние посевов перед уборкой. На период уборки засоренность полей достигает 30...40 %, что приводит к забиванию вращающихся элементов уборочных машин, в результате чего снижается производительность машины, увеличиваются потери лука и ухудшается качество убираемого продукта.

В настоящее время мощности перерабатывающих предприятий позволяют переработать значительную часть лука и получить товарную продукцию, причем перед хозяйствами, возделывающими лук, встает задача как можно в более сжатые сроки убрать его. Причем обрезка ботвы лука перед уборкой лука позволяет, минуя стационарные пункты сортировки, транспортировать его к месту переработки, что сокращает энерго- и трудозатраты и повышает экономическую эффективность его производства.

Поэтому работа, посвященная разработке обрезчика ботвы лука и сорных растений, позволяющего повысить производительность труда и качество продукции, сократить потери лука при уборке, является актуальной и практически значимой для сельскохозяйственного производства.

Работа проводилась в соответствии с Программой фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006...2010 гг., согласно заданию 09.01.02. научной программы «Создать комплекс конкурентоспособных технических средств для устойчивого производства приоритетных групп овощной продукции» (разработка комплекса машин для производства лука в условиях Средневолжского региона), а также темой № 31 НИОКР ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» «Совершенствование технологии и технических средств, позволяющие снизить затраты труда и потери продукции при уборке сельскохозяйственных культур».

Цель исследований. Разработка обрезчика ботвы лука и сорных растений с обоснованием конструктивных и режимных параметров, позволяющего повысить производительность труда, качество продукции и сократить потери лука при уборке.

Объект исследований. Технологический процесс удаления ботвы лука и сорных растений обрезчиком.

Предмет исследований. Конструктивные и режимные параметры обрезчика ботвы лука и сорных растений.

Методика исследований. Теоретические исследования обрезчика ботвы лука и сорных растений выполнялись с использованием основных положений, законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и полевых условиях на основе общепринятых методик в соответствии с действующими отраслевым стандартами, а также с использованием теории планирования многофакгорного эксперимента. Основные расчеты и обработка результатов экспериментов выполнялись на ПЭВМ с использованием стандартных программ MathCAD, Microsoft Excel и Statistica 6.0.

Научная новизна. Научную новизну работы составляют: конструкция обрезчика ботвы лука и сорных растений; математическое описание процесса удаления ботвы лука и сорных растений; оптимальные значения конструктивных и режимных параметров обрезчика ботвы лука и сорных растений.

Новизна технического решения обрезчика ботвы лука и сорных растений подтверждена положительным решением о выдаче патента РФ на изобретение по заявке №2007109990/12.

Практическая ценность и реализация исследований. Результаты исследований послужили основой для разработки обрезчика ботвы лука и сорных растений, позволяющего увеличить производительность удаления на 14 %, снизить повреждения лука на 13 % и увеличить полноту удаления на 10% по сравнению с двухбарабанным обрезчиком. Обрезчик ботвы лука и сорных растений внедрен в ООО «Агрокомплекг» г. Пензы и в ИП КФХ «Цай Генадий Афанасьевич» г. Маркса Саратовской области. Материалы исследований использовались ООО «КЗТМ» (г. Кузнецк Пензенской области) при изготовлении обрезчика ботвы лука и сорных растений ОЛЛ—1,4.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе две статьи опубликованы в изданиях, указанных в «Перечне...ВАК» и одна без соавторов. Общий объем публикаций составляет 2,1 пл., из них автору принадлежит 0,7 п.л.

Апробация. Основные положения диссертаций и результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО «Пензенская ГСХА» (2005-2008 гг.), Всероссийской научно-практической конференции: Актуальные проблемы агропромышленного комплекса (ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА»), международного форума по проблемам науки, техники и образования (г. Москва, 2007 г.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов, общих выводов, списка литературы из 104 наименований и приложения. Диссертация изложена на 153 е., содержит 49 табл. и 63 рис.

Научные положения и результаты исследований, выносимые на защиту:

1. Теоретические исследования процесса удаления ботвы лука и сорных растений обрезчиком с учетом действия аэродинамических сил.

2. Конструкция обрезчика ботвы лука и сорных растений.

3. Экспериментальные исследования по определению частоты вращения рабочего органа, угла наклона ножей и высоты установки рабочих органов относительно поверхности

• поля.

4. Оптимальные значения конструктивных и режимных параметров обрезчика ботвы лука и сорных растений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности выбранной темы исследований и общую характеристику работы.

В первом разделе «Состояпие вопроса. Цель и задачи исследования». На основании анализа существующих способов и средств удаления ботвы растений предложена классификация рабочих органов для удаления ботвы растений.

Проведен анализ основных средств удаления ботвы и конструкций ботвоуда-ляющих рабочих органов, в развитие которых большой вклад внесли ученые В.П. Горячит, И.Ф, Василенко, E.H. Резник, В.И. Особов, ЕМ. Гугьяр, В.И. Фомин, Е.С. Босой, В.А. Хвостов, Э.С. Рейнгарт, В.Ф. Первушин, И.И. Мейлахс, К.Д. Матвеев,

• Д.Ю. Адамонис, Г.Д. Петров, Н.П. Ларюшин, Б.Н. Емелин и др.

Однако серийные и опытные образцы ботвоудаляющих машин при уборке лука не отвечают агротехническим требованиям или малоэффективны.

Поэтому целью исследований являлось, разработка обрезчика ботвы лука и сорных растений с обоснованием конструктивных и режимных параметров, позволяющего повысить производительность труда, качество продукции, а так же сократить потери лука при уборке. В соответствии с целью сформулированы следующие задачи исследований:

1. Обосновать конструктивно-технологическую схему обрезчика ботвы лука и сорных растений с учетом физико-механических свойств посевов лука сортов «Бес-соновский местный» и «Халцедон».

2. Выполнить теоретические исследования процесса удаления ботвы лука и сорных растений обрезчиком с учетом действия аэродинамических сил.

3. Разработать и изготовить рабочий орган обрезчика ботвы лука и сорных растений, провести лабораторные исследования по оценке влияния конструктивных и режимных параметров рабочего органа обрезчика на качественные показатели удаления ботвы лука и сорных растений, определить их оптимальные значения;

4. Разработать и изготовить опытный образец обрезчика ботвы лука и сорных растений, провести лабораторно-полевые и производственные исследования обрезчика, определить его технико-экономическую эффективность.

Во втором разделе «Физико-механические свойства посевов лука» получены результаты изучения физико-механических свойств посевов лука сортов «Бессонов-ский местный» и «Халцедон», необходимые для разработки и обоснования конструкции обрезчика ботвы лука и сорных растений, Изучены ширина полосы посева лука, размерная характеристика, фрикционные свойства ботвы лука и сорных растений, число растений на одном квадратном метре.

Исследования физико-механических свойств посевов лука проводились по методике, разработанной на основе требований государственных стандартов, а также на основе методики ВИСХОМ, применяемой для изучения физико-механических свойств растений и почв. Обработка полученных результатов выполнялась с использованием методов вариационной статистики и ПЭВМ.

Ширина полосы посева лука находилась в пределах от 86 до 93 см при среднем значении 89,45 см.

Результаты исследований размерной характеристики лука и сорных растений показали, что среднее значение высоты головки' лука-репки сорта «Бессоновский местный», находящейся над поверхностью почвы, составило 3,2 мм, а лука-репки сорта «Халцедон» —11,4 мм; среднее значение высоты ботвы лука-репки сорта «Бессонов-ский местный» в естественном состоянии - 8,1 см, лука-севка — 18,7 см, лука-репки сорта «Халцедон» - 8,5 см, сорных растений - 16,4 см; средний диаметр ботвы лука-репки сорта «Бессоновский местный» составил 4,8 мм, лука-севка - 9,8 мм, лука-репки сорта «Халцедон» -11,1 мм, сорных растений - 9,7 мм.

Статический коэффициент трения ботвы лука-репки сорта «Бессоновский местный» - 0,55 - 0,61, лука-севка сорта «Бессоновский местный» - 0,61 - 0,69, лука-репки сорта «Халцедон» - 0,57 - 0,62 и сорных растений 0,63 - 0,72 на стальной поверхности.

Среднее значение растений на одном квадратном ыетре на период уборки: лука-репки сорта «Бессоновский местный» составило 82 шт., для лука-севка - 218 шт., лука-репки сорта «Халцедон» - 88 игг. и сорных растений на посевах лука 22-26 шт.

Размерную характеристику лука и сорных растений определяли штангенциркулем ШЦ-11-250-0,05, статический угол трения -.прибором для измерения статического угла трения с набором поверхностей.

В третьем разделе «Теоретическое исследование процесса удалепия ботвы лука и сорных растений обрезчиком» предложена конструкция обрезчика ботвы лука и сорных растений (рисунок 1) (на элементы данной конструкции получено положительное, решение о выдаче патента РФ иа изобретение №2007109990/12), состоящего из рамы 1 с устройством для присоединения. к трактору 2, опорно-копирующих колес 3, установленных на стойках 4 с механизмом механического регулирования высоты скашивания 5, редуктора 6 и рабочих органов, состоящих из валов 7 и встречно вращающихся ножей 8, закрытых кожухом 9.

Технологический процесс удаления ботвы лука и сорных растений обрезчиком протекает следующим образом. При движении машины опорные колеса 3, копируя рельеф поля, обеспечивают заданную высоту скашивания, которая поддерживается механическим регулятором высоты скаши--П М / /т^ вания5.

V ^ При вращении рабочих органов ма-

' 1 / \ I ^А шины внутри кожуха 9 создается воздуш-

ный поток, который поднимает ботву лука и сорные растения и подводит в зону резания, где ботва лука и сорные растения срезаются, измельчаются и отводятся через ботвоотводящее окно на междурядье.

При определении конструктивных и режимных параметров обрезчика ботвы лука и сорных растений были приняты следующие основные допущения: агрегат движется равномерно и прямолинейно; рабочие органы вращаются с постоянной угловой скоростью; угол наклона ножей и высота расположения рабочих органов над поверхностью почвы в период удаления не меняется.

Для определения общего характера работы рабочего органа обрезчика ботвы лука и сорных растений, состоящего из расположенных друг напротив друга фланца 2 с закрепленных на нем ножей 1 проанализируем абсолютную траекторию их движения

(рисунок 2). Во время работы фланец 2 с ножами 1 вращается в горизонтальной плоскости, а машина перемещается поступательно в направлении оси ОХ. Каждая точка лезвия ножа при этом сложном движении описывает циклоиду. Принимая всю длину лезвия аа, за активный элемент ножа, получим площадку, ограниченную двумя циклоидами I, со срезанными

Рисунок 1 - Схема обрезчика ботвы лука и сорных растений: 1 - рама; 2 —устройство для присоединения к трактору; 3 — опорно-копирующие колеса; 4 - стойка; 5 - механизм механического регулирования высоты скашивания; 6-редуктор; 7— валы; 8 — ножи; 9 - кожух

Рисунок 2 - Схема работы режущего аппарата: 1 - ножи; 2 - фланец

(2)

растениями. Из рисунка 2 видно, что соседний нож с лезвием bb¡ срежет растения на площадке, ограниченной циклоидами П.

Верхняя заштрихованная площадка cdef, ограниченная циклоидами обоих ножей, определяет площадь холостой работы второго ножа, так как растения, которые стояли на этой площадке, были срезаны первым ножом. На рисунке 2 также показана площадка iegj (заштрихованная крестообразно), ограниченная циклоидами I и II, на которой растения не будут срезаны.

Уравнения движения точки а запишутся следующим образом: (xa=vu-t + R-smat [у а = R-eos ta t

где R — радиус вращения наружной точки режущей кромки ножа, м; ои - скорость движения машины, м/с; t - время, с; а - угловая скорость вращения рабочего органа, м/с.

Уравнения движения точки b запишутся как:

{хь =ои -t + R-sv^tot-/}) уь -R-w%{ast~P) где р - угол между ножами, град.

Уравнения движения для точки а,:

{г, = vu -t + ?-sinfl)í

1 , (3)

ya¡ = r-cosaí .

где г - радиус вращения внутренней точки режущей кромки ножа, м. Уравнения движения для точки b¡:

\ =VU -í + r-sinCíur-/?) Д =r-cos(cot~/3)

В связи с тем, что поступательное движение рабочего органа происходит по оси х, то нескошенного участка не будет, если выполниться следующее условие:

xb--xs = h (5)

где h - длина активной части кромки лезвия, м.

Лезвие аа, пройдет через ось х при угле поворота фланца с ножами cot =~.

Следовательно, время поворота фланца на половину окружности составит /=—.

2т

Подставляя это выражение в уравнение (1), получим

iVf 2 со

Лезвие 66, второго ножа пройдет через ось * при угле поворота

Определяя из последнего выражения í' =—■(—+р\ и подставляя его в уравнение

П2 )

(2) получим

(4)

е,=-£г+*. (6)

(8) (9)

Подставляя величины х^ и хь. в уравнение (5), получим

О) р'

откуда

О — ———~ .

Л

Если на фланце укрепить два ножа, то угол ¡3 = л и тогда

(10)

откуда ии =-, (11)

п

или (12)

(О

Эти три уравнения связывают между собой три параметра (<о,ом и Л) машины. Пользуясь данными уравнениями, можно по любым двум параметрам определить третий.

Подставив /?=— в выражение (8), где т - количество ножей на фланце, полу-т

чим формулу для определения необходимого количества ножей:

(13)

©•А

В зависимости от поступательной скорости движения агрегата при срезании может работать вся режущая кромка ножа, поэтому рассмотрим абсолютную скорость движения точки а,, так как она находится ближе к центру рабочего органа. Тогда проведя некоторые преобразования уравнение (3) примет вид:

или

l>4 = ^¡r2-а>2 +2r-wuM -cosoí + . (14)

Из формулы (14) следует, что

= г"°> + »и и",.. =r-e»-Du.

Но ^ > икр - скорости, необходимой для перерезания свободно стоящих стеблей без опоры.

Тогда г • а - ии > иКР и необходимая угловая скорость вращения фланца с ножами найдется из условия:

o>Ukp+Um . (15)

г

Основной задачей при расчете ротационных рабочих органов является определение минимальной скорости, необходимой для перерезания растительного материала. Обычно резание стеблей сопровождается динамическим действием режущего инструмента.

Скорость резания является функцией многих независимых перемешплх: толщины лезвия, угла заточки и наклона ножа, жесткости и влажности стебля, высоты резания и т.п., что затрудняет аналитическое решение задачи.

Для обоснования условия среза ботвы лука и сорных растений рассмотрим процесс воздействия лезвия ножа на растение. Условие среза которого с некоторой скоростью можно записать в общем виде:

(16)

где - сила, необходимая для перерезания стебля режущим инструментом, Н; Рш - сила сопротивления стебля изгибу, Н; Рш - сила инерции стеблей, Н; Рв - сила сопротивления воздуха при отклонении стеблей, Н; Рст - сила сопротивления отклонению стеблей со стороны рядом стоящей ботвы лука и сорных растений, Н.

На схеме резания (рисунок 3) свободно стоящие стебли без опоры можно представить как консольную балку, жестко закрепленную в основании и подвергающуюся действию силы Ян со скоростью он на высоте резания Н.

За время удара М режущего инструмента стебли отклоняться на величину х и займут положение, показанное на рисунке 3.

Откуда скорость режущего инструмента запишется как

(17)

и, >

ЗAíEJ т_ Н1 +Ы

Рисунок 3— Схема резания стебля

где Е - модуль упругости первого рода, Па; J — площадь поперечного сечения стебля, м2; Я - высота резания стеблей, м; А/ - время удара, за которое стебли отклоняться на величину х , с; т - приведенная масса стеблей в точку удара, кг.

Рассмотрим силы, действующие на лезвие ножа (рисунок 4), взяв за основу схему, предложенную акад. И.Ф. Василенко. На режущую кромку, действует сила Рр.

На верхнюю фаску лезвия действует сила Рш

Р — Р 4- Р 4-Р

1ВЛ гОТГ

(18)

где Ротг - сила, вызываемая отгибом стеблей (отклонение относительно скорости среза), Н; Рси - сила смятия, вызываемого раздвиганием материала стеблей фасками лезвия, Н; Рс - сила, возникающая от обжатия лезвия за счет прогиба стебля, Н; На нижнюю фаску действует сила Р„:

Р.=Рси+Рс- (19)

Нормальные силы на фасках вызывают сипы трения Ре я Рн. Тогда сопротивление срезу выразится суммой проекций сил на направление перемещения лезвия:

Р =Р/,+Рм(зта,+/соба])+Рн (бш^-«,)+/со5(<х,-а,)), (20)

где а, - угол наклона лезвия к плоскости перемещения, град; а? - угол заточки лезвия, град.

Заметное влияние на критическую скорость резания оказывает величина угла наклона лезвия ножа к плоскости его перемещения.

Анализируя экспериментальные данные, проведенные на различных культурах и по рекомендациям В.И. Фомина и других исследователей, а также проведенные теоретические расчеты определения оптимального угла наклона и заточки лезвия ножа, показали, что угол заточки лезвия ножа должен находиться в пределах 15...25°, и не более угла наклона лезвия ножа, который должен быть в пределах 40...55° к плоскости его перемещения, так как возрастает сопротивление резанию.

При движении машины по полю передняя стенка кожуха наклоняет ботву лука и сорные растения, находящиеся на посевах, при этом проис- Рисунок 4 - Схема сил, дейст-ходит излом стеблей и листьев, которые ложатся вующих на лезвие ножа на почву, тем самым затрудняется их срез. Для

обеспечения поднятия ботвы лука и сорных растений нужно обеспечить такую подъемную силу, создаваемую вращением рабочего органа, чтобы ботва лука и сорные

Рабочий орган обрезчика представляет собой осевой вентилятор с лопастями, которые в свою очередь также являются и ножами срезающими ботву лука и сорные растения (рисунок 5).

В рабочем органе передача энергии с приводного вала потоку воздуха происходит при помощи ножей закрепленных на валу. Так как рабочий орган, вращаясь, удерживается в осевом направлении, а его ножи закреплены под углом к плоскости вращения, то рабочий орган перемещает воздух вдоль оси вала, при этом поток несколько закручивается.

Для рассмотрения работы данного рабочего органа используем теорию решетки профилей. Рассекая рабочий орган цилиндрической поверхностью радиусом г и развертывая эту поверхность с сечениями ножей, получаем плоскую решетку профилей рабочего органа (рисунок 6).

Основные величины характеризующие геометрию решетки, следующие: I - шаг ножей, равный расстоянию между сходственными точками сечений ножей; В - ширина решетки; Ь - длина хорды сечения ножей; ДЛ,Д2Л - лопастные углы на входе и выходе; - угол установки ножа, угол между хордой ножа и осью решетки.

растения поднялись и при этом срезались.

Рисунок 5 - Схема рабочего органа: 1 - кожух; 2 - вал;3 - ножи

Рисунок 6 - Схема решетки ножей рабочего органа, развернутая на плоскость

Для упрощения расчетов аэродинамических сил, действующих на ботву лука и сорные растения произведем расчет одного рабочего органа обрезчика.

При вращении рабочего органа обрезчика под ним создается разрежение и поток воздуха, направленный от земли. Этот поток воздуха поднимает ботву лука и сорные растения, т. е. силовое взаимодействие потока воздуха с растениями сводится к одной

силе лобового сопротивления, при этом эта сила совпадает с направлением течения воздуха. Одновременно с создаваемым рабочим органом разрежением через щель между кожухом и землей всасывается воздух и образуется неравномерное поле скоростей в набегающем потоке воздуха, при этом на ботву лука и сорные растения начинает действовать еще подъемная сила и аэродинамический момент, которые способствуют поднятию растений и подвода их в зону резания ножей.

Элементы ножей, находящиеся на различных расстояниях от вала, вращаются с неодинаковыми скоростями. Вследствие этого ножи с постоянной шириной и углом наклона создают разрежение, изменяющееся по длине ножей. Это приводит к радиальным перемещениям воздуха и срезанной ботвы лука и сорных растений в проточной полости ножей, что способствует измельчению и отводу ботвы лука и сорных растений к ботвоотводящему окну и укладки ее на междурядье.

Для поднятия ботвы лука и сорных растений скорость воздуха должна быть больше скорости витания и трогания. Рассмотрим, как с помощью законов аэродинамики устанавливаются зависимости для этих двух скоростей. Для упрощения расчетов рассмотрим подъем листьев одного растения (рисунок 7).

Вначале установим зависимость для скорости витания. Пусть на листья лука весом тц набегает поток воздуха, двигающийся снизу вверх с такой скоростью о,, что листья лука не поднимаются и не опускаются, а находятся на одном и том же уровне, как бы повисая в воздухе. Скорость, при которой это происходит, называется скоростью витания.

Очевидно, эта скорость определяется при условии, что подъемная сила равна весу листьев лука

2

где т - масса листьев лука, кг; g - ускорение свободного падения, м/с2; Р ~ площадь лобового сопротивления листьев лука, м2; р - плотность воздуха, кг! мг\ ив - скорость витания, м/с\ с - коэффициент подъемной силы.

Рисунок 7 - Схема сил, действующих на листья лука

(21)

Из уравнения (21) скорость витания запишется как

2mg (22)

{pcf

Для того чтобы листья лука поднялись скорость воздуха и должна быть больше скорости витания и, : и>ц,. Ввиду сложности вопроса аэродинамический момент будем полагать равным нулю. При таком условии листья лука будут подниматься вверх со скоростью от , определяемой уравнением

Py^CyFp^i:mg=mi' (23)

Чтобы вычислить минимальную частоту вращения рабочего органа, необходимую для создания потока воздуха, который обеспечит подъем листьев лука со скоростью и„, рассмотрим уравнение неразрывности в следующем виде:

-%-r = /fc,vU = *.v^, (24)

0 0,785rf (1-v ) ' * 60

где с, - осевая скорость воздуха, создаваемая рабочим органом, м/с; Q — подача рабочего органа, м3/с; d - диаметр рабочего органа, м; v - относительный диаметр вала, принимают 0,4...0,8; kf —коэффициентрасхода,принимают0,6... 1; и —окружная скорость, м/с; п — частота вращения рабочего органа, с'1.

Таким образом, частота вращения рабочего органа, необходимая для создания потока воздуха со скоростью са S найдется из выражения

п î> 60———. (25)

nkvd

9

По произведенным подсчетам оптимальная частота вращения, обеспечивающая подъем ботвы лука и сорных растений и их срезание находится в пределах 1700.. .2200 мин-1, для рабочего органа с диаметром траектории вращения ножей 0,5 м.

В четвертом разделе «Лабораторные исследования рабочего органа обрезчика ботвы лука и сорных растений» изложена программа и методика исследований по оценке полноты удаления ботвы лука и сорных растений в зависимости от конструктивных и режимных параметров обрезчика на основе планирования многофакторного эксперимента, приведены результаты лабораторных исследований.

Исследования с целью нахождения оптимальных конструктивных и режимных параметров рабочего органа обрезчика ботвы лука и сорных растений, проводились на установке, смонтированной на почвенном канале. Критерием оптимизации являлась полнота удаления ботвы лука и сорных растений, а производительность и энергоемкость использовались как ограничения.

Исходя го того, что предельная ошибка во всех опытах приближенно равна возможной наибольшей статистической и задаваясь доверительной вероятностью при исследованиях (р=0,95), была выбрана трехкратная повторностъ опытов.

При определении оптимальных конструктивных и режимных параметров обрезчика ботвы лука и сорных растений выполняли априорное ранжирование факторов и отсеивающие эксперименты, которые позволили выявить три фактора, существенно влияющие на полноту удаления ботвы лука и сорных растений: частота вращения рабочего органа - п, высота установки рабочего органа относительно поверхности поля - h и угол установки ножей - р.

Для определения полноты удаления ботвы лука и сорных растений рабочим органом обрезчика использовали математическую теорию планирования трехфакгорно-го эксперимента. В результате расчета получена адекватная математическая модель второго порядка, описывающая зависимость которая в раскодированном

виде запишется:

у = 57,210 + 0,011л +111,154А + 0,993/7-0,000003лг--703,960й2 -0,009/?2 - 0, ООЗий+0,000002«/?-0,208А/3' С целью изучения поверхности отклика строились двумерные сечения с контурными линиями (рисунок 8), соответствующие определенным значениям параметра оптимизации.

(26)

а)

<г£ â 54

!"

Iм Iй

в)

i- M ai

« M

!и 1"

Iй I

б)

Ч N Л\Х

\ \\ \\\

/ / / \ ^ \ \ \

/ 1

1 1 \ !

ч \ ? / / /

ч \ V ч ------ / / /

\ ^ /

v ;

/ ' / s ■ <

1400 1600 1S00 2000 Частот-« арашеама рабочею Ортам « а. мнг'

о Ш

УУ S'' \ \ ч \ •

Ц H

у' ^

( ( ( / i\ y

Л\ --- ) ) )

s — 91.' ' y. //s.

r

Щ

Ш

V - '/M Ш

5 £ 1 I j

iï

S S- е.об

S о» Î

// ^___ \N \ \ 4 .. ■ \

/ \ . -

- / / vV 4i. N - чл

( ( \ \ ^ w

\ V \

\ 4 ч \ ) / { /

V X N \ \ k-- / / ' / '

\ w

03 0,04 0.05 0,00 0,07 0,08 0.09 Высот» у станов «и рабочего ортаиа егхосмгелыю поверхности i

1000 1200 1400 1600 1S00 2000 2200 2400 Частота аршаениа рабочего органа. n, mai'

Рисунок 8 -Двумерные сечения поверхности отклика, характеризующие зависимость полноты удаления ботвы лука и сорных растений (v): а) от угла установки ножей (fi) и частоты вращения рабочего органа (п); б) от высоты установки рабочего органа относительно поверхности поля (h) и частоты вращения рабочего органа (п ); в) от угла установки ножей (fi) и высоты установки рабочего органа относительно поверхности поля (h)

Анализируя графическое изображение двухмерных сечений можно сделать вывод, что оптимальные значения конструктивных и режимных параметров рабочего органа обрезчика ботвы лука и сорных растений находятся в интервалах: л = 1480...1890лиг', А = 0,045...0,091л, /? = 52~.61град; при-этом полнота удаления ботвы лука и сорных растений составляет 97,50.. .97,75 %.

В пятом разделе «Лабораторно-полевые и производственные исследования обрезчика ботвы лука и сорных растений» изложена программа и методика исследований по обоснованию оптимальных конструктивных и режимных параметров обрезчика ботвы лука и сорных растений в полевых условиях, приведены результаты лабораторно-полевых и производственных исследований.

С целью проверки достоверности результатов теоретических и экспериментальных исследований в полевых условиях был изготовлен экспериментальный обрезчик ботвы лука и сорных растений (рисунок 9), состоящий из рамы 1 с устройством для присоединения к трактору 2 и рабочих органов 3 с вертикальной осью вращения, закрытых сверху кожухом 13, имеющим ботвоотводящее окно. Рама имеет четыре стойки 5 с механизмом механического регулирования высоты скашивания 6, опирающиеся на пневматические колеса 4.

Для передачи крутящего момента с помощью ременных передач 7 на три симметрично расположенных вала 8 на раме 1 установлен конический редуктор 9.

Рабочие органы 3 состоят из двух кронштейнов крепления 12, установленных попарно напротив друг друга на одной горизонтальной оси фланца 10, на которых закреплены ножи 11 под углом 55° к горизонтальной плоскости по ходу их вращения.

Привод рабочих органов 3 осуществляется от ВОМ энергетического средства посредством механизма привода, редуктора 9 и ременных передач 7. Агрегатируется обрезчик с тракторами тягового класса 1.4.

А

1 —рама; 2 —устройство для присоединения к трактору; 3 —рабочие органы;

4 - пневматические колеса; 5 - стойки; 6-механизм механического регулирования высоты скашивания; 7 - ременная передача; 8 — валы; 9 - конический редуктор;

10- фланец; 11 — ножи; 12 — кронштейн крепления; 13- кожух При проведении лабораторно-полевых и производственных исследований руководствовались ОСТ 70.8.7-83 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для уборки овощных и бахчевых культур. Программа и методы испытаний».

Полноту удаления боггвы лука и сорных растений на уборке лука определяли следующим образом. После удаления ботвы лука и сорных растений на делянке подсчитывали количество луковиц без ботвы и срезанных сорных растений, затем находили полноту удаления ботвы лука и сорных растений по формуле:

V = + • 100%," (27)

Ч

где V - полнота удаления листостебельной массы, %; qoЪ - количество луковиц без ботвы, нгг; <?ср - количество срезанных сорных растений, шт; § - общее количество луковиц на делянке, шт.

На протяжении опыта осе конструктивные и режимные параметры обрезчика ботвы лука и сорных растений оставались неизменными, за исключением исследуемого. Режим и настройка исследуемого параметра заведомо задавались такими, чтобы по результатам анализа опытных дашшх можно было установить характер влияния его на объект исследования и на основе всестороннего изучения определить его оптимальное значение.

Результаты лабораторно-полевых исследовании обрабатывались на основе корреляционно-регрессионного анализа.

В результате экспериментов определены зависимости величины полноты удаления ботвы лука и сорных растений у, % (на посевах лука-репки и лука-севка) от угла установки ножей /?, от высоты установки рабочих органов относительно поверхности поля А, от рабочей скорости движения машины и (рисунок 10), от частоты вращения рабочих органов п, от коэффициента кинематического режима X (рисунок 11).

а)

6)

в)

■ '

_

/ \|

<я- 446*3 * 4! \ (р)

/ / 1 1 1 V

\

\

I.

ЛСО

— 1

\ }

\

\ г. 2*99- 0,20*Ь -0,027%*

\

\ 1

1

У гол у станет«* ножеЯ - 0, гр&д

»'.(и)

X

■

V

и} «99 65 -в,« Ли N

1>)»)04)С -4,49361? X

ч \

ч

Высот* установки рабочих орггио« огшсктельно поверхности *

Рисунок 10 — Зависимость полноты удаления ботвы лука и сорных растений

V (уа(Р ) - на посевах лука-репки, уь(Р) - на посевах лука-севка): а) от угла установки ножей /?; б) от высоты установки рабочих органов относительно поверхности поля к; в) от рабочей скорости движения машины у

Рабочая скорость ш

Из анализа полученных зависимостей можно сделать вывод, что значение угла наклона ножей обрезчика ботвы лука и сорных растений будет оптимальным в интервале/У -52...56 г/гад, высота установки рабочих органов относительно поверхности поля й = 15...18си на посевах лука-севка и й=2...3 см на посевах лука-репки, рабочая скорость движения машины о = 0,7...0,9м/с, частота вращения рабочих органов обрезчика п=1500...2200лшн"1, коэффициент кинематического режима Д = 36...40.

а)

б)

«-Г"

Ш 1 _УЛ Ч

. в)* 72.« +0.0246 1-6 м

К +И,0Ц71 I -У-Ю-'*'

I

I-

5

У /у

\ 'М- 71,6309+ 02Ш-В. оомд'

//' У I I 1,91 Ш-0. ООШ'

I I

Козффкмекг гангитнеекогорежим-).

Частот« цчпдашд рабочих орсжиеа - п, миг'

Рисунок 11 - Зависимость полноты удаления ботвы лука и сорных растений у (~ на посевах лука-репки, Уь(р) - на посевах лука-севка): а) от частоты вращения рабочих органов п; б) от коэффициента кинематического режима Я

Результаты исследований послужили основанием для разработки совместно с ООО «КЗТМ» (г. Кузнецк Пензенской области) обрезчика ботвы лука и сорных растений ОЛЛ-1,4.

С целью определения качественных показателей работы обрезчика ОЛЛ-1,4 производственные исследования в 2007 году проводились на полях ООО «Агроком-плект» г. Пензы-на уборке лука-севка сорта «Бессоновский местный», и в 2008 году -на полях ИПКФХ «Цай Генадий Афанасьевич» г. Маркса Саратовской области на уборке лука-репки сорта «Халцедон».

Исследования выполняли в установленные для средней полосы сроки уборки лука, в реально сложившихся условиях, засоренность поля сорняками 22...26 шт/м , высота сорняков от 3 до 49 см. Рельеф поля ровный, контур поля близкий к правильной прямоугольной форме, площадь 45 га, длина гона 210 м.

При оптимальных значениях параметров (¿¡=55 град, й=16 см (на посевах лука-севка), А=3 см (на посевах лука-репки), л=1800 мин-1, и=0,8 м/с и 1=38) полнота удаления ботвы лука и сорных растений составила у =95,0...96,2%, количество поврежденных луковиц на посевах лука-репки - 3...5%.

В пятом разделе Технико-экономическая эффективность использования обрезчика ботвы лука и сорных растений» представлены расчеты показателей технико-экономической эффективности применения обрезчика ботвы лука и сорных растений в сравнении с двухбарабанным обрезчиком. Эксплуатационные затраты снизились на 228 руб./га, при этом прибыль, полученная от дополнительной продукции составила 1728 руб./га. Годовая экономия от внедрения обрезчика ботвы лука и сорных растений составила 158318 руб. Капитальные вложения окупятся в течение 0,85 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате обработки и анализа экспериментальных данных по исследованию физико-механических свойств посевов лука (ширина полосы посева лука, размерная характеристика, фрикционные свойства ботвы лука и сорных растений, число растений на одном квадратном метре) сортов «Бессоновский местный» и «Халцедон»

получены данные, необходимые для обоснования конструктивных и режимных параметров предложенного обрезчика ботвы лука и сорных растеши.

Разработана конструктивно-технологическая схема обрезчика ботвы лука и сорных растений (положительное решите о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2007109990/12).

2. Теоретическими исследованиями получены: выражения для определения частоты вращения рабочих органов (л = 1700...2200 мин'1), угла установки ножей (/? = 40...55град), критической скорости резания, угла установки рабочих органов (35...45 град), обосновано действие аэродинамических сил на процесс удаления ботвы лука и сорных растений.

3. Разработан и изготовлен рабочий орган обрезчика ботвы лука и сорных растений. Лабораторные исследования рабочего органа обрезчика ботвы лука и сорных растений подтвердили достоверность результатов теоретических исследований и позволили установить оптимальные значения основных факторов, влияющих на полноту удаления ботвы лука и сорных растений рабочим органом обрезчика.

Устойчивая и стабильная работа рабочего органа обрезчика обеспечивается при следующих параметрах: частоте вращения рабочего органа л=1480...1890 лшн~', высоте установки рабочего органа относительно поверхности поля h = 0,045...0,091 м, угле установки ножей р = 52...61 град; при этом полнота удаления ботвы лука и сорных растений (v) составила от 97,50 до 97,75%.

4. Разработан и изготовлен опытный образец обрезчика ботвы лука и сорных растений. Лабораторно-полевые и производственные исследования экспериментального обрезчика ботвы лука и сорных растений, разработанного и изготовленного по материалам исследований совместно с ООО «КЗТМ» г. Кузнецк, показали устойчивую работу обрезчика на удалении ботвы лука и сорных растений. Обрезчик обеспечивает полноту удаления ботвы лука и сорных растений от 95,0 до 96,2%, количество поврежденных луковиц на посевах лука-репки - 3.. .5%.

Экономические расчеты подтвердили эффективность применения предлагаемого обрезчика ботвы лука и сорных растений на посевах лука. Прямые эксплуатационные затраты снизились на 228 руб./га в сравнении с двухбарабанным обрезчиком, за счет увеличения производительности и полноты удаления ботвы лука и сорных растений. Годовая экономия от внедрения обрезчика ботвы лука и сорных растений составила 158318 руб., при сроке окупаемости 0,85 года (в ценах 2008 года).

Основные результаты исследований опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Ларюшин, Н.П. Обоснование конструктивно-режимных параметрров ботво-удаляющего устройства при лабораторных исследованиях IНЛ. Ларюшин, A.M. Ларюшин, Д.И. Фролов // Нива Поволжья. - 2008. - №2. - С. 51-55.

2. Ларюшин, Н.П. Уборка без задержек / Н.П. Ларюшин, А.М. Ларюшин, Д.И. Фролов // Сельский механизатор. - 2007. - №7. - С. 48-49.

Публикации в центральных журналах, описаниях на изобретение, сборниках научных трудов и материалах конференций

3. Фролов, Д.И. Обоснование устройства для удаления ботво-травяной массы / Д.И. Фролов, A.M. Ларюшин, Н.П. Ларюшин // Инновациошше технологии в

сельском хозяйстве: Сб. материалов межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. - С. 204.

4. Волков, АЛ. Разработка рабочего органа для удаления листьев лука и сорняков / А.А. Волков, Д.И. Фролов, А.М. Ларюшин // Современные аспекты развития АПК: сборник материалов 51-й научной конференции инженерного факультета Пензенской ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. - С. 126-127.

5. Ларюшин, Н.П. Устройство для удаления листостебельной массы на посевах лука / Н.П. Ларюшин, A.M. Ларюшин, Д.И. Фролов // Наука и образование - сельскому хозяйству: сб. мат-лов науч.- пракгг. Конференции, поев. 55-летию Пензенской ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2006. - С. 348.

6. Фролов, Д.И. Теоретическое обоснование скорости бесподпорного среза листостебельной массы при уборке лука / Д.И. Фролов // Инновации молодых ученых агропромышленному комплексу: сборник материалов научно-практической конференции молодых ученых. - Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - С. 248-250.

7. Ларюшин, А.М. Расчет действия аэродинамических сил на листостебельную массу при уборке лука / A.M. Ларюшин, Д.И. Фролов // Энергосберегающие технологии в АПК: сборник статей П Всероссийской научно-практической конференции. -Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - С. 35-38.

8. Ларюшин, А.М. Совершенствование технологии уборки лука / A.M. Ларюшин, HJT. Ларюшин, Д.И. Фролов // Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования. -М.: Академия наук о Земле, 2007. - С. 17-18.

9. Фролов, Д.И. Результаты лабораггорно-полевых исследований машины для удаления листостебельной массы перед уборкой лука 1 Д.И. Фролов, А.М. Ларюшин // Материалы Всероссийской научно-практической конференции: Актуальные проблемы агропромышленного комплекса. - Ульяновск, ГСХА, 2008. - С. 197-200.

Подписано в печать 5.11.08г. Объем 1 усл. п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 723 Отпечатано с готового оригинал-макета в Пензенской мини-типографии Свидетельство № 5551 440600, г. Пенза, ул. Московская, 74

РЕФЕРАТ.

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Машины для удаления ботвы.

1.2 Рабочие органы для удаления ботвы овощных культур и корнеклубнеплодов.

1.2.1 Дисковые рабочие органы.

1.2.2 Ленточные рабочие органы.

1.2.3 Щеточные рабочие органы.

1.2.4 Шнековые рабочие органы.

1.2.5 Лопастные рабочие органы.

1.2.6 Барабанные рабочие органы.

1.2.7 Роторные рабочее органы.

1.3 Выводы.

1.4 Цель и задачи исследования.

2 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОСЕВОВ ЛУКА.

2.1 Методика проведения исследования и обработки результатов.

2.2 Условия проведения опытов и характеристика изучаемого сорта.

2.3 Ширина полосы посева лука.

2.4 Размерная характеристика лука.

2.5 Фрикционные свойства ботвы лука и сорных растений.

2.6 Число растений на одном квадратном метре.

2.7 Выводы.

3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА УДАЛЕНИЯ БОТВЫ ЛУКА И СОРНЫХ РАСТЕНИЙ ОБРЕЗЧИКОМ.

3.1 Обоснование направления теоретического исследования процесса удаления ботвы лука и сорных растений обрезчиком.

3.1.1 Определение угловой скорости вращения рабочего органа обрезчика ботвы лука и сорных растений.

3.1.2 Обоснование конструктивных и режимных параметров рабочего органа обрезчика.

3.2 Определение угла установки рабочих органов обрезчика ботвы лука и сорных растений.

3.3 Обоснование действия аэродинамических сил на процесс удаления ботвы лука и сорных растений.

3.3.1 Расчет действия аэродинамических сил на рабочие органы обрезчика ботвы лука и сорных растений.

3.3.2 Расчет действия аэродинамических сил на ботву лука и сорные растения.

3.4 Выводы.

4 ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА

ОБРЕЗЧИКА БОТВЫ ЛУКА И СОРНЫХ РАСТЕНИЙ.

4.1 Исследование оптимальных конструктивных и режимных параметров обрезчика ботвы лука и сорных растений.

4.1.1 Методика проведения исследований. Описание экспериментальной установки.

4.1.2 Результаты лабораторного исследования по определению конструктивных и режимных параметров рабочего органа обрезчика ботвы лука и сорных растений.

4.1.3 Результаты исследования по обоснованию оптимальных конструктивных и режимных параметров рабочего органа обрезчика ботвы лука и сорных растений.

4.2 Выводы.

5 ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫЕ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРЕЗЧИКА БОТВЫ ЛУКА И СОРНЫХ РАСТЕНИЙ.

5.1 Условия и методика проведения лабораторно-полевых исследований.

5.2 Результаты лабораторно-полевых исследований экспериментального обрезчика ботвы лука и сорных растений

5.3 Результаты производственных исследований обрезчика ботвы лука и сорных растений.

5.4 Выводы.

6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОБРЕЗЧИКА БОТВЫ ЛУКА И СОРНЫХ

РАСТЕНИЙ.

6.1 Выводы.

Среди разнообразия овощных культур, возделываемых в стране, особое место принадлежит луку.

Лук-репку выращивают из севка и семян. Первый способ - самый распространенный и наиболее освоенный в Нечерноземной зоне и средней полосе России, а так же в северной части европейских стран [1, 2, 3]. В указанных районах этот способ обеспечивает 75% всего урожая лука.

Несмотря на специализацию хозяйств и механизацию ряда трудоемких процессов (предпосевная обработка почвы, посев, междурядная обработка и др.), трудозатраты на возделывание лука еще велики, при этом более 60 % их приходится на работы, связанные с его уборкой, послеуборочной обработкой и хранением [4, 5, 6, 7, 8, 9].

Это объясняется тем, что уборка лука и послеуборочная доработка в основном выполняется вручную. Особенно трудоемок процесс уборки лука. Норма выработки на человека за 7—часовую смену составляет в среднем 0,02.0,05 га при выдергивании и укладке луковиц в валки для дальнейшего дозревания.

В период уборки урожая хозяйствам, имеющим значительные площади под луком, приходиться привлекать к работе большое количество рабочей силы. Такие возможности имеются не всегда, учитывая, что время уборки лука является очень напряженным для любого хозяйства, поэтому сроки уборки затягиваются, что ведет к потерям урожая и повышению затрат труда. Помимо этого, запаздывание с уборкой, особенно в дождливое время, ведет к заражению лука шейковой гнилью, вызывая возобновление роста луковиц и зарастание посевов сорными растениями. Уборка лука в этом случае сопряжена с еще большими затратами труда, к тому же его труднее просушить и длительное время хранить.

Причем качественная работа лукоуборочных машин обеспечивается лишь при надлежащей подготовке поля перед уборкой. Как показали исследования, на период уборки засоренность полей достигает 30.40 %, при этом высота сорных растений доходит до 50 см, что приводит к забиванию вращающихся элементов уборочных машин, в результате чего снижается производительность машины, увеличиваются потери лука и ухудшается качество убираемого продукта за счет увеличения содержания растительных и почвенных примесей в исходном валке.

В настоящее время мощности перерабатывающих предприятий позволяют переработать значительную часть лука и получить товарную продукцию, причем перед хозяйствами, возделывающими лук, встает задача как можно в более сжатые сроки убрать его. Причем обрезка ботвы лука перед уборкой позволяет, минуя стационарные пункты послеуборочной доработки, транспортировать его к месту переработки, что сокращает энерго— и трудозатраты и повышает экономическую эффективность его производства.

Поэтому тема, посвященная разработке обрезчика ботвы лука и сорных растений, направленная на решение вышеуказанных проблем, является актуальной и имеет важное народнохозяйственное значение.

Проведенные в работе теоретические исследования выполнялись с использованием методов теоретической механики и прикладной математики. В экспериментальных исследованиях нашли применение вариационная статистика и математическая теория планирования эксперимента. Лабораторные и полевые исследования проводились в соответствии с действующими отраслевыми стандартами и частными методиками. Обработка результатов исследований осуществлялась методами дисперсионного и корреляционного анализов с использованием ПЭВМ.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту: — теоретические исследования процесса удаления ботвы лука и сорных растений обрезчиком с учетом действия аэродинамических сил;

- конструкция обрезчика ботвы лука и сорных растений;

- экспериментальные исследования по определению частоты вращения рабочего органа, угла наклона ножей и высоты установки рабочих органов относительно поверхности поля;

- оптимальные значения конструктивных и режимных параметров обрезчика ботвы лука и сорных растений.

Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору Н.П. Ларюшину, кандидату технических наук, доценту A.M. Ларюшину за помощь, оказанную при работе над диссертацией.

7 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате обработки и анализа экспериментальных данных по исследованию физико-механических свойств посевов лука (ширина полосы посева лука, размерная характеристика, фрикционные свойства ботвы лука и сорных растений, число растений на одном квадратном метре) сортов «Бессоновский местный» и «Халцедон» получены данные, необходимые для обоснования конструктивных и режимных параметров предложенного обрезчика ботвы лука и сорных растений.

Разработана конструктивно-технологическая схема обрезчика ботвы лука и сорных растений (положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение по заявке № 2007109990/12).

2. Теоретическими исследованиями получены: выражения для определения частоты вращения рабочих органов (п = 1700.2200 лш/Г1), угла установки ножей (/? = 40.55 град), критической скорости резания, угла установки рабочих органов (35.45 град), обосновано действие аэродинамических сил на процесс удаления ботвы лука и сорных растений.

3. Разработан и изготовлен рабочий орган обрезчика ботвы лука и сорных растений. Лабораторные исследования рабочего органа обрезчика ботвы лука и сорных растений подтвердили достоверность результатов теоретических исследований и позволили установить оптимальные значения основных факторов, влияющих на полноту удаления ботвы лука и сорных растений рабочим органом обрезчика.

Устойчивая и стабильная работа рабочего органа обрезчика обеспечивается при следующих параметрах: частоте вращения рабочего органа п —1480. 1890 мин~^, высоте установки рабочего органа относительно поверхности поля /z = 0,045.0,091 л/, угле установки ножей /? = 52.61 град; при этом полнота удаления ботвы лука и сорных растений (v) составила от 97,50 до 97,75%.

4. Разработан и изготовлен опытный образец обрезчика ботвы лука и сорных растений. Лабораторно-полевые и производственные исследования экспериментального обрезчика ботвы лука и сорных растений, разработанного и изготовленного по материалам исследований совместно с ООО «КЗТМ» г. Кузнецк, показали устойчивую работу обрезчика на удалении ботвы лука и сорных растений. Обрезчик обеспечивает полноту удаления ботвы лука и сорных растений от 95,0 до 96,2%, количество поврежденных луковиц на посевах лука-репки — 3. 5%.

Экономические расчеты подтвердили эффективность применения предлагаемого обрезчика ботвы лука и сорных растений на посевах лука. Прямые эксплуатационные затраты снизились на 228 руб./га в сравнении с двухбарабанным обрезчиком, за счет увеличения производительности и полноты удаления ботвы лука и сорных растений. Годовая экономия от внедрения обрезчика ботвы лука и сорных растений составила 158318 руб., при сроке окупаемости 0,85 года (в ценах 2008 года).

1. Мейлахс, И.И. Механизация уборки и послеуборочной обработки лука / И.И. Мейлахс, Э.С. Рейнгарт // Индустриальные методы уборки овощных культур и картофеля. — Челябинск. — 1982. — с.24-25.

2. Казакова, А.А. Лук / А.А. Казакова. — Л.: Колос, 1970. 360 с.

3. Васецкий, В.Ф. Индустриальная технология возделывания лука репчатого / В.Ф. Васецкий. Кишинев — 1983.-120 с.

4. Хвостов, В.А. Машины для уборки корнеплодов и лука (теория, конструкция, расчет) / В.А. Хвостов, Э.С. Рейнгард. — М., 1995. — 391 с.

5. Диденко, Н.Ф. Машины для уборки овощей / Н.Ф. Диденко, В.А. Хвостов, В.П. Медведев. — М.: Машиностроение.- 1984.-320 с.

6. Аниферов, Ф.Е. Машины для овощеводства / Ф.Е. Аниферов. — Л.: Колос, Ленинград, отд—ние. — 1983. — 288 с.

7. Петров, Г.Д. Механизация работ в овощеводстве — достижения и проблемы / Г.Д. Петров, В.А. Хвостов, Л.С. Землянов // Плодоовощное хозяйство. — 1987. — № 1. с. 17—19.

8. Кленин, Н.Н. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины: элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы / Н.Н. Кленин, В.А. Сакун. М.: Колос, 1980.-671 с.

9. Летошнев, М.Н. Сельскохозяйственные машины / М.Н. Летошнев. — М. Л.: Сельхозгиз. - 1955. - 764 с.

10. Хвостов, В.А. Основные направления создания конструкций машин для уборки овощей: Обзорная информация ЦНММТЭМ / В.А. Хвостов, Э.С. Рейнгарт, О.Л. Пантелеев, Л.И. Левчук, Т.М Корхина. М.: Тракторсельхозмаш, 1985. - 62 с.

11. Рейнгарт, Э.С. Обоснование параметров и разработка машин для уборки корнеплодов и лука: Дис. . канд. техн. наук в форме науч. Докл.: 05.20.01 / Рейнгарт Эдуард Саулович. М., 1995. - 38 с.

12. Мейлахс, И.И. Предуборочная обработка улучшает урожай и качество лука / И.И. Мейлахс и др. // Картофель и овощи. 1990. — №4. - с. 2931.

13. Первушин, В.Ф. Совершенствование рабочих органов для удаления ботвы моркови на корню: Дис. . канд. техн. наук: 05.20.01 / Первушин Владимир Федорович. — Ижевск, 1996. — 119 с. ил.

14. Пат. 2216902 Российская Федерация, МПК А 01 D 23/02. Ботвоудаляющая машина (ботводробитель) / Первушин В.Ф., Медведев В.Г., Корепанов Ю.Г. и др.; Ижевская гос. с.-х. академия.-№2001106869/13; заявл. 13.03.2001; опубл. 27.11.2003.

15. Пат. 2034433 Российская Федерация, МПК А 01 D 23/02. Ботвоуборочная машина / Сарапулов А.К., Осуховский В.М., Ветохин В.И. .-№5020017/15; заявл. 29.12.1991; опубб. 10.05.1995.

16. Каноков, С.З. Обоснование основных параметров и разработка конструкции фронтальной ротационной косилки: Дис. . канд. техн. наук: 05.20.01 / Каноков Султан Забирович. Нальчик, 2004. - 151 с. ил.

17. Неустроев, А.А. Обоснование технологического процесса и основных параметров рабочего органа для отделения ботвы моркови на корню : Дис. . канд. техн. наук: 05.20.01 / Неустроев Андрей Аркадьевич. — Ижевск, 2002. — 152 с. ил.

18. Борычев, С.Н. Обоснование параметров и разработка ботвоудаляющего рабочего органа картофелеуборочных машин: Дис. . канд. техн. наук: 05.20.01, 05.20.04 / Борычев Сергей Николаевич. Рязань, 2000. - 191 с. ил.

19. Максимов, П.Л. Универсальные технические средства для уборки корнеклубнеплодов : автореф. дис. . доктора технических наук : 05.20.01 / Максимов Павел Леонидович. — Москва, 2003. — 52 с.

20. Константинов, Ю.В. Выбор оптимальных параметров и режимов функционирования ротационных рабочих органов: Дис. . канд. техн. наук: 05.20.01 / Константинов Юрий Валентинович. — Чебоксары, 2000. 176 с. ил.

21. Pat. 4141201 USA, U.S. CI. 56/121.42, 56/327 R. Apparatus for cutting tops from plants /Steven H. Christensen Appl. No.: 762256; filed 01.26.1977.

22. ГОСТ 1723-86. Лук репчатый свежий. М.: Изд-во стандартов, 1986.

23. ГОСТ 27166-86. Лук репчатый свежий реализуемый. — М.: Изд-во стандартов. 1986.

24. Корнилович, Р.А. Классификация режущих аппаратов косилок / Р.А. Корнилович, И.А. Морозов // Сборник научных трудов. Рязань: РГСХА, 2005.-с. 75-76.

25. А.с. 1821082 СССР, МКИ А 01 D 23/02. Ботвосрезающее устройство / Р.Б. Гевко, Б.М. Гевко, А.К. Сарапулов и др. — №4913142/15; заявл. 20.02.91; опубл. 15.06.93; Бюл. №22.

26. А.с. 292627 СССР, МКИ А 01 D 23/04. Устройство для отделения ботвы от корнеплодов / Л. С. Бакулев, В. И. Федоров, Л. А. Михалченков и др. -№1322160/30-15; опубл. 01.01.71; Бюл. №5.

27. А.с. 1143334 СССР, МКИ А 01 D 23/02. Устройство для удаления ботвы корнеплодов на корню / Н.К. Тюрин, И.Ю. Гусева, B.C. Кругликов, В.Ф. Лагунов №3677632/30-15; заявл. 22.12.83; опубл. 07.03.85; Бюл. №9.

28. А.с. 1155177 СССР, МКИ А 01 D 23/02. Устройство для удаления ботвы корнеплодов на корню / В.Ф. Ярошенко, В.Н. Рыбалко — №3694907/30— 15; заявл. 27.01.84; опубл. 15.05.85; Бюл. №18.

29. Peeters, A. Nieuwe uienogstmachines, wat кап niet? // Landbouwmechanisatie. 1986. - Jg. 37, №12. - p. 1263-1267.

30. Recolte mecanique sans fane ni racine / Cammal P., Marin H., Remy B. // Fruits Legumes, 1990. T. 80. - p. 52-53.

31. Ларюшин, Н.П. Комплекс машин для производства лука-севка / Н.П. Ларюшин, A.M. Ларюшин, А.В. Поликанов, Б.Н. Емелин и др. // Картофель и овощи. — 2002. — №2. — с.9.

32. Горячкин, В.П. Собрание сочинений Т.1/ В.П. Горячкин. М.: Колос. — 1965.-c.498.

33. Гудков, А.Н. Некоторые проблемы сельскохозяйственного производства /А.Н. Гудков. — М.: Сельхозгиз., 1962. -46 с.

34. Пьянков, Л.И. Физико-механические свойства почвы и растений / Л.И. Пьянков, О.Э. Фрей. -М. 1963. - 237 с.

35. Хвостов, В.А. Проектирование овощеуборочных машин (теория, конструкция, расчет): Учебное пособие / В.А. Хвостов, Н.П. Ларюшин. -Пенза, 1994.- 168 с.

36. ОСТ 70.8.7-83. Машина для уборки овощных культур, испытания сельскохозяйственной техники. — М.: Сельхозтехника, 1984. — 195 с.

37. ОСТ 10.8.2-2001 Испытания сельскохозяйственной техники. Косилки и косилки—плющилки. Методы оценки функциональных показателей. — М.: Сельхозтехника, 2001. —206 с.

38. ОСТ 10.8.2-2001 Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для уборки ботвы корнеплодов. Методы оценки функциональных показателей. -М.: Сельхозтехника, 2001. — 178 с.

39. Доспехов, В.А. Методика полевого опыта. (С обоснованием статистической обработки результатов исследований) / В.А. Доспехов. — М.: Колос. 1979. -416 с.

40. Гутнер, P.O. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта / P.O. Гутнер, В.В. Овчинский. — М.: Наука. — 1970. — 432 с.

41. Завалишин, Ф.С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства / Ф.С. Завалишин, М.Г. Мацнев. — М. .-Колос .-1989.-231 с.

42. Иванов, А.И. Контрольно-измерительные приборы в сельском хозяйстве / А.И. Иванов, А.А. Куликов, B.C. Третьяков. — М.: Колос. 1984. — 352 с.

43. Физико-механические свойства растений, почвы и удобрений (методы исследования, приборы, характеристика). — М.: «Колос», 1970. —423 с.

44. Сабликов, М.В. Сельскохозяйственные машины. Основы теории и технологического расчета / М.В. Сабликов. — М.: Колос, 1968. — 296 с. (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. завед.).

45. Турбин, Б.Г. Сельскохозяйственные машины. Теория и технологический расчет / Б.Г. Турбин, А.Б. Лурье, С.М. Григорьев. — изд. 2, перераб. и доп. Ленинград: Машиностроение, 1967. — 234 с.

46. Босой, Е.С. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин / Е.С. Босой. М.: Машиностроение, 1978.

47. Корнилович, Р.А. Совершенствование режущего аппарата ротационной косилки : автореф. дис. . канд. техн. наук : 05.20.01 / Корнилович Руслан Александрович. Рязань, 2007. — 22 с.

48. Ксендзов, В.А. Исследование динамики ротационной косилки / В.А. Ксендзов, Н.В. Бывшов, Р.А. Корнилович // Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава РГСХА. — Рязань, 2004.-с. 121-125.

49. Ерохин, М.Н. Модель и экспериментальное исследование ротационного режущего аппарата / М.Н. Ерохин, М.И. Белов, Ю.А. Судник // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2003. — №12. — с. 31—34.

50. Бакчеев, В.Е. Оптимизация параметров режущего аппарата косилки-измельчителя / В.Е. Бакчеев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -2001. -№3.-с. 30.

51. Долгошеев, A.M. Расчет рабочих органов машины для удаления сорняков из междурядий / A.M. Долгошеев // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2001. №6. - с. 24-27.

52. Гутьяр, Е.М. К теории резания стеблей / Е.М. Гутьяр // Сельскохозяйственные машины. — 1981. №7. — с.87-95.

53. Фомин, В.И. К расчету ротационного режущего аппарата / В.И. Фомин. Труды ВИСХОМ. - 1961. - вып. 29. - с. 19-28.

54. Грановский, Г.И. Кинематика резания / Г.И. Грановский. Машгиз. -1948.-с. 102.

55. Резник, Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов / Н.Е. Резник. — М.: Машиностроение. — 1975. — 211 с.

56. Особов, В.И. Сеноуборочные машины и комплексы / В.И. Особов, Г.К. Васильев. М.: Машиностроение. 1983.

57. Корнилович, Р.А. Расчет длины рабочей зоны ножа ротационных косилок / Р.А. Корнилович // Сборник научных работ «Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения». — Брянск: БГСХА, 2006. с. 110114.

58. Босой, Е.С. Режущие аппараты уборочных машин / Е.С. Босой. — М.: Машиностроение, 1967. — 167 с.

59. Босой, Е.С. Сопротивление стеблей резанию / Е.С. Босой, В.В. Сизый // В кн.: Научные основы проектирования сельскохозяйственных машин. — Ростов н/Д. 1977. - с.3-11.

60. Босой, Е.С. К теории резания стеблей сельскохозяйственных растений / Е.С. Босой. Труды РИСХМ. - 1958. - вып. II. - с.45-56.

61. Фомин, В.И. Исследование процесса бесподпорного среда трав / В.И. Фомин. Труды ВИСХОМ. - 1962. - вып.39. - с.3-56.

62. Фомин, В.И. Обоснование геометрических параметров режущего аппарата сегментно-дискового типа / В.И. Фомин. — Труды ВИСХОМ. — 1962.- вып.39.-с. 125-139.

63. Ивашко, А.А. Вопросы теории резания органических материалов / А.А. Ивашко // Тракторы и сельхозмашины. 1958. - №2. - с. 13-18.

64. Василенко, И.Ф. Экспериментальная теория режущих аппаратов. / И.Ф. Василенко; под ред.акад. В.П.Горячкина // В кн.: Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин, т.4. — 1936. — с.266-301.

65. Дарков, А.В. Сопротивление материалов / А.В. Дарков, Г.С. Шпиро. -М.: Высшая школа. —1989. 624 с.

66. Гернет, М.М. Курс теоретической механики / М.М. Гернет. М.: Высшая школа, 1973. — 324 с.

67. Никитин, Н.Н. Курс теоретической механики / Н.Н. Никитин. М.: Высшая школа. - 1990. - 607 с.

68. Черкасский, В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: учебник для теплоэнергетических специальностей вузов / В.М. Черкасский. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 416 с.

69. Шерстюк, А.Н. Насосы, вентиляторы и компрессоры: учеб. пособие для втузов / А.Н. Шерстюк. М.: Высшая школа, 1972. - 344 с. ил.

70. Поляков, В.В. Насосы и вентиляторы: учеб. для вузов / В.В. Поляков, J1.C. Скворцов. М.: Стройиздат, 1990. - 336 е.: ил.

71. Шлипченко, З.С. Насосы, компрессоры и вентиляторы / З.С. Шлипченко. К.: Техшка, 1976. - 368 с.

72. Прандтль, JI. Гидроаэромеханика / Людвиг Прандтль; перевод со второго немецкого издания Г.А. Вольперта. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000. — 576 с.

73. Сычугов, Н.П. Вентиляторы (применение, классификация, основы теории, снятие характеристик и их анализ, регулирование режимов работы, выбор): Учебное пособие / Н.П. Сычугов. — Киров, 1999. 124 с.

74. Талиев, В.Н. Аэродинамика вентиляции: Учеб. пособие для вузов / В.Н. Талиев. М.: Стройиздат, 1979. - 295 с.

75. Болдин, А.П. Основы научных исследований и УНИРС: учебное пособие / А.П. Болдин, В.А. Максимов. — 2-е издание, перераб. и дополн. — М., 2002. 276 с.

76. Жирабок А.Н. Планирование эксперимента для построения математических моделей / А.Н. Жирабок // Соросовский образовательный журнал. 2001. - том 7. — №9. - с. 121-127.

77. Килов А.С. Основы научных исследований: методические указания к практическому занятию / А.С. Килов. — Оренбург, 2002. с. 14.

78. Мельников, С.В. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов / С.В. Мельников, В.Р. Алешкин, П.М. Рощин. Л.: Колос, 1980. - 167 с.

79. Спиридонов, А.А. Планирование эксперимента при исследованиях технологических процессов / А.А. Спиридонов. М.: Машиностроение, 1981.- 184 с.

80. Кринецкий, И.И. Основы научных исследований / И.И. Кринецкий. — Киев Одесса: Вища щкола, 1981. - 208 с.

81. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука. -1991.-260 с.

82. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей: избранные главы высшей математики для инженеров и студентов втузов, задачи и упражнения / Е.С. Вентцель, JI.A. Овчаров. -М.: Наука, 1969. 368 с.

83. Грановский, Ю.В. Основы планирования экстремального эксперимента для оптимизации многофакторных технологических процессов: Учебное пособие / Ю.В. Грановский. -М.: 1971. — 188 с.

84. Самойленко, A.M. Дифференциальные уравнения: примеры и задачи. Учебное пособие / A.M. Самойленко, С.А. Кривошея, М.А. Перестюк. — М.: Высшая школа, 1989. 383 с.

85. Данко, П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах. Учебное пособие для студентов втузов. В 2-х частях / П.Е. Данко, А.Г. Попов, Т.Я. Кожевникова. -М.: Высшая школа, 1986. —425 с.

86. Ларюшин, Н.П. Обоснование конструктивно-режимных параметров ботвоудаляющего устройства при лабораторных исследованиях / Н.П. Ларюшин, A.M. Ларюшин, Д.И. Фролов // Нива Поволжья. 2008. — №2.- с. 51-55.

87. Кукта, Г.М. Испытание сельскохозяйственных машин / Г.М. Кукта. М.: Машиностроение, 1964.—284 с.

88. ГОСТ 24055-88 24059-88. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологической оценки. Общие положения. — М. : Изд-во стандартов. — 1988.

89. Ларюшин, A.M. Совершенствование технологии уборки лука / A.M. Ларюшин, Н.П. Ларюшин, Д.И. Фролов // Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования. — М.: Академия наук о Земле, 2007. с. 17-18.

90. Ларюшин, Н.П. Уборка без задержек / Н.П. Ларюшин, A.M. Ларюшин, Д.И. Фролов // Сельский механизатор. — 2007. — №7. — с. 48—49.

91. Кухарев, О. Н. Организация и управление производством / О.Н. Кухарев. Пенза: РИО ПГСХА, 2007. - 82 с.

92. Экономическая оценка инженерных проектов (методика и примеры расчетов на ЭВМ): Учебное пособие / Н.А. Волкова, В.В. Коновалов, И.А. Спицин, А.С. Иванов. Пенза: РИО ПГСХА, 2002. - 242 с.

93. Антошкевич, B.C. Экономическое обоснование новой сельскохозяйственной техники / B.C. Антошкевич. — М.: Экономика, 1971.-216с.

94. ГОСТ 23728-88 ГОСТ 23730-88. Методы экономической оценки. Техника сельскохозяйственная. - Введ. 01.01.89. - М.: Изд-во стандартов, 1988. — 22 с.

95. Новиков, С.Е. Типовые нормы выработки и расхода топлива на сельскохозяйственные механизированные работы / С.Е. Новиков. — М.: Информагробизнес, 1994. 220 с.