автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии воздушно-решетной очистки зерноуборочного комбайна СК-5 "НИВА" путем улучшения приводного механизма

На правах рукописи

Исоев Умар Пирназаровпч

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЗДУШНО-РЕШЕТНОЙ ОЧИСТКИ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА СК-5 «НИВА» ПУТЕМ УЛУЧШЕНИЯ ПРИВОДНОГО МЕХАНИЗМА

Специальность 05 20 01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов

003069620

Работа выполнена в Таджикском аграрном университете

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор

Рыбалко Александр Григорьевич

Официальные оппоненты доктор технических наук

профессор

Дементьев Александр Иванович

Ведущая организация - ГНУ «Научно-исследовательский

институт сельского хозяйства Юго-Востока» (г. Саратов)

Защита диссертации состоится <^£/5)200^ года в 12 часов на заседании диссертационного сювета Д- 220 061 03 при ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им Н И Вавилова» по адресу 410056, г Саратов, ул Советская 60 Ауд 325

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан < _200$£г

кандидат технических наук Чернышкин Вячеслав Владимирович

Ученый секретарь диссертационного совета

Н П. Волосевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Правительство Республики Таджикистан, России и многих стран ближнего и дальнего зарубежья решающую роль в повышении уровня сельскохозяйственного производства отводит научно-техническому прогрессу и техническому перевооружении сельхозпредприятий

Эти требование обусловливаются тем, что в настоящее время потребность населения стран в сельскохозяйственных продуктах постоянно растет, в том числе в зерновых и зернобобовых культурах.

Президент Республики Таджикистан, например, в своем выступлении на совещании работников агропромышленного комплекса 12 февраля 2000 года поставил задачи дальнейшей интенсификации отрасли, повышение роли науки и техники в развитии сельскохозяйственного производства, увеличение производства и заготовки пшеницы к 2010 году до 1 млн тонн, что на - 20 % выше достигнутого уровня

Механизмы очистки зерна оказывают существенное влияние на его потери и травмирование широко применяются в различных технологических машинах и в частности: зерноуборочных комбайнах, зерноочистительных машинах, триерах, специальных семяочистительных машинах, аппаратах для выделения семян подсолнечника Во многих машинах для выполнения технологического процесса требуется управлять кинематическими параметрами, при этом получая переменные скоростные характеристики рабочего органа и передаточные отношения между подвижными звеньями

С помощи существующих приводов механизма очистки не представляется возможным получение переменных скоростных характеристик требуемых для выполнения технологического процесса очистки

Использование кривошипно-кулисно-шатунного привода механизма очистки с вращающейся кулисой дает возможность получить переменные скоростные характеристики, что позволяет снизить потери зерна за очисткой зерноуборочного комбайна Теоретическое исследование кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки зерноуборочного комбайна являет-

ся важной и актуальной задачей, имеющей перспективу практического применения в комбайнах СК-5 «Нива», которые составляют до 70 % парка комбайнов Таджикской республики.

Цель работы - снижение потерь зерна при уборке зерновых колосовых культур за счет применения кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки комбайна.

Объект исследования - технологический процесс работы воздушно - решетных очистки в зерноуборочном комбайне СК-5 «Нива» с усовершенствованным механизмом привода.

Предмет исследования. Приводной кривошипно-кулисно-шатунный механизм решетной очистки зерноуборочного комбайна СК-5 «Нива»

Научная новизна. Предложена новая конструкция привода механизма очистки зерноуборочного комбайна.

Аналитически получены основные кинематические соотношения предложенной конструкции.

Выведены обобщенные аналитические выражения для определения переменного передаточного числа и приведенного момента инерции водила кулисного механизма.

Получены выражения для определения динамических усилий в звеньях предложенного механизма.

Получена система нелинейных дифференциальных уравнений в виде уравнений Лагранжа 11-го рода и ее решение с помощью ЭВМ.

Методом планирования факторного эксперимента получена математическая модель исследуемого процесса, выявлено влияние кинематических параметров на режим работы решета Обоснованы оптимальные конструктивно-режимные параметры предложенного механизма привода очистки зерноуборочного комбайна

Научные положения выносимые на защиту:

- Теоретическое обоснование конструктивно-технологический схемы привода решетной очистки зерноуборочного комбайна СК-5 кривошипно-кулисно-шатунным механизмом;

- Аналитические выражения для определения передаточного числа и момента инерции водила кулисного механизма и динамические усилий в звенья приводного механизма,

- результаты теоретической и экспериментальной оптимизации конструктивных и режимных параметров.

Практическая ценность - Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований, положены в основу при разработке новой конструкции привода механизма очистки зерноуборочного комбайна Разработаны рабочие чертежи и схемы механизма очистки с новым приводом. Предложена методика расчета основных конструктивных, режимных и энергетических параметров его работы.

Реализация результатов - Предлагаемый механизм привода очистки был установлен на зерноуборочном комбайне СК-5 «Нива», прошел испытания на Бохтарской государственной сортоиспытательной станции Хатлонской области республики Таджикистан и рекомендован для внедрения сельхозпредприятиям имеющим зерноуборочные комбайны СК-5 «Нива»

Апробация. Результаты исследований доложены и обсуждены

- на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Таджикского аграрного университета. -Душанбе, 1989-2006 гг.

- на международных конференциях «Механика-94», «Ме-ханика-97» и «Вибротехника-98» г Вильнюс

- на республиканских конференциях в честь 1100-летие государства «Саманидов» и «Связь науки с производством» г. Душанбе в 1999 и 2001 гг

на научно - практический конференции СГАУ 2006 г

Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 печатных работ общим объемом 0,97 п л, из них лично соискателю принадлежит 0,44 п. л.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, библиографического списка и приложений

Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы, 29 приложений и 53 иллюстраций, из которых 34 схем, 18 графиков и 1 фотографии Библиографический список включает 91 наименований, из них 2 на иностранном языке

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обосновывается актуальность темы и совершенствование технологического процесса воздушно-решетной очистки в зерноуборочном комбайне СК-5 «Нива»

Первый раздел «Типы воздушно-решетных очисток»

Приведен литературный обзор и патентный поиск механизмов очисток зерноуборочных машин, триеров и специальных семяочистительных машин Также рассмотрены многочисленные исследование ученых СНГ и дальнего Зарубежья по изучаемому вопросу

Проведенный анализ и поставленная цель позволили сформулировать следующие задачи исследования.

- провести анализ состояния вопроса и патентный поиск исследований воздушно-решетного очисток, и сформулировать цель и задачи исследований;

- теоретически обосновать основные кинематические и динамические параметры кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки,

- разработать программу и методику лабораторных и полевых исследований привода очистки комбайна с кривошипно-кулисно-шатунным механизмом;

провести лабораторные исследования кривошипно-кулисно-шатунного механизма и определить его основные конструктивно-режимные параметры для очисток комбайна,

- провести полевые испытания предлагаемого механизма привода очистки и дать его экономическую оценку

Второй раздел «Теоретическое исследование кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки зерноуборочного комбайна»

Предлагаемый механизм привода очистки с вращающейся кулисой состоит из ведущего звена, внутреннего и внешнего полуводил и ролика Как видно из схемы привода (рисунок 1), кулиса шарнирно соединена с ведущим звеном, приводящим механизм в движение С помощью предлагаемого механизма представляется возможным получить переменные скоростные характеристики ролика

В этом механизме длина водила меняется в зависимости от угла поворота кулисы

Принцип работы механизма привода очистки заключается в следующем при вращении кривошипа 1 кулиса 2, ползун 3 и направляющая 4 приводит в движение ролик 5. Ролик 5 (рисунок 2) вращается вместе с кулисой ползуна и направляющей

2,3,4 вокруг точки О2, и через шатун 7 и двуплечий рычаг 8, преобразуется в колебательное движение грохот 9 и нижнее решета 10

Рисунок 1 Кривошшшо-кулисныи механизм привода очистки с вращающейся кулисои 1 — кривошип, 2 — кулиса, 3 — ползун, 4 - направляющая, 5 - ролик

4 - направляющая 5 - рслик, 6 - обойма, 7 - шатун, 8 - двутечий рычаг, 9 - грохот. 10 - нижное решето

Посредством предлагаемого механизма скорость и ускорение центра ролика получаем в виде нескольких переменных в зависимости от угла поворота водила и радиуса кривизны.

Вышеуказанная новизна способствует увеличению кинематических возможностей ролика за счет переменных скоростных характеристик

На схеме кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки (рисунок 3) обозначим длину водила 02В = р, длину направляющего звена АВ = / радиус ОгА =/;-/, радиус ведущего звена 0,А = II, эксцентриситет 0\02 = а, угол между радиусами водила и кривизны а, углы поворота кулисной пары у/ и ведущего звена <р1.

Соотношение углов (р и а может быть представлено выражением

Ч*- <р±а (1)

Радиус водила определяется по формуле.

p-^¡R2 -a2sin V - «cosy/ +1. (2)

Кинематический анализ механизма привода очистки с вращающейся кулисой позволяет получить данные для расчета кинематических параметров.

Безразмерный аналог уравнения (2) имеет вид'

S = -J\ - р2 sin2 у/ — рcosyf + q (3)

Безразмерные параметры соответственно равны: S = p/R, 0<a/R=p<l, l/R = q> 1.

Графики изменения длины водила построены согласно уравнению (3), и показаны на рис 4. При этом безразмерные параметры р и q варьировались в пределах р - 0,1 до 0,9; q =1,5.

Анализ показывает что с увеличением значений р и q увеличивается значение безразмерной длины водила. Причем значение S увеличивается от 0° до 180°, а от 180° до 360° уменьшается.

Для определения переменного передаточного отношения предлагаемого механизма привода очистки воспользуемся следующими выражениями-

coc cot

«с» =—» ис\ = — ■ (4)

со,, <о,

где сос, юн и (0\ - соответственно угловые скорости ролика, водила и ведущего звена.

Угловая скорость водила, ролика и ведущего звена определяется следующими выражениями

со,, = dy/dt, сос = d(pL/dt, ®\=d(pi/dt, (5)

или

СО,, = 0« /р , СОс = 0„ /р , СО\ = t)A /R . (6) 10

у-

Рисунок 4 График изменения длины водила в зависимости от его угла поворота У- в радианах Б - в безразмерном аналоге

Линейные скорости точек А и В могут быть найдены следующим образом-

vA=^h,(p-i)Y+p2; ■ (7)

Безразмерные аналоги скоростей в координатной форме определяются выражениями-

КА — S cos у/ -(S-q) sin у/, Кы = S cos у/ + (S - q) sin у/,

(о)

Кв -Scosyr-Ssmyr, К]в = Scosy/ -Ssiny/.

Безразмерные аналоги ускорения в координатной форме определяются выражениями

(9)

где

КА = S cos у/ - 2S sin у/ - (S - q) cos у/; Ки = S eos i// + 2S sin у/ -(S-q) cos yr; K1A = S cos у/ + 2S sm y/-(S-q) cos y>\ KU=S cos у/+ 2S sin y/-(S-q) cos у/.

Кд=ХА/ R; K¡A = УА/ R,

P ■ P P

s — —, s — —, s=—,

R R R

KB=XB/R, K¡¡¡ = Уц/R

Из выражений видно, что аналоги скоростей и ускорений являются переменными и меняются периодически в процессе одного оборота в зависимости от угла поворота водила.

Применение кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки зерноуборочного комбайна дает уменьшение скорости прямого хода и увеличение скорости обратного хода решета

Такой кинематический режим практически исключает перемещение частиц сепарируемого вороха в сторону противоположную ходу технологического процесса, стабилизирует скорость продвижения вороха по решету, предотвращает его задержку и скапливание, обеспечивая постоянную толщину слоя, что способствует более полному просеву зерна и снижает его потери сходом в колосовой шнек и с половой в копнитель

Основные параметры механизма характеризуется следующими величинами:

а - расстояние между центрами вращения; Я - радиус кривошипа

Вышеприведенные параметры связаны между собой соотношением.

е]= аИI,

где с ] - относительная величина эксцентриситета.

С другой стороны относительная величина эксцентриситета может быть определена:

где р — угол поворота ведущего звена кривошипа

При проектировании механизма с вращающейся кулисой рекомендуется принимать е 1 < 0,5

Разработанный механизм характеризуется следующими значениями параметров:

Кривошипно-кулисно-шатунный механизм привода очистки можно рассматривать как механизм с переменным моментом инерции 1= •/(#>), (р - угол поворота ведущего звена (вала).

Уравнения движения такого привода с обобщенной координатой ф и р на основании уравнения Лагранжа второго рода имеют вид

Е 1 = эшр ,

(10)

о = 0,036; Я = 0,014; е, = 0,2556.

с! дТ 8Т

= 2»

сН дер дер А дТ дТ

=еР.

(П)

Л др др 13

где Т- кинетическая энергия механизма; <р, - частота вращения ведущего вала; р - относительная скорость, (2 у, обобщенная сила

Рисунок 5 Графики скороеIи и ускорения механизма очистки

Окончательно имеем систему нелинейных дифференциальных уравнений с обобщенными координатами

14

(рх + снр^ = ЬМ„С+ сМерс р-ф1р + а%у\1 = ь,^ - с;

Для решения дифференциальных уравнений применим метод Рунге-Кутта.

На основе численных результатов расчетов построены графики зависимости угла поворота водила у/, угловой скорости водила радиуса кулисного водила р, и поступательной скорость ползуна р от изменения угла поворота (рисунок 6)

024

020

01">

010

V

005

-024

004 0-1 О

У

//

А /у/ / J

/.

/ *

■■ " ^ --1<

012 <Н8

ОУО -04

003

■ Об

006

■02

У

002 01

0 -0

V-

Рисунок 6 График зависимости р и ц/ от угла поворота ведущего звена

Как видно из графиков (рисунок 6) с увеличением угла поворота I// водила, увеличивается угловая скорость и радиус водила и поступательная скорость ползуна.

Получена система нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка в квадратурах для привода механизма очистки

Получены численные решения этих уравнений с помощью ЭВМ и построены соответствующие графики.

Третий раздел «Программа и методика исследования». В этом разделе изложены программа и методика проведения экспериментальных исследований. Дано описание лабораторной

установки и методика проведения лабораторных и лабораторно-полевых исследований зерноуборочного комбайна с кривошип-но-кулисно-кулисным механизмом привода очистки, а также методика обработки опытных данных.

Программа исследований включала в себя следующее

- лабораторные исследования,

- лабораторно-полевые испытания зерноуборочного комбайна с предлагаемым механизмом привода очистки

Четвертый раздел « Результаты и анализ экспериментальных исследований «

Для определения радиуса водила предлагаемого механизма использован метод планирования эксперимента При проведении экспериментов факторы варьировались на трех уровнях (Х,,Х2,Х0

В табл 1 приведены интервалы и уровни варьирования факторов

I¿Плица 1

Интервалы и уровни варьирования факторов

Факторы Уровень варьирования Интервал варьирования

-1 682 -1 0 1 1 682

(г=а< 0Л относительная длина эксцентриситет (X,) 0,164 0,3 0,5 1 7 0,836 0,2

(с/=- > 1)/? относительная длина направляющей (Х2) 1,064 1,2 1,4 1,6 1,736 0.2

Ф - угол поворот а кривошипа, град -11 30 90 150 191 60

Одним из параметров определяющих скорости перемещения шатуна является радиус кулисного механизма, который как сказано выше за один оборот имеет различные значения Радиус кулисы определяется по формуле

р-^Я2 +аг-2Ласо8ср, +/ (8)

Как видно, радиус кулисного механизма зависит от радиуса кривошипа R , расстояния а, длины звена / и угла поворота кривошипа ф]* Однако исследование механизма более удобно проводить в относительных единицах р = a/R, q = l/R, так как абсолютная длина звеньев а и / зависит от радиуса кривошипа при следующих условиях a <R, / > R

Для того, чтобы получить значения в относительных единицах, т.е. соотношение р wq при различных значениях угла поворота кривошипа <pi (степени влияния р, q и qtj на относительную величину радиуса кулисы S = p/R) строим интерполяционную математическую модель механизма.

В качестве факторов выступают независимые величины р, q и (pi, а в качестве результата величина S. Для построения математической модели (уравнение регрессии) используем ротота-бельное планирование второго порядка, так как линейное приближение не обеспечивает нужной точности (5 %)

Интервалы и уровни варьирования факторов в кодированных значениях приведены в таблице 1

Значение факторов в "звездных" точках (-1,682, +1,682) были найдены с помощью соотношений'

у -ZzM г -izM. зг -Ф-90

л. —-, л. 7 —-, л ч--.

1 0,2 2 0,2 3 60

Значение радиуса водила определялось по формуле

S-^\ + p2-2pcos^x+q. (13)

После обработки результатов по соответствующей методике было получено уравнение регрессии следующего вида-

S = 2,515+0,057Х, +0,2Х2 +0,365Х3 +0,15LY,-Х3 -0,052Y, (14)

Для использования уравнения 14 в качестве расчетной формулы и интерпретации результатов после раскодирования получено следующее уравнение

S = 0,875 - 0,8475p + q + 0,00239(р + 0,0126/кр - 0,0000144ф2 ,(15)

где (р\ - угол поворота кривошипа, град

Подставляя значение, хч = 0 в уравнение 14 получим

Б = 2,515 + 0,05 7ЛЛ, + 0,2А% (16)

График зависимости, построенный по уравнению 16 приве-

Рисунок 7 График зависимости Х2 от X,

Как видно из графиков для получения одного и того же радиуса кулисы увеличение расстоянии а приводит к незначительному уменьшению длины звена I При этом полученные с помощью планиравания эксперимента основные размеры предлагаемого механизма увязывались с конструктивными размерами у серийного комбайна подвески решет и допустимым ходом решета очистки.

В 2005 году на Бохтарской государственной сортоиспытательной станции Хатлонской области республики Таджикистан были проведены лабораторно-полевыя испытаний зерноубороч-

ного комбайна с кривошипно-кулисно-шатунным механизмом привода очистки.

При сравнительных испытаниях модернизированного комбайна с серийным определялись потери зерна в полове, соломе и общие потери зерна за молотилкой в зависимости от подачи хлебной массы

Общие потери зерна (рис. 8) за молотилкой модернизированного комбайна уменьшились с 0,82 % до 0,48 %

По,%

5

4

3

2

1

0

Рисунок 8 Влияние подачи хлебной массы на общие потери зерна за молотилкой комбайна 1 - модернизированный комбайн СК-5 «Нива», 2 - серийный комбайн СК-5 «Нива»

Как видно из них, качественные показатели работы модернизированного комбайна с кривошипно-кулисно-шатунным приводом механизма очистки, выше, чем у серийного комбайна СК-5 «Нива»

Пятый раздел «Экономическая эффективность применения кривошипно-кулисно-шатунного механизма в приводе очистки зерноуборочного комбайна»

Определен годовой экономический эффект который на один комбайн за счет уменьшение потерь зерна молотилкой составляет 1123 руб

ВЫВОДЫ

1 Анализ литературных источников и патентный поиск по приводам очистки зерноуборочных комбайнов показал, что механизм привода их очистки требует совершенствования, и применение в приводе очистки зерноуборочного комбайна кривошипно-кулисно-шатунного механизма может снизить потери зерна за комбайном

2 Теоретические исследования кривошипно-кулисно-шатун-ного механизма привода очистки позволили, построить графики зависимостей основных кинематических параметров предлагаемого механизма (рис 6), получить приведенный момент инерции и кинетическую энергию предлагаемого механизма привода очистки зерноуборочного комбайна, получить уравнение движения исследуемого механизма в форме уравнений Лагранжа 11-рода и их решение при помощи ЭВМ (выражение! 1), получить уравнение относительного движения водила кривошипно-кулисного механизма и уравнение движения частиц зернового вороха на решете (выражение 12)

3. Лабораторные исследования кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки позволили, подтвердить работоспособность предлагаемого механизма и правильность полученных теоретических результатов, определить и получить графики изменения кинематических и динамических параметров, показать при сравнительном анализе теоретических и экспериментальных графиков, что средняя погрешность от теоретических результатов составляет 5...7 %,

4 По результатам полевых испытаний общие потери зерна за молотилкой модернизированного комбайна СК-5 «Нива» с кривошипно-кулисно-шатунным механизмом привода очистки уменьшились до 0,48 %, против 0,82 % у серийного

20

5 Годовой экономический эффект от применения криво-шипно-кулисно-шатунного механизмом привода очистки за счет снижения общих потерь зерна за молотилкой одного комбайна составил 1123 руб.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Исаев У. П Разработка планетарных механизмов привода рабочих органов уборочных машин / Тилоев С, Исоев У П, Гаффаров А. // Труды 1-ой международной конференции « MECHANICS - 94». Вильнюсский технический университет. Вильнюс, 1994 С 315-320.(0,33/0,11 пл.)

2. Исоев У. П. Применение планетарного механизма с кулисным водилом в технологических машинах / Тилоев С., Исоев У П, Гаффаров А // Сборник научных трудов факультета МСХ ТАУ Таджикский аграрный университет. Душанбе, 1996 С 112-116 (0,3/0,12п л)

3 Исоев У. П. Разработка и исследование планетарного механизма с составным кулисным водилом / Тилоев С , Исоев У П , Ахмадов Б Р // Труды технологического университета Таджикистана. Выпуск VII. Таджикский технологический университет Душанбе,. 2001 С 205-207. (0,12/0,05 п.л)

4 Исоев У П Механизм привода очистки комбайна СК-5 «Нива» / Тилоев С., Исоев У П. // Труды технологического университета Таджикистана Выпуск VII Таджикский технологический университет. Душанбе, 2001 С 207-209 (0,12/0,06 пл)

5. Исоев У П Кинематика механизма очистки комбайна СК-5 / Исоев У П. // Кишоварз. Научно-производственный журнал Таджикского аграрного университета. № 2 Душанбе, 2003. С 27-29 (0,1/0,1 п.л)

Подписано в печать 16 11 06 Формат 60x84'/ю Нем л 1,0 Тираж 100 Зака) 261/243

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сараювский государственный аграрный университет им Н И Вавилова», ФЗО 410012, Саратов Театральная пл , 1

Введение б

1. Типы воздушно-решетных очисток

1.1. Анализ конструктивно-режимных параметров и механизмов воздушно-решетных очисток комбайнов

1.2. Анализ и поиск путей интенсификации разделения вороха и зерна на воздушно-решетных очисток

1.3. Состояние исследований технологического процесса воздушно-решетных очисток

1.4. Теоретический анализ существующих приводов механизма очистки, его недостатки, цель и задачи исследования

2. Теоретические исследования кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки зерноуборочного комбайна

2.1. Кинематика кривошипно-кулисного механизма привода очистки

2.1.1. Кинематический анализ кривошипно-кулисного механизма привода очистки

2.1.2.Кинематический режим работы механизма очистки

2.2. Динамика кривошипно-кулисного механизма привода очистки

2.2.1. Обобщенные формулы приведенных моментов инерции кривошипно-кулисного механизма привода очистки

2.2.2. Определение динамических усилий в механизме

2.2.3. Уравнение движения кривошипно-кулисного механизма привода очистки

2.2.4. Уравнение относительного движения кулисного водила кривошипно-кулисного механизма привода очистки

2.2.5. Уравнение движения частиц зернового вороха на решете

2.3. Выводы по разделу

3. Программа и методика исследований

3.1. Программа экспериментальных исследований

3.2. Лабораторные исследования '

3.2.1. Описание лабораторной установки

3.2.2. Методика проведения лабораторных экспериментов и обработка данных

3.3. Методика постановки многофакторного эксперимента и обработки опытных данных

3.4. Методика лабораторно-полевых испытаний зерноуборочного комбайна

3.4.1. Определение потери зерна

4. Результаты и анализ экспериментальных исследований 81 4.1 Определение основных кинематических параметров кривошипно-кулисного механизма привода очистки

4.2. Результаты исследования по определению радиуса кулисного водила кривошипно-кулисного механизма привода очистки

4.3. Результаты лабораторно-полевых исследований комбайна с предлагаемым механизмом привода очистки

4.4. Выводы по разделу

5. Экономическая эффективность применения кривошипно-кулисно-шатунного механизма в приводе очистки зерноуборочного комбайна 95 5.1. Экономическая эффективность от снижения общих потерь зерна

5.2. Методика определения экономической эффективности зерноуборочного комбайна с кривошипно-кулисно-шатунным механизмом привода очистки

5.3. Экономическая эффективность применения кривошипнокулисно-шатунного механизма привода очистки

5.4. Выводы по разделу Общие выводы

В решениях правительства Республики Таджикистан решающая роль в научно-техническом перевооружении народного хозяйства отводится сельскохозяйственному машиностроению.

Эти требования обусловливаются тем, что в настоящее время увеличивается потребность населения республики в сельскохозяйственных продуктах, в том числе и зерновых и зернобобовых культурах

Решение этой проблемы в условиях нашей республики является актуальной. Таджикистан горная аграрная республика. Всего 7% территории составляют долины. Одним из решающих условий выполнения возникшей проблемы является всемерное развитие и внедрение комплексной механизации сельского хозяйства, и использование средств автоматики.

В настоящее время для уборки зерновых культур используют комбайны. Урожайность зерновых культур с внедрением интенсивной технологии неуклонно растёт, поэтому возникает необходимость в использовании перспективах высокопроизводительных машин с пропускной способностью 12 кг/с и более.

В существующих зерноуборочных комбайнах пропускная способность лимитируется производительностью молотильно-сепарирующего устройства, а также эффективностью работы воздушно - решетной очистки и соломотряса.

Согласно многочисленным исследованиям существенное повышение пропускной способности рабочих органов зерноуборочных машин возможно на основе применения новых технологических и общетехнических принципов. К ним следует отнести:

- увеличение приведенной рабочей ширины потока хлебной массы, при желательном сохранении прежней конструктивной ширины машины и ее сборочных единиц;

- использование всей протяженности пути технологического процесса в ма-^ шине для активных воздействий на обрабатываемый продукт;

- применение наиболее целесообразных и экономических, механических воздействий на данный растительный объект с учетом его физико-механических свойств;

- разделение зернового вороха при сепарации на компоненты, с учетом физико-механических свойств фракций, по нескольким критериям;

- сохранение по возможности общей преемственности в конструктивном оформлении новой машины.

Применение зерноуборочного комбайна значительно снизило долю ручного труда в сельском хозяйстве и позволило проводить уборку зерновых колосковых культур в республике в сжатие сроки. Однако возникла другая проблема - как снизить потери зерна за молотилкой комбайна. Потери зерна за молотилкой комбайна обусловливает снижению валовых сборов зерна. К причинам потери зерна при уборке следует отнести:

- неправильный выбор срока и способа уборки;

- нерационально использование зерноуборочной техники.

Потери зерна во многом зависят от работы воздушно-решетной очистки комбайна.

Для технологического процесса требуется переменные кинематические параметры рабочих органов механизма очистки.

Существующим приводом очистки комбайна является кривошипно-шатунный механизм.

При помощи кривошипно-шатунного механизма невозможно получить переменные скоростные характеристики рабочих органов очисток требуемые для технологического процесса.

Использование в качестве привода очистки зерноуборочного комбайна кривошипно-кулисно-шатунного механизма с вращающейся кулисой позволяет получить переменные скоростные характеристики рабочих органов очистки и позволяет увеличить качественные показатели комбайна.

В связи с этим, целью настоящей работы является снижение потерь зерна при уборке зерновых колосковых культур за счет применения кривошипно-кулисно-шатунного механизма привода очистки зерноуборочного комбайна.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ работ и патентный поиск по приводам очистки зерноуборочных комбайнов показал, что механизм привода их очистки требует совершенствование, что позволит сократить потери зерна за комбайном.

2. Теоретические исследования кривошипно-кулисного механизма привода очистки позволили: с помощью ЭВМ определить и построить графики зависимостей основных кинематических параметров предлагаемого механизма (выражений 2.14, 2.15, 2.16); получить приведенный момент инерции и кинетическую энергию предлагаемого механизма привода очистки зерноуборочного комбайна(выражений 2.26, 2.27); получить уравнение движения исследуемого механизма в форме Лагранжа П-рода и их решение при помощи ЭВМ (выражений 2.51 и рис. 2.10); получить уравнение относительного движения водила кривошипно-кулисного механизма и уравнение движения частиц зернового вороха на решете (выражений 2.66,2.79 и 2.83).

3. Лабораторные исследования кривошипно-кулисного механизма привода очистки позволили: подтвердить работоспособность предлагаемого механизма и правильность полученных теоретических результатов; определить и получить графики изменения кинематических и динамических параметров; показать при сравнительном анализе теоретических и экспериментальных графиков, что средняя погрешность от теоретических результатов составляет 5.7 %;

4. По результатам полевых испытаний общие потери зерна за молотилкой модернизированного комбайна СК-5 «Нива» с кривошипно-кулисно-шатунным механизмом привода очистки уменьшились с 0,82 % до 0,48%

5. Годовой экономический эффект от применения комбайна с кривошип-но-кулисно-шатунным механизмом привода очистки за счет уменьшения общих потерь зерна за молотилкой составил 1123 руб.

103

1. Адлер Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Наука, 1976.-156с.

2. Алферов С. А. Воздушно решетные очистки зерноуборочных комбайнов. М.: Агропромиздат, 1987, -158 е.

3. Алферов С. А. Интенсификация технологических процессов зерноуборочных машин. Доклады ТСХА Вып. 209 - М.: 1975, с 157 - 163.

4. Артоболевский И. И. Механизмы современной техники. Т.З.-М.: Наука, 1973,с 110.

5. Артоболевский И. И. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1988 -238с.

6. Борисов М. И., Рыбалко А. Г. Техника на жатве: Организация, технологические новшества (из опыта эффективного использования машин и механизмов на уборке зерновых на Саратовской области). Саратов: Приволж. кн. изд-во, 1982. - 96с.

7. Василенко И. Ф. Зерновые комбайны СССР и зарубежных стран. -М.: Сельхозиздат, 1968.

8. Власов Н. С. и др. Методика экономической оценки сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1986 - 223с.

9. Ведепяпин Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973 -196 с.

10. Ю.Васильев А. В. Раппопорт Д. М. Тензометрирование и его применение в исследованиях тракторов. М.: Машгиз, 1963 - 340 с.

11. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. -M.: 1976 -872 с.

12. ГОСТ 24055 88. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технологические оценки. Общие положения. -М: Изд-во стандартов, 1988-48 с.

13. Грачев Ю. П. Математические модели планирования экспериментов. -М.: Пищевая промышленность, 1979 179 с.

14. Горячкин В. П. Собрание сочинений. В 3-х томах. Т.1. -М.: Колос, 1965 -720с.

15. ГОСТ 2. 105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. Издание официальное. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск 1995.

16. ГОСТ 24026 80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения. - М.: 1980.

17. ГОСТ 24057 - 80. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно-технические оценки машин на этапе испытаний. -М.: 1980.

18. ГОСТ 23728 88 , ГОСТ 23730 -88. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. - М.: Изд-во стандартов, 1988 -25с.

19. Гнеденко Б. В., Хинчин А. Я. Элементарное введение в теорию вероятностей. М.: Наука, 1976-167 с.

20. ГОСТ 2. 319 81 (СТ. СЭВ 2824 - 80).ЕСКД. Правила выполнения диаграмм.-введ. 01.01.83.

21. Данко П. Е., Попов А. Г., Кожевникова Т. Я. Высшая математика в упражнениях и задачах. Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 1980 -364 с.

22. Деденко Л. Г., Керженцев Р. В. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента М.: Изд. Московского унив. 1977 -108 с.

23. Демидович Б. П., Марон И. А. Основы вычислительной математики. -М.: Наука, 1966-664с.

24. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1973 -421с.

25. Долгов И. А. Васильев Г.К. Математические методы в земледельческой механике.-М.: 1967.

26. Двайт Г. Б. Таблицы интегралов и др. математические формулы. М.: Наука, 1978-222с.

27. Дымченко Н. Д. Исследование воздушно решетной очистки повышенной пропускной способности зерноуборочного комбайна: сб. науч. Тр. -Киев.: Украинская сельскохозяйственная академия, 1982, с.27 -28.

28. Дуганец В. И. Повышение эффективности работы зерноуборочных комбайнов для заготовки сена с измельчением. Автореферат канд. дис. кандидата технических наук. Саратов, 1992 г.

29. Драгайцев В. И. Эффективность технического обслуживания и ремонта машин в сельском хозяйстве. М.: Росселиздат, 1983 -152с.

30. Единые нормы амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов народного хозяйства СССР. Постановление совета министров СССР. 1990 №1072. 22 окт.

31. Заргарян С. Р., Невский А. С., Алферов С. А. Сепарация зерна в аспира-ционном канале. Тракторы и сельхозмашины, 1973 №4 с 20 -22.

32. Зеднигидзе И. Г. Планирование эксперимента для исследования многократных систем.-М.: Наука, 1976-390с.

33. Использование зерноуборочных комбайнов. Тезисы докл. Науч. Практич. Конференции. Достижение молодых ученых с.х. производству - Куйбышев. 1988, с 97-98.

34. Исоев У. П., Тилоев С., Факеров К., Динамика планетарного механизма привода сеноуборочных машин с двойным кулисом. Вестник педагогического университета. Серия естественных наук, №5 (часть II 1999г) Душанбе- 1999г.

35. Кленин Н. И., Попов И. Ф., Сакун Б. А. Сельскохозяйственные машины. Элементы теории рабочих процессов расчет регулировочных параметров и режимов работы. М.: Колос, 1970 -240с.

36. Кудрявцев В. А., Демидович Б. П. Краткий курс высшей математики -М.: Наука, 1975.

37. Кравцов А. В. Электрические измерения М.: Агропромиздат 1988-239 с.

38. Корн H. Г. Корн Т. Г. Справочник по математике. Для научных работников и инженеров. Пер с англ. Под ред. И. А. Абрамовича М. 1973.

39. Каримов К. А., Тилоев С. Определение связей между кинематическими параметрами планетарного фрикционного механизма с составным води-лом. Д.А.Н. Уз ССР №6,1983.

40. Каримов К. А., Тилоев С. К исследованию инерционных характеристик планетарно фрикционных механизмов с переменными параметрами. В сб. Теория и расчет механиков машин хлопкового комплекса. -Ташкент.: Фан 1985 с. 58-63.

41. Кукта Г. М. Испытания сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1964.

42. Логинов В. Н. Электрические измерения механических величин. -М.: Энергия, 1970.

43. Левитская О. Н., Левитский Н. И. Курс теории механизмов и машин. -М.: Высшая школа, 1985 -279с.

44. Levai Z. Therie des idealen einfachen planeten getriebes -VDI -Zetch 1976(11). 109, №11.

45. Мельников С. В., Алешкин В. Р., Рощин П. М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов, 2-е изд. Пере-раб. и доп. Л. Колос, Ленинград.отд.е, 1980 168 с.

46. Методические указания о порядке разработки, согласования и утверждения исходных требований на сельскохозяйственную технику. М.: Госаг-ропром СССР, ВАСХНИЛ, 1988 -159с.

47. Методическое указание. Организация и планирование производства в сельскохозяйственных предприятиях. /Саратовский с.-х. институт им. Н.И. Вавилова/- Саратов, 1988.

48. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. Киев: Урожай, 1986 -118с.

49. Налимов В. В., Чернов Н. А. Статические методы планирование экспериментов. М.: Наука, 1965 - 338 с.

50. Нелюбов А. И., Ветров Е. Ф. Пнемосепарирующие системы сельскохозяйственных машин. М.: Машиностроение, 1977 -190 с.

51. Новик Р. С. Математические методы планирования экспериментов в металловедение.-М.: МИС и С 1970, раздел 11 с 46.

52. Норма амортизационных отчислений и сроки службы основных фондов в народном хозяйстве. -М.: Экономика, 1987.

53. Основы планирования эксперимента в сельскохозяйственных машинах. РТМ 23.236.73 М: 1974.

54. ОСТ 70.8.1-81 «Испытания сельскохозяйственной техники. Машины зерноуборочные. Программа и методы испытаний».

55. Панов А. А. Технология послеуборочной обработки семян зерновых культур-М.: Колос, 1981 -144с.

56. Пискунов Н. С. Дифференциальные и интегральные исчисления для ВТУЗОВ. М.: Наука, 1978 -575с.

57. Пугачев А. Н. Потверждение зерна машинами-М.: Колос, 1976 -319 с.

58. Пустыгин А. М. Теория и технологический расчет молотильных устройств. -М.:1948.

59. Румшинский Л. 3. Математическая обработка результатов эксперемента. -М.: 1971.

60. Рузинов Л. П. Статические методы оптимизации химических процессов. -М.: Химия, 1972.

61. Румшинский Л. 3. Смирнов С. Н. Математическая обработка результатов измерений. -М.: Наука, 1973.

62. Рыбалко А. Г. Исследование работы комбайна на обмолоте зерновых колосовых культур в условиях орошаемого земледелия Поволжья. Автореф. кандит. диссерт. Саратов, 1978. -22с.

63. Рыбалко А. Г. Обоснование молотильных и сепарирующих устройствзерноуборочных комбайнов для уборки семян. Диссертация в виде научногодоклада на соискание ученой степени доктора технических наук. ГСХА им.

64. Н. И. Вавилова, Саратов. 1997. 95с.

65. Рыбалко А. Г., Волосевич Н. П., Федоров В. А., Чарушников В, А. Основы теории и расчета рабочих процессов сельскохозяйственных машин. Учебное пособие . Саратовский СХИ им. Н. И. Вавилова. Саратов.: 1987. -104с.

66. Рыбкин А. А., и др. Справочник по математике. -М.: 1970.

67. Сабликов М. В. Сельскохозяйственные машины. Т. 2. Основы теории и технологического расчета. -М.: 1968 -296с.

68. Справочник по комбайнам "Нива" и "Колос". -М.: Колос, 1976 -202с.

69. Справочник по скоростной сельскохозяйственной технике.-М.: Колос, 1983 -285с.

70. Справочник комбайнера. -Алма-ата.: Кайнар, 1978 -204с.

71. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин. Под ред. М. И. Клецкина. Т. 1,2, 1967. Т. 3, 4,-1969.

72. Справочник машиностроителя, (в шести томах). Под ред.Н. С. Ачеркана., и др. Том 1. -М: Машиностроение 1961, с502.

73. Стандарты по издательскому делу. Справочно-документальное пособие. -М.: Книга, 1982.

74. Старженский В. М. Теоретическая механика. М.: Наука, 1980 -484с.

75. Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. М.: Госиздат физико-математической литературы. 1963 -478с.

76. Тензометрирование в машиностроение, справочное пособие. Под редакции канд.техн.наук Р. Н. Макарова: -М.: Машиностроение 1984, 286 с.

77. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин. Под ред. д-ра техн.наук.проф. Е. С. Босого М; Машиностроение, 1978 -568с.

78. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. ГОСТ 23728-88, ГОСТ 23729-88. -М.: Госагропром СССР, 1988 -Юс.

79. Тихомиров В. Б. Планирование и анализ эксперимента. -М: Легкая индустрия, 1974-263с.

80. Тилоев С. Каримов К. А. Определение реакции между кинематическими парами планетарного фрикционного механизма с составным водилом. Труды ТСХИ. Том 45. Вопросы механизации сельскохозяйственного производства. Душанбе 1984.

81. Тилоев С. К исследованно динамических параметров планетарного фрикционного механизма с составным водилом. Тезисы докладов Рес-публ. научно-техн. конф. Ташкент, 1983 ч.И с.91.

82. Тилоев С., Исоев У.П., АхмедовБ.Р., Сафаров X., Рахматов А., Разработка синусного механизма с планетарным механизмом. Вестник педагогического университета. Серия естественных наук, №5. Част II. -Душанбе, 1999.

83. Тилоев С., Гафаров А., Исоев У. П. Разработка планетарных механизмов привода рабочих органов уборочных машин. Материалы 1-ой международной конференции «МЕСАМСБ 94». Вильнюс, 1994. с. 314.

84. Типовые нормы выработки и расход топлива на механизированные полевые работы. М.: 1985 с. 42.

85. Типовые нормы выработки и расхода топлива на с.-х. механизированные работы.-М.: Россельхозиздат, 1981 с. 395.

86. Усманходжаев X. X., Каримов К. А. Тилоев С. Планетарный фрикционный механизм с составным водилом В КН: Труды 3-й всесоюзной научной конференции. Челябинск. 1983 с 7-10.

87. Усманходжаев Х.Х. Приборы для вынерчивания и исследования сате-литных кревых в с.б. «Анализ синтез механизмов» М., «Машиностроение» 1966.

88. Усманходжаев X. X. Каримов К. А., Тилоев С. Эпициклический механизм А.С. № 1033797. БЮМ изобр. №29.

89. Усманходжаев X. X., Каримов К. А., Тилоев С., Планетарный фрикционный механизм с составным водилом. Тезисы докладов III всесоюзной конференции «Инерционно-импульсные механизмы, приводы и устрой-ства».Челябинск, 24 - 26 ноября 1982 г., с. 123.

90. French М. Kinematics and ather mechanics of epicyclic and ather multiple laust haft gearing Engineer, 1962,214, №5570, p.p. 705-706.

91. Филиппов А. И. Состояние и перспективы развития механизации уборки зерновых культур в СССР // Механизации уборки зерновых культур: Тр. ВАСХНИЛ. 1977, с. 3-11.