авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ИНТЕНСИФИКАТОР ОСНОВНОГО ЭЛЕВАТОРА КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

РЯЗАНОВ НИКОЛАЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ИНТЕНСИФИКАТОР ОСНОВНОГО ЭЛЕВАТОРА

КАРТОФЕЛЕУБОРОЧНЫХ МАШИН

Специальность: 05.20.01 – технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации

на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Рязань - 2012

Работа выполнена на кафедре «Технической эксплуатации транспорта» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева» (ФГБОУ ВПО РГАТУ)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Рембалович Георгий Константинович

Официальные оппоненты: Колчин Николай Николаевич,

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ,

ведущий научный сотрудник

ГНУ ВСТИСП Россельхозакадемии

Угланов Михаил Борисович,

доктор технических наук,

профессор кафедры «Сельскохозяйственные,

дорожные и специальные машины»

ФГБОУ ВПО РГАТУ

Ведущая организация: ГНУ ВНИИКХ им. А.Г. Лорха

Россельхозакадемии

Защита состоится «25» мая 2012 г. в 10:00 на заседании диссертационного совета Д 220.057.02 при ФГБОУ ВПО РГАТУ по адресу: 390044, г. Рязань, ул. Костычева, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО РГАТУ и на сайтах http://www.rgatu.ru , vak2.ed.gov.ru.

Автореферат разослан 24 апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Шемякин Александр Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важнейших отраслей сельского хозяйства нашей страны является картофелеводство. По данным статистики, в 2011г. площадь возделывания картофеля в России составила более 2,21 млн. га. В то же время его средняя урожайность в период с 1995г. по 2011г. не превышала 189 ц/га. Это в несколько раз меньше, чем в развитых странах Западной Европы и США. Назрела острая необходимость модернизации сельскохозяйственного производства, чего нельзя добиться только путем увеличения урожайности культуры. Требуется применение современных технологий возделывания и уборки картофеля, сельскохозяйственной техники, отвечающей агротехническим требованиям (АТТ), предъявляемым к уборочным процессам.

При уборке через сепарирующие органы картофелеуборочных машин на каждом гектаре проходит до 1000 тонн почвы, из которой необходимо выделить клубни с минимальными повреждениями. Из-за этого производительность картофелеуборочных машин определяется в основном пропускной способностью сепарирующих органов.

В тоже время сепарирующие органы, и в частности наиболее распространенные из них - основные элеваторы, не могут обеспечить необходимую полноту сепарации и достаточную производительность в различных условиях их применения. В связи с этим повышение эффективности сепарации и совершенствование основного элеватора картофелеуборочных машин является актуальной научно-технической задачей для сельскохозяйственного производства.





Работа выполнена в соответствии с планом НИР ФБГОУ ВПО РГАТУ на 2011...2015 гг. по теме «Совершенствование технологических процессов, разработка и повышение надежности технических средств возделывания, уборки, транспортировки и хранения сельскохозяйственных культур в условиях ЦФО РФ», номер гос. регистрации 01201174432, и согласуется с постановлением правительства РФ (№ 446 от 14.07.2007 – О государственной программе развития сельского хозяйства на 2008…2012г.), предусматривающим “…ускоренный переход к использованию новых высокопроизводительных и ресурсосберегающих технологий”.

Цель исследований. Повышение эффективности технологического процесса сепарации на основном элеваторе картофелеуборочных машин путем совершенствования конструкции и обоснования параметров интенсификатора сепарации.

Объект исследований. Технологический процесс и интенсификатор сепарации основного элеватора картофелеуборочных машин.

Предмет исследований. Теоретические и экспериментальные закономерности технологического процесса сепарации клубненосного вороха в картофелеуборочных машинах.

Методика исследований. Теоретические исследования выполнены на основе механико-математического моделирования технологического процесса сепарации на основном элеваторе с интенсификатором, в том числе с использованием программы MathCAD 14.0. Обоснование конструктивных и кинематических параметров интенсификатора сепарации проводились как по известным, так и по разработанным оригинальным методикам. Исследование физико-механических и размерных характеристик компонентов клубненосного вороха проводилось с использованием программы Microsoft Excel. Экспериментальные исследования агротехнических показателей работы усовершенствованного основного элеватора выполнены с использованием теории планирования полнофакторного эксперимента. Обработка результатов исследований проведена методами математической статистики в программе Statistica.

Научная новизна:

- методика обоснования конструктивных и кинематических параметров интенсификатора сепарации основного элеватора картофелеуборочной машины, с учетом обеспечения необходимой производительности при ограничении повреждений клубней до уровня АТТ;

- математические модели, описывающие процесс сепарации клубненосного вороха на основном элеваторе с интенсификатором, связывающие агротехнические показатели данного сепарирующего устройства с его конструктивными и кинематическими параметрами, а также с величиной подачи на устройство клубненосного вороха;

- конструктивно-технологическая схема основного элеватора с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин. Новизна научно-технического решения подтверждена патентом РФ на изобретение №2438289 «Сепарирующее устройство корнеклубнеуборочной машины» от 10.01.2012.

Практическая ценность работы:

1. Разработан основной элеватор с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин (патент РФ на изобретение №2438289 от 10.01.2012).

2. Разработана методика расчета параметров и режимов работы интенсификатора сепарации основного элеватора картофелеуборочных машин.

3. Выполнены лабораторно-полевые и производственные исследования усовершенствованного технологического процесса и интенсификатора основного элеватора картофелеуборочных машин и получены рациональные параметры и режимы работы для его внедрения в производство и эксплуатации.

Усовершенствованный элеватор с интенсификатором картофелеуборочной машины изготовлен и прошел опытно-производственную проверку в ОАО «Аграрий» Касимовского района, крестьянско-фермерских хозяйствах ИП «Слободенко В.Ф.» и ИП «Чесноков А.В.» Ухоловского района Рязанской области.

Достоверность основных положений подтверждена сходимостью результатов теоретических и лабораторно-полевых исследований (расхождения менее 5%), а также положительными результатами полевых (хозяйственных) испытаний усовершенствованных картофелеуборочных машин DR-1500 и КПК-2-01.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО РГАТУ в 2009…2012 годах, ФГБОУ ВПО «МГУ имени Н.П. Огарева» (г. Саранск, 2009), на международной научной сессии «Инновационные проекты в области агроинженерии» в Московском государственном агроинженерном университете им. В.П. Горячкина в 2011г, на Третьем Международном форуме по интеллектуальной собственности «EXPOPRIORITY`2011» (г. Москва, Экспоцентр, 7-9 декабря 2011г.), на Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и техника нового поколения – основа модернизации сельского хозяйства» ГНУ ВИМ Россельхозакадемии (г. Москва, 2011).

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Методика обоснования конструктивных и кинематических параметров основного элеватора с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин.
  2. Конструктивно-технологическая схема основного элеватора с интенсификатором сепарации картофелеуборочных машин.
  3. Результаты лабораторно-полевых исследований агротехнических показателей картофелекопателя, оснащенного основным элеватором с интенсификатором сепарации.
  4. Результаты полевых испытаний серийных и усовершенствованных картофелеуборочных машин
  5. Показатели технико-экономической эффективности применения основного элеватора с интенсификатором сепарации на картофелеуборочных машинах DR-1500 и КПК-2-01.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 патент РФ на изобретение, 3 статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных «Перечнем … ВАК РФ».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка из 129 наименований, в том числе 6 на иностранных языках и приложений. Работа изложена на 144 страницах текста, содержит 19 таблиц и 64 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы и ее практическая значимость. Приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ современных технологий уборки картофеля и конструктивно-технологических схем сепарирующих органов картофелеуборочных машин» проведен анализ состояния вопроса, определены задачи исследования.

Рассмотрены научные исследования органов сепарации, и, в частности, наиболее распространенных из них - основных элеваторов, и их применения на картофелеуборочных машинах. Исследованиями в данной области занимались Борычев С.Н., Бышов Н.В., Верещагин Н.И., Герасимов С.В., Горячкин В.П., Глухих Е.А., Гудзенко И.П., Ерохин М.Н. Колчин Н.Н., Костенко М.Ю., Кривогов Н.И., Кущев И.Е., Макаров В.А., Максимов Л.М., Первушин В.Ф., Петров Г.Д., Пшеченков К.А., Размыслович И.Р., Сорокин А.А., Угланов М.Б., Успенский И.А., Фирсов Н.В., Фурлетов В.М., Цециновский В.М., Baganz К., Nоack W., Brecka J. и др. Проведенный анализ показал, что зачастую существующие основные элеваторы не могут обеспечить необходимую полноту сепарации и достаточную производительность во всем диапазоне условий их применения, а дальнейшее их совершенствование необходимо вести в направлении повышения агротехнических показателей, производительности уборочных машин в различных условиях. Поставлены следующие задачи исследований:

  1. обобщить результаты научных исследований факторов, влияющих на сепарацию почвы, способов и устройств для интенсификации сепарации клубненосного вороха картофелеуборочных машин, выявить направление исследований и совершенствования сепарирующих рабочих органов;
  2. разработать конструктивно-технологическую схему основного элеватора картофелеуборочных машин с интенсификатором сепарации, обеспечивающую повышение эффективности сепарации при ограничении повреждений клубней не выше уровня АТТ;
  3. теоретически обосновать конструктивные и кинематические параметры интенсификатора сепарации основного элеватора картофелеуборочных машин;
  4. на основе лабораторно-полевых исследований уточнить рациональные параметры разработанного интенсификатора сепарации;
  5. провести сравнительную оценку агротехнических показателей работы серийных и модернизированных машин с интенсификатором сепарации основного элеватора в ходе хозяйственных испытаний;
  6. определить экономическую эффективность применения усовершенствованных картофелеуборочных машин.

Выявлено, что наиболее перспективным путем совершенствования и повышения эффективности использования интенсификаторов с приводом, является изготовление их рабочих элементов из упругого материала и обеспечение возможности изменения их геометрических параметров в процессе работы, что позволит локального воздействовать на клубненосный ворох в наиболее загруженных зонах по ширине основного элеватора.

Во второй главе «Теоретические исследования усовершенствованного технологического процесса и интенсификатора основного элеватора картофелеуборочных машин» в результате анализа теоретических работ Н.Н. Колчина, А.А. Сорокина, Г.Д. Петрова, М.Б. Угланова установлено, что клубненосный ворох движется по основному элеватору неравномерным слоем по ширине, в результате чего почва зачастую не успевает отсепарироваться, и большое количество почвенных примесей поступает на последующие рабочие органы, что необходимо учитывать при совершенствовании конструктивно-технологической схемы основного элеватора. По результатам анализа конструкций основных элеваторов с интенсификатором, предложена конструктивно-технологическая схема сепарирующего устройства (рис.1), содержащего основной элеватор 1 и установленный над ним интенсификатор сепара­ции, выполненный в виде набора последовательно установленных на рас­стоянии друг от друга приводных валов 2 с закрепленными на каждом из них рабочими элементами 3. Рабочие элементы выполнены в виде упругих элементов круглого сечения, которые укреплены на приводных валах прерывисто, при этом одни концы каждого элемента прикреплены к валам посредством шарнира 4, а другие концы имеют связь с валом посред­ством подвижной втулки 5. Рабочие элементы расположены на каждом из при­водных валов со смещением один относительно другого на 1800 (патент РФ на изобретение №2438289).

1 – основной элеватор; 2 – приводной вал интенсификатора сепарирующего устройства; 3 – рабочий элемент интенсификатора; 4 – шарнир; 5 – подвижная втулка; 6 – пружинная шайба; 7 – звездочка цепной передачи.

Рисунок 1 – Конструктивно-технологическая схема основного элеватора с интенсификатором (патент РФ №2438289).

При движении машины вдоль убираемых рядков подкопанная лемехом масса поступает на основной элеватор 1 (рисунок 1), который транспортирует ее к последующим рабочим органам. Во время транспортирования массы происходит сепарация почвы. При прохождении массы в зоне расположения приводных валов 2 ра­бочие элементы 3 взаимодействуют с потоком материала, при этом происхо­дит разрушение, разрыхление, разравнивание клубненосного вороха и более интенсивное его разделение на полотне элеватора. В процессе выполнения технологической операции сепарации установленные над просеивающим элеватором приводные валы 2 с укреп­ленными на каждом из них рабочими элементами получают вращательное движение в направлении, противоположном движению вороха, от звездочки 7 цепной переда­чи. При вращении каждого из приводных валов интенсификатора крутящий момент передается на упругие рабочие элементы 3. Во время встречи клубненосного вороха с рабочими элементами последние торцовой и боковой поверхно­стями активно воздействуют на массу материала, разделяя ее на отдельные потоки и распределяя равномерно по ширине полотна элеватора. При движении каждого рабочего элемента за счет шарнира 4 и подвижной втулки 5 имеется возможность осевого перемещения вдоль вала и поворота вокруг их общей оси, по осевым и радиальным направлениям. В этом случае частицы почвы, перемещаемые поверхностью каждого рабочего элемента, будут двигаться по нему со скольжением, также вдоль и поперек прутков транспортера, что улучшает сепарацию почвы.

Поперечное смещение клубненосного вороха по ширине элеватора в разработанном устройстве осуществляется рабочими элементами интенсификатора. При теоретическом обосновании параметров разработанного устройства будем считать, что величина поперечного смещения локального структурообразования клубненосного вороха, взаимодействующего с рабочим элементом 3 интенсификатора, равна величине перемещения подвижной втулки 5 рабочего элемента по приводному валу 2 (рисунок 1). Определим возможное его значение, выявим взаимосвязи с параметрами интенсификатора активного типа, на основании чего обоснуем конструктивные и кинематические параметры элементов предлагаемого устройства.

Для нахождения параметров рабочего элемента проанализируем его функционирование в наиболее типичных случаях воздействия на ворох (рисунок 2). При этом будем исходить из ситуации, когда подача клубненосного вороха максимальна, и верхняя его граница на наиболее загруженных участках по высоте находится на уровне приводного вала интенсификатора, поскольку этот случай является наиболее неблагоприятным. Определим перемещения подвижной втулки В рабочего элемента при различных видах его нагружения при взаимодействии с ворохом (рисунок 2). При этом происходит изменение геометрических параметров рабочих элементов, нарушение связанности вороха и его поперечное смещение по полотну элеватора. При увеличении диаметра рабочего элемента смещение его подвижной втулки В будет меньше при одинаковой силе воздействия вороха. Смещение также уменьшается при увеличении модуля упругости материала рабочего элемента. По данным профессора Г.Д. Петрова, при средней подаче вороха на двухрядную картофелеуборочную машину 160 кг/c и скорости ее движения 2 м/с, нагрузка составляет =80 кг/м или примерно 800 Н/м. Исходя из зависимостей и данных, (столбец 2 таблицы 1), принимаем радиус кривизны рабочих элементов R = 0,09 м, при возможности варьирования модуля упругости в пределах Ерэ= 180 … 210000 МПа.

А- неподвижный шарнир рабочего элемента; В- подвижная втулка рабочего элемента;

С- вершина рабочего элемента

Рисунок 2 – Варианты взаимодействия рабочего элемента с компонентами клубненосного вороха.

Таблица 1 – Величина перемещения подвижной втулки В (см. рисунок 2) при различных параметрах устройства.

Точка воздействия вороха Выражение для определения перемещения Перемещение точки В, Ерэ=210 000 МПа (при d=0,004м), м Перемещение точки В, Ерэ=210 000 МПа (при d=0,022м), м Перемещение точки В, Ерэ= 180 МПа (при d=0,022м), м
1 2 3 4 5
С 0,028 0,00003 0,029
В 0,087 0,00009 0,093
Дуга АВ 0,020 0,00002 0,021


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.