Обоснование и разработка процессов и машин для раздельной уборки льна-долгунца

Исследования показали, что для повышения качества и выхода длинного волокна следует применять технологию раздельной уборки льна с плющением всего стебля на режимах, значения которых, указаны выше.

2. Обоснование необходимости ориентирования ленты льна перед подачей ее в очесывающий аппарат. Для выявления путей снижения потерь льнопродукции гребневым очесывающим аппаратом проведены экспериментальные исследования, в задачи которых входило: определение влияния ширины зоны расположения коробочек ва в ленте, плотности стеблевой массы и ординаты yв расположения вершин растений в ленте относительно зажимного транспортера очесывающего аппарата на качество очеса и нахождение их оптимальных значений с точки зрения минимизации потерь стеблей – Пст и семян – Псем.

В результате проведенных исследований получены математические модели исследуемых процессов:

, (15)

. (16)

Для определения оптимальных значений исследуемых факторов решалась задача нахождения компромисса между причинами возникновения двух видов потерь — стеблей и семян. Решение компромиссной задачи показало, что поставленное выше условие выполняется при ва=30 см и ув=53 см. При этом достигается почти 100 % чистота очеса и отход стеблей в путанину не более 3 %. Реализовать данное условие при работе подборщика-очесывателя можно путем исправления случайных ошибок копирования ленты льна при помощи ориентирующего устройства, кинематически связанного с передвижным очесывающим аппаратом. С этой же целью необходимо создание прямолинейных лент за счет их принудительного расстила при работе теребилки ТПЛ-4К. Сформировать компактную зону расположения коробочек в ленте () можно только за счет выполнения всех предшествующих технологических операций на высоком агротехническом уровне. Полученные результаты соответствуют требованиям условия (1) и подтверждают достоверность теоретических выводов о влиянии случайных процессов при работе теребилки и подборщика-очесывателя на полноту отделения семян от стеблей.

3. Оценка величины смещения ленты льна в ориентирующем устройстве.

Цель экспериментальных исследований — повышение эффективности исправления ошибок копирования ленты льна подбирающим рабочим органом перед подачей ее в очесывающий аппарат подборщика-очесывателя.

В соответствии с поставленной целью в задачи исследований входило обоснование рациональных параметров и режимов работы ориентирующего устройства подборщика-очесывателя.

В результате получено регрессионное уравнение величины смещения Y ленты льна в ОУ под действием силы тяжести в зависимости от угла наклона стола ориентирующего устройства – , скорости его конвейеров – VK и влажности стеблевой массы – W:

. (17)

Сопоставляя результаты исследований точности копирования и величины смещения, видно, что для наиболее полного исправления ошибок копирования ориентирующим устройством достаточно того, чтобы длина его конвейеров была равной 1 м со скоростью их движения 2 м/с, а угол наклона стола составлял 65°. Полученные значения параметров ОУ не противоречат результатам теоретических исследований, что указывает на их достоверность.

Важным обстоятельством является также и то, что влияние влажности льна на процесс ориентирования стеблевой массы оказалось малозначительным. Таким образом, использование ОУ в комплексе с гребневым очесывающим аппаратом в конструкции подборщика-очесывателя позволяет качественно выполнять технологический процесс по реализации второй фазы технологии раздельной уборки, как на сухом, так и на влажном льне, то есть делает этот способ уборки менее зависимым от погодных условий.

4. Обоснование основных параметров и режимов работы наклонного комлеподбивателя конвейерного типа оборачивателя ОКП-1,5К. В результате теоретических изысканий получен широкий диапазон значений частоты ударов – и поэтому указанный параметр требует дополнительного экспериментального обоснования.

В ходе активного наблюдения при проведении опробования макетного образца оборачивателя-комлеподбивателя ОКП-1,5К визуально замечено некоторое повышение интенсивности комлеподбивания при движении агрегата на пониженных передачах трактора со скоростью до 3…5 км/ч. При работе на таких режимах снижается плотность (стебл./м слоя) обрабатываемого слоя стеблей. Предложена рабочая гипотеза, суть которой заключается в том, что плотность стеблевой массы влияет на интенсивность комлеподбивания.

Для обоснования частоты ударов комлеподбивающей поверхности и для проверки рабочей гипотезы проведены экспериментальные исследования, целью которых являлось повышение интенсивности комлеподбивания стеблей при работе оборачивателя-комлеподбивателя ОКП-1,5К. В соответствии с этой целью задачей экспериментальных исследований было определение влияния факторов и на изменение растянутости стеблей в ленте – , %.

В результате эксперимента получена математическая модель исследуемой зависимости:

. (18)

Экспериментально установлено, что максимальный эффект от комлеподбивания достигается при частоте колебаний КП – девять ударов в секунду. Отмечено также, что при работе на высокоурожайных льнах не следует стремиться работать на повышенных скоростях движения агрегата, так как связанное с этим увеличение плотности стеблевой массы приводит к снижению эффективности комлеподбивания. Отмеченный факт объясняется возрастанием сил трения из-за увеличения количества стеблей, участвующих в процессе комлеподбивания, что подтверждает результаты поисковых исследований.

5. Корреляционно-спектральный анализ процесса ориентирования ленты льна в подборщике-очесывателе ПОЛ-1,5К. Исследование процесса ориентирования ленты льна в подборщике-очесывателе ПОЛ-1,5К имело целью повышение активности работы ориентирующего устройства.

В результате корреляционно-спектрального анализа процессов изменения ординаты вершинной части ленты льна yв(t) на входе и выходе ОУ установлено следующее (см. табл. 3). Уменьшение матожидания процесса yв(t) с 51,2 см на входе до 45,1 см на выходе ориентирующего устройства указывает на то, что лента льна при движении от подбирающе-оборачивающей части до очесывающего аппарата смещается вниз под действием силы тяжести в среднем на 6 см.

Таблица 3

Основные числовые характеристики процессов yв(t) (вход) и yв(t) (выход)

Процессы	yвmax,см	yвmin,см	my,см	y,см	Vy,%	0, с	0, с-1	ср, с-1
yв(t) (вход)	75	25	51,2	8,96	17,5	3,0	0…0,28	1,11
yв(t) (выход)	64	25	45,1	6,86	15,2	9,6	0…0,24	1.11

Заметно также отсутствие исправлений грубых отклонений подбирающего аппарата в сторону верхушечной части ленты льна, о чем свидетельствует неизменность параметра yвmin. Вместе с тем, снижение значений среднего квадратичного отклонения y и коэффициента вариации Vy, а также увеличение интервала корреляции 0 на выходе из ОУ говорит о том, что происходит уменьшение неравномерности пульсаций исследуемого процесса.

Для оценки спектра дисперсий исследуемых процессов и их частотного состава использовали нормированную спектральную плотность (рис. 12). В частности, видно, что процессы yв(t) на входе

и выходе ОУ — низкочастотные с максимумами дисперсий на частотах 0 = 0...0,28 с-1. Частота среза процессов в обоих случаях ср = 1,11 с-1. Вместе с тем, максимумы дисперсий процесса yв(t) на выходе из ОУ уменьшились в 2...2,5 раза, сместившись в сторону более низких частот по сравнению с yв(t) на входе, то есть произошла некоторая фильтрация тех колебаний, которые возникли в результате неточного копирования ленты льна подбирающим аппаратом. За пределами фильтрации остались спектры дисперсий, имеющие весьма низкий частотный состав от 0 до 0,064 с-1, и высокочастотную составляющую — от 0,68 с-1 и выше.

Характер взаимной нормированной корреляционной функции xy() (см. рис. 13) говорит о том, что между входным и выход-

ным процессами yв(t) существует тесная линейная связь с максимальным коэффициентом взаимной корреляции =0,684, наблюдаемым при =0. Отсюда следует, что влияние ОУ на изменение ординат вершин yв ленты льна недостаточно эффективное.

Для активизации процесса работы ориентирующего устройства необходимо понизить скоростной режим всех его конвейеров путем применения подбирающего барабана со ступенчатой рабочей поверхностью. Для отработки тех отклонений, которые произошли в результате подбора ленты с поверхности поля за ее вершины, входную часть ориентирующего конвейера требуется опустить на 150 мм ниже его выходной части.

Такие решения позволили активизировать работу ОУ (см. табл. 4).

Таблица 4

Основные числовые характеристики процессов yв(t) (вход) и yв(t) (выход) при работе усовершенствованного ориентирующего устройства

Процессы	yвmax,см	yвmin,см	my,см	y,см	Vy,%	0, с	0, с-1	ср, с-1
yв(t) (вход)	72	28	52,0	8,40	16,1	1,7	0…0,20	1,22
yв(t) (выход)	60	37	48,4	3,69	7,6	11,8	0…0,038	1,22

Уменьшение матожидания с 52 см до 48,4 см указывает на то, что лента льна в процессе ее следования в усовершенствованном ОУ получила смещение вниз в среднем на 3,6 см. Незначительность этого показателя объясняется тем, что за счет применения наклонно расположенного ориентирующего конвейера произошла отработка тех отклонений, которые возникли в результате подбора ленты стеблей за их вершинную часть. Об этом же свидетельствует возрастание yвmin с 28 см на входе до 37 см на выходе исследуемого рабочего органа. Противоположные отклонения подбирающего аппарата, то есть в сторону комлевой части, отрабатывались за счет смещения ленты стеблей под действием силы тяжести в направлении наклона стола. Активизация этого смещения произошла благодаря снижению скоростного режима. Таким образом, в усовершенствованном ОУ исследуемый рабочий процесс осуществляется как за счет смещения стеблевой массы вниз под действием силы тяжести, так и за счет смещения вверх наклонным ориентирующим конвейером. Положительное влияние этих технических решений на процесс ориентирования подтверждается уменьшением значений среднего квадратичного отклонения y с 8,4 до 3,69 см и коэффициента вариации Vy с 16,1 до 7,6 %. Увеличение интервала корреляции 0 с 1,77 до 11,8 с позволяет утверждать о значительном уменьшении беспорядочности пульсаций ординаты, то есть характер изменения случайного процесса yв(t) (выход) стал более плавным.

Графический анализ нормированной спектральной плотности y() процессов yв(t) показал (см. рис.14), что произошла практически полная фильтрация спектра дисперсий соответствующих частотам от 0,045 до 1,22 с-1. Эти колебания характеризуются в основном ошибками копирования ленты льна подбирающим аппаратом.

Характер взаимной нормированной корреляционной функции xy() говорит о том (см. рис. 15), что между входным и выходным процессами yв(t) тесная линейная связь отсутствует. При этом максимальный коэффициент взаимной корреляции составляет xy()=0,36. Отсюда следует, что процесс изменения ординаты вершинной части ленты льна при движении ее в ориентирующем устройстве получил значительные исправления.

Для оценки качества работы усовершенствованного ОУ рассчитали допустимые значения коэффициента вариации Vдоп= 7,81% и среднего квадратичного отклонения доп= 3,78 см. Поскольку значения среднего квадратичного отклонения и коэффициента вариации выходного процесса yв(t) (см. табл. 4) находятся в допустимых пределах, то качество работы усовершенст-

вованного ОУ считается удовлетворительным и влияние новых технических решений на процесс ориентирования ленты льна оцениваются положительно.

6. Исследования влияния принудительного расстила ленты стеблей на параметры ее кривизны при раздельной уборке льна-долгунца. Для обоснования необходимости применения УПР в конструкции льноуборочных машин проведены исследования кривизны лент льна, полученных при осуществлении следующих механизированных операций:

1. подбор с очесом семенных коробочек и одновременным оборачиванием лент льна подборщиком-очесывателем ПОЛ-1,5К с УПР (ленты для работы очесывателя формировали теребилкой ТПЛ-4К с УПР);
2. второе оборачивание лент стеблей оборачивателем-комлеподбивателем ОКП-1,5К при раздельной уборке;
3. теребление растений с одновременным очесом семенных коробочек и расстилом стеблей в ленту комбайном ЛК-4А;
4. первое оборачивание лент стеблей оборачивателем-комлеподбивателем ОКП-1,5К при комбайновой уборке;
5. второе оборачивание лент стеблей оборачивателем-комлеподбивателем ОКП-1,5К при комбайновой уборке;
6. третье оборачивание лент стеблей оборачивателем-комлеподбивателем ОКП-1,5К при комбайновой уборке.

Наиболее интенсивное выпрямление ленты стеблей происходит при её оборачивании машиной ОКП-1,5К (варианты 4,5,6) (см. табл. 5). Причиной тому является наличие активного комлеподбивающего рабочего органа в комплексе с УПР.

Таблица 5

Основные числовые характеристики процессов изменения кривизны лент льна

Варианты операций	, см	V, %	lк, м	0, м-1	с, м-1
1.	6,5	32,2	8,0	0,030	0,29
2.	6,6	28,9	9,2	0,030	0,12
3.	8,3	36,2	7,9	0,042	0,32
4.	6,8	28,9	10,2	0,042	0,10
5.	4,6	20,9	11,2	0,030	0,06
6.	4,2	18,6	10,8	0,030	0,06
Допустимые значения	4,53…4,89	19,3	—	—	—

При увеличении количества технологических воздействий комплекса машин с УПР лента льна становится более прямолинейной, что в свою очередь позволяет повысить качество выполнения операций, а, следовательно, увеличить сбор продукции и производительность агрегатов на всех стадиях уборки. Результаты проведенных исследований свидетельствуют также о том, что устройство для принудительного расстила ленты стеблей необходимо устанавливать и на современные льноуборочные комбайны.

В шестой главе «Результаты производственных испытаний и экономическая эффективность технологии раздельной уборки льна» рассмотрено влияние технологии раздельной уборки на качество, сроки приготовления и выход продукции в зависимости от погодных условий, представлены результаты экономической эффективности и энергетической оценки интегральной комбинированной технологии с применением машин для раздельной уборки, реализующих новые технологические процессы.

1. Влияние технологии раздельной уборки на качество, сроки приготовления и выход продукции в зависимости от погодных условий. Результаты производственных проверок, проведенных в 1996, 1997, 2003, 2004 и 2005 годах, показывают (см. табл. 6), что при раздельной уборке за счет ранних сроков теребления растений, плющения стеблей, оборачивания лент в момент их подбора и очеса качество тресты повышается в среднем на 2,72 сортономера (со среднего номера 1,14 при комбайновой уборке до 1,82 при раздельной), увеличивается выход длинного волокна на 3,86 % и повышается его качество (со среднего номера 10,40 при комбайновой уборке до 13,16 при раздельной).

Таблица 6

Выход и качество льнопродукции в зависимости от технологий уборки

Технология уборки	Сроки теребления Сроки очеса	Спелость при тереблении	Средний номер тресты	Выход длинного волокна, %	Номер длинного волокна	Масса 1000 шт. семян, г	Всхожесть семян, %
Раздельная	2…12.08 12…23.08	Начало ран. желтой —ран. желтая	1,82	22,63	13,16	4,26	88,21
Комбайновая	17…26.08	Желтая—полная	1,14	18,77	10,40	4,50	86,50