Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ. 4
1 (ХХЛОЯНШЮІТОСАЦРЬИЗАДАЧИИХЛВДОВАІ^т 10
1.1. Анализ применения существующих конструкций копачей для извлечения корней сахарной свеклы и целесообразность вибрационного воздействия 10
1.2 Анализ исследований в области вибрационного воздействия наобрабатьваемьмматериал. 14
1.3. Обзор исследований в области применения вибрирующих ребочих органов в сельскохозяйственной практике 28
Выводы, цель и задачи исследований 38
2 ТЮРЕШЧЕСКИЕПРЕДПОСЫЛ^ УСЛОВИЙ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ НАВЕСНОГО ВИБРАЦИОННОГО СВЕКЛОКОПАТЕЛЯ 41
21. Рабочая гипотеза и основные условия эффективного применения вибрационных машин на уборке сахарной свеклы 41
22 Теоретические предпосылки к снижению затрат мощности в условиях уборки сахарной свеклы вибрационными машинами 55
Выводы 58
3. ПЮІТАММА И МЕТОДИКА ЭКОТЕРИ^ ИССЛЕДОВАНИЙ. 59
3.1. Программа экшфиментальных исследований 59
3.2 Предмет исследовании 59
3.3. Методика экспериментальных исследовании и аппаратура 62
3.4. Тарировка измфительной аппаратуры. Определение погрешности средств измерений 68
3.5. Планирование многофакторного эксперимента при изучении тяговых сопротивлений и повреждений корней при уборке 72
3.5.1. ЕЫбор критериев оптимизации 72
3.5.2 Методика определения влияния факторов на критерии оптимизации 73
4. ЭKCrIEPJdMEетAЛЬHЬIE^KCJЩДOBAHИЯ 75
4.1. Исследование и оптимизация режимов работы вибрирующих копачей методами планирования эксперимента. 75
4.1.1. Влияние режимов работы вибрирукжцих копачей и почвенных условий на тяговое сопротивление свеклокопателя... 75
4.1.2 Взаимосвязь повреждений корней сахарной свеклы с режимами работы вибрирующих копачей 97
4.2 Сравнительные показатели потерь и зкоілуатационно- технологичесхой оценки при работе свеклоуборочных агрегатов 103
Выводы 117
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 119
5.1. Эффективность применения новых технологий и технических средств для воздельвания и уборки сахарной свеклы 119
5.2 Экономическая эффективность применения навесного вибрационного свеклокопателя КВС-6 и оптимизации режимов его работы на уборке сахарной свеклы. , 121
Выводы 126
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 127
СПИСОК ИСПОЛКЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 129
ПРИЛОЖЕНИЯ 142
Введение к работе
і» Уборка сахарной свеклы важный завершающий этап её производства
Цжближенность его к конечному продукту и срокам реализации, а также огромная вероятность снижения темпов работ из-за резких изменений погоды и состояния почв (повышенная твердость, увеличенная влажность, промерзание и т.д), возможность повышенных потерь продукции из-за слабой приспособленности существукщих рабочих органов к сильноизменяющим-ся свойствам почв, накладывают особые требования к использованию средств механизации для уборки сахарной свеклы Основу парка свеклоуборочных машин в России (98-99 %) составляют і» морально устаревшие модели комбайнов, поставленных на производство в (# 70-х годах. Vfx. отставание по техническому уровню от зарубежных моде лей экспертами оценивается в два поколения. С образованием СНГ Россия оказалась без собственного производства свеклоуборочной техники, а поддержка работоспособного состояния имеющегося парка старых машин требует ежегодных затрат в сумме более 9 млрд рублей. Цэоблема обеспечения уборки сахарной свеклы стоит остро.
Слабая обеспеченность хозяйств уборочной техникой и отсутствие собст ii венного производства эффективных машин открывают безграничные возмож ности для иностранных фирм. Возросли посіавки вибрационных машин от ве-душихфирм Европы Матро, Маро, сранц Клийне, Хзлмер и др.
Состав зарубежных свеклоуборочньк комплексов многообразен. Этот факт сввдетельствует о наличии противоречивых тенденций в направлениях их создания даже в пределах одной страны Но неоспоримым является их развитие по пути многократюго повышения качества уборки и гфоизюдительности машин на основе новых оригинальньк решений, созданных наукой и техникой.
Вместе с тем, сравнительный анализ зарубежной и отечественной техники по показателям «цена - качество изготовления - качество работ», выполненный і , ведущими экспертами показал, что зарубежные аналоги дороже отечественных в 4...13 раз. 1 изтомс сдавноеееітревосзодстто \ степени автоматизации и применению средств электроники. Ознако по приспо собленности к ііочвешюнклимашческим условиям, уровню эксплуатационно-текнологических показателей, таких как качество, производительность, потребляемая мощность превсоюдство минимально.
К числу достижений современной науки и техники, широко используемых в мировом машиностроении, относятся вибрационные и импульсные методы интенсификации технологических процессов. Особое внимание уделяется проблеме применения вибрации для извлечения корней сахарной свеклы, являющейся наиболее энергоемкой операцией. В России такие і средства только начинают создаваться, хотя опыт применения вибрации для ,« почвообработки достаточен.
Недостатком применяемых рабочих органов для извлечения корней является неудовлетворительное крошение пласта почвы и значительное залипание почвой. Особенно это заметно при работе на влажных почвах. Установка на зарубежных комбайнах рабочего органа с ксшэбательным движением в вертикальной шюскости не решает в полной мере указанных проблем
Результат сложения колебательного движения в вертикальной и гори- • зонтальной плоскостях, отличакшщхся по амплитуде и фазе колебаний приводит к постоянной вибрации при незначительной амплитуде в горизонтальной шюскости, и отсутствие ударного воздействия при копке в направлении движения агрегата Это не способствует лучшему дроблению пласта, его сепарации и движению корнеплодов. Задача требует решения.
В связи с этим необходима глубокая адаптация зарубежных образцов к условиям использования в России. Иначе их приобретение не даст ожидаемого эффекта, а уровень понесенных затрат будет значительным Казанским ОКБ «Союз», в рамках конверсии оборонных предприятий на основе прямого копирования зарубежных аналогов налажено воспроиз I » водство навесного шестирядного вибрационного копателя КВС-б. Опыта их использования применительно к особенностям российских регио- I» нов не существует.
Анализ известных работ показывает, что задача может быть решена на і основе обеспечения выбора эффективных режимов работы копателей с учетом меняющихся условий и состояний почв. Г)и этом создаются предпосылки к обеспечению значительного снижения затрат мощности и потерь продукции при уборке сахарной свеклы
Б ботавыюлненав Госупіарственном научном учреждении «Всероозійский ж чнонисследоватеяьский и ітроектно-технс&ю:гический институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйство) (ГНУ ВИИГйН) в соответст- вии с заданиями РЪооельжякадемии на 2001.. .2003 гг.: 04.02ДЗ «Провести ис- ,« следования и разработать методы и средства агрегатирования сельскохозяй ственных машин с тракторами, определить рациональные режимы их использования», приказом Министерства сельского хозяйства РФ № 91 от 02.02.2001 «О ішлотнькпгххжтах».
Цель работы - повышение производительности, снижение потерь продукции и энергозатрат при уборке корней сахарной свеклы, оптимизацией кинематических параметров и режимов работы вибрирую- » ших копачей.
Предмет исследований: навесные копатели корней сахарной свеклы, КВС-б, оборудованные вибрирующими копачами и агрегатируемью с тракторами JTT3-155.
Объект исследований: закономерности развития деформационных процессов в почвах под действием вибрации и их взаимосвязи с критериями энергозатрат и качества работ.
Методика исследований. Для достижения поставленной цели и реше- ния комплекса задач применялись теоретические и экспериментальные ме тоды исследований.
В качестве основных методик использованы методы оптимизации, ма- • тематического моделирования, агротехнической и энергетической оценки машин, теория вероятностей и математической сгагистики, хронометраж-ные наблюдения.
Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и производственных условиях по специальным методикам, при разработке которых использованы методы планирования многофакторного эксперимента и действующие стандарты В исследованиях применялись современные измерительные средства и аппаратура Статистическая обработка экспериментального материала и исследования математических моделей проводились на компьютерах
Достоверность научных гюложении, вьводов подтверждай лабсраторно (# полевыми и хозяйственными испытаниями свеклокопателя KBG& Теоретические исследования выполнены с применением современнькксмпьклерсв,аііхрезульта-тыхорошо согласуются сэкспериметальньми данными.
Научная новизна диссертации заключается в комплексном подходе к решению вопроса повышения эффективности использования свеклоуборочных МТА за счет совершенствования кинематики рабочих органов, анализе и обобщении теоретических положений и экспериментальных исследова . ний, в результате которых:
- предложен способ повышения эффективности использования свеклоуборочных машинно-тракторных агрегатов;
- обоснованы режимы эффективного использования вибрационного копателя КВС-6 с учетом состояния почвенных условий;
- разработаны математические модели определения затрат мощности, тягового сопротивления свеклокопателя и возникающих повреждений корней сахарной свеклы копачами при различных 1 режимах работы и состояниях почвьг, - уточнены исходные требования на ітроектирование вибрационного копателя с возможностью регулирования режимов работы в широком диапазоне.
Практическая ценность работы. Применение вибрационного метода і извлечения корней позволяет снизить сопротивление рабочих органов копателя на 30.. .40 % при сокращении повреждений и потерь корнеплодов.
Пути реализации работы. Результаты исследовании рекомендуются заводам изготовителям свекшуборочных машин и тракторов; ВУЗам, ведущим подготовку инженеров-механиков сельскохозяйственного производства, для изучения вопросов применения вибрационных рабочих органов машин с целью интенсификации технологических процессов; специалистам хозяйств, за- нятых использованием свеклоуборочных агрегатов для их настройки на опти- , # мальные режимы с учетом состояния почв в период уборочных работ.
Внедрение. Результаты диссертационных исследований внедрены - на Казанском ОКБ «Союз» при проектировании копателей сахарной свеклы типа КВС-6;
- на Котовском ОАО «Алмаз» при разработке навесного копателя для комбайна КС-6Б в целях модернизации;
- рекомендованы Департаментом технической политики Минсельхоза •• России к использованию в хозяйствах Центрального Федерального округа России;
- при разработке рекомендаций по эффективному использованию МТА на уборке сахарной свеклы
На защиту выносятся сокяуюшие научные положения:
г - методический подход к решению проблемы повышения эффективности использования свеююуборочных МТА на основе применения принципов вибрации и оптимизации режимов работы рабочих органов с учетом физико- механических и реологических свойств почвы;
- матемагачеекие моделі определения затрат мощности, тягового сопротив ления навесного свеклокопателя и возникакщих повреждений корней сахарной свеклы копачами при различных режимах их работы, состояниях почвы и скорости движения агрегата;
результаты сршнительньк ікжазателей потерь и экстгл шаиионно-техноло-гаческой оценки работы свекло борочньк агрегатов и машин с вибрирующими и пассивными копачами Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и одобрены
- на заседаниях Ученого совета Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский и проектао-технологаческий институт по использованию техники и нефтепродуктов в сельском хозяйстве (ГНУ ВИИГиН)» в 2001.. .2003 гг.;
- на заседаниях научно-технического совета Казанского ОКБ «Союз» в 2001...2002 гг., ОАО «Липецкий трактогххтгроительный завод», ОАО «Алмаз» в 2002.. .2003 гг.;
- на научно-практических конференциях Воронежского ГАУ, ї ічуринского ГАУ в 2002.. .2003 гг.;
- на заседании Департамента технической политики Минсельхоза России 2002...2003 гг.
Публикации, Основньв материалы исследований обобщены и изложены в 9 работах, в том числе в двух монографиях сбьемом 3,4 и 3,7 пл, двух брошюрах (8,8 пл) и книге (13,8 пл), написанных в соавторстве и 3 публикаций в центральной печати, в изданиях рекохющуемьк ВАК Лїкаиийсоставінет31,7пе ешькіиста, из нихлично авторупринаплежат- 14Д
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 158 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти разделов, общих выводов по работе списка литературы и 18 приложений. Содержит 17 таблиц и 31 рисунок Список использованной литературы включает в себе 156 наименований, из них 2 на иностранном языке.
