Введение к работе
Актуальность темы. В экономически развитых странах сельское хозяйство насыщено современной энергосберегающей техникой и технологиями. Их опыт показывает, что энергосберегающая политика требует существенных затрат и должна приводить к адекватным объемам сэкономленной энергии, поэтому необходимы целевые комплексные разработки технологических процессов и их технического обеспечения, исходя из условия получения продукции при наименьших затратах.
Для решения практических задач по совершенствованию сельскохозяйственной техники важное значение приобретают исследования явлений, протекающих в сложных системах, образованных кор-моприготовительными машинами. Но до настоящего времени недостаточно разработаны методики прогнозирования характеристик кор-моприготовительных машин, а сами исследования носят частный характер. Отсутствие детерминированных зависимостей приводит к необходимости определения параметров проектируемых машин на основе существующих прототипов.
Одной из главных причин отсутствия надежных методов прогнозирования является прогрессирующий рост объема научно-технической информации, повлекший за собой узкую специализацию исследований по оптимизации отдельных узлов и агрегатов.
Для большинства рабочих процессов необходимая точность прогнозирования может быть достигнута на основе математического моделирования. Эффективным и достоверным является метод прямого математического моделирования, использование которого ввиду большого объема вычислительных работ, сложности и взаимосвязанности реальных процессов возможно только на базе современной вычислительной техники.
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы - оптимизация характеристик измельчителей грубых кормов для уменьшения их энергоемкости и улучшения качества измельченной массы на основе применения метода прямого математического моделирования рабочих процессов.
В соответствии с целью работы поставлены следующие задачи:
Изучить влияние физико-механических свойств кормов конструкции измельчителя на качество и энергоемкость проце< са измельчения.
Исследовать динамику рабочего процесса кормоприготові тельной машины.
Обосновать возможность и методику определения качествеї ных характеристик измельчителя путем моделирования его р; бочего процесса.
Исследовать влияние конструктивных особенностей ИЗМЄЛІ чителя и свойств кормового сырья на качество резки и энерп емкость процесса
Разработать методику определения некоторых приводны характеристик измельчителя с учетом периодичности его н; грузки на основе моделирования нагрузочного режима. Объект и предмет исследования. Объект исследования - раб<
чий процесс измельчителей грубых кормов барабанного и роторної типов с жестко и шарнирно закрепленными режущими элементами.
Предмет исследования - закономерности взаимодействия раб< чего органа измельчителя с измельчаемым материалом и составны частей конструкции между собой.
Методика исследований. При проведении исследований и< пользованы стандартные и оригинальные методы, применены аналі тические и статистико-вероятностные методы.
По стандартным методикам получены аналитические зависим! сти, определяющие характер изменения момента резания, проведен исследования колебательных процессов. Оригинальные методики, дополнение к стандартным, использованы при создании имитациоі ных моделей рабочего процесса измельчителя стебельных кормов его нагрузочного режима, выполненных в среде Turbo Pascal 7 J Обработка большей части результатов моделирования рабочего пр< цесса проводилась в системе Microsoft Exel.
Достоверность исследований обеспечена применением общепринятых методик при составлении моделей, использованием большого числа входных данных, ограниченных только вполне надежными и характерными для широкого класса устройств. Статистические погрешности сведены к минимуму за счет использования выборок больших объемов, сформированных случайным образом, по методикам, исключающим детерминированное образование численных значений.
Адекватность моделей и достоверность результатов моделирования подтверждаются лабораторными исследованиями измельчителя грубых кормов.
Научная новизна исследований заключается в системном подходе к решению проблемы прогнозирования характеристик измельчителей грубых кормов, применении метода прямого математического моделирования для решения задач.
В работе проведены исследования колебательных процессов, вызываемых упругостью передачи и периодическим воздействием лезвий ножей на материал, колебаний шарнирно закрепленных режущих элементов. Получены соотношения между параметрами измельчителя для уменьшения негативного влияния колебаний.
На основе анализа взаимодействия ножа с материалом сделаны выводы о характере изменения момента резания. Составлена аналитическая модель движения измельчителя.
Разработана модель рабочего процесса измельчителя. Предложена методика прогнозирования характеристик кормоприготови-тельной машины на основе моделирования. В результате анализа модели получены оптимальные (с точки зрения соответствия измельченной массы зоотребованиям) конструктивно-технологические параметры измельчающего органа. Исследовано влияние конструктивных особенностей машины и свойств кормового сырья на качество процесса измельчения.
Разработана модель нагрузочного режима, на основании которой предложена методика определения приводных характеристик с учетом периодического характера нагрузки, позволяющая уточнить режим работы приводного двигателя.
Практическая ценность работы заключается в том, что прим? нение разработанных методик, алгоритмов позволяет на этапе проеі тирования прогнозировать характеристики машины, оценить их и: менения при введении тех или иных конструктивных решений, вь брать оптимальные соотношения параметров, уточнить характерней ки привода. Это уменьшает время и затраты на экспериментальны исследования измельчителей при их доработке и находит применен* при разработке измельчающих устройств для использования в энерп сберегающих технологиях, обеспечивая уменьшение энергоемкое! процесса измельчения, а также технологии в целом за счет улучшени качественных характеристик измельченной массы.
Апробация работы. Основные положения диссертационной р; боты и результаты исследований докладывались на научш практических конференциях в Российском государственном аграрно заочном университете (1996), Брянской госсельхозакадемии (1997 Великолукской госсельхозакадемии (1997), Орловской госсельхозак; демии (1997).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введена шести глав, общих выводов, списка литературы, состоящего из 13 наименований в том числе - 6 на иностранных языках. Общий объе диссертации 215 страниц, из которых 156 страниц основного текст Работа содержит 44 рисунка, 3 таблицы, 48 страниц приложений.
