Повышение эффективности технологии рулонной уборки льнотресты путем совершенствования процесса сдваивания лент Смирнов Сергей Викторович

Содержание к диссертации

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 5

ВВЕДЕНИЕ 9

1 ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ 13

1. Обзор существующих способов уборки льна-долгунца 13

2. Обзор технологий уборки льнотресты 17

3. Анализ способов сдваивания лент тресты и конструкции машин для их осуществления 23

2 УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ РУЛОННОЙ УБОРКИ
ТРЕСТЫ 34

4. Новые технологические операции 34

5. Разработка технологической схемы сдваивателя лент тресты 36

6. Обоснование способа сдваивания лент 36

7. Выбор рабочих органов сдваивателя 38

8. Устройство и принцип работы сдваивателя 42

3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ К ОБОСНОВАНИЮ
ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ МЕХАНИЗМА ДЛЯ
СДВИГАНИЯ ЛЕНТЫ СДВАИВАТЕЛЯ 51

3.1 Обоснование параметров и режимов работы механизма для сдвигания
ленты 51

9. Обоснование кинематического режима работы механизма для сдвигания ленты ....51

10. Обоснование угла установки рабочей ветви сдвигающего ремня относительно транспортирующего конвейера 53

3.2 Теоретическое обоснование конструктивных параметров и режимов

работы механизмов для сдвигания ленты сдваивателя 59

3.2.1 Определение положения шкивов сдвигающих ремней левой и правой
секций сдваивателя 59

3.2.2 Исследования влияния параметров и режимов работы механизма для
сдвигания ленты на величину ее отклонения в поперечно-вертикальной
плоскости при расстиле 72

4 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ 87

11. Программа исследований 87

12. Методика определения угла трения покоя комлей стеблей по материалу ремня 87

4.2.1 Устройство и принцип действия прибора 88

4.2.2 Планирование эксперимента по определению угла трения покоя
комлей стеблей по материалу ремня и методика обработки опытных
данных 89

4.2 Методика исследований по определению ошибок при копировании
ленты и расстояния между комлями рядом расположенных лент 94

4.3 Методика эксперимента по определению влияния основных
конструктивных параметров и режимов работы механизма для сдвигания
ленты на ее отклонение в поперечно-вертикальной плоскости при расстиле
98

13. Устройство и принцип действия экспериментальной установки 99

14. Планирование эксперимента и методика обработки опытных данных 101

15. Выбор способов управления факторами 103

16. Техника и порядок проведения опытов 105

4. Методика проведения эксперимента по определению влияния работы механизмов для сдвигания ленты на кривизну лент и ширину валка 106

5. Измерительные приборы и оборудование 110

5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 111

1. Результаты исследований по определению угла трения покоя комлей стеблей тресты по материалу ремня 111

2. Результаты исследований по определению ошибок копирования и расстояния между комлями рядом расположенных лент 112

5.3 Результаты исследований по определению влияния основных
конструктивных параметров и режимов работы механизма для сдвигания
ленты на отклонение ее в поперечно-вертикальной плоскости при расстиле
113

4. Выбор и расчет основных конструктивных параметров сдваивателя лент тресты 118

5. Результаты исследований влияния работы механизмов для сдвигания ленты при различных способах ее расстила на кривизну комлевых частей

расстилаемых лент и ширину валка 120

6 РЕЗУЛЬТАТЫ ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ СДВАИВАТЕЛЯ
ЛЕНТ ТРЕСТЫ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ УБОРКИ
ТРЕСТЫ В СРАВНЕНИИ С СУЩЕСТВУЮЩИМИ 134

1. Результаты испытаний 134

2. Исходные данные для расчета экономической эффективности 138

3. Расчет экономической эффективности усовершенствованной технологии рулонной уборки тресты из сдвоенного валка в сравнении с существующей технологией рулонной уборки из ленты 144

4. Расчет экономической эффективности усовершенствованной технологии рулонной уборки тресты из сдвоенного валка в сравнении с технологией рулонной уборки ее из конусов 146

6.3 Результаты расчетов экономической эффективности 147

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 149

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 151

ПРИЛОЖЕНИЯ 161

ПРИНЯТЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

V_K - скорость транспортирующего конвейера, м/с; ^сд.р. - скорость рабочей ветви сдвигающего ремня, м/с; а - угол между вектором скорости транспортирующего конвейера и вектором скорости рабочей ветви сдвигающего ремня, град.; ?с, г_к, г _л - сила трения стебля о неподвижную поверхность стола, о поверхность конвейеров и лопаток соответственно, Н; ** с > N к > ^ л - нормальные реакции на стебель со стороны неподвижной поверхности стола, со стороны конвейера и лопаток соответственно, Н; J с, Jk > J л - коэффициенты трения скольжения стебля по неподвижной поверхности стола, по поверхности конвейеров и лопаток соответственно; * тр.ком - сила трения комля стебля по ремню, Н;

J ком - коэффициент трения покоя комля стебля по материалу, из которого изготовлен сдвигающий ремень;

F_np - сила проскальзывания комля стебля по сдвигающему ремню, Н; Фком - У^гол трения покоя комля стебля по материалу, из которого изготовлен сдвигающий ремень, град.; / - длина стебля, м;

h - суммарная ширина конвейеров механизма для сдвигания ленты, м; т - масса стебля, кг;

g - ускорение свободного падения (9,81м/с²);

а - расстояние от центра левого подбирающего барабана до точки, характеризующей положение комлей подбираемых стеблей на барабане, м; H_K(t) - случайный процесс изменения положения комлей левой ленты относительно средины левого подбирающего барабана, м; T_K(f) - случайный процесс изменения ординаты расположения комлей стеблей относительно выбранной точки на подбирающем барабане, обусловленный неточностью копирования ленты, м;

Sjl(0 " случайный процесс изменения расстояния между комлями смежных лент, м;

L(t) - случайный процесс изменения положения комлей правой ленты относительно центра левого подбирающего барабана, м; ^тНк, ^тт_к , ^mS_M , ^mL - математические ожидания процессов H_K{t), T_K{t), Sjj(t), L{t) соответственно^;

н_к , ^т_к , ^Sjj , О'l - средние квадратические отклонения процессов Нк(0> T_K{t) , Sjj(t), L(t) соответственно^;

b - координата положения шкива сдвигающего ремня, расположенного на входе в левый механизм для сдвигания ленты, м;

"л , &пр - величины смещения левой и правой лент соответственно, м; dj, d₃ - диаметры шкивов, расположенных на входе в левый и правый механизмы для сдвигания ленты соответственно, м;

d2, d₄ — диаметры шкивов, расположенных на выходе из левого и правого механизмов для сдвигания ленты соответственно, м;

%> апр ~ расстояния между осями шкивов сдвигающего ремня левой и правой секций соответственно, м;

h> fap - длины левого и правого сдвигающих ремней соответственно, м; К - расстояние между выходными шкивами механизмов для сдвигания ленты сдваивателя, м;

-"сд.в. - ширина формируемого сдваивателем валка, м; У Я, Упр - величины отклонения левой и правой лент в поперечно-вертикальной плоскости от шкива, расположенного на выходе из механизма для сдвигания, во время расстила до касания с почвой соответственно, м;

У_м - скорость движения механизма для сдвигания ленты относительно почвы, м/с;

' _сто - начальная скорость стебля в момент отрыва, м/с; Н- высота, с которой осуществляется расстил, м; V_xq - проекция начальной скорости стебля на ось X, м/с; УуО - проекция начальной скорости стебля на ось Y, м/с; у - угол между вектором начальной скорости стебля и осью X, град.;

Fcpxz > ^cpyz - силы сопротивления среды, действующие в продольно-вертикальной и поперечно-вертикальной плоскостях соответственно, Н; \і - коэффициент пропорциональности, кг/с;

'хг > Vyz - скорости падения стебля в продольно-вертикальной и поперечно-вертикальной плоскостях соответственно, м/с;

&xz) yz - углы между векторами скоростей У_xz и Уyz и горизонтом, град.; А, - показатель кинематического режима;

Т_к - точность копирования по комлям ленты, см;

У_м - ордината точки, находящейся на линии, прочерченной маркером, см;

а_м - расстояние от продольной оси трактора до маркера, см;

а_к - расстояние от продольной оси трактора до комлей ленты, см;

У к > Ук - ординаты точек, находящихся на линии, проходящей через комли

стеблей левой и правой лент соответственно, см;

М - расстояние от точки шкива до маркера, см;

р_п - плотность слоя стеблевой массы (масса одного метра длины ленты),

кг/м;

р - плотность ленты, выраженная количеством стеблей на одном метре

длины ленты, ст./м;

In - густота стеблестоя, ст/м ;

В - ширина захвата теребилки, м;

Рагр - скорость движения агрегата, м/с;

вх вых Ук , Ук - процесс изменения ординаты комлевых частей ленты на входе и выходе соответственно, м;

С] - расстояние от базовой линии до линии комлей левой ленты до прохода сдваивателя, см

С2 - расстояние от базовой линии до линии комлей левой ленты после прохода сдваивателя, см;

Э_Г - годовой экономический эффект, руб.;

**уд.б. , **уд.н. - приведенные затраты, соответственно при базовом и новом вариантах технологии, руб./га;

АУ - экономический эффект от увеличения количества получаемого длинного волокна, руб./га; В г - годовой объем работ, га;

Сдоп - стоимость дополнительного количества длинного волокна, полученного на льнозаводе при переработке тресты, руб./га; U_TP - урожайность тресты, т/га; Кдоп - увеличение выхода длинного волокна, %; Цдл - стоимость длинного волокна, руб./т; Б_м - балансовая стоимость машины, руб.;

К-м - дополнительные капитальные вложения на модернизацию машины, руб.;

Т_г - срок окупаемости, лет;

-"г.б, **г.н - прямые эксплуатационные издержки, соответственно, по базовому и новому вариантам технологии, руб./га.

Введение к работе

Лен-долгунец - одна из важнейших технических культур, возделываемых в хозяйствах Нечерноземной полосы РФ, из него получают более двадцати различных продуктов [1,2]. Льнопродукция пользуется большим спросом и за границей, поэтому лен-долгунец является важной экспортной культурой. В последние годы значение льна возросло, так как после распада СССР хлопок в нашей стране не возделывается.

В настоящее время Россия теряет лидирующие позиции в мире как по производству, так и по переработке льна. Произошло значительное сокращение посевных площадей и заметное снижение качества продукции. Слабая заинтересованность сельских товаропроизводителей в возделывании этой культуры является следствием необдуманных реформ, которые привели к необоснованному диспаритету цен на энергоносители и средства производства с одной стороны и на льнопродукцию с другой.

Для выхода из сложившейся ситуации необходимо повышать урожайность льнопродукции, её качество и выход длинного волокна из тресты.

К повышению урожайности приведёт правильное использование передовых агротехнических приёмов при возделывании льна. Эти приёмы известны и проверены как в Костромской области, так и в других льносеющих областях. Они требуют дополнительных капитальных вложений в льняную отрасль. Пример передовых хозяйств показывает, что эти дополнительные вложения окупаются.

Качество льнопродукции повышается с применением раздельной уборки льна, плющения стеблей, оборачивания лент в процессе приготовления тресты, подсева трав для качественного приготовления тресты и других мероприятий. Всё это известно и может быть использовано в льноводческих хозяйствах.

Что касается повышения выхода длинного волокна из тресты, то здесь ситуация не вполне понятная.

Выход длинного волокна заметно снизился одновременно с переходом на рулонную уборку тресты. Раньше при сноповой уборке льна выход длинного волокна из тресты был в 1,5...2,0 раза выше, чем сейчас. Подобная ситуация складывается во многих льносеющих областях Российской Федерации. Но применение рулонной технологии значительно уменьшает затраты труда на уборку. В Западной Европе с применением рулонной уборки получают высокий выход длинного волокна. Но там выращивают высокостебельный лён и прокладывают шпагат между слоями в рулоне тресты. У нас в России этот приём используется редко, так как он удорожает льнопродукцию.

В нашей стране повсеместно применяют комбайновую уборку льна. При этом, чтобы получить качественные семена и уменьшить расход топлива на сушку вороха, сроки уборки льна сдвигают на более поздние. Такие действия смещают и сроки уборки тресты, приводят к такой ситуации, когда волокнистую льнопродукцию приходится сушить в конусах. Однако, с рулонированием тресты после сушки её в конусах прокладывание шпагата между слоями в рулоне становится не вполне эффективным.

Прокладывание шпагата между слоями в рулоне даёт больший эффект, когда рулон заматывают из одной ленты, разостланной льнокомбайном или подборщиком-очёсывателем. Но при рулонировании из одной ленты мала производительность прессовального агрегата, требуется большое их количество для уборки тресты в хозяйстве.

Следовательно, для повышения эффективности льноводства необходимо совершенствовать технологию рулонной уборки льнотресты.

Работа выполнена в соответствии с договорами между ФГОУ ВПО "Костромская ГСХА" и Департаментом АПК Костромской области: "Совершенствование комплекса машин и механизмов конструкции КГСХА для раздельной уборки льна на базе СПК "Расловское" Судиславского рай- она" и "Совершенствование технологий рулонной уборки льнотресты на базе СПК "Расловское" Судиславского района и ее подготовки к переработке на льнозаводе с целью увеличения выхода длинного волокна".

Цель исследования состоит в повышении эффективности технологии рулонной уборки путем совершенствования новой технологической операции - сдваивания лент.

Объектом исследования является процесс сдваивания лент тресты льняной.

Методика исследования. При выполнении диссертационной работы использовались как стандартные, так и частные методики исследования с применением математического планирования эксперимента и обработки данных на ЭВМ.

Научная новизна состоит в: разработке нового способа сдваивания лент тресты; разработке математических и физических моделей, описывающих новый принцип сдваивания; определении фрикционных свойств комлей стеблей;

Достоверность основных положений подтверждена данными экспериментальных исследований, положительными результатами лаборатор-но-полевых исследований и производственных испытаний.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Разработан новый способ сдваивания лент тресты. Создан экспериментальный образец сдваивателя лент, прошедший производственные испытания в СПК "Расловское" Судиславского района Костромской области на площади 20,5 га.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов в ФГОУ ВПО "Костромская ГСХА" 2002...2006 гг. и Ярославской ГСХА - в 2004 г, в 2006 году работа была отмечена грамотой за лучший доклад. В 2005-2006 гг. новая техноло- гия рулонной уборки тресты и сдваиватель лент были представлены на VIII и IX ярмарках-выставках "Российский лен" в г. Вологда.

Основное содержание диссертации изложено в 9 научных работах, в том числе - 2-х патентах на изобретения №№: 2246200, 2250594.

На защиту выносятся: новый способ сдваивания лент тресты; математические и физические модели, описывающие новый принцип сдваивания; результаты лабораторно-полевых исследований и производственных испытаний сдваивателя и его технико-экономическая оценка; конструктивные и режимные параметры сдваивателя.

Похожие диссертации на Повышение эффективности технологии рулонной уборки льнотресты путем совершенствования процесса сдваивания лент

Повышение эффективности технологии уборки льна путем совершенствования конструкции устройства для выравнивания стеблей в лентеКонохов Владимир Юрьевич

Повышение эффективности технологии уборки льна-долгунца путем оптимизации параметров и режимов работы очесывающего аппаратаТатарницев Константин Вячеславович

Повышение эффективности технологии уборки льна-долгунца путем оптимизации комплекса технических средств Рудецкий Сергей Валерьевич

Повышение эффективности технологии уборки льна-долгунца путем оптимизации параметров и режимов работы подборщика для формирования и установки конусов Чугунов Дмитрий Викторович

Повышение эффективности уборки влажного льносырья путем выбора рационального варианта технологии Шатров Алексей Евгеньевич

Повышение эффективности технологии уборки картофеля предварительным рыхлением клубненосного слояСаяпин, Олег Викторович

Теория и методы повышения эффективности технологии и средств возделывания и уборки розовой герани с учетом вероятностной природы условий их функционированияАхунов, Тахир Имяминович

Повышение эффективности выборочной уборки раннеспелой белокочанной капусты путём совершенствования технологии и оптимизации параметров уборочного агрегатаГузанов Максим Сергеевич

Повышение эффективности процесса уборки льна-долгунца путем совершенствования параметров и режимов работы льноуборочного комбайнаЖуков Александр Андреевич

Повышение эффективности уборки и послеуборочной доработки зерновых культур в условиях Северо-Западного региона РФ путем совершенствования технологических процессов и технических средствКузовников Михаил Михайлович