Введение к работе
Актуальность проблемы. В отраслях сельскохозяйственного производства при возделывании и уборке зерновых и плодоовощных культур важное значение имеют погрузочно-разгрузочные машины. По средним оценкам, общий грузооборот в сельском хозяйстве ежегодно превышает 5 млрд. т., что составляет примерно 30 % объема всех сельскохозяйственных работ. На транспортные и погрузочно-разгрузочные работы приходится до 45 % от общих затрат на единицу производимой продукции, а стоимость этих работ составляет от 15 до 30 % от общих затрат на производство сельхозпродуктов. Поэтому создание и внедрение более современной и производительной погру-зочно-разгрузочной техники позволит значительно повысить эффективность всего сельскохозяйственного производства.
Наибольшее распространение в сельском хозяйстве получили погрузочно-разгрузочные машины непрерывного действия для загрузки семян, минеральных удобрений и других сыпучих материалов в сеялки, машины для внесения удобрений, самолеты, вертолеты и др. Их применяют на токах и на складах, на полях и фермах и ,т. д. Часть загрузчиков, установленных на шасси автомобилей и тракторных прицепах, используется и как транспортные средства.
Погрузочно-разгрузочные машины до недавнего времени проектировались на основе эмпирических данных и аналогов из других отраслей народного хозяйства, поэтому преобладали разнотипные машины малой производительности и недостаточной универсальности. Применяемые в хозяйствах погрузочно-разгрузочные средства позволили в определенной степени механизировать основные погрузочные операции. В то же время такие процессы, как загрузка сеялок, сажалок, машин для внесения минеральных удобрений, летательных аппаратов, механизированы недостаточно и многие процессы выполняются вручную. Отсутствие комплексной механизации приводит к значительным простоям транспортных средств и сельскохозяйственных машин под загрузкой иразгрузкой.
Эффективность применения минеральных удобрений значительно повышается при внесении их в смешанном виде. Однако задача создания высокопроизводительных тукосмесителей до сих пор не решена и остается весьма актуальной.
Создание и внедрение в сельскохозяйственное производство технических средств для комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ является актуальной и важной народнохозяйственной задачей.
В работе обобщены результаты исследований и разработок, выполненных в 70 - 90-х гг. в отделе погрузочно-транспортных машин и
устройств ВИСХОМа по заданиям общесоюзных и отраслевых программ.
Цель работы - изыскание новых технологий, рабочих органов и технических средств для загрузки семенами и минеральными удобрениями сеялок, посадочных машин, удобрителей и летательных аппаратов, а также создание машин для внутрискладских работ.
Объекты исследования - погрузочно-разгрузочные операции, процессы взаимодействия рабочих органов с сыпучими грузами, процессы смешивания нескольких компонентов минеральных удобрений, параметры и режимы работы машин и рабочих органов, макетные, опытные и производственные образцы машин и их механико-математические модели.
Методика исследований. Разработка технологических процессов, методов расчета и проектирования основывалась на решении математических моделей функционирования машин с учетом физико-механических свойств грузов и условий работы. Экспериментальные исследования выполнялись с использованием теории планирования многофакторного эксперимента. При анализе математических моделей и обработке экспериментальных данных на ЭВМ применялись методы математической статистики и теории вероятностей, методы оптимизации параметров и регрессионного анализа.
Научную новизну работы составляют:
математические модели, описывающие:
процесс дозированной подачи сыпучего материала донным транспортером из кузова загрузчика под действием объемных (гравитационных) и граничных сил;
закономерности перемещения сыпучего материала сплошным и лопастным шнеками, скребковым и пневматическими транспортерами;
кинетику процесса смешивания нескольких компонентов сыпучих материалов;
оптимальные условия тукосмешивания по качественному (однородности смеси) и количественному (потребной на процесс мощности) параметрам.
Новизна обоснованных в ходе исследования рабочих органов загрузчиков защищена авторскими свидетельствами.
Достоверность основных положений выводов и рекомендаций подтверждается сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, положительными результатами лабора-торно-полевых, ведомственных и государственных испытаний созданных машин и оборудования. Адекватность результатов теоретических и экспериментальных исследований достигает 5 % уровня значимости. Практическую ценность работы составляют: параметры рабочих органов семейства унифицированных мобильных загрузчиков
средней (3-4 т) и большой (6-8 т) грузоподъемности, взаимоувязанных по производительности с полевыми технологическими машинами; инженерные методы расчета параметров погрузочно-разгрузочных машин и их рабочих органов; методы планирования многофакторных экспериментов применительно к погрузочным машинам; достигнутый высокий уровень механизации погрузочно-разгрузочных работ с сыпучими грузами в полеводстве, на складах и в хранилищах.
Реализация результатов исследований. По результатам научных исследований совместно с НИКТИМсельхозмаш, ВИУА, ВИМ, ЦНИИМЭСХ, НИПТИМЭСХ Нечерноземной зоны Российской Федерации, КубНИИТИМ:
сконструирована, испытана и поставлена на производство базовая модель унифицированного семейства загрузчиков ЗАУ-3 (выпущено 25 тыс. шт.);
разработаны, испытаны и поставлены на производство модификации семейства:
грузоподъемностью 3-4 т на базе автомобиля ГАЗ-53А: загрузчик-смеситель минеральных удобрений; загрузчик самолетов и вертолетов минеральными удобрениями ЗСВУ-3; загрузчик вертолетов АЗВ-0,8; загрузчик-смеситель на базе тракторного прицепа СЗУ-20; загрузчик без донного ленточного транспортера ЗС-4; загрузочные быстросъемные устройства БЗУ-5 и БЗУ-6;
грузоподъемностью 6-8 т на базе автомобилей ЗИЛ-133ГЯ и КамАЗ-5510: загрузчик сеялок ЗСА-7; загрузчик минеральных удобрений ЗМУ-8;
рекомендованы в производство - загрузчик картофелесажалок ЗАК-3 и загрузчик самолетов ЗАУ-ЗЛ;
для механизации работ на складах и в хранилищах зерна разработано семейство пневмотранспортеров ТПЗ-5, ТПЗ-10 и ТПЗ-20 (ТПЗ-10 рекомендован к выпуску опытной партией); разработаны и поставлены на производство ленточный транспортер ПКС-80 (выпущено 30 тыс. шт.) и растариватели-измельчители минеральных удобрений АИР-20 и АИР-20А, тукосмесительные установки УТС-30 и УТМ-30.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на всесоюзных научно-технических конференциях: ВИСХОМ (1972 г.), ЦНИИМЭСХ (1973 г.), СХИ (г. Ставрополь, 1972 г.); на Международном симпозиуме (Белград, 1978); на научно-технической конференции молодых ученых (ВИСХОМ, 1979 г.), КТИСХМ (1982 г.), на НТС АО "ВИСХОМ" (1996 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 печатных работ, в том числе монография и 6 авторских свидетельств на изобретения. Общий объем публикаций составил 28 п. л., в том числе лично автора 20 п. л.
