Луцький державний технічний університет

Герасимчук олег олександрович

УДК 631. 358. 42

ВДОСКОНАЛЕННЯ барабанного очисника

головок коренеплодів

05.05.11 машини і засоби механізації

сільськогосподарського виробництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

луцьк 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Луцькому державному технічному університеті

Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник:

кандидат технічних наук,

Синій Сергій Васильович,

Луцький державний технічний університет, доцент кафедри промислового та цивільного будівництва

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Гарькавий Анатолій Дмитрович, Вінницький державний аграрний університет, завідувач кафедри експлуатації МТП і ремонту машин

кандидат технічних наук, Барановський Віктор Миколайович, Національний аграрний університет, доцент кафедри сільськогосподарських машин

Провідна установа Інститут механізації та електрифікації сільського господарства Української академії аграрних наук, смт. Глеваха, Васильківського району, Київської обл.

Захист відбудеться 29 червня 2001 року об 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 32.075.01 при Луцькому державному технічному університеті за адресою: вул. Львівська, 75, м. Луцьк, 43018.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Луцького державного технічного університету за адресою: вул. Львівська, 75, м. Луцьк, 43018.

Автореферат розіслано 26 травня 2001 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Федосов А.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Цукрові буряки – єдина вирощувана на Україні культура, яка є сировиною для виробництв цукру. Важливим і трудомістким етапом їх виробництва є збирання цукрових буряків, і як складова цього процесу – операція видалення гички з головок коренеплодів. Для підвищення якості очищення головок коренеплодів від залишків гички виконують їх доочищення очисниками головок коренеплодів (ОГК). Характерними недоліками існуючих ОГК є великі поздовжні розміри, висока матеріало- та енергомісткість, а також застосування для виконання процесу доочищення декількох автономних, послідовно розташованих робочих органів. Показники якості їх роботи також не повністю відповідають агротехнічним вимогам.

Тому, актуальним завданням є вдосконалення існуючих, розробка і дослідження нових робочих органів малогабаритних очисників головок коренеплодів барабанного типу з визначенням їх раціональних конструктивних і кінематичних параметрів, що забезпечить їх модульне агрегатування з широкою гамою бурякозбиральних машин з показниками якості роботи, що знаходяться в межах агротехнічних вимог.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Вдосконалення конструкції робочих органів ОГК і обгрунтування їх параметрів проведені відповідно до цільової комплексної програми “Національна програма розробки і виробництва технологічних комплексів машин і обладнання сільського господарства, харчової та переробної промисловості”, затвердженої Кабінетом Міністрів від 07.03.1996 р.

Мета і задачі досліджень. Мета роботи – покращення якості очищення головок коренеплодів при зменшенні матеріаломісткості і габаритних розмірів робочих органів шляхом вдосконалення конструкції і обгрунтування раціональних конструктивних та кінематичних параметрів барабанного очисника з пружним зв'язком робочої поверхні з приводним валом.

Задачі досліджень полягають у теоретичних та експериментальних дослідженнях барабанного очисника головок коренеплодів для обгрунтування його раціональних параметрів.

У відповідності до мети досліджень вирішувались наступні задачі:

-

-

-

-

-

-

-

Об’єкт дослідження - гичкозбиральні машини та показники якості їх роботи.

Предмет дослідження - малогабаритний барабанний очисник і обгрунтування його параметрів.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводились з використанням основних положень вищої математики, теоретичної механіки, теорії машин та механізмів, а також з використанням розроблених програм для ЕОМ. Експериментальні дослідження здійснювалися в лабораторних і польових умовах на розроблених стендах і установці з плануванням повнофакторного експерименту.

Наукова новизна одержаних результатів. 1. Отримано рівняння очисної поверхні барабана та визначено його раціональні конструктивні параметри в залежності від розмірних характеристик коренеплодів та їх розташування в рядку. 2. Встановлено взаємозв’язок між конструктивними та силовими параметрами очисного барабана з пружними елементами зв’язку його обода з приводним валом. 3. Виведено аналітичні залежності для визначення раціональних конструктивних і кінематичних параметрів робочого органу очисника з підпружиненим шарнірно-ланковим зв’язком обода барабана з приводним валом. 4. Встановлено інтервали значень раціональних конструктивних та кінематичних параметрів барабанного очисника шляхом розв’язку диференційних рівнянь переміщення очисної поверхні барабана по головці коренеплоду. 5. Визначено раціональні конструктивні параметри пружних елементів зв’язку обода барабана з приводним валом. 6. Встановлена залежність повноти очищення головок коренеплодів та ступеня їх пошкодження від жорсткості пружного зв’язку обода з приводним валом, поступальної швидкості переміщення та кутової швидкості обертання робочого органу.

Практичне значення одержаних результатів. На основі проведеного комплексу теоретичних та експериментальних досліджень розроблений малогабаритний трирядний очисник головок коренеплодів з пружним зв’язком робочої поверхні барабана з приводним горизонтальним валом. За результатами повнофакторного експерименту виведена регресійна залежність та оцінено ступінь очищення головок коренеплодів в залежності від конструктивних та кінематичних параметрів барабанного очисника.

Приведені рекомендації для вибору раціональних параметрів розробленого робочого органу очисника, а також проведена його агротехнічна оцінка, яка підтвердила ефективність його функціонування в порівнянні з іншими типами робочих органів очисників. Технічна новизна, розроблених конструкцій очисників, захищена двома патентами України на винаходи.

Особистий внесок здобувача. Обґрунтовано форму очисної поверхні в залежності від розмірних характеристик коренеплодів та їх розташування в рядку, встановлено залежності між конструктивними та силовими параметрами очисного барабана з пружними елементами зв’язку його обода з приводним валом [4, 7].

Розроблено модель, у формі диференціальних рівнянь, безвідривного переміщення барабана по головці коренеплоду та встановлено інтервали зміни раціональних параметрів барабана [6]. Виведено залежність ступеня очищення головок коренеплодів та ступеня їх пошкоджень від конструктивних і кінематичних параметрів робочого органу [5]. Розроблено дослідні стенди та проведено лабораторні дослідження для визначення раціональних параметрів пружних елементів з’єднання обода барабана з валом. В технічному рішенні [9], новизна якого захищена патентом України на винахід, частка всіх співавторів одинакова. Дві статті та один патент України на винахід є одноосібними.

Апробація результатів роботи. Результати досліджень доповідались і обговорювались на науково-технічних конференціях професорсько-викладацького складу ЛДТУ (Луцьк, 1998-2000 рр.); на науково-практичній конференції факультету механізації сільського господарства НАУ (Київ, 1999 р.); на розширеному засіданні кафедри “Машини і обладнання АПК” ТАНГ (Тернопіль, 2000 р.); на кафедрі “Технологія машинобудування” ТДТУ (Тернопіль, 2001р.).

Публікації. Результати досліджень за темою дисертації опубліковані в 7 статтях у фахових виданнях. Конструкції робочих органів очисників головок коренеплодів від залишків гички захищені двома патентами України на винаходи.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел з 111 найменувань та 12 додатків. Основна частина викладена на 134 сторінках і містить 51 рисунок та 8 таблиць.

В процесі роботи над дисертацією здобувач отримав важливу консультативну допомогу з наукових та організаційних питань від д.т.н., проф., акад. ІАУ Г.А. Хайліса та д.т.н., доц., засл. винах. України Р.Б. Гевка, за що висловлює їм щиру подяку.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність дисертаційної роботи, викладено мету, об’єкт, предмет, методи та задачі дослідження, які розв’язуються в роботі, сформульовано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі проведено аналіз технологій та машин для збирання цукрових буряків у зв’язку з видаленням гички з головок коренеплодів, а також виконано огляд результатів досліджень робочих органів ОГК та фізико-механічних властивостей цукрових буряків.

Питанням дослідження агротехнічних характеристик та фізико-механічних властивостей цукрових буряків присвячені праці А.О. Василенка, В.Ф. Зубенка, Л.В. Погорілого, М.М. Зуєва, Г.А. Хайліса, В.С. Глуховського, М.М. Хелемендика, В.Я. Мартиненка та інших.

Значний вклад в розробку та дослідження машин і технологічних процесів для збирання буряків внесли вчені П.М. Василенко, Л.В. Погорілий, Ю.Б. Аванесов, М.В. Татьянко, М.М. Зуєв, В.М. Булгаков, М.М. Хелемендик, П.В. Савич, Ю.І. Ковтун, І.П. Сичов, М.А. Мішин, А.Г. Цимбал, Р.Б. Гевко, В.Я. Мартиненко, Я.І. Козіброда, С.В. Синій та інші.

З проведеного аналізу літературних джерел та патентної інформації встановлено необхідність додаткових досліджень перспективних робочих органів ОГК, які володіють такими характеристиками: технологічна нечутливість та ощадливий режим роботи. Зокрема не достатньо досліджені конструктивні та кінематичні параметри барабанних ОГК з пружним зв’язком барабана з валом.

У другому розділі теоретично проаналізовано взаємодію робочої поверхні барабанного очисника з головкою коренеплода та обгрунтовано її конструктивні параметри в залежності від встановлених технологічних норм. Конструктивною особливістю розроб-леного барабанного очисника (рис.1) є пружний зв’язок між горизонтальним валом 1 та очисним барабаном 2, який виконаний у вигляді пружних криволінійних елементів (пластин) 3. Барабан виготовлений як пара бокових дисків (ободів), жорстко з’єднаних між собою очисними металевими пластинами (ребрами), встановленими похило.

Ребра барабана обертаючись навколо його осі, утворюють робочу поверхню у вигляді однопорожнинного гіперболоїда обертання. В процесі роботи горизонтальний вал переміщується вздовж рядків коренеплодів, зберігаючи постійне положення відносно опорних коліс агрегата, які копіюють рельєф поля. Барабан накочується на головку коренеплода, копіює її і активно доочищає від залишків гички очисними ребрами. Утворена при обертанні ребер робоча поверхня очисника описується рівнянням

, (1)

де hк – висота головки коренеплода над рівнем ґрунту; - висота зони коронки головки; L – ширина барабана; - кут розводу кінців очисного ребра відносно осі обертання барабана; к - кут конуса головки коренеплода.

При заданих технологічних параметрах встановлено межі конструктивних параметрів барабана: радіус барабана Rб = 0,14…0,155 м; кут розводу кінців очисного ребра = 65…750; ширина барабана L = 0,20…0,22 м.

Радіальне зміщення барабана відносно горизонтального вала забезпечується наявністю пружних криволінійних пластин (рис.2), які постійно деформуються в процесі роботи машини. Виведено формулу для переміщення барабана при дії вертикального зусилля очисника на коренеплід

, (2)

де Fк – вертикальне зусилля тиску барабана на коренеплід; R – радіус дуги пружних елементів; b, h – відповідно ширина і товщина пружних пластин; n – кількість пружних елементів (пластин) в барабані; - кут кривизни пружної пластини; Е – модуль пружності матеріалу пружних пластин.

За виведеною залежністю визначено вплив конструктивних параметрів пружних елементів на величину копіювання головок коренеплодів та здійснено вибір їх раціональних параметрів.

При аналізі впливу одного з параметрів інші залишалися незмінними, а їх значення становили: вертикальне зусилля Fк = 300 Н; радіус кривизни пружного елементу R = 65 мм; ширина і товщина пружного елемента b = 16 мм, h = 1,4 мм відповідно. Результати аналізу залежності (2) у графічному вигляді представлені на рис.3.

Встановлено, що для якісного виконання технологічного процесу при вертикальному зусиллі тиску барабана на коренеплід до Fк = 300 Н і висоти копіювання головок коренеплодів до 60 мм конструктивні параметри криволінійних елементів пружного зв’язку барабанного очисника повинні знаходитись в діапазоні: радіус кривизни пружного елементу R = 60…70 мм; відповідно ширина і товщина пружного елемента b = 16…20 мм, h = 1,3…1,5 мм; кількість пружних елементів не менше чотирьох на одній стороні барабана.

Для підвищення надійності виконання технологічного процесу при експлуатації розробленого барабанного очисника з пружним зв’язком робочої поверхні з приводним валом розглянуто варіант виконання цього зв’язку у вигляді шарнірно з’єднаних ланок (рис.4). При цьому притискання барабана до головки коренеплода та його повернення в початкове положення забезпечується підпружиненням ланки АВ довжиною l1 двома пружинами, розташованими на відстані lx від точки А. З конструктивних міркувань lx = (1/3…2/3)l1. Зусилля тиску барабана на головку коренеплода та положення шарнірних ланок при заданій величині копіювання головок коренеплодів визначиться згідно виведених рівнянь

(3)

де с – жорсткість пружини; l1, l2 – довжини шарнірних ланок ав і ВС відповідно; - величина копіювання головок коренеплодів; – кут повороту ланки АВ; Rб – радіус барабана; r - радіус приводного вала; 0, - кути відхилення ланки АВ від вертикальної осі відповідно в початковому положенні та під час здійснення копіювання головки коренеплода.

Заданими параметрами приймались: радіус барабана Rб = 0,15 м; lx = 40 мм; с = 4000 Н/м; r = 35 мм, значення яких вибирались на основі аналізу характеру зміни величини зусилля тиску барабана на коренеплід залежно від кута провертання барабана .

Результати розрахунків рівнянь (3) на ПЕОМ для різної величини співвідношення довжин ланок l1 та l2 показали, що максимальні значення зусилля тиску Fк вирівнюються при однакових довжинах цих ланок. Однак на довжину ланки АВ впливають конструктивні розміри барабана, а тому раціональне співвідношення l1/l2 потрібно вибирати в межах 0,48…0,52 для діаметрів очисних барабанів 290…310 мм та діаметрів шарнірного кріплення до приводних горизонтальних валів 70…90 мм.

Для ефективної роботи барабанного очисника доцільно застосовувати щонайменше три групи ланок на одну сторону барабана. Їх симетричне розміщення забезпечує відповідний характер зміни вертикального зусилля тиску Fк в кожній групі ланок. Враховуючи, що ланки автономно зв’язані з приводним валом і барабаном, сумарну силу Fк визначають як суму всіх величин Fк для кожної ланки при певному куті .

З аналізу Fк для значень біжучого кута при n рівних 6; 8 та 12 шт. (рис.5) встановлено, що збільшення кількості груп ланок, які вводяться в конструкцію барабанного очисника сприяє зменшенню амплітуди зміни сумарної сили Fк, що в свою чергу забезпечує більш стабільний процес роботи та пропорційну деформацію обох пружин, які кріпляться до ланки АВ. Причому для n = 8 абсолютне значення амплітуди Fк більше лише на 0,34 % ніж при n = 12, завдяки сприятливому накладанню складових зусиль Fк ланок кожної групи.

Збільшення груп ланок веде до збільшення максимального вертикального зусилля, а тому необхідно пропорційно зменшувати жорсткість пружин.

На основі проведеного аналізу досліджень встановлені раціональні параметри для барабанного очисника з шарнірно-ланковим зв’язком обода барабана з приводним валом зі співвідношенням значень довжин двох ланок l1/l2 = 0,48…0,52; с = 3,5…4,0 кН/м; кількості груп ланок n рівних 6 чи 8 шт.

Рух барабана-очисника радіусом Rб по головці коренеплода (рис.6) під час видалення залишків гички розглядався з умов забезпечення безвідривного контакту очисних поверхонь барабана від головки коренеплода. Для цього здійснювалось порівняння максимальної висоти підйому барабана уmax з висотою розташування коренеплода над рівнем грунту Rк, часу переміщення барабана t1 вздовж рядків з часом його підйому tmax та опускання tк з головки коренеплоду. Тобто повинні виконуватися умови ; tmax t1; ; .

Рух барабана, який вільно переміщується у вертикальному напрямку після відскоку від коренеплода, описується рівнянням

, (4)

де m - маса барабана; с - жорсткість пружного зв’язку; у – шлях переміщення центра барабана по вертикалі (величина копіювання).

Розв’язок рівняння (4) з врахуванням початкових умов у(0)=0, (0)=V1В=V1sin1 дає шукану функцію переміщення барабана

(5)

де V1=kV – швидкість відбиття барабана від коренеплода; k – коефіцієнт відбиття, що характеризує демпфуючі властивості в системі барабан-коренеплід; V – горизонтальна швидкість переміщення осі барабана; 1=20 – кут відбиття; 0 – кут удару барабана в коренеплід, 400<0< 60°; - частота власних коливань барабана.

При цьому максимальна висота підйому ymax відповідає моменту часу, коли . Враховуючи це, отримаємо

(6)

Час переміщення вертикальної вісі симетрії барабана від початку контакту із коренеплодом до вертикалі поздовжньої вісі коренеплода

. (7)

Час спуску барабана з вершини коренеплода на грунт з розв’язку рівняння (4) з початковими умовами визначається

. (8)

Час переміщення барабана з вершини коренеплода до контакту з наступним

, (9)

де Lк - відстань від вертикалі поздовжньої вісі коренеплода до першої точки контакту барабана з наступним коренеплодом.

Аналіз даних залежностей здійснювався за допомогою розробленої програми на ПЕОМ, а результати для двох факторів (швидкість переміщення барабана та жорсткість пружного зв'язку) у вигляді графічних залежностей представлені на рис.7. При дослідженні одного з факторів інші залишались незмінними, і їх значення становили: швидкість руху машини V=2 м/c, жорсткість пружного зв’язку с = 6000 Н/м, радіус барабана Rб = 0,15 м, маса барабана m = 9 кг, радіус коренеплода Rк= 0,05 м, Lк = 0,2 м і коефіцієнт відбиття k = 0,2.

На основі проведеного аналізу встановлено раціональні межі параметрів барабана: робоча швидкість V =1,5…2,5 м/c, сумарна жорсткість пружного зв’язку с =3000…6000 Н/м, радіус барабана Rб =0,14…0,155 м, маса барабана m = 8…10 кг.

У третьому розділі представлена програма і методика експериментальних досліджень з використанням галузевих та розроблених методик. Описані спеціально розроблені лабораторне обладнання та експериментальна установка для польових досліджень. Наведено результати експериментальних досліджень.

Програмою досліджень передбачено: визначення величини зміщення барабана відносно вала під навантаженням (величина копіювання коренеплода); визначення кута провертання барабана відносно приводного вала під дією крутного момента; визначення якості очищення коренеплодів залежно від поступальної швидкості руху машини, сумарної жорсткості пружного зв’язку обода барабана з приводним валом, кутової швидкості обертання приводного вала, а також конструктивних параметрів пружних елементів.

Розроблений стенд для визначення зміщення барабана відносно вала під дією вертикального зусилля зображено на рис.8. Барабан 1, що з’єднаний з горизонтальним валом 2 пружними елементами, розташований на нерухомих опорах 3. До барабана через динамометр 5 кріпиться вантаж 6. Величина зміщення барабана під дією вантажа фіксується лінійкою 4.

Розроблений стенд для визначення кута провертання барабана відносно вала зображено на рис.9. Барабан 1 з валом 6 розміщується в вилкоподібному кронштейні 2 так, що барабан є нерухомим, а вал може обертатись навколо своєї осі. На валу прикріплений важіль 4, до вільного кінця якого через динамометр 3 прикладається зусилля F. Здійснюючи ступеневе навантаження фіксується кут провороту барабана відносно вала, який впливає на зміщення барабана. Розроблені стенди (рис.8, 9) дозволяють експериментально визначити пружні властивості елементів очисника.

Встановлено, що на зміщення барабана відносно вала (величина копіювання) та кут провертання суттєво впливає товщина та ширина пластини пружного елемента. Дослідження проводилось при ширині b = 16 мм та змінних товщині h, радіусі заокруглення пластин R, з яких виготовлені комплекти пружних елементів: h = 1,2 мм; R = 70 мм; h = 1,6 мм; R = 60 мм та для h = 1,4 мм: R = 60; 65; 70 мм.

Аналіз проведених лабораторних досліджень підтвердив теоретичні розрахунки щодо вибору раціональних конструктивних параметрів пружних елементів зв’язку обода барабана з валом, а також щодо симетричності їх встановлення на кожній стороні барабана. З аналізу результатів теоретичних розрахунків та експериментального визначення величини переміщення барабана встановлено, що розбіжність даних результатів знаходиться в межах 2,91…15,7 % (рис.10). Тому, для забезпечення величини копіювання головок коренеплодів до 60 мм доцільним є встановлення пружних елементів з конструктивними параметрами: R = 65…70 мм; b = 16…18 мм; h = 1,3…1,4 мм.

Для проведення польових досліджень розроблено трирядну експериментальну установку ОГК, яка зображена на рис.11. Очисник містить раму 1, на якій закріплені опорні колеса 2, та розташований в опорах 3 приводний вал 4. Очисні пластини 5, що похило встановлені до осі барабана, жорстко з'єднані з боковими дисками 6, які пружно зв’язані з приводним валом дугоподібними пружними елементами 7.

В ході польових досліджень ставилась задача встановлення впливу параметрів ОГК, а саме поступальної швидкості руху машини V, сумарної жорсткості пружного зв’язку обода барабана з приводним валом ср, кутової швидкості обертання очисного вала на якість очищення головок коренеплодів від залишків гички та ступінь їх пошкодження. З цією метою був проведений повно-факторний експеримент за планом ПФЕ-23. За результатами теоретичних та лабораторних досліджень прийнято інтервали досліджуваних факторів: 1,5 V 2,5 м/с; 30 70 рад/с; 4000 ср 8000 Н/м. Рівняння регресії, що характеризує питому масу (яка припадає на одиницю площі) зв’язаних з коренеплодами залишків гички, має вигляд:

y=32,34+13,9V-0,24 -0,003ср. (10)

Середньостатистичне значення питомої маси зв’язаних з коренеплодами залишків гички після проходження очисника рівне 30,03 г/м2, що у відсотковому відношенні при середній врожайності коренеплодів 2,83 кг/м2 становить 1,06 %.

Результати приведених випробувань трирядної експериментальної установки барабанного ОГК на полях СВК “Батьківщина” Рожищенського району Волинської області підтвердили роботоздатність розробленої конструкції. При кількості зв’язаної з коренеплодами залишків гички перед очищенням в межах 6-11 % залишки гички на коренеплодах після очищення становили 0,9-1,1 %, а ступінь пошкоджених головок коренеплодів 6-8 %. При цьому продуктивність машини на один рядок становила близько 0,3 га/год.

На рис.12 приведено графічні залежності пошкоджених головок коренеплодів і питомої маси зв’язаних з коренеплодами залишків гички д від поступальної швидкості V барабанного очисника при = 30...70 рад/с; ср = 4000...8000 Н/м. Встановлено, що при кутовій швидкості обертання барабана 70 рад/с, радіальній жорсткості пружних елементів 8000 Н/м і робочій швидкості очисника 1,5 м/с, відсоток сильно пошкоджених головок коренеплодів становить 28 %, що в першу чергу пояснюється значною кількістю зфрезерованих похилими пластинами барабана головок коренеплодів.

Зростання робочої швидкості до 2,5 м/с призводить до зменшення кількості зфрезерованих головок, яка знаходиться в межах 20...21 %, що не відповідає агротехнічним вимогам.

При = 50 рад/с, ср = 6000 Н/м та швидкості V = 1,5 м/с, відсоток пошкоджених головок коренеплодів становить 14 %, які знижуються до 6-7 % в діапазоні V=1,8...2,0 м/с. Далі, при підвищенні швидкості машини відсоток пошкоджених коренеплодів зростає до 10 % при V=2,5 м/с. Це зумовлено тим, що при малих швидкостях очисника пошкодження коренеплодів в основному обумовлені їх зфрезерованою головкою, а на великих швидкостях V 2,5 м/с, додаткові пошкодження дають сколи головок коренеплодів.

У четвертому розділі наведено аналітичні залежності для практичного використання в процесі проектування барабанних очисників головок коренеплодів. Наведено рекомендації для вибору раціональних режимів та параметрів роботи барабанного очисника головок коренеплодів.

Зокрема, для заданих технологічних параметрів, при виборі форми робочої поверхні барабана, кут розводу країв очисних ребер доцільно визначати за формулою

, (11)

Також, за результатами викладених у попередніх розділах досліджень, що стосуються вдосконаленої конструкції барабанного очисника головок коренеплодів з пружними елементами зв’язку барабана з приводним валом, у вигляді пружних пластин та підпружиненої шарнірно з’єднаної пари ланок, представлено конструктивні вирішення на рівні винаходів, призначені для забезпечення кращої пристосованості барабанних очисників до різних виробничих умов збирання цукрових буряків.

Для покращення надійності в експлуатації барабанного очисника з пружним зв’язком обода барабана з приводним валом, пропонується його виконання у вигляді підпружинених шарнірних ланок. Також запропоновано виконання робочої поверхні барабана рухомою з метою її регулювання для заданих технологічних параметрів.

Виконаний розрахунок економічної ефективності розробленого барабанного очисника свідчить про доцільність його використання в господарствах, а розрахунковий річний економічний ефект становить 1011 гривень.

ВИСНОВКИ

1.

У дисертації вирішується наукова задача, яка полягає у комплексній оцінці процесів взаємодії малогабаритного барабанного ОГК з головками коренеплодів цукрових буряків, що дозволить на більш високому науково-практичному рівні здійснити вибір їх раціональних параметрів для покращення якості очищення головок коренеплодів від залишків гички.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

За результатами польових випробувань встановлено, що повнота очищення головок коренеплодів від залишків гички та ступінь їх пошкодження знаходиться в межах агротехнічних вимог і становить 0,9-1,1 % та 6-8 % відповідно. Вибитих коренеплодів не спостерігалось.

8.

Розрахунковий річний економічний ефект від використання розробленої конструкції барабанного ОГК становить 1011 гривень.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Герасимчук О.О. Технологічні особливості барабанних очисників головок коренеплодів// Сільськогосподарські машини, Зб. наук. ст., вип. 4. – Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 1998. – С. 50-54.

2. Герасимчук О.О., Синій С.В., Ткаченко І.І. Удосконалення конструкції барабанного очисника// Сільськогосподарські машини, Зб. наук. ст., вип. 4. – Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 1998. – С. 47-49.

3. Синій С.В., Герасимчук О.О., Климук В.В. Особливості розвитку бурякозбиральної техніки// Сільськогосподарські машини, Зб. наук. ст., вип. 4. – Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 1998. – С. 123-126.

4. Герасимчук О.О., Синій С.В. Теоретичне обґрунтування параметрів барабанного очисника// Сільськогосподарські машини, Зб. наук. ст., вип. 5. – Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 1999. – С. 54-61.

5. Герасимчук О.О. Результати польових випробувань барабанного очисника головок коренеплодів// Сільськогосподарські машини, Зб. наук. ст., вип. 7. – Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 2000. – С. 30-34.

6. Герасимчук О.О., Гладьо Ю.Б., Гевко Р.Б. Обґрунтування параметрів барабанного очисника// Зб. Наук. праць НАУ. “Механізація сільсько-господарського виробництва”. Том 8. – Київ: НАУ.- 2000.- С. 282-285.

7. Синій С.В., Герасимчук О.О., Гевко Р.Б. Аналіз очисника головок коренеплодів// Сільськогосподарські машини, Зб. наук. ст., вип. 6. – Луцьк: Ред.-вид. відділ ЛДТУ, 2000. – С. 146-153.

8. Пат. України 30354 А, МПК 6 А01D23/02. Робочий орган очисника голівок коренеплодів/ О.О.Герасимчук - № 98031193; Заявл. 09.03.1998; Опубл. 15.11.2000, Бюл. № 6-II.

9. Пат. України 30357 А, МПК 6 А01D23/02. Очисник голівок коренеплодів від залишків гички/ Р.Б. Гевко, О.О. Герасимчук, С.В. Синій, В.М. Осуховський, І.Г. Ткаченко, Д.Г. Войтюк, В.М. Булгаков, Б.В. Гупка - № 98031196; Заявл. 09.03.1998; Опубл. 15.11.2000, Бюл. № 6-II.

Анотації

Герасимчук О.О. Вдосконалення барабанного очисника головок коренеплодів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Луцький державний технічний університет, Луцьк, 2001.

Дисертаційна робота присвячена питанням теоретичного та експериментального дослідження вдосконаленої конструкції барабанного очисника головок коренеплодів. В роботі проаналізовано технології і машини для видалення залишків гички з головок коренеплодів та визначені шляхи підвищення якості виконання робочого процесу та зниження матеріаломісткості очисника. Розроблено динамічну модель переміщення барабанного очисника по поверхні головки коренеплода і обгрунтовано його раціональні параметри та режими роботи. Випробування розробленого дослідного зразка барабанного очисника підтвердили його роботоздатність і ефективність.

Ключові слова: барабанний очисник, пружний зв’язок, головка коренеплода, залишки

гички, копіювання, раціональні параметри.

Герасимчук О.О. Усовершенствование барабанного очистителя головок корнеплодов. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 машины и устройства механизации сельскохозяйственного производства. Луцкий государственный технический университет, Луцк, 2001.

Диссертационная работа посвящена вопросам теоретического и экспериментального исследования барабанного очистителя головок корнеплодов. В работе проанализированы технологии и машины для удаления ботвы с головок корнеплодов и определены пути повышения качества рабочего процесса и снижения материалоемкости очистителя.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка использованной литературы и дополнений.

В первом разделе проведен анализ технологий и машин для уборки сахарной свеклы в связи с удалением ботвы с головок корнеплодов, а также анализ результатов исследований рабочих органов очистителей головок корнеплодов и агрофизических характеристик сахарной свеклы.

Отмечена тенденция усовершенствования технологий и машин для сбора ботвы в направлении использования многофазного бескопирного удаления ботвы с головок корнеплодов с использованием барабанных очистителей. Сформулированы цель и задачи исследования.

Во втором разделе теоретически обоснована форма рабочей поверхности барабана и определены ее рациональные конструктивные параметры в зависимости от заданных технологических характеристик корнеплодов.

Рассмотрена конструкция барабанного очистителя с упругими криволинейными элементами связи барабана с валом и установлена взаимосвязь между его конструктивными и силовыми параметрами.

Выведены аналитические зависимости для определения рациональных конструктивных параметров очистителя с шарнирно-звеньевой подпружиненной связью барабана с приводным валом.

Установлены границы рациональных значений конструктивных и кинематических параметров барабанного очистителя путем решения дифференциального уравнения перемещения рабочей поверхности барабана по головке корнеплода.

В третьем разделе изложены програма и методика проведения лабораторных и полевых исследований разработанного барабанного очистителя головок корнеплодов.

Разработаны и изготовлены лабораторные стенды для определения величины смещения

и угла прокручивания рабочей поверхности барабана относительно вала, а также трехрядная экспериментальная установка барабанного очистителя.

Приведены результаты проведенных лабораторных и полевых исследований. Испытания разработанного экспериментального образца барабанного очистителя подтвердили его работоспособность и эффективность. За результатами полевых испытаний установлено, что при скорости до 2,2 м/с полнота очистки головок корнеплодов от ботвы составляет 0,9…1,1 %, а степень повреждения головок корнеплодов 6…8 % от общего количества корнеплодов. Выбитых корнеплодов после прохождения очистителя не наблюдалось.

Исследованиями установлены зависимости полноты очистки головок корнеплодов и степени их повреждения от конструктивных и кинематических параметров барабанного очистителя.

В четвертом разделе приведены обобщенные формулы для практического пользования в процессе проектирования барабанных очистителей головок корнеплодов. Приведены рекомендации для выбора рациональных режимов работы очистителя.

Приведены схемы конструкций компактных рабочих органов очистителей головок корнеплодов, которые направлены на улучшение качества доочистки головок корнеплодов от остатков ботвы. Техническая новизна данных конструкций подтверждена двумя патентами Украины на изобретение.

Определен годовой экономический эффект от использования усовер-шенствованного барабанного очистителя, который составляет 1011 гривень. Производительность работы машины на рядок корнеплодов сахарной свеклы от остатков ботвы составляет 0,3 га/час.

Ключевые слова: барабанный очиститель, упругая связь, головка корнеплода, остатки ботвы, копирование, рациональные параметры.

Gerasimchuk О.A. Improvement of the barrel cleaner root heads. Manuscript.

Thesis for a candidat’s technical science degree on speciality 05.05.11 machines and devices mechanize of agricultural production. Lutsk state technical university, Lutsk, 2001.

The dissertation work is devoted to a problem of theoretical and experimental research the improvement construction of a barrel root heads cleaner. In the work technologies and maсhines for removing tops from root heads are analysed and ways of increasing of the quality of work and reducing material capacity are desided.

The dynamic model of barrel cleaner replacement on the root heads is worked out and of its rational parametrs and conditions of work cleaner is substantiated.

The test of the experimental example of the barrel cleaner has confirmed its workability and efficiency.

Keywords: a barrel cleaners, elastic tie, root head, beet tops, copying, rational parameters.

Підписано до друку 28.04.2001 р. Формат 60х84/16 арк.

Папір друк. Друк.арк.- 1,0. Тираж 100 прим.

Віддруковано у редакційно-видавничому відділі ЛДТУ

вул.Львівська, 75, м.Луцьк, 43018