НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БОНДАРЕНКО ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ

УДК 631.355

ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ КАЧАНОВІДОКРЕМЛЮВАЛЬНОГО АПАРАТА

КУКУРУДЗОЗБИРАЛЬНОГО КОМБАЙНА

05.05.11 – Машини і засоби механізації сільськогосподарського

виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2002 р.

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Миколаївському державному аграрному університеті (МДАУ) в 1999-2002 роках.

Науковий керівник – кандидат технічних наук, доцент Гольдшмідт Олег Валеріанович, Миколаївський державний аграрний університет, м. Мико-лаїв, доцент кафедри теоретичної та прикладної механіки.

Офіційні опоненти: доктор технічний наук, доцент, заслужений винахідник України Гарькавий Анатолій Дмитрович, Вінницький державний аграрний університет, завідувач кафедри експлуатації машинно-тракторного парку;

кандидат технічних наук, старший науковий співробіт-

ник Єсепчук Микола Іванович, заступник директора

Державного департаменту тракторного і сільськогоспо-

дарського машинобудування.

Провідна установа : Кіровоградський державний технічний університет, ка-

федра сільськогосподарського машинобудування, м.Кі-

ровоград.

Захист відбудеться “12”листопада 2002 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.06 в Національному аграрному університеті за адресою: м.Київ-41, вул. Героїв Оборони, 15, навчальний корпус 3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Національного аграрного університету: м.Київ-41, вул. Героїв Оборони, 11, навчальний корпус 10.

Автореферат розісланий “11”жовтня 2002 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ____________________________ Д.Г.Войтюк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Кукурудза є однією з найбільш цінних продово-льчих та кормових культур, яка містить близько 10 – 12 % білка, 65 – 68 % крохмалю, 4 – 6 % жиру. Поживність 100 грамів янтарного зерна складає 334 ккал, що на 20 – 25 ккал більше, ніж у пшениці. Зерно кукурудзи широко застосовують, як сировину для харчової, переробної, медичної, мікробіо-логічної, хімічної промисловостей та інших галузей народного господарства.

На сучасному етапі в господарствах країни кукурудзозбиральні ком-байни більше, ніж на 90 % морально та фізично застаріли. В результаті втрати при збиранні складають більше 15 %. Діючі на виробництві машини мають низький технічний рівень, не відповідають сучасним вимогам за показниками якості, надійності і ергономічності.

Тому дослідження, які спрямовані на покращення показників виконання технологічного процесу відокремлення качанів – як однієї з найбільш важливих операцій при збиранні кукурудзи є актуальними.

Мета дослідження: підвищення ефективності роботи качановідокрем-лювального апарата кукурудзозбирального комбайна.

Завдання дослідження:

-

-

-

-

-

-

Об’єкт дослідження: технологічний процес відокремлення качанів від стебла.

Предмет дослідження: закономірності, які визначають вплив пара-метрів і режимів роботи качановідокремлювального апарата на показники якості виконання технологічного процесу відокремлення качанів від стебла.

Методи дослідження: при вирішенні поставлених задач досліджень використовувалися методи теоретичної механіки, опору матеріалів, мате-матичного аналізу та моделювання. Вивчення фізичних, механічних влас-тивостей рослин кукурудзи проводилося в лабораторних та польових умовах з використанням методів математичної статистики та регресійного аналізу з обробкою даних на ПЕОМ. Експериментальні дослідження технологічного процесу відокремлення качанів від стебел проводились на спеціально виго-товленій установці за допомогою відео та фотозйомки.

Наукова новизна. Запропонована умова захвату стебел пікерними ва-льцями та відокремлення качанів стриперними пластинами без їх пошкод-ження. Введений коефіцієнт відновлення для визначення пружності удара качана, встановлені закономірності його зміни від вологості та властивостей матеріалу стриперних пластин. Встановлені залежності впливу кутів протягування стебел та орієнтації качанів на зусилля відокремлення. Визна-чені регресійні залежності показників якості відокремлення качанів (втрати качанів, їх травмованність, забрудненість вороху) від параметрів взаємного розташування конструктивно-технологічних елементів та режимів роботи пікерно-стриперного апарата.

Практичне значення. Обгрунтовані параметри і режими роботи кача-новідокремлювального апарата пікерно-стриперного типу. Розроблене програмне забезпечення для інженерних розрахунків параметрів і режимів роботи пропонуємого пікерно-стриперного апарата. Розроблена документація на новий качановідокремлювальний апарат, яка передана і використовується при розробці дослідних зразків кукурудзозбиральних машин (ККП-2, ККП-3, ППК-4, КМД-6 ). Науково-виробничою перевіркою в господарствах Мико-лаївської області встановлено зниження втрат качанів на 7 – 9 %, зменшення їх травмованості в 1,2-1,3 рази та підвищення чистоти вороху на 12-15%.

Технічна новизна запропонованого рішення захищена позитивним рішенням по заяві № 2001021112.

Науково-технічні рекомендації щодо обгрунтування конструк-торсько-технологічних параметрів качановідокремлювального апарата комбайна для збирання кукурудзи на зерно передані в конструкторську організацію ВАТ “Херсонські комбайни”.

Особистий внесок здобувача: основні положення і результати дос-ліджень в дисертаційній роботі отримані самостійно. В опублікованих працях за темою дисертації частка пошукувача складає від 75 до 85 %.

Досліджені кінематичні параметри нового пікерно-стриперного апа-рата. Встановлені оптимальні режими роботи розробленої конструкції кача-новідокремлювального апарата. Проведені експериментальні дослідження. Одержана економічна ефективність кукурудзозбирального комбайна з новим качановідокремлювальним апаратом.

Апробація роботи. Основні наукові положення і результати дослід-жень доповідалися у тезах і доповідях на обласній науково-практичній кон-ференції (Миколаїв, 1996 р.), на наукових конференціях професорсько-викладацького складу Миколаївської державної аграрної академії протягом 1997 – 2002 рр., Міжнародній науково-технічній конференції ХДТУ сільсь-кого господарства 2001р., Міжнародному науковому симпозіумі, присвя-ченому 50-річчю факультету механізації та електрифікації сільського госпо-дарства АДУМ (Молдова, 2000 р.).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковані в 10 наукових статтях, в тому числі одна стаття видана без співавторів. Всі статті опубліковані в фахових виданнях, затверджених “Перелік ВАК…”. Отримане позитивне рішення по заяві №2001021112.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів і загальних висновків, викладених на 114 сторінках машинописного тексту, включає 30 рисунків і фотографій, кінограм, 11 таблиць, список літератури 141 найменування, в тому числі 12 іноземних. Загальний обсяг роботи становить 203 сторінки, в т.ч. 48 сторінок додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, що досліджувалася, визна-чена наукова новизна та практичне значення одержаних результатів, подана загальна характеристика роботи.

У першому розділі “Аналітичний огляд конструктивних рішень качановідокремлювальних апаратів” наведений короткий огляд існуючих технологій збирання кукурудзи на зерно, аналіз досягнутого технічного рівня кукурудзозбиральних машин. Розроблено класифікаційну схему конструкцій качановідокремлювальних апаратів, що дозволяє розкрити особливості виконання технологічного процесу для кожної групи та встановити закономірності руху стебла і відокремлення качанів, визначити основні недоліки та переваги кожної із конструкцій. Оцінка ефективності роботи качановідокремлювальних апаратів визначалася за основними трьома критеріями, які характеризують якість виконання технологічного процесу. До них було віднесено втрати качанів ПП, їх травмування ТП, ступінь забрудненості вороху ЗВ.

Виходячи з аналізу тенденцій розвитку конструкцій та комплексної оцінки роботи качановідокремлювальних апаратів, визначено, що найбільш розповсюдженими та перспективними з точки зору зменшення втрат качанів, забезпечення мінімального пошкодження качанів є пікерно-стриперні апарати, але не зважаючи на вказані переваги суттєвим недоліком цих апаратів є інтенсивне очісування листостеблевої маси, яке приводить до забруднення вороху. В зв’язку з цим вищеприведені апарати не задоволь-няють сучасним вимогам збирання кукурудзи на зерно. Попередні теоретичні дослідження (П.П.Карпуши, Л.І.Анісімової, Н.В.Туделя, І.І.Резніченко, В.С.Курасова, М.Ю.Резника та ін.), присвячені вивченню та удосконаленню пікерних качановідокремлювальних апаратів, або роботі стеблеподаючих та захоплюючих органів. До теперішнього часу досліджень сумістної роботи пікерних вальців та стриперних пластин проводилось не достатньо тому ця проблема є актуальною.В заключній частині розділу сформульовані і визначені задачі досліджень.

У другому розділі “Дослідження процесу роботи та обгрунтування параметрів качановідокремлювального апарата” , вирішено два основних зав-дання: умовне розділення технологічної робочої зони качано-відокремлювального апарата та вивчення основних варіантів відокремлення качанів від стебла.

Під час роботи пікерно-стриперного апарата, можливо умовно виділити п’ять послідовних технологічних зон (рис.1).Перша зона Lм - орієнтації стебла мисами русла комбайна; друга зона Lзк- дії подаючих ланцюгів та західних конусів протягуючих вальців на стебла, третя зона Lсп - вільного протягування стебла вальцями; четверта зона Lоп- відокремлення качанів; п’ята зона Lак- транспортування відокремлених качанів. Розділення на умовні зони проводилось на основі аналізу окремих частин стебла кукурудзи: h1 - довжина стебла від поверхні грунту до початку протягуючих вальців; h2 -довжина стебла від поверхні грунту до місця його захвату вальцями; h3 -мінімальна відстань розташування качана від поверхні грунту; h4 -максимальна відстань розташування качана від поверхні грунту; h5 - верхівка стебла. З гістограми очісування листостеблевої маси видно, що інтенсивне очісування починається з третьої зони і продовжується до п’ятої (14-18,4%).

Рис. 1. Аналіз основних зон качановідокремлювального апарата

Виходячи з аналізу основних зон технологічного процесу, обгрунто-вані такі конструктивні параметри, які мають найбільший вплив на якість виконання технологічного процесу: частота обертання протягувальних валь-ців, діаметр вальців по вершинах рифів та гарантований зазор між верши-нами рифів та кут нахилу стриперної пластини.

В роботі на основі аналізу протягування стебел та обгрунтуванням заміни кута тертя на кут захвата запропонована умова (1), яка дозволяє пе-рейти до визначення параметрів робочих органів качановідокремлювального апарата:

, (1)

де rп – радіус качана, м;

– максимальний зазор між вальцями, м;

– початковий зазор між вальцями, м;

– максимальний діаметр стебла, м;

бзащ – кут защемлення качана, град;

бзах – кут захвату стебла вальцями, град.

Ліва частина умови (1) визначає максимальне значення радіуса для відокремлення качанів без пошкоджень, права – мінімальне його значення для надійного захвату стебла.

Для усунення порушень технологічного процесу у вигляді заклинення качанів права частина умови (1) дорівнює:

, (2)

де hзах – товщина рослинного шару до захвату, м;

R – радіус протягувального вальця, м.

Для виключення очісування листостеблевої маси, яка засмічує ворох качанів, запропоноване на рівні новизни, конструктивне рішення апарата з протягуючими вальцями, які мають торцеву рифлену поверхню та гаран-тований зазор, що надає можливість протягування стебел з постійним кутом.

З проведених досліджень встановлена швидкість протягування стебла, як основний кінематичний параметр, від якого залежать продуктивність качановідокремлювального апарата, втрати качанів та їх травмованність, визначається згідно умови:

, (3)

де ?max – щільність стебла в зоні протягування;

е – коефіцієнт враховуючий довжину пластини;

з – ?оефіцієнт буксування;

qп - подача рослин.

З метою з’ясування можливих варіантів відокремлення качанів від стебел шляхом інерційного відокремлення, центрального та косого ударів, защемленням між поверхнями проводились дослідження процесу його руху на передаточній ділянці. Рух качана при інерційному відділенні на цій ділянці “протягування-відокремлення” відбувається в напрямках: перенос-ному навколо центру О та відносному вздовж стебла. При цьому на нього діє нормальна Фп та дотична Фт сили інерції, а також сила Каріоліса Фк(рис. 2).

Швидкість качана в процесі протягування змінюється від мінімаль-ного значення до швидкості протягування стебла вальцями Vпр. В процесі протягування стебла качан відхиляється від вертикалі з деякою кутовою швидкістю до кінцевого значення відхилення о. Величина цього кута залежить від стану та фізико-механічних характеристик плодоніжки.

Рис. 2. Рух качана на передаточній ділянці “ протягування-відокремлення”

Сила натягу плодоніжки при сталому русі в напрямку стебла дорівнює:

, (4)

де п – кутова швидкість качана;

lсm – змінне значення довжини стебла;

g - прискорення вільного падіння.

Таким чином натяг стебла залежить від кутової швидкості качана п, довжини стебла Iсп та кута відхилення о. При протягуванні початкова довжина стебла зменшується, а величина кута відхилення стебла ?0 – під дією стриперних пластин буде збільшуватися. Початкова довжина стебла Iсн, яке протягується з швидкістю протягування vпр, визначається рівнянням:

Iсп=Iсн-vпр t, (5)

де t - час протягування, с.

В системі “стебло-качан” головний момент зовнішніх сил Мо є моментом сили тяжіння відносно центру 0:

Мо=G Iсп cos0 , (6)

а кінетичний момент системи дорівнює:

Ко=. (7)

Так як Iсп=Iсн -Vпр t, тоді , після перетворень, будемо мати:

, (8)

Отримане диференційне рівняння відноситься до розряду спеціальних і в загальному виді не інтегрується. Тому воно вирішується численними методами. Для цього виконані наступні перетворення. Вводимо безрозмірний аргумент = t/tо, фізична сутність якого визначає відношення часу в деякий момент до загального часу протягування стебла tо:

; ; (9)

тоді, безрозмірне кутове прискорення визначається згідно рівняння:

. (10)

Проведений аналіз дозволяє визначити можливість інерційного відокремлення качана від стебла в будь-який момент часу. При цьому можливо визначити максимальне значення сили інерції качана, яке не повинне перевищувати зусиль його відокремлення. Для його визначення необхідно провести додаткові експериментальні дослідження механіко-технологічних властивостей системи “качан-плодоніжка-стебло”.

В більшості випадків, відокремлення качана виникає внаслідок удару по стриперним пластинам. Якщо качан встигне зайняти горизонтальне поло-ження під час протягування, а кут нахилу стриперної пластини ?0 відносно горизонталі буде ?/2, то виникне центральний удар качана по стриперним пластинам.

Перед ударом абсолютна швидкість переміщення центру ваги качана складає:

(11)

Рис. 3. Схема дії сил при центральному ударі

В момент взаємодії качана зі стриперними пластинами на нього діють сила удару Руд.ц та сила тертя Т (рис.3). Так як, плодоніжка качана не є абсолютно пружною, необхідно рахувати зусилля її натягу Qц. Не враховую-чи силу тяжіння качана в відповідності з теоремою про змінення кількості руху маємо:

до удару , (12)

після удару . (13)

Сумісним рішенням рівнянь (12) і (13) визначається сила натягу плодоніжки:

QЦ=. (14)

Тоді сила при центральному ударі дорівнює:

, (15)

де tуд – час удару качана, с.

Якщо качан не зайняв вертикального положення, то його удар буде косим з швидкістю vr. Момент кількості руху відносно вісі центру вальців для цього випадку складає:

L=m kв(vr+vпр sin 0)h, (16)

де m - вага качана,кг;

kв- коефіцієнт відновлення качана;

h - відстань між точкою удара і центром ваги качана, мм.

Після відповідних замін і математичних перетворень з рівняння (16) отримаємо силу натягу плодоніжки Qк та силу удару Руд.к:

Qк=; (17)

. (18)

Розв’язуючи рівняння (18) при постійних значеннях швидкості протя-гування та коефіцієнта тертя визначаємо силу натягу плодоніжки при косому ударі, яка в 1,8 рази менша, чим при центральному. Таким чином при відокремленні качанів перевагу слід віддати косому удару.

Варіант відокремлення качана, за рахунок защемлення між поверхнями, представлений на рис.4. Положення качана між двома поверхнями АС і АК відповідає його защемленню. Умови відокремлення без травмування качана залежать від величини кута втягування кр.вт, діаметра качана dпл та зазору між пластинами і вальцями в зоні деформації. Відокремленню качана від плодоніжки буде передувати його зупинка при критичному значенні кута втягування вт, який виключає перевищення нормальних сил N1 і N2 над міцністю качана. Коли зовнішні реакції Р1 і Р2 будуть відхилятись від нормалей не більш, чим на кути тертя 3 і 4, тоді після зупинки стебла за-гальне зусилля, необхідне для відокремлення качана Ротр, буде при рівнянні:

Ротр. (19)

Рис.4. Схема процесу відокремлення качана при його защемленні

Зусилля натягу плодоніжки Q, яке створюється зусиллям протягування Рпр, складає:

. (20)

Після підстановки та перетворень зусилля відокремлення можна отримати з рівняння:

, (21)

де кр - критичний кут втягування;

3, 4 – кути тертя.

Проведений теоретичний аналіз обгрунтування основних зон технологічного процесу роботи качановідокремлювального апарата та варіантів відділення качанів від стебел дозволили отримати аналітичні залежності для розрахунку швидкості обертання вальців, діапазону зміни кута встановлення похилої стриперної пластини та зусиль протягування стебел, які забезпечують змен-шення врат качанів та їх травмованість.

В третьому розділі “Програма і методика експериментальних дос-ліджень” представлені експериментальні дослідження, які проводяться в два етапи. На першому етапі встановлюються фізико-механічні характеристики та розмірно-масові параметри складових рослин кукурудзи. На другому етапі проводяться дослідження технологічного процесу відокремлення качанів від стебел на оригінальній установці в лабораторних умовах. Польові випро-бування експериментального качановідокремлювального апарата виконують-ся на серійному комбайні ККП-3 в господарствах Миколаївської області. Хід проведення експериментальних досліджень фіксується фото та відеозйомкою з наступним покадровим вивченням технологічного процесу відокремлення качанів від стебел.

Програма експериментальних досліджень передбачає:

-

-

-

Для визначення основних фізико-механічних показників рослин куку-рудзи використовуються загальні і часні методики та виготовлені спеціальні прилади. При дослідженні технологічного процесу відокремлення качанів від стебел використовується спеціально розроблена лабораторна установка на базі кукурудзозбиральної приставки ППК-4, обладнаної експериментальним руслом.

Експериментальні дані обробляються методами математичної статис-тики. Всі розрахунки виконувалися з використанням табличного процесора “Excel.

З метою скорочення обсягу експериментальних досліджень, зменшення числа переналагоджень лабораторної установки, а також отримання необ-хідної об’єктивної інформації про залежність величин втрат качанів та їх травмованості, забрудненості вороху качанів від одночасної зміни декількох кінематичних режимів, використовувався план Бокса.

Основними критеріями оптимізації, за якими оцінювалася якість вико-нання технологічного процесу є величина травмованості качанів (ТП), втрати качанів при збиранні (ПП) та засміченість вороху качанів (ЗВ).

В четвертому розділі “Результати експериментальних досліджень” досліджувалися сорти кукурудзи Дніпровський 281 ТВ і Жеребковський 90 МВ. Кукурудза на зерно вирощувалася на зрошуваних і богарних ділянках, площею від 50 до 220 гектарів з дотриманням агротехніки, за індустріальною технологією, з міжряддям 70 см та густотою рослин 55-62 тисячі штук на гектар.

В результаті проведених експериментальних досліджень встановлено, що полеглість рослин і пониклість качанів змінюються. Затягування термінів збирання більш 10 днів приводить до збільшення цих показників, що знач-ною мірою впливає на якість протікання технологічного процесу. Залежно від метеорологічних умов змінюється фаза стиглості і відповідно - вага качанів від 80 до 410 г.

Вивчення фрикційних властивостей кукурудзи дозволило визначити, що у всіх елементів рослин (стебло, обгортка, плодоніжка, качан) найбільше значення мають коефіцієнти тертя по гумовій поверхні, найменше по пла-стмасі. Із збільшенням вологості рослин коефіцієнти тертя зростають неза-лежно від виду поверхні.

Качани мають відносно високу стійкість до статичних і динамічних навантажень. При досягненні кукурудзою повної стиглості опір качанів, стискаючому статичному навантаженню, зростає, однак сили стискання не повинні перевищувати критичні зусилля Ркр<50-65 Н. З зменшенням волого-сті качанів стійкість до ударних навантажень знижується, тоді як зв’язок зерна зі стержнем послаблюється. При цьому критична швидкість спів-ударяння не повинна перевищувати 4,2 м/с. При згинанні плодоніжки під різними кутами на екзстензометрі підтверджено, що опір, необхідний для відокремлення качанів зменшується в 2 - 3 рази при орієнтації качана на кут 450-650. Внаслідок цього травмованість качанів зменшується на 5 – 15%.

На підставі проведеної експертної оцінки та в результаті виконаних лабораторних досліджень виявлені основні фактори, що впливають на якість виконання технологічного процесу качановідокремлювального апарата: вели-чина подачі рослин Х1, частота обертання протягуючих вальців Х2, зазор між рифами Х3, кут нахилу однієї Х4 і кут загострення другої стриперної плас-тини Х5. Критеріями оптимізації вибрано: втрати качанів, їх травмованність та забруднення вороху качанів.

Після математичної обробки результатів експерименту отримана система з трьох рівнянь регресії. Перетворивши їх, після статистичної оцінки зна-чущості коефіцієнтів рівнянь і відкидання незначущих, отримаємо систему математичних рівнянь, які адекватно описують якість виконаного техноло-гічного процесу:

ПП= 3,079+0,709Х21-0,190Х22-0,340Х23-0,490Х24-0,240Х25+0,611Х1-

-0,376Х2-0,291Х2+0,700Х4+0,909Х5+0,396Х1·Х2+0,771Х1·Х3+

+0,340Х1·Х4+ 0,653Х1·Х5+0,190Х3·Х5; (24)

ТП= 4,839+1,702Х21-0,047Х22-0,698Х23-0,848Х24-0,802Х25+1,838Х1-

- 0,105Х2-1,062Х3+0,829Х4+0,397Х5+0,181Х1·Х2-0,056Х1·Х3+

+0,313Х1·Х4+0,388Х2·Х4+0,55Х3Х4+0,694Х4·Х5; (25)

ЗВ=5,800+2,392Х21-0,858Х22-0,992Х23-1,542Х24+0,292Х25+3,347Х1-

- 1,211Х3+1,588Х5+0,259Х1·Х2-0,172Х1·Х4-0,441Х2·Х4-0,472Х3·Х4. (26)

Подальший аналіз результатів експерименту проводився графічним методом з використанням методу двомірних перерізів при послідовній установці декількох незалежних чинників на фіксованій величині. Графічна інтерпретація результатів експерименту наведена на рис. 5.

Рис.5. Двомірні перерізи поверхонь відгуку показників (ПП, ТП, ЗВ) якості технологічного процесу відділення качанів в залежності від параметрів і режимів роботи качановідокремлювального апарату

Двомірні перерізи поверхонь відгуку при поєднанні факторів Х1 і Х2 наведено на (рис.5а). Розглядаючи побудовані лінії “рівного виходу” можна зробити висновок, що зони оптимального перетину факторів обмежені дугами кривих ТП; ПП; ЗВ в точках А; В; С і D; Е; F. При цьому травмованність качанів буде знаходиться в межах 1%<ТП<2%; втрати качанів 2%<ПП<3% і забрудненість вороху качанів 11%<ЗВ<12%. Для даного технологічного режиму частота обертів протягуючих вальців не повинна перевищувати 820 об/хв., а величина подачі 15кг/с. При розгляданні факторів Х1 і Х2 (рис.5б) видно, що зони оптимального поєднання факторів обмежені кривими ТП; ПП; ЗВ в точках А;В і С;D і С;Е;F.При цьому травмованість качанів буде знаходиться в межах 1%ТП2%; втрати качанів будуть менше 5% і забрудненість вороху качанів у межах 9%<ЗВ<10%.

При розгляданні факторів Х1 і Х4 (рис.5в) зони оптимального поєдна-ння факторів обмежені кривими ТП; ПП.; ЗВ в точках А; В, Н, С, К і А, В; С, D, E, F. При цьому травмованність качанів буде знаходитися в межах 3%<ТП<4%; втрати качанів будуть в 3%<ПП<4%; і забрудненість вороху качанів менш ніж 12%. При розгляданні факторів Х1 і Х5 (рис.5г) видно, що зони оптимального поєднання факторів знаходяться в двох зонах. Перша зона обмежена точками А; В, С, F і В, С, D, Е. При цьому травмованність качанів складає 4%<ТП<5%; втрати качанів менше 2%, а засміченість вороху 10%<ЗВ<11%. У другій зоні травмованність менше 5%, втрати менше 2%, але зростає засміченість вороху качанів до 14%.

Виходячи з аналізу результатів експерименту, визначені діапазони оптимального поєднання незалежних факторів. При втратах качанів 1-2%, травмованність качанів 2-3% і забрудненості вороху не більше 8% необхідно, щоб частота обертання протягуючих вальців була не більше 820 об/хв., кут нахилу стриперної пластини був 65%, кут загострення пластини 750, зазор між рифами повинен бути в межах 5-10 мм, подача стебел 72 рослини в хвилину.

Польові випробування експериментального комбайна ККП-3Е “Херсо-нець-9” підтвердили доцільність висновків, зроблених за результатами теоре-тичних і лабораторних експериментальних досліджень. Порівнювання показ-ників роботи проводилися з серійним зразком кукурудзозбирального ком-байна ККП-3. При цьому на експериментальному комбайні в порівнянні з серійним, втрати вільними качанами не перевищували 1%, травмованність качанів зменшилася до 1-2%, а забрудненість вороху не перевищувала 9%.

В п’ятому розділі “Оцінка економічної ефективності комбайна з новим качановідокремлювальним апаратом” наведено розрахунки економічного застосування експериментального комбайна ККП-3Е з новим качано-відокремлювальним апаратом. Розрахунки наведені за результатами випро-бувань кукурудзозбирального комбайну з експериментальним руслом, згідно методик вивчення економічної ефективності та використання в сільському господарстві нової техніки (табл. 1).

Таблиця 1

Показники економічної ефективності збирання кукурудзи на зерно

від впровадження експериментального комбайна ККП-3Е

з новим качановідокремлювальним апаратом

Назва показників | Значення | Величина

1 | 2 | 3

Річна економія праці, чол. год. | Еп29,71 | Ступінь зниження витрат праці, % | Спр26,0 | Річний економічний ефект від

впровадження комбайна, грн. | Еп7050,0 | Річний економічний ефект від впровад-ження нового качановідокремлювально-го апарата, грн. | Ер.е. | 829,6 | Термін окупності комбайна, років | Z4,2 | Термін окупності нового качановідок-ремлювального апарата, років | Zc | 4,05 | Таким чином, річний економічний ефект від впровадження запропонованого кукурудзозбирального комбайна ККП-3Е склав, в умовах випробувань, 7050 грн.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Проведеними дослідженнями обгрунтовано істотне підвищення ефективності технологічного процесу відокремлення качанів кукурудзи від стебел при застосуванні запропонованого пікерно-стриперного качановідок-ремлювального апарату, зокрема зменшення втрат качанів в 0,6 – 1,7, їх травмованості в 2 – 2,4 рази та забруднення вороху на 10 –12%.

2. Доведено, що за комплексною оцінкою якості виконання техно-ло-гічного процесу найбільш перспективним качановідокремлювальним апа-ра-та-ми кукурудзозбиральних комбайнів є пікерно-стриперні. Для них обумо-вле--но, допустимі значення швидкості Vп ( 3 ) та зусиль протягування Рпр (15,18), при яких забезпечується мінімальні втрати, травмованість качанів та забрудненість вороху.

3. На основі теоретичних досліджень запропонована конструктивна схема нового качановідокремлювального апарата пікерно-стриперного типу та визначені основні фактори, які впливають на якість виконання технологічного процесу, а саме: частота обертання протягуючих вальців, кут нахилу першої та кут загострення другої стриперних пластин, відстань між рифами вальців та кути їх загострення.

4. Отримані залежності для визначення конструктивних параметрів нової схеми качановідокремлювального апарата: діаметра протягуючих вальців Dв, зазору між рифами протягуючих вальців S, кута нахилу стриперної пластини .

5. Експериментальні дослідження механіко-технологічних характе-ристик качанів і складових рослин кукурудзи виявили високу стійкість качанів під дією ударних та статичних навантажень. Встановлено, що критична швидкість удару качана Vкр не повинна перевищувати 4,2 м/с, коефіцієнт відновлення качана Кв складає 0,38...0,52, зусилля зв’язку качана з плодоніжкою - 0,13...0,37 кН та збільшується по лінійній залежності із збільшенням кута прикладання сили.

6. Проведені експериментальні досліджєння дозволили визначити зони оптимального співвідношення чинників ( при частоті обертання протя-гуючих вальців не більш 820 об/хв, кута нахилу першої стриперної пластини 650, кута загострення другої – 750, відстані між рифами 5-10 мм, кута загострення рифів 450), при яких травмування качанів знаходиться в межах 2-3%, забрудненість вороха не перевищує 8%, втрати качанів складають 1-2%.

7. Порівняльні випробування експериментального та серійного комбайнів, проведених в польових умовах довели, що при роботі кукурудзо-збирального комбайна з новим качановідокремлювальним апара-том втрати вільними качанами не більше 1%, їх травмованість не перевищує 2%, а забрудненість вороху знаходиться в межах 6-8%.

8. Річний економічний ефект від впровадження запропонованого кукурудзозбирального комбайна ККП-3Е, обладнаного розробленими пікерно-стриперними качановідокремлюваними апаратами, складає 7050 грн.

9. Розроблену методику визначення основних показників та режимів роботи нового качановідокремлювального апарата та відповідне програмне забезпечення для їх розрахунку на ПЕОМ передано ВАТ “Херсонські комбайни” для використання при розробці кукурудзозбиральних комбайнів.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бондаренко О.В. Аналіз існуючих качановідокремлювальних апаратів кукурудзозбиральних машин// Вісник аграрної науки Причорно-мор’я: Збірник наукових праць МДАА, випуск 1(15) – Миколаїв, 2002. – С. 226 – 230.

2. Бондаренко А.В., Рженецкий А.Л. Повышение надежности протекания технологического процесса початкоотделяющих аппаратов очесывающего типа//. Simpozion sюiintific jubiliarcu participare internaюionalг, lucrгri ЄTIINЮIFICE, 2000, c. 94-96. (?собистий внесок – обгрунтування параметрів стриперних пластин, протягувальних вальців ).

3. Гольдшмідт О.В., Бондаренко О.В. Аналіз технологічного проце-су відокремлення качанів кукурудзи// Вісник Харківського державного тех-нічного університету сільського господарства: Збірник наукових праць ХДТУсг, випуск 7. – Харків, 2001. С.239-245. (Особистий внесок – визна-чення основних зон пікерно-стриперного апарата, аналітичні залежності кон-структивних і кінематичних параметрів качановідокремлювального апарата).

4. Гольдшмідт О.В., Бондаренко О.В. Експериментальні дослід-ження качановідокремлювального апарата з метою оптимізації конструк-тивних і кінематичних параметрів //Науково теоретичний фаховий журнал “Вісник аграрної науки Причорномор’я”:Спеціальний випуск 4(18),Том 2 .-Миколаїв,2002.-С.239-243.(Особистий внесок-визначення вихідних даних та отримання рівнянь регресії).

5. Гольдшмідт О.В., Бондаренко О.В. Результати польових випро-бувань експериментального комбайна ККП-3Е з новим качановідок-ремлювальним апаратом// Вісник аграрної науки Причорномор’я: Збірник наукових праць МДАА, випуск 5. – Миколаїв, 2001. – С.290-294. (Особистий внесок – програма і методика польових випробувань).

6. Гребенюк Г.І., Кузенко Д.В., Бондаренко О.В. Аспекти дослід-ження кукурудзозбиральних машин на зерно// Вісник аграрної науки При-чорномор’я: Збірник наукових праць МДАА, випуск 1 (6). – Миколаїв, 1999. – С. 135-139. (Особистий внесок - теоретичні та експериментальні дослід-ження закономірностей руху стебел в качановідокремлювальних апаратах).

7. Гребенюк Г.І., Кузенко Д.В., Бондаренко О.В. Конструктивно-технологічні передумови вдосконалення качановідокремлювальних прис-троїв кукурудзозбиральних машин// Вісник аграрної науки Причорномор’я: Збірник наукових праць МДАА, випуск 2 (7). – Миколаїв, 1999. – С. 133-137.(Особистий внесок – теоретичний аналіз відокремлення качанів від сте-бел, перспективні конструктивні схеми качановідокремлювальних апаратів).

8. Кузенко Д.В., Тимощук В.Ю., Бондаренко О.В. Шляхи розши-рення технологічних можливостей русел кукурудзозбиральних машин на зерно// Вісник аграрної науки Причорномор’я: Збірник наукових праць МДАА, випуск 1 (8). – Миколаїв, 2000. – С. 92- 95. (Особистий внесок – аналіз руху качана в комбінованому руслі).

9. Кузенко Д.В., Бондаренко О.В., Тимощук В.Ю. Теоретичний ана-ліз підвищення якісних показників качановідокремлювальних апаратів куку-рудзозбиральних машин// Вісник аграрної науки Причорномор’я: Збірник наукових праць МДАА, випуск 2 (9). – Миколаїв, 2000. – С. 196-203. (Осо-бистий внесок – теоретичні дослідження зусиль відокремлення качанів, варіанти відокремлення качанів).

10. Позитивне рішення на винахід № 2001021112 (Україна) кл. 7А01Д65/02 “Спосіб збирання кукурудзи” (співав. Тростяний М.Я., Кузенко Д.В., Тимощук В.Ю.). (Особистий внесок - обгрунтування кутів орієнтації качанів та протягування стебел).

Бондаренко О.В. Обгрунтування параметрів качановідокремлювального апарата кукурудзозбирального комбайна . – Рукопис

Дисертація на здобуття вченого ступеню кандидата технічних наук по спеціальності 05.05.11 - машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва - Національний аграрний університет, Київ, 2002.

Дисертація присвячена вдосконаленню технологічного процесу відок-ремлення качанів кукурудзи від стебел пікерно-стриперним качановідок-ремлювальним апаратом кукурудзозбирального комбайна.

В теоретичному аналізі визначено чотири варіанти відокре-млення. При цьому отримані аналітичні залежності для розрахунку швид-костей врізання рифів в стебло, протягування стебел, при якому буде міні-мальне травмування качанів та забрудненість вороху. Визначена доцільність встановлення додаткової стриперної пластини під кутом 45-65.

Розроблена програма і методика експериментальних досліджень. Експериментальні дослідження фізико-механічних характеристик, розмірно-масових параметрів рослин кукурудзи дозволили обгрунтувати основні кінематичні і конструктивні параметри нового качановідокремлювального апарата.

Метод експертної оцінки дав можливість виявити основні чинники. Експериментальні дослідження проведені по плану Бокса другого порядку.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень використані при розробці ККП-3Е “Херсонець-9”, який по своєму технічному рівню від-повідає сучасним вимогам, що ставляться до машин для збирання кукурудзи на зерно.

Ключові слова: пікерно-стриперний качановідокремлювальний апарат, обгрунтування конструктивних і кінематичних режимів, втрати качанів, травмованість качанів, забрудненість вороху.

Бондаренко А.В. Обоснование параметров початкоотделяющего

аппарата кукурузоуборочного комбайна. – Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 – машины и средства механизации сельско-хозяйственного производства – Национальный аграрный университет, Киев, 2002.

Диссертация посвящена совершенствованию технологического процес-са отделения початков кукурузы от стеблей пиккерно-стриперним почат-коотделяющим аппаратом кукурузоуборочного комбайна, обуславливающий приемлемый уровень потерь початков и их травмирование при уборке кукурузы на зерно.

Технологический процесс работы разбит на пять основных зон, определены основные варианты отделения початка от стебля. При этом полу-чены аналитические зависимости для расчета скоростей врезания рифов в стебель, протягивания стеблей, при котором исключается травмирование початков при ударном взаимодействии со стрипперными пластинами. Обоснована целесообразность установки дополнительной стрипперной плаcтины под углом 45-650.

Разработана программа и методика экспериментальных исследований. Экспериментальные исследования физико-механических характеристик, размерно-массовых параметров растений кукурузы и их составляющих поз-волили обосновать основные кинематические и конструктивные параметры початкоотделяющего аппарата.

Метод экспертной оценки дал возможность выявить факторы, которые в наибольшей степени влияют на качество выполнения технологического процесса. Экспериментальные исследования проведены по плану Бокса вто-рого порядка.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований испо-льзованы при разработке и внедрении экспериментального комбайна ККП-3Э “Херсонец-9”. Кукурузоуборочный комбайн ККП-3Э с новым початко-отделяющим аппаратом по своему техническому уровню соответствует современным требованиям предъявляемым к машинам для уборки кукурузы на зерно.

Ключевые слова: пиккерно-стрипперный початкоотделяющий аппарат, обоснование конструктивных и кинематических режимов, потери початков, травмированность початков, засоренность вороха.

A. Bondarenko/ Basing parameters corn picker device of combine for corn cleansing on grain - Manuscript

Dissertation on competition learned candidate degree of technical sciences on speciality 05.05.11 Engine and mechanization funds of agricultural production national agrarian university, Kiev, 2002.

Dissertation sacred to perfection of technological processes and vehicle picker and stripper vehicle, which condition acceptable ears losses level attached to corn cleansing on grain.

A Technological work process broken up into five basic zones, are definite the basic ear compartment variants from stem. . Is Founded installation expediency of supplementary stripper platinum under corner 45-65.

A Psychological experiment and method of expert estimation enabled to expose the factors. Which in most degree affect implementation quality of technological process corn picker of devise of vehicle and to throw away the unmeaningful factors. Experimental planning theory researches on Boxing plan of second order.

The Results of theoretical and experimental researches used attached to elaboration and inculcation of experimental combine “Khersones - 9” for corn cleansing on grain.

Key words: corn picker of device vehicle, basing of constructive routines, ears losses, kinematic parameters.