ЛЬВІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ГОЛОВАЧУК ІГОР ПАВЛОВИЧ

УДК 631. 358

Робочий процес та параметри поперечних транспортерів льонокомбайнів

Спеціальність 05.05.11- машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Львів – 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Луцькму державному технічному університеті Міністерства науки і освіти України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент Налобіна Олена Олександрівна, Луцький державний технічний університет, доцент кафедри теорії механізмів машин і деталей машин.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Гевко Богдан Матвійович, Тернопільський державний технічний університет ім. І.Пулюя,

завідувач кафедри технології машинобудування;

кандидат технічних наук, Горбовий Артур Юліанович, Львівський державний аграрний університет, в. о. доцента кафедри експлуатації машинно-тракторного парку.

Провідна установа: Кіровоградський державний технічний університет,

кафедра сільськогосподарського машинобудування,

Міністерство науки і освіти України.

Захист відбудеться “8” липня 2003 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 36.814.03 у Львівському державному аграрному університеті за адресою: 80381, Львівська обл., Жовківський р-н., м. Дубляни, вул. Володимира Великого 1, корпус факультету механізації сільського господарства, аудиторія 34 М.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівського державного аграрного університету за адресою: 80381, Львівська обл., Жовківський р-н, м. Дубляни, вул. Володимира Великого 1, головний корпус.

Автореферат розісланий “19” квітня 2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Ковалишин С.Й.

загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Механізоване збирання льону проводиться роздільним, сноповим та комбайновим способами. Найпоширенішим є комбайновий спосіб збирання, який передбачає використання льонокомбайнів ЛК-4А, ЛК-4Т, ЛКВ-4А. Ці машини непогано зарекомендували себе в механізованій технології збирання льону. Проте через недосконалість конструкції поперечного транспортера відбуваються часті забивання його каналу, що призводить до пошкодження стебел і до зупинок машини в процесі роботи, а разом з цим до втрат волокна, зниження продуктивності комбайнів.

У зв’язку з цим обґрунтування робочих органів і вдосконалення робочого процесу поперечного транспортера є актуальною задачею, оскільки вона спрямована на підвищення показників якості процесу транспортування стрічки льону в його каналі.

Зв’язок роботи з науковими програмами. Роботу виконано згідно з програмою науково-дослідних робіт “Вдосконалення технології збирання льону й конструкцій льонозбиральних машин” (№ Др. 01980000264) Луцького державного технічного університету.

Мета та задачі досліджень. Метою роботи є підвищення показників ефективності процесу транспортування стебел поперечним транспортером льонокомбайна на підставі вдосконалення його конструкції та обґрунтування параметрів і режимів роботи завдяки розкриттю явища руху стрічки льону в каналі транспортера.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

· проаналізувати способи збирання льону, існуючі конструкції льонозбиральних машин і поперечних транспортерів, окреслити недоліки та намітити можливі напрямки їхнього вдосконалення;

· формалізувати процеси надходження й переміщення стебел в каналі транспортера та обґрунтувати його параметри;

· визначити параметри стеблової стрічки за яких забезпечується якісне транспортування стебел в каналі поперечного транспортера;

· експериментально дослідити вплив конструктивних параметрів та режимів роботи на якість і продуктивність процесу транспортування;

· оцінити відповідність аналітичних умов руху стебел в каналі поперечного транспортера з отриманими експериментальними результатами;

· розробити та виготовити конструкцію вдосконаленого поперечного транспортера, провести польові випробування та оцінити економічну ефективність обладнаного ним льонокомбайна.

Об’єктами досліджень обрано робочий процес транспортування стебел льону та поперечний транспортер льонозбиральних комбайнів.

Предметом досліджень є дія конструктивних елементів поперечного транспортера на стебла льону та вплив його параметрів і режимів роботи на показники ефективності процесу транспортування.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження проведені з застосуванням методів механіки, теорії механізмів і машин, опору матеріалів, методів математичного моделювання. Поставлені задачі розв’язувались з використанням ПЕОМ, а під час проведення експериментальних досліджень застосовувався математичний метод планування експерименту.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше аналітично обґрунтовано умову переміщення стебел льону без перекосу завдяки розробленню математичної моделі їх руху в каналі поперечного транспортера. Експериментально встановлено та обґрунтовано: значення коефіцієнта заповнення, за якого унеможливлюється забивання транспортера; сукупний вплив кутів відхилення віток його ланцюгів і пальців, а також діаметра стебел на показники ефективності процесу їх переміщення; швидкість руху ланцюгів, за якої досягається паралельність транспортування стрічки льону. Вперше аналітично обґрунтовано відстань між зірочками транспортера, за якої досягається вихід стебел з його каналу без затягування.

Практичне значення отриманих результатів полягає в удосконаленні конструкції поперечного транспортера.

Експериментальними дослідженнями встановлено величини коефіцієнта заповнення перерізу каналу поперечного транспортера, ширини каналу, швидкості руху ланцюгів та кута відхилення пальців транспортера, які дають можливість підвищити якість процесу транспортування.

Практичну цінність мають також розроблені методики визначення параметрів і фрикційних властивостей стеблової стрічки, потрібного кута відхилення віток ланцюгів, впливу швидкостей бральних пасів та ланцюгів поперечного транспортера на паралельність стебел у стрічці.

Результати досліджень були використані в процесі конструювання нової льонозбиральної техніки у Всеросійському науково-дослідному проектно-технологічному інституті механізації льонарства Російської академії сільськогосподарських наук.

Особистий внесок здобувача. Основні дослідження за темою дисертації виконані автором особисто. В наукових працях, опублікованих у співавторстві, ним виведені диференціальні рівняння, що описують плоскопаралельний рух симетрично розташованого стебла в поперечному транспортері 4, теоретично обґрунтовано вплив нерівномірності руху ланцюгів на процес переміщення стебел в його каналі 5, виведені залежності для визначення інтенсивності розподілу сил тертя стеблин по напрямним та сумарного зусилля, необхідного для переміщення стебел 6, проведено аналіз процесу надходження стебел в канал транспортера 7, запропоновано використання чотирьох рядів пальців замість трьох для більш рівномірного розподілу їх тиску на стебла 8. У технічному рішенні, яке захищене патентом України на рівні винаходу, частка кожного співавтора однакова.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати експериментальних досліджень, виконаних за темою дисертації, доповідались і отримали позитивну оцінку на науково-практичних конференціях професорсько-викладацького складу ЛДТУ (м. Луцьк, 1997, 1998, 1999, 2000 рр.), Міжнародній науково-практичній конференції “Стан та перспективи розвитку механізації сільського господарства на рубежі сторіч” (НАУ, м. Київ, 1999 р.), Міжнародній науково-практичній конференції пам’яті П.М.Василенка “Проблеми землеробської механіки” (ЛДТУ, м. Луцьк, 2001 р.), міжкафедральному науково-методичному семінарі факультету механізації сільського господарства (ЛДАУ, Львів, 2002 р.).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи викладені у 8 наукових працях, з них 7 – у фахових збірниках наукових праць та 1 – у патенті на винахід. Загальний обсяг публікацій становить 2,63 друк. арк., з яких 1,91 друк. арк. є особистим доробком автора.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел із 122 найменувань та 9 додатків. Основна частина викладена на 133 сторінках машинописного тексту, містить 56 рисунків і 18 таблиць. Повний обсяг роботи становить 201 сторінку.

основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, визначено об’єкт, предмет, задачі та методи дослідження, наукову новизну й практичну значимість отриманих результатів.

У першому розділі “Стан питання, цілі й задачі дослідження” проведено огляд біологічних, фізико-механічних властивостей стебел льону, аналіз способів і засобів його механізованого збирання з зазначенням їхніх недоліків. В ньому проаналізовані роботи М.І.Шликова, І.В.Крагельського, П.О.Сторца, Б.П.Можарова, Г.А.Хайліса, М.М.Ковальова та інших вчених, що досліджували фізико-механічні властивості льону, а також праці М.І.Шликова, А.С.Маята, А.С.Моїсеїва, М.А.Смірнова, Г.А.Хайліса, М.Н.Бикова, М.М.Ковальова, які займались дослідженням і обґрунтуванням параметрів поперечних транспортерів льонокомбайнів.

В результаті огляду літературних джерел і патентної інформації окреслено питання, які вивченні недостатньо. Зокрема, не досліджено: взаємодію стебел з робочими органами транспортера; вплив нерівномірності руху ланцюгів, кутів відхилення їх віток і пальців, а також коефіцієнта заповнення перерізу каналу поперечного транспортера на якісні показники процесу транспортування стебел льону, тощо. Вказані аргументи свідчать про потребу теоретичного та експериментального обґрунтування параметрів поперечних транспортерів льонокомбайна. Вирішенню цих питань присвячена дисертаційна робота.

У другому розділі “Теоретичні передумови до визначення параметрів поперечних транспортерів льонозбиральних машин” визначено основні параметри поперечних транспортерів і проведено аналіз впливу нерівномірності руху ланцюгів на процес переміщення стебла в каналі, досліджено взаємодію його ланок із стеблами та розглянуто особливості роботи транспортера під час збирання полеглого льону.

Поперечні транспортери є різної конструкції. Проте, найбільш надійними в роботі є ланцюгові з робочими органами у вигляді пальців, які встановлюються перпендикулярно до площини брального апарата. У зв’язку з цим, визначення основних параметрів показано на прикладі саме такого транспортера, схема якого представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схеми до визначення основних параметрів поперечного транспортера: а) вид збоку; б), в), г) відповідно види за стрілками А, В, D; 1 – подільник; 2 – бральні секції; 3 – труби ведучих шківів бральних секцій; 4, 5 і 6 – верхній, середній і нижній ланцюги з пальцями; 7 – рама; 8, 9 і 10 – частини рами з щілинами для проходу пальців; 11, 12 і 13 – направляючі прутки; 14 – пластини труб секцій для підтримки стебел, що рухаються; 15 і 16 – щитки верхніх частин бральних секцій

Необхідно зазначити, що в якості тягового елемента застосовуються як ланцюги, так і паси, проте перші кращі тим, що ними забезпечується синхронність руху пальців. Вони під час роботи приймають стебла, які надходять із бральних рівчаків і переміщують їх до наступного робочого органу. Характер надходження стрічки льону в транспортер залежить від швидкостей руху його ланцюгів і бральних пасів, параметрів й конфігурації деталей у зоні її переходу з рівчаків брального апарата в транспортер. Подальший рух стебел залежить від їх зчеплення між собою. Найбільш небезпечним є випадок, коли його немає. Тоді під дією кінетичної енергії окремо взяте стебло пройде деякий шлях s:

, (1)

де vпс – швидкість паса;

g – прискорення вільного падіння;

бб – кут нахилу брального апарата до землі;

в – кут відхилення брального рівчака від перпендикуляра до лінії каналу поперечного транспортера.

Швидкість vу, з якою стебло буде рухатись до моменту дотикання з верхньою стінкою каналу, визначається за формулою:

, (2)

де eщ – параметр щитка, заміряний від осі обертання верхнього шківа до границі каналу транспортера;

eс – ширина каналу транспортера;

r – радіус ведучого шківа бральної секції;

д – товщина брального паса.

Захват стебел, які виходять із брального рівчака, відбувається за певної довжини пальців транспортера. Коли їх довжина є більшою необхідної, то стебла ламаються, а якщо менша – не захоплюються ними. На рис. 2, а, б, в показано цей захват на різних стадіях. Під час захвату стебла, яке затиснуте пасами або вийшло з рівчака та ще знаходиться між пасами, можливий його злам (згин) робочим органом. Відсутність такого пошкодження можливе за умови: , де vтр – швидкість ланцюгів транспортера, ж – кут між лінією, що проходить через центри шківів і радіусом, який з’єднує центр перерізу стебла з центром відповідного шківа.

Провівши аналіз процесу переходу стебел із бральних рівчаків у канал транспортера, отримано залежність для визначення довжини пальця:

, (3)

де eц – відстань між стінкою каналу й лінією, що з’єднує центри шарнірів

ланцюга з пальцями;

бп – відхилення лінії пальця від перпендикуляра до лінії каналу.

Необхідно відмітити, що під довжиною lп мається на увазі циліндрична частина пальця без скосу на кінці, який виконують з метою забезпечення його плавного виходу зі стеблової стрічки.

Рис. 2. Схеми до аналізу процесу переходу стебел із бральних рівчаків у канал транспортера: а), б), в) відповідно перша, друга, третя стадії переходу; 1 – ланцюг; 2 – стінка каналу; 3 – палець; 4 – стебло; 5, 6 – відповідно, верхні правий та лівий шківи бральної секції з пасом

Крім цього, отримано аналітичні залежності для визначення кута бп відхилення лінії пальця від перпендикуляра до лінії каналу, відстань Lт між центрами ведучих і натяжних зірочок, ширини eс каналу транспортера та ін.

Для забезпечення якісного процесу транспортування стрічки льону в каналі необхідно добиватися, щоб під час брання стебла в рівчаках розташовувались перпендикулярно до його площини, (рис. 3, а). Часто, з різних причин експлуатаційного та конструктивного характеру, вони перекошені й відхилені від перпендикуляра до площини брального апарата на деякий кут Щ1 (рис. 3, б). Схему явища, яке відбувається при цьому показано на рис. 3, б, де положення стебла

Рис. 3. Положення стебел при переході з бральних рівчаків у транспортер (а) і схема до розрахунку цього переходу (б)

визначається кутом . Видно, що для покращення процесу транспортування стебел необхідно зменшити співвідношення vтр/ vпс.

Нами проаналізовано процес переміщення симетрично розташованої стеблини в поперечному транспортері з урахуванням її взаємодії з його ланцюгами та напрямними.

Рис. 4. Схема взаємодії симетрично розташованого стебла з ланцюгами та напрямними транспортера

Диференціальні рівняння руху стебла:

(4)

(5)

де mс – маса стебла;

xS, yS – координати центра ваги стебла;

P6, P7, P8 – складові сил тиску пальців на стебла в площині xOy;

F1с, F2с, F3с, F4с, F5с – сили тертя, які виникають між стеблом і напрямними;

G2 – складова сил ваги, яка діє в площині xOy;

Fнс – сума сил тертя стебла по напрямних, що діє паралельно вісі y;

цS – кут повороту стебла навколо центра S (вважаємо його за додатній за умови повороту стебла проти годинникової стрілки);

l6, l7, l8 – відстані від центру S до ліній ланцюгів 6, 7 та 8;

IS – момент інерції стебла відносно вісі, яка перпендикулярна площині рисунка та проходить через центр S (якщо стебло розглядати як стержень, який розташований симетрично відносно напрямних, то де lc – довжина стебла);

l1S, l2S, l3S, l4S, l5S – відстані від центру S до напрямних 1, 2, 3, 4, 5.

Рух стебла розглянуто за умови, що центр його ваги s зміщений відносно центральної лінії поперечного транспортера. В такому разі Fнсmax<G2, де Fнсmax – максимальне значення сили тертя Fнс стебел по напрямних. Шляхом інтегрування рівняння (5) отримано вираз для визначення швидкості сповзання стебла вниз:

, (7)

де ц – кут тертя стебла по напрямних.

Проте сповзання стебел під час роботи поперечного транспортера не допустиме. Це забезпечується за умови виконання нерівності . Виходячи з цього, отримано умову, за якої забезпечується нормальна робота транспортера без зміщення стебел вниз:

(8)

де бпт – кут нахилу поперечного транспортера до горизонту.

З теорії ланцюгової передачі відомо, що ланцюг рухається нерівномірно. Внаслідок періодичної зміни швидкості набігання ланцюга на зірочку, виникають додаткові динамічні навантаження які діють на нього, а також передаються стеблам. Процес їх переміщення в каналі поперечного транспортера з урахуванням впливу цих навантажень розглянуто вперше. Розглянувши взаємодію стебла льону з конструктивними елементами поперечного транспортера, ми записали диференціальні рівняння його руху, визначили силу тиску кожного з пальців на стебло та її сумарне значення (рис. 5). Розрахунки показали, що найбільше зусилля діє на верхівку стебла, найменше – на середню частину. Це призводить до того, що у верхній частині стебло вигинається в бік руху ланцюгів транспортера, утворюючи сітку в стрічці льону.

Рис. 5. Зміна сил тиску верхнього (1), середнього (2) та нижнього (3) пальців ланцюгів транспортера на стебло льону за умови, що vтр=1,8 м/с

Для усунення цього недоліку запропоновано нову конструкцію транспортера, яка, на відміну від попередньої, містить два ланцюги зі здвоєними пальцями. Провівши аналіз руху стебла в каналі такого транспортера, ми склали рівняння руху та розрахували сили тиску пальців на стебло (рис. 6).

Рис. 6. Зміна сил тиску пальців верхнього (1) та нижнього (2) ланцюгів транспортера нової конструкції за умови, що швидкість верхнього ланцюга vв=1,8 м/с, а нижнього – vн=2,0 м/с

З графіків (рис. 6) видно, що дана конструкція транспортера забезпечує рівномірніший розподіл тиску пальців вздовж лінії стебла, а значить виключає їхнє викривлення та утворення сітки під час транспортування.

З метою визначення потужності, потрібної для транспортування стебел необхідно знати навантаження, які переборюються ланцюгами, а також роботу, що витрачається на подолання сил тертя під час переміщення стебел вздовж каналу. Вирішуючи ці питання нами були виведені залежності для визначення інтенсивності розподілу тиску стеблин по довжині напрямних (погонний тиск):

, (9)

де В – ширина захвату однієї бральної секції;

i – номер брального рівчака;

iс – число стеблин на 1м2 поля;

нм – швидкість руху машини.

Графічне відображення розрахованих за формулою (9) значень наведене на рис. 7, б.

Для розрахунку навантаження на пальці розглянемо рух стебла в просторі між двома їх рядами. Стебла, які приймаємо за систему матеріальних точок, що не деформується, тиснуть на напрямні каналу із силою УGі=qпi·bп, де bп – відстань між пальцями на ланцюгу. Напрямна відповідає силою реакції Nк, яка дорівнює УGі. Пальці рухають стебла вправо. З боку напрямних на них діють сили тертя, сума яких УF=f qпi·bп. В такому разі, за умови рівномірного руху, пальці діють на стебла з силою P, яка дорівнює УF і протилежно їм направлена. Якщо стрічка складається з не зчеплених стебел, що є частковим випадком, то сила характеризує навантаження на один ряд пальців ланцюгів. Проте вони переважно зчеплені, внаслідок чого ряд пальців

Рис. 7. Схема поперечного транспортера (а) та діаграма інтенсивності розподілу тиску стебел на напрямні, при наявності чотирьох секцій у бральному апараті (б): 1 – верхній шків секції; 2, 3, 4, 5 – напрямні прутки секцій; 6, 7, 8 і 9 – лінії, що відповідають положенням першого, другого, третього й четвертого бральних рівчаків

переміщує не лише стебла, що знаходяться на відстані bп, але й ті, які розташовані лівіше (позаду) них. В такому разі, пальці ланцюгів на зчеплених стеблах працюють одночасно, допомагаючи один одному. Для дослідження закономірності зміни сил тертя під час переходу стебел із зони одного брального рівчака у зону наступного визначено сумарне зусилля Pnсум, яке необхідне для їхнього переміщення по всьому каналу поперечного транспортера:

, (10)

де n – число бральних рівчаків;

о – коефіцієнт, який для трьохсекційного апарата дорівнює – 1,0; чотирьохсекційного – 1,5; п’ятисекційного – 2,0; шестисекційного – 2,5; семисекційного – 3,0;

sв – довжина ділянки, по якій сформована в транспортері стеблова стрічка рухається до виходу з нього.

Знаючи величину Pnсум та швидкість vтр, знайдемо потужність, потрібну для транспортування стебел:

(11)

Графічні залежності потужності, необхідної для транспортування стебел, від їх переміщення подані на рис. 8. Робота, яка витрачається на подолання сил тертя під час переміщення стебел в каналі транспортера: Ат=Рсум s, де s – шлях переміщення. Повна затрачена робота Азаг, діаграма якої представлена на рис. 9, для чотирьохсекційної машини дорівнює:

, (12)

де Ат1, Ат2, Ат3, Ат4 – відповідно робота на подолання сил тертя в зоні від першого рівчака до другого, від другого до третього, від третього до четвертого, від четвертого до місця виходу стрічки з транспортера.

Рис. 8. Діаграма потужностей потрібних для транспортування стебел в каналі транспортера: а) іс=1000 шт./м2, vм=2 м/с2; б) іс=2000 шт./м2, vм=2 м/с2; 1–1', 2–2', 3–3', 4–4' – лінії, що відповідають положенням першого, другого, третього, четвертого брального рівчаків; 5–5? – лінія, що відповідає місцю виходу стебел з транспортера

Необхідно зазначити, що залежність (12) правильна в тому разі, коли рухомі стеблини спираються лише на нижні напрямні каналу. Це можливо, якщо стрічка льону в каналі пухка, а за умови її ущільнення сила Pсум різко зростає спричинюючи забивання транспортера. Отримані за допомогою ПЕОМ величини qпі, Pnсум, Nтр та Азаг та побудовані графічні залежності дозволяють стверджувати: тиск стебел на напрямні, сили тертя та робота, що витрачається на переміщення стебел у поперечному транспортері, мають найменші значення у зоні польової бральної секції й зростають у напрямку виходу з транспортера; інтенсивність розподілу тиску стебел на напрямні, інтенсивність розподілу сил тертя стеблин по напрямних, сили тертя й робота зростають із збільшенням швидкості машини та зі збільшенням густоти стеблостою, тобто з ростом числа стебел, які надходять у транспортер.

Рис. 9. Діаграми робіт, які витрачаються на переміщення стебел: а) іс=1000 шт./м2, vм=2 м/с2; б) іс=2000 шт./м2, vм=2 м/с2; 1, 2, 3, 4 – лінії, що відповідають положенням першого, другого, третього та четвертого бральних рівчаків; 5 – лінія, що відповідає місцю виходу стебел стрічки з транспортера

Транспортування стебел у каналі закінчується в момент їх виходу з нього та спрямуванні до наступного робочого органу. На рис. 10 показана вихідна частина поперечного транспортера, одним із основних конструктивних параметрів якої є відстань lо між ведучими та напрямними зірочками:

. (13)

де бт – кут відхилення вихідної частини каналу від основної його частини;

дт – кут відхилення вітки кожного ланцюга від лінії каналу у вихідній його частині;

rз – радіус ділильного кола направляючої зірочки.

Рис. 10. Схема до визначення параметрів вихідної частини транспортера

За дотримання рівності (13) досягається вихід стебел із каналу без їх затягування. Крім цього, оскільки враховується параметри бп, бт, дт, то забезпечується плавний вихід пальців зі стрічки льону в вихідній частині.

У третьому розділі “Програма і методика експериментальних досліджень” наводиться опис обладнання, приладів, експериментальної та лабораторної установок, а також викладено методики проведення експериментальних досліджень.

Для проведення дослідів, крім стандартної вимірювальної апаратури, використовувалась спеціально виготовлена експериментальна установка для визначення параметрів стеблової стрічки і впливу: кутів відхилення лінії пальця від перпендикуляра до площини транспортера та віток ланцюгів на процес транспортування стебел на виході з нього; співвідношення швидкостей бральних пасів і ланцюгів поперечного транспортера на паралельність стебел у стрічці; кута відхилення пальців на процес переміщення стебел у каналі поперечного транспортера.

Програмою експериментальних досліджень передбачалось визначення та оцінка ступеня заповнення каналу транспортера. Досліди виконували як у лабораторних, так і в польових умовах на полях з низьким, середнім і високим врожаєм льону. Дослідження фрикційних властивостей стеблової стрічки проводились для верхівок, середньої та комлевої частин стебел. Визначення потрібних кутів відхилення лінії пальця від перпендикуляра до площини транспортера та віток ланцюгів здійснювалось для п’яти різних кутів бп та для трьох значень кута дт. В дослідах з встановлення впливу співвідношення швидкостей бральних пасів і ланцюгів поперечного транспортера на паралельність стебел у стрічці, швидкість бральних пасів vб.п. складала 2,5 м/с, 3,0 м/с та 3,5 м/с. Швидкість верхніх ланцюгів поперечного транспортера vтрв, приймали рівною 2,0 м/с, 2,5 м/с та 3,0 м/с, а нижнього vтрн – відповідно 2,0 м/с, 2,5 м/с, 3,0 м/с та 3,6 м/с. Дослідження показників якості процесу транспортування стрічки льону проводились за допомогою математичного методу планування експерименту. Регульованими факторами були: кути відхилення лінії пальця від перпендикуляра до лінії каналу бп та віток ланцюгів від лінії каналу в вихідній частині транспортера дт й діаметр стебел, dс, а вихідними – кількість пошкоджених стебел у стрічці та відсутність забивання каналу поперечного транспортера. Польові випробування проводились з використанням льонокомбайна ЛК-4А обладнаного удосконаленим поперечним транспортером.

У четвертому розділі “Результати експериментальних досліджень” на основі проведених досліджень обґрунтовано основні параметри поперечного транспортера, а також оптимізовано умови процесу переміщення стебел в його каналі.

Дослідами виявлено, що на коефіцієнт тертя впливає характер контакту стеблової стрічки з поверхнями тертя, а саме: по поверхні ковзають верхівки стеблин, середня їх частина, комлева частина. Встановлено, що коефіцієнти тертя для стеблової стрічки з відносною вологістю стебел 14 – 20% є більшими за аналогічні їх значення отримані для стрічки з вологістю 55 – 65%.

На підставі отриманих результатів дослідів з визначення коефіцієнта заповнення поперечного перерізу каналу, представлених на рис. 11, встановлено, що він залежить від густоти стеблостою льону та ширини каналу поперечного транспортера. Крім цього, на нього впливає наявність рослин бур’янів в посівах льону. За умови засміченості 30-35% досліджуваний показник є більшим (якщо врахувати кількість всіх рослин, що потрапили в певну досліджувану частину каналу), ніж на полі з чистим льоном.

Проведені дослідження дали можливість встановити, що для уникнення забивання каналу стеблами не можна допускати збільшення л до значення 0,19 – 0,20. Ширина каналу поперечного транспортера повинна прийматись від 0,025 м до 0,040 м, причому під час збирання

Рис. 11. Залежність коефіцієнта заповнення каналу від кількості стебел, що надходять в канал транспортера: 1 – ес=0,02 м, vм=2,0 м; 2 – ес=0,03 м, vм=2,0 м; 3 – ес=0,02 м, vм=1,0 м; 4 – ес=0,045 м, vм=2,0 м; 5 – ес=0,03 м, vм=1,0 м; 6 – ес=0,045 м, vм=1,0 м

високоврожайного та засміченого льону її необхідно збільшувати до 0,045м.

Результатами експериментальних досліджень визначено оптимальний

кут бп відхилення лінії пальця від перпендикуляра до лінії каналу (рис. 12), який є рівним 10?-20?.

Встановлено, що найбільша кількість пошкоджених стебел N була при відхиленнях пальця від перпендикуляра до площини стола поперечного транспортера на кут бп<15?, а забивання відбувалось при – бп>20°.

Рис. 12. Залежність кількості пошкоджених стебел від кута відхилення лінії пальця від перпендикуляра до площини стола: 1 – dст=0,8 мм; т=5; 2 – dст=0,8 мм; т=10; 3 – dст=0,8 мм; т=20; 4 – dст=2,4 мм; т=5; 5 – dст=2,4 мм; т=10; 6 – dст=2,4 мм; т=20

Коли бп=0?, кількість пошкоджених стебел зростає через їхнє намотування на робочі органи транспортера. Для забезпечення безперешкодного виходу пальців із стрічки льону, яка транспортується, необхідно приймати кут відхилення віток ланцюга від лінії каналу в межах від 10? до 20?. Мінімальний перекіс стебел у стрічці, яка транспортується в каналі транспортера досягається за умови, що швидкість його ланцюгів становить 0,80-0,83 від швидкості бральних пасів.

Використання математичного апарату дозволило провести дослідження при одночасному варіюванні трьох факторів. Отримане рівняння регресії якості процесу транспортування стрічки льону в каналі поперечного транспортера в залежності від кута нахилу пальця транспортера, кута відхилення віток ланцюга, середнього діаметра стебел має наступний вигляд:

. (14)

На основі результатів проведених досліджень нами було встановлено рекомендовані значення регульованих факторів, за яких забезпечується переміщення стебел без забивань каналу поперечного транспортера: бп=15° – 20°, дт=10° – 20°, dс=0,8 – 1,6 мм.

У п’ятому розділі Результати досліджень вдосконаленого поперечного транспортера льонокомбайна і розрахунок його економічної ефективності” представлено результати польових випробувань. Ними підтверджено перспективність запропонованої конструкції поперечного транспортера, який забезпечив надійне транспортування стрічки льону без перекосу стебел в ній. Під час збирання засміченого та полеглого льону кількість пошкоджених стебел на виході з нього не перевищувала 2%.

Проведені випробування показали, що використання удосконаленого поперечного транспортера, дозволяє підвищити продуктивність машини за рахунок зменшення кількості простоїв у порівнянні з базовим варіантом. Економічний ефект від його використання становить 3189 грн.

висновки

1. Аналіз комбайнового способу збирання льону та технічних засобів для його реалізації свідчить, що існуючі конструкції льонокомбайнів не забезпечують необхідної якості збирання стебел із-за їх пошкодження і перекосу стрічки під час переміщення в каналі поперечного транспортера. Підвищення показників ефективності процесу транспортування можливе завдяки обґрунтуванню параметрів, режимів роботи та вдосконалення конструкції транспортера.

2. На підставі аналізу взаємодії стеблини льону з ланцюгами та напрямними розроблена у вигляді диференціальних рівнянь (4, 5, 6) математична модель її руху в каналі поперечного транспортера, що уможливило визначення умови транспортування стебел без сповзання, яка зумовлюється кутом їх тертя по напрямних, а також умови переміщення стебел без перекосу, яка забезпечується співвідношенням швидкостей ланцюгів транспортера і бральних пасів.

3. Під час дослідження процесу переміщення стебел льону в каналі поперечного транспортера необхідно враховувати вплив динамічних навантажень, які виникають внаслідок періодичної зміни швидкості набігання ланцюга на зірочку. Визначена для таких умов сила тиску кожного з пальців транспортера на стебло показує, що найбільшу її дію сприймає верхівка стебла, а найменшу – середина, що призводить до його згину в сторону руху ланцюгів транспортера і утворення сітки в стрічці льону. Даний недолік усувається встановленням ланцюгів зі здвоєними пальцями, завдяки чому забезпечується рівномірніший розподіл тиску пальців вздовж лінії стебла та виключається викривлення й утворення сітки під час транспортування.

4. Під час надходження та руху в каналі транспортера стебла взаємодіють з його пальцями й напрямними. Проведеними з використанням ПЕОМ розрахунками встановлено, що тиск стебел на напрямні, сила тертя та робота, що витрачається на їх переміщення, мають найменші значення в зоні польової бральної секції та зростають у напрямі їх виходу з транспортера. За умови збільшення швидкості машини сумарне зусилля, яке необхідне для переміщення стебел по всьому каналу поперечного транспортера, зростає та становить 3,8 Н при vм=1,0 м/с, іс=1000 шт./м2 і 7,7 Н при vм=2,0 м/с, іс=1000 шт./м2.

5. Основними параметрами стеблової стрічки, що надходить до поперечного транспортеру, є число стебел на 1 м погонний, коефіцієнт заповнення перерізу каналу та перекіс стебел. Експериментальними дослідженнями встановлено, що для уникнення забивань каналу при транспортуванні стебел, кількість яких на 1 м погонний складає від 100 до 1000 шт., коефіцієнт заповнення його перерізу повинен знаходитись в межах 0,16-0,18.

6. Для покращення процесу переміщення стебел льону в каналі поперечного транспортера необхідно, щоб його ланцюги рухалися зі швидкістю, яка наближено становить 0,80-0,83 від швидкості бральних пасів. За збільшення швидкості нижнього ланцюга транспортера в порівнянні зі швидкістю верхніх ланцюгів на 20% перекіс стебел зменшується на 7 – 12%. Результати експериментальних досліджень показали, що отримані дані відрізняються від теоретичних на 3 – 5%.

7. Проведенням багатофакторного експерименту обґрунтовано раціональні параметри поперечного транспортера, які забезпечують

зменшення кількості пошкоджених стебел під час їх переміщення: кут відхилення лінії пальця від перпендикуляра до лінії каналу бп=15? – 20?, кут відхилення віток ланцюга від лінії каналу в вихідній частині транспортера дт=10? – 20? за діаметра стебел dс=0,8 – 1,6 мм.

8. Польовими випробуваннями встановлено доцільність застосування на льонокомбайні вдосконаленої конструкції поперечного транспортера, оскільки вона забезпечує надійне транспортування стрічки льону без перекосу стебел в ній. Крім цього, така конструкція, у порівнянні з існуючою, зменшує металомісткість поперечного транспортера. Маса 1 м його ланцюга з пальцями на 8,2% є меншою, ніж в аналога. Використання під час збирання льону комбайна ЛК-4А з удосконаленим поперечним транспортером дає річний економічний ефект, який становить 3189 грн.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Головачук І.П. Аналіз транспортування стебел у поперечному транспортері льонокомбайна // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. ст. – Вип. 6. – Луцьк: Ред. – вид. відділ ЛДТУ, 2000. – C. 34-38.

2. Головачук І.П. Дослідження фрикційних властивостей стебел льону і заповнення каналу поперечного транспортера // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. ст. – Вип. 8 – Луцьк: Ред. – вид. відділ ЛДТУ, 2001. – C. 91-96.

3. Головачук І.П. Конструктивні особливості поперечних транспортерів льонокомбайнів // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. ст. – Вип. 4. – Луцьк: Ред. – вид. відділ ЛДТУ, 1998. – C. 55-57.

4. Налобна О.О., Головачук І.П. Аналіз процесу руху стебел у поперечному транспортері. // Механізація сільськогосподарського виробництва. Зб. наук. пр. НАУ. Том VІІ. – Київ: Видавництво НАУ, 2000. – C. 70-73, (автором виведені диференціальні рівняння, що описують плоскопаралельний рух симетрично розташованого стебла в каналі поперечного транспортера).

5. Налобіна О.О., Головачук І.П. Аналіз впливу нерівномірності руху ланцюгів поперечного транспортера на процес транспортування стебел // Сучасні проблеми землеробської механіки. Зб. наук. пр. Том ІІ. – Миколаїв, 2002. – C. 111-118, (автором теоретично обґрунтовано вплив нерівномірності руху ланцюгів на процес переміщення стебел в поперечному транспортері).

6. Хайліс Г.А., Налобіна О.О., Головачук І.П. Взаємодія пальців поперечного транспортера льонокомбайна зі стеблами // Сільськогосподарські машини. Зб. наук. ст. Вип. 5. – Луцьк: Ред. – вид. відділ ЛДТУ, 1999. – C. 294-301, (автором виведені залежності для визначення інтенсивності розподілу сил тертя стеблин по напрямним та сумарного зусилля необхідного для переміщення стебел по каналу транспортера в різних зонах).

7. Хайліс Г.А., Налобіна О.О., Головачук І.П. Теоретичний аналіз процесу транспортування стебел у льонозбиральній машині // Механізація сільськогосподарського виробництва. Зб. наук. пр. НАУ. Том VI. – Київ: Видавництво НАУ, 1999. – C. 103-108, (автором проведено аналіз процесу надходження стебел в канал поперечного транспортера).

8. Пат. 602 України, МКИ А0D045/06. Поперечний транспортер /Г.А.Хайліс, О.О.Налобіна, І.П.Головачук, С.Ф.Юхимчик. – №45521; Заявл. 04.03.02 р. Опубл. 15.04.02. р. Бюл. №4. – 2 с, (автором запропоновано використання чотирьох рядів пальців замість трьох для більш рівномірного розподілу тиску пальців на стебла).

анотація

Головачук І.П. Робочий процес і параметри поперечних транспортерів льонокомбайнів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.11 – машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. – Львівський державний аграрний університет. – Львів, 2003.

Дисертація присвячена питанням дослідження робочого процесу та обґрунтування параметрів поперечного транспортера льонокомбайна з метою підвищення показників якості процесу транспортування. Проаналізовано способи і засоби механізованого збирання льону з зазначенням їхніх недоліків, визначено основні параметри поперечних транспортерів, встановлено вплив нерівномірності руху ланцюгів на процес переміщення в ньому стебла. Проведено дослідження з визначення ступеня заповнення каналу, потрібних кутів відхилення лінії пальця та віток ланцюгів транспортера.

Проведено польові випробування, які підтвердили перспективність запропонованої конструкції поперечного транспортера.

Ключові слова: стебло льону, стрічка льону, поперечний транспортер, палець, ланцюг.

аннотация

Головачук. И.П. Рабочий процесс и параметры поперечных транспортеров льнокомбайнов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 – машины и средства механизации сельскохозяйственного производства. – Львовский государственный аграрный университет. – Львов, 2003.

Диссертация посвящена вопросам исследования рабочего процесса и обоснования параметров поперечного транспортера, использование которого позволит повысить производительность льнокомбайна за счет уменьшения простоев машины из-за забивания при работе на полеглом и засоренном льне.

В работе определены основные параметры поперечных транспортеров, проведено анализ процессов поступления, перемещения и выхода стебельной массы из канала транспортера. Для захвата стеблей на выходе из теребильного аппарата необходимо, чтобы пальцы были такой длины, при которой не происходило бы повреждение льна и все стебли выводились из ручьев. В процессе теребления надо добиваться, чтобы стебли в ручьях помещались перпендикулярно плоскости теребильного аппарата, однако из-за разных причин они могут отклоняться от перпендикуляра к плоскости аппарата на некоторый угол Щ, что может привести к сложностям при их очесе и обработке. Один из путей уменьшения этого угла заключается в том, чтобы уменьшить скорость цепей поперечного транспортера в сравнении со скоростью теребильных ремней. Проанализировав воздействие неравномерности движения цепей на процесс перемещения стеблей, нами была разработана новая конструкция поперечного транспортера, в которой при выполнении рабочего процесса уменьшается влияние инерционных сил.

В работе изложена программа исследований, описаны оборудование, приборы, экспериментальные и лабораторные установки, а также методики проведения исследований. Опыты по определению фрикционных свойств стеблей показали, что при скольжении льна по стали коэффициент трения скольжения принимает наибольшие значения для верхней, несколько меньшие его значения для комлевой и минимальные значения для средней части. Анализ экспериментальных данных показал, что коэффициент

заполнения поперечного сечения канала зависит от величины среднего диаметра стеблей в ленте, густоты стеблестоя льна, ширины канала поперечного транспортера. Исследования по определению углов отклонения пальцев и ветвей цепей поперечного транспортера показали, что при неправильном выборе этих параметров происходит повреждение стеблей, а также наматывание их на рабочие органы машины. Для улучшения процесса транспортирования льна в канале поперечного транспортера необходимо не только правильно подобрать его геометрические параметры и вид конструкционного исполнения, но и определить оптимальные величины скоростей цепей транспортера. Количество перекошенных стеблей можно также уменьшить за счет увеличения скорости нижней цепи в сравнении со скоростью верхних цепей поперечного транспортера. Исследование показателей качества процесса транспортирования ленты льна проводилось также математическим методом планирования эксперимента.

Нами была разработана и изготовлена новая конструкция поперечного транспортера, а также проведены полевые испытания, которые подтвердили перспективность ее использования.

Проведен расчет экономической эффективности использования новой конструкции поперечного транспортера.

Ключевые слова: стебель льна, лента льна, поперечный транспортер, палец, цепь.

summary

Golovachuk. I.P.