Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Машины и средства механизации сельскохозяйственного производства

Диссертационная работа:

Гайбарян Михаил Арутюнович. Технология и механизация уборки ботвы сахарной свеклы с обоснованием параметров роторно-швыряльного устройства лопастного типа : Дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 Рязань, 2006 185 с. РГБ ОД, 61:06-5/3523

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

Реферат 5

Условные обозначения 7

Введение 12

ГЛАВА 1. Современное состояние и перспективные направле
ния совершенствования ботвоуборочных рабочих органов свеклоубо
рочных машин 16

  1. Технологические схемы работы свеклоуборочных и ботвоуборочных машин 16

  2. Основные способы машинной уборки ботвы сахарной свеклы и технические средства для ее осуществления 21

1.2.h Сбор ботвы в бункер машины 21

  1. Укладка ботвы в валки 25

  2. Измельчение и разбрасывание по полю 26

  3. Подача ботвы в мобильные емкости 27

  1. Цель и задачи исследования 44

  2. Выводы 46

ГЛАВА 2. Теоретические исследования ботвоуборочного рабо
чего органа свеклоуборочный машины 48

  1. Новая конструкция ботвоуборочного рабочего органа 48

  2. Исследование движения ботвы в ботвошвыряльном устройстве 50

  1. Уравнение движения ботвы в питателе ботвошвы-ряльного устройства 50

  2. Траектория движения ботвы в питателе 66

  3. Определение скорости движения и продолжительности нахождения ботвы в ботвошвыряльном устройстве 71

2.3. Аналитическое обоснование основных параметров питателя
ботвошвыряльного устройства 72

t 2.3.1. Расчет необходимой и достаточной высоты (Н) кону
са питателя 73

  1. Определение угла наклона образующей конуса к его высоте (а), угла между направляющей и образующей конуса (у) и частоты вращения питателя (СО к) 77

  2. Определение высоты (h) направляющей конуса 80

2.4. Выводы 81

ГЛАВА 3. Лабораторные исследования ботвоуборочного рабо
чего органа свеклоуборочной машины 83

  1. Программа лабораторных исследований ботвошвыряльного устройства 83

  2. Объект исследований и применяемое оборудование 83

  3. Методика лабораторных исследований и обработки опытных

Ф данных 87

  1. Экспериментальная оценка энергоемкости разработанного ботвошвыряльного устройства 104

  2. Результаты лабораторных исследований разработанного ботвошвыряльного устройства 111

  3. Выводы 128

ГЛАВА 4. Полевые исследования ботвошвыряльного устройст
ва 129

  1. Программа полевых исследований 129

  2. Описание установки и краткое содержание методики проведения опытов 129

  1. Условия проведения опытов 134

  2. Результаты полевых исследований 137

  3. Выводы 150

ГЛАВА 5. Технико-экономическая эффективность применения
ботвошвыряльного устройства с центральным питателем в свеклоубо
рочных машинах 152

  1. Экономическая эффективность от снижения эксплуатационных затрат 152

  2. Экономический эффект от снижения потерь ботвы 158

  3. Анализ экономической эффективности применения разработанного ботвошвыряльного устройства 160

  4. Выводы 161

Общие выводы *. 162

Литература 164

Приложения 172

Реферат

Целью данной диссертационной работы является усовершенствование ботвоуборочного рабочего органа свеклоуборочной машины, обеспечивающее высокую производительность, сохранение качества ботвы и эффективное заполнение мобильной емкости ботвой, на основе обоснования параметров бот-вошвыряльного устройства и введения нового способа и механизма подачи ботвы в ботвошвырялку.

Во введении обоснована актуальность работы, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой части работы систематизированы основные способы и проблемы механизированной уборки сахарной свеклы, в том числе связанные с несовершенством ботвоуборочных рабочих органов, проведен анализ основных способов механизированной уборки ботвы и технических средств для ее осуществления. Рассмотрены показатели работы существующих ботвоуборочных рабочих органов свеклоуборочных машин, выявлены перспективные направления их совершенствования и на основе этого предложена усовершенствованная конструкция ботвошвыряльного устройства, обладающего более высокими эксплуатационными и технико-экономическими показателями по сравнению с ботвоуборочными рабочими органами серийно выпускающихся свеклоуборочных машин.

В теоретических исследованиях на основе анализа процесса движения ботвы по рабочим поверхностям ботвотранспортирующего рабочего органа разработана новая конструкция ботвошвыряльного устройства, оснащенная специальным питателем, обеспечивающим плавную подачу ботвы в ботвошвырялку и тем самым устранение повреждения ботвы лопастями швыряльного колеса. Разработана методика определения основных параметров ботвошвыряльного устройства, а также представлены его рациональные параметры.

В лабораторных исследованиях изложена методика и проведена экспериментальная проверка теоретических исследований по определению основных параметров ботвошвыряльного устройства. Экспериментально определены траектория и скорость движения ботвы в питателе, а также установлены

4 зависимости величины и направления скорости поступления ботвы на лопасть

швыряльного колеса от геометрических размеров и режимов работы питателя. В результате полевых исследований определено влияние параметров и режимов работы ботвошвыряльного устройства на качественные показатели вороха ботвы. Дана сравнительная оценка энергоемкости разработанного ботвоуборочного устройства и определена степень заполнения кузова прицепа ботвой.

Ф В технико-экономической части работы изложена методика оценки и

представлены показатели технико-экономической эффективности использования разработанного ботвоуборочного рабочего органа с центральным питателем на свеклоуборочных машинах.

Условные обозначения

VM - поступательная скорость движения машины, м/с; Vmp - скорость транспортера, м/с;

ц - коэффициент, учитывающий угол наклона транспортера к горизонту; Zy - количество ботвы на один погонный метр рядка; Z? - количество ботвы на одном скребке;

Vd - предельная допустимая скорость движения машины по техническим нормам, м/с;

і?б - радиус барабана, м;

Нс - толщина слоя материала, м;

hg ~ зазор между барабанами, м;

ср - угол трения материала о поверхность барабана, град.;

G - сила веса;

J- центробежная сила;

К- сила Кориолиса;

те - масса частицы ботвы, кг;

q - ускорение силы тяжести, м/с2;

СОк - угловая скорость вращения конуса питателя, рад/с;

р - радиус конуса, проведенный через центр тяжести частицы ботвы,;

/-время нахождения ботвы в питателе, с;

а - угол между высотой и образующей конуса питателя, град;

jB - угол между касательной к поверхности конуса и прямой, соединяющей центр тяжести пучка боты с осью направляющей конуса, град;

у - угол между направляющей и образующей конуса, град;

в - угол в вертикальной плоскости между направлением вектора силы Кориолиса и касательной к поверхности конуса, град;

#б - расстояние от центра тяжести пучка ботвы до точки поверхности конуса, мм;

hH - радиус поперечного сечения направления, мм;

JP- угол поворота конуса центрального питателя, град;

Fj - сила трения ботвы по поверхности конуса;

F2 - сила трения ботвы по поверхности направляющей;

/- коэффициент трения;

К]иК2- корни характеристического уравнения;

С] и С2 - постоянные интегрирования;

V0 - скорость подачи ботвы шнековым транспортером, м/с;

R0 - радиус швыряльного колеса, м;

СОл - частота вращения швыряльного колеса, об/с;

V„ - нормальная составляющая скорости выхода ботвы с лопасти швыряльного колеса, м/с;

V^ - тангенциальная составляющая, м/с;

tj, - время нахождения частицы ботвы на лопасти швыряльного колеса, с;

Да - диаметр шнекового транспортера, м;

D0 - входной диаметр конуса центрального питателя, м;

кш - зазор между шнеком и желобом шнекового транспортера, мм;

Я- высота конуса центрального питателя, м;

h - высота направляющей, м;

Нб - толщина нижнего слоя ботвы, находящейся в питателе, м;

/ш - длина шнекового транспортера, м;

/ш - шаг шнека, м;

твор - масса вороха ботвы на шнековом транспортере, кг;

Явор - требуемая подача вороха ботвы, кг/с;

VKC - скорость киносъемки, кадр/с;

СОш - частота вращения шнека, об/с;

Xf и X" - соответственно кодированные и натуральные значения /-го

фактора;

д,-натуральное значение интервала варьирования z-го фактора; в0 - коэффициент регрессии при свободном члене;

et - коэффициент регрессии для линейных членов;

в/j - коэффициент регрессии для членов смешанного взаимодействия;

N- число опытов;

дг/j -значение j-ro фактора в j-ом опыте;

xqi - значение q-ro фактора в j-ом опыте;

fu - число степеней свободы каждой оценки;

о2ад- дисперсия адекватности;

yj- среднее значение параметра оптимизации в j-ом опыте при "т" по-

вторностях;

fad- число степеней свободы дисперсии воспроизводимости; f- число степеней свободы эксперимента;

а у- дисперсия воспроизводимости; а? - дисперсия j-ом опыте;

Gmax - однородность дисперсии;

fN - число независимых оценок дисперсии;

S - подача вороха ботвы, кг/с;

Af~ крутящий момент на валу швыряльного колеса, кг-м;

І\Г- потребная мощность, кВт;

Уд- окружная скорость вращения лопасти, м/с;

а- коэффициент поперечного скольжения, м/с;

Vx - тангенциальная составляющая скорость движения ботвы, м/с;

V* - тангенциальная составляющая скорости движения точки поверхности конуса, м/с;

Бс- количество целых пучков ботвы;

Ээ - годовой экономический эффект, руб.;

3] и З2- приведенные затраты на единицу работы, руб/га;

В2- годовой объем работ, выполненных машиной, га;

Зэке - эксплуатационные затраты, руб/га;

H„ - нормативная прибыль от капитальных вложений, руб/га; За- амортизационные отчисления, руб/га; Б - балансовая стоимость машины, руб; Hd - норма амортизационных отчисления, %; Тгод - годовая загрузка машины, ч; Wt - производительность машины, га/ч; П- оптовая цена машины, руб;

К„ - коэффициент, учитывающий издержки на доставку машины в хозяйство;

Вр - ширина захвата агрегата, м;

Vr - рабочая скорость машины, км/ч;

г - коэффициент использования сменного времени;

Тем- продолжительность смены, ч;

Тто - время техобслуживания, ч;

Тн - время простоя из-за технических неполадок, ч;

Тх - время на холостые заезды, ч;

Зто - затраты на техобслуживание и ремонт, руб/га;

Нто - норматив затрат на техобслуживание и ремонт, %;

Згсм - затраты на горюче-смазочные материалы, руб/га;

Нгсм - норма расхода горюче-смазочных материалов, кг/га;

Цгсм- комплексная цена горюче-смазочных материалов, руб/кг.

Зхр - затраты на хранение техники, руб;

#хр - норматив затрат на хранение одной машины, руб;

1 - площадь, занимаема машиной, м2;

Кхр - удельная стоимость 1 м машиноместа, руб/ м ;

Нхр -норматив затрат на амортизацию и ремонт мест хранения

техники, %.

Зо - оплата труда механизаторов, руб/га;

Стар - тарифная ставка механизатора за выполняемую работу, руб/ч;

Нп - нормативная прибыль от капиталовложений, руб/га;

En - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;

Ку - удельные капиталовложения, руб/га;

Эц - экономический эффект от снижения потерь, руб/га;

ац - коэффициент снижения потерь;

Уб - средняя урожайность ботвы, т/га;

Цб - цена свекловичной ботвы, руб/т.

Введение к работе:

По производству сахарной свеклы Россия занимает одно из ведущих мест в мире.

Являясь сырьем для сахарной промышленности, эта культура имеет значительные преимущества перед другими корнеплодами по своим кормовым качествам. Особенно ценным кормовым резервом является побочный продукт при уборке свеклы - ее ботва. Она обладает высокой питательностью. Так, например, один центнер ботвы сахарной свеклы содержит 20 кормовых единиц и 2,2 кг переваримого протеина, а силос, приготовленный из ботвы сахарной свеклы, содержит переваримого протеина больше, чем силосованный клевер (1,9 кг) [57].

Большие площади возделывания сахарной свеклы и высокие кормовые качества свекловичной ботвы позволяют создать ценную кормовую базу для животноводческих ферм. Однако, весь путь развития механизации уборки сахарной свеклы показывает, что, начиная со времени появления первых свеклоуборочных комбайнов, основное внимание уделялось механизации уборки корневой части, и поэтому уровень механизации уборки ботвы всегда отставал от уровня механизации уборки корней. Выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью свеклоуборочные и ботвоуборочные машины работают недостаточно эффективно в части уборки ботвы. Это приводит к большим потерям свекловичной ботвы, снижению ее кормовых качеств, а также увеличению трудозатрат на ее уборку. Снижение трудозатрат при уборке ботвы, сохранение качества и уменьшение потерь можно достигнуть применением поточной технологии уборки всего биологического урожая сахарной свеклы. Эта технология предусматривает подачу корней и ботвы из комбайна в мобильные емкости, отвозку корней на место хранения, а ботвы - на животноводческую ферму или место силосования.

В настоящее время для осуществления данной технологии в части уборки ботвы широкое распространение получили ботвоуборочные машины, в которых срезанная ботва передается на прутковый транспортер, которым сбрасывается в кузов мобильной емкости. Для увеличения скорости и дальности подачи ботвы в кузов мобильной емкости на выходе пруткового транспортера установлен барабанный ботвометатель.

Прутковые транспортеры хотя и обеспечивают сохранность качества ботвы, но не позволяют полностью загрузить кузов прицепа ботвой и равномерно распределить ее по нему.

Барабанные ботвометатели в какой-то степени решают вопрос эффективной загрузки кузова прицепа, однако они не обеспечивают надлежащего качества ботвы, из-за смятия ее при прохождении между барабанами. Кроме того, барабанные ботвометатели полностью заполнить могут только емкости небольшого объема, имеющие ширину, близкую к ширине барабанов, а потери ботвы при уборке ее барабанными метателями значительно превышают допустимые нормы по агротехническим требованиям. Поэтому возникла необходимость в изыскании, исследовании и усовершенствовании ботвоуборочного рабочего органа, позволяющего эффективно заполнить мобильные емкости и сохранить при этом кормовые качества ботвы.

Целью настоящей работы является усовершенствование ботвоуборочного рабочего органа свеклоуборочной машины, обеспечивающее высокую производительность, сохранение качества ботвы и эффективное заполнение мобильной емкости ботвой, на основе обоснования параметров ботвошвыряльного устройства и применения нового способа и механизма подачи ботвы в швырялку.

Для достижения указанной цели были поставлены и решались следующие задачи:

- обобщить результаты исследований применения различных конструкций ботвоуборочных рабочих органов свеклоуборочных машин и выявить перспективные направления их совершенствования с учетом требований поточной технологии уборки сахарной свеклы;

усовершенствовать ботвоуборочное устройство швыряльного типа на основе применения нового способа и механизма подачи ботвы в швырялку, обеспечивающих высокую производительность, равномерное и полное заполнение мобильной емкости ботвой при сохранении ее кормовых качеств;

на основании проведенных теоретических исследований определить и обосновать параметры ботвошвыряльного устройства с центральным питателем;

путем лабораторных исследований проверить результаты теоретических исследований и уточнить теоретически обоснованные параметры ботвошвыряльного устройства с центральным питателем;

изучить теоретическим и экспериментальным путем движение материала в ботвошвыряльном устройстве и определить влияние его параметров на качество убранной ботвы и степень заполнения мобильной емкости ботвой;

исследовать в полевых условиях работу свеклоуборочных и ботвоуборочных машин с разработанным ботвоуборочным рабочим органом - ботвош-выряльным устройством с центральным питателем;

определить экономическую эффективность применения свеклоуборочных и ботвоуборочных машин с ботвошвыряльным устройством.

Основные положения, выносимые на защиту:

разработанное нами ботвошвыряльное устройство к свеклоуборочному комбайну (авторское свидетельство № 324979 и патент РФ на полезную модель) обеспечивает полную и равномерную загрузку кузова мобильной емкости и сохранность кормовых качеств ботвы;

основные параметры и режимы работы ботвошвыряльного устройства с центральным питателем: необходимая и достаточная высота конуса питателя Н= 0,28-0,30 м, входной диаметр конуса питателя Д=0,5-0,55 м, угол наклона образующей конуса к его высоте а = 28-32, угол между направляющей и образующей питателя у = 35-40, высота направляющей питателя h = 28-30 мм, частота вращения конуса питателя СОк= 9-11 об/с, диаметр швыряльного колеса Д«

= 0,86 м, частота вращения швыряльного колеса СОш =10 об/с;

- применение ботвошвыряльного устройства с центральным питателем обеспечивает снижение эксплуатационных затрат и уменьшение потерь ботвы, за счет чего достигается экономический эффект в размере 441,3 руб/га или 17652,0 руб. в год на одну машину при годовой выработке 40 га.

ц - разработанный ботвоуборочный рабочий орган - ботвошвыряльное уст-

ройство с центральным питателем позволяет довести полноту загрузки объема мобильной емкости до 100-110 % и сохранить при этом высокие кормовые качества ботвы.

В процессе теоретических и экспериментального исследований при участии автора было разработано несколько конструкций ботвошвыряльного устройства. На одну из них получено авторское свидетельство СССР на изобрете-

ч ние № 324979 и положительное решение на выдачу патента на полезную мо-

дель по заявке № 2006110071/22(010951).

Подобные работы
Оликов Валерий Петрович
Разработка и обоснование технологических и конструктивно-режимных параметров ориентирующего устройства для посадки высадков сахарной свеклы
Гайсин Роберт Мударисович
Разработка и исследование спирально-винтового устройства открытого типа для механизированных технологий в сельскохозяйственном производстве
Садыков Жарылкасын Сарсенбекович
Разработка технологии и средств механизации уборки семян ломкоколосника ситникового в аридной зоне Казахстана
Скворцов Александр Константинович
Разработка ресурсосберегающих технологий и средств механизации уборки зерновых культур на основе использования инерционно-оч#сных молотильных аппаратов
Исмаилов Сади Биннат оглы
Обоснование технологии и средств механизации уборки ранней капусты в условиях субтропиков Азербайджанской ССР
Дорохов Аркадий Порфирьевич
Совершенствование технологии и механизации возделывания и уборки картофеля
Дагубаев Жармухамет Мусагалиевич
Обоснование технологии и средств механизации для уборки незерновой части урожая колосовых культур на Юге Казахстана
Крячко Владимир Михайлович
Обоснование конструктивно-режимных параметров доочистителя головок корнеплодов сахарной свеклы
Семов Иван Николаевич
Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров дискового высевающего аппарата с подпружиненным выталкивателем семян сахарной свеклы
Спевак Николай Владимирович
Совершенствование технологии производства компостов с разработкой и обоснованием параметров устройства для измельчения твердых органических удобрений

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net