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:

Бенюх Олег Анатольевич. Обоснование параметров ленточного водоподъемника при работе на повышенных скоростях : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01.- Оренбург, 2006.- 159 с.: ил. РГБ ОД, 61 06-5/2418

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. Состояние вопроса 14

1.1 Некоторые особенности развития аграрного сектора Казахстана

в период после 1999г 14

1.1.1 Обзор структуры аграрного сектора 14

1.1.2 Особенности водоснабжения небольших сельскохозяйственных

производителей 16

  1. Обзор и анализ параметров средств механизации подъема воды 19

  2. Обзор основных направлений проведения исследований по ленточным водоподъемникам 30

  3. Ленточный водоподъемник как частный случай плоскоременной передачи 41

  4. Особенности работы ленточного водоподъемника на различных скоростях и его основные параметры 45

  5. Цель исследований 47

2. Теоретические обоснование работы ленточного водоподъемника на
повышенных коростях
48

  1. Производительность ленточного водоподъемника 48

  2. Определения давления в слое воды между лентой и ведущим барабаном 51

2.3 Определение толщины слоя воды между лентой и ведущим
барабаном 57

  1. Распределение давления в слое воды между лентой и ведущим барабаном 59

  2. Анализ результатов теоретических исследований 60

3. Методика экспериментальных исследований 62

  1. Общие принципы научного эксперимента 62

  2. Схема экспериментальной установки 65

  3. Общая методика проведения экспериментальных исследований 72

3.4 Методика проведения исследований различных кинематических

схем 73

  1. Методика проведения исследований по определению зависимости выходных параметров водоподъемника от угла расположения прижимного ролика 74

  2. Методика проведения исследований для определения диапазона величины усилия прижатия ролика 77

  3. Методика определения зависимости выходных параметров водоподъемника от количества прижимных роликов 78

  4. Методика проведения многофакторного эксперимента 79

  1. Методика отсеивающего эксперимента 80

  2. Построение линейной модели 83

  3. Квадратичная модель, выбор плана 87

  4. Поиск оптимума целевой функции, построение графических зависимостей 89

4. Результаты экспериментальных исследований и их анализ 91

4.1 Сравнение выходных параметров различных кинематических

схем водоподъемников 91

4.2 Зависимость выходных параметров водоподъемника от угла
расположения прижимного ролика 95

  1. Влияние усилия прижатия ролика на выходные параметры водоподъемника 101

  2. Отсеивающий эксперимент 106

  1. Влияние количества роликов на выходные параметры водоподъемника 116

  2. Полнофакторный эксперимент (ПФЭ) 120

  1. Расчет линейной модели 120

  2. Расчет квадратичной модели 123

  1. Построение поверхностей отклика, оптимизация параметров водоподъемника 125

  2. Производственные испытания 132

4.9 Анализ результатов экспериментальных исследований 135

5. Экономическая эффективность предлагаемого ленточного

водоподъемника 136

Общие выводы и предложения 142

Литература 145

Приложения 154

Введение к работе:

Развитие животноводства, в частности мясного скотоводства и овцеводства, связано с использованием естественным пастбищ. Казахстан имеет большую площадь естественных пастбищ, из которой большая часть находится в сухостепной зоне с малым количеством осадков и поверхностных водоисточников, а для успешного развития пастбищного скотоводства поение животных должно осуществляться в соответствии с зоотехническими требованиями, т.е. должна выдерживаться кратность, продолжительность поения и др.[3,5]

Поэтому вопрос о пастбищном водоснабжении на сегодняшний день имеет большое экономическое значение. Важность развития сельского хозяйства, в частности пастбищного скотоводства, отражено Н.А. Назарбаевым в стратегии развития нашего государства "Казахстан 2030". "На первых порах, до 2010 года нам необходимо сосредоточиться на трудоемких отраслях, которые перспективны с позиции их возможностей и конкурентоспособности. Это, в порядке приоритетов, сельское хозяйство, лесная и лесоперерабатывающая промышленность, легкая и пищевая промышленность, туризм, жилищное строительство и создание инфраструктуры...» [1]

Пастбищное водоснабжение имеет свои специфические особенности, отличающие его от водоснабжения сельских населенных пунктов, а именно: территориальная разбросанность мелких водоисточников на значительных расстояниях при плохом качестве дорог, сезонность использования пастбищного участка и водопункта, непосредственный и кратный водопой у водопунктов, прямое воздействие природных факторов на сооружения и машины, применение местных маломощных энергетических установок, малый свободный напор над земной поверхностью, недостаток

квалифицированного обслуживающего персонала, отдаленность ремонтно-технической базы и др.

В общем виде пастбищное водоснабжение включает: строительство, ремонт и эксплуатацию водоподъемных агрегатов и вспомогательных сооружений, подъем воды, ее транспортирование и распределение, обеззараживание и улучшение качества воды, энергоснабжение. На пастбищах источниками водоснабжения могут быть: буровые скважины, шахтные колодцы, открытые водоемы и хозяйственные водопроводы. Общая схема водоснабжения на пастбищах состоит из водоисточника, водоподъемника, запасного резервуара, площадки с водопойными корытами.

Для водоснабжения водопойных пунктов в первую очередь необходимо использовать подземные воды, как более надежный и экономичный источник. Подземные воды не требуют очистки и тем самым упрощают эксплуатацию. На долю подземных вод приходится более 65%, а в некоторых районах круглогодового пастбищного содержания скота - около 90% объема потребляемой животными воды. Поэтому, роль средств механизации для подъема подземных вод трудно переоценить.

Гарантированное водоснабжение на пастбищах и в сельских населенных пунктах в значительной мере зависит от надежности конструкций и показателей водоподъемносиловых агрегатов. К основным природно-хозяйственным условиям, от которых зависит механизация пастбищного водоснабжения, относятся:

климатические: температура воздуха, снежный покров, промерзание грунта, ветер;

проходимость сезонных пастбищ транспортом (рельеф местности и грунтовые поверхности);

сезон, период использования и скотоемкость пастбищных массивов.

К выше перечисленным факторам, влияющим на выбор средств механизации водопойных пунктов, в условиях рыночной экономики добавляются и выходят на одно из первых мест по значимости факторы,

7 определяющие экономические показатели водопойных пунктов в целом, и

водоподъемных агрегатов в частности. В настоящее время происходит

постоянный рост цен на источники энергии, и это легко объяснимо, ведь

объем традиционных видов топлив, не смотря на их, казалось бы,

неисчерпаемые запасы постоянно сокращается. При этом потребность в их

количестве не снижается, а увеличивается с каждым годом. Не все мелкие

крестьянские хозяйства, которые в большом количестве образовались после

реорганизации совхозов и колхозов, могут позволить себе содержание на

своем балансе довольно дорогих в эксплуатации и обслуживании

водоподъемносиловых агрегатов, требующих квалифицированного

обслуживающего персонала, расхода, топлива и электроэнергии.

Поэтому целесообразно было бы использование нетрадиционных источников энергии, в частности энергии ветра, что благоприятно в Костанайской области с ее степным ландшафтом и устойчивой розой ветров. На сегодняшний день уже существует ряд ветровых установок, которые с успехом могут применяться для приведения в действие водоподъемных агрегатов. Предпосылкой для использования ветровых установок является наличие на большей части территории Казахстана ветров достаточной силы. Положительной стороной использования ветровых установок на водопойных пунктах является то, что не требуется подведение электроэнергии, подвоз горючесмазочных материалов, а затраты на содержание водопойных пунктов с ветровыми установками значительно упрощаются из-за отсутствия таких элементов, как двигатель внутреннего сгорания и электрооборудования.

Поэтому считаем целесообразным оснащение водопойных пунктов ветровыми установками и водоподъемников малой производительности.

Наиболее простыми по конструкции из всех типов водоподъемников, используемых на пастбищах, являются ленточные.

Ленточные водоподъемники относятся к капиллярным водоподъемным механизмам, принцип их работы основан на использовании сил молекулярного притяжения, возникающих в поднимаемой лентой слое воды.

8 Отличительные достоинства капиллярных водоподъемников - простота

конструкции и обслуживания, надежность, высокий (в среднем 0,55) по

сравнению с насосами к.п.д., а также возможность регулирования высоты

подъема и подачи воды в широких пределах. [2]

Кроме того, ленточные водоподъемники отличаются доступностью ремонта в условиях малых крестьянских хозяйств, высокой экономичностью агрегата, высокой ограниченностью по содержанию механических примесей (до 0,5%) и минерализацией воды (до 10 г/дм3), малым моментом трогания рабочего органа (ленты), что позволяет применять привод с использованием энергии ветра. [2]

Таким образом, считаем исследования в области создания и модернизации ленточных водоподъемников весьма перспективными и полезными для индустриализации аграрного производства нашей страны, снижения себестоимости отечественной сельскохозяйственной продукции в целом, повышения ее конкурентоспособности перед предстоящим вступлением Казахстана во Всемирную Торговую Организацию.

На защиту выносится конструктивная схема ленточного

водоподъемника и следующие научные положения:

а) аналитические выражения для определения основных параметров
предложенного ленточного водоподъемника, полученные в результате
теоретических изысканий;

б) результаты экспериментальных исследований и полученные на их основе
зависимости по проверке выдвинутой на основании теоретических
изысканий рабочей гипотезы и определению оптимальных параметров
водоподъемника;

в) результаты экономической оценки эффективности применения
предложенного водоподъемника.

9 Цель исследования - повышение производительности ленточного

водоподъемника.

Предмет исследования - аналитические и функциональные зависимости

процесса работы ленточного водоподъемника в режиме повышенных

скоростей.

Объект исследования - процесс подъема воды ленточным водоподъемником.

Задачи исследования:

  1. Провести анализ и классификацию совершенствований и наметить пути повышения производительности ленточного водоподъемника.

  2. Разработать кинематическую схему ленточного водоподъемника для работы на повышенных скоростях

  3. Обосновать теоретически повышение производительности ленточного водоподъемника за счет изменения скоростного режима.

  1. Установление слагаемых производительности скоростного ленточного водоподъемника

  2. Обоснование конструктивных совершенствований, направленных на повышение производительности скоростного водоподъемника;

  3. Распределение гидродинамического давления в слое воды между лентой и ведущим барабаном;

  4. Определение толщины слоя жидкости между поверхностью ведущего барабана и лентой

4. Исследовать экспериментально конструктивно-режимные параметры
усовершенствованного скоростного ленточного водоподъемника

  1. Сравнительные исследования кинематических схем ленточных водоподъемников с дополнительными роликами;

  2. Обоснование угла расположения прижимного ролика;

  3. Обоснование усилия прижатия ролика к ленте:

4.4 Исследования влияния комплекса параметров на выходные

10 характеристики ленточного водоподъемника; 4.5 Оптимизация конструктивно-режимных параметров.

  1. Провести производственные испытания предлагаемого ленточного водоподъемника.

  2. Дать технико-экономическую оценку предлагаемого ленточного водоподъемника.

Методика исследования.

Теоретические исследования проведены на основании известных законов механики и гидродинамики. Решение полученных уравнений осуществлялось с помощью математической системы MathCAD 2000 на ПЭВМ. Экспериментальные исследования проводились на основании действующих ГОСТов и ОСТов, обработка полученных результатов осуществлялась на ПЭВМ с использованием электронных таблиц Excel. На основе результатов математического моделирования были получены оптимальные значения конструктивных и технологических параметров ленточного водоподъемника для работы на повышенных скоростях.

Научная новизна работы.

обоснована возможность повышения производительности ленточного водоподъемника за счет уменьшения проскальзывания ленты на ведущем барабане водоподъемника путем компенсации силы гидродинамического давления возникающей в слое воды между лентой и ведущим барабаном;

теоретическими и экспериментальными исследованиями доказана возможность повышения производительности с помощью конструктивного совершенствования установкой прижимного ролика внутри водосборного корпуса:

получены аналитические зависимости для определения рациональных параметров ленточного водоподъемника для работы на повышенных скоростях;

на основе экспериментальных исследований получена математическая модель количественных показателей процесса подъема воды;

- обоснована технико-экономическая эффективность предлагаемого
ленточного водоподъемника.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций
подтверждается сходимостью результатов теоретических и

экспериментальных исследований с определением доверительных интервалов случайных величин.

Практическую ценность представляют:

конструкция ленточного водоподъемника для работы на повышенных скоростях;

методика расчета конструктивно-режимных параметров ленточного водоподъемника;

результаты проверки в лабораторных и производственных условиях

основных положений работы.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы
представлялись на научно-практических конференциях Костанайского
государственного университета (Костанай, 2003...2005г.), международной
научно-практической конференции Костанайского инженерно-

экономического университета (Костанай, март 2005г.); научно-практических конференциях Оренбургского государственного аграрного университета (Оренбург, 2004...2005 гг.); международной научно-практической конференции Рудненского индустриального института (Рудный, сентябрь 2005г.)

Внедрение. Опытный образец ленточного водоподъемника повышенной производительности прошел производственные испытания в крестьянском хозяйстве «Крысин В.И.», Алтынсаринского района, Костанайской области.

12 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных

работ, подана заявка на изобретение № 2005/0657.1 от 10.05.2005г.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и предложений, списка использованной литературы (101 наименование) и приложений. Работа изложена на 158 страницах машинописного текста, содержит 71 рисунок, 20 таблиц, 6 приложений.

Подобные работы
Карпенко Михаил Иванович
Обоснование оптимальных технологических параметров ротационного режущего аппарата косилок с пониженной скоростью ножей
Мамедова Лариса Владимировна
Обоснование параметров и разработка лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга для культурной вспашки на повышенных скоростях
Кушнир Валентина Геннадьевна
Совершенствование конструктивно-технологической схемы и обоснование режимных параметров ленточного водоподъемника
Таркивский Виталий Евгеньевич
Повышение эффективности функционирования МТА путем оптимизации скорости движения при выполнении сельскохозяйственных работ
Калиновский Василий Иосифович
Обоснование параметров и конструктивной схемы соединения энергонасыщенных тракторов класса 30 кН с навесными и полунавесными плугами
Литвинов Максим Владимирович
Обоснование параметров и режима работы вальцовых рабочих органов при отжиме сока из стеблей сахарного сорго
Икоева Эмма Юрьевна
Разработка и обоснование параметров привода безредукторного молочного сепаратора для фермерских хозяйств
Белых Сергей Анемподистович
Обоснование параметров дозирующей системы машины для дифференцированного внесения минеральных удобрений
Колегаев Илья Александрович
Разработка принципов и обоснование параметров компьютерного моделирования вариантов использования машинно-тракторного парка сельскохозяйственного предприятия для целей оперативного управления технологическими процессами в растениеводстве
Горюшинский Валентин Сергеевич
Совершенствование резания корнеплодов с обоснованием параметров измельчителя

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