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:

Богус Шумаф Нухович. Анализ и синтез молотильно-сепарирующих устройств рисозерноуборочных комбайнов : диссертация ... доктора технических наук : 05.20.01.- Краснодар, 2005.- 526 с.: ил. РГБ ОД, 71 06-5/348

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 6

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ РИСОЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ 14

1.1 Современные тенденции развития рисозерноуборочных комбайнов 14

1.2 Анализ молотильных устройств различных конструкций 29

1.3 Аксиально-роторные молотильно-сепарирующие устройства 3 8

1.4 Молотильные устройства со смещенным пиком сепарации 39

1.5 Анализ вибрационных молотильных устройств 42

1.6 Анализ математических моделей технологического процесса МСУ 46

1.7 Анализ особенностей технологических процессов работы МСУ 60

1.7.1 Обмолачивающее действие молотильного устройства 62

1.7.2 Сепарирующее действие молотильного устройства 64

1.7.3 Повреждающее действие молотильного устройства 68

1.8 Выводы, обоснование выбранного направления и задачи исследования 70

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РИСА 76

2.1 Методика исследований физико-механических свойств рисостебельной массы 76

2.1.1 Программа исследований физико-механических свойств рисостебельной массы 78

2.1.2 Обработка экспериментальных данных методами матричного исчисления для получения аппроксимирующего полинома

2.2 Коэффициент межстеблевого трения в соломистом слое 87

2.3 Коэффициенты трения рисостебельной массы 96

2.4 Обмолачиваемость районированных и селекционных сортов риса на Кубани 102

2.5 Растрескиваемость зерновки риса от времени просушки в валке 113

3 КЛАССИФИКАЦИЯ МСУ ПО ПРИНЦИПАМ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБМОЛАЧИВАЕМЫЙ МАТЕРИАЛ И ИХ СИНТЕЗ 127

3.1 Программа и методика проведения классификации 127

3.2 Классификационные признаки молотильно-сепарирующих устройств 133

3.3 Особенности воздействия рабочих органов МСУ на обмолачиваемый материал 138

3.4 Статистический метод оценки конструктивных схем МСУ 142

3.5 Доминирующие процессы воздействия рабочих органов МСУ на обмолачиваемый материал 148

3.6 Общеметодологические принципы моделирования доминирующих процессов 158

3.7 Системный анализ технологических процессов рисозерноуборочных комбайнов 165

3.7.1 Идентифицируемость математической модели 169

3.8 Синтез молотильно-сепарирующих устройств 174

3.9 Аксиоматизация процессов обмолота и сепарации 183

3.10 Общие аксиоматические положения характерные для технологического процесса МСУ 186

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБМОЛОТА РАСТИТЕЛЬНОЙ МАССЫ 188

4.1 Исходные методические предпосылки 188

4.2 Моделирование процесса сжатия растительной массы 1

4.2.1 Общий вид математической модели процесса сжатия 191

4.2.2 Деформация обмолачиваемой массы в рабочей зоне МСУ 196

4.2.3 Закономерность изменения рабочего зазора в молотильном устройстве 205

4.2.4 Усилие сжатия растительной массы подвижной силой 209

4.2.5 Работа сжатия растительной массы подвижной силой 214

4.3 Моделирование процесса движения растительной массы 219

4.3.1 Движение растительной массы в рабочем зазоре вальцового МСУ 219

4.3.2 Кинематические параметры обмолачиваемой массы в вальцовом МСУ 226

4.4 Обоснование параметров вальцовых МСУ 241

4.4.1 Определение числа ударов ребер вальцов по обмолачиваемой массе 241

4.5 Логистические распределения в земледельческой механике 250

4.6 Аналитические основы энергетики вальцовых МСУ 2

4.6.1 Мощность на преодоление вредных сопротивлений 261

4.6.2 Мощность на вибрацию рисостебельной массы 263

4.6.3 Мощность сжатия рисостебельной массы в рабочем зазоре 264

4.6.4 Мощность на преодоление сил трений в рабочем зазоре 265

4.6.5 Мощность разрыва стеблей 268

4.6.6 Мощность очеса рисостебельной массы 268

4.6.7 Мощность отбрасывания продуктов обмолота 269

5 МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНЫХ ПРОЦЕССОВ В МСУ 273

5.1 Исходные научно-методические предпосылки 273

5.2 О взаимодействии вальца барабана с обмолачиваемой массой 276

5.3 Способы определения критической скорости удара рабочего органа по зерну 285

5.3.1 Обоснование критической скорости удара по зерновке 286

5.4 Определение продолжительности времени удара 293

5.5 Энергетический способ определения критической скорости 299

5.6 Активные и реактивные ударные импульсы в молотильном барабане 301

5.7 Момент инерции молотильного барабана под действием ударных сил 307

6 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 316

6.1 Экспериментальные исследования молотильно-сепарирующего устройства 316

6.1.1 Зависимость агротехнических показателей от параметра

т и скорости подачи 316

6.1.2 Зависимость агротехнических показателей от начальной установки и частоты вращения вальцов при/=4 321

6.1.3 Зависимость агротехнических показателей работы МСУ от параметров рабочего зазора 323

6.1.4 Зависимость дробления и недомолота зерна от производительности и скорости подачи 326

6.2 Определение мощности на привод вальцов барабана и подбарабанья 328

6.2.1 Баланс мощности вальцового молотильного устройства 332

7 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РИСОУБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ С РАЗЛИЧНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ МСУ 335

8 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ, ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ 3

8.1 Выводы 341

8.2 Предложения научно-исследовательским, проектно-конструкторским организациям и производствам 343

ЛИТЕРАТУРА 345

ПРИЛОЖЕНИЯ  

Введение к работе:

Снижение потерь зерна при уборке является одним из основных направлений увеличения его производства и снижения его себестоимости при его производстве. Даже при благоприятных условиях, при комбайновом обмолоте его теряется от 3% до 8% риса, а с увеличением урожайности зерновых культур и риса имеет место тенденция к увеличению прямых и косвенных потерь.

С развитием зерноуборочной техники их агротехнические показатели обмолота улучшаются. Это видно на примере создания комбайнов нового поколения «Дон-1500Б» и «Енисей- 1200НМ», «Енисей-950», «Дон-2600ВДР» сменивших менее производительные СК-5А «Нива», «Дон-1200».

Утвердившийся эволюционный путь создания зерноуборочной техники неизбежно приводит к быстрому возрастанию затрат на единицу полезного эффекта.

Создание новых молотильно-сепарирующих устройств идет преимущественно по пути совершенствования традиционных принципов и усложнения базовых конструкций с одновременным увеличением габаритных размеров, то есть по исчерпывающим свой технический, технологический и экономический потенциал направлениям.

Все это в полной мере относится и к молотильно-сепарирующему устройству, от улучшения работы которого зависит эффективность выполнения технологических функции сепарирующими системами и, естественно, качество работы всего зерноуборочного комбайна в целом. Однако за более чем вековую историю развития и непрерывных экспериментально-теоретических исследований, молотильный аппарат не претерпел существенных конструктивных изменений и кинематических параметров. Эффективное использование этих результатов затрудняется тем, что они получены при различных агрофонах, поэтому во многом не полны, зачастую противоречивы, и с трудом поддаются теоретическим обобщениям. Подобная ситуация объясняется широким диапазоном изменения физико-механических свойств обмолачиваемой массы, многообразием и сложностью физических явлений и процессов, происходящих в молотильном пространстве, имеющих статистическую природу и нелинейный характер зависимостей, протекающих дискретно в многокомпонентной анизотропной среде, сопровождающихся ударными воздействиями при наличии сил трения и других видов силового нагружения, а также различного вида колебаниями. Получение надежного опытного материала требует больших трудовых и энергетических затрат даже в лабораторно-исследовательской практике. Все это затрудняет системный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Все это явилось причиной тому, что исходные представления о природе обмолота, оставались длительное время основой, на которой строились теоретические обобщения в работах В.П. Горячкина, М.Н. Летошнева, И.Ф. Василенко, В.А. Желиговского, Г.И. Назарова, М.А. Пустыгина, В.Г. Антипина, Г.К. Колганова, А.А. Роя, Н.И. Косилова, Б.Н. Четыркина, Б.Н. Кутепова, П.А. Шабанова, А.Д. Логина, В.П. Гаврилова, Г.Ф. Серого и др., внесших на начальном этапе развития земледельческой механики наибольший вклад в этот важнейший раздел.

Уточнение характера взаимодействия рабочих органов молотильно-сепарирующего устройства с обмолачиваемым материалом в исследованиях С.А. Алферова, Н.Т. Гармаша, З.И. Воцкого, И.А. Гетьманова, Э.В. Жалнина и многих других авторов позволило Э.И. Липковичу и Н.И. Кленину с существенно разных позиций обобщить накопленный экспериментальный и теоретический материал.

Однако за последнее время появились уточнения и новые данные о структуре растительной массы и закономерностях деформации и движения ее компонентов в молотильном пространстве, которые отражены в работах Н.И. Кленина, В.А. Антипина, Г.И. Дворцова, З.И. Воцкого, А.И. Гетьманова, В.М. Ко-робицына, В.Д. Обрезанова, М.Е. Карлова, Г.А. Кузина В.В. М.И. Чеботарева, В.В. Деревенко, В.Е. Даметкина и др. исследователей, теоретические разработки которых вошли в противоречие с утвердившейся практикой создания МСУ.

Особенности физико-механических свойств рисостебельной массы таковы, что становится очевидной необходимость моделирования технологии обмолота с принципиально иных позиций. Наряду с изысканием оптимальных параметров рабочих органов на «макроуровне», а именно, на основе схемных решений и рационального изменения габаритных размеров, существующих молотильно-сепарирующих систем (увеличение диаметра молотильного барабана, угла обхвата подбарабанья, удлинение соломотряса, увеличение ширины молотилки и т.д.) и поиска лучших режимов функционирования известных рабочих органов, основанных на анализе элементарных взаимодействий компонентов обмолачиваемой массы с рабочими поверхностями, появилась необходимость создания принципиально новых технических решений, связанных с расширением представления о физико-механических свойствах обмолачиваемой массы.

Актуальность этого направления подтверждается еще и тем, что появившиеся за последнее время серия роторных МСУ отличаются друг от друга, большей частью, способом подачи, а по принципу воздействия на обмолачиваемую массу копируют бильные МСУ, хотя в определенной мере лишены их недостатков. Основной их недостаток заключается в повышенной энергоемкости процесса обмолота, вызванной высокой степенью деформации и измельчения растительной массы. Масса высокой влажности имеет тенденцию к жгути-рованию в роторном молотильно-сепарирующем устройстве.

Все это, вместе взятое, диктует необходимость проведения нового этапа исследований, который позволил бы глубже проникнуть в сущность явлений, протекающих при обмолоте, и за счет рационального использования вновь выявленных технологических свойств интенсифицировать, и видоизменить процессы в молотильном пространстве с целью существенного повышения удельных агротехнических характеристик молотильно-сепарирующих устройств и зерноуборочного комбайна в целом. В настоящей работе, на базе исследований, выполненных в КубГАУ, на кафедре ТиПМ изложены анализ и синтез молотильно-сепарирующих устройств рисозерноуборочных комбайнов. Они включают изучение закономерностей деформации и движения компонентов обмолачиваемой массы в молотильном пространстве, исследование процесса обмолота с учетом физико-механических свойств стеблевого потока, процесса сепарации - с учетом изменения структуры соломистого вороха и процесса повреждения растительной массы с учетом конечности элементов, ее составляющих.

При этом рассмотрены структура рисостебельной массы и механика взаимодействия ее компонентов с рабочими вальцами, как барабана, так и подбара-банья, разработаны методики синхронной регистрации компонентов давления обмолачиваемой массы в молотильном пространстве, и идентификации и обработки результатов тензометрирования усилий, как быстропротекающих импульсных процессов.

Однако методологические основы, позволяющие обосновать наиболее целесообразные направления развития теории процессов обмолота и сепарации зерна в комбайнах, требуют дальнейшего совершенствования.

Актуальность работы Современная стратегия развития механизации сельскохозяйственного производства предусматривает увеличение производительности и качества работы сельскохозяйственных агрегатов, включая и зерноуборочную технику. Зерноуборочный комбайн - основная уборочная машина, от которого зависит эффективность работы всего уборочно-транспортного комплекса.

Главным рабочим органом зерноуборочного комбайна является молотиль-но-сепарирующее устройство, определяющее производительность, потери и качество зерна. Многими исследователями установлено, что потенциальные возможности классической схемы МСУ почти исчерпаны, и традиционные пути повышения их производительности уже не дают существенного эффекта. Отсюда возникает проблема их анализа по принципам воздействия на обмолачиваемый материал и синтеза новых конструктивных решений в направлении ин 10 тенсификации работы МСУ при снижении энергозатрат за счет оптимального сочетания различных принципов воздействия на хлебную массу.

Это обосновывает актуальность классификации общих принципов воздействия на обмолачиваемый материал, выявление технологических особенностей каждого из них и целенаправленного выбора наиболее оптимальных их сочетаний. Большинство исследователей изучали работу отдельных конструкций молотильных аппаратов и не уделяли внимания анализу общих принципов воздействия на обмолачиваемый материал.

В то же время обобщенный анализ этих принципов воздействия и выявление доминирующих в каждом типе МСУ позволит синтезировать новые конструкции МСУ, обладающие незначительным разрушением незерновой части, повышенной сегрегацией, стратификацией, сепарирующей способностью под-барабанья и минимальными удельными энергозатратами.

Обобщенный анализ состояния проблемы совершенствования молотильно-сепарирующих устройств рисозерноуборочных комбайнов позволил сформулировать следующую рабочую гипотезу:

Анализ математических моделей технологического процесса молотильно-сепарирующих устройств рисозерноуборочных комбайнов и обработка априорной информации по принципам воздействия рабочих органов на обмолачиваемый материал статистическими методами ранговой корреляции, может дать возможность установления общих принципов механического воздействия рабочих органов МСУ на обмолачиваемый материал. А ранжирование и формализация этих принципов может позволить установить направления интенсификации технологического процесса обмолота и синтезировать по их результатам технологические процессы новых конструкций МСУ по критерию; производительность, сегрегация, стратификация и сепарация зерна.

В соответствии с рабочей гипотезой, цель и задачи исследований сформулированы после изучения и анализа состояния вопроса и приведены в п. 1.8. Научную новизну исследований представляют:

1. Методика установления доминирующих факторов воздействия рабочих органов на обмолачиваемый материал в любом типе МСУ на основе формализации априорных сведений о процессе, обработанных статистическими методами ранговой корреляции;

2. Классификация и ранжирование доминирующих принципов воздействия рабочих органов различных конструкций МСУ на обмолачиваемый материал;

3. Статистические распределения усилий отрыва колосков от плодоножки и закономерность влияния на выход риса сроков просушки в валках и способов уборки районированных сортов в южном регионе РФ, позволивших установить оптимальные сроки и режимы обмолота; 

4. Методика установления закономерности движения и кинематических параметров обмолачиваемой массы в рабочем зазоре МСУ;

5. Методика аналитического определения зависимости критической скорости соударения рабочего органа с обмолачиваемым материалом;

6. Аналитические зависимости значений ударных импульсов и импульсивных реакций в молотильно-сепарирующем устройстве;

7. Методика аппроксимации графиков сатурационных технологических процессов с наличием предельного значения функции;

8. Обоснование конструктивно-компоновочного решения привода МСУ (патент №2242113), обеспечивающий стабильность технологического процесса и щадящий режим работы двигателя, повышение производительности комбайна и экономию топлива;

9. Комплект математических моделей, программ и алгоритмов расчета параметров процесса воздействия на обмолачиваемый материал различных типов рабочих органов, их режимов работы с учетом физико-механических свойств обмолачиваемой массы. На защиту выносятся следующие результаты исследований:

- классификация и ранжирование доминирующих принципов воздействия рабочих органов различных конструкций МСУ на хлебную массу;

- методика установления доминирующих факторов воздействия рабочих органов на обмолачиваемый материал в любом типе МСУ на основе формализации априорных сведений о процессе обработанных статистическими методами ранговой корреляции;

- закономерности статистического распределения усилий отрыва колосков от плодоножки и закономерность влияния на выход риса сроков просушки в валках и способов уборки районированных сортов в южном регионе РФ, позволивших установить оптимальные сроки и режимы обмолота;

-аналитические основы установления закономерности движения и кинематических параметров обмолачиваемой массы в рабочем зазоре МСУ;

- энергетический метод аналитического определения зависимости критической скорости соударения рабочего органа с обмолачиваемым материалом;

- методика аналитического определения значений ударных импульсов и импульсивных реакций в молотильно-сепарирующем устройстве;

- методика аппроксимации графиков сатурационных технологических процессов с наличием предельного значения функции;

- конструктивно-компоновочное решения привода МСУ (патент №2242113), обеспечивающий стабильность технологического процесса и щадящий режим работы двигателя, повышение производительности комбайна и экономию топлива;

- комплект математических моделей, программ и алгоритмов расчета параметров процесса воздействия на обмолачиваемый материал различных типов рабочих органов, их режимов работы с учетом физико-механических свойств обмолачиваемой массы. Работа в целом выполнена в Кубанском государственном аграрном университете в соответствии со «Стратегией машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 г.», утвержденной Минпромнауки России, МСХ РФ и РАСХН; программы - ОЦ 0.35 «Создание и освоение высокопродуктивных сортов риса, технологических процессов и оборудования для его возделывания, уборки и послеуборочной обработки» (1981-1985 гг.); научно-технической программой на период 1992-2005 гг. «РИС РОССИИ», а также госбюджетной тематики университета на 1991-2005 гг. (ГР № 01910049840), (ГР № 01200113467), составленной по плану развития АПК Российской Федерации.  

Подобные работы
Скворцов Игорь Петрович
Повышение качества работы молотильно-сепарирующего устройства комбайна Дон-1500Б за счет применения системы контроля процесса повторного обмолота
Бесаев Аркадий Николаевич
Разработка и обоснование параметров захватывающего устройства стряхивателя плодоуборочного комбайна
Савельева Екатерина Владимировна
Разработка и обоснование загрузочных устройств для пневмотранспортирования продуктов обмолота в зерноуборочных комбайнах
Закалин Евгений Николаевич
Анализ и синтез параметров управляемого технологического процесса центробежного дискового туковысевающего аппарата
Амосов Владимир Владимирович
Машинный анализ и синтез доменных устройств
Коробкова Елена Николаевна
Методы и алгоритмы анализа и синтеза цифровых устройств, основанные на представлении логических функций в обобщенной форме
Голубинский Андрей Николаевич
Синтез и анализ радиотехнических устройств оценки углового положения источника радиоизлучения по сигналам переизлученным неоднородностями среды
Павлов Борис Изосимович
Построение и применение обобщенных моделей пневмо-, гидромеханических устройств в системах автоматизированного анализа и синтеза
Тихонов Андрей Ильич
Разработка моделей и методов анализа и синтеза решений в автоматизированном проектировании электромеханических устройств
Бахвалов Алексей Юрьевич
Электромеханические устройства с дискретной вторичной частью: алгоритмы анализа и синтеза и усовершенствованные конструкции

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