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:

Осипова Анна Михайловна. Разработка и обоснование параметров режущего аппарата машинки для стрижки овец : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.01 / Осипова Анна Михайловна; [Место защиты: Оренбург. гос. аграр. ун-т].- Оренбург, 2009.- 145 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1634

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ОГЛАВЛЕНИЕ 2

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЙ
9

  1. Требования к процессу стрижки 9

  2. Пути совершенствования технологического

процесса стрижки сельскохозяйственных животных 15

1.3 Обзор и анализ существующих технических

устройств для стрижки овец и оценки стригальной

машинки 21

1.4. Цели и задачи исследования 39

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА
РЕЗАНИЯ ШЕРСТИ РЕЖУЩИМ АППАРАТОМ
СТРИГАЛЬНОЙ МАШИНКИ
41

2.1. Силовое взаимодействие лезвия с шерстью в процессе

резания аппаратом стригальной машинки 41

  1. Режущий аппарат стригальной машинки 52

  2. Анализ диаграмм резания 56

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
59

3.1. Методика определения качества работы

режущего аппарата стригальной машинки 61

3.2. Разработка методики и стенда для снятия

энергетических характеристик работы режущего
аппарата стригальной машинки 66

3.3. Разработка методики и стенда для ускоренного

испытания режущего аппарата стригальной

машинки 71

3.4. Методика лабораторных исследований 76

3.5. Методика производственных исследований 78

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ 80

4.1. Оценка качества работы режущего аппарата

стригальной машинки 80

4.2. Оценка энергетических характеристик режущего

аппарата стригальной машинки 89

4.3. Оценка надежности работы режущего аппарата

стригальной машинки 99

5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННОГО РЕЖУЩЕГО
АППАРАТА 102

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 110

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 113

ПРИЛОЖЕНИЯ 126

Введение к работе:

Одним из важнейших условий безопасности страны является повышение уровня обеспечения населения продукцией агропромышленного комплекса за счет собственного производства, ведь только при удельном весе отечественного продовольствия не менее 80% в общем объеме потребления, продовольственную независимость страны принято считать нормальной.

Увеличение объема и повышение эффективности производства продукции животноводства во многом зависит от уровня технического обеспечения.

Овцеводство одна из важнейших отраслей животноводства, обеспечивающая население страны ценными видами продуктов питания, а легкую промышленность незаменимым сырьем - шерстью.

Одной из самых трудоемких операций в овцеводстве является стрижка овец, на ее долю приходится до 50% всех затрат в отрасли. Эффективность стрижки во многом зависит от внедрения прогрессивных технологий, оборудования и новых приемов стрижки, обеспечивающих высокую производительность труда стригаля.

На современном этапе механизация стрижки овец оставляет желать лучшего. Так, практически в 95% хозяйств до сих пор используются стригальные машинки МСО - 77Б и МСУ - 200, которые были разработаны в конце 60-х годов 20 века, т.е. более 40 лет тому назад. Кроме того, в связи с распадом СССР, прекратилось и производство самих стригальных машинок и оборудования для стрижки на основном заводе «Актюбсельмаш». Небольшие партии стригальных машинок выпускал Ростовский машиностроительный завод и ряд мелких фирм, что естественно не могло удовлетворить потребность в оборудовании для стрижки овец. Исходя из вышесказанного, можно предположить что оборудование, которым располагают овцеводческие хозяйства, находится на грани полного износа, что,

несомненно, сказывается как на производительности труда при стрижке, так и на качестве получаемой шерсти.

Поэтому необходимо разрабатывать и внедрять в производство новые и усовершенствованные технологии и технические средства, которые позволят снизить стоимость получаемой продукции и увеличить ее качество, вместе с производительностью труда.

Снятие шерсти с овец осуществляется, подавляющим образом, при помощи стригальной машинки. Поэтому работы отечественных исследователей В.А. Зяблова, П.Л. Полозова, П.В. Гулянского, К.А. Месхи, Ю.И. Краморова, A.M. Пашкова, В.И Крисюка, О.Г. Ангилеева, Н.Д. Пруткова, Ю.А. Мирзоянц, С.С. Ходыко и др. направлены на совершенствование конструкции и отдельных узлов стригальной машинки. За рубежом анологичные исследования выполняли австралийцы P. Hudson, К. Atkinson, R.Dennis, В. Field и др.

Анализируя модели стригальных машинок за период с 1930 по 1987 годы, можно сказать, что изменения, вносимые в конструкцию стригальных машинок за эти годы, к значительному увеличению производительности труда стригалей не привели. Это можно объяснить различными причинами, начиная от низкой квалификации стригалей и заканчивая устаревшими приемами стрижки. Но одним из факторов сдерживающих производительность труда остается несовершенство, стригальной машинки и отдельных ее узлов, в частности режущего аппарата.

Для решения этой проблемы была поставлена цель работы совершенствование процесса стрижки путем улучшения технических параметров режущего аппарата стригальной машинки.

В качестве объектов исследования приняты: процесс стрижки животных, процесс работы стандартного и двухпробежного режущих аппаратов стригальной машинки МСУ - 200.

Предметом исследования являются закономерности, определяющие качество работы и оптимальные эксплуатационные параметры режущего аппарата стригальной машинки.

Рабочая гипотеза исследования: Снижение энергетических затрат и улучшение качества процесса среза шерсти посредством разработки конструкции двухпробежного режущего аппарата стригальных машинок и оптимизации его параметров.

Методика исследования — в работе использованы аналитический, экспериментальный и расчетно - конструктивный методы.

Аналитический метод включал изучение технологического процесса с применением методов моделирования, классической механики, системы современных средств ЭВМ.

В экспериментальных исследованиях были использованы методы математического и физического моделирования для проверки положений и выводов теории. С помощью расчетно - конструктивного метода, на основе результатов математического и экспериментального моделирования, были получены оптимальные значения эксплуатационных параметров разработанного режущего аппарата стригальной машинки.

Результаты экспериментов обрабатывались с применением методов математической статистики.

Научная новизна работы.

  1. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана методика определения энергетических параметров работы режущего аппарата стригальной машинки.

  2. Получено уравнение сопротивления перемещения режущего аппарата стригальной машинки в зависимости от эксплуатационных параметров.

  3. Получено уравнение мощности, затрачиваемой на перемещения режущего аппарата стригальной машинки в зависимости от эксплуатационных параметров.

Практическую ценность работы представляют:

  1. Конструкция режущего аппарата стригальной машинки.

  2. Конструкция стенда для определения энергетических параметров работы режущего аппарата стригальной машинки.

  3. Способ оценки качества работы режущего аппарата.

  4. Результаты проверки в лабораторных и производственных условиях основных положений работы

На защиту выносятся:

теоретические положения по определению энергетических характеристик работы режущего аппарата стригальной машинки;

конструкция и оптимальные параметры работы разработанного режущего аппарата;

конструкции стендов и методики определения энергетических параметров и надежности работы режущего аппарата стригальной машинки;

— результаты лабораторных и производственных исследований.
Достоверность основных теоретических положений подтверждена

результатами экспериментальных исследований, проведенных в лабораторных (кафедра «Механизация животноводства» Оренбургского ГАУ, отдел биотехнических систем Оренбургского научного центра УрО РАН) и производственных (ОАО «МТС Октябрьское», Октябрьского района, Оренбургской области) условиях.

Апробация работы. Общие положения диссертации опубликованы в материалах региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Оренбург, 2002), X и XI Международной научно-практической конференций «Научно-технический прогресс в животноводстве - машинно-технологическая модернизация отрасли» (ГНУ ВНИИМЖ, Москва, 2007, 2008), международной научно-практической конференций Оренбургского ГАУ (2008, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ (одна статья в журнале, рекомендованном ВАК РФ).

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и предложений, списка использованных источников (138 наименований) и приложений. Работа изложена на 125 страницах и включает 4 таблицы, 40 рисунков, 14 приложений.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Требования к процессу стрижки.

Проведение стрижки в короткие сроки — непременное условие получения высококачественной шерсти. Сроки стрижки зависят от природно-климатических условий, породы животных, механизации всего процесса. От правильной организации и проведения стрижки во многом зависит качество получаемой шерсти, физическое состояние животных после проведения технологического процесса. Правильная стрижка обеспечивает рост новой шерсти, удовлетворительное физическое и физиологическое состояние животных [17, 46].

Для того чтобы выявить перспективы совершенствования технологического процесса стрижки, необходимо рассмотреть основные требования к процессу с позиций зоотехнии, ветеринарии, технического обеспечения, организационные особенности проведения стрижки овец, а так же требования к оборудованию, используемому в процессе. Именно эти вопросы рассмотрены в этом разделе.

Грубошерстных и полугрубошерстных овец стригут два раза в год — весной и осенью, а романовских, как правило, три раза. Тонкорунных и полутонкорунных стригут раз в год - в конце мая или начале июня. Весеннюю стрижку проводят с наступлением устойчивой теплой погоды, чтобы избежать простудных заболеваний овец в первые 10-15 дней после стрижки. Однако, недопустима слишком поздняя стрижка - шерсть сваливается, засоряется растительным сором и, следовательно, ухудшается ее качество. Кроме того, у овец грубошерстных и полугрубошерстных пород может быть потеря шерсти вследствие линьки. Осеннюю стрижку обычно

проводят в сентябре, с учетом погодных и хозяйственных условий. Более поздние сроки стрижки нежелательны, так как овцы до наступления зимних холодов не успевают обрасти шерстью [27, 116]. Основные организационные и зоотехнические требования, предъявляемые к стрижке овец, заключаются в следующем:

  1. Стрижка овец должна быть проведена в сжатые сроки (за 10—15 дней). Весеннюю стрижку следует начинать после наступления теплой устойчивой погоды, а осеннюю — после отбивки ягнят от маток.

  2. Шерсть овец, поступающих на стрижку, должна быть сухой и чистой.

  3. Овец, больных заразными заболеваниями, нужно стричь в тех же помещениях, где они зимовали, выделив отдельных стригалей.

  4. Руно должно быть цельным, без разрывов. У правильно состриженного руна спинная часть находится в середине, а боковые и брюшная части - по бокам.

  5. Шерсть стрижется с одного раза как можно ближе к коже животного. Высота среза шерсти не должна превышать 4 мм. Перестриг шерсти (сечка) запрещен.

  6. На теле овцы после стрижки не должно быть порезов и оставшихся клочков шерсти.

  7. Машинку следует держать в руке так, чтобы она всей нижней плоскостью гребенки прилегала к коже овцы.

  8. При стрижке следует стараться срезать шерсть, всей шириной гребенки, ведя машинку вдоль туловища животного на возможно большую длину. Для того чтобы контролировать и поддерживать правильное положение гребенки в шерсти животного, крайний зуб гребенки должен быть все время виден.

  9. При стрижке левая рука стригаля должна находиться сзади машинки и натягивать кожу на теле животного, чтобы уменьшить складки кожи впереди машинки.

  1. Нельзя проходить машинкой два раза по одному месту, подстригать высоко остриженную за первый проход шерсть и отодвигать остриженное руно работающей машинкой.

  2. Нельзя устанавливать на стригальную машинку гребенку с острыми колющими зубьями и стричь овец затупленной режущей парой [21, 85, 137].

Выполнение части перечисленных выше требований зависит от параметров стригальной машинки. Однако эксплуатируемые в настоящее время на территории России стригальные машинки таковы, что выполнить некоторые требования в полной мере не представляется возможным.

К недостаткам наиболее распространенных стригальных машинок МСО-77Б и МСУ-200 следует отнести необходимость в частых заточках режущих пар и наличие сечки при стрижке [120]. Сечка - измельченное шерстное волокно, полученное с площадок повторного пробега лезвий ножа [82].

По данным академика В.П.Горячкина [34, 35], в каждом режущем аппарате есть участок так называемой «мертвой зоны», где нож проходит дважды по одному и тому же месту. Есть такая зона и в режущем аппарате стригальной машинки.

Сечка образуется в двух случаях. 1. Наличие «мертвой зоны» (этот показатель зависит от технических параметров стригальной машинки). 2. При неумелых действиях стригаля происходит образование перестриги (то есть двойного прохода машинкой по одному и тому же месту). От перестриги образуется от 4 г сечки на руно у стригалей высокой квалификации и до 12-17 г у стригалей низкой квалификации [82]. В первом случае сечка составляет - от 3 до 10,6 г в зависимости от марки и технического состояния машинки. По нашим данным, сечка в первом случае образуется на 30 % площади поверхности тела овцы. Учитывая, что длина сечки от 0,1 до 3 мм [39], средняя длина волокон сокращается до 4 мм. При определении стоимости шерсти длина - один из решающих показателей, и кажущаяся

незначительность длины волокон 3 мм - может сыграть решающую роль в отнесении партии шерсти к тому или иному сорту.

Стрижка овец в хозяйствах должна проходить по заранее разработанному общему плану, в соответствии с которым составляют планы работы отдельных бригад на каждый день, а также графики подгона отар и маршруты их движения к стригальным пунктам. При разработке графика подачи отар на стрижку необходимо учитывать ветеринарно-санитарное состояние поголовья. Неблагополучные по каким-либо заболеваниям отары стригут в последнюю очередь, чтобы не заразить других животных. Очередность стрижки отдельных отар устанавливает зоотехник по согласованию с ветеринарным врачом хозяйства.

Сначала стригут отары менее ценных пород, предназначенных для последующего откорма и сдачи на мясокомбинат (выбракованное поголовье, молодняк помесных и бонитировочных классов), на которых стригали восстанавливают навык работы. Затем в первую очередь пропускают маточные отары зимнего ягнения, молодняк рождения прошлого года, валухов, маток весеннего ягнения и баранов производителей. Племенных баранов целесообразно стричь ежегодно в одни и те же дни [99, 138].

Если отары смешанные, то перед стрижкой выделяют овец с однородной белой шерстью, затем белых с неоднородной белой шерстью, в последнюю очередь овец с цветной шерстью. После стрижки овец с неоднородной или цветной шерстью хорошо очищают помещение и оборудование, чтобы не засорять грубым или цветным волосом белую однородную шерсть.

Перед стрижкой овцы должны пройти 12-14 часовую голодную выдержку, так как накормленные животные плохо переносят стрижку и нередко бывают случаи заворота кишок [31]. Поэтому отары на стригальный пункт подают вечером, накануне стрижки. При стрижке маточных отар, ягнят отбивают и держат в базу или в помещении около стригального пункта.

На период стрижки в каждом хозяйстве оборудуют один или несколько стригальных пунктов, которые размещают так, чтобы стрижка прошла в оптимальные сроки, и не было чрезмерного стравливания пастбищ вокруг пунктов и потери упитанности, животных при перегоне. Расстояние перегона овец к месту стрижки не должно превышать 25 километров [83].

Мощность стригального пункта находится в прямой зависимости от сроков стрижки и производительности труда стригалей. Целесообразно, чтобы стригальный пункт обеспечивал стрижку одной или двух отар в день [42].

Подготовка стригального пункта. Стригальный пункт организуют так, чтобы обеспечить поточность и непрерывность всего технологического процесса и создать максимум удобств для стригаля и других рабочих. Передвижение овец должно происходить в одном направлении. Путь следования состриженной шерсти от стригалей на весы, классировочный стол и упаковку не должен прерываться встречными переносками.

Помещение, в котором оборудуют стригальный пункт, должно отвечать установленным требованиям. Оно должно быть светлым и достаточно просторным, чтобы у каждого стригаля было свое рабочее место, можно было разместить инвентарь и оборудование для классировки, отбора образцов, прессования и взвешивания шерсти и так же маркировки и хранения кип [114]. Кроме того, на стригальном пункте должен быть организован участок для работы ветеринарного врача, как для оценки качества работы стригаля так и для оказания неотложной помощи животному в случае причинения ему травмы.

Не остриженные овцы находятся в загонах, закрепленных за каждым стригалем. Эти загоны с решетчатым полом расположены вблизи рабочих мест стригалей. Остриженные овцы до определения качества стрижки также содержатся раздельно, в специальных счетных загонах закрепленных за конкретным стригалем.

Во время стрижки в помещении должен быть приток свежего воздуха, но без сквозняков.

На основании анализа работы стригальных пунктов, выполненным по типовым проектам, В.И. Крисюк разработал пооперационную схему процесса стрижки [73]. Пользуясь ею, можно обосновать создание на стригальном пункте следующих технологических линий:

  1. Подготовки не остриженных овец;

  2. Снятия шерстного покрова;

  3. Обработки остриженных овец;

  4. Классировки шерсти;

  5. Упаковки сырой шерсти;

  6. Зооветеринарного обслуживания;

  7. Технического обслуживания.

Основной операцией в рассматриваемом процессе является снятие шерстного покрова, т.е. непосредственно стрижка. Она может выполняться либо поточным, либо индивидуальным способом. Поточный способ осуществляется с применением передвижных станков - тележек, на которых фиксируется остригаемая овца. Их последовательно перекатывают от одного стригаля к другому. При использовании установок карусельного типа, зафиксированные на них овцы через определенные интервалы времени перемещаются по кругу, по рабочим местам стригалей. Среди индивидуальных способов стрижки наиболее эффективным является скоростной способ.

ВИЭСХ и ВНИИОК [111, 112] разработали зоотехнические требования к машинкам и оборудованию стрижки овец.

Особое внимание в этих рекомендациях обращено на качество стрижки: снижение образования сечки в результате повторного пробега активного лезвия по остриженной поверхности, высота среза шерсти машинкой должна быть минимальной, режущий аппарат стригальной машинки должен обеспечивать ровный без поперечного отгиба срез

шерстного покрова с овцы [82]. Заточка режущих пар - важнейшая операция, которой нож и гребенка подвергаются 6-7 раз за смену и более. Параметры заточки влияют на качество стрижки и долговечность режущей пары. При этом за одну заточку снимается слой металла толщиной от 0,045 мм, при допустимом износе ножа 2,95 мм и гребенки 2,65 мм [72]. Это означает, что для одного ножа возможно не более 20 переточек, а гребенки - не более 40 до их полного выхода из строя.

Выбраковка гребенок ведется по толщине с помощью калибра, однако на практике принимается во внимание и радиус закругления зуба, поскольку в случае его недопустимого уменьшения с большой долей вероятности возможны порезы тела овцы.

1.2. Пути совершенствования технологического процесса стрижки сельскохозяйственных животных.

Стрижка овец в РФ повсеместно механизирована, однако производительность стригалей значительно отстает от мирового уровня: их средняя выработка не превышает 30-35 голов за смену.

Стремление повысить производительность труда только за счет улучшения конструкции машинки без совершенствования технологии стрижки, организации труда и повышения квалификации исполнителя вполне естественно [78] но, к сожалению это недостижимо и малоэффективно. При этом необходимо учитывать, что стригальная машинка - это ручной инструмент. За счет механической энергии с помощью машинки производится только перерезание шерстяных волокон, а ее перемещение по поверхности туловища животного осуществляется человек - стригаль [63, 69].

Производительность стригальной машинки выражается следующей формулой:

W = b-V-Tj-J3 (i.i)

где Ъ — ширина захвата гребенки;

V— скорость подачи машинки вручную;

г] - коэффициент использования рабочих ходов;

Р - коэффициент использования ширины захвата.

Из формулы (1.1) следует, что для получения максимальной

производительности стригаль должен использовать всю ширину захвата

гребенки, стремясь развить как можно большую скорость подачи [101] и

сократить число холостых ходов машинки.

Работами В.П. Горячкина [33, 34, 36] установлено, что максимальная

работоспособность живого двигателя достигается при скорости его

движения, соответствующей максимальной мощности, которую в состоянии

развить этот двигатель, при этом величина силы тяги живого двигателя

находится в определенной зависимости от значения скорости. Иными

словами работоспособность живых двигателей зависит от трех факторов:

силы тяги - Р, скорости движения - V, времени работы (продолжительность

трудового процесса) -1.

Оптимальные соотношения между значениями этих факторов

определяется по формуле Машека:

Р V t

+— + — = 3 (1.2)

Р V t

ср ср ср

t Р V

отсюда при — = 1 получено — + — = 2. Приняв крайние значения

ср ср ср

Рт,п=0, Vmm=0, Р = Ртах, V = Vmax, получим Ртах= 2Рср и Vmax=2Vcp.

В.И. Крисюк и О.Г. Ангилеев для оценки работоспособности стригаля предложили использовать зависимость Vcp = f(P), применительно к условиям работы стригаля:

Г р л

( р^ Л 1-

+ 0,99

(1.3)

Ксяр=1Д4.

V 8 У

v 80/

где Vcmpскорость движения руки стригаля при рабочем ходе машинки, (м/с);

Рстр - сила подачи (тяга), развиваемая рукой стригаля при

СКОРОСТИ Vcmp, (Н).

Мощность, развиваемая рукой стригаля, описывается уравнением:

N =V -Р п/п

стр стр стр \ 1 -ту

На основании выражений (1.3) и (1.4) В.И. Крисюком построена силовая характеристика работы стригаля, анализ которой показал, что, соответствующая максимальной мощности оптимальная скорость подачи составляет 0,93 м/с, при этом нагрузка на руку стригаля не должна, превышать 30,6 Н. Увеличение нагрузки на руку стригаля более 30,6 Н вызывает снижение скорости подачи, и, следовательно, уменьшение производительности. Снижение нагрузки менее 30,6 Н на увеличении производительности не скажется, т.к. увеличение скорости подачи выше оптимальной, вызовет снижение работоспособности стригаля.

Из всего этого можно заключить, что совершенствование стригальных машинок, как ручного инструмента, должно осуществляться за счет снижения веса машинки и привода, увеличения числа оборотов вала эксцентрика, выбора оптимальной ширины захвата и придания режущей паре рациональной геометрии. Следует учитывать, что увеличение числа оборотов вала эксцентрика вызывает повышение вибрации машинки, величина которой не должна превышать санитарных норм. В противном случае некоторое уменьшение сопротивления резанию за счет увеличения числа ходов, из-за вредного воздействия вибрации на стригаля, не даст ожидаемого роста производительности труда.

Работами Р.А. Исанчурина [51, 52, 53, 54, 55] установлено, что стригали высокой квалификации при стрижке тонкорунных овец с

широкозахватной гребенкой (b = 76,8 мм) используют около 90% ее ширины. Стригали низкой и средней квалификации используют только 50 — 75 % общей ширины захвата такой гребенки.

Стригали Австралии и Новой Зеландии, имеющие сравнительно высокую выработку (100 - 120 тонкорунных овец в день), работают, как правило, узкозахватными гребенками (b = 57,6 мм).

Это можно объяснить тем, что узкозахватная гребенка оказывает при стрижке меньшее сопротивление на руку стригаля, дает возможность перемещать машинку с большей скоростью. Таким образом, при работе серийной машинки с узкозахватной или широкозахватной гребенкой стригаль средней квалификации будет иметь одинаковую производительность труда.

Наряду с этим ведутся работы по повышению надежности работы стригального оборудования [135]. В частности, в Ростовском ИТСХМ осуществляются работы по созданию и внедрению для стригальных машинок гребенок из графитизированной стали. В результате трудоемкость изготовления гребенок снижается на 25%, повышается уровень механизации изготовления гребенок, улучшается качество режущих пар.

Во ВНИИТИМЖе ведутся работы по совершенствованию механизма привода нажимного механизма. Для устранения статической неопределенности механизма привода, длина упорного стержня должна быть переменной. Конструктивно это можно решить за счет упругого элемента, который устанавливается между регулировочной гайкой и нажимным патроном [133].

В РФ и других странах СНГ накоплен значительный опыт создания, производства и эксплуатации стригальных машинок, но к сожалению, многие организации, занимавшиеся проблематикой стригальных машинок, перестали функционировать. В РФ из оставшихся можно выделить ВНИИМЖ, ВИЭСХ, СНИИЖК а также фирму "Руно" (г. Зерноград) [119].

Эти организации в основном ведут работы: по снижению массы и вибрации стригальной машинки, увеличению числа двойных ходов ножа режущего аппарата, применению высокопрочных материалов для узлов стригальной машинки.

Еще одним из направлений совершенствования является оптимизация самого технологического процесса. В нашей стране применяют несколько приемов машинной стрижки овец. Наиболее прогрессивным из них является австралийский способ, который начал внедряться с 1958 года. В основу этого способа стрижки положены приемы, используемые стригалями Новой Зеландии и Австралии. При этом способе овец стригут не связывая, в «сидячем» положении. Стригаль сам ловит овцу, подводит ее к рабочему месту и остригает, применяя ряд приемов в строго определенном порядке.

При такой стрижке сокращается количество обслуживающего персонала (работают без подавальщиков овец и точильщика), отпадает необходимость в стеллажах, животному наносят меньше травм и получают целое руно без разрывов. При этом значительно снижаются затраты труда на 1 центнер остриженной шерсти, производительность труда повышается в 2 раза. Опытный стригаль, хорошо овладевший этими приемами стрижки, за один день остригает 60 - 80 и больше тонкорунных овец вместо 30-40 при стрижке на стеллажах.

При поточном способе стрижку осуществляют на столах - тележках. При этом уложенную на станок овцу подсобный рабочий подает первому стригалю, который укладывает ее на спину, остригает ноги, живот и хвост, поворачивает на правый бок и передвигает станок второму стригалю. Второй стригаль остригает всю левую сторону овцы, поворачивает остриженную часть руна наружной поверхностью под овцу и передвигает стол — тележку третьему стригалю, который остригает всю шею и голову и передвигает тележку четвертому стригалю. Последний укладывает овцу на левый бок, остригает правую сторону, заканчивает стрижку, кладет на руно жетон и отодвигает стол - тележку в сторону.

Практика проведения стрижки поточным методом показала, что столы
тележки позволяют разделить процесс стрижки на две - пять операций,
каждую из которых выполняет отдельный стригаль. Разделение процесса
способствует повышению квалификации стригаля, росту

производительности труда и улучшению качества стрижки. Производительность труда при этом повышается примерно на 30% по сравнению со стрижкой овцы на том же столе - тележке одним человеком.

Наряду с повышением производительности труда резко улучшается качество стрижки. Руно сохраняется целым, снижается перестриг шерсти. При стрижке овец на столе — тележке исключаются порезы шерсти.

Совершенствование австралийского и поточного способов, в совокупности с повышением квалификацией стригаля, дадут высокую производительность и хорошее качество руна.

Процесс стрижки овец носит сезонный характер и длится очень непродолжительное время - 15-25 дней в году (при стрижке тонкорунных овец). Поэтому часть профессиональных навыков операторов теряется, кроме того, подготовка начинающих операторов требует особого внимания со стороны наставников, что приводит к увеличению продолжительности сроков стрижки.

Разрешить задачу повышения квалификации подготовки начинающих операторов поможет тренажерный комплекс. Он позволяет в короткие сроки получить теоретические и практические основы начинающими операторами, а также восстановить утраченные профессиональные навыки операторами средней и высокой квалификации.

Обучение на тренажерах возможно по различным режимам, начиная с ознакомления, формирования навыков, отработки приемов и доведения этих приемов до совершенства [87].

Анализ исследований трудовой деятельности операторов биотехнических систем [28, 95] свидетельствует о том, что одним из факторов его не эффективной работы является низкий уровень

функционального состояния организма человека-оператора. Поэтому, на наш взгляд, дальнейшее повышение эффективности работы человека-оператора в биотехнических системах лежит в сфере интеграции его психических и физиологических возможностей с комплексом социально-бытовых мероприятий на рабочем месте. Рациональное сочетание режимов активной трудовой деятельности (процесс снятия руна с овцы) с пассивным и активным отдыхом (физической реабилитацией) на реабилитационных устройствах, позволит увеличить производительность операторов на 17-23 %.

Опираясь на все вышеизложенное, мы разработали основные направления совершенствования процесса стрижки (рис. 1.1).

1.3. Обзор и анализ существующих технических устройств для стрижки овец и оценка стригальной машинки.

Механизация процесса снятия шерсти с овец - один из решающих факторов повышения производительности труда, при этом максимальный эффект будет достигнут при условии, если средства механизации (стригальная машинка - в частности) отвечает требованиям технологии и, наоборот, технология предусматривает применение этих средств.

Первая машинная стрижка овец в СССР проведена в 1929 году, на ней были испытаны все лучшие машинки для стрижки овец с целью выявления работоспособности и пригодности этих моделей для освоения отечественной промышленностью. Первый серийный выпуск отечественной стригальной машинки был начат в 1934 году механическим заводом Ростова-на-Дону. Выпускались стригальные машинки марки МС, с шириной захвата 57,6 мм. В 1938 году была разработана и выпускалась до 1949 года стригальная машинка марки ШЗМ, у которой ширина захвата составляла

Совсрш снствоваїшс стригальной машинки

Перспективные направления совершенствования процесса стрижки

Совершенствование режущего аппарата

Уменьшение массы и вибрации машинки

Повышение надежности

Оптимизация организации процесса стрижки

Новые способы стрижки

I

Увеличение числа двойных ходов ножа

Оптимальный выбор

мнкрогсометрин режущей

пары:

угла заточки лезвия ножа

угла защемления

угла схождения лезвий ножа

шага зубьев ножа и гребенки

высота зубьев ножа и гребенки

to I

о Є

vS

1 ? І 1

2 в

5J

Увеличение ширины захвата
гребенки

Разработка принципиально новых режущих аппаратов

Выбор материала режущей

пары и оптимальной его
термообработки

Рис. 1.1 Основные направления совершенствования процесса стрижки.

76,8 мм. С 1949 до 1962 года выпускалась усовершенствованная стригальная машинка марки ШЗМ-2. В 1959 году в научно-исследовательском институте электротехнической промышленности (НИИЭП) совместно с Всесоюзным научно-исследовательским институтом электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) сконструирована малогабаритная машинка МС-4, с электродвигателем переменного тока повышенной частоты (200Гц), расположенным в рукоятке машинки. С 1959г. по 1962 г в ВИЭСХе создаются стригальные машинки МС-200 и МС-400 с электродвигателем в рукоятке стригальной машинки, работающем от переменного тока частотой 200 Гц и 400 Гц. В 1961 г. МС-4 большой партией выпустил механический завод Ростова-на-Дону, а в 1962 г этим же заводом началось освоение новой модели МСО-77 с таким же приводом. Начиная с 1962 года, чугунный корпус машинки ШЗМ-2 был заменен корпусом из алюминиевых сплавов, новая машинка получила марку МСО-77А, частота двойных ходов составила 1800 мин"1. В 1963 г. в ГСКБ при механическом заводе Ростова-на-Дону разрабатываются стригальные машинки МСО-77Б/58, частота двойных ходов 2300 мин"1, и МСО-77В/58, частота двойных ходов 2800 мин"1 (привод осуществлялся через гибкий вал от индивидуального эл. двигателя), стригальные машинки МСО-77Д/58, частота двойных ходов 2300 мин"1, и МСО-77Е/58, частота двойных ходов 2800 мин"1 (привод осуществлялся от индивидуального эл. двигателя через коленный вал). Перечисленные стригальные машинки могли работать как узкозахватными (57,6 мм) так и широкозахватными (76,8 мм) режущими парами. С целью увеличения скорости резания, в 1965 году осваивается выпуск МСО-77Б, с частотой двойных ходов 2380 мин'^15]. В 1966 году в ГрузНИИЭСХ была разработана стригальная машинка МС-200М с высокочастотным (200 Гц) трехфазным электродвигателем, работающем от напряжения 36 В. После доработок, машинки МС-200М, промышленность освоила выпуск стригальной машинки МСУ-200.

Кроме промышленно выпускаемых стригальных машинок, предлагались и оригинальные конструкции.

В 1959 г Шефтер Я.И. и Перчихин А.В. [1] предложили стригальную машинку с дисковым ножом. Предлагаемая машинка отличалась тем, что вращающийся дисковый нож с зубьями помещался между двумя неподвижными гребенками, также имеющими зубья. Этим, по мнению авторов, достигается повышение эффективности среза волокон шерсти, снижение веса машинки и потребляемой мощности. При движении машинки по телу животного, волокна шерсти заходят в прорези зубьев и, опираясь на две неподвижные гребенки, срезаются зубьями вращающегося ножа.

Но, на наш взгляд, у этой конструкции имеется ряд недостатков:
плохая манёвренность, сложность стрижки брюшины и паховых впадин
животного, образование перестриги, необходимость в

высококвалифицированном персонале.

В том же году, Капленко В.К. и Фришман B.C. [4], критикуя известные в то время машинки, у которых нож совершает колебательное движение, предлагают конструкцию роторно-эксцентриковой машинки (рис. 1.2) Колебательное движение ножа заменено вращательным движением, причем во время вращения ножи движутся параллельно самим себе, благодаря применению эксцентрикового механизма. Это, по замыслу авторов, позволяет уменьшить габариты машинки и улучшить условия среза на краях противорежущей пластины (гребёнки).

Отсутствие больших

инерционных сил, вследствие

замены колебательного

движения вращательным,

позволяет применить

Рис. 1.2. Конструкция Капленко В.К.,

электродвигатель меньшей Фришмана B.C. А.с. №123865

мощности и изготовить ряд

деталей машинки из пластмасс, текстолита и легких сплавов. Кроме того, предлагаемая машинка имеет автоматическое прижатие ножей к противорежущей пластине (гребенке) в зависимости от величины сопротивления резания, что исключает возможность излишнего прижатия ножей стригалем.

К недостаткам предложенной конструкции режущего аппарата можно отнести сложность в техническом обслуживании, заточке режущих элементов режущего аппарата стригальной машинки, сложность конструкции как таковой.

В 1960 году, Полозов П.Л. [5] предлагает усовершенствованную стригальную машинку со встроенным электродвигателем. В электромагнитный двигатель этой машинки установлена плоская пружина, один конец которой соединен с регулировочным винтом. Цель - настройка, электромагнитной системы машинки с помощью резонанса.

Но эта машинка не получила распространения в связи с переходом на выпуск стригальных машинок со встроенным в рукоятку асинхронным двигателем.

В 1967 году Перчихин А.В, Краснов B.C., Краморов Ю.И. [6] считают серийно выпускаемую стригальную машинку громоздкой, с несовершенными режущим аппаратом, прижимным механизмом и редуктором и предлагают свою стригальную машинку. В ней они применяют электродвигатель с частотой тока 400 Гц, что, по мнению авторов позволит увеличить производительность и упростить конструкцию стригальной машинки.

Эта конструкция не получила распространения, так как электродвигатели с частотой тока 400 Гц потребовали бы создания дополнительного оборудования (преобразователей тока). Кроме того, установка крыльчатки вентилятора - увеличит массу стригальной машинки, что также негативно сказалось бы на производительности стригаля. Хотя

стоит отметить, что увеличение частоты двойных ходов позволит улучшить качество работы режущего аппарата стригальной машинки.

Василенко Ю.С., Кошелев А.А., Алимпиев Л.Н. и др. [12] попытались усовершенствовать режущий аппарат стригальной машинки МСО - 77Б, в частности, с целью повышения надежности и долговечности. Авторы предложили стенку ножа, противолежащую основанию зубьев, выполнить со сквозными пазами, а поводок выполнить с выступом, размещенным в зазоре между стенкой и корпусом. Такая конструкция позволяет перемещать поводок. Ожидаемого эффекта увеличения надежности, они, к сожалению не получили.

Некоторые авторы, пытались отойти от традиционного режущего
аппарата стригальной машинки, заменив его электротепловым устройством.
В 1986 году, Воробьев В.А., Буробина Н.В., Зелепукин А.И. и Корявых Н.С.
[2] разработали такое устройство. В качестве режущего элемента, в их
устройстве, предлагалось использовать проволоку с высоким удельным
сопротивлением, соединенную с источником электроэнергии (рис. 1.3).
Несомненно, такое

устройство имеет

меньшую массу, что г*
позволит облегчить

работу оператора,

Рис. 1.3. Устройство Воробьева В.А., Буробиной Н.В. А.с. №1214413

возможно и повысить качество остриженной поверхности.

Однако, устройство имеет целый ряд недостатков: во-первых при нагревании режущий элемент будет удлиняться, что вызовет необходимость регулировки степени натяжения проволоки, во-вторых - при абразивной засоренности (пыль, песок и т.д.) качественного среза - пережигания не будет и режущий элемент выйдет из строя. В-третьих, возможен ожег кожного покрова животного и оператора -

стригаля. В-четвертых, происходит обугливание волокон шерсти, что приводит к снижению качества. В-пятых, требуются повышенная энергоемкость и определенные навыки работы.

В головном специализированном конструкторском бюро по комплексу машин для овцеводства и водоснабжения, Поповым В.Д. Жаданом Л.Н. и Мяликом А.А. [3] предложен новый режущий аппарат стригальной машинки (рис. 1.4), гребенка которого выполнена таким образом, что линия, проходящая через вершины зубьев гребенки, расположена под углом к плоскости поперечного сечения машинки. Основная цель конструкции, повысить качество стрижки и снизить травматизм животных при стрижке, за счет отвода остриженного руна во время стрижки в направлении перпендикулярном скосу гребенки. Это способствует, по замыслу авторов, улучшению видимости зоны резания, что и обеспечивает качество стрижки и снижение травматизма.

Рис. 1.4. Конструкция

Попова В.Д., Жадана

Л.Н., Мялика А.А.

А.с. №1220798

К сожалению и эта конструкция имеет недостатки: при стрижке происходит смещение центра тяжести стригальной машинки, ухудшается условие прижатия ножа к гребенке, возможно забивание механизма привода органическими загрязнениями шерстного покрова.

Голуб Н.Ф. Руденко В.А. и Ясаков А.П. [7] предложили использовать дополнительную гребенку, с целью повышения качества и снижения трудоемкости стрижки, зубцовая зона дополнительной гребенки выполнена шириной, большей ширины зубцовой зоны неподвижной гребенки и по длине имеет дугообразную форму. Каждый из ее зубьев в поперечном

сечении имеет форму равнобедренного треугольника, основание которого размещено со стороны неподвижной гребенки, а площадь выполнена уменьшающейся к концам зубьев, при этом основание дополнительной гребенки смонтировано за зубцовой зоной на основании неподвижной гребенки таким образом, что ее вогнутая поверхность и концы зубьев обращены соответственно к зубцовой зоне и к концам зубьев неподвижной гребенки. Кроме того, зубья дополнительной гребенки расположены в зубцовой зоне с переменным шагом, увеличивающимся от среднего зуба к крайним

Однако дополнительная гребенка вызовет увеличение массы стригальной машинки и увеличит высоту среза, что приведет к уменьшению настрига шерсти.

Ученые не оставляли попыток совершенствования не только стригальной машинки целиком, но также пытались обосновать и изменить ее отдельные элементы. В частности, Парасоцкий В.Е. Семенихин A.M., Шишина И.А. и Заикин В.А. [8] в 1992 году предложили изменить гребенку режущего аппарата стригальной машинки. Гребёнка для стрижки содержит основание с режущими и опорно-режущими зубьями, каждый из которых имеет носок с ресурсным участком и опорную поверхность. С целью повышения качества стрижки, центр внешнего сектора опорной поверхности расположен на линии пересечения ресурсного участка с режущей поверхностью опорно-режущего зуба, а центр внутреннего сектора опорной поверхности расположен от центра внешнего сектора на расстоянии, равном длине перемычки. При необходимости, изменяется установка кончиков зуба ножа для различных типов шерсти или по мере износа ножа.

При вынужденном выводе машинки из шерсти (упор в сильно загрязненный участок, рог, репей, проволоку, клюнкер и т.д.) форма зуба гребенки облегчает работу.

Легкость прохождения опорно-режущего зуба в руно, исключение "всплытия" гребенки обеспечивается соблюдением соответствующих

геометрических соотношений, определяющих положение носка этого зуба. Это способствует равномерной высоте среза шерсти.

Предложенный вариант гребенки обладает несколькими недостатками, в частности опорно-режущие зубья могут повредить кожный покров животного, тем самым, повышая травматизм при стрижке, кроме того, необходимо специальное оборудование для заточки, предложенной гребенки.

В том же году Суюнчалиев Р.С. [9] предложил для стрижки животных устройство с механизмом привода, кардинально отличающимся от механизма привода серийно выпускаемых машинок. Это устройство, содержит подвижный режущий элемент, кинематически связанный с приводом посредством гибкой тяги, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения. С целью повышения эксплуатационных свойств, оно имеет дополнительную гибкую тягу, при этом обе тяги размещены симметрично относительно продольной оси устройства и связаны посредством зубчато-реечной передачи.

Неудобство в использовании предложенной конструкции заключается в том, что оператору необходимо постоянно регулировать длину тяг, в противном случае кромка ножа не будет доходить до края противорежущего зуба гребенки, что приведет не к срезанию шерсти, а к ее выдергиванию. В результате при этом имеют место дополнительные затраты физической энергии стригаля и наблюдается болевой эффект у животного.

Работы по совершенствованию стригальной машинки продолжались и на заводе «Актюбсельмаш». В 1992 году Акылбеков А. и Лидтке В.Ю. [10] предложили для стрижки животных машинку с дополнительной гребенкой. С целью улучшения процесса стрижки высокого среза волокон шерсти, зубья дополнительной гребенки расположены перед зубьями режущей пары. С фронтальной стороны они выполнены вогнутыми, под углом относительно плоскости режущей пары. Верхние концы дополнительной гребенки расположены выше плоскости среза, соединены перемычкой, при этом

передняя часть зубьев ниже вогнутого участка образует остроугольный наклон.

Помимо этого, с целью исключения набивания волокон шерсти между гребенками и обеспечения равномерности среза, концы передней части зубьев дополнительной гребенки выполнены без разрыва в тыльную сторону и образуют начало полозьев. С целью предохранения кожи от травм, поверхность упорной стороны полозьев выполнена полукруглой.

Применение предложенной машинки для стрижки животных, на наш взгляд экономически не выгодно, т.к. высота среза шерсти увеличится до 10 - 15 мм, и таким образом можно недополучить примерно 150 - 200 гр. шерсти с каждого животного. При этом оператору будет сложно проводить техническое обслуживание режущей пары.

В 1993 году Дроздов К.А. [11] с целью предотвращения травматизма
животных предложил устройство для стрижки с дисковым режущим
аппаратом (рис. 1.5). Это устройство содержит корпус с гребенчатым
основанием и крышкой со средствами ее фиксации, дисковый нож,
размещенный в корпусе на оси, и привод перемещения ножа. Для снижения
травмирования животного и сокращения времени стрижки, оно снабжено
опорным роликом и механизмом регулирования поджатия приводного
ролика к

Рис. 1.5. Устройство Дроздова К.А., А.с. №1838092

поверхности ножа. С
целью сокращения
времени демонтажа
устройства, средство
фиксации крышки
выполнено в виде
двух шарнирно

закрепленных поворотных планок с прижимными винтами.

Несомненно, предложенное устройство позволит снизить травматизм при стрижке, кроме того, увеличение скорости резания способствует получению более качественного среза, что скажется и на увеличении производительности стригаля. Однако к недостаткам этого устройства относится сложность конструкции и, как следствие, сложность в техническом обслуживании. Сложность привода, низкую маневренность и увеличение металлоемкости тоже можно отнести к недостаткам этого устройства.

В 1996 году коллектив АЧГАА Алексенко Н.П., Семенихин A.M., Шишина И.А., Щербина В.И., Яламов В.Ф., Луценко В.И. [90] предложил усовершенствовать нож стригальной машинки. Нож выполнен в виде коробчатой детали со спинкой и зубьями, которые имеют носик, основание и боковые поверхности с полосами рифления. Рифление представляет собой чередующиеся выступы и впадины, которые образуют в плоскости резания режущие кромки. С целью повышения производительности труда и износостойкости ножа, полосы рифления распределены равномерно или с изменяющимся шагом от 1 мм у носика зуба до 2,5 мм к его основанию, выполнены с выступами и впадинами, очерченными линейными поверхностями, расположены под углом между собой и к режущей кромке и размещены на отдельных участках или по всей длине зуба.

Кроме того, тот же коллектив из Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии предложил [92] в 1998 году с целью уменьшения энергоемкости привода машинки, повышения износостойкости режущей пары и улучшения качества остриженной шерсти, заполнить полости зубьев ножа наполнителем, который включает антифрикционное вещество. В качестве антифрикционного вещества использован графит или пластмасса.

В 1996 году сотрудники Ставропольского сельскохозяйственного института Гурницкий В.Н.; Ковтун Р.А.; Атанов И.В. [91] с целью повышения эффективности работы и упрощения конструкции стригальной машинки разработали свою машинку. Машинка для стрижки животных

содержит корпус, в котором размещены электропривод, рычаг, одним концом связанный с электроприводом и несущий на другом конце режущий механизм. Режущий механизм состоит из ножа и гребенки. Нажимной механизм, предназначенный для регулирования усилия прижатия ножа к гребенке, включает в себя расположенные на оси нажимную гайку, два подшипника, упругий элемент и втулку. При этом подшипники соосно размещены на противолежащих концах оси, рычаг выполнен состоящим из двух шарнирно соединенных частей, одна из которых литая с четырьмя лапками. Кроме того, гребенка для обычного среза имеет зубья различной длины, крайние из которых вдвое шире остальных, а нож имеет грязевые отверстия, отверстия для усиков предусмотренных лапок и ребра жесткости. В машинке имеется также набор абразивных накладок для заточки ножей и гребенок.

Следует отметить, что в разработанной машинке предложено использовать не наклонный, а прямой механизм прижатия ножа к гребенке, с использованием упругого элемента, что конечно же, упростило конструкцию стригальной машинки. Недостаток заключается в том, что надежность ножа очень мала, так как нож выполнен не коробчатым.

Научно-исследовательские организации Австралии разработали робототехнический комплекс для стрижки овец [14]. В качестве режущего аппарата на нем использован луч лазера. Пучок лазера пережигает шерстинки у основания. Сложность в использовании лазера заключается в том, чтобы биологический объект - остригаемое животное - был зафиксирован и находился в неподвижном состоянии. Кроме того, необходима высокая подобранность стада, в противном случае требуется много времени на дополнительную перенастройку оборудования. Хотя следует отдать должное качеству работы режущего аппарат. В будущем возможно использование лазера на полностью автоматизированных поточных линиях стрижки животных.

Таким образом, рассмотрев существующие конструкции стригальных машинок, элементов режущих аппаратов, устройств стрижки и привода, мы разработали классификацию стригальных машинок, представленную на рис. 1.6.

На наш взгляд, необходимо также рассмотреть устройства для оценки работоспособности как стригальной машинки целиком, так и отдельных ее частей.

Успех работы стригаля зависит не только от знания приемов и навыков стрижки, но и в большей степени от правильной, технически грамотной эксплуатации стригального оборудования и в первую очередь стригальной машинки. Опрос стригалей [28, 124] показал, что наибольшее число нареканий вызывают низкое качество изготовления режущих пар и их заточка.

В специальной литературе [115, 122] широко описано устройство стригальных машинок, но очень мало внимания уделено их регулировке. Следует отметить, что заводами не выпускаются приборы и устройства для регулировки и диагностики стригальной машинки, в результате чего при эксплуатации в хозяйствах регулирование прижимного механизма и определение перекоса посадочных площадок стригальных машинок практически не проводится [62, 67, 82].

Режущая пара стригальной машинки может обеспечить нормальное резание шерсти при условии, если нож в работе во всех его положениях равномерно прижат к гребенке. Это прижатие осуществляется посредством наклонного упорного стержня с шаровыми головками на концах. Нижний конец стержня упирается в подпятник на переднем крае рычага, а верхний — в дно патрона, расположенного внутри штуцера, находящегося в приливе корпуса машинки. Степень прижатия сегментов ножа к поверхности гребенки регулируется перемещением патрона внутри штуцера с помощью нажимной гайки, выполненной в виде колпачка.

Гибкий шнур

Трос

Посредством гибкого вала

Посредством коленного вала

о о

X

-*-

Низкочастотный

Высокочастотный

Я 2

П й

а -5 5

Пристроенный к корпусу

1— Встроенный в рукоятку

Совмещенный с рукояткой

а о

g 2

8 S s 1

Кривошипно-рычаишый

Кривошипный

Вибрационный

Ш ирокозахватные

Узкозахватные

о о

d я

о я

Sc

5 ^

2 и

a

>—< і

о н

*3

5 о

и «

Я о

н о

«г

?

га =

4^

С регулируемой частотой

о

С нерегулируемой частотой

Низкого резания

Лазерный

Дисковый

С вращающимися ножами

н ге

о н

а <<

а ге

"1 О

Электронагревательный

Угол наклона упорного стержня и длина его подобраны так, что верхний конец стержня располагается в точке пересечения его оси с вертикальной осью центра вращения двуплечего рычага. Это обеспечивает постоянное давление на нож, при любом положении последнего.

Если верхний конец упорного стержня не располагается в точке пересечения с вертикальной осью центра вращения, то нож будет нормально прижат к плоскости гребенки или в ее середине или по краям. В этом случае нормальный срез шерсти машинкой будет обеспечиваться лишь в среднем или крайних положениях ножа. Нормальное прижатие ножа к гребенке может быть нарушено и в том случае, если плоскость поверхности площадки для установки гребенки на корпусе машинки не перпендикулярна к нажимному механизму. Тогда машинка будет нормально резать шерсть лишь одной стороной режущей пары.

В руководстве по использованию машинок МСО-77Б и МСУ -200 рекомендуется проверять регулировку прижимного механизма по выходу ролика эксцентрика из хвостовика рычага. Однако величина этой регулировки колеблется в весьма широких пределах. Рекомендации по проверке перпендикулярности плоскости посадки гребенки относительно нажимного механизма отсутствуют.

Во ВНИИОКе разработан специальный прибор, позволяющий контролировать регулировку нажимного механизма режущего аппарата стригальной машинки и проверять перпендикулярность плоскости посадки гребенки к нажимному механизму, рис. 1.7 (а). Недостатком прибора является трудоемкость и длительность процесса диагностирования машинки.

Работоспособность стригальных машинок с течением времени снижается, изменяются их функциональные параметры, растет интенсивность отказов. Поддержание их работоспособности на

заданном уровне обеспечивается техническим обслуживанием и ремонтом [131].

По существующей документации рекомендуется определять
техническое состояние стригальных машин по шуму (стуку), что
зависит от индивидуальных способностей и квалификации
обслуживающего персонала. Ремонтно-технологическая

документация предписывает для этих же целей проведение разборочно-сборочных, моечных, дефектовочных и регулировочных операций, что требует дополнительных трудозатрат и дополнительной оснастки.

Во ВНИИТИМЖе разработан способ и устройство
безразборного определения технического состояния

(диагностирование) стригальных машинок по параметрам рабочего процесса [132].

Стригальные машинки МСО - 77Б и МСУ - 200 имеют различные конструктивные исполнения, но одинаковый кривошипно-кулисный рычажный механизм привода рабочего органа — ножа. При неточном изготовлении или износе деталей в процессе эксплуатации в кинематической цепи кривошип - ролик - рычаг образуется зазор Sd, равный сумме зазоров между осью кривошипа и внутренней поверхностью ролика, а также между наружной поверхностью ролика и цилиндрическим пазом хвостовика рычага. Кривошип вращается практически с постоянной частотой, а рычаг и взаимосвязанный с ним нож при перемене направления движения некоторое время стоит на месте из-за зазора. При этом зуб ножа может не доходить до последнего зуба гребенки или переходить его. В обоих случаях шерсть увеличивает сопротивление перемещению стригальной машинки. Таким образом, за параметр рабочего процесса стригальных машинок можно принять неподвижность ножа и взаимосвязанного с ним рычага в одном из крайних положений при перемене

Рис. 1.7 (а) прибор ВНИИОК для регулировки и проверки режущего аппарата машинок (I - индикатор; II - динамометрическая гайка; III -тарировочный стержень; IV - стригальная машинка) 1 - колпачок гайки; 2 - корпус гайки; 3 - винты крепления индикатора; 4 - втулки; 5 - пружина; 6 - упор; 7 - патрон прижимного механизма машинки; 8 стержень индикатора); (б) устройство ВНИИТИМЖа для определения угла мертвого хода (1 - корпус; 2 - упор ножа; 3 - ось; 4 - эксцентрик с рукояткой; 5 - отвертка; 6 - стрелка; 7 - лимб; стригальная машинка); (в) приспособление для диагностики режущих пар стригальных машинок (1 - диагностируемая режущая пара; 2 -индикатор; 3 - струбцина; 4 - нагружающее устройство; 5 -основание)

направления их движения. Этот параметр и есть диагностический

признак, характерный для стригальных машинок. Неподвижность

ножа обусловлена зазором Sd в упомянутой кинематической цепи

деталей. Зазор Sd в свою очередь обуславливает угол Л(р «мертвого

хода» привода механизма:

/ —S
А<р = arccos— -

где 1АВ - длина кривошипа.

Устройство для безразборного определения величины Лср представлено на рис. 1.7 (б).

Качество заточки режущих пар стригальных машинок проверяется визуально с помощью лекальной линейки на наличие просвета (параллельности) или непосредственно в работе, по характеру взаимодействия с шерстным покровом овцы. Однако возникает необходимость в совершенствовании методов и средств контроля качества заточки, т.к. надежность и достоверность данных указанного выше метода контроля в большой степени зависит от профессиональных навыков исполнителя. Проверка качества заточки на живом объекте может повлечь за собой снижение качества руна и травмирование кожного покрова животного.

В лаборатории кафедры "Механизация животноводства" ОГАУ разработан портативный прибор диагностики состояния режущей пары, рис. 1.7 (в).

Работа прибора основана на получении профилограмм рабочей поверхности гребенки и сопряжения "нож - гребенка". Профилограмма рабочей поверхности дает достоверную информацию о качестве заточки.

С помощью прибора, снимая подобные профилограммы,
можно получить количественно-качественную оценку

перпендикулярности плоскости резания к центру качания двуплечего

рычага (отклонение от перпендикулярности вызывает появление дополнительного трения в сопряжении "подпятник - центр качания", увеличение интенсивности износа соединения) [98].

Качество стрижки и производительность труда стригаля во многом зависят от геометрии режущей пары и обработки ее поверхности, качества ее заточки и правильной установки на стригальную машинку [82].

Хотелось бы отметить, что все описанные выше приборы и устройства для оценки стригальной машинки, не могут в полной мере дать объективную оценку стригальной машинке и качеству работы. Поэтому мы поставили перед собой задачу разработать устройство, которое помогло бы ответить на основные вопросы по эксплуатации стригальной машинки.

1.4. Цель и задачи исследования.

На основании вышеизложенного, целью наших исследований является совершенствование технологического процесса стрижки путем улучшения технических параметров режущего аппарата стригальной машинки.

Для достижения цели необходимо на наш взгляд решить следующие задачи:

1. Определить перспективные направления совершенствования процесса стрижки овец и провести анализ конструктивно-технологических решений устройств - аналогов.

  1. Дать анализ силового взаимодействия лезвий ножа и гребенки с шерстным покровом животного и теоретически обосновать минимизацию работы резания.

  2. Разработать режущий аппарат стригальной машинки и определить его оптимальные эксплуатационные параметры.

  3. Разработать методики для определения: оценки качества работы, основных энергетических характеристик и ресурса надежности предлагаемого режущего аппарата стригальной машинки.

  4. Дать технико-экономическую оценку результатов исследований

Первая задача решена в разделах 1.2. и 1.3. Нами определены объекты исследования: процесс стрижки животных, процесс работы режущего аппарата стригальной машинки. Предметом служат закономерности характеризующие оценку качества работы и оптимальные эксплуатационные параметры режущего аппарата стригальной машинки.

Кроме того мы сформулировали научную гипотезу: уменьшение энергетических затрат и улучшение качества процесса среза шерсти возможно за счет разработки новой конструкции режущего аппарата стригальных машинок и оптимизации его параметров с учетом эргономических возможностей и квалификации оператора (стригаля).

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ШЕРСТИ РЕЖУЩИМ АППАРАТОМ СТРИГАЛЬНОЙ МАШИНКИ.

Для разработки и определения основных технических параметров режущего аппарата стригальной машинки необходимо рассмотреть: силовое взаимодействие лезвия с шерстью в процессе резания аппаратом стригальной машинки; факторы, влияющие на процесс резания и работу, затрачиваемую на перерезание волокон (пучка) шерсти; диаграммы резания.

2.1. Силовое взаимодействие лезвия с шерстью в процессе резания аппаратом стригальной машинки.

В режущих аппаратах типовых стригальных машинок МСО - 77Б и МСУ — 200 используется принцип резания шерсти лезвием, которое образуется по линии пересечения граней или фасок ножа. Лезвие не является просто линией пересечения граней, а состоит из наплывов металла и микроскопических зубчиков, образующихся при заточке ножа. Сами грани или фаски ножа либо практически не участвуют в процессе резания, либо оказывают на разрезаемый материал второстепенное воздействие [20, 45, 57, 70].

Режущие аппараты рассматриваемых стригальных машинок, как и жатвенных машин, работают по принципу ножниц [18, 37, 107]. Теория резания применительно к сельскохозяйственным машинам была разработана академиком В.П. Горячкиным [35, 102] и его учениками [19, 42]. Поскольку процесс резания различных материалов имеет много общего, то многие

положения этой теории, как отмечает ВА. Зяблов [48], можно применить к резанию шерсти с помощью стригальной машинки.

Основным параметром, определяющим резание лезвием, является направление перемещения ножа относительно материала или угол постановки лезвия относительно направления движения ножа [107]. Этот угол между нормалью к лезвию и направлением его перемещения называется углом скольжения - г (рис.2.1).

Скорость какой либо точки лезвия ab, вращающегося вокруг центра О, с углом т можно разложить на две составляющие: VN перпендикулярно лезвию и Vt вдоль лезвия.

С первой скоростью лезвие оказывает на материал рубящее действие, а со второй -скользящее. Скользящее резание является процессом

у перепиливания материала зубчиками лезвия. Значение s = — = tgr

называется коэффициентом скольжения или коэффициентом продольного перемещения [32, 45, 79].

На лезвие ab, при его контакте с разрезаемым материалом, действует сила Р сопротивления материала резанию (направленная в сторону, противоположенную вектору скорости) и сила Р] (направленная вдоль радиуса вращения лезвия р).

Если угол скольжения т = 0, а скорость любой из точек лезвия направлена по нормали к нему, то в этом случае нож может только рубить материал, т.е. внедрятся в него без продольного перемещения.

Когда т = 90 ,а скорость любой из точек направлена вдоль него, то наблюдается лишь скольжение вдоль лезвия без резания.

В том случае, когда угол скольжения лежит в пределах 0<т<90, происходит резание, при котором силы Р, Р] и отношения между ними меняются. В соответствии с этим суммарная сила R, а также, полученные

Рис. 2.1. Схема разложения сил на прямолинейном лезвии

Рис.2.2. Схема действия сил при резании пучка шерсти режущей парой стригальной машинки по принципу ножниц.

в результате ее разложения нормальная к лезвию сила N и направленная по лезвию тангенциальная сила Г приобретает различные значения [71, 109].

Перерезать волокна шерсти лезвием можно с использованием подпора со стороны, противоположенной режущему органу, и без подпора. Первый случай наблюдается при резании ножницами. В режущих аппаратах стригальных машинок лезвия зубьев подвижного ножа являются активной режущей частью, а лезвие зубьев неподвижно укрепленной на корпусе машинки гребенки служат подпором срезаемой ножом шерсти и являются пассивной противорежущей частью.

Через (pi и 2 обозначим углы трения, Nj и N2 нормальные реакции на пучок шерсти со стороны лезвий зуба ножа и зуба гребенки (рис. 2.2). В этом случае силы трения, возникающие между пучком шерсти и лезвиями, будут соответственно равны: F, = fx-Nx и F2= f2-N2, где fx = tg{ и /2 = tgcp2 -коэффициенты трения [65]. Равнодействующая R сил Nj и А^ выталкивает пучок шерсти из раствора лезвий, а равнодействующая F сил F] и F? удерживает этот пучок в створе. Из этого следует [34], что исключение выталкивания срезаемой шерсти из раствора лезвий, обеспечивается при условииRЭто соблюдается при Zi+Zi^X-Px+Pn где х - угол раствора лезвий, получивший название угла защемления.

При симметричных ножницах, если лезвия ножа и гребенки равноценны т.е. <р\ ~ ср2 = <р , для нормального резания необходимо выдерживать условие: % — 2<р.

В.А. Зяблов [48, 49] получил закономерности, отражающие изменения величины коэффициента трения овечьей шерсти по стальному лезвию в зависимости от угла заточки /? и силы нормального давления на материал N. По исследованиям этого же автора, с увеличением скорости движения ножа коэффициент трения между шерстью и лезвием уменьшается. В то же время коэффициент трения определяет значение угла заточки режущей пары и углов защемления между лезвием ножа и гребенки.

По данным В.А. Зяблова [50], в режущих аппаратах стригальных машинок желательно использовать режущие пары с углом заточки J3 = 50. По его же данным [48, 49], при угле защемления % = 25 обеспечивается качественный срез тонкорунной шерсти вплоть до скорости 2,25 м/с. При этом угол трения шерсти по стали В.А. Зяблов [50] принимает равным 12,5.

Т.И. Егорова [45] рекомендует принимать значение угла трения между шерстью и сталью 25.

М.И. Рыбаков [ПО] предлагает считать коэффициент трения шерсти по стали/=0,46, а угол трения (р = 25. Угол трения шерсти по лезвию <р= 12,5.

При рассмотрении М.И. Рыбаковым [ПО] вопроса о скорости резания шерсти, установлено, что с увеличением скорости резания, качество среза улучшается, а сопротивление резанию уменьшается. Экспериментальное исследования В.А. Зяблова показали, что скорость резания стригальной машинки должна быть выше критической (0,7 м/с). При меньшей скорости сопротивление резанию резко возрастает. Кроме того, анализ зависимостей скорости и ускорения ножа от угла поворота эксцентрика, показывает, что изменение скорости и ускорения любой точки ножа подчиняются законам гармонического колебания. Около крайних "мертвых" точек скорость мала, а ускорение максимально, а около средней точки, наоборот, скорость максимальна, а ускорение мало. Из этого следует, что при конструировании и разработке режущего аппарата необходимо стремиться к тому, чтобы шерсть срезалась не в крайних точках хода ножа, когда скорость его очень мала, а в средней части, когда нож имеет высокую скорость.

Скорость резания создается лезвием ножа, которое, двигаясь с переменной скоростью, вначале подводит отдельный пучок волокон шерсти к неподвижному лезвию гребенки, а затем сдавливает его, защемляет и создает в нем напряжение среза. Лезвие гребенки создает подпор лезвию

ножа и способствует защемлению пучка шерсти в растворе ножниц лезвий ножа и гребенки [105].

Рассмотрим взаимодействие лезвия ножа с пучком шерсти.


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