Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 8
1.1. Общая технологическая схема работы вертикально-шпиндельных хлопкоуборочных машин и краткая история их развития в СССР 8
1.2. Современное состояние исследуемого вопроса II
1.3. Цель и задачи исследования 35
ГЛАВА П. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ХЛОПКОВОЙ ДОЛЬКИ И СИЛА ЕЕ СВЯЗИ С ЗАХВАТИВШИМИ ЗУБЬЯМИ ШПИВДЕЛЯ 38
2.1. Структурная модель хлопковой дольки и механизмы ее деформации 39
2.2. Средства и методика изучения деформационных и механических свойств хлопковых долек 42
2.3. Стенд для определения прочности зацепления 49
2.4. Общие вопросы методики проведения опытов и обработки их результатов 52
2.5. Основные деформационные свойства хлопковых долек 55
2.6. Влияние различных факторов на прочность зацепления хлопковой дольки шпинделем 68
ГЛАВА Ш. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕНДОЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ И КИНЕМАТИКИ ШПИВДЕЛЯ ХЛОПКОУБОРОЧНОГО АППАРАТА. 74
3.1. Движение кустовой массы хлопчатника в зоне кусто-направителей 75
3.2. Движение кустовой массы хлопчатника в рабочей камере 79
3.3. Исследование степени активности захватывающих элементов шпинделей при взаимодействии с хлопковыми коробочками 86
3.4. Определение количества дол на поверхности шпинделя 97
ГЛАВА ІУ. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 112
4.1. Зависимость качества захвата и извлечения долек хлопка от основных параметров дол шпинделя 112
4.2. Экспериментальное обоснование оптимальных параметров дол шпинделя 123
4.3. Лабораторно-полевые испытания опытной хлопкоуборочной машины 130
ГЛАВА У. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ 138
5.1. Расчет приведенных затрат 138
5.2. Определение годового экономического эффекта от применения экспериментального хлопкоуборочного аппарата 141
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 145
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 147
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Общая технологическая схема работы вертикально-шпиндельных хлопкоуборочных машин и краткая история их развития в СССР
- Структурная модель хлопковой дольки и механизмы ее деформации
- Движение кустовой массы хлопчатника в зоне кусто-направителей
- Зависимость качества захвата и извлечения долек хлопка от основных параметров дол шпинделя
- Расчет приведенных затрат
Общая технологическая схема работы вертикально-шпиндельных хлопкоуборочных машин и краткая история их развития в СССР
В основе ныне выпускаемых отечественных хлопкоуборочных машин лежит уборочный аппарат вертикально-шпиндельной хлопкоуборочной машины, изобретенный советским инженером Розенблюмом Л.М.
Главной частью хлопкоуборочной машины (рис. І.І) является уборочный аппарат (I), который извлекает хлопковые дольки из раскрытых коробочек обрабатываемых кустов хлопчатника и направляет их к приемной камере (2).
Воздушный поток, создаваемый мощными вентиляторами (3), транспортирует хлопок по трубопроводам в бункер опрокидывающегося типа (4). Последний, в целях посортного размещения собранного хлопка-сырца, может состоять из двух и более камер.
Основным элементом уборочного аппарата является шпиндель (5), установленный по образующей поверхности рабочего барабана (6).
Кусты хлопчатника, вследствие поступательного движения уборочного аппарата проходят между направителями (7) в зону между шпиндельными барабанами (рабочую камеру). При этом, барабаны вращаются так, что их стороныобращенные к рабочей камере, перемещаются в направлении, противоположном движению машины, в результате чего растения обкатываются и протягиваются сквозь межбарабанное пространство.
Шпиндель, вращаясь в направлении, противоположном вращению барабана, сближается с раскрытой коробочкой хлопка, захватывает ее дольки при помощи своих зубьев, а затем, наматывая на себя, извлекает их из коробочки.
Удерживая извлеченные дольки на своей поверхности, шпиндель выходит из рабочей камеры, вращение его прекращается, а для обеспечения удобного съема хлопка, ему сообщается вращение в обратном направлении. Затем, с помощью съемников (8) хлопок снимается со шпинделя и сбрасывается в приемную камеру, откуда по воздухо-отводам подается в бункер машины.
Таким образом, в технологическом процессе механизированной уборки хлопка-сырца можно выделить следующие звенья:
- подведение кустов хлопчатника в рабочую камеру;
- захват и наматывание хлопковой дольки на тело шпинделя и ее последующее извлечение из коробки;
- съем хлопка со шпинделей;
- подача в бункер пневмотранспортером.
В период зарождения хлопкоуборочной техники в СССР было создано и испытано множество различных типов и конструкций рабочих органов и аппаратов. Среди испытуемых тогда цепных, пневматических, горизонтально-шпиндельных машин выгодной простотой конструкции отличался вертикально-шпиндельный тип уборочного аппарата.
Первый экспериментальный вариант вертикально-шпиндельной хлопкоуборочной машины был испытан в 1939 г. в ЦСМАХ СоюзНИХИ. Самоходная машина ХЕШ имела одну пару барабанов, снабженных 32 шпинделями, имеющими следующие основные параметры [б] : диаметр -16 мм., количество рядов зубьев (дол) - 3, шаг расстановки зубьев по длине - 2 мм., частота вращения - 2800 об/мин. Несмотря на сравнительно невысокую полноту сбора (около 60$) и заматываемость шпинделей, машина была признана перспективной.
В последующий период было создано несколько модификаций хлопкоуборочных машин и, в частности, навесная двухрядная машина ХВШН-2 с улучшенной конструкцией съемников.
Структурная модель хлопковой дольки и механизмы ее деформации
Раскрытая хлопковая коробочка состоит из створок, внутри которых расположены хлопковые дольки. У хлопчатника сортов"Ташкент-6"и 108-4 в коробочке насчитывается в среднем пять долек.
Хлопковая долька (рис. 2.1) представляет собой совокупность сцепленных между собой, так называемых, летучек.
Летучкой называют семя, поверхность которого покрыта хлопковыми волокнами. Последние представляют собой трубчатые тела, имею - 40 щие множество извивов, что делает их весьма цепкими [l2 5l] Как показали исследования R.L Луепдаг [52] , связь между количеством извивов волокон и их силой сцепления близка к линейной. На рис. 2.2 а изображена механическая схема хлопковой дольки. Две летучки А и В, связанные между собой силой сцепления их волокон, будем называть ячейкой дольки (рис. 2.2 б). Сцепление летучек в ячейке обусловлено тем, что волокна летучек сходятся и имеют общую часть - площадку контакта, и образуют, так называемое, биволокно. Площадь контакта зависит от положения биволокна в ячейке: для центрального биволокна эта площадь максимальна ( Wx ), а для периферийных - минимальна Smin . Хлопковая долька состоит из двух параллельно расположенных цепочек летучек (рис. 2.2 а). Каждая из цепочек содержит по 3-4 ячейки. Кроме этого, можно выделить также ячейки, связывающие летучки в поперечном направлении ( АС ).
Движение кустовой массы хлопчатника в зоне кусто-направителей
Технологический процесс механизированной уборки хлопка-сырца состоит из ряда последовательных операций, в котором начальной является подготовка кустов и их направление в пространство между шпиндельными барабанами. От этой операции, выполняемой кустонап-равителями, во многом зависит выполнение последующих, что, в конечном итоге, отражается на агрвтехнических показателях уборочного аппарата [9» 6 . Тем не менее,этот вопрос в теоретическом плане остается малоизученным до настоящего времени. В научной литературе отсутствует теория перемещения куста хлопчатника в направителях, учитывающая перемещение самого направителя. Ниже предлагается попытка восполнить этот пробел.
На рис. 3.1 приведена расчетная схема взаимодействия направителя, наклоненного к оси рядка под углом Ан с элементом кустовой массы АтВт, имеющей ширину Пі . Если через По обозначить ширину элемента в естественном (недеформированном) состоянии (что определяется диаметром куста), то величина предварительного обжатия будет равна разности ( L-hi ).
Упругость главного стебля и боковых ветвей имитируется пружинками, податливость которых обозначается на рисунке соответственно через Сj и С.
Введение понятия кустовой массы позволяет считать, что давление на противоположные стенки направителей одинаково [l9, 23) .
Предположим теперь, что направитель переместился вдоль оси рядка из начального положения (точка І) в новое (точка 2), пройдя при этом путь,равный X .
Зависимость качества захвата и извлечения долек хлопка от основных параметров дол шпинделя
Параметры шпинделя как основного рабочего органа хлопкоуборочного аппарата, непосредственно взаимодействующего с раскрытой коробочкой хлопка-сырца, существенно влияют на характеристики наматывания захваченных хлопковых долек и в целом на агротехнические показатели хлопкоуборочной машины [71...74] .
Количество и качество собранного машиной хлопка-сырца во многом определяется такими параметрами, как степень удлинения и количество разрывов хлопковой дольки при ее взаимодействии со шпинделем [25, 57) . Однако,последние практически не влияют на длину хлопкового волокна, хотя разрывы увеличивают потери хлопка на землю, вследствие неудовлетворительной связи со шпинделем [36, 75] .
Самосброс намотанной дольки хлопка при реверсировании шпинделя является важнейшим показателем, благоприятно влияющим на процесс съема хлопка-сырца _76, 77 J , и во многом определяется параметрами дол шпинделя.
Опыты по определению относительных удлинений, разрывов и самосброса хлопка-сырца были проведены с помощью малого стенда, разработанного под руководством проф.Д.М.Шполянского (рис. 4.1).
Основными элементами малого стенда являются: зажим I, с регулируемым усилием закрепления: сменный шпиндель 2, укрепленный на валу электромотора постоянного тока 3, прижимной щиток 4, укрепленный на диске 5.
class5 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ class5
Расчет приведенных затрат
Исходными данными для расчета приведенных затрат явились следующие показатели: цена, производительность, агротехнические показатели и годовая загрузка машины. Остальные необходимые данные определялись согласно вышеуказанным нормативным документам и приведены в таблице 5.1.
Балансовые цены сравниваемых машин рассчитывались путем умножения оптовых цен на коэффициент перевода, равный 1,1 [84j . Значения различных необходимых для расчета коэффициентов взяты из "Отраслевых методических указаний" 89J .
Расчет приведенных затрат І1уА производился по формуле:
ПИА=ЕНИУА + И9А , (5.1)
Нормативный коэффициент эффективности кап. вложений EH 0,15 0,15 где удельные капитальные вложения, а прямые эксплуатационные расходы на единицу выработки продукций. В формуле (5.3) приняты следующие обозначения соответствующих затрат:
А. Р-Г J - заработная плата механика-водителя;
затраты на реновацию;
затраты на текущий и капитальный ремонты;
затраты на горюче-смазочные материалы; Л - прочие прямые затраты. Они соответственно определялись из следующих формул.
В прочих прямых затратах учитывались удельные затраты средств на хранение, которые для сравниваемых машин приняты равными 0,1 руб/га.
Удельные капитальные вложения и соответствующие составляющие прямых эксплуатационных затрат для базовой и экспериментальной хлопкоуборочных машин приведены в таблице 5.2.
