Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. - СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 9
1.1. Обзор машин для среза стеблей растений в СССР и за рубежом 9
1.2. Цель и задачи исследования 16
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАССИВНОГО РЕЖУЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ СРЕЗА СТЕБЛЕЙ МАХОРКИ 20
2.1. Схема среза стеблей растений махорки с пассивным рабочим органом 20
2.2. Расчет параметров пассивного режущего органа - пилы 22
2.3. Параметры листоотводящего устройства 26
2.4. Работа стеблоукладчиков и обоснование их параметров 27
ГЛАВА 3. - ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ РОТАЦИОННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ СРЕЗА РАСТЕНИИ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ 32
3.1. Устройство и работа машины для уборки и укладки в валки растений махорки МУМ-І 32
3.2. Кинематическая схема и технологический процесс работы махоркоуборочной машины МУМ-І 35
3.3. Уравнение абсолютного движения режущей кромки рабочего органа машины и скорость
резания стеблей махорки 39
3.4. Скорость бесподпорного резания пилой 44
3.5. Технологический процесс срезания растений путем перепиливания 50
3.6. Расчет основных параметров (радиус, число зубьев, угловая скорость и др.) дисковых пил 52
3.7. Обоснование развода зубьев пилы 58
ГЛАВА 4. - ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОПИРУЮЩЕГО И АМОРТИЗАЦИОННОГО УСТРОЙСТВ МАХОРКОУБОРОЧНОЙ МАШИН МУМ-І 64
4.1. Установление оптимальных параметров копирующего устройства 64
4.2. Исследование процесса колебаний системы навески рабочих органов махоркоуборочной машины МУМ-І и обоснование ее рациональных параметров 67
4.3. Подбор и обоснование амортизационного устройства 79
4.4. Расчет параметров обтекателя 82
ГЛАВА 5. - ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 85
5.1. Условия полевых испытаний махоркоуборочной машины МУМ-І 85
5.2. Мощность затрачиваемая на привод махоркоуборочной машины МУМ-І 89
5.3. Использованные приборы и оборудование 95
5.4. Обработка экспериментальных данных 98
ГЛАВА 6. - РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 103
6.1. Основные факторы, влияющие на потери урожая махорки 103
6.2. Определение агротехнических показателей
работы махоркоуборочной машины МУМ-І 107
6.3. Анализ работы копирующего устройства махоркоуборочной машины МУМ-І 117
6.4. Анализ энергетических показателей махоркоуборочной машины МУМ-І 125
6.5. Сравнение результатов полевых исследований с расчетными данными 131
6.6. Анализ технико-экономических показателей махоркоуборочной машины МУМ-І 133
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 142
ЛИТЕРАТУРА 146
ПРИЛОЖЕНИЕ 152
- Обзор машин для среза стеблей растений в СССР и за рубежом
- Схема среза стеблей растений махорки с пассивным рабочим органом
- Устройство и работа машины для уборки и укладки в валки растений махорки МУМ-І
- Установление оптимальных параметров копирующего устройства
- Условия полевых испытаний махоркоуборочной машины МУМ-І
Введение к работе
В программе Коммунистической партии Советского Союза указывается, что наряду с мощной промышленностью, всестороннее развитие высокопродуктивного сельского хозяйства - непременное условие построения коммунизма.
В постановлений ХХУТ съезда Коммунистической партии Советского Союза по проекту ЦК КПСС "Основные задачи экономического и социального развития страны на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" говорится, что "В сельском хозяйстве добиться динамичного развития и роста эффективности всех отраслей, увеличения производства и повышения качества продукции. Продолжить курс на всемерную интенсификацию сельскохозяйственного производства" IJ . "Увеличить за пятилетие среднегодовое производство сельскохозяйственной продукции на 12-14 процентов и производительность труда в общественном хозяйстве на 22-24 процента" III.
Из ценных технических сельскохозяйственных культур важное значение имеет такая культура, как махорка. Она является трудоемкой и продуктивной технической культурой, дающей выгоду государству. СССР занимает первое место в мире по площади посевов махорки и производству махорочного сырья. Площадь под махорку составляет на 17 тыс.га ^57д По широте потребления махорка имеет важное народнохозяйственное значение. Промышленности необходимо доброт-' ное махорочное сырье для выпуска курительной махорки высокого качества. В то же время использование махорки не ограничивается производством курительных изделий. Махорка служит сырьем для получения никотина, лимонной кислоты, витамина РР и других продуктов, широко применяемых в пищевой и текстильной промышленности, медицине и технике. Семена махорки богаты ширным маслом (35-40%), которое применяется в лакокрасочной и мыловаренной промышленности. Для производства курительной крупки, как и для химической промыш- ленноети, самой важной частью урожая, являются листья. В высушенных листьях махорки содержится никотина от 2 до 15%, лимонной кислоты от 4 до 18%, яблочной кислоты 3-4% Г48І .
Возделывавтся махорка на Украине (Черниговская, Полтавская, Сумская, Черкасская области), в Белорусии, в центральных областях РСФСР (Рязанская, Тамбовская, Липецкая), Среднем Поволжье (Мордовская АССР, Чувашская АССР, Татарская АССР), Нижнем Поволжье (Саратовская и Волгоградская области), Сибири, в Алтайском и Красноярском краях и в Казахской ССР.
За рубежом культура махорка возделывав тся в Польше, Венгрии, Индии, Алжире, Тунисе.
Махорка является трудоемкой технической культурой, и по сей день уборка махорки (наиболее трудоемкого процесса в возделывании культуры) происходит вручную.
Технологический процесс уборки махорки вручную в достаточной степени изучен. В литературе имеются описания этого процесса с выявлением его особенностей и его недостатков.
Ниже приводятся выписки из литературы, касающиеся описания технологического процесса уборки и укладки в валки растений махорки вручную. "Самым распространенным до настоящего времени процессом уборки урожая махорки является срез ножом или срубание топориком у самой земли, не захватывая корней и не повреждая листьев |37, 47, Щ "Уборку махорки проводят с утра, как только спадет роса. Срубленные растения раскладывают на плантации рядами в один слой для под-вяливания. Листья и черенки делаются мягкими, гибкими, прилегающими к стеблю у хорошо провяленной махорки" 137, 47, 53J . "Однообразное наклонное положение рабочего приводит к сильному утомлению, поэтому у него нарушается ориентировка взмаха руки. Вследствие этого утомленный рабочий, стремясь перерубить стебель мощного растения за один взмах, производит более высокий срез, чем в начале работы, при этом высота среза доходит до 3-4 см, а у неопытных рабочих -до 6-7 см" I 37, 52, 531 . "Особенно трудным процесс среза растений махорки является при следующем признаке, которым отличается зрелая махорка: листья отвисают к земле и делаются весьма хрупкими. Это признак при самой аккуратной работе приводит к тому, что рабочие обламывают в среднем по одному листу на 3 растения. При густоте стояния 60-80 тысяч растений и урожаев в 40ц на га, количество обламывания листьев составляет около 3,5-4,0$" [зо, 37, 53 J . "К значительной потере урожая приводит ручной способ среза стеблей также и вследствие того, что после него остаются пеньки с наклонным срезом, которые составляют до 6%п I 19, 30, 37, 44, 52, 53, бз]. "Если в основном предположить, что махорочные растения в подавляющем большинстве срезаются на высоте 20-30 мм, то ввиду того, что стебель диаметром 30 мм срезан наклоном 45 и нижняя часть среза находится у поверхности почвы (а при срезе ножом она будет выше), то средняя высота среза составит 15 мм" [37, 52, 53J.
Из выше изложенных исследований видно, что количество обломанных листьев при ручной уборке достигает 3,5-4$, а длина уборки пеньков от поверхности почвы достигает 3-4 см, а у "неопытных рабочих" - до 6-7 см, что составляет 6% потери урожая махорки.
Указанное выше говорит о том, что при ручной рубке растений махорки оставшиеся листья на поле и длина пеньков от уровня почвы представляют потери урожая. Затраты труда на ее уборку достигают значительной величины. Механизация этих процессов позволит сократить затраты труда и повысить производительность.
В связи с этим возникла необходимость тщательного изучения процесса уборки и укладки в валки стеблей растений махорки с целью определения наиболее рациональной технологической схемы, позволяющей механизировать данный процесс.
Для этой цели в тематический план Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторско-технологического института по машинам для горного земледелия и возделывания субтропических культур (ВНЙИгорсельмаш) было включено создание и внедрение машины для уборки и укладки в валки растений махорки I 39, 55 1 .
Программа и методика теоретического и экспериментального исследования рабочих органов для среза и укладки в валок для подвя-ливания растений махорки были рассмотрены методической комиссией и утверждены Ученым Советом ВНЙИгорсельмаш 1 46 I.
Работы по созданию машин проводились во ВНЙИгорсельмаш и Груз. СХИ, а испытания на Дрязгияской опытной станции ВИТИМ-а (Липецкая область) в 1972-1976г.г.
Обзор машин для среза стеблей растений в СССР и за рубежом
Анализ многочисленных литературных источников показывает, что вопросами среза стеблей целыми растениями в СССР [б, 12, 15, 16, 30, 37, 40, 42, 43, 52, 53, 63 ] и за рубежом [4, 20, 33, 53, 62, 64 J занимались многие исследователи и научно-исследовательские учреждения. Было создано и испытано большое количество машин как сегментного, так и ротационного типов. Исследовались основные элементы кинематики и динамики экспериментальных фрезерных рабочих органов (дисковых пил), обуславливающие качество и минимальные энергозатраты, а также выбор среза стандартными дисковыми зубьями в соответствии с качественным и энергетическим показателями. Была составлена рекомендация по внедрению в производство и рациональному применению рабочих органов для уборки махорки. Но попытки этих исследователей создать и внедрить в производство махоркоуборочную машину кончались безрезультатно.
Ниже приводится выдержка из протокола № 50-64 испытания двухрядной табакоуборочной машины ТУМ-2, целыми растениями конструкции ГСКБ по сельхозтехнике СХИ Грузинской ССР, проводимой Грузинской государственной МИС 1962г. [ 42, 53 J .
"Ручная табакоуборочная машина ТУМ-2 конструкции ГСКБ по сельскохозяйственной технике СНХ Грузинской ССР предназначена для среза целых табачных растений, их укяадку на землю под некоторым углом к направлении движения машины. Срез растений осуществляется режущими дисками" I 42 I.
"Режущий аппарат предназначен для среза табачных стеблей. Срез табачных стеблей осуществляется специальными режущими дисками. Режущие диски при помощи болтов прикреплены к шкивам клиноре-ременной передачи, посредством которого они получают вращение от ведущего шкива, сидящего на валу ведомой муфты к двигателю.
Режущий аппарат на машине устанавливается так, что его режущие диски располагаются под углом 10 по отношении к поверхности почвы" [ 42 1 .
"В ходе хозяйственных испытаний наблюдалось следующее:
I. Затруднено управление машиной из-за того, что режущие диски расположены сзади колеса.
Схема среза стеблей растений махорки с пассивным рабочим органом
Учитывая вышеперечисленные соображения, мы разработали схему устройства для уборки махорки пассивными пилами и на основе которой была создана экспериментальная установка.
В устройстве для уборки махорки ножи закреплены шарнирно на копирующих салазках при помощи тяг, образующих вместе с салазками шарнирный параллелограмм, при этом ножи подпружинены, а распорки салазок выполнены телескопическими I 23 I .
Ножи шарнирно закрепленные на соответствующих копирующих салазках размещены под углом к направлению движения и в паре образуют треугольник с вершиной размещенной на продольной оси си-метрии.
На рис. 2.1 и 2.2 схематически изображено предлагаемое устройство (вид сбоку и сверху).
Устройство содержит в себе копирующие салазки I и 2, соединенные с ножами 3, тягами 4 и пружинами 5.
При движении салазок I и 2 между рядами растений захватывающие пальцы 6 цепного транспортера 7, захватывают стебель, наклоняют его против движения, а листоориентирующее приспособление 8 поднимает листья вверх, и тем самым выводит их из зоны срезания. В этот момент начинается заход подпружиненного ножа 3 в стебель. Неровная почва с помощью параллелограммы поднимает салазки I и 2 вверх, а нож 3 находится в стебле, и расстояние между почвой и ножом не меняется.
Устройство и работа машины для уборки и укладки в валки растений махорки МУМ-І
Махоркоуборочная машина (рис. 3.1 и 3.2), разработанная при нашем непосредственном участии, обрабатывает четыре ряда. Машина поперечно устанавливается на самоходное шасси T-I6M. Она содержит две навесные системы, которые автономно монтируется на передней части шасси, так что возмущающе действия неровностей поля, вызывающие вертикальное колебания рабочих органов не действуют друг на друга. Каждая навесная система (см.решение о выдаче авт. свид. Л 2II902) Г24 J имеет режущий аппарат I, а на последнем закреплены щеточные элементы 2, образующие кольцо диаметром больше диаметра дисков, щеточные элементы 2 на дополнительном диске, конический редуктор 3, копирующие параллелограмные навески устройства 4, амортизационное устройство 5, шарнирно закрепленный на копирующих опорных колесах с носком 6 подпружиненными пластинками 7, установленными с перекрытием части рабочей поверхности дисков I, раму 8, пружинный амортизатор 9, гидроцилиндр 10 и привод, включающий телескопический кардан II и клиноременную передачу 12.
Перепиливание стеблей растений производят дисковые пилы I с зубьями, поперечной распиловки древесины стандартной формы ГОСТ 980-80. Диаметр пилы 0,32м, шаг 0,0103м. Дисковые пилы крепятся на валу, на верхний конец которого насажен шкив.
Пилы I со ещеточными элементами 2 приводятся в движение от ВОМ 13 механическими приводами II через промежуточное звено 14 клиноременной передачи 12.
Таким образом, мы использовали механический привод от переднего BOM через телескопический карданный вал, который передает вращение двухручьевому шкиву, последний через клиноременную передачу приводит вращение два ведомых шкива и вместе с ними телескопические карданные валы. Телескопический карданный вал через редуктор (последний крепится в вертикальном звене), колонку, предохранительную муфту вращает вертикальный вал. К нижнему конце вертикального вала присоединен двухручьевой шкив, который клияо-ременной передачей вращает шкивы и валы дисковых пил.
Устройство для копирования микрорельефа поля, навешиваемое на пространственные параллелограммы 4 имеет механизм 15 плавного (винтовым) регулирования высоты расположения опорного колеса с носком 6, листоотводитель 5 относительно режущего аппарата I. Давление копирующего колеса на почву регулирования пружинным амортизатором 9, работающие на растяжении листоотводитель 5 полу-пирамидовой формы укреплен неподвижно опорным колесом с полозком 6, они в свою очередь смонтированы на вертикальном звене 16 па-раллелограммных механизмов 4, колебляющихся в определенных пределах в вертикальной плоскости, что обеспечивается отвод листьев, лежащих на ее поверхности.
Установление оптимальных параметров копирующего устройства
Нами была составлена принципиальная блок-схема используемой аппаратуры для определения продолжительности удара ді нагрузки, зависящая от механических свойств почвы.
С целью определения 4 і проводились экспериментальные исследования с применением метода тензометрирования. Был использован осциллограф Н-700, потенциометрический датчик и контактный прерыватель. Потенциометрическим датчиком измерялась длина пути от начала точки падения до окончания передвижения колеса. Контактный прерыватель производил фиксацию соприкосновения колеса с поверхностью почвы.
На бумаге осциллографа записывалась диаграмма передвижения колеса, от начала падения его до полной остановки. Кроме того, на осциллографе определялся момент соприкосновения колеса с поверхностью почвы.
Потребляемое время для прохождения вышеуказанной длины определялась фиксацией на бумаге осциллографа поперечными линиями: длина между ними соответствовала времени 6 =0,01 с.
Условия полевых испытаний махоркоуборочной машины МУМ-І
Теоретическими исследованиями установлены параметры всех рабочих органов машины для уборки и укладки в валки растений махорки.
Правильность наших теоретических исследований рабочих органов махоркоуборочной машины МУМ-І в обязательном порядке пришлось подтвердить полевыми испытаниями в хозяйственных условиях, т.е. на плантациях сильно развитых с мощными стеблями растений махорки.
Применение в махоркоуборочной машине МУМ-І навесной системы с учетом колебаний, устройства для обеспечения копирования неровного изменения междурядного расположения растений махорки, влияющего на полноту сбора стеблей махорки, устройства, которое не взирая на непрямолинейность движения трактора, в состоянии производить уборку стеблей.растений махорки без пропусков и предотвращения при механизированной уборке потерь листьев растений махорки, осуществляется технологический процесс среза и укладки в валки растений махорки для подвяливания. Создана махоркоуборочная машина МУМ-І и автор принимал активное участие в конструкторско-иссле-довательской работе по созданию данной машины Г22 J (рис. 5.1, 5.2 и 5.3).
Отсоединенные секции машины устанавливаются в вертикальное положение, что исключает необходимость их подъема при навески на самоходное шасси (рис. 5.4). С этой целью на заднюю нижнюю сторону подпружиненных пластинок крепятся специальные лапки с возможностью их вертикального перемещения и фиксации .
