Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цель и задачи исследования 12
1.1 Анализ технологий и способов стрижки овец. Зоотехнические требования к стрижке 12
1.2 Анализ существующих стригальных машинок
1.2.1 История развития машинной стрижки овец 16
1.2.2 Стригальные машинки, применяемые в Содружестве Независимых Государств (СНГ) и за рубежом
1.3 Анализ рабочих органов и параметров стригальных машинок 24
1.4 Цель и задачи исследования 38
1.5 Выводы по главе 38
2 Теоретическое обоснование конструктивно технологических параметров стригальных машинок 40
2.1 Разработка технологических схем и конструкций рабочих органов стригальных машинок 40
2.1.1 Машинки с опорой рычага в верхней части корпуса и вертикальным нажимным механизмом 40
2.1.2 Машинка с упругим элементом 46
2.1.3 Машинка с коленчатым нажимным стержнем 2.2 Обоснование механизма прижатия ножа к гребёнке 52
2.3 Обоснование механизма упругого элемента машинки для уравновешивания сил инерции 58
2.4 Обоснование конструкции и параметров стригальной машинки с коленчатым нажимным стержнем 75
2.5 Выводы по главе 81
3 Программа и методика экспериментальных исследований
3.1 Программа экспериментальных исследований 83
3.2 Методология и общая методика исследований 86
3.3 Методика определения момента инерции рычага машинки 87
3.4 Методики определения неравномерности прижатия ножа к гребёнке
и жёсткости рычага механическими измерительными приборами 89
3.5 Методика исследования нажимного механизма машинки на неравномерность прижатия ножа к гребёнке с помощью тензорычагов... 94
3.6 Метод планирования эксперимента для построения математической модели при выборе контролируемых параметров обеспечивающих равномерное усилие прижатия ножа к гребёнке 97
3.7 Методика определение сил прижатия ножа к гребёнке на стригальном пункте в процессе работы 101
3.8 Методика определение остроты лезвия ножа и усилий прижатия ножа к гребёнке в процессе стрижки овец 103
3.9 Методы определения показателей электропривода при стрижке овец модернизированной и серийной стригальными машинками 104
3.10 Методы эргономической оценки модернизированной и серийной стригальных машинок при стрижке овец 105
3.11 Методика определения экспериментально-технологических показателей модернизированной машинки с коленчатым нажимным стержнем и серийной стригальной машинки 105
3.12 Выводы по главе 106
4 Результаты экспериментальных исследований 107
4.1 Результаты по определению момента инерции рычага стригальной машинки 107
4.2 Результаты по определению неравномерности усилий прижатия ножа к гребёнке и жёсткости рычага механическими измерительными приборами 108
4.3 Результаты определения неравномерности прижатия ножа к гребёнке с помощью тензорычагов 110
4.4 Результаты проведения полного факторного эксперимента с тремя переменными статистической обработки данных по определению усилий прижатия ножа к гребёнке 114
4.5 Результаты определения сил прижатия ножа к гребёнке на стригальном пункте в процессе работы 118
4.6 Результаты определения остроты лезвия ножа и усилий прижатия ножа к гребёнке в процессе стрижки овец 119
4.7 Результаты определения показателей электропривода при стрижке овец модернизированной и серийной стригальными машинками 121
4.8 Результаты эргономической оценки показателей модернизированной и серийной стригальных машинок при стрижке овец 122
4.9 Результаты определения экспериментально-технологических показателей модернизированной машинки с коленчатым нажимным стержнем и серийной стригальной машинки 123
4.10 Результаты проверки работоспособности модернизированных стригальных машинок в производственных условиях по актам испытаний и внедрений 126
4.11 Выводы по главе 129
5 Технико-экономическая оценка исследований 130
5.1 Расчёты производственных затрат и капиталовложений на единицу выполненной работы 130
5.2 Показатели сравнительной экономической эффективности новой и базовой машинок 132
5.3 Выводы по главе 135
Заключение 136
Литература
- История развития машинной стрижки овец
- Машинки с опорой рычага в верхней части корпуса и вертикальным нажимным механизмом
- Методики определения неравномерности прижатия ножа к гребёнке
- Результаты по определению неравномерности усилий прижатия ножа к гребёнке и жёсткости рычага механическими измерительными приборами
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Планом развития овцеводческой отрасли является Приказ Минсельхоза РФ от 2 сентября 2011 г. № 294 «Об утверждении отраслевой целевой программы «Развитие овцеводства и козоводства в России на 2012 - 2014 гг. и на плановый период до 2020 года».
Ожидаемые конечные результаты Программы: увеличение численности овец и коз до 28,0 млн. голов, объёмов производства шерсти до 84,0 тыс. тонн. Размеры финансирования до 2020 г. составят 24 млрд. 764 млн. рублей.
Основная доля затрат в овцеводстве приходится на их стрижку, для облегчения труда стригалей созданы различные типы стригальных машинок.
Повышение эффективности стрижки овец возможно за счёт совершенствования рабочих органов стригальных машинок.
В настоящее время недостаточно изучены и освещены в литературе вопросы влияния нажимного механизма на эффективность работы стригальной машинки. Техническое состояние стригальных машинок оценивалось без учёта такого важнейшего показателя, непосредственно влияющего на рабочий процесс, как равномерность усилия прижатия ножа к гребёнке. Равномерность обеспечивается наклонным нажимным механизмом только при соблюдении абсолютной геометрической точности конструкции, когда верхняя точка упорного стержня и центр качания рычага лежат на одной оси перпендикулярной плоскости гребёнки.
В этой связи работы по усовершенствованию конструкции стригальных машинок в направлении повышения эффективности стрижки овец являются актуальными.
Степень разработанности. В ряде стран интенсивно велись и ведутся работы по созданию новых конструкций стригальных машинок и улучшению серийно выпускаемых.
Первую стригальную машинку сконструировал в Австралии ирландец по происхождению Фредерик Йорк Волслей в 1887 году.
Отечественные стригальные машинки марки РМЗ впервые были освоены Ростовским механическим заводом в 1934 - 1936 годах. В дальнейшем изучением и научным обоснованием процессов механической стрижки вплотную начали заниматься лаборатории ведущих институтов страны ВИЭСХ, ГОСНИТИ и другие. Было разработано несколько модификаций стригальных машинок марки МСО (МСО-58, МСО-77).
Инициаторами разработки более совершенной конструкции с электродвигателем, встроенным в рукоятку стригальной машинки стали учёные Ю. И. Краморов, В. В. Перчихин и К. А. Месхи. Наиболее удачной оказалась стригальная машинка исследователя К.А. Месхи, созданная в 1965 году, которая впоследствии подверглась незначительной модернизации со стороны ГСКБ Ростовского машиностроительного завода и ГСКБ завода «Актюбинсксельмаш», где она выпускалась под маркой МСУ-200.
До настоящего времени не все недостатки устранены, поэтому требуются исследования и дальнейшие усовершенствования.
Цель работы - повысить эффективность стрижки овец путём совершенствования нажимного механизма стригальных машинок, обеспечивающего равномерность прижатия ножа к гребёнке в процессе работы.
Задачи исследования:
- провести анализ технологических схем и устройств стригальных
машинок;
- теоретически и экспериментально определить факторы, влияющие на
работоспособность стригальных машинок;
- разработать методику и оборудование для экспресс-испытаний
стригальных машинок;
- снизить металлоёмкость стригальной машинки за счёт применения
более простого по конструкции вертикального нажимного механизма;
повысить производительность стрижки овец за счёт увеличения времени работы режущих пар без переточек;
снизить энергетические затраты за счёт создания равномерного усилия прижатия ножа к гребёнке при его движении от центра до крайних положений.
Научная новизна состоит:
- в разработке теоретических основ вертикального нажимного механизма
обеспечивающего геометрическую точность совмещения точек качания
коленчатого упорного стержня и рычага на одной оси, перпендикулярной
плоскости гребёнки (авторское свидетельство № 1279818);
- в рациональности нажимного механизма при передаче усилий
коленчатым стержнем от нажимной гайки к ножу, что способствует
увеличению срока службы режущей пары между переточками, а также
повышению производительности стрижки овец;
- в разработке методик и приборов для определения усилий и условий
равномерного прижатия ножа к гребёнке.
Теоретическая и практическая значимость работы:
теоретически и экспериментально обоснована конструкция вертикального нажимного механизма стригальной машинки с коленчатым упорным стержнем;
разработаны методики определения усилий прижатия ножа к гребёнке и остроты режущей кромки ножа непосредственно на стригальных пунктах в период стрижки овец;
полученные результаты испытаний в лабораторных и производственных условиях доказывают трёхкратное снижение неравномерности усилий прижатия ножа к гребёнке в модернизированной стригальной машинке. Данное преимущество может быть использовано при совершенствовании существующих и проектировании перспективных стригальных машинок.
Методология и методы исследования. Теоретической и методологической основами исследования послужили труды отечественных и зарубежных учёных, рекомендации научно-исследовательских и учебных учреждений по вопросам механизации сельскохозяйственного производства.
В процессе исследования применялись методы наблюдения, моделирования, методы математической статистики, методы планирования эксперимента.
Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения и результаты:
- модернизированные варианты стригальных машинок, обеспечивающие
равномерное усилие прижатия ножа к гребёнке;
теоретически и экспериментально определённые параметры вертикального нажимного механизма с коленчатым упорным стержнем, способствующие равномерному прижатию ножа к гребёнке и за счёт этого снижению энергетических затрат машинки, повышению производительности стрижки овец, снижению металлоёмкости конструкции;
- приборы и методики для определения усилий прижатия ножа к
гребёнке;
взаимосвязь между силами прижатия ножа к гребёнке, их износом и остротой лезвия ножа;
технико-экономическая целесообразность использования стригальной машинки с вертикальным нажимным механизмом.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов расчётов подтверждается положительными результатами лабораторных и производственных исследований устройства модернизированных стригальных машинок с вертикальным нажимным механизмом.
Основные результаты научных исследований были доложены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Туркменского СХИ, Казахского СХИ. Научно-практической конференции «Совершенствование охраны труда в народном хозяйстве республик Средней Азии» (Ташкент 1988 год), на заседании секции по ремонту и техническому обслуживанию МТП НТС Госагропрома Туркменистана (1988 год), апробация в СКБ завода «Актюбинсксельмаш» (1986 год), на заседании Учёного Совета ФГБНУ ГОСНИТИ (2015 год).
Реализация результатов работы. Результаты научно исследовательской работы внедрены в производство ОАО «МТС «Октябрьское» Оренбургской области (2014 год). Используются в учебном процессе ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (2015 год) и ФГБОУ ВПО «Костромская ГСХА» (2015 год).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 в изданиях, входящих в перечень ВАК. Общий объём публикаций составил 4,89 печатных листов, из которых 3,51 печатных листов принадлежит лично автору.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, литературы и приложений. Работа изложена на 179 страницах, включает 137 страниц основного текста, 43 рисунка, ПО источников литературы, 16 таблиц и 25 приложений.
История развития машинной стрижки овец
Овец начали приручать около 6-8 тысяч лет до нашей эры. В то время овец не стригли, а выдёргивали и вычёсывали шерсть вручную. Позднее с появлением ремёсел, для стрижки овец стали применять ручные ножницы [46].
В середине 19 века с развитием овцеводства возникла необходимость замены ручных ножниц механическими. Первую стригальную машинку сконструировал в Австралии ирландец по происхождению Фредерик Йорк Волслей в 1887 году. Машинка состояла из гребёнки и дискового ножа, а привод осуществлялся с помощью канатной передачи.
Преимущества машинной стрижки очевидны: значительно облегчается труд стригалей, на стрижку одной овцы вручную требовалось до 1000 нажимов ножницами; в 3 - 5 раз повышается их производительность, ручными ножницами на стрижку одной овцы затрачивалось 20 - 25 минут, машинкой от 3 до 8 минут в зависимости от навыков стригаля; улучшается качество и на 8 - 13 % увеличивается настриг шерсти за счёт более ровного среза [64]. Все эти преимущества дали повсеместное внедрение машинной стрижки в овцеводстве.
В нашей стране машинная стрижка овец импортными машинками начала применяться с 1929 года в хозяйстве «Овцевод» Омской области [52]. Первые отечественные стригальные машинки марки РМЗ были освоены Ростовским механическим заводом в 1934 - 1936 годах. Начиная с 1938 года, этот же завод выпускал широкозахватную машинку ШЗМ-2 с гибким валом и мотором [24, 46, 47].
В то же время изучением и научным обоснованием процессов механической стрижки вплотную начали заниматься лаборатории ведущих институтов страны ВИЭСХ, ГОСНИТИ и другие. Было разработано несколько модификаций стригальных машинок марки МСО (МСО-58, МСО-77). По срокам они были сконструированы: МСО-58 в 1958 году, МСО-77 в 1960 году [39]. Привод всех вышеперечисленных машинок осуществлялся гибкими валами, которые часто выходили из строя. На их долю приходилось около 80 % от всех поломок, устранить которые в полевых условиях очень тяжело [52, 59]. К существенным недостаткам можно отнести: большую металлоёмкость; значительный вес, приходящийся на руку стригаля; реактивный крутящий момент, выкручивающий машинку из рук стригаля; ограниченную манёвренность при стрижке; опасное для жизни рабочее напряжение тока 220 - 380 В [20, 92]. Всё это привело к тому, что выпуск последней модели с гибким валом МСО-77Б заводом «Актюбинсксельмаш» в 1986 году значительно сократился.
Инициаторами разработки более совершенной конструкции с электродвигателем, встроенным в рукоятку стригальной машинки стали учёные Ю. И. Краморов, В. В. Перчихин и К. А. Месхи. Были изготовлены принципиально новые малогабаритные машинки МС-400, МС-200 и МС-200М с асинхронным трёхфазным короткозамкнутым электродвигателем переменного тока повышенной частоты, соответственно на 400 и 200 Гц. Наиболее удачной оказалась стригальная машинка исследователя К.А. Месхи, созданная в 1965 году, которая впоследствии подверглась незначительной модернизации со стороны ГСКБ Ростовского машиностроительного завода, Харьковского завода ручных электрифицированных инструментов и ГСКБ завода «Актюбинсксельмаш», где она выпускалась под маркой МСУ-200 [18, 56, 64].
Таким образом, история развития машиной стрижки овец шла в основном по пути совершенствования конструкции стригальной машинки. Однако даже вполне совершенная стригальная машинка не в состоянии резко разрешить в целом проблему повышения производительности труда, так как сам технологический процесс машинной стрижки почти не изменился и мало чем отличается от ручного. Труд стригалей по-прежнему остаётся самым трудоёмким и ответственным в сельском хозяйстве. Есть ли новые способы снятия шерсти с тела овцы? Учёные всего мира продолжают поиск принципиально новых методов, которые существенным образом изменят стрижку. Так, сущность биохимического метода снятия шерсти заключается в том, что в организм животных путём инъекции или с кормом, вводится специальный химический препарат, который способствует прекращению роста клеток в волосяных луковицах. В результате чего в растущих волокнах шерсти образуется кольцеобразное сужение, которое легко переламывается, что позволяет через 8 -14 суток вручную отделить руно от тела овцы. Достоинства этого способа в следующем: полностью исключаются порезы кожи и сечка шерсти, резко сокращаются затраты труда и себестоимость шерсти, появляется возможность использовать рабочих с низкой квалификацией. Однако его применение возможно только после широкой и всесторонней проверки по обоснованию точной дозы препарата, его влияния на интенсивность последующего роста шерсти, воспроизводительные способности овец, степень опасности потребления мяса человеком, устойчивость животных к заболеваниям [45, 57, 94, 102].
Заслуживает внимания поточно-конвейерный метод, когда одну овцу стригут поочерёдно четыре человека, для чего овца фиксируется на специально вращающемся столе-карусели, и каждый стригаль остригает строго определённую часть тела овцы. При этом появляется возможность узкой специализации стригаля, что в 1,5-2 раза повышает его производительность труда [79, 97].
Экспериментальная проверка поточного метода стрижки с помощью карусельной установки проводилась впервые в Казахской ССР в 1959 - 1961 гг. инженером Р. А. Исанчуриным и в Дагестанской АССР в 1961 году инженером С. 3. Даибовым. Первая конструкция имела маркировку КИ-ВИЭСХ-1 [48, 49]. В настоящее время для проведения поточного метода стрижки применяют установки КСП-250, которые позволяют остригать за один час работы до 250 голов овец.
Таким образом, поточный метод стрижки позволяет значительно увеличить производительность труда, повысить качество машинной стрижки. Вместе с тем необходимо отметить, что промышленность не выпускала эти установки в нужном количестве потому что, это оборудование громоздко, используется 1-2 раза в году в течение 1,0 - 1,5 месяца, а всё остальное время простаивает и требует специальных условий для хранения.
В Австралии фирмой «Клипп Синдикат» велись работы по созданию установки для стрижки овец с помощью луча лазера. Сфокусированный луч обрезает шерсть по линии фокуса шириной 64 мм. В нашей стране учёные ВНИИОК также проводили эксперименты по использованию лазерного луча для стрижки овец, были получены и результаты, так, например, одна овца была острижена за 10 часов [30, 57].
Высокая стоимость таких установок, трудность по обеспечению безопасности стрижки и низкая скорость резания требует значительной доработки.
Отвечая на поставленный выше вопрос, есть ли другие методы и способы снятия шерсти с овец, можно сказать, что есть, но все они ещё не скоро найдут широкое применение. Следовательно, машинная стрижка овец с помощью ручных электрических машинок остаётся основной в промышленном овцеводстве.
Машинки с опорой рычага в верхней части корпуса и вертикальным нажимным механизмом
Прижатие ножа к гребенке осуществляется механизмом, состоящим из упорного стержня 10, опирающегося нижней головкой в подпятник 5 на рычаге 4, а верхней в упор 9 гайки нажимной 8.
По сравнению с серийной машинкой корпус и рычаг видоизменены. Корпус машинки - отсутствует головка нажимного механизма. В передней части корпуса сверху заподлицо влита стальная футеровка, в которой просверлено отверстие и нарезана резьба MIOxl. В зоне движения хвостовой части рычага, снизу корпуса, установлена стальная балка параллельно гребёнке.
Рычаг - подпятник под стержень упорный развернут на 180 и запрессован с верхней стороны. В хвостовой части добавлен прилив, в котором профрезерован паз под подшипник качения и просверлено отверстие под ось подшипника.
Заново изготовлены и заменены следующие детали: штуцер, подшипник, ось подшипника, стержень упорный, балка опорная, упор. Исключены детали: патрон нажимной, футеровка нижняя, центр вращения, пружина стержня упорного, гайка специальная.
Достоинства варианта с задней опорой на подшипнике качения -равномерность прижатия ножа к гребенке, исключена регулировка рычага относительно ролика эксцентрикового механизма в процессе работы, упрощена конструкция нажимного механизма, сокращено количество деталей, профиль передней части корпуса сделан более пологим. Недостатком конструкции является малый ресурс работы подшипника качения. Вариант с задней опорой на подшипнике скольжения из фторопласта в нижней части хвостовика.
Машинка включает в себя: корпус 1; нож 2; гребёнку 3; рычаг 4; подпятник 5; футеровку с резьбой 6; штуцер 7; гайку нажимную 8; упор 9; стержень упорный 10; балку опорную 11; подшипник из фторопласта 12 в соответствии с рисунком 2.4.
Рисунок 2.4 - Вариант с задней опорой на подшипнике скольжения из фторопласта Прижатие ножа к гребёнке осуществляется механизмом, состоящим из упорного стержня 10, опиравшегося нижней головкой в подпятник 5 на рычаге 4, а верхней в упор 9 гайки нажимной
В машинке изменён корпус и рычаг. Корпус машинки - отсутствует головка нажимного механизма. В передней части корпуса сверху заподлицо влита стальная футеровка, в которой просверлено отверстие и нарезана резьба М10х 1. В зоне движения хвостовой части рычага, снизу корпуса, установлена стальная ось параллельно гребёнке.
Рычаг - подпятник под стержень упорный развернут на 180 и запрессован с верхней стороны. В хвостовой части выфрезерован паз под фторопластовую пластину.
Заново изготовлены и изменены следующие детали: штуцер, балка опорная, подшипник из фторопласта, стержень упорный, упор.
Исключены детали: патрон нажимной, футеровка нижняя, центр вращения, пружина стержня упорного, гайка специальная.
Достоинство варианта с задней опорой на подшипнике скольжения из фторопласта в нижней части хвостовика - равномерность прижатия ножа к гребёнке. Отсутствует регулировка ролика эксцентрикового механизма в процессе работы, упрощена конструкция нажимного, механизма, сокращено количество деталей, профиль передней части корпуса сделан более пологим. Недостаток конструкции - повышенные потери на трение и нагрев. В стригальной машинке все элементы кинематической цепи нагружаются динамически, что приводит к увеличению размеров звеньев, и требует дополнительной затраты энергии на преодоление сил трения от инерции.
Неуравновешенными вращающимися деталями у машинки являются эксцентрик и рычаг в сборе. Инерционные силы от массы рычага являются наиболее существенными. При расчётах деталей машинки на прочность реакции в опорах, возникающие от действия инерционных сил, должны быть учтены в сумме с реакциями вызываемыми усилием, потребным для среза шерсти ножом и сопротивлением трения ножа о гребёнку, так как реакции от инерционных сил рычага составляют уже величину в несколько ньютон, к тому же возрастающую пропорционально квадрату числа оборотов эксцентрика.
Если колеблющуюся систему машинки настроить в режим близкий к резонансу, то это позволит уравновесить силы инерции. С этой целью нами сконструирована машинка с упругим элементом.
Основные элементы машинки: корпус 1; рычаг 2; центр вращения 3; гребёнка 4; нож 5; шарнир 6; упор 7; винт 8; заклепка 9, Упор 7 состоит из двух участков. Нижний участок выполнен в виде пакета плоских пружин различной толщины и может изгибаться в направлении хода ножа. Верхний участок выполнен в форме четырехгранника, который имеет возможность перемещаться по направляющему отверстию в корпусе 1 машинки, перпендикулярно плоскости гребенки 4. Один конец нажимного упора 7 шарниром 6 (прорезь в рычаге) связан с рычагом 2, другой входит в прорезь верхнего участка и крепится с помощью заклёпки 9, а на конец верхнего участка упора 7 давит винт 8.
Машинка работает следующим образом. Вокруг центра вращения 3 колеблется рычаг 2, прижимающий нож 5 к гребёнке 4 посредством винта 8 и упора 7. Отклонение рычага 2 от среднего положения в крайнее вызывает соответствующие изгибы нижнего упора 7 в направлениях хода ножа 5. За счёт оптимальной упругости нижнего участка упора 7 колеблющаяся система стригальной машинки настраивается в режим резонанса, что снижает динамические нагрузки. При этом сохраняется постоянство заданного винтом 8 нажатия, т.к. нижний участок упора 7 жёсткий вдоль оси перпендикулярной плоскости гребёнки. Смещение упора 7 под действием винта 8 происходит по оси 1-І перпендикулярной плоскости гребёнки и проходящей через центр качания рычага, что создает равномерное прижатие ножа к гребёнке на протяжении всего его хода. - корпус; 2 - рычаг; 3 - центр вращения; 4 - гребёнка; 5 - нож; 6 - шарнир; 7 - упор; 8 - винт; 9 - заклёпка Рисунок 2.5 - Кинематическая схема машинки с упругим элементом
Применение такого нажимного механизма упрощает конструкцию и технологию изготовления машинки, сокращает количество деталей и создаёт равномерное прижатие ножа к гребёнке. При этом за счёт упругости нижнего участка упора колеблющаяся система машинки настраивается в режим резонанса, что позволяет уравновесить силы инерции, снизить потребляемую мощность и нагрузки на шарнирные соединения[93].
Методики определения неравномерности прижатия ножа к гребёнке
Методология эксперимента — это общая структура эксперимента, она включает в себя постановку и последовательность выполнения экспериментальных исследований, является наиболее важной составной частью эксперимента и одним из основных способов получения новых научных знаний.
Основной целью эксперимента является проверка теоретических положений (подтверждение рабочей гипотезы), а также более широкое и глубокое изучение темы научного исследования.
В применённых методиках подробно проектируем процесс проведения эксперимента, составляем последовательность (очередность) проведения операций измерений и наблюдений. Затем тщательно описываем каждую операцию в отдельности с учетом выбранных средств для проведения эксперимента. Особое внимание уделяем методам контроля качества операций, обеспечивающих при минимальном количестве измерений высокую надежность и заданную точность. Разрабатываем формы таблиц для записи результатов наблюдений и измерений.
Для реализации программы экспериментальных исследований был выбран, разработанный нами модернизированный образец стригальной машинки с коленчатым нажимным стержнем (авторское свидетельство на изобретение № 1279818). Вертикальный нажимной механизм машинки позволит снизить неравномерность усилий прижатия ножа к гребёнке и уменьшить энергетические затраты. А также повысить производительность стрижки овец путём увеличения времени работы режущих пар без переточек и понизить металлоёмкость стригальной машинки за счёт уменьшения количества деталей и облегчения корпуса, благодаря применению более простого по конструкции вертикального нажимного механизма.
Момент инерции рычага может быть подсчитан с некоторым приближением аналитически по известной методике [54, 90,108], а при готовой конструкции машинки с достаточной точностью определен экспериментально.
Момент инерции рычага определен экспериментально методом крутильных колебаний с помощью трифилярного подвеса. Трифилярный подвес состоит из диска массой m и радиусом R в соответствии с рисунком 3.2, подвешенного на трех симметрично расположенных металлических нитях длинной I. Наверху эти нити симметрично закреплены по краям диска меньшего радиуса г. При повороте верхнего диска на небольшой угол а0 вокруг вертикальной оси, перпендикулярной плоскости диска и проходящей через его центр, все три нити принимают наклонное положение, центр тяжести системы несколько приподнимается по оси вращения. Нижний диск начинает совершать крутильные колебания, период Т которых будет зависеть от момента инерции системы. При отклонении верхнего диска на некоторый угол нижний начнёт совершать крутильные колебания. Резкий поворот верхнего диска осуществляется натяжением шнура, не показанного на рисунке. Этим почти полностью исключаются некрутильные колебания.
Для выполнения работы необходимы следующие принадлежности: трифилярный подвес, секундомер, весы, набор гирь, масштабная линейка, исследуемое тело: два рычага в сборе, равные по массе.
Работа выполнялась в следующем порядке. Определялся момент инерции ненагруженного диска 10, для чего сообщали диску вращательный импульс и секундомером измеряли время 30-ти полных колебании, вычислялся период одного колебания Т. Рисунок 3.2 - Схема трифилярного подвеса
Далее определялся момент инерция системы It. Для этого устанавливались на диск два рычага таким образом, чтобы ось вращения проходила через центр тяжести в соответствии с рисунком 3.3.
При такой установке рычагов центр тяжести располагается в точке колебания, что даёт возможность сохранить горизонтальное положение диска и в конечном итоге определить момент инерции рычага относительно его центра качания. 3.4 Методики определения неравномерности прижатия ножа к гребёнке и жёсткости рычага механическими измерительными приборами
Прибор для контроля работы стригальной машинки.
В качестве оценочного критерия конструкции нажимного механизма стригальной машинки принята неравномерность прижатия зубьев ножа к гребёнке, которая зависит от рабочих параметров всех деталей стригальной головки, так как прижим ножа к гребёнке должен быть равномерным в любом положении ножа в процессе его передвижения по гребёнке.
Целью данного экспериментального исследования является определение степени неравномерности прижатия ножа к гребёнке в опытных стригальных машинках с различной конструкцией вертикального нажимного механизма. Испытание модернизированных машинок проводилось параллельно с серийной моделью МСУ-200.
Техническое состояние стригальных машинок до настоящего времени оценивалось без учёта такого важнейшего показателя, непосредственно влияющего на рабочий процесс и условия среза шерсти, как равномерность прижатия ножа к гребёнке. Известные приборы для проверки работы режущего аппарата предусматривают отдельный контроль правильности регулировки центра вращения рычага и наличия перекоса посадочной площадки под гребенку [18, 31]. Однако такой контроль не отражает действительного положения частей механизма машинки, поскольку производится косвенно по положению эксцентрикового механизма, что не исключает ошибок, вызываемых неточностью изготовления и сборки стригальной машинки.
Контроль наличия перекоса посадочной площадки известными способами осуществляется путём полной разборки стригальной машинки и проверки её корпуса на поверочной плите с помощью специального приспособления и индикатора. Такой контроль трудно осуществить в полевых условиях на стригальных пунктах, тем более на большой партии стригальных машинок. Кроме того, нельзя выявить действительное влияние имеющегося перекоса на работу машинки.
Результаты по определению неравномерности усилий прижатия ножа к гребёнке и жёсткости рычага механическими измерительными приборами
Испытания разработанных вариантов стригальных машинок с совмещенной осью качания рычага и нажимного механизма проводились в откормочном совхозе-комплексе «3-я Пятилетка» Геок-Тепинского района в период весенней стрижки овец.
Целью производственного эксперимента являлась проверка работоспособности вариантов машинок в производственных условиях.
Испытания проводились на стационарном стригальном пункте, оборудованном агрегатом ЭСА - 12/200, в состав которого входили: машинки стригальные МСУ-200, блок преобразователь с защитно-отключающим устройством ИЭ - 9401, сеть электрическая, точильный аппарат ДАС - 350.
Для производственного эксперимента была подготовлена группа режущих пар из расчёта три ножа на одну гребёнку.
Перед подсоединением стригальных машинок к электрической сети агрегата проводилась проверка регулировок механизмов и легкость вращения вала ротора электродвигателя его прокручиванием отвёрткой через отверстие в кожухе. Движение ротора было плавным, без стука и заеданий.
Стрижку осуществляли группа специально подобранных стригалей примерно с равной квалификацией. Общее время работы всех машинок составило 92 часа. Поломок не было, все варианты работоспособны. Таким образом было острижено 920 голов овец сараджинской породы со средним настригом шерсти 1,7 килограммов.
Во время стрижки производился хронометраж времени стрижки одной овцы. Обработка хронометражных данных показала, что среднее время стрижки овцы составило 4,1 минуты. Акт хозяйственных испытаний дан в приложении С.
Модернизированная стригальная машинка с коленчатым нажимным стержнем Туркменским СХИ и СКВ завода «Актюбинсксельмаш» была выставлена на КазМИС для предварительных испытаний. Машинка была принята на испытания 20 мая 1984 года, закончились испытания 7 июня 1984 года. Данная конструкция имела -совмещённые оси качания рычага и нажимного механизма. Нажимной механизм включал: нажимную гайку, штуцер и коленчатый упорный стержень.
Объём работ для машинки по плану - 250 голов овец, фактически острижено -275 голов овец. После испытаний Каз МИС составила протокол испытаний [89] и направила в адрес Туркменского СХИ два экземпляра. Сообщение о направлении протокола дано в приложении Т за подписью директора П.В. Зарочинцева. Казахская МИС рекомендует представить модернизированную стригальную машинку на государственные испытания в соответствии с приложением У.
После чего нами проводилась дальнейшая модернизация машинки, и её испытания в хозяйственных условия приложение Ф. Вариант 1 - внесены конструктивные изменения: совмещены оси качания рычага и нажимного механизма, упорный стержень имеет коленчатую форму. Вариант 2 - внесённые изменения: совмещены оси качания рычага и нажимного механизма, упорный стержень имеет коленчатую форму, исключены детали, такие как нажимной патрон, предохранительный винт, пружина.
На испытаниях было острижено первым вариантом машинки - 47 голов овец, вторым вариантом машинки 280 голов овец. В заключении акта отмечено, что процесс среза шерсти протекает нормально, конструкции машинок работоспособны и надёжны в эксплуатации.
Внедрение стригальной машинки с коленчатым упорным стержнем проводилось в 1985 году, акт внедрения приведён в приложение X. Внедрение стригального агрегата на 12 модернизированных стригальных машинок с коленчатым упорным стержнем проводилось в 1986 году, акт внедрения приведён в приложение Ц. Внедрение стригальной машинки в количестве одного образца проведено в 2014 году, акт внедрения приведён в приложение Э.
Опытный образец машинки с упругим элементом прошёл проверку в полевых условиях в период стрижки на овцах сараджинской породы. Акт испытаний приведён в приложении Ш. Машинка показала свою работоспособность, как и следовало ожидать, при заточенной режущей паре, когда достаточно небольшого прижатия ножа к гребёнке. По мере затупления режущей пары стригаль увеличивал нажатие, и в определённый момент из-за потери устойчивости упругим элементом прижатие не было равномерным на протяжении хода ножа - процесс резания не обеспечивался, машинка не входила в шерсть. После переточки режущей пары стрижка продолжалась в нормальном режиме. На испытаниях было острижено 2 овцы. Преимущества машинки с упругим элементом могут быть реализованы при изготовлении последнего из качественного пружинного материала с высокими свойствами. Акты внедрения и использования результатов диссертационной работы в учебном процессе ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и ФГБОУ ВПО Костромской ГСХА за 2015 год приведены в приложениях Ю и Я.