Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований
1.1 Существующие способы производства семян сахарной свеклы U
1.2 Основные требования к посадке маточников сахарной свеклы 22
1.3 Средства механизации посадки маточных корнеплодов ^
1.3.1 Высадкопосадочные машины для ориентированной посадкг^^
маточников сахарной свеклы іо
1.3.2 Анализ средств механизации посадки.маточных корнеплодов 24
1.4 Анализ устройств для ориентирования тел конусообразной формы ^ 97
Выводы 32
1.5 Цель и задачи исследований 33
2 Исследование физико-механических свойств маточников сахарной свеклы . 34
2.1 Программа и методика проведения исследований : 34-'
2.1.1 Программа проведения исследований 34
2.1.2 Условия проведения опытов, характеристика изучаемых сортов 35
2.1.3 Методика проведения исследования и обработки полученнЕ сс>с
результатов , ^ зб
2.2 Исследование размерно-массовых характеристик маточников сахарной:
свеклы 37
2.3 Определение положения центра тяжести маточника сахарной свеклы.. 40
2.4 Определение осевых моментов инерции маточника сахарной свеклы. 45
2.5 Определение коэффициентов трения качения и скольжения маточниюо^
сахарной свеклы* по поверхностям различных материалов 46
Выводы 47
3 Теоретические исследования процесса поштучно ориентированной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату высадкопосадочиюй машины 49
3.1 Поисковые опыты по изысканию конструкции ориентирующего устройства для маточников сахарной свеклы 49
3.1.1 Дисковое ориентирующее устройство 49
3.1.2 Ориентирующее устройство с гибкими упругими элементами 52 3 Л .3 Лопастное ориентирующее устройство 53
3.2 Обоснование конструкции устройств поштучной ориентированной подачи маточников сахарной свёклы к посадочному аппарату высадкопосадочной машины 55
3.3 Исследование выборки маточников сахарной свеклы- скребковым транспортером из бункера 60
3.3.1 Обоснование конструктивных параметров скребкового транспортера 60
3.3.2 Обоснование производительности устройств поштучной ориентированной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату высадкопосадочной машины 64
3.4 Исследование движения маточника сахарной свеклы по поверхности вогнутого лотка 66
3.4.1 Обоснование конструктивных параметров вогнутого лотка 66
3.4.2 Определение кинематических параметров движения маточника сахарной свеклы по поверхности вогнутого лотка 67
3.5 Исследование устройства поштучной подачи маточников сахарной свеклы 76
3.5.1 Обоснование конструктивных параметров пары конических дисков 76
3.6 Исследование двухроторного лопастного ориентирующего устройства 80
3.6.1 Обоснование конструктивных параметров двухроторного лопастного
ориентирующего устройства 80
3.6.2 Исследование ориентирования маточников сахарной свеклы двухроторным лопастным ориентирующим устройством 84
3.7 Исследование накопительно-передающего устройства 90
3.7.1 Определение кинематических параметров и времени движения маточника сахарной свеклы в накопительно-направительном желобе 90
3.7.2 Обоснование емкости накопительно-направительного желоба 91
Выводы 93
4 Общая программа, методика и результаты лабораторных исследований 95
4.1 Структура и программа проведения лабораторных исследований 95
4.2 Разработка и изготовление лабораторной установки 99
4.3 Исследование* процесса выборки маточников сахарной свеклы ; из бункера скребковым транспортером 102
4.3. Л Расчет оптимальных конструктивно-кинематических параметров скребкового транспортера 107
4.4 Исследование устройства поштучной подачи маточников сахарной свеклы 109
4,4.1 Расчет рациональных конструктивно-кинематических параметров устройства поштучной подачи маточников сахарной свеклы '.. 110.
4.5 Исследование ориентирования маточников сахарной свеклы двухроторным лопастным ориентирующим устройством 112 ,
4.5.1 Расчет рациональных конструктивно-кинематических параметров двухроторного лопастного ориентирующего устройства 114
4.6 Исследования движения маточников сахарной свеклы по поверхности вогнутого лотка и в накопительно-передающем устройстве 117
4.7 Исследования согласованности работы устройств поштучной ориентированной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату высадкопосадочной машины 119
Выводы 122
5 Лабораторно-полевые исследования и оценка экономической эффективности применения экспериментальной высадкопосадочной машины 123
5.1 Лабораторно-полевые исследования экспериментальной высадкопосадочнои машины 123
5.1.1 Цель и задачи лабораторно-полевых исследований 123
5.1.2 Условия и методика проведения лабораторно-полевых исследований 124
5.1.3 Описание экспериментальной высадкопосадочнои машины и технологического процесса ориентированной посадки маточников сахарной свеклы 126
5.1.4 Результаты лабораторно-полевых исследований 129
5.2 Экономическая эффективность применения экспериментальной высадкопосадочнои машины 130
5.2.1 Исходные данные для расчетов 131
5.2.2 Определение стоимости изготовления экспериментальной высадкопосадочнои машины 133
5.2.3 Расчет эксплуатационных затрат 138
Выводы 143
Общие выводы 145
Список использованных источников 147
- Существующие способы производства семян сахарной свеклы
- Программа и методика проведения исследований
- Поисковые опыты по изысканию конструкции ориентирующего устройства для маточников сахарной свеклы
- Структура и программа проведения лабораторных исследований
Введение к работе
Сахарная свекла - одна из важнейших технических культур. В нашей стране она является основным сырьем для производства сахара, а побочная продукция ее производства и переработки (ботва, жом, меласса) — ценным кормом для сельскохозяйственных животных и сырьем для промышленности [54, 68,
119].
Несмотря на важное значение сахарной свеклы, ее производство в Российской Федерации далеко не полностью удовлетворяет потребностям населения.
На сегодняшний день Россия - крупнейший мировой импортер сахара. Внутренне производство обеспечивает только 20 - 25% потребления, остальное импортируется с мирового рынка. Только по официальным данным ежегодная стоимость импорта сахара-сырца и белого сахара составляет 31,2.— 37,5 млрд. рублей [71]. Ежегодно ввозится более 500 тонн импортных семян на сумму более 300 млн. рублей [135]. Увеличение объемов производства и повышение ка-, чества сахарной свеклы неразрывно связано с необходимостью улучшения свек-~ ловичного семеноводства, в котором одной из наиболее трудоемких и ответственных операций является посадка маточных корнеплодов (маточников) на семена.
В технологическом процессе высадкопосадочных машин отечественного и зарубежного производства операции ориентирования и поштучной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату выполняются вручную. Использование ручного труда связано с низкой производительностью, не обеспечивает установленного агротехническими требованиями качества и сроков посадки, и как следствие, это приводит к снижению урожайности семян и высокой себестоимости их производства, что не соответствует современным требованиям и масштабам сельскохозяйственного производства [67, 113, 137, 155].
При всех попытках добиться повышения производительности труда сажальщиков (за счет сокращения количества операций, улучшения условий тру-
да: и т.п.) невозможно преодолеть естественный барьер физических и психических возможностей человека [124, 85, 150].
В связи с этим, разработка: устройств поштучной ориентированной'подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату высадкопосадочнои' машины, обеспечивающих; выполнение:' механизированного технологического-процесса ориентированной^ посадки; маточников ; сахарной свеклы, является. актуальной научной^и практически значимой задачей для аграрного производства.
Работа4 выполнена: по-плану НИОКРФЕОУВПО «Пензенская EGXA» (те
ма №26 «Механизация технологических процессов переработки^ и посадки' зер
новых, корнеплодов и овощных культур», раздел №1. «Совершенствование .
средств механизации технологии посадки маточников сахарной свеклы»): .
ЦЕЛБ ИССЛЕДОВАНИЙ - разработка устройств поштучной ориенти
рованной подачи маточников^сахарной, свеклы, к, посадочному аппарату высад- ...:..
копосадочнош машины, обеспечивающих повышение производительности тру
да и улучшение качества посадки-маточников сахарной свеклы. -; . - '..:-.,. ,-\
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЙ - технологический процесс поштучной' -т ориентированнойподачи маточников сахарноШсвеклы из бункера-к посадочному аппарату высадкопосадочнои машины.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ- закономерности, режимы и показатели качества работы устройств поштучной ориентированной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату высадкопосадочнои машины.
НАУЧНУЮ НОВИЗНУ РАБОТЫ составляют^
математическое описание процесса ориентирования маточников сахарной свеклы и теоретическое обоснование конструктивно-кинематических параметров устройств высадкопосадочнои машины;
конструкции устройств1поштучной:ориентированной»подачи маточникові сахарной свеклы к посадочному аппарату высадкопосадочнои машины;
уравнения регрессии для определения' оптимальных и рациональных значений конструктивно-кинематических параметров устройств поштучной
9 ориентированной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату
высадкопосадочнои машины.
Научная новизна предложенных технических решений подтверждена патентами РФ на изобретения №2263437, №2310312, №2310313, №2297751.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Результаты теоретиче
ских и экспериментальных исследований послужили основой для разработки на
базе серийной высадкопосадочнои машины ВПС-2,8А опытного образца вы
садкопосадочнои машины, оснащенной устройствами поштучной ориентиро
ванной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату. Ее при
менение по сравнению с машиной ВПС-2,8А позволяет увеличить производи
тельность на 40% и снизить затраты труда на 76% за счет исключения участия
человека непосредственно в технологическом процессе ориентированной по
садки маточников сахарной свеклы. ?,
ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ подтверждается высокой степенью сходимости теоретических-и экспериментальных результатов ИС-^. "" следований (погрешность 5 — 10%). Теоретические исследования процесса по----^.; штучной ориентированной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату высадкопосадочнои машины проводились с применением известных законов и методов классической механики и математики. Экспериментальные исследования проводились в лаборагорных с использованием теории многофакторного эксперимента и лабораторно-полевых условиях в соответствии с действующими ГОСТами и ОСТами. Обработка полученных результатов исследований осуществлялась методом корреляционного анализа на ПЭВМ с использование прикладных программ «STATISTIKA 6.0», «MathCAD 12» и др.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Высадкопосадоч-ная машина на базе ВПС-2,8А, оснащенная разработанными устройствами поштучной ориентированной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату, внедрена в СПК «Петровский» Пензенской области.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации и ее ре-
10 зультаты докладывались. на научно-практических конференциях ФГОУ ВПО
«Пензенская FCXA» (2003...2008г,г.) и ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА»
(2004г.). . "'. " '
ПУБЛИКАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. По результатам исследований; опубликовано; 12 печатных, работ, в т.ч. одна статья в: издании, указанном в «Перечне...ВАК», одна статья опубликована без соавторов. Получено 4 патента РФ на изобретение. Общий объем публикаций составляет 2,8 п.л:,.из-них автору принадлежит 1,53 п.л.
' ' ' СТРУКТУРА И ОБЪЕМ' ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованных источников из 172 наименований и приложения на 55 с. Общий объем диссертации составляет 147 с, в т.ч. 39 табл. и 64 ил.
НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ; ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
-Iі. Математическое описание процесса ориентирования маточников сахар-,.*;:< ной свеклы и теоретическое обоснование конструктивно-кинематических пара-г--^.-метров устройств высадкопосадочной машины.
Новые устройства поштучной ориентированной подачи маточников са- -: харной свеклы к посадочному аппарату высадкопосадочной машины.
Результаты лабораторных исследований по определению оптимальных и рациональных значений конструктивно-кинематических параметров разработанных устройств поштучной ориентированной подачи'; маточников сахарной свеклы к' посадочному аппарату высадкопосадочной машины.
4. Результаты лабораторно-полёвых исследований высадкопосадочной
машины, оснащенной разработанными устройствами поштучной ориентирован
ной-подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату.
Существующие способы производства семян сахарной свеклы
Издавна маточники- сахарной свеклы, высаживали вручную, распределяя их равномерно по полю вертикально хвостовой частью вниз. Большая1 трудоемкость, процесса посадки, значительное увеличение площадей; занятых под маточниками сахарной свеклы; предъявляют к культуре ее возделывания новые требования. На основе проведенного анализа работы высадкопосадочных машин, патентно-технической литературы и исследований по ориентированию, тел составлена классификационная, схема средств механизации посадки маточных корнеплодов (рисунок 1.1) [59, 62]:
Для; механизации технологического/процесса ориентированной: посадки маточных корнеплодов было предложено множество конструкций [57, 83", 87, 108; 133, 141]. До 1971 года.в: нашей .стране выпускалась высадкопосадочная-машина ВПГ-4 [100; 120]; которую обслуживали 8 сажальщиков. Машина высаживала 4 рядка квадратным способом с применением катушки мерной проволоки, которую натягивали по всей длине гона.
В высадкопосадочной машине ВПУ-4 [142] маточники самотеком по криволинейному дну бункера подаются в лотки-накопители, расположенные у рабочих мест сажальщиков. Каждый из четырех ротационных посадочных аппаратов обслуживает два сажальщика, которые сидят по обе стороны бункера и вкладывают маточники хвостовой частью вниз в проходящие высаживающие конуса ротационного посадочного аппарата, каждый со своей стороны через один. Высаживающие конуса отмечены яркой краской или привязанными ленточками. Далее маточники транспортируются к поверхности поля, присыпаются почвой загортачами и обжимаются с боков опорно-прикатывающимй колесами.
В большинстве семенных хозяйств нашей страны для посадки маточников сахарной свеклы применяют высадкопосадочные машины ВПС-2,8А (рисунок 1.2) [133, 141]. Маточники сахарной свеклы при помощи планчатого транспортера 1, проходящего по дну бункера 2, подаются в лотки-накопители 4, к рабочим местам сажальщиков, которые ориентируя, укладывают их на клапаны в ячейки вращающихся зарядных дисков 5 из которых маточники через окно в днище и подвижный лоток 7 направляются в высаживающие конусы 8 ротационного посадочного аппарата. Каждый ротационный посадочный аппарат обслуживает один сажальщик.
В высадкопосадочной машине ВС-4 (рисунок 1.3) [83] посадочный мате риал за счет поднятия подвижного дна 10 под действием гидроцилиндра подается из бункера 9, через регулируемые заслонки 12 в лотки-накопители 13 к рабочим местам сажальщиков, которые вкладывают маточники хвостовой частью вниз в проходящие высаживающие конуса ротационного посадочного аппарата 4. При I вод пятиконусного ротационного посадочного аппарата 4 осуществляется сцепле нием специальных почвозацепов и высаживающих конусов с почвой. Машина полунавесная; может агрегатироваться с тракторами тягового класса 14 кН.
Технологический процесс работы высадкопосадочных машин зарубежно го производства осуществляется аналогично [157 - 159, 163, 168, 172]. В высад копосадочных машинах «Manchard» [156, 171], «Accord» А-831 (Германия) [160, 166, 169] и 4SAS-62.5 (Чехия) [164, 165] установлены посадочные аппара ты накалывающего типа. Сажальщики накалывают корнеплоды головками на иглы одной из шести вращающихся высаживающих штанг, которые в нижнем положении выталкивают корнеплод в борозду. / На посадочной машине для загущенной посадки маточных корнеплодов I «Ляннен Техтаат» (Финляндия) [167, 170] установлены посадочные аппараты сошникового типа. Сажальщики вручную ориентируют и подают корнеплоды на промежуточное звено - направитель, который вдавливает их в борозду за сошником.
В высадкопосадочной машине «Accord» A-821 (Германия) [161, 162] посадка осуществляется с помощью настроенной транспортной тележки и устройства для приемки штеклингов, которое смонтировано на посадочном диске. Машину обслуживают 4 сажальщика.
В посадочной машине Ві Н., Крыжко (рисунок 1.4.); [84] корнеплоды из бункера подаются планчатым транспортером 11 на коническую, поверхность желоба 1, где онишо- одному захватываются пластинчатыми захватами 5 барабана 4 и подаются через загрузочный лоток 7 на ориентирующее устройство 6, в виде двух бесконечных,: плоскоременных транспортеров, движущихся в одном направлении. Затем маточники в сориентированном положении: по неподвижному 8 и подвижному лоткам 9 направляются в почву, ВІ предварительно образованную фрезой 10 щель. Далее осуществляется? выравнивание головок корнеплодов по высоте колесом 14 и уплотнение почвы вокруг корнеплодов опорно-прикатывающими колесами. Машина обслуживается- двумя рабочими, которые включают/выключают транспортер подачи 11 и: контролируют работу -...,-основных узлов. Недостатком данной машины является неполная механизация: - % посадки-, недостаточная надежность ориентирования, не удовлетворительное качество работы механизма поштучной подачи.
В посадочной машине Ю. В. Мусиенко (рисунок 1.5) [9] маточники сахарной свеклы через приёмник 3 сверху подаются к ориентирующему устройству, где стремятся занять устойчивое положение хвостовой частью вниз между двумя вращающимися навстречу друг другу валами 4 с винтовой навивкой. Ориентирование происходит походу движения маточника к сходу в том случае, если центр тяжести корнеплода находится на уровне осей вращения валов 4 или ниже. С ориентирующего устройства маточники направляются в= вертикальную трубу (направитель): 5, откуда в. сориентированном положении: выталкиваются? . выталкивателем 6, который вдавливает его впочву.
Программа и методика проведения исследований
Создание новых и совершенствование любых существующих технических средств начинается с изучения физико-механических свойств обрабатываемых материалов ;(почвы,,стеблей, зерен; клубней»шт.д.) [29, 41,125]: В\исследованиях И. Т. Данцигер, И; AY Емельянова; MlВ Мёдвидя; А: Н. Рабиновича и других авторов [53, 60; 101, 126j 148]; связанных с работой: существующих ориентирующих,устройств, все:параметры,:которые могут быть использованы для определения- положения тел на: ориентирующих поверхно стях, так или: иначе связаны с формой, размерами, положением центра тяжести, наличием осеш симметрии? неотличительных признаков ориентируемых тел; а также с физико-механическими свойствами этих :тел; и их формоустойчивбстью под:влиянием;контакта с соседними теламиіи рабочими:органами: " Несмотряша существующие исследования В. П. Давыдюка; В. Н: Крыж-ко; Ві Мі Крячко, В. ПІ Оликова, НгА.Усанова-шдругих авторов [51, 84; 86, 90, 143] по определению физико-механических свойств маточников сахарной свёклы, полученные ими данные, требуют дополнения и уточнения. Программа проведения исследований физико-механических свойств ма точников; сахарной; свеклыГвключает: ,. .
1. Обзорный анализ литературных источников: — изучение состояния вопроса, формулировка цели: и задач исследования.
2. Теоретические исследования: - аналитическое определение координаты положения центра тяжести ма точника сахарной свеклы; - аналитическое определение осевых моментов инерции маточника са харной свеклы.
3. Разработка методики проведения экспериментальных исследований: - планирование экспериментальных исследований; - выбор методов, разработка общей и частных методик проведения экспериментальных исследований; - определение требований к техническим средствам измерения и приборам; - выбор технических средств измерения и приборов; - разработка и изготовление специальных приборов для определения физико-механических свойств маточников сахарной свёклы; - подготовка лабораторного оборудования и приборов к работе.
4. Реализация плана проведения исследований: - исследование размерно-массовых характеристик; - определение и уточнение положения центра тяжести; - определение и уточнение значений осевых моментов инерции; - определение и уточнение коэффициентов трения качения и" скольжения по поверхностям различных материалов.
5. Интерпретация полученных результатов исследований: - проведение математической обработки результатов исследований; - проведение графоаналитической обработки результатов исследований; - установление существующих зависимостей между некоторыми характеристиками маточников сахарной свеклы;
Исследование физико-механических свойств маточников сахарной свеклы проводили в период посадки в 2003, 2004 годах. Из отобранных для посадки маточниковсахарношсвеклы сорта «Рамонская. односемянная 99» в СПК «Кев денский» Пензенскойjобласти брались пробы и проводились исследования:.
Величина; маточников» сахарной свёклы даже в пределах одного сорта варьирует довольно значительно в зависимости от условий; выращивания-,.Согласно? 0СТу и исходными требованиям к высадкопосадочной машине ВПС-2,8 [99; 129 149, 153] ее качественная :работаюбеспёчивается при посадке маточниг ков сахарной свёклы диаметром 0#5;..0;12 м и длинойнО;Г5...0і25/М. Для обеспечения? лучшей сопротивляемости и устойчивости маточникові к неблагоприятным; условиям внешней среды; прш сортировке выбраковывают загнившие, поражённые: болезнями, .механически повреждённые, сильно подвяленные ш уродливые корнеплоды:(искривленные и вильчатые):,
Исследования физико-механических свойств маточников сахарной;свёклы проводились; на основе методики ОА0: ВИСХОМ применяемой для. изучения: физико-механических: свойств растений и почв [145]. Результаты обработки опытных данных представлены в качестве вариационных рядов, на гистограммах, и графиках (приложения. А - В). Сводные данные предельных, и средних значений исследуемых параметров приведены в приложении F.
После получения и обработки статистических данных были установлены оценочные показатели для каждой изученной величины и найдены, некоторые функциональные зависимости между отдельными размерно-массовыми характеристиками маточников сахарнот свеклы: [128].
Для оценки вариационного ряда: использовали средние величины массовых измерений, а также понятия и элементы общепринятые: в вариационной статистике, характеризующие вариационный ряд: среднее арифметическое — а, среднеквадратическое отклонение - а, коэффициент вариации - V, средняя ошибка -ти показатель точности опыта— р. Каждый элемент определяли по формулам вариационной статистики [34, 56] с использованием программы «STATISTIKA 6.0» на ПЭВМ [167]. Это позволяет определить точность экспериментальных данных и установить допустимые пределы, в которых они достаточно надёжны. В результате обработки результатов экспериментов ошибка опыта не выходила за пределы 4%.
Приборы и оборудование, используемые для выполнения программы исследования выбирались из расчета на массовые измерения [69]. Список использованных приборов и оборудования, а также их технические характеристики приведены в соответствующих разделах этой главы и в приложении
Поисковые опыты по изысканию конструкции ориентирующего устройства для маточников сахарной свеклы
Дисковое ориентирующее устройство (рисунок 3.1) [114] представляет со бой пару конических дисков 1, которые установлены на общем валу 2 на рас стоянии b друг от друга. Образующие конических дисков 1 составляют между собой два разнонаклоненных под углами «/ и «2 участка (Ь Ьі). В створ ко нических дисков 1 входит часть направительного желоба 3, которая повторяет контур створа и срезана в продольной плоскости под углом к линии дна напра j вительного желоба. Направительный желоб 3 расположен к горизонтали под уг лом аж, больше угла трения скольжения маточников по его поверхности. Над І коническими дисками 1 установлен стабилизирующий элемент 5 из гибкого уп І ругого материала, нижняя часть которого входит в створ конических дисков 1 и повторяет контур створа. Вертикально вниз от общего вала 2 установлен упор 4, который представляет собой металлическую пластину, контур которой повторяет створ конических дисков 1.
При поступлении маточника головкой вниз (рисунок 3.2а) его сферическая головка соприкасается с ориентирующими поверхностями конических дисков 1 в двух точках, являющихся воображаемой- оськн вращения маточника при его развороте. Вследствие вращения конических дисков 1 маточник вращается вместе с ними, а его хвостовая часть стремится развернуться против направления вращения под действием силы инерции и момента от силы тяжести, сохраняя тем самым исходное положение головкой вниз. В том случае, когда маточник фиксируется в створе конических дисков 1 в положении близком к вертикальному, его хвостовая часть упирается в стабилизирующий элемент 5 и маточник разворачивается принудительно.
При поступлении маточника головкой вверх (рисунок 3.26) он или фиксируется на уровне плоскости максимального диаметра между ориентирующими поверхностями пары конических дисков 1, или его хвостовая часть защемляется между коническими дисками 1 на линии изменения угла наклона между образующими. Маточники с наименьшим размером по линии наибольшего диаметра разворачиваются относительно края направительного желоба 3 под действием момента от силы тяжести и фиксируются в створе конических дисков 1 в вертикальном положении. За счет разности линейных скоростей вращения головки и хвостовой части маточника, а также за счет того, что при вращении конических дисков 1 хвостовая часть маточника «упирается» в общий вал 2 и отстаёт от головки, маточник ориентируется головкой в направлении вращения конических дисков 1. Набегая на упор 4, маточник скользит по его поверхности вниз и сходит с ориентирующего устройства.
Развороту хвостовой части маточника в направлении, вращения, конических дисков под действием силы инерции противодействуют стабилизирующий элемент 5:и кожух 6 [64].
Схема лабораторной- установки для исследования; ориентирования .маточников сахарной свеклы, дисковым, ориентирующим устройством; матрица планирования многофакторного эксперимента, и полученные результаты исследования представлены в приложенииЖ.
Дисковое ориентирующее устройство надежно ориентирует головкой вниз все поступающие на него корнеплоды конусной формы широкого размерного диапазона и имеет высокую производительность (более 100 шт./мин.), но работоспособно только в случае поштучной подачи! предварительно"рассредоточенных корнеплодов. Кроме того, к посадочным аппаратам ротационного типа (ВЖС-2,8: и ее модификации), подачам маточников должна осуществляться хвостовой частью? вниз; следовательно, для переворота корнеплодов на 180 в положение головкой вверх необходимо дополнительное устройство, что: снижает , количество «правильно» сориентированных корнеплодов и усложняет конструкцию высадкопосадочной машины.
Необходимо отметить, что существуют конструкции посадочных аппаратов; в которые подачу маточников требуется осуществлять головкой вниз.
Структура и программа проведения лабораторных исследований
Для проверки достоверности теоретических выводов и предпосылок, изложенных в предшествующих главах,.а также для практической-проверки правильности методики оптимизации конструктивно-киематических параметров предлагаемых устройств поштучной ориентированной подачи маточников сахарной свёклы к посадочному аппарату высадкопосадочной машины были проведены лабораторные исследования, структурная, схема которых представлена на рисунке 4.1.
Для ряда качественных показателей, которые не удалось определить на основе теоретических исследований, находились статистические зависимости, полученные эмпирическим, путем. Структура экспериментальных исследований представляет собой комбинацию и сочетание проведения факторного анализа и теории многофакторного планирования экспериментов [39, 110, 131].
1-й-и 2-й этап. После изучения состояния вопроса, накоплениям анализа соответствующей информации были сформулированы цель и задачи исследований, учитывающие совокупность идентификаторов изучаемых процессов- и ожидаемый результат исследований. Предметом анализа при изучении состояния вопроса послужили новые идеи и проблемы, подходы к решению этих проблем, результаты предыдущих исследований и возможные пути достижения поставленной цели. При анализе теоретических работ обращалось вниманиена степень значимости факторов изучаемых процессов с тем, чтобы- в последующем незначимыми факторами, можно было пренебречь. Это позволит получить относительно несложные математические модели изучаемых процессов при сохранении их адекватности и упростить последующий анализ.
3-й этап-связан с разработкой, изготовлением и отладкой экспериментальных установок на основе предъявляемых к ним требований.
4-й этап. В ходе поисковых опытов проводилась: — проверка вариантов рабочей гипотезы и выбор направления элементов исследований (выбор типов рабочих органов); — проверка общей работоспособности исследуемых опытных образцов; — раскрытие закономерностей развития явления, уточнение математиче ских формулировок задач экспериментов; - определение ориентировочной зоны оптимизации, выявление-интервалов и уровней варьирования независимых факторов, характер изменения оценочных критериев исследуемых процессов; - проверка отдельных частей разработанной методики и приспособленности приборов к предполагаемым измерениям; - обоснование числа опытов с целью сокращения их общего количества.
5-й этап - основа методической части экспериментальных исследований.
На этом этапе проводилось: - планирование экспериментальных исследований; - выбор методов, разработка общей и частных методик проведения экспериментальных исследований; - выбор технических средств измерения и контроля; - подготовка лабораторного оборудования и приборов к работе. 6-й этап. В ходе реализации планов проведения экспериментов проводились исследования: - выборки маточников скребковым транспортером из бункера; - движения маточников по поверхности вогнутого лотка; - работы устройства поштучной подачи маточников сахарной свёклы; - ориентирования маточников. сахарной свёклы двухроторным, лопастным ориентирующим устройством; - сохранения исходного положения маточников сахарной свёклы хвостовой частью вниз на поверхности приёмного лотка; - движения маточников сахарной свёклы в накопительно-передающем устройстве; - согласованности работы устройств поштучной, ориентированной подачи маточников сахарной свёклы к посадочному аппарату высадкопосадочнои машины с определением их технических характеристик; - влияния выбранных конструктивно-режимных параметров устройств на максимальную производительность экспериментальной высадкопосадочной машины. 7-й этап. В результате интерпретации результатов исследования: - выполнена математическая обработка результатов исследований; - получены регрессионные модели исследуемых процессов; — определены интервалы рациональных и оптимальные значения конст руктивно-кинематических параметров устройств поштучной, ориентированной подачи маточников сахарной свёклы к посадочному аппарату высадкопосадоч ной машины, обеспечивающих наилучшее выполнение технологического про цесса; - проведён сравнительный анализ теоретических и экспериментальных результатов исследований; — определены технические характеристики разработанных устройств; — разработаны рекомендаций по их применению.
Надёжность результатов опытов оценивалась по рекомендациям Адлера Ю.П., Веденяпина Г.В., Мельникова СВ. и других авторов [18, 34, 55, 102, 139].
Качество работы устройств поштучной ориентированной подачи маточников сахарной свеклы к посадочному аппарату высадкопосадочной машины зависит от множества факторов. В связи с этим лабораторные исследования проводились с применением методики планирования многофакторного эксперимента [55, 66, 70].
Для описания поверхностей отклика квадратичными моделями (полиномами второго порядка) использовали планы близкие к D - оптимальным (Бокса на кубе), которые позволяют минимизировать обобщённую дисперсию, или объём эллипсоида рассеяния оценок исследуемых параметров, за счёт оптимального расположения точек в пространстве факторов. Некомпозиционные планы второго порядка экономичны по числу опытов, отличаются простотой и
