Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 8
Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 11
1.1. Способы скашивания трав 11
Анализ средств для скашивания травостоя 16
Обзор теоретических исследований, посвященных ротационным режущим аппаратам 28
Цель и задачи исследования 41
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖУЩЕГО АППАРАТА
РОТАЦИОННОЙ КОСИЛКИ 42
Предлагаемая конструкция ротационной косилки 42
Усовершенствованный нож для ротационной косилки 43
Дифференциальное уравнение колебаний ножа
ротационной косилки и его решение 45
2.4 Анализ колебаний ножа ротационной косилки
в поле центробежных сил 51
2.5 Методика расчета показателей работы ножа
ротационных косилок с применением ЭВМ 59
Определение рабочей зоны ножа и подбор уравнения, описывающего траекторию движения ножей 59
Определение площади среза растений одним ножом 65
Определение нагрузки на нож от сил резания 69
Определение момента от сил резания 70
2.5.5. Определение мощности, затрачиваемой на кошение 72
Прочностные расчеты ножа ротационной косилки 73
Выводы по главе 79
Глава 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИС
СЛЕДОВАНИЙ 80
Измерение степени износа ножей 81
Экспериментальные исследования по замеру изменения остроты лезвия ножей 85
Определение расхода топлива, затрачиваемого на кошение 88
Определения качества кошения 91
Замер непроизводительных затрат времени на заточку (замену) режущей кромки ножей 93
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. ..95
Результаты испытаний по износу ножей 95
Изменение остроты лезвий серийных и усовершенствованных ножей... 106
Результаты испытаний по замеру расхода топлива 112
Сравнение качества среза при кошении сравниваемыми ножами 115
Баланс затрат времени на приведение ножа в работоспособное состояние 116
Выводы по главе 118
Глава 5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОСИЖИ КРН-2.1, ОСНАЩЕННОЙ УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫМИ
НОЖАМИ 119
5.1 Экономический эффект от снижения эксплуатационных затрат 119
5.2. Граница экономической эффективности применения косилок КРН-2.1 с
установленными усовершенствованными ножами 124
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 126
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 128
ПРИЛОЖЕНИЯ 136
РЕФЕРАТ
В технологии заготовки кормов первой операцией является кошение трав, которое должно быть выполнено в оптимальные сроки и с соответствующим качеством.
На сегодняшний день операция кошение выполняется большим разнообразием машин как отечественных, так и зарубежных марок. Наиболее широко распространенными в нашей стране являются ротационные косилки марок КРН-2.1, КРР-1.8, составляющие « 60% от общего количества.
Вместе с тем применяемые косилки имеют определенные недостатки и по их совершенствованию ведется непрерывная работа.
Целью данной диссертационной работы является повышение эффективности работы ротационных косилок путем совершенствования параметров ножей для улучшения их динамических свойств, увеличения ресурса работы лезвий, сокращения непроизводительных затрат времени, связанных с необходимостью периодической заточки.
Введение содержит обоснование актуальности темы исследований, сформулирована цель работы и приведены основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» проведен обзор существующих зарубежных и отечественных сельскохозяйственных машин для кошения трав, а также сделан анализ существующих форм ножей. Проведен анализ работ, направленных на изучение процесса резания и обоснование оптимальных параметров ротационных режущих аппаратов. Поставлены цель работы и задачи исследования.
Во второй главе «Теоретические исследования ротационного режущего аппарата» предложена конструкция режущего аппарата ротационной косилки с установленным усовершенствованным ножом, позволяющая избежать явления биения и резонанса. На основе исследования динамики колеба-
ния ножа выведено нелинейное дифференциальное уравнение колебания ножа, которое решено методом Рунге-Кутта с применением ЭВМ, что позволило исследовать явления биения и резонанса. Предложена методика расчета момента инерции ножа, его геометрических размеров и массы, позволяющих избежать указанных отрицательных явлений. Разработана методика расчета кинематических, силовых и мощностных величин процесса резания трав на основе применения программы Mathcad на ЭВМ.
В третьей главе работы изложена методика и программа экспериментальных исследований, а также представлено оборудование для их проведения.
В результате экспериментальных исследований подтверждены теоретические исследования ротационного режущего аппарата, а также определены технико-экономические параметры работы аппарата на базе косилки КРН-2.1.
В технико-экономической части работы посчитан годовой экономический эффект от внедрения предложений данной работы.
Основные условные обозначения
т - масса ножа, кг;
J- момент инерции ножа относительно шарнира В, кгм2; М- момент, приложенный к ротору, кгм2;
Q - действующие на ножи обобщенные силы (моменты сил резания относительно шарниров В), кгм2; к - круговая частота колебания ножей, рад/с; со - угловая скорость ротора, рад/с; (р - угол поворота ротора, рад; /? - угол отклонения ножа, рад; R - радиус ротора, м;
г - расстояние от точки крепления ножа к ротору до его центра тяжести, м; v - поступательная скорость косилки; d - толщина ножа, м; го - радиус отверстия, м; L - длина ножа,м; Ь - ширина ножа, м; L1 - длина накладки, м; Ы - ширина накладки,м; п - частота вращения ротора, об/мин; у - удельная нагрузка на нож, Н/м; s - рабочая зона ножа, м; h - величина выступа накладки за основание, м; т0- масса основания усовершенствованного ножа, кг; тн - масса накладки, кг;
JCo- момент инерции основания относительно своего центра тяжести С0,
кгм2;
Jc - момент инерции накладки относительно своего центра тяжести Сн,
кгм2;
Введение к работе
Технология заготовки сена заключается в последовательном выполнении ряда таких операций, как кошение трав с укладкой массы в прокос или кошение трав с одновременным плющением и укладкой массы в валок, ворошение травы в прокосах для ускорения провяливания, сгребание массы в валок, оборачивание валка, подбор массы из валка с прессованием ее в тюки и рулоны, или подбор массы из валка с одновременным образованием копен и стогов, погрузка сена в виде тюков, рулонов, копен, стогов или россыпью на транспортные средства, транспортировка сена к местам хранения, укладка его на хранение с досушиванием или без досушивания активным вентилированием. Все эти операции выполняют специальные машины: косилки, косилки-плющилки, грабли, валкооборачиватели, пресс-подборщики, подборщики-копнители, подборщики-стогообразователи, тюкоподборщики, стоговозы, погрузчики и др [1].
Первой операцией в технологии заготовки кормов является кошение трав, которое должно быть выполнено в оптимальные сроки и с нужным качеством.
Операция кошения трав выполняется сегодня большим разнообразием машин, как зарубежных, так и отечественных производителей. Широкое распространение и хорошую репутацию получили ротационные косилки. В нашей стране наиболее распространенными являются ротационные косилки марок КРН - 2.1, КРР - 1.8, занимающие около 60% от всего количества используемых косилок.
Вместе с тем применяемые косилки пока еще не лишены определенных недостатков, и по их совершенствованию ведется непрерывная работа.
К недостаткам ротационных косилок можно отнести:
- достаточно быструю изнашиваемость и затупляемость режущих кромок ножей, что требует их периодической заточки. Так, для четырехроторной косилки КРН -2.1 для одного ножа приходится 2-3 заточки на 1га скошенной площади. Данный параметр зависит от таких причин, как засоренность поля,
убираемая культура, опыт тракториста. Встречаются и случаи одномоментного выкрашивания лезвия ножа из-за встречи его с препятствием (камни, комки твердой почвы и пр.).
изнашиваемость и затупляемость ножей требует их демонтажа и доставки к месту заточки (в мастерские) и обратно, что при интенсивной работе косилок вызывает непроизводительные потери рабочего времени (при условии отсутствия запасных ножей).
при выбраковке изношенных ножей имеет место излишний расход легированной стали из которой они изготовляются.
в части теоретических исследований недостаточно изучена динамика ножа. При неудачном выборе параметров ножа может возникнуть явления биения и резонанса в поле центробежных сил, что приведет к некачественному кошению трав.
Поэтому более глубокое изучение динамики колебаний ножа, а также его совершенствование для устранения отмеченных выше недостатков, является актуальной задачей и по своей экономической целесообразности имеет важное народно-хозяйственное значение.
Цель работы - повышение эффективности работы режущих аппаратов ротационных косилок путем совершенствования параметров ножей для улучшения их динамических свойств, увеличения ресурса работы лезвий, сокращения непроизводительных затрат времени, связанных с необходимостью периодической заточки.
Положения диссертации, выносимые на защиту:
исследования динамики рабочего органа ротационной косилки, которые позволили вывести корректное дифференциальное уравнение колебаний ножа и получить зависимость собственной частоты колебаний ножа от угловой скорости ротора для исключения в процессе резания отрицательных явлений биения и резонанса;
исследования колебаний шарнирного ножа, которые позволили получить рекомендации по выбору параметров ножей;
методика расчета параметров ножей ротационной косилки, в основу которой положены результаты выполненных исследований;
усовершенствованный нож для ротационной косилки, конструкция и параметры которого позволяют избежать отмеченных выше недостатков.
методика расчета кинематических, силовых и энергетических параметров процесса кошения с помощью компьютерных программ для повышения точности расчетов.
методика замера остроты режущей кромки с применением ЭВМ.
Полученные результаты приняты и используются при совершенствовании режущего аппарата косилки КРН-2.1 Рязанским комбайновым заводом. В работе представлены результаты испытаний опытных образцов косилки. Приведен расчет экономической эффективности. Годовой экономический эффект косилки КРН-2.1 с установленными усовершенствованными ножами по сравнению с серийной косилкой КРН-2.1 составляет 11390 руб. на одну машину.
