Совершенствование технологических процессов и технических средств погрузки навоза Дёмин Евгений Евгеньевич

Содержание к диссертации

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЙ 14

1. Погрузчики в транспортно-технологическом процессе накопления

   1. Технологические схемы внесения навоза 21

      Современное состояние механизации погрузки твердого

      2. Анализ конструктивно-технологических схем погрузчиков

         навоза 26

         1. Фронтальные ковшовые погрузчики и их классификация 26

         2. Конструктивно-технологические схемы навозопогрузчиков непрерывного действия 35

         5. Технологические схемы рабочего процесса одноковшового пневмоколесного погрузчика 52

         6. Анализ технико-экономических показателей фронтальных ковшовых пневмоколесных погрузчиков 55

         1.6.1. Захват материала из штабеля фронтальным одноковшовым погрузчиком 65

         ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

         РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОГРУЗЧИКОВ С НАВОЗОМ 84

         4. Кинематика и параметры движения рабочих органов

         2. Время цикла ковшового погрузчика 95

            Влияние кинематических параметров на процесс зачерпывания 99

            Влияние скорости внедрения на процесс забора груза с

            учетом буксования ведущих колес 105

            5. Кинематика рабочих органов погрузчиков непрерывного действия 108

            7. Взаимодействие ковшовых погрузчиков с навозом 131

            8. Силы, действующие на переднюю кромку днища ковша 133

            9. Усилие на передней кромке днища ковша, оснащенной режущими элементами 135

            10. Силы сопротивления, возникающие на днище и боковых кромках ковша 138

            11. Влияние конфигурации задней стенки на силу сопротивления ковша при внедрении 144

            12. Влияние сил, действующих на погрузчик на распределение

            масс по его мостам 151

            1. Анализ взаимодействия фрезерующих рабочих органов с

            1. Силовой анализ работы фрезерношнекового питателя 157

               Взаимодействие элементно-цепного питателя с навозом и силовой анализ 162

               1. Производительность фронтальных одноковшовых погрузчиков 172

               2. Производительность погрузчиков непрерывного действия 175

               1. Мощность, необходимая для привода ковшового погрузчика. ..181

                  Мощность привода питателей погрузчиков непрерывного действия 182

                  ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

                  ИССЛЕДОВАНИЙ ....185

                  14. Экспериментальные установки для исследования ковшовых погрузчиков на базе колесных тракторов типа «Кировец» и МТЗ 186

                  15. Методика исследования распределения масс

                  по мостам трактора и скорости внедрения 193

                  16. Технические средства проведения экспериментальных исследований навозопогрузчиков непрерывного действия 198

                  17. Планирование лабораторно-полевых исследований рабочих органов навозопогрузчиков непрерывного действия 203

               ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

               ИССЛЕДОВАНИЙ ПОГРУЗЧИКОВ НАВОЗА 221

               4.1 Л. Зависимость силы сопротивления внедрению ковша от скорости внедрения 221

               Зависимость суммарной силы внедрения ковша от скорости внедрения 226

               Влияние режимных параметров фрезерно-шнекового

               питателя на силовые факторы 228

               Влияние диаметра фрезы фрезерно-шнекового питателя на крутящий момент на валу рабочих органов 239

               1. Анализ времени цикла навозопогрузчика периодического действия 244

                  Зависимость глубины внедрения от скорости внедрения 246

                  Зависимость коэффициента заполнения ковша от скорости внедрения 247

                  Зависимость производительности погрузчика от скорости внедрения 249

                  Результаты исследований производительности элементно- цепного питателя навозопогрузчика непрерывного действия 250

                  1. Анализ энергоемкости рабочего процесса ковшового навозопогрузчика 258

                     Зависимость часового и удельного расхода топлива от скорости внедрения ковшового навозопогрузчика на базе трактора МТЗ 262

                     Анализ энергоемкости рабочего процесса ковшового навозопогрузчика на базе трактора тягового класса 5,0 264

                     Результаты исследований операции забора удобрений

                     ковшом погрузчика 265

                     5. Результаты исследований распределения масс по мостам трактора 272

                     6. Влияние давления воздуха в шинах моторного моста

                     на характеристики забора груза 277

                     7. Влияние скорости внедрения погрузчика на характеристики рабочего процесса 280

                     8. Влияние скорости внедрения и давления воздуха в шинах

                     на распределение мощности по мостам трактора 287

                     9. Анализ энергоемкости рабочего процесса погрузчика 291

                     10. Влияние режимных параметров на мощность, необходимую для привода фрезерношнекового питателя 293

                     11. Анализ математической модели, определяющей мощность элементно-цепного питателя 298

                     12. Влияние исследуемых факторов на мощность элементно- цепного питателя 299

                     13. Влияние поступательной скорости и угла наклона питателя на затрачиваемую мощность при фиксированном значении скорости рабочих элементов 300

                     14. Влияние скорости рабочих элементов и угла наклона элементно-цепного питателя на потребляемую мощность при

                     постоянном значении поступательной скорости питателя 301

                     15. Анализ математической модели, определяющей энергоемкость элементно-цепного питателя 305

                  1. Результаты производственных испытаний ковшового погрузчика на базе трактора К-701 315

                     Результаты производственных испытаний ковшового погрузчика на базе трактора МТЗ-80 322

                     Производственные испытания навозопогрузчиков непрерывного действия 323

                  46. Экономическая эффективность внедрения ковшового погрузчика на базе трактора «Кировец» 330

                      Экономическая эффективность оптимизации конструктивно-режимных параметров ковшового погрузчика на базе трактора МТЗ-80 331

                      Экономическая эффективность внедрения навозопогрузчиков непрерывного действия 333

                      Введение к работе

                      Важнейшим источником восстановления и улучшения плодородия почвы является навоз. Для поддержания плодородия почвы необходимо вносить не менее 10...20 т навоза на один гектар. В настоящее количество вносимого навоза в несколько раз меньше, а вынос питательных веществ из почвы продолжается. Это приводит к истощению почв, которое может стать необратимым. Законодательными актами Российской Федерации закреплена необходимость воспроизводства плодородия земель [1].

                      Отмечается неудовлетворительное состояние учета выхода и использования навоза. Потери физической массы достигают 65 % [2]. Особое беспокойство вызывают потери органического вещества, азота, фосфора, калия. Все это приводит к ощутимому недобору продукции в сельскохозяйственном производстве. Среди приоритетных направлений в развитии технологий утилизации навоза выделяется развитие теоретических основ блочно-модульного принципа построения комплектов машин для удаления и подготовки навоза к использованию. Исключение ручного труда, сокращение количества выполняемых операций в 1,5...2,0 раза, номенклатуры технических средств в 2,0...2,5 раза, удельных капиталовложений в строительную часть систем в 3,0...3,5 раза. Обоснование способов повышения эффективности функционирования действующих технических систем для производства высококачественных органических экологически чистых удобрений на основе их модернизации. Одним из эффективных способов ограничения вредных воздействий на окружающую среду является переход на «органическое» сельское хозяйство, основой которого является ведение земледелия с применением только органических удобрений [2]. При этом отмечается не только рост урожайности, но и оздоровление почвы, что способствует получению экологически чистой продукции.

                      Сокращение объемов внесения навоза связано с рядом причин, одной из которых является высокая энергоемкость существующих технологий накопления, переработки и внесения навоза. В большинстве случаев это связано с недостаточной эффективностью используемых технических средств. Все технологии накопления и внесения навоза предусматривают погрузку в транспортные средства, навозоразбрасыватели, при этом погрузка осуществляется два и более раз и может составлять до 40 % от общей трудоемкости работ. Энергоемкость погрузки навоза очень высока и сравнима с энергоемкостью удаления навоза из помещений или транспортирования к месту хранения. Величина энергоемкости погрузки составляет для погрузчиков непрерывного действия 400...700 Дж/кг, для погрузчиков периодического действия 1500.. .1600 и более.

                      Высокая энергоемкость и недостаточная эффективность погрузочных машин приводит к большой себестоимости навоза как органического удобрения. В результате навоз не вносится в необходимом количестве и в требуемые агротехнические сроки. Это приводит к снижению урожайности и недобору сельскохозяйственной продукции.

                      Добиться снижения затрат на внесение навоза возможно путем разработки и обоснования параметров энергосберегающих высокопроизводительных и экономичных рабочих органов к погрузчикам навоза, что является актуальной проблемой, решение которой имеет важное народно-хозяйственное значение.

                      ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Повышение эффективности погрузчиков навоза путем разработки и оптимизации параметров и режимов работы новых ресурсосберегающих рабочих органов.

                      ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИИ. Технологический процесс погрузки навоза, процессы взаимодействия рабочих органов погрузчиков с навозом.

                      ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ. Взаимосвязь параметров погрузчиков и их рабочих органов с силовыми и качественными критериями оценки их эффективности: производительностью, потребляемой мощностью и энергоемкостью.

                      МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ. Методическую основу исследований составляли логика научных исследований, метод системных исследований, теория планирования эксперимента, методы физического и математического моделирования, математического анализа. Разработаны частные методики лабораторно- полевых исследований и производственных испытаний рабочих органов погрузчиков навоза.

                      НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

                      1. математическое описание движения рабочих органов погрузчиков в технологическом процессе погрузки навоза и их взаимодействия с навозом, учитывающее физико-механические свойства навоза, способ воздействия и характер движения, конструктивные и режимные параметры;

                      2. закономерности изменения силовых и качественных критериев оптимизации в зависимости от конструктивных параметров рабочих органов погрузчиков, режимов их работы и физико-механических свойств навоза;

                      3. теоретическое и экспериментальное обоснование оптимальных конструктивных и режимных параметров рабочих органов погрузчиков предлагаемых конструктивно-технологических схем.

                      ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Результаты исследований позволяют решить важную проблему ресурсосбережения при высокопроизводительной погрузке навоза и обосновать конструктивные и режимные параметры рабочих органов погрузочных систем для наиболее распространенных типов тракторов - «Кировец», МТЗ, ДТ и специального шасси.

                      Применение результатов исследований обеспечивает сокращение при погрузке приведенных затрат на 10,6.. .42,3%, энергоемкости погрузки на 8.. .34 %.

                      РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Разработанные и исследованные погрузчики навоза внедрены в ряде хозяйств Саратовской, Тамбовской и Волгоградской областей. Результаты исследований одобрены и приняты к использованию ОАО «Уралвагонзавод» для разработки погрузчиков к перспективным тракторам.

                      Материалы исследований использованы в рекомендованных Министерством сельского хозяйства РФ для студентов ВУЗов по агроинженерным специальностям учебнике «Проектирование и расчет подъемно-транспортирующих машин сельскохозяйственного назначения», выпущенном издательством «Колос», учебных пособиях «Гидропривод сельскохозяйственных погрузочных и транспортных машин» и «Подъемно-транспортные машины в сельском хозяйстве».

                      АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения работы докладывались на конференциях профессорско-преподавательского состава по итогам научно- исследовательской работы за 1985...2006 год Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И.Вавилова; на Всесоюзном научно-техническом семинаре «Основные направления развития механизации погрузочно- разгрузочных работ и создание высокопроизводительных погрузочных машин, предназначенных для работы с уборочными машинами и линиями послеуборочной обработки сельскохозяйственных культур» (Москва, 1985); на Всесоюзной научно-практической конференции «Интенсификация сельскохозяйственного производства в условиях радикальной экономической реформы», (Сумы, 1989); на конференции, посвященной 118-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова, (Саратов, 2005г.); на XVI региональной научно- практической конференции вузов Поволжья и Предуралья «Повышение эффективности использования автотракторной и сельскохозяйственной техники», (Пенза, 2005г.); на 8 международной научно-практической конференции в ВИМе «Машинно-технологическое обеспечение повышения производительности труда в растениеводстве и животноводстве», (Москва, 2006 г.); на Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию со дня рождения В.Г. Кобы, (Саратов: СГАУ им. Вавилова, 2006).

                      ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликовано 42 работы, в том числе 1 учебник и 1 учебное пособие с грифом МСХ РФ, 1 учебное пособие с грифом Министерства образования СССР, 6 статей по «Перечню ВАК». Общий объем публикаций составляет 61,7 печ. л., из них лично соискателю принадлежит 15,1 печ. л. В работе использованы материалы собственных исследований автора и результаты, полученные совместно с аспирантами, ныне кандидатами технических наук Докторовым A.B., Маштаковым А.П.; а также совместно с кандидатами технических наук Хакимзяновым P.P. и Гвоздевой Л.В.

                      НА ЗАЩИТУ выносятся следующие НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

                      4. математические модели, определяющие влияние комплекса эксплуатационных, конструктивных, режимных факторов и физико-механических свойств навоза на усилия взаимодействия, производительность, потребляемую мощность и энергоемкость погрузки;

                      5. теоретическое обоснование конструктивно-технологических схем погрузчиков;

                      6. экспериментальные зависимости и уравнения регрессии, позволяющие определять величину производительности, мощности и энергоемкости при различных значениях конструктивно-режимных параметров и физико- механических свойств навоза;

                      7. результаты теоретической и экспериментальной оптимизации параметров.

                      Похожие диссертации на Совершенствование технологических процессов и технических средств погрузки навоза

                      

                      Совершенствование процесса разделения бесподстилочного навоза на фракции на флотационной установкеШевяков Виктор Степанович

                      

                      Совершенствование процесса распределения твердого навоза многолопастными рабочими органами роторного типаБровченко, Алексей Дмитриевич

                      

                      Повышение эффективности возделывания овощей на гребнях обеспечением устойчивости технологических процессов посредством совершенствования средств механизации и контроля качества их работыГафаров, Абдулазиз Абдуллофизович

                      Повышение эффективности подготовки нетелей к лактации за счет совершенствования процессов и средств механизацииКурочкин, Анатолий Алексеевич

                      

                      Совершенствование технологического процесса и средства интенсификации сепарации картофелеуборочных машинЯкутин Николай Николаевич

                      Совершенствование средств комплексной механизации процессов переработки кормов методом экструзии на основе применения микропроцессорных распределенных систем управленияКокошко, Владимир Семенович

                      

                      Совершенствование рабочего процесса технических средств плющения и консервирования фуражного зернаЗаболотских Илья Юрьевич

                      

                      Снижение вредных выбросов при эксплуатации дизелей путем воздействия на рабочий процесс двигателя и совершенствования средств очистки отработавших газовИстомин Сергей Викторович

                      Совершенствование технологических процессов и средств механизации пастбищного каракулеводстваСуванкулов, Шадияр

                      

                      Повышение эффективности уборки и послеуборочной доработки зерновых культур в условиях Северо-Западного региона РФ путем совершенствования технологических процессов и технических средствКузовников Михаил Михайлович