Введение к работе
Актуальность проблемы. Решение продовольственной проблемы во многом связано с решением задачи механизации уборки картофеля — наиболее трудоёмкой операции в цикле производства этой культуры. Поэтому разработка картофелеуборочных комбайнов является одной из актуальных задач сельскохозяйственного машиностроения. Создание новых самоходных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1.КСК-4А-1, БМСК-4К позволило снизить затраты труда, улучшить условия работы механизаторов и повысить качественные показатели уборки. Однако, надежность работы отечественных комбайнов, особенно в тяжелых почвенно-климатических условиях, остается еще невысокой. Так, по данным машиноиспытательных станций до 20% всего рабочего времени картофелеуборочные комбайны простаивают из-за поломок и забивания рабочих органов клубненосной массой.
Это обусловлено и тем, что расчет трансмиссии и рабочих органов проводился без учета динамических нагрузок.
Для решения практических задач по созданию и совершенствованию картофелеуборочных машин, и в первую очередь самоходных комбайнов, важное значение имеют исследования сложных динамических систем с применением современных методов, включая вычислительную технику.
Известные теоретические исследования картофелеуборочных комбайнов не позволяют всесторонне анализировать сложные динамические процессы, протекающие в них. При создании перспективных комбайнов необходимо дальнейшее их развитие в области динамики и, в частности, изучение влияния колебаний подачи на нагрузку и энергетические показатели.
Поэтому проблема исследования динамики рабочих органов
самоходных картофелеуборочных комбайнов, направленная на
создание и совершенствование их конструкций, обеспечивающих
повышение производительности, качественных и
эксплуатационных показателей технологического процесса, является актуальной, имеющей важное народно-хозяйственное значение.
Работа проводилась в соответствии с заданиями ГКНТ (программы 051.12 и 051.17) по разработке и внедрению
высокоэффективных технологических процессов производства картофеля.
Цель работы. Разработка научно-технической базы для обоснования параметров и динамического расчёта привода самоходных картофелеуборочных комбайнов и средств стабилизации загрузки, обеспечивающих повышение надежности, эксплуатационных и качественных показателей технологического процесса.
Объекты исследований. Самоходные картофелеуборочные комбайны КСК-4-1, КСК-4А-1, БМСК-4К, их рабочие органы и ходовая часть.
Методика исследований. Методика теоретических
исследований базировалась на математическом описании
динамики рабочих органов и механико-математическом
моделировании нагрузок в приводе комбайнов на персональном
компьютере. При этом применялись методы высшей математики,
теоретической механики, теории вероятностей, теории случайных
процессов, численного анализа. Экспериментальные
исследования включали тензометрирование и
осциллографирование. Агротехнические, энергетические,
технико-эксплуатационные и экономические показатели определялись согласно соответствующим ГОСТом, ОСТом и РТМом.
Научная новизна. Впервые дан всесторонний анализ динамики рабочих органов и ходовой части картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1, БМСК-4К. Разработана математическая модель, на основе которой предложена методика и численная модель расчета скоростей и моментов в приводе самоходного картофелеуборочного комбайна с использованием ПЭВМ. Найдены аналитические выражения переходных процессов при работе комбайна, оснащенного системой стабилизации загрузки. Научно-технические решения подтверждены 19 авторскими свидетельствами и патентом РФ.
Практическая ценность. Математическая модель и методика динамического расчета привода рабочих органов и ходовой части, разработанные и реализованные применительно к самоходным картофелеуборочным комбайнам КСК-4-1, КСК-4А-1,БМСК-4К, могут быть взяты за основу и распространены на зерноуборочные, кукурузоуборочные, свеклоуборочные самоходные комбайны. Это позволит определить скорости валов и моменты в приводе комбайнов, проводить расчеты на прочность, выявлять наиболее
слабые звенья в конструкции, рассчитывать баланс мощности, вырабатывать мероприятия по снижению металлоемкости и повышения надежности машин. Результаты проведённой научной и опытно-конструкторской работы нашли применение в гидростатических трансмиссиях на базе гидрофицированных мостов и гидромотор-колёс, обеспечивающих работу самоходных картофелеуборочных комбайнов на повышенных скоростях. Определены динамические характеристики рабочих органов и ходовой части в переходных режимах. Разработана, изготовлена и испытана система стабилизации загрузки (ССЗ). Методика расчёта ССЗ может быть использована при создания аналогичных систем для других самоходных сельскохозяйственных машин.
Выявлены и обоснованы рациональные параметры сепарирующих органов, которые применены в конструкции самоходных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1, КСК-4А-1 и БМСК-4К.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены АООТ ГСКБ по машинам для возделывания и уборки картофеля г.Рязань в конструкцию четырехрядных картофелеуборочных комбайнов КСК-4-1, и КСК-4А-1 и АО «ВИСХОМ» в конструкцию блочно-модульного самоходного картофелеуборочного комбайна БМСК-4К. Результаты исследований использованы ГСКБ г.Рязань при создании производственных образцов средств стабилизации нагрузки самоходных картофелеуборочных комбайнов, Тернопольским комбайновым заводом при создании самоходного свеклоуборочного комбайна КС-6В, ГСКБ по комплексу кормоуборочных машин г.Гомель при создании кормоуборочного комбайна КС-100А, универсального энергосредства (УЭС) «Полесье-250» и при разработке самоходных картофелеуборочных и свеклоуборочных машин.
Апробация работы. Основные положения и результаты
исследования доложены и одобрены на: 8-й научно-технической
конференции молодых специалистов сельхозмашиностроения
(г.Москва, 1979); научно-технической конференции,
посвященной 50-летию МИИСП (г.Москва, 1980); конференции научных сотрудников и аспирантов БИМСХ (г.Минск, 1981); конференции научных сотрудников и аспирантов МИИСП
(г.Москва, 1981); Всесоюзной научно-технической конференции
«Конструирование и производство сельскохозяйственных машин»
РИСХМ (г.Ростов-на-Дону, 1982); ВДНХ СССР в 1987г., на
Всесоюзной научно-технической конференции «Роль энергетики
и агрегатирования в повышении технического уровня
сельскохозяйственных машин; совещании, проведённом на базе
выставки ВДНХ СССР «Научно-техническое творчество
молодёжи — 87» (НТТМ - 87); секциях НТС ГСКБ по машинам
для возделывания и уборки картофеля и секциях НТС ВИСХОМ
комплексов машин для уборки и послеуборочной обработки
корнеклубнеплодов (гг.Рязань, Москва, 1977-1995);
международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы создания новой свеклоуборочной техники» (г.Винница, 1996, Украина); на совместном заседании секции НТС АО "ВИСХОМ" и НТС ГСКБ ПО Томсельмаш" по вопросу создания самоходных картофелеуборочных машин на базе энергосредств "Полесье-250" и ВЭМ-220 (г.Москва, 1996).
За разработку гидростатического привода ходовой части комбайна, экспонировавшегося в 1987г. на НТТМ—87, автор отмечен званием «Лауреат выставки» и награждён медалью ВДНХ СССР.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 44 печатные работы, объемом 6,53 п.л., получено 18 авторских свидетельств и патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, содержит 330 страниц машинописного текста, 80 рисунков, 10 таблиц, список литературы, включающий 216 наименований, приложения на 77 страницах.
На защиту выносятся результаты перечисленных выше в рубриках "Научная новизна работы", "Практическая ценность диссертации" и "Реализация результатов исследований".
