Оптимизация параметров входа подбарабанья молотильного аппарата зерноуборочного комбайна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Чередниченко, Ольга Павловна

• Чередниченко, Ольга Павловна
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Чередниченко, Ольга Павловна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ И КОНСТРУКЦИЙ ВХОДНОЙ ЗОНЫ ПОДБАРАБАНЬЯ МСУ.

1.1 Обоснование выбора объекта исследования. ^

1.2 Аналитический обзор.

1.2.1 Обзор исследований структуры и закономерностей движения хлебной массы в МСУ.

1.2.2 Обзор конструкций подбарабанья и анализ их влияния на процесс обмолота и сепарации МСУ

1.2.3 Использование компьютерных средств при визуализации элементарных процессов сепарации зерна.

1.2.4 Анализ результатов обзора.

1.3 Выводы. Задачи исследования.

Глава 2 ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ВХОДА ПОДБАРАБАНЬЯ МСУ С ОБЕСПЕЧЕНИЕМ УСЛОВИЯ ЗАТЯГИВАНИЯ ОБМОЛАЧИВАЕМОГО МАТЕРИАЛА

2.1 Затягивание порции хлебной массы на входе МСУ.

2.2 Линейная математическая модель сепарации зерна при обмолоте.

2.2.1 Планирование факторного эксперимента

2.2.2 Методика проведения испытаний.

2.2.3 Статистическая оценка результатов эксперимента и построение математической модели

2.2.4 Анализ математической модели.

2.2.5 Оптимизация исследуемых параметров МСУ.

2.3 Выводы.

Глава 3 РАССЕИВАНИЕ ПОТОКА ЗЕРЕН НА РЕШЕТКЕ ПОДБАРАБАНЬЯ В ПРОЦЕССЕ УДАРНОЙ СЕПАРАЦИИ.

3.1 К обоснованию планчатой структуры конструкции входной зоны.

3.2 Анализ взаимодействия зернового потока с сепарирующей ячейкой.

3.2.1 Компьютерное моделирование взаимодействия условного зернового потока с просеивающей ячейкой.

3.3 Вероятность сепарации зерна через планчатую решетку деки с учетом отклонения планок от радиального положения.

3.4 Обоснование целесообразности размещения планок \/-образной формы на входе МСУ.

3.5 Выводы.

Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЕСПРУТКОВОГО ОФОРМЛЕНИЯ ВХОДНОЙ ЗОНЫ МСУ.

4.1 Задачи и методика проведения эксперимента

4.2 Результаты исследований и их анализ. до

4.3 Выводы. ЮО

Глава 5 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫДЕЛЕНИЯ ЗЕРНА БЕСПРУТКОВЫМ ПОДБАРАБАНЬЕМ. Ю

5.1 Цели построения математической модели. Ю

5.2 Обоснование выбора объекта моделирования и определение структуры модели.-^

5.3 Планирование исследований.

5.4 Методика проведения эксперимента.

5.4.1 Реализация эксперимента на компьютерной модели.

5.4.1.1 Анализ результатов эксперимента, проведенного на компьютерной модели

5.4.1.2 Выводы.

5.4.2 Методика проведения эксперимента на испытательном стенде.

5.5 Статистическая обработка полученных данных . . нб

5.5.1 Проверка гипотезы об однородности дисперсий ошибок наблюдений

5.5.2 Проверка адекватности полученных уравнений регрессии.

5.5.3 Анализ уравнений математической модели сепарации зерна.

5.5.4 Исследование поверхностей откликов модели методом двумерных сечений.

5.5.5 Выводы.

5.5.6 Обобщенная характеристика откликов по функции желательности.

5.6 Выводы.

ГЛАВА 6 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МСУ С ПЛАНЧАТЫМ ПОДБАРАБАНЬЕМ.

6.1 Методика расчета конструктивных параметров V-образных планок входной зоны подбарабанья.

6.2 Результаты испытаний МСУ с расчетными оптимальными параметрами входной зоны.

6.3 Определение экономической эффективности эксплуатации подбарабанья планчатой конструкции с измененной геометрией входа.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация параметров входа подбарабанья молотильного аппарата зерноуборочного комбайна»

Перед комбайностроителями стоит задача создания высококачественных, надежных, разнообразных по классу, конкурентоспособных уборочных машин, - с учетом требований производителей зерна, специфических условий каждой из многочисленных природно-климатических зон. Один из факторов, обеспечивающих высокую конкурентоспособность новых зерноуборочных комбайнов, - использование в конструкциях имеющихся изобретений эффективных рабочих органов. Анализ технической литературы и патентных документов позволяет выделить несколько направлений в разработке зерноуборочных комбайнов:

- создание новых компоновочных схем без изменения технологии обработки хлебной массы;

- создание комбайнов с новыми технологическими схемами обработки хлебной массы;

- совершенствование отдельных узлов (механизмов), не влияющих на изменение технологической схемы комбайна;

- создание новых узлов, не изменяющих технологический процесс обработки хлебной массы.

Обзор отечественной и зарубежной технической периодической литературы [23, 37, 76, 108, 109, 110, 111] позволяет сделать вывод, что современные российские производители и такие мировые фирмы по выпуску самоходных зерноуборочных комбайнов, как John Deere, Glaas, Case, Fiat, Massey, Fergyson и Deutz в своей работе по улучшению их конструкции следуют по следующим приоритетным направлениям:

- расширение номенклатуры самоходных зерноуборочных комбайнов с учетом их производительности;

- увеличение рабочей ширины машин для уборки зерновых сельскохозяйственных культур;

- снижение до минимума потерь зерна при уборке;

- повышение степени гидрофикации основных узлов и механизмов;

- оснащение электронными блоками регулирования и контроля работы самоходных зерноуборочных комбайнов из кабины комбайнера.

Сравнительные испытания зерноуборочных комбайнов Е517 (ГДР), "Бизон- Гигант Z 083 "(ПНР) и ЛЛДон-1500" (СССР), проведенные в 1988 г в ЧССР на полях с уклоном до 8° на уборке пшеницы дали такой результат [111] - наибольшую пропускную способность показал комбайн Е-517 -13,74 кг/с при уровне потерь зерна за молотилкой 0,96%, "Дон-1500" -10,41 кг/с при потерях 1,50%, комбайн "Бизон- Гигант Z 083 "- 10,07 кг/с при потерях 1,36% - то есть большие потери получены за российским комбайном. А в статье «Американские комбайны в Узбекистане» [107] говорится о том, что бывшая союзная республика закупает комбайны "Case" в количестве 439 штук, мотивируя это тем, что "российские комбайны способны убирать с потерями в 10%, тогда как западные оставляют в потерях лишь 2.3% зерна".

Падение престижа отечественных комбайнов свидетельствует о необходимости усовершенствования машин в направлении снижения потерь зерна во всех звеньях технологической цепи обработки убираемой культуры. Особое место здесь занимает молотильный аппарат как основной выделяющий зерно и сепарирующий орган комбайна. Потому что основные потери зерна связаны с его работой. На решающую роль деки в процессе обмолота и сепарации зерна указывал еще основатель земледельческой механики В.П. Горячкин [24, 67], подчеркивая в то же время сложность процессов воздействия на хлебную массу в молотильном пространстве.

Вышесказанное позволяет сделать вывод о том, что снижение потерь зерна во всех звеньях технологической цепи уборки урожая и моло-тильно-сепарирующим устройством (МСУ) в том числе остается одной из основных актуальных проблем отечественного комбайностроения. Несмотря на сложности, связанные с переходом к рыночной экономике, объективными материальными трудностями, проблема совершенствования МСУ требует своего решения. Тем более что у исследователей появились новые, более совершенные технологии расчетов и проведения опытов, обусловленные применением вычислительной техники.

Целью настоящего исследования является снижение потерь зерна при обмолоте и сепарации МСУ за счет создания рациональной геометрии входной зоны подбарабанья с повышенными эксплуатационно- технологическими характеристиками на базе разработки теоретических основ рассеивания зерновых потоков при ударно-перетирающем действии молотильного аппарата на входе в молотильное пространство.

Объектом исследования являются процессы взаимодействия зерновых потоков, направленных ударами бичей, с элементами конструкции входной зоны подбарабанья МСУ.

В качестве основных методов исследования использовались методы математической статистики и теории вероятности, планирование эксперимента и анализ процесса сепарации по полученной математической модели. Элементарные взаимодействия зерна с планками подбарабанья МСУ и общие закономерности поведения зерновых потоков исследовались с помощью математического и компьютерного моделирования процесса.

Представленная диссертация базируется на основных положениях и результатах научных трудов, изложенных в работах Н.И. Кленина, Э.И.Липковича, М.В. Сабликова, Г.А. Кузина и других исследователей. В работе использованы материалы диссертаций, авторефератов, реферативных журналов, научных статей и патентов из области сепарации и обмолота зерновых культур.

Научная новизна работы заключается в установлении закономерности выделения зерна на входе МСУ в зависимости от режимов его работы и геометрических параметров входной зоны подбарабанья с учетом ограничений со стороны агротехнических показателей качества обмолота. Определена рациональная геометрия входного профиля деки и найдено оптимальное сочетание параметров V- образных планок решетки.

Взаимодействие зернового потока с элементами конструкции входной зоны исследуется на «микроуровне». Результаты, полученные для элементарной ячейки, определяют основные закономерности поведения зернового потока. Теоретические положения подтверждены экспериментами.

Разработаны программы: статистической обработки экспериментальных данных; расчета зональных показателей обмолота и сепарации с выводом графических зависимостей; визуализации процесса взаимодействия элементарного зернового потока с сепарирующей ячейкой.

Работа состоит из введения, шести глав основной части, заключения, списка использованных источников и приложений.

Материалы диссертации отражены в трех научных статьях и в шести тезисах докладов на международных и межвузовских конференциях. 9

Положения, выносимые на защиту.

- обоснование формы и конструкции входного участка подбараба-нья МСУ;

- теория рассеивания зернового потока на планчатой решетке деки с учетом отклонения планок от радиального положения;

- закономерности, определяющие связь параметров измененной входной поверхности подбарабанья планчатой конструкции с показателями работы МСУ, полученные на основании математико-статистического анализа экспериментальных данных;

- анализ эффективности функционирования новой конструкции

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Чередниченко, Ольга Павловна

Выводы:

- МСУ с планчатым подбарабаньем имеет преимущества по степени общей сепарации зерна (в сравнении с МСУ с серийной декой), но разница в величине этого показателя лежит в пределах ошибки эксперимента;

- планчатое подбарабанье меньше повреждает зерно, и статистическая значимость этой разницы позволяет утверждать о преимуществе новой решетки перед серийной декой;

- оптимизация параметров входной зоны позволила снизить перебивание стеблей растительной массы, что улучшило сепарацию зерна на соломотрясе, снизив его потери в свободной соломе;

- планчатая поверхность предлагаемой конструкции в отсутствие прутков не залипает и не забивается, что снижает простои комбайна, связанные с очисткой деки;

- новый молотильный аппарат на 85% унифицирован с серийным и взаимозаменяем с ним;

- планчатая конструкция на 15% легче прутковой;

- вследствие устранения прутков конструкция менее трудоемка в изготовлении, обслуживании и ремонте;

- реализацию разработки в условиях сельскохозяйственного производства целесообразно производить совместно с восстановительной реконструкцией рабочих органов молотильного аппарата серийного исполнения, выработавших свой ресурс;

- упрощение новой конструкции деки и ее технологичность позволяют организовать изготовление планчатого подбарабанья в условиях малых предприятий, в том числе на селе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблемы снижения потерь зерна при уборке урожая не теряют своей актуальности. Потери за молотильным аппаратом зерноуборочного комбайна - это одна из задач, которой посвящен целый ряд исследований, но говорить о полном ее решении пока не приходится.

Одним из основных путей повышения эффективности работы молотильного аппарата является оптимизация взаимодействия его органов с обмолачиваемой массой на основе увязывания исследуемых параметров с выходными функциональными характеристиками агрегата.

В данной работе аналитически и на основании ряда экспериментов доказана важность правильной организации входной зоны подбарабанья. Уже на входе в молотильное пространство формируются условия для успешного вымолота и сепарации зерна из потока растительной массы, направляемого ударами бичей и планками подбарабанья. Большее количество свободного зерна должно с максимально возможным эффектом выделяться во входной зоне, что в конечном итоге повышает суммарную вероятность просеивания зерна.

Основные положения диссертации базируются на синтезе конструктивных решений, исходящих из гипотез о структуре обмолачиваемой среды, при определении механизма взаимодействия рассматриваемых объектов, полученных на основе анализа исследований и разработок, направленных на решение проблемы интенсификации процессов сепарации на входе в молотильное пространство.

В основе анализа исследуемых процессов лежат следующие основные принципиальные положения:

Во-первых, обмолачиваемая среда - проницаема. При пониженной влажности хлебной массы из двух наиболее распространенных моделей (плотной и разреженной упаковки) для входной зоны более характерны условия разреженного потока. В таких условиях создаются более благоприятные условия для ударной сепарации (удары бичей по колосьям совершаются со скоростью 20-25 м/с). Основным препятствием на пути к просеиванию высокоскоростного потока зерен является не соломистая решетка, а конструктивные элементы подбарабанья.

Во-вторых, процесс захвата потока на входе и транспортировки обмолачиваемой массы к выходу из молотильного пространства посредством ударов бичей барабана определяют неоднородность процессов, протекающих в молотильном зазоре: более активное ударное воздействие на колос во входной зоне и сглаженные удары бичей во внутреннем пространстве выдвигают на первый план принцип смещения процесса обмолота ко входу. А наличие особых условий в этой зоне требует иного конструктивного решения, нежели однородная прутково-планчатая поверхность подбарабанья серийного типа.

В результате поиска информации (глава 1), направленной на решение проблемы повышения эффективности сепарации на входе в молотильное пространство, была определена базовая конструкция, разработанная в соответствии с вышеупомянутыми принципами.

На рис. 7 схематично отражен процесс поэтапного изменения входной зоны подбарабанья. Конструкция с выпуклой поверхностью входной зоны (76) разработана с целью увеличения перетирающего воздействия на обмолачиваемую массу уже на входе в молотильное пространство. Основанием этому послужило то, что в этой зоне траектория движения растительного потока по подбарабанью серийного типа (рис. 7а) в силу вогнутости прутково-планчатой поверхности и упругости стеблей образует зону ослабленного трения стеблей о решетку деки (рис. 4.2).

Логика последующих исследований требовала смягчения воздействия на растительную массу с целью снижения энергозатрат, идущих на перебивание соломы. Дальнейшее усовершенствование конструкции позволило, на основе анализа исследуемых процессов, изменить поверхность деки, заменив вогнутую прутково-планчатую решетку на конструкцию с \/-образными планками и выпуклой прутково-планчатой поверхностью входной зоны (в). Эта конструкция, принятая в качестве базовой, обоснованно и эффективно решает проблемы интенсификации обмолота и сепарации на входе молотильного пространства.

Требовали своего решения имеющиеся недостатки базового подбарабанья: выпуклый профиль входа был обоснован лишь с точки зрения подобия упругому потоку стеблей, без соблюдения условий затягивания, что приводит к повышенному повреждению стеблей; прутково-планчатая решетка склонна к залипанию, что снижает ее «живое сечение», требует периодической очистки при обмолоте влажной массы; наличие прутков повышает трудоемкость изготовления такой деки и усложняет проведение ремонтных работ.

Оптимизация параметров выпуклой линии входа проведена на «макроуровне» (исследование факторов общего воздействия на процесс -режимов работы, принципиальных конструктивных изменений). Использование таких методов исследования, как математическое моделирование на основе статистической обработки экспериментальных данных, позволило установить связи конечных показателей качества обмолота и сепарации с изменяемыми режимно-технологическими параметрами (скорость и величина подачи, длина деки) и геометрическими характеристиками входной зоны (ширина рабочей грани планки, протяженность заходной части входной поверхности деки, промежуточный молотильный зазор).

Повышение технологичности конструкции достигается установкой однотипных элементов по всей длине подбарабанья. Неоднородность протекания процессов по длине деки ставит задачу определения рационального угла наклона У-образных планок на входе. Взаимодействие зерновых потоков с элементарной ячейкой (на «микроуровне») исследовалось аналитически. В качестве вспомогательного инструмента использовались возможности компьютерного программирования. Была разработана программа, с помощью которой осуществлялась визуализация процесса рассеивания потока «зерен» в зависимости от параметров ячейки, при накоплении статических данных о результатах взаимодействия объектов.

Проведенные исследования позволили разработать конструкцию входной зоны (рис. 7 г) на основании выводов, полученных в первой, второй и третьей главах диссертации.

В четвертой главе дается анализ сравнительных стендовых испытаний молотильного аппарата при эксплуатации опытной и серийной дек. а) серийная прутково-планчатая конструкция б) базовая конструкция с выпуклым профилем входной зоны в) вариант исполнения базовой конструкции с планчатой поверхностью, снижающей повреждающее воздействие на стебли обмолачиваемого потока со стороны планок деки г) беспрутковая конструкция с V-образными планками на входе деки д) схема подбарабанья с оптимизированными параметрами решетки входной зоны

Рис.7 Схема этапов усовершенствования конструкции подбарабанья МСУ

Экспериментально доказана эффективность нового решения и высокая степень его воздействия на общий ход процесса сепарации. На основании выводов второй и четвертой глав принимается решение о разработке упрощенного варианта - выполнение входной зоны в виде прямолинейного участка, что не противоречит условиям затягивания потока и усиления сжатия на входе.

Следующим этапом исследований стало недостаточно изученное влияние на сепарацию зерна декой формы планок.

Основную роль, естественно, играют верхние полки планок, которые формируют линию поверхности входа, траекторию движения потока, что определяет величину дополнительных усилий в зоне. Больший угол наклона верхней полки в сочетании с глубиной её залегания влияет на степень просеивания зерна (глава 3), и в то же время снижение угла способствует свободному продвижению соломистых частиц, обеспечивая должные показатели недомолота и чистоты зерна.

Нижняя полка накапливает слой вороха, снижая отражающие свойства металлической поверхности и «захватывая» увязнувшие в ворохе зерна, повышает степень просеивания зерна, уменьшая его повреждение. Угол наклона нижней полки планки и ее длина влияют на размер живого сечения сепарирующей ячейки, на накопление и скорость схода демпфирующего слоя.

Противоречивые требования к параметрам \/-образных планок ставят задачу оптимизации их параметров. Факторный эксперимент является рациональным методом решения этой задачи.

Полученные на основе спланированного факторного эксперимента массивы опытных данных позволили установить связь агротехнических показателей с конструктивными параметрами входа подбарабанья в виде системы уравнений регрессии. Найдено оптимальное сочетание влияющих факторов (параметров входных планок подбарабанья) на сепарирующее действие молотильного аппарата с учетом ограничений со стороны других показателей функционирования.

Экспериментально установлено, что значения оптимальных параметров планок изменяются в зависимости от состояния и сорта обмолачиваемого материала. Это обстоятельство требует создания конструкции подбарабанья с регулируемым живым сечением на входе МСУ.

Надставка подбарабанья, выполненная в соответствии с рекомендуемыми параметрами, была установлена на молотильном аппарате зерноуборочного комбайна «Дон-1500». Использовалась на уборке подсолнечника, ячменя, гречихи. Оценочные испытания по ряду причин не проводились, но ухудшения показателей при работе комбайна не было (оценка дана субъективно, на основании опроса - приводились положительные отзывы работников полигона).

Задачи, поставленные в начале исследований, решены в достаточной мере успешно. Разработана база для создания рациональной геометрии решеггки входной зоны подбарабанья с повышенными эксплуатационно-технологическими характеристиками на основе теории рассеивания зерновых потоков.

В качестве рекомендации при проведении аналогичных исследований можно предложить методику планирования и проведения эксперимента, статистической обработки полученных данных.

Следует отметить использование в качестве вспомогательного инструмента программу компьютерной визуализации взаимодействия зерновых потоков с сепарирующей ячейкой. Это направление имеет перспективу быть не просто вспомогательным средством, а существовать как отдельное направление исследований.

На основании выполненного анализа функционирования и структуры входной зоны подбарабанья, а также проведенных экспериментально-аналитических исследований можно сделать следующие выводы.

1. Обзор и анализ исследований, направленных на повышение сепарирующей способности подбарабанья МСУ, показал, что проблема его совершенствования остается актуальной.

1.1. Выявлена высокая роль входной зоны деки как сепаратора. Наибольшее количество зерна освобождается от связи с колосом при первых ударах бичей; здесь происходит повреждение стеблей соломы - уже на входе МСУ формируются условия сепарации зерна в последующих зонах деки и на соломотрясе.

1.2. Из-за сложности процессов взаимодействия обмолачиваемой массы с элементами конструкции МСУ отсутствует однозначная модель обмолота. В данной работе растительная масса рассматривается как совокупность стержней конечной длины, сохраняющих на входе упругую линию. Ударное воздействие бичей определяет основные силы сепарации. Главным препятствием просеиванию высокоскоростных зерен являются конструктивные элементы решетки подбарабанья.

2. Выбранная в качестве базовой прутково-планчатая конструкция входной поверхности деки с планками, смещенными к барабану, обладая (по сравнению с классическим вогнутым подбарабаньем) высокими обмолачивающими и сепарирующими качествами, имеет ряд недостатков: повышенное повреждение сухой хлебной массы, склонность ячеек решетки к залипанию, сниженные ремонтопригодность, технологичность и связанные с этим повышенные эксплуатационные расходы.

2.1. При обосновании выпуклой входной рабочей поверхности рядом авторов проведен достаточно широкий круг исследований, устанавливающих рациональные геометрические параметры входа с учетом главных основных влияющих режимно- технологических факторов (зазоры, подача, частота вращения молотильного барабана, угол обхвата). Однако отдельные факторы или не рассматривались, или были изучены недостаточно.

2.2. Разработанная модель обмолота с участием деки с выпуклой входной рабочей поверхностью позволила установить основные закономерности изменения показателей назначения МА в зависимости от более полной совокупности влияющих факторов.

2.2.1. Отмечена более высокая (по сравнению с другими факторами) степень влияния на сепарацию зерна скорости подачи хлебной массы, частоты вращения молотильного барабана и длины подбарабанья. Скорость подачи материала на обмолот при обеспечении условия затягивания может быть принята близкой к таковой для серийного агрегата.

2.2.2. Смещение планок к барабану в соответствии с упругой линией стеблей усиливает перетирающую функцию молотильного аппарата на входе деки, однако не учитывает условия затягивания стеблей в молотильное пространство, что повышает сопротивление продвижению хлебной массы со стороны деки, а значит, увеличивает повреждающее действие молотильного аппарата. Упругая линия стеблей может служить лишь верхней границей для закона смещения планок, полученного с соблюдением условия затягивания. Геометрия входа является значимым фактором обмолота в разработанной модели. 2.2.3. Такой предположительно существенный фактор, как ширина рабочей грани планки, не влияет на сепарирующую функцию входного участка деки в исследованных пределах изменения (8.24 мм), как и в случае подбарабанья с выпуклой рабочей поверхностью (гл.2). Этот вывод, в случае его подтверждения при проведении широких хозяйственных испытаний, может послужить основанием для разработки деки с повышенной прочностью входной решетки, - как наиболее важной, ответственной и уязвимой зоны молотильного пространства.

2.3. Выполнение входного профиля деки в соответствии с установленными параметрами сокращает повреждение хлебной массы пониженной влажности в среднем на 6% и повышает на 10 % сепарирующее действие МСУ.

2.4. Однако и этой конструкции присущи указанные недостатки: склонность к залипанию и забиванию, повышенная стоимость изготовления, эксплуатации и ремонта. Многочисленные попытки устранения указанных недостатков на базе совершенствования прут-ково-планчатых структур сепарирующей решетки деки не дали положительных результатов. В этой связи ответ следует искать в области оригинальных решений.

3. Экспериментально установлено, что задача создания деки с простым, технологичным, дешевым, незалипаемым входом может быть решена на основе использования беспрутковой решетки с V- образными планками.

3.1. Предварительно показано, что использование подобных планок на входе не приводит к чрезмерным отклонениям в агропока-зателях, и что за счет выбора оптимальных параметров планок можно добиться существенного их улучшения. Наиболее значимой становится проблема повышения сепарации недомолоченных колосьев на входе, которая может быть решена на базе регулирования «живого сечения» деки.

3.2. Размещение V- образных планок на входе требует обоснования. В частности, с целью повышения сепарирующего действия деки просветы увеличены в соответствии с изменением профиля и по расчетным зависимостям в работе [43]. Шаг планок здесь не должен превышать 180 мм.

3.3. Отмеченное повышение выделения соломистых частиц во второй зоне деки является следствием падения скорости их перемещения при «выбеге» молотильного барабана в случае остановки агрегата, и поэтому не является фатально недопустимым.

4. Экспериментально-аналитическое исследование системы V-образных, с использованием возможностей регрессионного анализа, позволило построить модель процесса обмолота и сепарации и установить существенность влияния на ее исход основных параметров: размеров полок и их углов отклонения во взаимосвязи с известными основными ре-жимно-технологическими факторами. Анализ модели показал, что не все задействованные факторы оказывают непосредственное влияние на конечный результат. Здесь велика роль взаимодействий, что подтверждает сложный характер соотношения ролей компонентов молотильного пространства.

5. В связи с тем, что на входе деки формируются мощные зерновые потоки, решена проблема рациональной ориентации планок.

5.1. На основании разработанной математической модели ударной сепарации показано, что возможность выделения зерна под деку зависит не только от результата столкновения с обособленной планкой, но и от их вторичных отражений от смежных планок.

5.2. Наилучшей с точки зрения эффективности сепарации является отклонение планок от радиального положения «по ходу» растительного потока. При этом для каждой траектории движения зерен существует критическое значение угла наклона.

5.3. Угол наклона должен быть введен в обобщенную модель процесса обмолота как существенный фактор сепарации, а не только как фактор снижения сопротивления поверхности деки продвижению растительного потока, как это имеет место в существующих рекомендациях.

6. Разработанная модель ударной сепарации может быть использована на стадии проектирования дек с наклонными планками для предварительной оценки конструкции.

7. Подбарабанье планчатой конструкции нуждается в широких хозяйственных испытаниях в различных зонах Российской Федерации.

8. Решение оптимизированной задачи осуществлено двумя методами. В первом в качестве функции отклика использована степень сепарации, а ограничениями выступают другие качественные показатели. Во втором в качестве целевой используется функция желательности. Оба метода дали сходные результаты. Этим самым подтверждена возможность использования экспертных оценок в качестве элемента методологической базы поиска оптимальных решений.

9. Проведенные испытания беспрутковой деки (с V- планками) на полигоне ДГТУ, как и широкие испытания молотильного аппарата с планками в середине и на выходе в хозяйствах Ростовской области подтвердили высокие эксплуатационные свойства разработанной конструкции, ее высокую ремонтопригодность и незалипаемость сепарирующей поверхности при одинаковых с серийной декой или лучших качественных показателях обмолота.

10. Разработанная методика расчета параметров входной зоны деки с V- образными планками позволяет определять рациональные значения для молотильных аппаратов различных типоразмеров. Выполненный расчет показал, что дека новой конструкции позволяет получить годовой экономический эффект в 1035,67 рублей за счет повышения сепарирующего действия и снижения потерь зерна дроблением; а также экономию в размере 22,91 рублей на одно изделие за счет снижения материалоемкости конструкции решетки входной зоны.

10.1. Подсчет эффекта от снижения эксплуатационных расходов, удешевления ремонта, снижения издержек при изготовлении может быть выполнен после накопления соответствующих статистических данных, в том числе в условиях конкретного производства.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Чередниченко, Ольга Павловна, 1999 год

1. Авдеев Н.Е, Теоретическое и экспериментальное исследование работы клавишных соломотрясов Дис. . канд. техн. наук/М., 1962

2. Алферов С.А., Брагинец B.C. Обмолот и сепарация зерна в молотильных устройствах как единый вероятностный процесс/ Тракторы и сель-хозмашины.-1972.-№4.- с.23-26.

3. Алферов С.А., Калошин А.И., Угаров А.Д. Как работает зерноуборочный комбайн/ М.: Машиностроение, 1981- 191с.

4. Анализ и оценка эффективности конструкций сельскохозяйственных машин/ Сб. под ред. Г.М.Шатуновского/ Ростов-н/Д: РИСХМ,1975.-211с.

5. Андрукович П.Ф., Голикова Т.И., Костина С.Г., Планы второго порядка на гиперкубе, близкие по свойствам к D- оптимальным. Сборник «Новые идеи в планировании эксперимента», изд «Наука», М., 1969

6. Антипин В.Г. Процесс залипания решеток подбарабаний/ МЭССХ, №12, 1975 11-14с.

7. Антипин В.Г., Коробицын В.М. О перемещении обмолачиваемой культуры по подбарабанью/ Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства.-1979.-№8.-С.7-9.

8. Артемов М. Оценка работоспособности подбарабанья/ Техника в сельском хозяйстве, №8, 1969 57 с.

9. Асатурян В.И. Теория планирования эксперимента/ М., Радио и связь.-1983.-247С.

10. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ/ М.: Мир,1982.-488с.

11. Ашмарин И.П., Васильев H.H., Амбросов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирования экспериментов/ Изд-во Ленинградского университета. Ленинград, 1975

12. Ахназарова С.А., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии/ М., Высшая школа. 1978. -318 с.

13. Бродский В.З., Бродский Л.И., Голикова Т.И., Никитина Е.П., Пан-ченко Л.А. Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномиальных моделей / М., «Металлургия», 1982. 752с.

14. Бондарь А.Г., Статюха Г.А., Потяженко И.А. Планирование эксперимента при оптимизации процессов химической технологии (Алгоритмы, примеры). Киев, "Вища школа", 1980. -263с.

15. Босой Е.С., Верняев О.В., Смирнов И.И., Султан-Шах Е.Г. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин/ М. Машиностроение, 1978, 370с.

16. Бухгольц H.H. Основной курс теоретической механики/ М. Наука, 1965.-Ч1.-467С.

17. Василенко И.Ф., Авдеев Н.Е. и др. Зерновые комбайны СССР и зарубежных стран/ М., "Колос", 1958.

18. Воцкий З.И. О движении хлебной массы в молотильном зазоре / Механизация сельскохозяйственного производства. Челябинск, 1968.-Вып.35.- С.41-45

19. Воцкий З.И. О просеивании зерна через решетчатое подбарабанье/ Механизация сельскохозяйственного производства.- Челябинск, 1968.-Вып.35.- С.79-87

20. Гетьманов А.И. Зависимость сепарации зерна в молотильном устройстве от его веса и длины стеблей/ МИИСП 1973.-Т.Х, вып.1, ч.1.

21. Гетьманов А.И. Влияние числа бичей и длины деки на качественные и энергетические показатели работы молотильного аппарата/ Сельскохозяйственные машины.-М., 1974.-T.XI, вып.1,ч.1.-С.145-151.

22. Гетьманов А.И. Кинематографическое исследование работы бильно-го молотильного устройства/ Сельскохозяйственные машины.-М., 1975.-T.XII, вып.1,Ч.1.-С.105-111.

23. Гольтяпин В.Я. Современные самоходные зерноуборочные комбайны/ Тракторы и с/х машины.- 1997,- №3- С.35-40

24. Горячкин В.П. Теория барабана/ М.: Колос, 1965.- (Соч.; Т.Ш).

25. Грайс Д. Графические средства персонального компьютера/ Москва, "Мир", 1989.

26. Грек А.И. Вопросы обмолота/ Владивосток: Дальневосточн. книжн. изд., 1970.-204с.

27. Громов А.Г. Оценка эффективности сепарации/ Тракторы и сельхозмашины, № 1,1971 21-22 с

28. Дзодцоев Г.И. Исследование процесса перемещения хлебной массы в молотильном пространстве/ Дис. . канд. техн. наук.-М.,1969

29. Долгов И.А. Зерноуборочные машины: Теория, конструкции и расчет/ РИСХМ, Ростов -н/Д, 1991 -84с.

30. Доронин Е.Ф. Влияние условий уборки хлебов на работу молотильного устройства/ Тракторы и сельхозмашины, № 5,1971 с.21-22

31. Джонсон Н., Лион Ф., Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы планирования эксперимента/ М., Мир, 1981.-510с.

32. Джонсон Н., Лион Ф., Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М., Мир, 1980.-612с.

33. Егоров В.Г. и др. Параметры слоя хлебной массы в зоне входа в молотильный аппарат/ МЭССХ, №2,1972 43-45с.

34. Егорова Т.И. Теория потока волокнистых стеблей как теория автоколебаний распределенной системы с запаздывающей обратной связью/ Сб. трудов. Земледельческая механика. "Машиностроение". Т.1Х. М., 1966, с.98

35. Иофинов А.П. Статистические методы исследования земледельческой практики/ МЭССХ, №5, 1972 С58-59

36. Карлов М.Е. Повышение показателей работы комбайнов в сложных условиях /Совершенствование уборки и послеуборочной обработки зерна.- Челябинск, 1981.- Вып. 168.- С. 16-20- (Тр. ЧИМЭСХ)

37. Кленин Н.И. Состояние и перспективы развития зерноуборочной техники/ Тракторы и с.-х. машины .-1994.-№2 .-С.11-13.

38. Кленин Н.И. Исследование вымолота и сепарации зерна. Автореферат дис. . докт. техн. наук.- М., 1977,- 33с

39. Кленин Н.И. Исследование движения хлебной массы в молотильное пространство/ Международный симпозиум по проблемам комплексной механизации уборки зерновых культур. Болгария, 1969

40. Колганов К.Г. и др. Комбайны двухфазного обмолота зерновых культур/ Южно-уральское кн. изд-во, Челябинск, 1971г., 138с.

41. Крутиков И.А. и др. Исследования молотильно- сепарирующих устройств зерновых комбайнов/ МЭССХ, №6, 1966 -с.54-59

42. Кузин Г.А. Интенсификация обмолота хлебной массы на входе молотильно- сепарирующего устройства/ Проектирование рабочих органов почвообрабатывающей и з/уборочной техники: межвуз. сб.- Рос-тов-н/Д, 1985.- с. 126-138

43. Кузин Г.А. Интенсификация процессов обмолота и сепарации в молотильных аппаратах зерноуборочных комбайнов/ Дис. . докт. техн. наук.- Ростов-на-Дону, 1989,- 503с.

44. Кузин Г.А., Псакьян Р.П. Сепарация зерна подбарабаньем с выпуклой входной поверхностью/ Механизация и электрификация сельского хозяйсгва.-1984.-Ш2.-С.46-48.

45. Кузин Г.А., Осгашевски Ч., Вильк Ю. Выделение зерна подбарабаньем с наклонными входными планками/ Динамика узлов и агрегатов сельскохозяйственных машин: Межвуз. сб.- Ростов н/Д, 1983.- С.93-99.

46. Кузин Г.А., Чередниченко О.П. Обоснование основных параметров и визуализация элементарного акта ударной сепарации в молотильном пространстве/ Информационные технологии в машиностроении: Тез.докл.к науч. -техн. конф., ДГТУ. -Ростов н/Д, 1995, с.23-24

47. Кузин Г.А., Чередниченко О.П. Оптимизация параметров входа под-барабанья с обеспечением условия затягивания обмолачиваемого материла/ Динамика, прочность и надежность сельскохозяйственных машин: Сб. науч.тр.- Ростов-н/Д, 1996

48. Кузин Г.А., Чередниченко О.П. Имитация элементарного сепарирующего действия молотильного аппарата зерноуборочного комбайна/ Тез. докладов: Международная научно- практическая конференция. Рост. н/Д гос. строит, ун-т, 1997, с.96

49. Кузин Г.А., Чередниченко О.П. Подбарабанье с V- образными планками на входе : проблемы обмолота, сепарации, повреждений/ Новые материалы и технологии в машиностроении. Тезисы докладов. Ростов-на-Дону: РГАСХМ, 1999

50. Кузин Г.А., Чередниченко О.П. Модель взаимодействия зерновых потоков с V-образными планками подбарабанья с учетом демпфирования/ Новые материалы и технологии в машиностроении. Тезисы докладов. Ростов-на-Дону: РГАСХМ, 1999

51. Кузин Г.А., Ширин В.Ф. Выделение зерна подбарабаньем с переменным шагом планок/ МЭССХ, №6,1969 14-16с.

52. Кузин Ф.А. Кандидатская диссертация. Методика написания, правила оформления и порядок защиты. Практическое пособие для аспирантов и соискателей ученой степени/ М. «Ось-89», 1999. - 208с.

53. Кпятис Л.М. Ускоренная оценка сельскохозяйственных машин/ М.: Агропромиздат, 1985. -174с.

54. Лемешко В.В. Обобщенный показатель молотильно-сепарирующих устройств/ МЭССХ, №2, 1973 с.49-50

55. Летошнев М.Н. Сельскохозяйственные машины/ -М.-Л., 1955.- 383с.

56. Липкович Э.И. Исследование процесса движения соломистого потока в бильном молотильном аппарате/ Сб. работ по механизации и электрификации сельскохозяйственного производства./ Тр. ВНИИМЭСХ -Ростовское кн. изд., 1965. ВыпЛХ

57. Липкович Э.И., Исследование процесса обмолота с одновременной сепарацией зерна из грубого вороха в молотильном аппарате с целью изыскания возможности их интенсификации/ Тр. ВНИИМЭСХ г. Зерно-град, 1969г.

58. Липкович Э.И. Процессы обмолота и сепарации в молотильных аппаратах зерноуборочных комбайнов/Зерноград:ВНИПТИМЭСХ,1973-65с.

59. Медведев А.Ф. Коэффициенты трения стеблей пшеницы в зависимости от влажности/ "Тракторы и сельхозмашины", 1969, N9, с.26.

60. Мельников C.B. и др. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов/ Л., Колос, 1972 200с.

61. Митков А.Л., Кардашевский С. Статистические методы в сельхозмашиностроении/ М., Машиностроение. София, Земиздат. -1978. 360с.

62. Михлин В.М. и др. Сопоставление результатов полевых и лабораторных испытаний/ МЭССХ, №5, 1968-45-47с.

63. Осипов Н.М., Занько Н.Д. Оптимизация режимов работы МСУ зерноуборочного комбайна / Тракторы и с.-х. машины.-1997.- №4.- С.24-25.

64. Петроградов К.В. О направлении подачи стеблей к молотильному барабану/ Сб. трудов ЧИМЭСХ. Совершенствование уборки зерновых культур. Вып.73. Челябинск, 1974, С.47-52.

65. Пустыгин М.А. В.П. Горячкин и его теория молотильного барабана/ МЭССХ, №1, 1968-31-33с.

66. Пустыгин М.А. Эакон сжатия слоя стеблей хлеба/ Сельхозмашина.-1973.-№12.-с. 16-17

67. Планирование и оценка результатов эксперимента (под ред. Карта-шова Г.Г.)/ Труды МВТУ №428 М.,1985 -84с.

68. Рабинович А.Ш. Сравнение затрат на сбор зерна комбайнами "Дон-1500" и "Нива"/ Тракторы и с.-х. машины. -1989. -№12. -С. 28-29.

69. Русанов А.И. Зависимость работы молотильно- сепарирующего устройства от диаметра барабана и длины подбарабанья / Механизация и электриф. социалистического сельского хоз-ва.-1971.- №8.- С. 16-18.

70. Сабликов М.В. Защемление и затягивание тел/ Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1968, N3. -С.6

71. Сакун В.А. Киносъемка движения хлебной массы на входе в молотильное пространство/ Вестник с/х науки, №12,1963

72. Сакун В.А. Явления растаскивания и перетирания хлебной массы в подбарабанье молотильного устройства / Доклад МИИСП.- М.,1965.-Т.Ш, вып. 1.-С. 177-183.

73. Сахаров Б.Л. Изыскание моделей хлебной массы/ МЭССХ, №7, 1976 48-49с

74. Смирнов Ю.Г. Направления совершенствования зерноуборочных комбайнов. / Механиз. и электриф. с. х. -М., 1995, №5.- С.28-31.

75. Соколов А.Ф. Физико-механические свойства колосовых культур/ Теория, расчет, производство с.-х. машин. Т.5, 1940, с.645

76. Соломин А.Н. и др. О снижении потерь зерна при обмолоте твердой пшеницы бильным аппаратом/ Проектирование рабочих органов почвообрабатывающей и зерноуборочной техники: межвуз. сб.- Ростов-н/Д, 1985,- С.60-64

77. Соломин А.Н. Исследование влияния параметров входной части деки бильного аппарата на вымолот и сепарацию зерна/ Сб. трудов, РИСХМ, Ростов-н/Д 1987г. С.62-66.

78. Травмирование семян и его предупреждение под ред. доктора с/х наук проф. И.Г.Стропы/ "Колос", М. 1972г., С.126 (всего 159с.)

79. Ульрих H.H. Определение эффективности сепарации зерновых смесей/ МЭССХ, №9, 1974-С10-13

80. Хартман К.и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов/ М., «Мир», 1977

81. Чередниченко О.П. К методике расчета распределения V- образных планок подбарабанья/ Новые материалы и технологии в машиностроении. Тезисы докладов. РГАСХМ, 1999

82. Чередниченко О.П. Оптимизация параметров деки на входе в молотильное устройство комбайна/ Деп. ДГТУ, 1999

83. Четыркин Б.Н. и др. Безрешетная сепарация соломистого вороха/ МЭССХ, №9,1973-12-15с.

84. Ширин В.Ф. Исследование параметров подбарабанья при обмолоте зерновых бильным барабаном/ Дис. . к. т. н.- Ростов-н/Д.-1972.- 200с.

85. Яременко М.К. Методика кинематографического исследования движения зерна по ротационной сепарирующей поверхности/ МЭССХ, №9, 1969. -50-52С

86. A.c. 432883 А 01 F 12/18 Подбарабанье / Шилько П.А. и Шамин A.A. (СССР) 12/24 заявл 28.2.72, Опубл 15.12.74. Бюл.№31.

87. A.c. №938822 СССР М.Кл. 3 А01 F12/18 Молотильный аппарат/Кузин Г.А., Псакьян Р.П. (СССР). 2836756/30-15 заяв. 06.11.79 (21) опубл. 30.06.82 бюл.№24.

88. A.C. 2676671 СССР кл.А 01F 12/18/ Молотильный аппарат Кравченко B.C. и др. Краснодарский НИИ с.х. A.c. СССР №725611 заявл. 23.10.78, опубл.8.04.80

89. A.c. 1130243 МКИ3 А 01 12/18. Молотильное устройство/ Фадеев B.C. и Леонтьев Ю.С. (СССР). -№ 3528542/30-15; заявл.24.12.82. Опубл.23.12.84. Бюл.№47.- 2с

90. A.c. 452307 СССР, МКИ5 А 01 F 12/18 / Молотильный аппарат Реч-калов П.И. (СССР).; Заявл. 16.05.73; опубл. 22.11.74, Бюл. №30

91. A.C. 2452191 СССР, кл.А 01F 12/18/ Молотильный аппарат/ Шевцов М.М.,Шевцова В.М. (СССР). №755242, заяв. 10.02.77, №, опубл. 15.08.80

92. A.C. 1496697 СССР, МКИ4 А 01 F 12/24/ Дека молотильного устройства: Липовский М.И.; Н.- и. и проект.-технол. ин-т механиз. и элек-триф. с.-х. Нечернозем, зоны РСФСР.-№4254616/30-15; Заявл. 20.06.87; 0публ.30.07.89, Бюл.№ 28

93. A.c. 1168109 СССР, МКИ5 А 01 F 12/26/ Подбарабанье молотильного аппарата/ Гармаш Н.Т (СССР); №134513 . опубл. 7.05.60

94. A.c. 2691307 СССР, МКИ5 А 01 F 12/26/ Подбарабанье молотильного аппарата/ Деревенко В.В. и другие (СССР); №757135, заяв. 11.01.78, опубл. 10.09.80

95. A.c. СССР , МКИ5 А 01 F 12/26/ Подбарабанье молотильного аппарата/ Деревенко В.В., Ващенко Ю.Ф., Кравченко B.C. (СССР); №321224, заяв. 17.09.70, опубл. 3.02.72) МА,

96. A.c. 1819128 СССР, МКИ5 А 01 F 12/26/ Подбарабанье молотильного аппарата/ Кузин Г.А (СССР); Ростов-на Дону, ин-т с.-х.- машиностр. №4935482/15; Заявл. 12.05.91; опубл. 30.05.93, Бюл. №20

97. Подбарабанье. Improvements in thresher concaves/Пэт. 608940 Австралия, МКИ4 А 01 F 012/26/ Bretag Hedley Alfred, Lambert Jeffrey Robert; Horwoord Bagshaw Ltd . -№28721/89; Заявл. 28.01.88; Опубл. 18.040.91

98. Подбарабанье молотильного комбайна Concave guide for a combine harvester : Пат. 2030657 Канада , МКИ 5 A 01 >012/26/ Kambeitz Bernard G. .№601573; Заявл.22.11.90: Опубл.3.1.95; НКИ 130-10

99. Подбарабанье. Dreschkorb (Пат ГДР, .45е 7/18/ Вауп. №11005 заяв. 19.2.53, выдан 20.12.55)

100. Молотильный аппарат. Dreschvorrichtung Пат. ГДР, 45е 7/18/ Feiffer, Kaliske, Schimpf. №74142; Заявл. 17.07.68; Опубл. 20.06.70

101. Молотильное устройство. Dreschvorrichtung zur gut.cschonenden Verarbeitung von Druschfrüchten : Пат. 269771 ГДР МКИ4 А 01 F 12/24/171

102. Seidel, Manfred,;Exner, Max,Schuch, Reinhard; VEG Pflanzenproduction.-№ 3119281; Заявл. 20.06.87; Опубл. 12.07.89

103. Исследование процесса обмолота при помощи киносъемки. Schulze К.Н. Kinematograpische Untersuchung des Dreschvorganges in einer Schlagleistetrommel./ Grundlag. Landtechn, 1956. №7 Нем.

104. Влияние конструкции деки, формы и величины молотильного зазора на молотильный процесс/ Caspers L. Einfluß von Spaltweite, Spalt- und Korbform auf den Dreschvorgang/ Grundlagen der Landtechnik, 1966 № 6, S. 220-228

105. Американские комбайны в Узбекистане. Ex-Soviets gearing up withus combines: Collings Andy/ Farmers Weekly-1996/ №24. -c. 76-77. Англ.

106. Направление развития конструкции зерноуборочных комбайнов Stroje na sulizen obilov in а pice/ Stastny Milan // Mech zenod 1995.- 54, №6 с.4.-Чеш.

107. Повышение эффективности сепарации зерна на молотилках классической схемы. А maglevälasztäs növelese tangenzialis csepioszerkezeteknel/Horst Regge //Järmüvek, Mezögazd/ Gepek.-1989.-36, №10.- C.369-370. Венг.

108. Сравнительные испытания зерноуборочных комбайнов. Srovnävaci zkousky sklizecich mläticek /sibrava petr // Mech. zemed. -1989 .-39, №6. -C. 270-271. -Чеш.

109. Сепарация зерна при обмолоте. Das Kornerbrechen beim Dreschen. Finkenzeller,R. / Seine Ursache und Beseitigung //RKTL-Schrifften, Berlin. 1941, S102