Повышение эффективности грузозахватного устройства при заготовке рулонов грубых кормов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Володин, Виктор Владимирович

• Володин, Виктор Владимирович
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Володин, Виктор Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Технологические линии заготовки грубых кормов прессованием

1.2. Грузозахватные устройства для рулонов грубых кормов.

1.3. Исследования взаимодействия рабочих органов грузозахватных устройств с материалом груза.

1.4. Цель и задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ПРУЖИННО-ВИНТОВОГО ГРУЗОЗАХВАТНОГО УСТРОЙСТВА.

2.1. Конструктивно-технологическая схема пружинно-винтового грузозахватного устройства

2.2. Теоретическое исследование процесса захвата и удержания рулона пружинно-винтовым грузозахватным устройством.

2.2.1 Определение момента ввинчивания пружинно-винтового устройства в материал рулона.

2.2.2 Определение условия удержания рулона на пружинно-винтовом устройстве.

2.3. Обоснование параметров пружинно-винтового грузозахватного устройства

2.4. Выводы.

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ.

3.1. Методика лабораторно-полевых исследований.

3.1.1 Выбор факторов оптимизации и определение повторности опытов, и порядка их проведения.

3.1.2 Определение физико-механических и технологических свойств рулонов

3.1.3 Экспериментальная установка.

3.1.4 Подготовка и выполнение лабораторно-полевых исследований.

3.2. Методика обработки опытных данных.

3.3. Методика проведения производственных испытаний грузозахватного устройства.

3.4. Выводы.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ.

4.1. Результаты лабораторно-полевых исследований.

4.1.1 Результаты исследований технологических и физико-механических свойств рулонов.

4.1.2 Влияние параметров пружинно-винтового устройства на момент ввинчивания и коэффициент надежности удержания рулона.

4.2. Результаты производственных испытаний пружинно-винтового грузозахватного устройства.

4.3. Анализ времени рабочего цикла погрузки.

4.4. Технико-экономическая оценка использования пружинно-винтового грузозахватного устройства для рулонов грубых кормов.

4.4.1 Экономическая оценка по сохранению качества корма.

4.4.2 Экономия от технической эксплуатации.

4.5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности грузозахватного устройства при заготовке рулонов грубых кормов»

Условием улучшения жизни населения страны, снижения темпов инфляции, стабилизации цен на продукты питания является всемерное развитие отраслей АПК и особенно сельского хозяйства, разработка и реализация научно обоснованной земельной и агропромышленной реформ [1].

Важнейшей задачей сельского хозяйства является полное удовлетворение потребностей населения страны в дешевых высококачественных продуктах питания и обеспечение сырьём различных отраслей промышленности.

Для решения данных задач необходимо развивать основные отрасли сельского хозяйства растениеводство и животноводство, на основе применения эффективных ресурсосберегающих технологий, достижений науки и передовой практики.

Развитие животноводства неразрывно связано с созданием прочной кормовой базы и, в частности, увеличением производства грубых высококачественных кормов и повышением их сохранности.

Наилучшим образом этим требованиям отвечает технология заготовки грубых кормов прессованием в крупногабаритные рулоны. Преимущество прессования грубых кормов - механизация всех технологических операций, снижение потерь материала при осуществлении транспортно-производственного процесса, упрощение процесса контроля и повышение сохранности заготавливаемого материала [2].

Для реализации данной технологии, ведущие зарубежные и отечественные фирмы производят разнообразные модели рулонных пресс-подборщиков, которые составляют 80% из всех машин для подбора из валков и прессования при заготовке грубых кормов [2].

Однако широкое распространение технологии заготовки грубых кормов в рулонах сдерживается низкой производительностью погрузчиков рулонов и малой эффективностью транспортных работ. Низкая производительность погрузочных операций объясняется тем, что существующие сельскохозяйственные погрузчики фронтального типа при работе с рулонами, как штучным грузом, вынуждены тратить много времени на погрузочный цикл, связанный в основном с непроизводительными перемещениями погрузчика при захвате из-за несовершенства конструкций грузозахватных устройств [3].

При этом происходят значительные затраты времени и энергетических ресурсов на погрузку и транспортировку, что приводит к высокой себестоимости работ и снижает эффективность транспортно-производственного процесса заготовки грубых кормов в рулонах.

Повышение эффективности работы погрузчиков рулонов грубых кормов, путём создания новых конструктивно-технологических схем и обоснования параметров грузозахватных устройств является актуальной проблемой, решение которой имеет важное народнохозяйственное значение.

Исследования по теме проводятся в СГАУ им. Н.И. Вавилова с 1994 года в соответствии с планом развития Саратовской области по выполнению научного направления 1.2.9. «Комплексная региональная программа научно-технического прогресса в агропромышленном комплексе Поволжского экономического региона на 20 лет до 2010 года» (№ гос. регистрации 840005200), и комплексной темой №4 НИР СГАУ им. Н.И. Вавилова «Разработка технического обеспечения аграрных технологий», раздел №5 «Обоснование процессов и средств погрузки для аграрных технологий».

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Володин, Виктор Владимирович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Повысить эффективность технологических схем погрузки рулонов грубых кормов, когда доля переездов от рулона к рулону составляет 15.30% времени всего погрузочного цикла, возможно путем разработки и обоснования параметров пружинно-винтового грузозахватного устройства.

2. Теоретический анализ процесса захвата рулона пружинно-винтовым грузозахватным устройством позволил определить конструктивные параметры устройства, и получить функциональную зависимость момента ввинчивания от параметров устройства и физико-механических свойств материала рулонов. Наименьший момент ввинчивания в материал рулона обеспечивается при диаметре 0,15 м и угле наклона винтовой линии 17,6°.

3. Полученная теоретическая зависимость коэффициента надежности удержания рулона на пружинно-винтовом грузозахватном устройстве от параметров устройства и физико-механических свойств рулонов позволяет определить, что параметры устройства диаметр 0,15 м и угол наклона винтовой линии 17,6°, достаточные для надежного удержания рулона.

4. Экспериментальными исследованиями процесса захвата и удержания рулона при погрузке установлено:

- с увеличением диаметра пружинно-винтового захвата И с 0,15 до 0,3 м момент ввинчивания увеличивается на 37%;

- с увеличением угла наклона винтовой линии захвата ф5 с 9° до 17,6° момент ввинчивания уменьшается на 55%;

- возрастание плотности материала рулона с 70 до 160 кг/м3 увеличивает момент ввинчивания в два раза;

- коэффициент надежности удержания рулона Кн возрастает с увеличением диаметра и угла наклона винтовой линии захвата и при £) = 0,15 м и ф5 = 9° составляет Кн = 0,94, а при Э = 0,3 м и фв = 17,6° - Кн = 3,73.

5. Экспериментальными исследованиями подтверждено, что при диаметре равным 0,15 м и угле наклона винтовой линии пружинно-винтового захвата в 17,6° обеспечивается наименьший момент ввинчивания захвата в материал рулона Мвв- Ъ1 Нм и достаточная надежность удержания рулона Кн = 2,97 >[КН] = 2,0.

6. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке нового пружинно-винтового грузозахватного устройства (Патент РФ №2099921), испытания которого в ОАО «Покров-ское» Балашовского района Саратовской области показали высокую эффективность. Производительность на погрузке рулонов составила 11,5 т/ч, что на 17 % выше, чем у серийного аналога.

7. Годовой экономический эффект от использования пружинно-винтового грузозахватного устройства в сравнении с серийным аналогом с учетом эффекта от сохранения качества корма составляет 188640 руб., себестоимость заготовки кормов снижена на 54 руб/т.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Володин, Виктор Владимирович, 2004 год

1. Концепция и программа развития АПК области на 2000-2005г. Саратов 2000г.; 148 стр.

2. Коротчиков A.B. Создание техники для приготовления кормов. И Тракторы и с/х машины. 1999г. №3; стр15.

3. Глухарев В.А. Концепция совершенствования погрузочных средств рулонов соломистых материалов. // Сб. научн. тр. Развитие приоритетов машинного обеспечения растениеводства. Том 7. Москва: ВИМД002, с. 231-238.

4. Девяткин А.И. Рациональное использование кормов. Москва; Росагропром-издат, 1990. -256с.

5. Burgstaller.G. Praktische Rinderfuttering 4. Auflage Кормление крупного рогатого скота.- Stuttgart: Ulmer, 1986.- 208 s.ISBN S-8001- 4558-5.

6. DLG Futterwerttabellen fur Wiederkaner.- Диаграммы кормления животных.-Frankfurt am Mein: DLG -Verlag. 1991 .-112s.

7. Концепция развития механизации и автоматизации процессов в животноводстве на период до 2015 года. М.: Изд-во ФГНУ «Росинформагротех», 2003.- 100 с.

8. Стратегия машинно-технологического обеспечения производства продукции животноводства до 2010 года. М.: Изд-во ФГНУ «Росинформагротех», 2003.- 58 с.

9. Особов В.И. Сеноуборочный комплекс для заготовки сена в рулонах. // Техника и оборудование для села. 2002, №4, с. 7-8.

10. Особов В .И., Петров А.И. Заготовка травяных кормов в рулонах, упакованных в пленку. // Техника и оборудование для села. 2002, №12, с. 9-11.

11. Кормановский Л.П. Достижения инженерной науки в осуществлении технической политики на селе. // Тракторы и с/х машины. 1999г. №l-c.l 1.

12. Чекулин Г.Е. Научно-техническое обеспечение животноводства Сибири. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2000г. №11.- с.2.

13. Особов В.И. Кормоуборочная техника на выставке «AGRITECHNIKA-99» // Тракторы и с/х машины. 2000г. №14; стр.42.

14. Особов В.И. Перспективы развития кормоуборочной техники. // Техника в с/х-ве. 1988. №4 с.34.

15. Особов В.И., Васильев Г.К. Сеноуборочные машины и комплексы. М.: Машиностроение. 1983. - 304с.

16. Дубинин В.Ф., Глухарёв В.А. Заготовка, хранение и погрузка рулонов сена. // Сб. научн. работ. Механизация погрузочно-разгрузочных процессов в сельском хозяйстве. Саратов, 1987г.- с14.21.

17. Глухарев В.А. Основные направления совершенствования процессов и средств погрузки рулонов соломистых материалов. // Сб. научн. статей Инженерная наука сельскохозяйственному производству. Киров, Вятская ГСХА, 2002, с. 221-224.

18. Глухарев В.А., Никитин В.А. Перспективы совершенствования погрузочных процессов при заготовке рулонов сена. // Вестник СГАУ им. Н.И. Вавилова, Саратов, 2001, №1, с. 65-67.

19. Батищев В.Д. Механизация погрузочно-разгрузочных работ в соломохра-нилищах. // Сельское хозяйство за рубежом .- 1980г. №8.-с14.21.

20. Соловьева Н.Ф. Современные рулонные пресс-подборщики.// Техника и оборудование для села, 2000, №12, с. 18-22.

21. Горбачёв И.В., Халанский В.И., Косицын И.И. Машины для прессования сена, подбора и транспортировки тюков и рулонов. М.: Высш.шк., 1984.-119с.

22. Карпов A.A. Уборочная техника на выставке «Агротекс-91». // Тракторы и сельскохозяйственные машины. М.: Колос. 1992. №4.с.37.42.

23. Карпов A.A. Современная сельхозтехника из ФРГ. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. М.: ВО Агропромиздат. 1991г. №14 с 11.14.

24. Глухарев В.А. Новые технические средства погрузки прессованных грубых кормов. // Материалы Международной научно-практической конференции,посвященной 70-летию МГАУ. ч.2: -М: МГАУ им. Горячкина, 2000, с. 143145.

25. Особов В.И. Новые технологии и машины для заготовки кормов. // Тракторы и с/х машины. 1999г. №3.- с.9.

26. Малерж И. Опыт уборки соломы подборщиками для прессования крупнообъёмных тюков. // Международный агропромышленный журнал.-1989г. №1.с.154. 161.

27. Задорин Г.И., Глынин В.Г. Сравнительный анализ технологий заготовки грубых кормов прессованием в рулоны. // Сб.научн. тр. Механизация процессов заготовки и переработки кормов. Минск: ЦНМИЭСХ Нечернозёмной зоны СССР, 1983.-c.184.

28. Короткевич A.B. Технологии и машины для заготовки кормов из трав и силосных культур. Учебное пособие.- Минск, Урожай. 1991г.- 383с.

29. Джамбуршин А.Ш. и др. Технология и комплекс машин для уборки соломы. // Комплексная механизация производственных процессов в с/х-ве. Сборник научных трудов. Алма-Ата, Кайнар, 1983.-114с.

30. Бондарев В.А. и др. Заготовка прессованного сена в рулонах с применением химических консервантов. // Кормопроизводство. М.:ВО Агропромиздат. 1986г. №6. с.10.13.

31. Технология заготовки сена повышенной влажности в рулонах с использованием химических консервантов: Рекомендации. М.: ВО Агропромиздат, 1988г.-16с.- (Госагропром СССР. ВНИИКормов).

32. Гасанов А.Ф. Установка для подачи консерванта в прессуемое сено. // Механизация и электрификация с/х. 1999. №10; стр.14.

33. Тихонкин И.В., Мамонов О.В. Определение вместимости специализированного транспортного средства для рулонов сена. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2002, № 11, с. 8-10.

34. Шаршунов В.А., Синкевич П.Н., Конон Н.Б. Исследования подборщика-транспортировщика рулонов прессованного сена. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2002, № 8, с. 18-19.

35. Praxistest Strohbergung: Wie geht's am schnellsten // Top agrar, 2000, №10, c. 74-76.

36. Дубинин В.Ф., Глухарев В.А., Демин Е.Е., Павлов П.И. Гидропривод сельскохозяйственных погрузочных и транспортных машин. Уч. пособие для ВУЗов. Саратов, Саратовский ЦНТИ, 2001. - 168с.

37. Bale Implements. // Implements. AB. ALO-MASKINER.

38. Den Ballen in die Zange nehmen. // Profi. 1998. №9-.p.37.

39. Multi Mate «BALE EQUIMENT» H Power Farming. 1986. Mai.-s.21.

40. Wickelballenzange: Wictig sind die Maße. // Profi. 1993. №9.- p.37.

41. Frontladerkralle fur Großballen. //Profi. 1986. №2-.p.70.

42. Авторское свидетельство №1379230 СССР. Грузозахвтное устройство. // Авторы изобретения: Дубинин В.Ф., Матвеев В.Ю., Глухарёв В.А.- Заявлено 07.03.88г.

43. Дубинин В.Ф., Глухарев В.А. Гарпунный захват. // Степные просторы. 1987, №6, с. 44-45.

44. Описание изобретения к патенту Российской Федерации RU 2137347 С1. В.Ф.Дубинин; В.А.Глухарёв; В.А.Никитин. Грузозахватное устройство. 1999, бюл. №26.

45. Дубинин В.Ф., Глухарев В.А., Никитин В.А. Грузозахватное устройство для рулонов грубых кормов. Информ. листок №167-97, ЦНТИ, Саратов, 1997.

46. Описание изобретения к патенту Российской Федерации RU 2173040 С1. В.Ф.Дубинин; В.А.Глухарёв; A.C. Старцев. Грузозахватное устройство. 2001, бюл. №25.

47. Глухарев В.А., Старцев A.C. Грузозахватное устройство для погрузки рулонов грубых кормов. // Сб. науч. трудов СГСХА, Самара, 2000, с. 49-53.

48. Веракша П.Г. К обоснованию параметров моторного грейфера для органических удобрений. // Сб. науч. трудов ЦНИИМЭСХ. Минск. 1962.- с. 355363.

49. Рыжанков В.И. Исследование работы грейферных захватов навозопогрузчи-ков. Автореферат дис. канд. техн. Наук. Минск. 1962.- 24 с.

50. Хайлис Г.А., Кованько В.В. Совершенствование машин для кротования грунтов. // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1986, №7.-с.57-61.

51. Каревин И.Н., Яли И.И. К вопросу исследования вибрационных рабочих органов грейферного погрузчика. // Сб. научн. тр. Вопросы механизации и электрификации сельского хозяйства, т. 5.- Киев.1964. -с. 148-154.

52. Кирпиченков Л.И. Повышение производительности грейферных погрузчиков типа ПЭ-0,8 при погрузке стебельных кормов. Дис. канд. техн. наук.-Саратов. 1976.-182 с.

53. Глухарев В.А. Повышение эффективности процесса погрузки и оптимизация параметров рабочего органа для рулонов грубых кормов. Автореферат дисс. на соискание уч. степени к.т.н. Саратов, 1990. -24с.

54. Никитин В.А. Совершенствование процесса погрузки рулонов грубых кормов с оптимизацией параметров рабочего органа. Дисс. на соискание уч. степени к.т.н. // СГАУ им. Н.И. Вавилова; руководитель В.А. Глухарев. Саратов, 2000. -134с.

55. Глухарев В.А., Иванова О.В. Повышение эффективности технологического процесса погрузки, разгрузки рулонов грубых кормов. // Сб. начн. тр. Совершенствование машиноиспользования и технологических процессов АПК. Самара, 2002, с. 278-280.

56. Дубинин В.Ф., Юдаев Н.В., Володин В.В. Грузозахватное устройство для погрузчика прессованных кормов. Информ. листок № 6-97, ЦНТИ, Саратов, 1997.

57. Дубинин В.Ф., Юдаев Н.В., Володин В.В. Рабочий орган для погрузки крупногабаритных тюков и рулонов. Информ. листок № 10-97, ЦНТИ, Саратов, 1997.

58. Дубинин В.Ф., Юдаев Н.В., Володин В.В. Патент РФ № 2099921 «Пружинно-винтовое грузозахватное устройство» // Бюл. изоб. №36.27.12.1997.

59. Глухарев В.А., Володин В.В., Мешков И.С. Патент РФ № 2225690 «Грузозахватное устройство» // Бюл. изоб. № 8.20.03.2004.

60. Володин В.В. Пружинно-винтовое грузозахватное устройство для рулонов // Информационный листок № 14-2004.Саратов: ЦНТИ.

61. Володин В.В. Технологическая схема погрузки прессованных кормов пружинно-винтовым грузозахватным устройством // Информационный листок № 15-2004.Саратов: ЦНТИ.

62. Дубинин В.Ф., Юдаев Н.В., Володин В.В Грузозахватное устройство для погрузки крупногабаритных тюков и рулонов грубого корма. // Сб. научн.работ Улучшение эксплуатации машинно-тракторного парка. СГСА, Саратов, 1997, с. 197-200.

63. Глухарев В.А., Володин В.В. Теоретические исследования внедрения пружинно-винтового рабочего органа в материал рулона. // Сб научн. статей Инженерная наука сельскохозяйственному производству. Вятская ГСХА, Киров, 2002, с. 224-227.

64. Веретенников В.Г., Карпов И.И., Марков А.П. и др. Теоретическая механика. Вывод и анализ уравнений движения на ЭВМ. Учебн. Пособие для вузов. В 2-ух. ч. ч.1. Под ред. Веретенникова В.Г.- М.:Высш. Школа. 1990.-174с.

65. Бугров Я.С., Никольский С.М. Высшая математика. Дифференциальные уравнения. Краткие интегралы. Ряды. Функции комплексного переменного. Учебник для вузов.-3-e изд., испр.-М.: Наука, 1989.- 464с.

66. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. М.: Наука, 1977, с.416.

67. Контунов М.А., Кравчук A.C., Майборода В.П. Прикладная механика деформируемого твёрдого тела. М.: «Высшая школа», уч. пособие для вузов. 1983.-349с.

68. Тэплин Д. Механика разрушения. Разрушение материалов. Перевод с англ. Под редакцией Гольдштейна P.B. М.: «Мир», 1979.- 239с.

69. Глухарев В.А., Володин В.В. Теория работы грузозахватного устройства при погрузке рулонов прессованных кормов // ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им.Н.И.Вавилова», Саратов, 2004. -23 с. Деп. в ВИНИТИ-07.04.2004, № 576-В2004г.

70. Нотт Дж. Ф. Основы механики разрушения. Пер. с англ. Лаптева Д.В. Под. Ред. КудряшоваВ.Г. М.: «Металлургия». 1978.- 253с.

71. Волков И.К. Канатников А.Н. Интегральные преобразования и операционное назначение. Учебник. Зарубина B.C., Крищенко А.П. М.: МГТУ, 1999. -228с.

72. Ленский B.C. Теория упругости. -М.: Наука 1967.- 132 с.

73. Завалишин Ф.С., Манцев М.Г. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства. М.: Колос. 1982. — 231с.

74. Мельников С.В, Алёшин В.Р, Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. — JL: Колос. Ленинград. отд-ние.1980. 263с.

75. Дубинин В.Ф., Глухарев В.А. Усилие внедрения гарпунного захвата в рулон прессованного сена. // Совершенствование технических средств в растениеводстве. Сб. научн. тр. СГАУ им. Н.И. Вавилова, Саратов,1998, с. 194-202.

76. Литтл Т.М., Хиллз Ф.Д. Сельскохозяйственное опытное дело. Планирование и анализ. // Пер. с англ. Кирюшина Б.Ф. под ред. И с предисловием Васильевой Д.В. М.: Колос, 1981 - 320с.

77. Зоотехнический анализ кормов // Петухова Е.А., Бессарабова Р.Ф., Холенева Л.Д., Антонова O.A. М.: Колос, 1981. - 256с.

78. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул. Учебн. пособие.- М.: Высш. школа, 1982. 224с.

79. ГОСТ 24055 80. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно- технической оценки. Общие положения.

80. ГОСТ 24057 80. Техника сельскохозяйственная. Методы эксплуатационно- технической оценки машин на этапе испытаний.

81. Зинченко Л.И., Погорелова И.Е. Приготовление объемистых кормов. Л.: Агропромиздат. 1985, 182 с.

82. Дубинин В.Ф., Павлов П.И. Физико-механические и перегрузочные свойства сельскохозяйственных грузов. Учебное пособие. СГСА им. Н.И. Вавилова, 1996, 100 с.

83. Кормаков А.В. Исследование процесса механизированной разборки скирд соломистых материалов. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. Саратов, 1969.-268с.- 26с. прил.

84. Федоров М.В. Исследование процесса сжатия соломистых материалов применительно к работе соломоуборочных машин. Дис. канд. тех. наук. Научн. руководитель Н.М. Хлобыстов. Саратов, 1973, с. 156.

85. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно — исследовательских и опытно -конструктивных работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. -М.: Колос, 1980. 111с.

86. Ахламов Ю.Д., Шевцов А.В. Заготовка корма в рулонах // Кормопроизводство.-2001 №6-с. 28-29.