Реферат: Обгрунтування параметрів ротаційного розпушувача грунту

- удосконалено – методику інженерного розрахунку ротаційних ґрунтообробних знарядь.

Новизна отриманих технічних рішень підтверджена деклараційним патентом України на корисну модель №7435U.

Практична цінність роботи. На підставі проведених теоретичних та експериментальних досліджень розроблено інженерну методику проектування та розрахунку ротаційного розпушувача ґрунту. Одержані результати дають змогу підвищити ефективність підготовки ґрунту під сівбу сільськогосподарських культур. Результати досліджень впроваджені у фермерському приватному підприємстві ”Залучанське“ Чемеровецького району Хмельницької області. Запропонована конструкція ротаційного розпушувача ґрунту порівняно із серійними знаряддями дає змогу зменшити енерговитрати під час підготовки ґрунту для сівби сільськогосподарських культур.

Методика технологічного проектування може бути використана для практичної роботи конструкторів сільськогосподарської техніки та для вивчення студентами агроінженерних вищих навчальних закладів.

Основні результати досліджень передані на вітчизняні підприємства сільгоспмашинобудування: Шепетівський завод культиваторів, ВАТ ”Кам’янець-Подільськсільмаш“, Красилівський машинобудівний завод.

Особистий внесок здобувача. Основні результати роботи отримані автором особисто. У працях, опублікованих у співавторстві, запропоновано конструкційно-технологічну схему ротаційного розпушувача [9], виконано аналіз залежності показника кінематичного режиму ротаційного розпушувача від багатьох факторів : глибини обробітку а , кількості ножів по кругу Z , осьового тиску структурних агрегатів Р₀ , кроку витка розміщення ножів Т , швидкості руху знаряддя V_м , ширини ножа l_Н , кута зсуву ножа в плані [1], виявлено вплив різних чинників на величину споживаної потужності ротаційним розпушувачем [2], досліджено вплив розміру структурних агрегатів на осьове зусилля їх тиску на дно борозни [10], запропоновано методику проведення польових досліджень [11].

Апробація результатів дисертаційної роботи. За результатами досліджень зроблено доповіді на науково-теоретичних та науково-практичних конференціях і семінарах: на науково-теоретичних конференціях професор­сько-викладацького складу, аспірантів та студентів Подільського державного аграрно-технічного університету (м. Кам’янець-Подільський, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006 та 2007 роки); четвертій міжнародній науково-технічній конференції ”Механізація і енергетика сільського господарства“ МОTROL 03 (Люблін-Київ, 2003); науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу, аспірантів та студентів Львівського державного аграрного університету (Львів, 2003, 2007); другій Міжнародній науково-практичній конференції ”Проблеми технічного сервісу сільськогосподарської техніки“ (Харків, 2003); четвертій міжву­зівській науково-практичній конференції аспірантів ”Сучасна аграрна наука: напрями досліджень, стан і перспективи“ (Вінниця, 2004), третій Міжнародній українсько-польській науково-практичній конференції ”Новітні матеріали та технології в будові та експлуатації машин“ (Кам’янець-Подільський, 2007).

Публікації. За матеріалами досліджень опубліковано 11 праць, з них у фахових виданнях України, затверджених ”Переліком…“ ВАК України за даною спеціальністю, опубліковано 9 статей та отримано один патент України на корисну модель.

Структура та об’єм дисертації. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел, який включає 117 найменувань, в тому числі і 5 іноземних, та 27 додатків. Основна частина дисертаційної роботи викладена на 159 сторінках машинописного тексту і містить 73 рисунки та 14 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету та актуальність досліджень, висвітлено новизну і практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі “Сучасний стан питання та завдання досліджень” проаналізовано відомі способи руйнування і подрібнення ґрунтової скиби під час передпосівного суцільного обробітку ґрунту, проведено огляд конструкцій технічних засобів і робочих органів для його виконання.

Питаннями дослідження роботоздатності ротаційних ґрунтообробних знарядь займались такі вчені: Панов І.М., Босой Є.С., Сакун В.О, Коновал А.І., Кацигін В.В., Деграф Г.А., Юзбашев В.А., Кокоз В.А., Павлинов А.І., Кузнєцов Ю.А., Андреєв В.І., Яцук Є.П., Герук С.М., Попов І.М., Єфімов Д.М., Далін А.Д., Павлов П.В., Панченко А.М. та і ін. Їхні наукові дослідження в основному були направлені на вирішення питань оптимізації режимів роботи, конструкційно-технологічних параметрів, витрат потужності на привод ротаційних знарядь, в яких в конструкції ротаційних ріжучих елементів закладений тільки один спосіб руйнування ґрунту – різання.

Аналіз конструкцій ротаційних робочих органів ґрунтообробних знарядь для передпосівного суцільного обробітку ґрунту свідчить про їх недоліки: низьку швидкість переміщення знаряддя – (до 1,5 м/с) і відповідно невелику продуктивність; велику частоту обертання вала ротора (540-1000 хв^-1 ), що зумовлює великі енерговитрати; високі питомі металомісткість і енергомісткість конструкцій. А тому, перспективним напрямом створення нових конструкцій ротаційних розпушувачів, є: спрощення конструкції, підвищення якості обробітку ґрунту, зменшення енергомісткості процесу.

У другому розділі “Теоретичне обґрунтування параметрів ротаційного розпушувача ґрунту” обґрунтовано конструкцію ротаційного розпушувача ґрунту (рис. 1).

Розроблена математична модель взаємодії системи ножів розпушувача із структурними агрегатами ґрунту і складено рівняння руху структурних агрегатів вздовж осі барабана між ножами. На основі кінематично-динамічного аналізу руху ножа розпушувача і структурних агрегатів ґрунту обґрунтовано параметри ґрунтообробних поверхонь розпушувача: конструкційні – довжину і ширину ножа, кількість ножів по кругу барабана, крок витка розміщення ножів, кут зсуву ножа в плані, ширину захвату машини; кінематичні – показник кінематичного режиму, швидкість руху ротаційного розпушувача; динамічні – опір різанню ґрунту ножем розпушу­вача і витрати потужності на обробіток ґрунту.

Рис. 1. Конструкційно-технологічна схема ротаційного розпушувача:
1 – рама; 2 – барабан; 3 – вал; 4, 5 – система ножів; 6 – ланцюгова передача;
7 – редуктор; 8 – вал відбору потужності трактора.

Вихідними умовами процесу розпушування ґрунту є рівняння руху ножа (рис. 2):

;

(1)

де V_м – швидкість поступального руху машини, м/с; t – час, с; R – радіус траєкторії крайньої точки ножа, м; w – кутова швидкість обертання системи ножів розпушувача, с^-1 .

Рис. 2. Схема до визначення основних показників ротаційного розпушувача:
а – глибина обробітку; h ₁ – висота гребенів; S ₂ – крок ножа;
j – кут повороту ножа.

З іншого боку, розглянувши динаміку руху структурних агрегатів по поверхні ножа і сил, що діють на нього (рис. 3), отримали рівняння руху структурних агрегатів по поверхні ножа:

(2)

де m – маса структурних агрегатів, кг; прискорення руху структурних агрегатів, м/с² ; Р_r – радіальна сила, кН; Р_о – осьове зусилля тиску струк­турних агрегатів, кН; N – нормальна сила тиску структурних агрегатів, кН.

Рис. 3. Схема руху структурних агрегатів по робочих поверхнях
ножа і сил, що діють на нього.

Дослідивши процес руху ножа і структурних агрегатів ґрунту, отримали залежність для розрахунку показника кінематичного режиму λ ротаційного розпушувача: