Обоснование параметров гидромеханического устройства высотного регулирования выгрузного транспортера картофелеуборочного комбайна

В В Е Д Е Н И Е Продовольственная программа СССР на период до 1990 года, одобренная майским (1982 г.) Пленумом ЦК КПСС, предусматривает крупные меры по улучшению снабжения населения картофелем за счет дальнейшего увеличения производства и повышения его качества, а также резкого сокращения потерь продукции на пути ее следования от поля до потребителя. Намечено обеспечить среднегодовой валовой сбор картофеля до 90…92 млн. тонн к 1990 году Д Добиться увеличения производства картофеля без повышения его себестоимости можно только поднятием урожайности и внедрением комплексной механизации возделывания и уборки этой культуры. Важный резерв роста производства товарной продукции заключается в снижении ее потерь в процессе следования от поля до потребителя. В настоящее время быстрыгли темпами увеличивается парк уборочной техники, растет уровень механизации уборки продукции, однако ее себестоимость остается еще высокой, и велик процент повреждаемости при уборке. В отечественной и зарубежной практике четко наметились основные направления по решению проблемы снижения повреждаемости продукции путем совершенствования рабочих органов картофелеуборочных комбайнов, непосредственно контактирующих с клубнями картофеля. Однако значительное количество клубней повреждается при падении с выгрузного транспортера в кузов транспортного средства в тех случаях, когда процесс загрузки осуществляется на ходу, например, при работе картофелеуборочного комбайна KCK-4-I. Наблюдения за работой данного комбайна показали, что высота падения клубней в процессе загрузки транспортных средств достигала 1,5 метров и более, ввиду того, что существующая конструкция гидромеханического устройства подъема-опускания стрелы выгрузного транспортера не приспособлена для регулирования высоты погрузки в процессе работы, хотя снизить повреждаемость клубней на операции загрузки транспортных средств можно только путем поддержания минимальной высоты падения в процессе всего цикла загрузки. Исследованию и обоснованию рациональных параметров гидромеханического устройства высотного регулирования выгрузным транспортером картофелеуборочного комбайна на примере самоходного комбайна KCK-4-I посвящена данная работа, выполненная в I98I-I984 гг. в Московском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров сельскохозяйственного производства имени В .П .Горячкина. Целью работы является усовершенствование гвдромеханического устройства выгрузного транспортера комбайна KCK-4-I для поддержания минимальной высоты падения клубней при погрузке в транспортные средства и снижение на этой основе повревдений картофеля. На защиту выносятся следующие основные положения работы: обзор и анализ литературы по рассматриваемым вопросам, обобщение и систематизация накопленной информации о влиянии высоты падения клубней картофеля на их повреаэдаемость и последующее хранениепостановка задачи исследования на основе анализа известных способов снижения высоты падения продукции с выгрузного транспортера комбайна в кузов транспортного средстваобоснование усовершенствования гидромеханического устройства подъема-опускания стрелы выгрузного транспортеравыявление основных факторов, влияющих на силовые и скоростные качества устройстваразработка методики расчета основных параметров гидромеханического устройстваизучение взаимосвязи меяду факторами, оценка их влияния на силовые и скоростные качества гидромеханического устройства исходя из анализа его кинематики и динамикиопределение рациональных параметров гццромеханического устройстваразработка усовершенствованного гвдромехаяического устройства высотного регулирования выгрузным транспортером комбайнаоценка повревдений картофеля с учетом разработок при лабораторно-полевых испытаниях и определение экономического эффекта. Стендовые испытания самоходного картофелеуборочного комбайна KCK-4-I проводились в лаборатории ВЙСХОМ, а лабораторно-полевые на полях Московской области в I982-I984 гг. Некоторые технические решения, вытекающие из проведенных исследований, защищены авторским свидетельством В 1 053 775. Результаты исследований использованы Научно-производственным объединением по сельскохозяйственному машиностроению ВИСХОМ при усовершенствовании конструкции гидромеханического устройства высотного регулирования выгрузным транспортером комбайна KCK-4-I и его модификаций, Научные исследования являются частью научно-технической проблемы 0.15.17 по разработке и внедрению высокоэффективных технологических процессов производства картофеля, определенной Постановлением Госплана СССР, ГКНТ и Академии Наук СССР II0/I40/50 от 20 мая 1980 г. I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССМ[ОВАНИЯ 1,1.Обзор развития и современное состояние комбайновой уборки картофеля История развития и современное состояние комбайновой уборки картофеля интересует нас с точки зрения способа выдачи клубней из картофелеуборочного комбайна: сбор в тару (корзины, ящики, контейнеры, мешки) — сбор в буксируемую комбайном тележкусбор в бункер с последующей выгрузкой в транспортное средствовыгрузка в кузов движущегося рядом транспортного средства. Работы по созданию в СССР картофелеуборочных комбайнов были начаты с 1940 года на базе рабочих органов картофелеуборочной машины ТЭК-2. Великая Отечественная война прервала работы, поэтому работоспособный образец комбайна КСК-2 был создан в 1946 году. Испытания его на ЦМИС проводились с 1949 года по 1954 год. Там ке, с 1952 года проходит испытания двухрядный прицепной комбайн ККР-2, созданный СКВ Рязсельмаш и ВИСХОМ. В обоих комбайнах сбор клубней производился в корзины, которые вручную выгружались из комбайна на поле по длине гона. Вручную же производилась и погрузка корзин в транспортное средство. Велики были затраты ручного труда на разгрузке и погрузке, поэтому в 1954 году была создана модификация комбайна ККР-2 В с выгрузкой клубней в буксируемую комбайном тележку. Однако такой способ выдачи клубней из комбайна, исключая тяжелый ручной труд, все же имел ряд существенных недостатков: большая величина тягового усилия уборочной машиныпрерывистый характер работы в связи с необходимостью замены прицеповдополнительные затраты времени на сцепку и расцепку в поле, снижающие производительность комбайна на 40- использование спехщальных прицепов. в последующие годы был создан ряд прицепных двухрядных комбайнов с предварительным сбором клубней в бункер и выгрузкой их в транспортное средство, как на ходу, так и при остановках" Это комбайны: ККР-2Б 1956 г., — K-I 1957 г.- КП1−2 I960 г.- К-3 I960 г.- ККУ-2, ККУ-2А 1965 г. и др. При таком способе удалось решить проблему ручного труда и рациональнее использовать имеющиеся транспортные средства, как тракторные, так и автомобильные. Однако наличие бункера на комбайне создало свои, присущие этому способу выдачи клубней, проблемы. По мере наполнения бункера увеличивается масса всего комбайна, что приводит к увеличению нагрузки на двигатель, поэтому мощность двигателя должна быть увеличена с учетом дополнительной нагрузки. И получается неравномерность загрузки двигателя и всей трансмиссии в течение цикла: в начальный период недогрузка, конечный перегрузка. Неравномерность загрузки двигателя и трансмиссии приводит к поломкам и првадевременному износу деталей и узлов, а также отрицательно сказывается на всем технологическом процессе работы комбайна. В последние годы разработаны 4-радные комбайны с повышенной производительностью, такие, как прицепной ККМ-4, самоходный КСК-4. Увеличение ширины захвата уборочной машины показало нецелесообразность наличия на комбайне рабочих-переборщиков [з] и бункеров большой емкости, поэтому была разработана конструкция самоходного картофелеуборочного комбайна КСК-1 с выгрузкой клубней на ходу в движущееся рядом транспортное средство. Несмотря на то, что при непрерывной загрузке транспортных средств на ходу имеется ряд недостатков, таких как: соблюдение синхронности движения уборочной машины и транспортного средства, снижение экономичности транспортных средств в условиях индустриального способа производства картофеля параллельная непрерывная загрузка транспортных средств обладает преимуществом: хорошее использование грузового объема кузовапостоянная нагрузка на двигатель комбайна вввду постоянной массы уборочной машинывозможность использования различных транспортных средств с разной грузоподъемностьюболее благоприятные условия труда. С самого начала развития картофелеуборочного комбайностроения в различных странах, производящих картофель, появились конструкции картофелеуборочных комбайнов с выдачей клубней непосредственно в движущееся рядом транспортное средство. Так, в СССР в I96I году был создан двухрядный, полунавесной комбайн КГО-2, в ГДР двухрядный прицепной комбайн Е675, производительностью 2.,.3 га за смену. Фирмами «Монарх», «Дальман», «Локвуд» (США) в эти же годы были созданы прицепные двухрядные комбайны с ввдачей клубней в движущееся транспортное средство, К 1980 году фирмы «Локвуд», «Фармхэвд» (США) создают двухрядные самоходные комбайны с выдачей клубней по такому же принципу. В Англии на протяжении всего времени развития картофелеуборочных комбайнов наряду с бункерными создавались машины с выдачей клубней в рядом движущееся транспортное средство. Это прицепной однорядный комбайн фирмы «Джонсон» 1943…1944 гг., однорядный прицепной комбайн фирмы «Уидсед» 1952 г., однорядный прицепной комбайн фирмы «Шотболт» I960 г., самоходный однорядный комбайн фирмы «Пакман» I960 г., прицепной двухрядный комбайн фирмы «Джонсон твин мейджер» 1970 г. Б 1980 году были созданы комбайны с ввдачей клубней в движущееся транспортное средство: в ФРГ фириа «Гримме, фирма.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Анализ отечественных и зарубежных исследований доказал, что с ростом уровня механизации уборки картофеля увеличивается процент поврежденных клубней на перепадах с одного рабочего органа на другой и особенно при выгрузке из комбайна в транспортные средства.

2. При исследовании работы самоходного картофелеуборочного комбайна KCK-4-I установлено, что наибольший процент поврежденных клубней получен при падении с выгрузного транспортера в кузов транспортного средства (2.2,5 $), так как высота их падения достигает 1,5 и более метров, а уменьшить ее при существующем гидромеханическом устройстве подъема-опускания стрелы выгрузного транспортера не представляется возможным.

3. Предложенная методика расчета основных параметров гидромеханического устройства подъема-опускания стрелы выгрузного транспортера комбайна KCK-4-I показала, что его силовые и скоростные качества могут быть улучшены путем изменения радиуса сектора подъема стрелы. Тем самым, будет обеспечена возможность регулирования высоты падения клубней картофеля с выгрузного транспортера в кузов транспортного средства при погрузке на ходу.

4. В результате теоретического исследования статических характеристик гидромеханического устройства подъема-опускания стрелы выгрузного транспортера выявлена степень влияния радиуса сектора и массы картофеля на стреле на давление в поршневой полости исполнительного гидроцилиндра и скорость подъема стрелы. Экспериментальные исследования подтвердили преобладающее влияние радиуса сектора на исследуемые параметры гидромеханического устройства, по сравнению с влиянием массы картофеля на стреле.

5. Разработанная методика определения нагрузок, воспринимаемых гидромеханическим устройством в процессе подъема стрелы, для случая мгновенного открытия золотника распределителя, позволила установить, что изменение давления рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра происходит в виде затухающих колебаний. Улучшение показателей качества переходного процесса наблюдается при значениях радиуса сектора подъема более 0,32 м. При экспериментальных исследованиях определены следующие показатели качества переходного процесса: период колебаний 0,5 с, коэффициент затухания колебаний более 2,5 время затухания колебаний менее 1,0 с, начальная амплитуда колебаний менее.

0,9 МПа.

6. Исследован процесс опускания стрелы выгрузного транспортера на предмет разрыва потока рабочей жидкости в штоковой полости исполнительного гидроцилиндра. Установлено, что явление разрыва потока жидкости наблюдается при радиусе сектора 0,26 м. Увеличение радиуса сектора до 0,32 м и более позволило исключить это явление.

7. Основываясь на теоретических расчетах и данных экспериментальных исследований, рациональные значения радиуса сектора подъема стрелы находятся в интервале 0,32.0,38 м. Этим значениям радиуса сектора соответствует давление в поршневой полости гидроцилиндра в пределах 4,5.3,7 МПа, при предельно-допустимом давлении в системе 8,82 МПа, скорость подъема стрелы составляет 0,18.О, 28 м/с.

8. Анализ результатов исследования степени заполнения ячеек выгрузного транспортера картофельным ворохом на наклонном участке показал, что ширина выгрузного транспортера может быть уменьшена в 1,5.2 раза, что даст экономию материалов и снизит расход мощности на его привод.

9. Проверка усовершенствованного гидромеханического устройства подъема-опускания стрелы выгрузного транспортера на самоходном комбайне KCK-4-I при лабораторно-полевых испытаниях подтвердила его надежность и работоспособность. Посредством устройства управления высотой выгрузного транспортера, макетные образцы которого изготовлены на опытном заводе НПО ВИСХОМ, поддерживалась высота падения 0,15.О, 25 м. Время запаздывания остановки стрелы составляет 0,25 с, что, при скорости опускания стрелы 0,16.0,25 м/с, допустимо. При этом повреждение клубней картофеля снизилась на 2%,.

10. Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство разработок и рекомендаций, полученных в диссертации, применительно к условиям Московской области, составит 812 руб. в год на один комбайн за счет снижения повревдений клубней картофеля на 2%.