Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Повышение эффективности погрузчика органических удобрений путем оптимизации параметров фрезерно-шнекового питателя

Диссертация: Повышение эффективности погрузчика органических удобрений путем оптимизации параметров фрезерно-шнекового питателя
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

При работе с плотным слежавшимся грузом, совмещение всех трех процессов приводит к увеличению конструктивных размеров питателя, что в свою очередь вызывает рост энергоемкости и металлоемкости. Питатели с одним рабочим органом не могут работать с массивами груза высотой 2,2−2,5 м., так как исключается возможность пространственного перемещения рабочего органа. Одной из причин сложившейся ситуации… Читать ещё >

Содержание

  • РЕФЕРАТ
  • 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 1. 1. Использование органических удобрений в сельском хозяйстве
    • 1. 2. Обзор погрузчиков непрерывного действия для органических удобрений
    • 1. 3. Классификация питателей фрезерующего типа
    • 1. 4. Анализ исследований мощности и производительности погрузчиков непрерывного действия
    • 1. 5. Выводы
    • 1. 6. Цель и задачи исследований
  • 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ФРЕЗЕРНО-ШНЕКОВОГО ПИТАТЕЛЯ
    • 2. 1. Конструктивно-технологическая схема фрезерно-шнекового питателя
    • 2. 2. Кинематическое исследование
      • 2. 2. 1. Основные параметры фрезерно-шнекового питателя
      • 2. 2. 2. Кинематика рабочих органов питателя
      • 2. 2. 3. Исследование процесса отделения стружки
      • 2. 2. 4. Длина траектории движения зубьев
    • 2. 3. Взаимодействие питателя с грузом и силовой анализ
      • 2. 3. 1. Усилие отделения груза от основного массива
      • 2. 3. 2. Усилие, необходимое для транспортирования груза шнеком
    • 2. 4. Мощность фрезерно-шнекового питателя
    • 2. 5. Производительность фрезерно-шнекового питателя
    • 2. 6. Выводы
  • 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ 83 ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 3. 1. Программа исследований физико-механических свойств навоза
    • 3. 2. Методика лабораторно-полевых исследований
      • 3. 2. 1. Описание экспериментальной установки
      • 3. 2. 2. Порядок проведения исследований
      • 3. 2. 3. Методика планирования лабораторных исследований
      • 3. 2. 4. Анализ математической модели
      • 3. 2. 5. Программа и методика производственных испытаний
    • 3. 3. Выводы
  • 4. КРИТЕРИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ СВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ 111 ФРЕЗЕРНО-ШНЕКОВОГО ПИТАТЕЛЯ
    • 4. 1. Общие определения
    • 4. 2. Определение критериев подобия
    • 4. 3. Установление критериальной зависимости
    • 4. 4. Выводы
  • 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 5. 1. Физико-механические свойства навоза
    • 5. 2. Результаты лабораторных исследований
      • 5. 2. 1. Влияние исследуемых факторов на крутящий момент на валу 129 фрезы
      • 5. 2. 2. Анализ математической модели определяющей крутящий 133 момент на валу фрезы
      • 5. 2. 3. Влияние исследуемых факторов на крутящий момент на валу 140 шнека. Анализ математической модели
    • 5. 3. Исследование влияния режимных и конструктивных 145 параметров на приводную мощность фрезерно-шнекового питателя
    • 5. 4. Производительность фрезерно-шнекового питателя
    • 5. 5. Результаты производственных испытаний
    • 5. 6. Технико-экономическое обоснование

Повышение эффективности погрузчика органических удобрений путем оптимизации параметров фрезерно-шнекового питателя (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Органические удобрения являются одним из эффективных средств повышения плодородия почвы и восстановления ее биологических, химических и физических свойств. Благодаря питательным веществам, которые содержатся в них, создаются благоприятные условия для нормального роста и развития растений.

Норма внесения органических удобрений на поля составляет 3.4−16.5 т/га. в зависимости от возделываемых культур. В последние годы этот показатель катастрофически снизился и составляет не более 1.5 т/га [12], в результате чего состояние почвы и содержание в ней органических веществ сократилось во много раз, а следовательно и уменьшилась урожайность возделываемых культур.

Одной из причин сложившейся ситуации является отсутствие эффективных машин для погрузки органических удобрений. Погрузка, является одним из основных процессов в технологической цепи при внесении удобрений. При этом существующие, серийно выпускаемые погрузчики непрерывного действия, не отвечают требованиям по энергоемкости и материалоемкости.

Выше перечисленные показатели напрямую зависят от заборного устройства-питателя, благодаря которому происходит отделение навоза от бурта. В существующих погрузчиках непрерывного действия питатели выполняют одновременно несколько функций, которые можно разделить:

— отделение и захват груза;

— перемещение отделенных частей к отгрузочному транспортеру;

— разгрузка на отгрузочный транспортер.

При работе с плотным слежавшимся грузом, совмещение всех трех процессов приводит к увеличению конструктивных размеров питателя, что в свою очередь вызывает рост энергоемкости и металлоемкости. Питатели с одним рабочим органом не могут работать с массивами груза высотой 2,2−2,5 м., так как исключается возможность пространственного перемещения рабочего органа.

Одним из направлений совершенствования рабочих органов питателей является создание конструкций, в которых имеются два рабочих органа. Один из которых выполняет функции отделения груза от бурта, второй — перемещение и разгрузку на отгрузочный транспортер. Новые конструктивно-технологические схемы питателей к погрузчикам непрерывного действия, благодаря разделению функций отделения и транспортирования груза позволяют сократить энергозатраты на погрузку и повысить производительность погрузчика, а также расширить область его применения.

Следовательно, можно сделать заключение, что задача разработки нового питателя к погрузчику непрерывного действия является актуальной.

Целью настоящей работы является повышение эффективности погрузчика органических удобрений путем обоснования параметров и режимов работы фрезерно-шнекового питателя.

Исследования проводились на кафедре «Детали машин и ПТМ» СГАУ им. Н. И. Вавилова и в ЗАО «ПМК-51» р.п. Питерка Саратовской области.

В диссертации приведены:

— результаты теоретических исследований рабочего процесса фрезерно-шнекового питателя.

— аналитические выражения перевода режимных и конструктивных параметров экспериментальной модели фрезерно-шнекового питателя к различным типоразмерам производственного образца.

— результаты лабораторно-полевых экспериментов по определению оптимальных режимных и конструктивных параметров фрезерно-шнекового питателя.

— результаты производственных испытаний фрезерно-шнекового питателя к погрузчику непрерывного действия.

— технико-экономические показатели эффективности применения фрезерно-шнекового питателя.

Теоретические исследования проводились на основе известных положений математического анализа, теоретической и прикладной механики, аналитической геометрии. Экспериментальные исследования проводились с применением теории подобия, физического моделирования, планирования и проведением 3-х факторного эксперимента, с использованием ЭВМ при обработке результатов.

Фрезерно-шнековый питатель использовался при погрузке полуперепревшего и перепревшего навоза из навозохранилищ р.п. Питерка Саратовской области.

Расчетный экономический эффект от внедрения погрузчика с фрезерно-шнековым питателем составил 129 012 рублей.

Основные положения диссертации доложены на научно-технических конференциях Саратовского государственного аграрного университета им. Н. И. Вавилова в 1998;2001 г.

По результатам выполненной работы опубликовано 4 работы, получено свидетельство на полезную модель РФ № 17 522.

На защиту выносятся:

— конструктивно-технологическая схема фрезерно-шнекового питателя, на которую получено свидетельство на полезную модель РФ № 17 522;

— результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению оптимальных режимных и конструктивных параметров, приводной мощности и производительности фрезерно-шнекового питателя;

— уравнения перехода к различным типоразмерам и условиям применения погрузчика;

— математические модели, описывающие влияние режимных и конструктивных параметров на крутящий момент и приводную мощность фрезерно-шнекового питателя.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. На основании анализа литературных источников и исследований, посвященных вопросам погрузки органических удобрений, установлено отсутствие эффективного рабочего органа к погрузчику непрерывного действия. Существующие питатели имеют высокую энергоемкость и значительные трудности при работе с буртами высотой 2,2. .2,5 метра.

2. Установлено, что условиям погрузки органических удобрений из прифермерских навозохранилищ и полевых буртов наилучшим образом соответствует новая конструктивно-технологическая схема фрезерно-шнекового питателя (свидетельство на полезную модель № 17 523).

3. Теоретические исследования рабочего процесса позволили: установить факторы влияющие на работу питателя, основными из которых являются частота вращения фрезы, диаметр фрезы, частота вращения шнекаполучить аналитические выражения для определения площади боковой проекции стружки, длины траектории движения ножа с учетом угловой скорости и радиуса фрезы, угловой скорости и радиуса рычагаполучить расчетные формулы производительности и приводной мощности фрезерно-шнекового питателя, учитывающие конструктивные и режимные параметры питателя и физико-механические свойства грузаустановить критериальные уравнения связи угловой скорости фрезы, поступательной скорости погрузчика, диаметра фрезы, высоты бурта, производительности и энергоемкости рабочего процесса;

4. По результатам экспериментальных исследований получены математические модели описывающие влияние частоты вращения фрезы, диаметра фрезы, частоты вращения шнека на крутящий момент на валу фрезы и шнека и приводную мощность.

5. Подтверждены теоретические положения и установлено, что минимальные значения крутящего момента и приводной мощности.

162 соответствуют значениям соответственно Пфр=0,72 об/с- 0фр=0,83 мпши=0,88 об/с и ПфР:=0,69 об/сВфР=0,84 мпшн=0,88 об/с.

6. Получены уравнения перехода, позволяющие прогнозировать конструктивные и режимные параметры фрезерно-шнекового питателя при различных условиях применения с сохранением оптимальных значений технико-экономических показателей работы.

7. Производственные испытания позволили установить эффективность погрузчика непрерывного действия с фрезерно-шнековым питателем при работе с буртами органических удобрений высотой 2,2 — 2,5 метра. При работе с полуперепревшим и перепревшим навозом производительность погрузчика 54 кг/с, энергоемкость 341 Дж/кг.

8. Внедрение предлагаемого питателя позволяет снизить приведенные затраты на 34% и получить годовой экономический эффект 129 012 рублей. Срок окупаемости составил 2,93 года.

Показать весь текст

Список литературы

  1. И.И. Перспективные системы утилизации навоза.-М.: Россельхозиздат, 1985.-175с.
  2. М.Л., Кругляков A.M. Механизация подготовки и внесения удобрений. 3-е изд., дополн. и испр. М.:Колос, 1965.-205с.
  3. Н.С. Научные основы применения удобрений. М.:Колос, 1972.-311 с.
  4. Физико-механические свойства растений, почв, удобрений. Под. ред. Булгакова А. И. М.: колос, 1970.-275с.
  5. В.Н. Получение и использование бесподстилочного навоза. -М.: Росагропромиздат, 1988.-206с.
  6. П.И. Совершенствование технологического процесса уборки навоза и обоснование параметров винтового питателя погрузчика непрерывного действия. Дисс.. канд. техн. наук. Саратов, 1992.-172с.
  7. Н.В. Повышение эффективности погрузки органических удобрений погрузчиком непрерывного действия и обоснование параметров шнекофрезерного питателя. Дисс.. канд. техн. наук. Саратов, 1997.-156с.
  8. Г. В. Повышение эффективности погрузки органических удобрений погрузчиком непрерывного действия и оптимизация параметров лопастного питателя. Дисс.. канд. техн. наук. Саратов, 1998.-156с.
  9. М.А., Хлебов Ю. А. Обоснование параметров загрузочного устройства кормовых агрегатов.- Техника в сельском хозяйстве, 1999, № 3, с. 20−22.
  10. Г. М., Евтюшенко Н. Е., Смятиев С. Д. Развитие сельскохозяйственного транспорта.- Техника в сельском хозяйстве, 1999, № 3, с. 8−10.
  11. Н.К., Ярощук В. А., Высовень В. В., Огородник А. И. Совершенствование технологии приготовления органических удобрений.-Техника в сельском хозяйстве. 1995, № 6, с. 22−23.
  12. М.К., Кузнецов Э. П., Шебалкин А. Е. Новые машины для внесения органических удобрений.- Механизация и электрификация с.х. 1999, № 5, с. 8.
  13. E.H. Безотходная переработка навозных стоков.- Достижения науки и техника в АПК. 2000, № 9, с. 29−30.
  14. А.Т. Универсальный погрузчик добыватель торфа ПДТ-1,5.-Тракторы и с.х. машины. 1963, № 3, с. 34.
  15. Погрузчик непрерывного действия ПНД-45: Проспект.- М. 1966, с. 1.3.
  16. A.c. 350 411 УССР, МКИ: B65G67/22. Смеситель погрузчик удобрений. Брык Н. И., Шкодин И. И., Василенко Б. П. (УССР) — Опубл. 17.05.72.
  17. A.c. 683 663 СССР, МКИ: А01СЗ/04. Погрузчик навоза. Текучев И. К, Текучева М. С. (СССР) — Опубл. 05.09.79.
  18. A.c. 1 846 139 СССР, МКИ: А01СЗ/04. Устройство для уборки плотного навоза. Сысуев В. А., Шапкин А. Н. (СССР) — Опубл. 17.03.85.
  19. A.c. 553 180 СССР, МКИ: B65G67/26. Устройство для выгрузки слежавшихся сыпучих грузов из крытых железнодорожных вагонов. Оханов Л. М., Воронин K.M. (СССР) — Опубл. 16.04.74.
  20. А.С. 1 454 288 СССР, МКИ: А01СЗ/04. Питатель к погрузчику навоза. Курочкин В. М., Эбель Л. Э., Ваганов С. П. (СССР) — Опубл. 30.07.89.
  21. A.c. 1 470 213 СССР, МКИ А01СЗ/04. Погрузчик навоза. Каменовский В. И., Мкртумян B.C. (УССР) — Опубл. 22.11.89.
  22. Сельскохозяйственная техника: Каталог. 1 том. М.: 1994.- 364 с.
  23. Патент US № 5 590 754А США, МКИ: B65/G65/02. Конвейер с лопастным загрузочным устройством. Опубл. 7.04.1995 г.
  24. A.c. 1 523 077. СССР, МКИ: А01СЗ/04. Погрузчик смеситель органо-минеральных удобрительных смесей. Кузнецов B.C., Копытин Г. В., Чиженков С. Н. (СССР) — Опубл. 4.08.89.
  25. A.c. 170 2902A1. МКИ A01C3/04. Погрузчик навоза. Вороницкий И. А., Кольга Д. Ф., Сыман П. Е., Бугаев А. Я.- Опубл. 7.06.92.
  26. A.c. 1 711 702А1. МКИА01СЗ/04. Ковш для удаления овечьего навоза. Леонтьев П. И., Шагдыров И. Б., Дарханов А.И.- Опубл. 18.11.92.
  27. A.c. 1 727 609А1. МКИ А01СЗ/04. Заборный орган погрузчика. Клименко А. И., Курилов А. П., Федотов В.М.- Опубл. 30.04.92.
  28. Wylle А. Byrd. SILAGE LOADER, Int. C1 B65g65/06, B65g65/28, US № 372 4635(8), marz 16.1971.
  29. G.Honer. Selbstgebaute Futterferteiler fur enge Stalle Top agrar 3 marz. 1998, S.124−127.,
  30. Heinrich Wickensaks. Die gleiche Arbeit mit einer anderen Technik. Top agrar, 9 September, 1993, S.83−84.
  31. Klaus Schulze Zumkley. Entname der Silage mit einer Frase. Top agrar, 9 September, 1993, S.84−89.
  32. Johann Asen. CCM- Frase fur das Fahrsilo. Top agrar, 2 Februar, 1994, S96−111.
  33. H.G. Gerighausen, LK Rheinland. Selbstfahrer statt gezogener Futter mischwagen?. Top agrar, 4 April, 1998, S. 120−123.
  34. W.Sturmfels, DLG- Prufstelle Gro?-Umstadt, R. Lenge, top agrar-Redaktion. Die drei Verfahren im Kostenvergleich. Top agrar 4 April, 1998, S.123−125.
  35. Патент US № 9 409 781 США, МКИ: А01С23/00. Устройство для внесения в почву веществ, улучшающих ее свойства.- Опубл. 30.07.1995.
  36. Патент № 4 735 981 Франция. МКИ: А01СЗ/02. Машина для переворачивания стогов или кип используемого в сельском хозяйстве материала, например навоза. Наименование владельца охранного документа «JEANTIL SA»,-Опубл. 3.05.95.
  37. Патент ФРГ № 3 530 452. МКИ: А01К5/00. Устройство для смешивания и распределения кормов для скота. Опубл. 9.08.93.
  38. B.B., Дубинин В. Ф. и др. Подъемно-транспортные машины. МВО: «Агропромиздат», 1987.-271 с.
  39. П.И. Классификация погрузчиков непрерывного действия.// Механизация и электрификация с.х., 1996, № 1, с. 21−23.
  40. В.П. Собрание сочинений— М.:Колос, 1968.-720с.
  41. А.Д., Павлов П. В. Ротационные грунтообразующие и землеройные машины.- М.: Машгиз, 1950, — 258с.
  42. Н.В. Исследование энергоемкости процесса погрузки органических удобрений погрузчиками периодического и непрерывного действия. Дисс.. канд. техн. наук.- Рига, 1969.- 215с.
  43. Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1984.- 830с.
  44. M.JI. Циклоидальные кривые как основа расчета параметров рабочих органов сельскохозяйственных машин. Тр. МИИСП- Техническая механика в сельскохозяйственном производстве.- М.: 1977. Т. 14. Вып.9, с.5−10.
  45. Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М.: Машиностроение, 1982.- 203с.
  46. И.С., Рыжик И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. Изд.4.М.: Физматгиз, 1962.-1100с.
  47. Проектирование и расчет подъемно-транспортирующих машин сельскохозяйственного назначения. Под ред. Н. Н. Ерохина и A.B. Карпа. -М.:Колос, 1999. 228 с.
  48. A.M. Винтовые конвейеры. М.: Машиностроение, 1977.183с.
  49. Дифференциальное уравнение движения частицы в горизонтальном шнеке при его вращении. Харин В. К. / Механизация погрузочно-разгрузочных и транспортных работ в сельском хозяйстве / Сб.научн. работ, 1983.- с.131−134.
  50. C.B., Алешкин В. Р., Рощин П. М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980.- 168 с.
  51. B.C. Испытание тракторов. М.: Машиностроение, 1974.286с.
  52. Ф.С., Арсов Я. Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение- София: Техника, 1980.-304с.
  53. Литтл Т, Хиллз Ф. Сельскохозяйственное опытное дело. Планирование и анализ. М.: Колос, 1981.-318с.
  54. Методы, приборы и оборудование, применяемые при исследовании и испытании с.х. техники. ЦИНТИМАШ. М. 1961.
  55. А .Я., Кардашевский C.B. Статистические методы в с.х. машиностроении. М.: Машиностроение, 1978.-390с.
  56. Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1967.-158с.
  57. . А. Методика полевого опыта./ с основами статистической обработки результатов исследований/, М.: Агропромиздат, 1985.-351с.
  58. А.Б., Баранов Д. С., Макаров P.A. Тензометрирование строительных конструкций и материалов. М.: Стройиздат, 1977.- 240 с.
  59. В.Г., Бродский В. З. Регрессионный анализ при композиционном планировании 2-го порядка специального вида. Информ. Материалы Научного Совета по комплексной проблеме. М.: Изд-во АН СССР, 1970, № 8 (45), с.1−35.
  60. В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965.- 340с.
  61. А.Ф. Повышение эффективности погрузочно-транспортных агрегатов для затаренных сельскохозяйственных грузов. Дисс.. докт. техн. наук. Волгоград, 1998.-302с.
  62. Е.В., Лисенков А. Н. Планирование эксперимента в условиях неоднородностей. М.: Наука, 1973.- 219с.
  63. В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Финансы и статистика, 1981.- 263с.
  64. P.A. Тензометрия в машиностроении. М.: Машиностроение, 1975.- 287с.
  65. А.П. Методика определения физико-механических свойств почвы. Сб. научных трудов ВИСХОМа «Физико-механические свойства растений и почвы». М.1963.
  66. С.Н., Варламов Г. П. Физико-механические и аэродинамические свойства органических удобрений. М.: Колос, 1973.- 263с.
  67. П.М. Механизация в животноводстве. М.: Агропромиздат, 1988.-287с.
  68. М.Я. Справочник по элементарной математике.- Изд. 27-е, испр.- М.: Наука, 1986.- 320с.
  69. .П., Марон И. А., Шувалова Э. З. Численные методы анализа.- изд. 3-е, перер.- М.: Наука, 1967.- 368с.
  70. Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1987.-243с.
  71. В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. М.: Высшая школа, 1973.-285с.
  72. A.A. Введение в теорию подобия. Изд. 2-е доп. и перер. М.: Высшая школа, 1973.- 262с.
  73. Е.И., Зуев В. А. К расчету спирально-винтовых транспортеров сельскохозяйственного назначения. Научн. труды ВНИИ электрификации сельского хозяйства, 1973, т. 32−33.
  74. Теория подобия и размерностей. Моделирование. /Алабужев П.М. и др. М.: Высшая школа, 1968.- 208с.
  75. В.Ф., Павлов П. И. Физико-механические и перегрузочные свойства сельскохозяйственных грузов.: Учебное пособие./СГАУ- Саратов- Саратовская гос. с.х. акад., 1996.- 100с.
  76. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений. Методы исследования, приборы и характеристики. М.: Колос,-1970.- 424с.
  77. Методы определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно исследовательских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. ВАСХНИЛ.-М.: 1980.- 117с.
  78. В.Ф., Павлов П. И., Хитрова Н. В. Шнекофрезерный питатель погрузчика органических удобрений. Тракторы и сельскохозяйственные машина, 2000, № 10. С. 14−15.
  79. П.И., Хакимзянов Р. Р. Погрузчик органических удобрений. Сельский механизатор, 2001, № 2. С. 48.170
Заполнить форму текущей работой

На отлично!