Технологии и машины для комбинированной уборки льна-долгунца

На правах рукописи

КОВАЛЕВ Михаил Михайлович ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНЫ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ УБОРКИ ЛЬНА-ДОЛГУНЦА Специальность 05.20.01 – технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2009

Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский, проектно-технологический институт механизации льно водства Россельхозакадемии» (ГНУ ВНИПТИМЛ Россельхозакадемии) доктор технических наук, профессор, Научный консультант академик Россельхозакадемии Лачуга Юрий Федорович доктор технических наук, профессор,

Официальные оппоненты:

академик Россельхозакадемии Краснощеков Николай Васильевич доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Россельхозакадемии Артюшин Анатолий Алексеевич доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Россельхозакадемии Федоренко Вячеслав Филиппович

Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное учре ждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина» (ФГОУ ВПО МГАУ).

Защита состоится _ в _ часов на заседании диссертацион ного совета Д 006.020.01 при ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский ин ститут механизации сельского хозяйства» (ГНУ ВИМ) Россельхозакадемии по адре су: 109428, Москва, 1-ый Институтский проезд, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВИМ.

Автореферат разослан «_» _ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук И.А. Пехальский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время Россия находится в сырьевой за висимости от хлопкосеющих стран. Для обеспечения экономической и стратегиче ской независимости страны крайне важно иметь отечественное целлюлозное волок нистое сырье.

Однако, если в сельском хозяйстве страны в последнее время наметилась тен денция перехода от состояния стагнации к поступательному развитию, то при всей важности льна происходит спад его производства.

Учитывая важность льнопродукции для страны в «Государственной программе развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной про дукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы» производство льна отнесено к приоритетным подотраслям сельского хозяйства. Предусматривается в 2012 году достичь урожайности льна-долгунца по волокну – 9,2 ц/га, обеспечить валовые сбо ры семян в объеме 45 тыс.т и льноволокна – 120 тыс.т. Инструментом в реализации стратегии устойчивого развития льноводства призвана стать Целевая программа ве домства (МСХ РФ) «Развитие льняного комплекса России на 2008-2010 годы», яв ляющаяся составной частью Госпрограммы.

К сожалению, несмотря на принятие этих важнейших программ, в льноводстве продолжают сокращаться посевные площади, на низком уровне находится урожай ность: к уровню 1990 года посевные площади сократились в несколько раз и к году уменьшились до 80 тыс. га при урожайности льноволокна 7,8 ц/га, семян – 1,5 ц/га, что значительно ниже, чем в Западной Европе. Особенно низко качество льнопродукции, так доля потребляемого текстильной промышленностью длинного волокна в объеме производимого не превышает 28 % или 40 % от потребности. По этому промышленность вынуждена импортировать до 60 % такого льноволокна. Как следствие, продукция отечественного льноводства не находит сбыта. Причем не только из-за низкого качества, но и повышенной себестоимости, что не позволяет ей быть конкурентной на рынке льносырья.

Основные издержки производства льна, уровни качества и потерь продукции определяет уборочный цикл продукционного процесса. Именно здесь формируется до половины затрат производства. В этом цикле сосредоточены базовые процессы управления качеством продукции, происходят основные физические и технологиче ские ее потери.

К экономической компоненте производства тесно примыкает демографическая ситуация в отрасли. Как известно, льноводство размещается в зонах, как правило, с дефицитом по труду. Поэтому обеспечить производство необходимых объемов кон курентоспособной продукции можно только путем существенного повышения про изводительности труда на уборочных работах.

Однако решить эти задачи имеющимися техническими и научными ресурсами не представляется возможным. Наиболее перспективным научным направлением радикального решения проблемы повышения эффективности уборочного цикла в льноводстве является перевод его на комбинированную уборку льна, объединяю щую операции собственно уборки и послеуборочной обработки для оптимизации процесса получения высококачественной конечной продукции.

Поэтому решение проблемы создания оптимальных технологий и техниче ских средств для уборки льна является актуальной для сельскохозяйственной науки и аграрной практики и соответствует целям реформирования агропро мышленного комплекса страны.

Научная гипотеза: эффективность производства льнопродукции можно суще ственно повысить путем модернизации уборочного цикла в льноводстве: разработ ки, создания и использования новых технологий и технических средств для комби нированной уборки льна-долгунца.

Цель исследований: научно обосновать направления технологической и техни ческой модернизации льноводства путем разработки новых технологий, создания и организации производства семейства адаптивных технических средств нового поко ления для уборки льна-долгунца.

Задачи исследований:

1. Определить физико-механические и технологические свойства растений пер спективных сортов льна-долгунца для использования их при проектировании рабо чих органов льноуборочных машин.

2. Разработать базовую технологию производства льнопродукции на основе со вершенствования комбайновой уборки и новую комбинированную технологию уборки льна-долгунца.

3. Разработать математические модели рабочих процессов и методики оптими зации параметров машин для уборочного цикла льноводства и на их основе осуще ствить модернизацию технологических операций уборки льна-долгунца путем ком бинирования процессов, включая:

- подвод растений и теребление льна-долгунца;

- подбор и оборачивание лент льна;

- плющение и транспортирование стеблей льна;

- очес семенных коробочек и транспортирование льновороха.

4. Провести экспериментальные исследования технологических процессов и ра бочих органов машин для уборки льна-долгунца с целью проверки адекватности их математических моделей.

5. Провести приемочные государственные и хозяйственные испытания адаптив ных и комбинированных машин для уборки льна-долгунца и организовать их произ водство.

6. Дать технологическую и технико-экономическую оценку эффективности ис пользования усовершенствованных и новых технологий и машин для уборки льна долгунца.

Объект исследований: технологии и технические средства для уборки льна долгунца в системе производства продукции льноводства.

Предмет исследования: методы построения и оптимизации параметров техно логических процессов и машин нового поколения для уборки льна-долгунца.

Методы исследований: системный анализ технологической и технической базы льноводства;

методы кинематического и динамического исследования технических объектов и тензометрирования нагрузок на их элементы;

методика математического планирования многофакторного эксперимента;

проверка достоверности результатов исследований методами теории вероятности и математической статистики;

апроба ция в производственных условиях и технико-экономическая оценка эффективности разработанных технологий и новых технических средств.

Научная новизна результатов исследований:

- математические модели технологических процессов и методики оптимизации параметров машин для уборки льна-долгунца и их комбинирования в производст венном процессе;

- новый типоразмерный ряд машин для уборки льна-долгунца, адаптивных к вы соким агротехнологиям льноводства и гармонизированных с мировым уровнем их аналогов;

- базовая технология производства льнопродукции и новый технологический адаптер комбинированной уборки льна-долгунца, разработанные впервые для вклю чения в Федеральный регистр технологий производства продукции растениеводства.

Положения, выносимые на защиту:

- развитие подотрасли льноводства следует осуществлять, прежде всего, на ос нове модернизации технологий и техники уборочного цикла;

- совершенствование технологии уборки льна-долгунца можно осуществить пу тем кинематического и динамического моделирования процессов, обеспечив при этом в приоритетном порядке повышение качества продукции, снижение потерь, эффективное использование ресурсов и повышение производительности труда;

- технологию уборочного цикла при производстве льнопродукции можно модер низировать путем комбинированного выполнения производственных операций тех ническими средствами нового поколения;

- обоснование нового типоразмерного ряда и структуры парка уборочных средств льноводства следует вести на основе их адаптации к агротехнологиям;

- создание новых (комбинированных) уборочных технических средств для льно водства необходимо осуществлять на основе их гармонизации с агротехнологиями, предложенного математического аппарата для обоснования их основных параметров и режимов и мировыми тенденциями построения рабочих органов машин;

- экономически и технологически эффективное обеспечение уборочного цикла агротехнологий в льноводстве возможно благодаря использованию разработанной базовой технологии производства и комбинированной технологии уборки льна долгунца.

Практическая значимость и реализация результатов. Использование резуль татов исследований по оптимизации технолого-технической базы уборочного цикла агротехнологий льноводства в практической деятельности предприятий сельскохо зяйственного производства позволяет решать две главные задачи:

- применить эффективные методы производства продукции льноводства, управ ляя продукционным процессом получения, прежде всего, льноволокна с повышен ными показателями качества, урожайности и эффективно используя производствен ные и ландшафтные ресурсы;

- обеспечить техническую модернизацию льноводства на базе машин отечест венного производства, которые по технологическим, эксплуатационным и ценовым индикаторам превосходят зарубежные аналоги или не уступают им, имея в виду, что по результатам исследований сформирован машиностроительный комплекс, по объ емам производства уборочных машин, удовлетворяющий потребности отечествен ных товаропроизводителей.

Разработанная на основании результатов исследований базовая технология произ водства льнопродукции включена в Федеральный технологический регистр производ ства продукции растениеводства, утверждена Минсельхозом России и президиумом Россельхозакадемии (постановление от 05.12.1996 г. №11-9/12) и рекомендована для применения в сельском хозяйстве страны. Основные положения настоящего иссле дования использованы при разработке Целевой отраслевой программы «Развитие льняного комплекса России на 2008-2010 годы», утвержденной Минсельхозом Рос сии 16.06.2008 г., а также «Концепции обеспечения предприятий льняного комплек са техникой и технологическим оборудованием по выращиванию, уборке льна и его глубокой переработке на 2008-2012 годы и на период до 2020 года», утвержденной заместителем Министра сельского хозяйства РФ Алейником С.Н. 01.10. 2008 г.

Машиностроительными предприятиями ООО «Производство Сельмаш» (г. Бе жецк), ОАО «Тверьсельмаш» и опытным производством ГНУ ВНИПТИМЛ Рос сельхозакадемии произведено и реализовано 34245 льноуборочных машин, из них 34065 льнокомбайнов ЛКВ-4А и ЛК-4А с трехгранными делителями и модернизи рованными теребильными секциями, включая 153 льнокомбайна ЛК-4А с плю щильными аппаратами АП-1 и АП-1А;

10 льнокомбайнов «Русич»;

17 льнокомбай нов ЛК-4Б;

6 льнокомбайнов ЛК-4В «Русь»;

51 льнокомбайн ЛК-4Д;

22 льноком байна КЛП-1,5;

35 льнокомбайнов ГЛК-1,5;

5 льнотеребилок ТЛ-1,9;

16 подборщи ков-очесывателей лент льна ПОЛ-1,5;

15 самоходных подборщиков-оборачивателей лент льна ОЛС-01;

2830 льнокомбайнов ЛКВ-4А, ЛК-4А, ЛК-4Д и ГЛК-1,5, а также льнотеребилка ТЛ-1,9, подборщик-очесыватель ПОЛ-1,5 и три самоходных подбор щика-оборачивателя ОЛС-01 поставлены на экспорт.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены: на Ученых советах ВНИИЛ (1980-1989 гг.), ЦНИПТИМЛ (1990 1998 гг.), ВНИПТИМЛ (1999-2009 гг.);

заседаниях Бюро Отделения механизации, электрификации и автоматизации сельского хозяйства Россельхозакадемии (2008, 2009 гг., г. Москва);

Международных научно-практических конференциях и симпо зиумах: «Лен – на пороге XXI века» (2000 г.), «Вступление России в ВТО. Повыше ние экономической эффективности льноперерабатывающего комплекса» (2006 г.), «Высокоэффективные разработки и инновационные проекты в льняном комплексе России» (2007 г.), «Наука, сельское хозяйство и промышленность – пути развития и ожидаемые результаты» (2008 г.), «Повышение конкурентоспособности льняного комплекса России в современных условиях» (2009 г.), г. Вологда, «Машинные тех нологии и новая сельскохозяйственная техника для условий Евро-Северо-Востока России» (2000 г., г. Киров), «Машинные технологии и техника для производства льна, хлопчатника, овощей и продукции садоводства» (2001 г., г. Москва), «Техно логическое и техническое обеспечение производства продукции растениеводства и животноводства» (2002 г.), «Механизация уборки, послеуборочной обработки и хранения льна» (2003 г.), «Новые технологии и техника для ресурсосбережения и повышения производительности труда в сельскохозяйственном производстве» (2005 г.), «Инновации в области земледельческой механики» (2008 г.), г. Москва, «Проблемы повышения технологического качества льна-долгунца» (2004 г., г. Тор жок), «Интенсификация машинных технологий производства и переработки льно продукции» (2004 г., г. Тверь), «Научно-технический прогресс в сельскохозяйствен ном производстве» (2007 г.), «Сельскохозяйственная механика. Век XXI» (2008 г., г. Минск, Беларусь), «Инновационные технологии в АПК» (2009г., г. Луцк, Украи на), «Производство для рынка» (1996 г., г. Руан, Франция), «Натуральные волокна – сегодня и завтра» (2000 г., г. Познань), «Экологические аспекты механизации расте ниеводства» (2005г., г. Варшава), Польша, «Материалы из возобновляемых ресурсов (2007 г., г. Эрфурт, Германия).

Результаты работы демонстрировались на Всероссийских выставках-ярмарках «Российский лен» (1999-2009 гг., г. Вологда), Российских агропромышленных вы ставках «Золотая осень» (1998-2009 гг., ВВЦ, г. Москва), Всероссийском научно практическом семинаре «Оснащение сельхозпредприятий льносеющих регионов со временной льноуборочной и льноперерабатывающей техникой (2005 г., г. Тверь), «Белагро-2008» (г. Минск, Беларусь).

На агропромышленных выставках «Золотая осень» разработки отмечены двумя Бронзовыми медалями и Дипломами III степени (2000 и 2003 гг.), двумя Золотыми медалями и Дипломами I степени (2003 г.);

тремя Золотыми медалями (2007 и гг.);

на дне «Российского поля – 2008» Дипломом Гран-при.

Монография «Организационно-экономические аспекты технологизации льняно го комплекса» признана лучшей научной разработкой Тверской области и отмечена «Почетным Дипломом» (2006 г.).

Две работы по теме диссертации признаны лучшими завершенными научными разработками года и награждены Дипломами Президиума Россельхозакадемии (2001 и 2007 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 128 научных работ, в т.ч. две книги, два учебных пособия для ВУЗов, три монографии, четыре брошюры, вклю чающие одно методическое указание, две рекомендации, одну концепцию;

117 ста тей в отечественных и зарубежных изданиях, из них 47 в изданиях по перечню ВАК РФ, 45 статей без соавторства. По результатам исследований получено 44 авторских свидетельств и патентов на изобретения, три патента на полезные модели.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 499 страницах компьютерного текста, содержит 45 таблиц, 198 рисунков, приложений и состоит из введения, 6 глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литерату ры, содержащего 348 наименований, в том числе 19 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика состояния и актуальности разработки проблемы, сформулированы научная гипотеза, цель и задачи исследований, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения об ап робации и реализации результатов исследований.

В первой главе «Состояние проблемы уборки льна-долгунца, цель и задачи ис следований» отмечается, что в настоящее время в мировой практике существует три технологии: сноповая, комбайновая и раздельная. Сноповая уборка льна-долгунца сопряжена с большими затратами ручного труда и в настоящее время применяется только в селекции и семеноводстве. Технология комбайновой уборки включает в се бя теребление растений с одновременным очесом семенных коробочек и расстилом льносоломы в ленты. Она позволяет уменьшить затраты труда в 1,7-3,4 раза по сравнению со сноповой уборкой и в наименьшей степени зависит от погодных усло вий. Технология раздельной уборки включает теребление льна, расстил его на поле в ленты, естественную сушку лент льна, их подъем и очес семенных коробочек, рас стил очесанных лент льносоломы на льнище. Основной недостаток её заключается в большой зависимости от погодных условий. Затраты труда при комбайновой и раз дельной уборке практически одинаковы и равны примерно 70 чел.-ч./га. Все три технологии имеют один общий существенный недостаток - неравномерная вылежка тресты по длине стеблей. В настоящее время в России, Украине, Белоруссии, Чехии, Словакии и КНР основное применение имеет технология комбайновой уборки. Во Франции, Венгрии, Румынии применяется «технология заводского обмолота». Она начала осваиваться и в нашей стране. К недостаткам этой технологии относятся большие потери семян (более 70%) и их низкое качество и др. Таким образом, наи более перспективными являются технологии комбайновой и раздельной уборки льна-долгунца.

В работе приведен обзор отечественных и зарубежных машин для реализации вышеперечисленных технологий уборки льна, дан анализ их достоинств и недостат ков. Отмечается, что в России и за рубежом для уборки льна используются прицеп ные, навесные и самоходные льноуборочные машины. За рубежом все большее применение получают энергонасыщенные двухрядные самоходные уборочные ма шины, высокого технического уровня.

Наибольший вклад в проблему формирования современных знаний ведения льноводства и машинно-технологического развития этой отрасли в разные годы внесли: в России – М.И. Шлыков, А.С. Маят, И.В. Крагельский, М.Н. Летошнев, И.М. Махов, П.К. Кондрашук, М.Н. Шрейдер, Н.Н. Быков, Г.А. Хайлис, В.Г. Черни ков, Л.Ю. Гурвич, И.В. Баранов, В.С. Новоселов, Н.И. Кленин, С.Г. Порфирьев, Л.В. Родионов, Н.Ф. Диденко, М.М. Боярченкова, А.Ф. Еругин, В.И. Сизов, Е.Л. Пашин, А.Н. Зинцов, Н.А. Смирнов, Б.С. Петухов, В.П. Понажев, Б.А. Поздня ков, Д.Ф. Оробинский, Р.А. Ростовцев и др.;

в Беларуси – П.П. Казакевич, В.Н. Даш ков, Ю.Н. Бельдейко, В.Н. Перевозников и др.;

в Украине – И.А. Гиренко, Г.А. Хай лис, П.А. Голобородько, Р.Н. Гилязетдинов, В.И. Макаев, А.Ю. Горбовий, О.О. На лобина и др.;

в Чехословакии – И. Кршеменак, Б. Ганоушек, К. Бернхард, М. Биндер и др. В диссертации приведен подробный анализ исследований этих и других авто ров.

Анализ состояния проблемы уборки и послеуборочной обработки льна показал, что вопросы развития уборочного цикла недостаточно полно отражены в отечест венных и зарубежных публикациях. Есть основания сделать вывод о правомерности выбранных направлений модернизации технологий и техники уборочного цикла, об актуальности и целесообразности проведения исследований и перспективности сформулированной научной гипотезы, целей и задач исследований, которые изло жены в предыдущем разделе автореферата.

Во второй главе «Физико-механические и технологические свойства льна долгунца» определены:

- размерные характеристики корней разных сортов льна - большая часть корней имеет длину 0,04…0,085 м;

при минимальной высоте теребления растений коротко стебельного льна 0,15 м длина корней составляет 26,7…56,7% от длины стеблей в комлевой части;

при высоте теребления 0,45 м это отношение равно 8,9…18,9%, что следует учитывать при проектировании и эксплуатации машин с плющильными ап паратами;

- условное напряжение при расплющивании сырых корней равно 5,0…11 МПа, относительная деформация - 0,45…0,50;

для сухих корней, соответственно, 6,0… МПа и 0,35…0,40;

для стеблей эти показатели в несколько раз меньше;

в целях уменьшения энергозатрат и массы плющильных аппаратов усилие плющения и твердость рабочей поверхности вальцов необходимо рассчитывать из условия рас плющивания стеблей, а не корней льна;

- общая конусность сырых стеблей льна, исходя из полученных линейных рег рессионных моделей, адекватных экспериментальным данным, находится в преде лах 1,3710-4…3,9110-3, сухих стеблей - 7,310-5 …3,7210-3;

конусность в комлевой части, соответственно, - 1,210-4…8,4510-3 и 1,4610-4…6,4810-3;

для машин, рабо тающих на малых толщинах слоя льна, эти величины могут не учитываться, а при формировании крупных снопов, тюков и рулонов конусность даже сухих стеблей должна учитываться;

- изгибающий момент для свежевытеребленных стеблей равен 4,510-3…3,1510- Нм при углах отгиба 6о…10о;

максимальные его значения находятся в пределах 1,1110-2…4,9410-2 Нм при углах отгиба - 17о…29о;

для сухих стеблей эти показате ли равны, соответственно, - 8,910-3…8,2710-2 Нм, 10о…20о, 0,02…0,116 Нм и 30о…43о;

для исключения излома стеблей величина угла отгиба должен быть мень ше максимально допустимого значения.

- усилия разрыва стеблей льна имеют наибольшее значение в фазе ранней жел той спелости культуры, а наименьшее – в фазе ее бурой спелости;

во всех фазах спе лости льна наименьшее усилие разрыва – в верхней части стеблей, а наибольшее – в их средней части;

во избежание обрыва растений сила воздействия рабочих органов на стебли должна быть меньше разрывного усилия;

- закономерности созревания раннеспелого и позднеспелого сортов льна;

влаж ность стеблей и коробочек по мере созревания льна уменьшается по параболиче ским кривым;

- естественные потери семян возрастают в конце желтой, и особенно, в фазе полной спелости с 0,12% до 2,5% у раннеспелого сорта и с 0,1% до 1,8% у позднес пелого сорта;

у раннеспелых сортов продолжительность наступления фаз спелости меньше, чем у позднеспелых сортов, что необходимо учитывать при организации уборочных работ.

В третьей главе «Модернизация технологий уборки льна-долгунца» отмечает ся, что технология комбайновой уборки предусматривает достижение высокого уровня выполнения технологических требований, показатели которого приведены в диссертации.

Несмотря на достоинства технологии комбайновой уборки в процессе вылежки льносоломы имеет место неоднородность тресты по ее основным качественным признакам: цвету, прочности и, особенно, по степени вылежки.

При раздельной (двухфазной) уборке треста также получается с неравномерной степенью вылежки по длине стеблей и при ее переработке выход и качество волокна снижаются.

Низкое качество тресты обусловлено различным воздействием рабочих органов льноуборочных машин на отдельные участки стеблей в процессе их теребления и очеса.

Поэтому совершенствование комбайновой уборки направлено на устранение не равномерности вылежки тресты по длине стеблей путем их однократного и много кратного плющения в комлевой части.

Существенным недостатком комбайновой уборки является ее высокая энергоем кость в связи с большими затратами энергоресурсов на искусственную сушку сыро го льновороха при получении семян.

В современных условиях аграрного производства России, связанных с высокими темпами роста цен на энергоносители и диспаритетом цен на с.-х. продукцию и средства ее производства, применение технологии комбайновой уборки льна в фазе ранней желтой спелости стало экономически неприемлемым. Она стала применять ся лишь в фазе желтой или полной спелости, что привело к снижению качества льноволокна, сокращению резерва времени для проведения уборочных работ и сме щению их на менее благоприятный по погодным условиям период.

В работе обоснованы пути модернизации технологии комбайновой уборки с це лью максимального сохранения урожая и его качества, снижения энергоемкости и обеспечения экологичности, путем повышения технологического уровня льноводст ва.

Применением плющения стеблей устранена неравномерность вылежки тресты по их длине, что позволило: сократить продолжительность вылежки тресты на 3- суток;

повысить ее качество до 1,0 сортономера;

увеличить выход длинного волокна на 1,1…2,5 % (абс.) и повысить его качество на 0,3…0,8 номера.

Для снижения энергоемкости комбайновой уборки предложено проводить сепа рацию сырого льновороха перед сушкой, а саму уборку сдвигать на более поздние фазы спелости культуры. Применение сепарации сырого вороха наиболее эффек тивно в фазе ранней желтой спелости льна, когда экономия издержек является мак симальной – 2725 руб./га. При уборке в фазе желтой спелости она составляет руб./га, а в полной спелости она снижается до 553 руб./га.

Самое существенное сокращение издержек при переходе к ресурсосберегающим вариантам уборки наблюдается при более высокой урожайности волокна и семян.

Разработана типизированная технология производства льна-долгунца, включающая три типа базовых технологий производства льнопродукции: высокая (А), интенсивная (Б) и нормальная (В). Наиболее эффективной является технология (А), при которой трудозатраты в расчете на тонну волокна уменьшаются в сравне нии с технологией (Б) на 46 чел.-ч, а в сравнении с технологией (В) на 93 чел.-ч;

за траты энергии снижаются соответственно на 7032 МДж и 12835 МДж.

Базовые технологии производства льна-долгунца включены в «Федеральный ре гистр технологий производства продукции растениеводства», утвержденный Мини стерством сельского хозяйства РФ и президиумом Россельхозакадемии от 05.12.1996 г. №11-9/12 и введенный в практику сельскохозяйственного производства.

Установлено, что инновационной основой совершенствования технологии убор ки льна-долгунца для повышения ее эффективности, является переход на техноло гию комбинированной уборки, отвечающую требованиям адаптивности к различным погодным условиям, когда при достижении посевами ранней желтой спелости при меняют технологию раздельной уборки, а затем технологию комбайновой уборки по мере достижения культурой конца желтой и полной спелости.

Применение комбинированной уборки экономически оправдано и является пер спективным направлением совершенствования технологий в льняном комплексе.

Условием применения этой технологии является возделывание льна хозяйствами в достаточно крупных масштабах.

Наличие противоречий между двумя производственными целями в льноводстве – выработкой высококачественного льноволокна и получения высококачественных семян, имеющее место при комбайновой уборке, предложено устранить применени ем технологии раздельной уборки в фазе ранней желтой спелости льна и введением дифференциации технологий производства льна в зависимости от хозяйственного назначения посевов. При возделывании льна на волокно применяют загущенные по севы и убирают урожай в конце зеленой – ранней желтой спелости без получения посевных семян;

при возделывании на семена применяют разреженные посевы и убирают урожай в полной спелости семян.

Применение дифференцированной технологии позволит:

– существенно улучшить качество волокна за счет сдвига сроков приготовления тресты на более благоприятный период и теребления посевов в более ранние сроки;

– снизить себестоимость тресты и волокна и сделать отечественное льносырье более конкурентоспособным на рынке;

– устранить дефицит посевных семян льна-долгунца, ускорить сортосмену и сортообновление.

Уточнены показатели технологии раздельной уборки, которые получены в про изводственных условиях льносеющих хозяйств. Установлено, что за счет ранних сроков теребления имеет место ускорение вылежки льносоломы в тресту на 5-10 су ток, на 8,0…10 % повышается всхожесть семян, вследствие дозревания семенных коробочек в лентах в естественных условиях, на 1,0…2,97 % (абс.) увеличивается выход длинного волокна, а его качество - на 0,96…1,12 номера выше, чем при тех нологии комбайновой уборки. В сравнении с комбайновой уборкой расход топлива на сушку льновороха снижается в 2,0…3,0 раза.

Дифференцированная технология возделывания льна на производство волокна и производство посевных семян, а также технология комбинированной уборки преду смотрены разработанной с участием автора «Концепцией обеспечения предприятий льняного комплекса техникой и технологическим оборудованием по выращиванию, уборке льна и его глубокой переработке на 2008-2012 годы и на период до 2020 го да», принятой в октябре 2008 г. Министерством сельского хозяйства Российской Федерации.

В четвертой главе «Теоретические исследования механизированных процессов уборки льна-долгунца» приведены разработанные автором математические модели рабочих процессов и методики оптимизации параметров машин для уборки льна, включая:

- подвод растений и их теребление;

- подбор и оборачивание лент льна;

- плющение и транспортирование стеблей;

- очес семенных коробочек и транспортирование льновороха.

По подводу стеблей делителями к теребильным ручьям. Проведен расчет си лы воздействия стеблей на стеблеподводы делителя, выполненный с учетом коли чества подводимых стеблей, сопротивления их повороту и других факторов. Сила рс воздействия стеблей на единицу длины стеблеподвода определяется по формуле (рис. 1):

K / 2 K 2м 0 рс 0,5i0 c b cos2 cos2 0tg 1 tg tg 1 м Рсц cos, (1) 0 где - io густота стеблестоя, шт./м ;

b и с - координаты точек Mb и Mc на стеблеподводе ВС, м;

угол наклона проекции ВС стеблеподвода к горизонту, град.;

0 половина угла заострения делителя, град.;

угол между проекцией b1c1 и осью x, град.;

i - угол отклонения следа i–го стебля на горизонтальной плоскости xOy от направления оси y, град.;

K1 опытный коэффици ент, кгм/с;

М - скорость стеблеподвода, м/с;

- коэффициент, зависящий от параметров делителя и пути его движения;

угол наклона стебля к горизонту, град.;

K 2 опытный коэффициент, кг/мс;

расстояние от точки O до рассматриваемого элемента, м;

Рсц - сила сцепления стеб лей в верхушечной части, Н;

угол трения стеблей по поверхности стеблеподвода, град.

z a б с С аz С M3 0 M M2 M4 O В M O3 Mc Mb O В 3 O O Oc C' O2 O i O' M O1 Ob 5 y 2 b1 i b1 y mb mc к C m1 m2 m m3 m4 x C x Рис. 1. Схемы к определению воздействия стеблеподвода делителя на массив стеблей (а) и к расчету количества стеблей, на которое воздействует единица длины стеблеподвода (б) Расчеты, выполненные по (1), показывают, что эта сила тем больше, чем больше i0, м и длина участка (с-b) стеблеподвода ВС и меньше угол наклона.

В работе рассмотрено также влияние параметров делителя на подвод стеблей к теребильному ручью при неравномерном их повороте во время наклона.

При воздействии боковых стеблеподводов на стебли поворот последних в попе речно-вертикальной плоскости происходит со скоростью и ускорением, определяе мыми по (2) и (3), графически показанными на рис. 2 и 3.

2 A a A t ba bt, A0a 0 ;

(2) (3) A02t 2 a bt A0 t 2 a bt где A0 м sin / cos ;

а =h0 высота начальной точки стеблеподвода над землей, м;

t – время, с;

b м sin / 1 tg tg.

, 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 0,4 0,8 1,2 1,6 х, м рад/с б а 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0 0,1 0,2 0,3 0,4 t, c 9 - 48 125 8 - 7 7 - 3 6 - 4 -20 8 4 - 3 - 2 1 2 - 1 - 56 6 0 - 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0 0,1 0,2 0,3 0,4 t, c a84 б -, 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 0,4 0,8 1,2 1,6 х, м рад/с Рис. 2. Зависимость скорости поворота Рис. 3. Зависимость ускорения поворота стебля при его наклоне стеблеподводом от стебля при его наклоне стеблеподводом при скорости м машины 2 м/с (а) и 4 м/с (б): времени t при скорости м машины 2 м/с (а) и 4м/с (б): 3,7 = 15°, = 30°;

4,8 = 1,5 = 10°, = 30°;

2,6 = 10°, = 45°;

15°, = 45°: = 0° - ;

= 8° = 0° - ;

= 8° Наиболее интенсивно скорость и ускорение при повороте стебля изменяются в момент соприкосновения стеблеподвода ВС (рис. 1) со стеблем, когда стебель из не подвижного состояния переходит во вращательное движение (ускоренное враще ние). Затем интенсивность изменения этих параметров уменьшается (замедленное вращение), а в средней части стеблеподвода их значения мало меняются.

Сила, с которой стеблеподвод воздействует на стебли, и составляющие силы (упругая, инерционная и сопротивления подпора стеблестоя) меняются по законам, графически изображенным на рис. 4.

Для улучшения скольжения стеблеподвода по стеблям необходимо уменьшать силу Р воздействия его на растения, что при постоянной скорости делителя может быть обеспечено изменением углов и.

Анализом динамических особенностей процесса подвода стеблей стеблеподво дами установлено, что для ориентации стеблей делителями целесообразно их им пульсное нагружение путем модуляции верхушечной части растений льна.

Для получения источников силовых возмущений процесс должен быть управ ляемым, а стеблеподводы делителя – иметь переменную кривизну. В этом случае момент встречи стеблей со стеблеподводом сопровождается косым ударом, при ко тором стебли получают приращение скорости в направлении, определяемом поло жением стеблеподвода и его геометрической формой, и обуславливается характером сопротивления движению от действия сил трения скольжения и сцепления растений.

При этом сила трения скольжения Fc стеблей по поверхности стеблеподвода опре деляется по формуле:

Fc f c EJ / l, (4) P,Q,Pи,Т, а б где f c коэффициент трения скольжения Н стебля о стеблеподвод;

EJ – жесткость стебля при изгибе, Нм2;

– радиус кривизны изо 0, гнутых стеблей, м;

l – удаление центра масс 6 верхушечной части стеблей от поверхности их касания со стеблеподводом делителя, м. 0, Возникающие при этом силы инер- 1 ции массы растений, расположенных 0, выше плоскости касания со стеблепод- водом, определяются величиной и на- 0, правлением их ускорений. Для предот- 8 вращения излома стеблей в момент из 0, гиба значения этих сил должны быть меньше критических. При дальнейшем 0 скольжении стеблей по стеблеподводу 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0 0,1 0,2 0,3 0,4 t, c осуществляется их целенаправленное движение в пространстве между смеж- 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 0,4 0,8 1,2 1,6 х, м Рис. 4. Зависимость силы P, с которой боко ными делителями. вой стеблеподвод воздействует на стебель и ее Вогнутая форма профиля стебле- составляющих сил Q, Pи и T от времени t при подвода стимулирует увеличение сил скорости м машины 2 м/с (а) и 4 м/с (б).

трения на его поверхности, позволяя в Силы: P, Q, Pи, T.

тоже время создавать направленный 1,2,3,4 = 10°;

5,6,7,8 = 15°;

=8°;

= 45° динамический импульс на растения, ве личина которого обеспечивается варьированием кривизны профиля стеблеподвода.

При выпуклой форме профиля скольжение стеблей по поверхности стеблепод вода носит замедленный характер, и силы инерции верхних масс растений отжима ют их от стеблеподвода. Силы инерции достигают своего максимального значения тогда, когда поочередно с периодом замедленного движения стеблей ( Wy 0 ) имеет место период их разгона ( Wy 0 ).

Рациональная форма профиля бокового стеблеподвода ВМС делителя (рис. 5), полученная методом последовательного подбора, исходя из условий реальных тре бований, должна выполняться из двух последовательно расположенных кривых: ги перболы ВМ ( y a0 a1 / x ) и полинома 4-ой степени: y a0 a1 x a2 x 2 a3 x 3 a4 x 4 с ко эффициентами в этих уравнениях, приведенными в работе, и «сшитых» в точке М с координатами: x a a 0,7 м;

y b 0,15 м при a = 0,9 м;

b = 0,17 м;

АВ = 0,05 м.

В результате анализа работы и М у оптимизации формы профиля верхне го центрального стеблеподвода дели- С теля установлено, что его профиль М должен быть вогнутым, а для качест b b венного выполнения им технологиче- х AВ ского процесса необходимо умень О шать сопротивление перемещению а М поднимаемых и разделяемых стеблей I II III на его нижнем участке и увеличивать а сопротивление их перемещению на верхнем участке, что достигается Рис. 5. Схемы к обоснованию формы профиля варьированием кривизны его профиля. бокового стеблеподвода делителя: I, II, III – С учетом этого, профиль верхнего участки динамического возмущения стеблей центрального стеблеподвода ДКЕ (рис. 6). должен выполняться из двух последова тельно расположенных кривых: логарифмической на участке ДК по (5) и кубическо го полинома на участке КЕ по (6), «сшитых» в точке К с координатами: x = д" = 0, м;

z = e" = 0,23 м;

z 0,2 ln x x 2 0,04 0,1366 ;

(5) -4 2 -6 z = 244,8 + 0,7037 x-7,70110 х + 3,4110 х. (6) Разработана целесообразная кон Z структивная схема трехгранного де E лителя со стеблеподводами перемен ной кривизны, верхним расположени К ем основного бруса и компенсатора, и е укороченным участком для копиро К М вания неровностей поля.

е В процессе исследований пред XZ xД XZ ложены пути дальнейшего совершен O д ствования делителей, заключающие К д ся в уменьшении угла трения стеблей Рис. 6. Схема к обоснованию формы профиля о рабочую поверхность стеблеподво верхнего центрального стеблеподвода делителя дов и сокращении пути и времени контакта стеблей с ними. Первый из них обеспечивается путем придания рабочей поверхности стеблеподводов возможно меньшей шероховатости. Второй - дости гается выполнением рабочей поверхности стеблеподводов в форме пилообразного профиля, при котором процесс подвода сопровождается вибрацией стеблей, а им пульсное воздействие зубьев на них является циклическим.

В диссертации приведены математические модели таких стеблеподводов и ма тематический аппарат для определения амплитуды колебаний стеблей, величины их отклонений и пиковых значений смещения при колебании.

По тереблению льна. 1) Теребильные аппараты с поперечными ручьями. Льно теребильные аппараты с поперечными ручьями характеризуются тем, что при рабо те стебли в них последовательно перемещаются в поперечном направлении через теребильные ручьи и направляются к расстилочному устройству, а теребильные шкивы и ведомый выводящий ремень приводятся в движение трением от ведущего ремня, с которым они на определенных участках соприкасаются.

Отличительная особенность таких аппаратов в том, что в каждой их секции имеется один или два теребильных шкива, а их рамы расположены над теребиль ными шкивами, либо под ними.

Анализом взаимодействия ветви движущегося ведущего ремня с ветвью ведомо го ремня через зажатый между ними стебель установлено, что при силе Pi сопро тивления движению стебля меньше его максимальной силы трения F1сmax и отсутст вии силы сопротивления Р2 движению ведомого ремня (Pi F1сmax, Р2 = 0) стебель и ведомый ремень будут двигаться в направлении движения ведущего ремня.

Если сумма сил Pi и Р2 сопротивления движению стебля и ведомого ремня меньше максимальной силы F1сmax трения ведущего ремня о стебель (Pi +Р2 F1сmax, Р2 0), то развивается сила трения F1с, равная Pi + Р2, и вся эта система движется вместе.

В случае, когда сила Pi сопротивления движению стебля больше максимальной силы F1сmax трения его о ведущий ремень (Pi F1сmax) независимо от значения силы Р2, последний будет двигаться относительно стебля и ведомого ремня со скольже нием.

При передаче вращения обрезиненному B шкиву теребильной секции от ведущего симметрии делителя симметрии делителя Теребильный ремень ремня в зонах взаимодействия стеблей с по верхностью обрезиненного шкива образу Плоскость Плоскость ются дуги упругого скольжения и покоя. На дуге покоя ремень не скользит по стеблям и C шкиву, а на дуге упругого скольжения ре мень скользит по ним, передавая движение. A L K Сила Q, равная сумме составляющих сил Pi SP L P1 cos P сопротивления выдергиванию стеблей из PL zk почвы, расположенных в плоскости ручья, определяется по формуле (рис. 7):

n Рi = В i0 Р0 Sр sin = Q, (7) E G F i P0LcosL а P01cos где В – ширина захвата теребильной секции, м;

Р0 – сила теребления единичного стебля, Н;

Sр – длина теребящего участка, м;

– показатель скоростного режима;

– коэффициент, учитываю- K L щий сопротивление части стеблей выдергиванию Р при тереблении;

– угол между линией стебля и Р перпендикуляром к плоскости аппарата, град. L P Р В теребильной секции с двумя обрези- P0L Р ненными ведомыми шкивами в каждой об разуется две полусекции – первая и вторая. P01cos1 P0Lcos L Взаимодействие ведущего ремня и об- в б резиненных шкивов в первой и второй по- Рис. 7. Схема к определению сил натя лусекциях каждой секции во многом такое жения ремня в поперечном ленточно же, как и в секции с одним обрезиненным дисковом ручье: а – вид сзади;

б и в – виды сбоку шкивом. Однако из-за небольшой дуги кон такта ремня с каждым шкивом длина этой дуги во многих случаях может быть меньше необходимой длины теребящего участка ручья. В этом случае основная часть стеблей вытеребливается в первой полусекции, а во второй полусекции проис ходит дотеребливание стеблей, невытеребленных в первой полусекции. Установле но, что при прохождении стеблей по всей секции натяжение ведущего ремня увели чивается на величину, определяемую по (8):

Mc M Q2 c, S j 2 S( j 1) 2 Q1 Q2 2 (8) R R где S j 2 – сила натяжения ремня у выхода из второй полусекции, Н;

S j 12 – сила натяжения ремня на участке упругого скольжения, Н;

МС – момент сил сопротивления вращению шкива, Нм;

R – радиус шкива, м.

2) Теребильные аппараты с продольными криволинейными ручьями. Продольные ленточно-роликовые ручьи льнотеребильных аппаратов характеризуются наличием в зоне теребления криволинейных КL, RT и прямолинейного LR участков (рис. 8).

При этом надежный зажим и теребление растений осуществляется на участках КL и RT ручья, а на его участке LR возможно проскальзывание стеблей из-за недос таточности силы сжатия. Поэтому при проектировании и регулировке теребильного аппарата необходимо стремиться к максимально возможному уменьшению участка LR, а расчет длины Sр теребящего участка проводить без его учета. Для расчета дли ны Sр теребящего участка в z A таком ручье получена анали тическая зависимость:

K SР = p (t1 t2 ), (9) P zк где Р – скорость теребиль KXZ 2 ных ремней, м/с;

t1 – время тереб x ления стеблей на участке KL ру O C чья, с;

t2 – время теребления стеб 1 rC Вид А 10 OC C лей на участке RT ручья, с;

t1 и t 3 C0 T рассчитываются по аналитиче С l R1 A ским зависимостям, приведенным LR A в работе.

L1 A T OA R Длина SР теребящего A Lз rA O y участка в криволинейном L 8 K A0 ручье в зависимости от пока K B rB зателя кинематического N0 M режима работы аппарата ме м x няется по законам, графиче а ски показанным на рис. 9, из б которого видно, что Sр Рис. 8. Схемы льнотеребильной секции с продольным криволинейным ленточно-роликовым ручьем (а) и схема уменьшается с увеличением к расчету длины теребящего участка в таком ручье (б), кхz и p. Заштрихованная часть графика является ос 1, 2 – ведущие шкивы, 3, 4 – теребильные ремни новной зоной, в которой те ребление стеблей осуществляется на участке КL ручья при указанных параметрах и режимах работы теребильного аппарата. При уборке полеглого льна длина Sр тере бящего участка должна быть больше, чем при работе аппарата на прямостоящем льне.

0,2, 0,2 0, Sp 2 1 а б в м 0,15 0,15 0, 3 0, 0,1 0, 4 0, 0,05 0, 0 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1, 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 0, 1,5 0,7 0,9 1,1 1, 1, Рис. 9. Зависимость необходимой длины Sp теребящего участка в криволинейном ручье от показателя кинематического режима работы аппарата для стеблей, корни которых удалены от продольно-вертикальной плоскости ручья на 0,19 м – (а);

0 м – (б) и -0,19 м – (в);

1-4 - Р = 30, 40, 50 и В продольном криволинейном ручье давление по длине распределяется неравно мерно, что обусловлено конструктивными особенностями теребильной секции.

Дополнительное давление на входе стеблей в него образуется при прижатии на тяжного ролика 5 к теребильному шкиву 6 (рис. 8). Рассмотрены закономерности образования давления на слой при входе стеблей в ручей. Получены зависимости для определения сил натяжений ветвей ремней от их удлинения. Разработано уст ройство, позволяющее устранить дополнительное давление на входе стеблей в ру чей, путем изменения длины регулируемого упора 7 рычага 8.

Исследовано влияние кривизны продольного ручья на изменение силы натяжения теребильных ремней и давления в нем, значения которых определяются параметрами и положениями теребильного шкива 5 и нажимного ролика 10 (рис. 8). С увеличени ем кривизны ручья возрастает сила натяжения внешнего ремня на его участках KL и RT, что приводит к увеличению давления в нем. По полученным аналитическим за висимостям проведены расчеты параметров теребильной секции с таким ручьем, графически представленные на рис. 10.

LR, LР, LР, q, м м кПа м 1 0,12 0, 0,16 0,10 0,45 1 0,12 0,08 0,43 0,41 0,08 0, 20 0,04 0, 3 0,04 1 10 0,02 0,37 0 0 0, 0 0,005 0,01 0,015 l, м [qmax] 0 0,005 0,01 0,015 l, м 0,005 0,01 0,015 l, м а б в Рис. 10. Зависимости угла обхвата нажимного ролика и длины участка LR (а), длины Lp и удлинения Lp (б) и давления q в зоне RТ (в) ручья от удлинения l звена l:

Lp= f(l);

Lp= f(l);

область упругих деформаций а) =f(l);

LR=f(l);

б) ремней: - новых;

- проработавших 30 ч;

- область разрыва ремней;

в) кp=2,8 кН/%;

кp=4,4 кН/% (кp – коэффициент пропорциональности);

- об ласть отсутствия повреждений стеблей. 1 – L3 = 0,35 м;

2 – L3 = 0,37 м;

3 – L3 = 0,39 м Во избежание повреждений стеблей, влияющих на выход длинного волокна, не обходимо производить допустимое удлинение ремней 3 и 4, рассчитываемое по по лученным аналитическим и графическим зависимостям, достигаемое длиной l звена 9 отклоняющего ролик 10 (рис. 8);

удлинение звена l не должно превышать 0,01 м.

Предложен аналитический метод расчета конструктивных параметров тере бильной секции с продольным криволинейным ручьем. По полученным зависимостям проведены расчеты и получены параметры такой секции для комбайнов ЛК-4А, ЛК-4В «Русь» и ЛК-4Д.

Разработан усовершенствованный теребильный аппарат с продольными лен точно-дисковыми ручьями и прерывистым зажимом стеблей по ширине теребиль ного ремня, обеспечивающий более надежный их зажим в ручье, и предложен метод расчета его параметров.

По подбирающе-оборачивающим аппаратам. Получены условия равновесия неочесанных и очесанных растений льна для наиболее неблагоприятного случая – подбора их аппаратом с двумя рядами пальцев, обеспечивающие устойчивое выпол нение технологического процесса подбора ленты.

В работе обоснованы параметры и режимы барабанного подбирающего аппарата (ПА) (рис. 11). Качество подбора ленты льна этим аппаратом зависит в основном от силы Рсц сцепления стеблей в ленте, скорости м машины и пальцев П, их количе ства z и расположения на барабане.

Угол П между смежными пальцами в каждом ряду на барабане определяется по формуле (10):

1/ 2 4 Pсц П r 0,25lП r 0,5lП / 2 П r 0,5lП, П arcsin g g (10) BM i0 mC М r lП где g – ускорение свободного падения, м/с ;

– коэф y фициент, учитывающий отставание (растяжение) ленты 1 стеблей, равен 0,85-0,95;

– угловая скорость пальца, PСЦ с-1 ;

r – радиус барабана, м;

lП – длина пальца, м;

ВМ – ширина захвата машины, м;

mC – масса одного AD O B стебля, кг.

П r С учетом (10) количество z пальцев в каж AП Dy 4 дом ряду на барабане ПА будет DП B1 z = 2r/sП = 2/П, A0 A1 (11) 3 D0 где sП – расстояние между пальцами на поверхности B барабана, м.

По (11) построены зависимости количества z Рис. 11. Схема к определению расстояния между пальцами на пальцев в каждом ряду на барабане и длины sП барабане ПА: 1-барабан;

2-пальцы;

дуги между ними от силы Рсц (рис. 12).

3-ремень;

4-лента стеблей Установлено, что исходя из работы в наи более трудных усло sп, z, виях (подбор лент м шт очесанного льна, по 24 0, лученных при тереб 3 лении изреженных 0, посевов, когда сила 3 2 сцепления стеблей в 16 3 0, них минимальная), 2 необходимое качест 0, во работы аппаратов 1 барабанного типа 0, 8 достигается при ко 3 личестве пальцев на 1 1 4 барабане 10-12 шт.

0 28 42 56 Рсц, Н (рис. 12), его диамет Рис. 12. Зависимость количества z пальцев в их каждом ряду ре 0,45-0,5 м, окруж на барабане и длины sП дуги между ними от силы Рсц сцеп ления между стеблями в ленте при радиусах r барабана: 0,15 ной скорости пальцев м (1);

0,25 м (2);

0,35 м (3). z- при іо= 750 (—) и 1500 (----) стеб 10…18 с-1 и скорости 2 лей на 1 м ;

sП – при і0=750 (····) и 1500 (··) стеблей на 1 м машины 1,7…2,8 м/с.

Разработаны перспективные ПА: а) с круговым движением пальцев и направ ляющим кожухом переменной кривизны и б) с круговым движением криволинейных пальцев безударного воздействия на подбираемый материал.

Исследованы процессы подбора стеблей этими аппаратами и разработаны мето дики расчета их основных параметров и режимов работы.

Для повышения эффективности работы подбирающе-оборачивающих уст ройств путем уменьшения энергозатрат на выполнение технологического процесса, проведен расчет силы, необходимой для преодоления сопротивлений при повороте неочесанной ленты льна, выполненный с учетом сопротивления воздуха ее поворо ту, а также действия силы тяжести растений. Для уменьшения энергозатрат необхо димо оборачивать ленту при возможно меньшей скорости ремня и на возможно большей длине участка ее оборачивания.

Применение технологического процесса подбора ленты неочесанного льна с од новременным ее оборачиванием до очеса семенных коробочек исключает забрасы вание камней пальцами на подбираемую ленту и предотвращает технологические и технические отказы при работе подборщиков-очесывателей.

По плющильно-транспортирующим аппаратам. В работе рассмотрены тех нологические процессы взаимодействия вальцовых плющильных аппаратов цилин дрической (с равными и различными диаметрами), конической, фигурных форм с позиций качества плющения растений льна, затрат энергии, стабильности транспор тирования массы. Наиболее эффективны фигурные плющильно-транспортирующие вальцы, так как при одной и той же конструктивной длине они имеют бльшую ра бочую длину, а процесс плющения сопровождается не только деформацией сжатия стеблей в радиальном на- правлении, но и их смещением в осевом направлении.

Однако конструктивно цилиндрические аппараты наи- O R более полно удовлетворяют технологическим требова- ниям. 3 F1 N h Для надежного захвата стеблей расчетное значение A h hрасч толщины h принято равным клhmax, где кл – коэффи- B N циент, учитывающий неравномерность ленты по тол- F щине и несимметричность ее подачи относительно се- DB R редины расстояния О1О2 (рис. 13);

кл1,05…1,15;

O rco – радиус поперечного сечения стебля, соответствую щий iomax – максимальному количеству растений на 1 м2 поля. Угол с учетом неравенства можно считать Рис. 13. Схема двухвальцо достаточным для надежного захвата стеблей, если вого плющильного аппара = min, где - коэффициент, равный 0,90-0,95, а min та и силы, действующие на минимальное значение угла трения. В результате по- слой АВ стеблей: 1, 2 – вальцы;

3 – слой стеблей лучена формула для определения диаметра вальцов:

к л Bmax i0 max Jrco M max / Пmin h po min, (12) DB 1 cos min где Вmax – максимальная ширина захвата теребильной секции, м;

iпmax – максимальное значение количества iп стеблей на единице длины ленты: iпmax=ВmaxiomaxJмmax/пmin, шт./м;

J – количество теребильных секций, шт.;

мmax– максимальная скорость машины, м/с;

пmin – минимальная ско рость подачи ленты стеблей, м/с;

роmin – коэффициент заполнения сечения стеблей в слое льна в свободном состоянии, равный 0,15…0,2.

Для ленты стеблей, сформированной из четырех теребильных секций, диаметр Dв вальцов должен находиться в пределах от 0,14 до 0,26 м. Длину вальцов в льно комбайнах принимают конструктивно от 0,34 м до 0,52 м. Для конических вальцов по (12) определяется их наименьший диаметр. Показано, что применение плющиль но-транспортирующих вальцов разного диаметра нецелесообразно.

Предложена методика графоаналитического и аналитического определения жесткости нажимных пружин для плющильных вальцов, выполнен анализ влияния угла их установки по отношению к направлению поступления ленты стеблей, иссле дованы процессы плющения лент льна различной толщины, однократного и много кратного их плющения, а также транспортирования стеблей вальцовыми аппаратами с учетом массы стеблей. В льнокомбайнах КЛП-1,5 и ГЛК-1,5, имеющих по три вальцовых плющильно-транспортирующих аппарата, скорость вальцов рекомендо вана и принята равной 3,2 м/с, а расстояние между вальцовыми парами - 0,38 м. При таких параметрах обеспечивается устойчивое транспортирование стеблей в про странстве между вальцовыми парами. Получена зависимость для расчета мощности, потребной для плющильного аппарата с одним ведущим и одним ведомым вальца ми, в которой дополнительно учитывается энергия на затягивание стеблей в плю щильное пространство и момент, необходимый для преодоления трения в опорах вальцов.

По зажимным транспортерам и очесывающе-транспортирующим аппара там. Проведен расчет сил натяжения ремней и мощности, потребной на привод зажимного транспортера с учетом изгиба ремней и потерь на трение в опорах шкивов и роликов, а также их дополнительного натяжения при пропуске стеблей.

Силы натяжения ведущей S1В и ведомой S OВ ветвей верхнего ремня (рис. 14) рассчи тываются по формулам:

S1В В1 2 S НВ S ДВ 1 кТИ ОВ 1 к И C1 ;

n n (13) S OВ В1 2S НВ S ДВ C1, (14) n n где – В1 1 / 1 1 кТИ ОВ 1 к И ;

S НВ – сила начального натяжения верхнего ремня при неза полненном стеблями ручье транспортера, Н;

S ДВ – силы дополнительного натяжения верхнего ремня при пропуске стеблей через ручей транспортера, Н;

кТИ – коэффициент, учитывающий по тери на трение в роликовой опоре и изгиб ремня, кТИ = 0,02…0,03;

кИ – коэффициент, учитываю щий величину угла обхвата шкива или ролика, кИ =0,002…0,015;

nОВ– количество роликов и шки вов в рассматриваемой зоне, шт.;

n - общее количество роликов на ведущих ветвях верхнего и нижнего ремней в зоне транспортирования стеблей, шт.;

С1 – коэффициент, зависящий от равно действующей силы отрыва семенных коробочек со стеблей и коэффициента к И.

Силы натяжения ведущей и ведомой ветвей нижнего ремня рассчитываются аналогично.

С увеличением количества изгибов ремней и потерь на трение в опорах шкивов и роликов, а также трения качения роликов по поверхностям ремней, силы их натя жения возрастают.

Мощность NT, потребная на привод зажимного транспортера, равная мощности, требуемой для работы двух ременных передач, определяется по (15):

NT T 2SНВ SДВ 1 кТИ ОВ 1 к И 1 2C1 / 1 1 кТИ ОВ 1 кИ n n n n 2S, SДН 1 кТИ ОН 1 кИ 1 2C2 / 1 1 кТИ ОН 1 кИ n n n n (15) НН где T – скорость ремней зажимного транспортера, м/с;

S НН – сила начального натяжения нижне го ремня при незаполненном стеблями ручье транспортера, Н;

S ДН – силы натяжения нижнего ремня при пропуске стеблей через ручей транспортера, Н;

С 2 – коэффициент, зависящий от рав нодействующей силы отрыва семенных коробочек со стеблей и коэффициента к И.

С увеличением T и сил SOB S1В, S OВ, S1Н и S OН, жесткости E 3 11 9 SOB пружин и равнодействую- E S'B E2 щей силы отрыва семенных коробочек со стеблей, на- T' S'B T правленной вдоль ручья, NT E1 S1B T' T возрастает. M Рассмотрены режимы S''B 5 E6 E работы зажимного транс- M2 S1H E портера, определяемые рас- S''H SOH 12 S'H 10SOH положением ведущих шки E вов в нем. При установке S'H ведущих шкивов у входа в Рис. 14. Схемы зажимного транспортера с зигзагообраз транспортер силы натяже- ным ленточно-роликовым ручьем: 1, 2 и 5, 6 – ведущие и ния ремней перераспреде- натяжные шкивы;

3, 4 – ремни;

7 – опорные ролики;

ляются по участкам: не- 8 – пружины;

12 – стебли9, 10 – отклоняющие ролики;

нажимные ролики;

11 – льна сколько снижаются на одних и незначительно возрастают на других (таблица).

Таблица Значения сил натяжения ремней при разном расположении ведущих шкивов в зажимном транспортере Место расположения ве- Сила натяжения ветвей ремня (кН) на его участках:

дущих шкивов по отно верхний ремень нижний ремень шению к транспортеру У выхода 2,27 1,82 1,77 1,73 2,26 1,84 1,78 1, У входа 2,14 1,76 2,24 2,20 2,20 1,74 2,26 2, В связи с незначительными изменениями сил натяжения ремней в зоне транс портирования и очеса стеблей, установка ведущих шкивов со стороны входа в за жимной транспортер не влияет на распределение давления в ручье. Для упрощения конструкции и улучшения обслуживания рабочих органов уборочной машины раз мещение ведущих шкивов со стороны поступления растений в зажимной транспор тер является наиболее целесообразным.

Для льноуборочных машин наиболее предпочтительны компактные и сравни тельно простые в конструктивном отношении однобарабанные очесывающие аппа раты с круговым поступательным движением гребней (рис. 15). Такие аппараты хо рошо очесывают семенные коробочки льна-долгунца. Минимальный радиус rбmin очесывающего барабана рассчитывается по (16):

/2 cos, (16) кr 1 cos 0,5 4к 2 r 2 1 cos 2 2 cos B ЗК 4к rвб cos 2 22 rбmin вб вб cos где к – коэффициент безопасности конструкции, равный 1,4…2,0;

rвб – радиус вала барабана, м;

– угол отклонения гребня от вертикальной плоскости, град.;

B ЗК – зона расположения семенных коробочек в ленте, м.

В льноуборочных машинах диаметр очесывающе - транспортирующего бара 9 бана равен 0,6 м, а длина зубьев гребней составляет 0,2 м.

Рассмотрено влияние динамических нагрузок на элементы очесывающе транспортирующего барабана с круговым rвб поступательным движением гребней, яв О ляющегося автоколебательной системой.

rб Проведенный расчет показал, что силы инерции звеньев трехгребневого, четырех О1 АА гребневого и трехгребневого с основными Е и дополнительными щитками и лопастями 5 2 А барабанов при условии равенства масс и А расстояний от их центров до оси вращения ВЗК барабана уравновешиваются.

в а Вредное воздействие моментов сил Рис. 15. Схема однобарабанного очесы инерции звеньев вызывает изгиб деталей вающе-транспортирующего аппарата гребней, рост нагрузки на опоры звеньев, льнокомбайна: 1 – зажимной транспор потери на трение в подшипниках и напря тер;

2 – растения льна-долгунца;

3 – гре жений в деталях механизма. Поэтому не бень с зубьями;

4 – барабан;

5 – поддон;

6 – кожух;

7 – задняя стенка;

8 – щитки;

обходимо снижать силы реакции, что дос 9 - лопасти тигается уменьшением масс звеньев и ско рости вращения барабана.

Метод демпфирования ударного взаимодействия шатуна с направляющим дис ком барабана в значительной степени гасит импульс реактивных сил, но не изменяет характера динамики системы. Установлено, что уменьшение закручивания вала ба рабана на переходных режимах работы и разгрузки системы (конструкции) от дей ствия возмущающего импульсно действующего момента, достигается введением в механическую систему диссипативного элемента и установкой приводного элемента на валу со стороны направляющего диска, на минимально возможном от него рас стоянии.

При работе очесывающего барабана с круговым поступательным движением гребней путь s перемещения зуба относительно слоя стеблей при очесе рассчитыва ется по формуле (17):

s rб cos 0 cos 0 t / cos, (17) где 0 - угол отклонения радиуса О1А от горизонтали, град;

- угловая скорость барабана, с-1.

Установлено, что наибольшие по величине значения скоростей OT очеса имеют место в середине зоны расположения семенных коробочек на стеблях в слое льна, а наибольшие значения скорости пронизывания слоя стеблей – в начале и в конце зо ны очеса. Полная скорость OT очеса стеблей определяется зависимостью (18):

rб2 2 s cos sin 2 arccos cos 0 Т.

OT (18) cos rб При взаимодействии щитка 8 гребня 3 (рис. 15) с продуктами очеса осуществ ляется их подъем и сбрасывание в сторону транспортера вороха. Захват продуктов очеса щитком и их подъем происходит, когда щиток находится в той нижней части камеры очеса, где зубья заканчивают очес растений льна. При этом продукты очеса сначала поднимаются без отрыва от поверхности щитка, а затем под действием пе реносной силы инерции они отрываются от него для полета на транспортер вороха.

Составлены дифференциальные уравнения движения продуктов очеса и получе ны зависимости для определения положений щитка, при которых происходит их подъем и отрыв от него, графически представленные на рис. 16 и 17.

1° 2° Т=0,4 89,5 89, rб=0,15 м Т=0,5 89, 89, Т=0,6 rб=0, 89, 89, 0 rб=0,6 м rб=0, Т=0, 89,2 89,, с-1, с- 15 20 25 30 15 20 25 15 20 25 15 20 25 Рис. 16. Зависимость угла 1 скольжения Рис. 17. Зависимость угла 2 отрыва продукта очеса по щитку от угловой ско- продукта очеса с поверхности щитка от рости барабана. Т – угол трения про- угловой скорости барабана дукта очеса по щитку. rб = 0,3 м;

rб = 0,45 м С ростом rб, и т угол 1 скольжения продукта очеса по щитку возрастает.

Угол 2 отрыва продуктов очеса от щитка с ростом rб и уменьшается.

В серийных очесывающе-транспортирующих аппаратах rб = 0,3 м, =26,8 с-1.

При этих параметрах угол 1 будет составлять 89,58°…89,26°, а угол 2 – 2,73°.

Для предотвращения соскальзывания продуктов очеса с поверхности щитка при их подъеме на его наружном конце необходимо предусмотреть выступ, высотой 0,005…0,01 м.

Получено аналитическое выражение для расчета мощности N б, потребной на привод очесывающе-транспортирующего барабана с учетом ударного воздействия зубьев гребней на ленту льна, включая затраты энергии на преодоление сопротивле ний из-за отгиба стеблей, их сжатия, трения между ними, отрыва семенных коробо чек, устранения перекосов стеблей и их сплетения и на сообщение кинетической энергии продуктам очеса, которая представлена в виде:

N б М Т с 2 ВМ i0 М mC rб2 2 А0 Г к / Т, (19) где МТ – крутящий момент на валу барабана, Нм;

с – опытный коэффициент, равный 0,014…0, кгм2;

– коэффициент, показывающий, какая часть стебля отрывается при очесе, равный 0,25…0,35;

А0 – работа, затрачиваемая на отрыв одной семенной коробочки от стебля, Дж;

Г – количество семенных коробочек на стебле, шт.

Установлено, что с увеличением М, i0, и Г возрастает и мощность N б на привод барабана.

В пятой главе «Экспериментальные исследования процессов и рабочих органов машин для уборки льна-долгунца» получены закономерности изменения показате лей качества работы теребильного аппарата от формы профиля стеблеподводов делителя и скорости агрегата в 5 разных фазах спелости и степени полегания льна. Исследования 7 подтверждают теоретические по Е hT ложения о преимуществе делите Д Б А лей со стеблеподводами перемен ной кривизны. Опытами на льно LД комбайне ЛК-4Д, оборудованном делителями с боковыми (рис. 18) СP PМ 3l М С и верхним центральным (рис. 19) B l стеблеподводами переменной l A кривизны, определено, что при 6 1l Д PЕ менение таких делителей в срав PД 2 Е 12 нении с делителями, имеющими N прямолинейные стеблеподводы, Рис. 18. Схема одноярусного трехгранного делителя для полевых исследований по определению силы обеспечивает уменьшение растя воздействия стеблей на боковые стеблеподводы с нутости стеблей в ленте на разной формой профиля 2,8…6,96 % в ранней желтой спе лости льна и на 1,9…2,73 % в его Е полной спелости. На полеглом льне в ранней желтой спелости Q R hR 5 3 показатели качества работы тере 1 бильного аппарата с предложен N Ц К ными делителями, имеющими О hT Д Б стеблеподводы переменной кри hQ визны, также выше, чем у аппара LД та с делителями, снабженными прямолинейными стеблеподвода Д ми. Это превышение составило:

К по чистоте теребления 0,6…1,3 %;

потерям семян – 0,5…1,5 %;

рас 1 тянутости ленты в 0,04…0,09 раза Рис. 19. Схема одноярусного трехгранного делите ля с верхним центральным стеблеподводом 3 кри- и повреждениям стеблей – волинейной и прямолинейной (показан пункти- 0,3…0,7 %. Таким образом, для ром) формой и тензобалкой 5 с тензодатчиком 6 уменьшения энергозатрат и улучшения показателей качества работы уборочных машин, применение делителей со стеблеподводами переменной кривизны оправдано.

Разделение верхушечной части растений при уборке льна теребильными аппа ратами с поперечными ручьями и рамой, расположенной над шкивами, значительно увеличивает потери семян в сравнении с аппаратом, у которого рама расположена за шкивами. В зависимости от скорости агрегата, урожайности, фазы спелости и со стояния стеблестоя льна это увеличение потерь семян изменяется от 1,12 % до 2, %. Поэтому теребление должно осуществляться без разделения верхушечной части растений.

Исследованы закономерности изменения показателей качества работы тере бильного аппарата, с улучшенным прерывистым зажимом стеблей по ширине теребильного ремня, от скорости агрегата;

графически показанные на рис. 20.

Лучшие показатели по 0,49 0,65 0,81 0, чистоте теребления, поте- сЛ aT, рям семян, растянутости % ленты и повреждениям 1,3 стеблей имеет вариант за- dЛ, % 1 жимного устройства с тере- 1,2 бильным ремнем, имеющим вС, два профильных трапецеи- % 60 1,1 4 дальных выступа на внут 2 ренней поверхности, распо ложенных посредине обре- 2 зиненных ободьев дисков 90 (кривые 3 на рис. 20), кото- 40 0 рый и рекомендован для 3,0 М, м/с 1,5 2,0 2, применения в льнотере Рис. 20. Зависимости чистоты ат теребления, потерь вс бильных аппаратах. семян, растянутости сл ленты и повреждений dл стеблей Характер эксперимен- от скорости м агрегата ( = м /р – показатель скорост тальных эпюр давлений по- ного режима);

1, 2, 3 – для устройств, используемых в казал, что давление по дли- эксперименте. ( чистота теребления;

повреждения стеблей;

растянутость ленты;

потери семян) не криволинейного ручья распределяется неравномерно.

Установлено, что наличие пикового дополнительного давления (свыше допускае мых 200 кПа) на входе в теребильный ручей оказывает отрицательное влияние на выход и качество длинного волокна. С увеличением такого давления количество расплющенных и поврежденных стеблей увеличивается, а выход и качество длинно го волокна снижается. Для устранения этого явления, экспериментально установле на необходимость теребления льна на возможно большей скорости агрегата при дополнительном давлении на входе в теребильные ручьи, близким к нулю. Это можно обеспечить за счет применения разработанного специального устройства, реализованного в конструкциях уборочных машин, которое для повышения выхода и качества длинного волокна поддерживает давление в ручье менее 200 кПа.

Экспериментально подтверждены выводы теоретических исследований о том, что увеличение количества пальцев в ряду на барабане приводит к улучшению по казателей качества его работы: чистота подбора повышается, а потери семян, растя нутость ленты и разрывы в ней снижаются по экспоненциальным кривым (рис. 21).

Наилучшие значения чп, вс, сл lр, и lр получены при диаметре бара % бана 0,45 м, двух рядах пальцев на барабане и 10-12 пальцах в ка ждом ряду и показателе кинема тического режима, равном 1,0.

2 Получены закономерности изменения чистоты подбора, по терь семян, повреждений стеблей, сл, 1 увеличения разрывов и неравно % 2 2 1 мерности расстила ленты при ра 10 боте ПА с круговым движением чп, вс, криволинейных пальцев от скоро %% сти агрегата и показателя кинема 99,5 тического режима.

1 Рациональными параметрами и режимами работы разработан 99 ного ПА, при которых обеспечи ваются наиболее высокие показа тели качества работы, являются:

4 6 8 10 z, шт диаметр подбирающего барабана Рис. 21. Зависимость чистоты подбора чп (%), по- - 0,2 м;

длина пальца - 0,35 м;

терь семян вс (%), увеличения растянутости сл (%) и диаметр окружности по концам разрывов lр (%) ленты от количества пальцев z в пальцев - 0,45 м;

количество ряду на барабане (м = 2,8 м/с;

=1,0). Ленты льна:

неочесанная;

очесанная. 1 – iПМ1 = 1140 ст./п.м;

пальцев в ряду на барабане - 2 – iПМ2 = 2280 ст./п.м шт.;

показатель кинематического режима – 0,7-0,8;

рабочие скорости 1,5-3,0 м/с.

С увеличением продолжительности дозревания растений в лентах без их обора чивания при раздельной уборке льна потери семян возрастают по параболическим регрессионным моделям, а с оборачиванием лент – по экспоненциальным. При этом выявлено, что в первые 7-8 дней нахождения растений в ленте потери семян, как без оборачивания, так и с ее оборачиванием мало отличаются и не превышают 2%. Рас тянутость стеблей в ленте увеличивается весьма незначительно. Это позволяет ре комендовать к применению оборачивание ленты стеблей с неочесанными семенны ми коробочками в подборщиках-очесывателях лент льна.

Регрессионным анализом опытных данных с применением итерационного алго ритма минимизации наискорейшего спуска получена многопараметрическая регрес сионная модель в виде полинома второй степени средних значений толщины слоя h стеблей между плющильными вальцами в кодированных факторах, действительная для условий эксперимента (силе Р воздействия пружин на опоры плющильных валь цов 0,5…5,5 кН;

густоте i0 стеблестоя 896…1604 шт/м2;

скорости м агрегата 1,5…3,7 м/с):

h0 = 0,008848 - 0,003493 Х1 + 0,003507 Х2 + 0,004933 Х3 - 0,001571 Х1 Х2 - 0,002179 Х1 Х3 + + 0,001946 Х2 Х3 - 0,001321 Х1 Х2 Х3 + 0,001902 Х12 + 0,001402 Х22 + 0,000402 Х32, где Х1 – сила сжатия пружин;

Х2 – густота стеблестоя;

Х3 – скорость агрегата.

Таким образом, толщина слоя h0 стеблей между вальцами плющильного аппарата в функции факторов Р, i0 и м изменяется в пределах от 0,004 м до 0,0325 м. По по лученному уравнению регрессии множественной связи эти значения h0 составляют 0,00458-0,0312 м, что говорит о хорошем совпадении опытных и расчетных значе ний h0.

Установлена рациональная форма вальцов в виде цилиндрической гладкой обре зиненной рабочей поверхности, которые проще в изготовлении, вызывают меньше конструктивных сложностей при создании и эксплуатации аппаратов и обеспечива ют приемлемые технологические показатели. Применение же конических обрези ненных вальцов целесообразно в конструкциях плющильных аппаратов, в которых наряду с плющением ленты стеблей требуется ее одновременный поворот на рас стилочное устройство.

Однократное плющение комлевой части ленты стеблей не всегда обеспечивает максимальный выход и качество длинного волокна, а также сокращение сроков вы лежки льнотресты. Для достижения более высокого выхода длинного волокна и его качества, а также сокращения сроков вылежки льнотресты целесообразно примене ние 3-4-х кратного плющения комлевой части ленты стеблей.

Четырехкратное плющение комлевой части ленты стеблей с суммарной силой сжатия 16 кН пружин на опоры вальцов, в сравнении с контрольным вариантом без ее плющения, обеспечивает сокращение срока вылежки тресты от 3-х до 10-ти суток при 1506 ст./п.м ленты, а на ленте с 3012 ст./п.м сокращение срока ее вылежки со ставило три-пять суток. Увеличение толщины даже проплющенной ленты стеблей приводит к удлинению срока вылежки тресты.

С ростом суммарной силы сжатия пружин на обеих лентах, в сравнении с кон трольными вариантами, номер и выход проценто-номера длинного волокна возрас тают. Приготовление тресты с нормой расстила до 3012 ст./п.м не снижает качество и выход длинного волокна.

Установлено, что изменение скорости агрегата с 1,52 до 3,72 м/с на выход и ка чество длинного волокна не влияет. Основное влияние на эти показатели оказывает сила сжатия пружин на опоры вальцов, при увеличении которой качество тресты и длинного волокна повышается.

Для повышения производительности льноуборочного агрегата его рабочая ско рость должна быть по возможности бльшей. Сила же сжатия пружин, воздейст вующих на опоры вальцов, в зависимости от урожайности и фазы спелости культу ры должна быть в пределах 3,0-5,0 кН.

Определены значения мощности Nп, потребной на привод двухвальцового плю щильно-транспортирующего аппарата от факторов Р, i0 и м. При Р = 1,0-5,0 кН;

i0 = 896-1604 шт./м2, м = 1,4-3,5 м/с мощность Nп изменяется в пределах 0,23-2, кВт. Отличие этих значений от теоретических не превышает ±6,0 %.

Исследование зажимных транспортеров и очесывающе-транспортирующих аппаратов позволило установить, что при зажиме стеблей ведомыми ветвями рем ней зажимного транспортера повреждения стеблей, влияющие на выход и качество длинного волокна, уменьшаются, а выход и номер такого волокна – увеличиваются.

На основном режиме работы транспортера, при уборке прямостоящего льна ком байном, в зависимости от урожайности культуры сила сжатия пружин кареток долж на составлять 450-550 Н, которая обеспечивает надежное удержание стеблей в за жиме при очесе семенных коробочек.

На полеглом льне, в зависимости от степени полегания и спутанности стеблей, сила сжатия пружин увеличивается до 750-850 Н, даже в ущерб показателям выхода и качества длинного волокна.

Получены закономерности изменения мощности, потребной на привод зажим ного транспортера с волнообразным ленточно-роликовым ручьем, от толщины слоя стеблей в его ручье и силы сжатия пружин нажимных кареток. На основных агро фонах работы льнокомбайнов при толщине слоя в ручье зажимного транспортера 0,004…0,007 м, силе сжатия пружин нажимных кареток 400-600 Н мощность, по требная на привод зажимного транспортера, составляет 1,3…1,8 кВт. При уборке полеглого льна и силе сжатия пружин 750-850 Н она возрастает до 1,9…2,2 кВт.

Получены экспериментальным путем поля скоростей воздушного потока на вы ходе вороха из камеры очеса для трех конструкций очесывающе-транспортирующих барабанов. По ширине окна воздушный поток равномерен, а по его высоте наи большая скорость воздуха в верхней части, наименьшая – в нижней. С увеличением частоты вращения барабанов она возрастает линейно.

При частоте вращения барабана 284 мин-1 средняя скорость воздушного потока в выходном окне камеры очеса у трехгребневого барабана составляет 4,49 м/с, у че тырехгребневого 5,1 м/с, а трехгребневого с основными и дополнительными лопа стями и щитками она равна 5,87 м/с, или в 1,15 раза выше, чем у четырехгребневого барабана, что способствует более эффективному выводу вороха из камеры очеса.

При примерно одинаковой чистоте очеса у трехгребневых барабанов наблюда ются значительно меньшие отход стеблей в путанину и повреждения стеблей, влияющие на выход длинного волокна. Потери семян выносом лентой из камеры очеса наименьшие у трехгребневого барабана с основными и дополнительными ло пастями и щитками. Основные показатели качества работы комбайнового агрегата с таким барабаном при уборке прямостоящего льна соответствуют исходным требо ваниям на скоростях до 3,3 м/с, а полеглого (2,5 балла) – до 2,6 м/с, при частоте вра щения барабана 284 мин-1.

Получены регрессионные модели изменения чистоты очеса, отхода стеблей в пу танину, повреждений стеблей, влияющих на выход длинного волокна, потерь семян, выносом из камеры очеса лентой стеблей и содержания путанины в ворохе от часто ты вращения барабана и скорости агрегата, при работе льнокомбайна с трехгребне вым, с основными и дополнительными лопастями и щитками, очесывающе транспортирующим барабаном, на прямостоящем и слегка полеглом льне. Экспери ментально установлено, что эксплуатационно-технологические показатели работы агрегата на скоростях до 3,3 м/с и частоте вращения барабана 284 мин-1 соответст вуют исходным требованиям на льнокомбайн с новым очесывающе транспортирующим барабаном.

Технологическая оценка льнотресты в опытах с очесывающе - транспортирую щими барабанами подтвердила теоретические предпосылки и опытные данные о том, что применение трехгребневых очесывающе - транспортирующих барабанов на льнокомбайнах в сравнении с четырехгребневыми более эффективно. Выход длин ного волокна увеличивается на 1,37-1,44 %, а его номер на 0,16-0,33 ед.

Скорость агрегата и частота вращения барабана оказывают влияние на выход и качество длинного волокна;

лучший результат по этим показателям получен при скорости агрегата 2,2 м/с и частоте вращения барабана 284 мин-1.

Получены двухфакторные регрессионные модели изменения мощности, потреб ной на привод разных по конструкции очесывающе-транспортирующих барабанов, от скорости агрегата и частоты их вращения:

трехгребневого, с основными лопастями и щитками Nп = 2,04 + 0,163Х1 + 0,217Х2 + 0,067Х1Х2;

четырехгребневого, с основными лопастями и щитками Nп = 3,08 + 0,255Х1 + 0,691Х2 + 0,129Х1Х2;

трехгребневого, с основными и дополнительными лопастями и щитками Nп = 2,72 + 0,227Х1 + 0,673Х2 + 0,119Х1Х2, где Х1 и Х2 – кодированные значения скорости агрегата и частоты вращения барабана.

Наибольшее влияние на потребную мощность оказывает частота вращения бара бана, а затем скорость агрегата.

Мощность, потребная на привод трехгребневого очесывающе - транспортирую щего барабана, с основными и дополнительными лопастями и щитками, в 1,13...1, раза меньше, чем у четырехгребневого барабана, с основными лопастями и щитка ми.

При уборке прямостоящего льна с урожайностью льносоломы 2,69 т/га, скорости агрегата 1,5...3,4 м/с, частоте вращения барабана 252...316 мин-1, эта мощность со ставляет 1,94...3,74 кВт.

В шестой главе «Результаты производственных испытаний и экономическая эффективность разработанных технологических процессов уборки льна-долгунца» изложены результаты государственных испытаний и производственной проверки модернизированных и новых технических средств с примененными в них разрабо танными технологическими процессами (18 наименований) для технологии комби нированной уборки льна-долгунца. Из них 10 наименований машин для комбайно вой уборки, включающих модернизированный льнокомбайн ЛК-4А и новые льно комбайны ЛК-4Б, ЛК-4В «Русь», ЛК-4Д, «Русич», КЛП-1,5, ГЛК-1,5 и самоходный двухрядный льнокомбайн. Для технологии раздельной уборки 5 наименований ма шин: льнотеребилки ТЛ-1,9 и ЛТС-1,65, а также макетный образец самоходной двухрядной льнотеребилки;