Регистрация / Вход
Прислать материал

Проектирование адаптивного энергоэффективного рабочего органа фрезерного мотокультиватора с изменяемой шириной захвата.

Сведения об участнике
ФИО
Шляпников Михаил Геннадьевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Математика. Механика
Раздел области наук
Механика
Тема
Проектирование адаптивного энергоэффективного рабочего органа фрезерного мотокультиватора с изменяемой шириной захвата.
Резюме
В проектируемом фрезерном рабочем органе предлагается изменять его ширину захвата, в зависимости от внешних почвенных условий с учетом агротехнических требований предъявляемых к обработке почвы, путем установки дополнительных секций с одновременным обеспечением оптимального их взаимного расположения между собой.
Ключевые слова
Рабочий орган, мотоблок, нож, мощность.
Цели и задачи
Цель: Обоснование конструктивно-технологических параметров,
режимов работы и проектирование универсального адаптивного
энергоэффективного фрезерного рабочего органа к мотоблокам и
мотокультиваторам .
Задачи: 1.Теоретиченское обоснование основных параметров адаптивного рабочего органа фрезерного мотокультиватора с изменяемой шириной захвата и режимов его работы в изменяющихся условиях внешней среды.
2. На основании теоретических и лабораторных исследований установить оптимальные технологические режимы функционирования мотокультиватора с адаптивным рабочим органом в конкретных почвенных условиях.
3. Разработка основной конструкторской документации на изготовление адаптивного рабочего органа фрезерного мотокультиватора с изменяемой шириной захвата
Введение

Для механизации различных сельскохозяйственных работ в личных подсобных хозяйствах широко применяются мотоблоки и мотокультиваторы как отечественного (Нева МК-200, и др.) так и зарубежного производства (Caiman ECO MAX 60S C2 – Франция, и др.) [1]. Применяемые в данных машинах фрезерные рабочие органы предназначены, как правило, только для работы в заданных конкретных почвенных условиях. При их использовании в условиях отличных от заданных приводит к увеличению затрат мощности, снижению производительности и качеству обработки почвы. Поэтому при эксплуатации почвообрабатывающих машин важным вопросом является установление наиболее оптимальных режимов с учетом конструктивных особенностей рабочих органов и конкретных почвенных условий.

Методы и материалы

Для установления причин снижения эффективности и установление наиболее оптимальных режимов функционирования фрезерных мотокультиваторов (далее по тексту ФМК) с учетом конструктивных особенностей рабочих органов и конкретных почвенных условий приведен подробный анализ конструкции фрезерных рабочих органов мотокультиватора МК-200 «Нева» с двигателем Subaru EX13, заключающийся в установлении порядка и расчета рабочего угла взаимодействия их ножей с почвой.В результате динамического исследования, которое проводилось с использованием известных графоаналитических методов [ 2] с учетом одного рабочего цикла равным одному полному обороту фрезбарабанов при условии установившегося протекания технологического процесса фрезерования почвы, установлены расчетные зависимости максимального крутящего момента и требуемой мощности необходимой для привода одного ножа. Также в ходе динамического анализа определены значения суммарного среднего крутящего момента на приводном валу фрезбарабанов. С учетом почвенных условий и конструктивно-технологических особенностей функционирования ФМК [3] получены аналитическая и графическая зависимости требуемой мощности двигателя необходимой для привода его рабочих органов. 

Описание и обсуждение результатов

Решение задачи по устранению указанных недостатков позволяет предложенная авторами конструкция адаптивных фрезерных барабанов с изменяемой шириной захвата для ФМК, определяемой почвенными условиями, и на которую получен патент РФ №142444 на полезную модель «Рабочий орган фрезерного мотокультиватора» [4].

Предлагаемый фрезерный рабочий орган включает левый и правый фрезерные барабаны, имеющие на своих торцах по одному защитному диску. Каждый фрезерный барабан содержит по четыре фрезы-культиватора, каждая из которых включает полый вал с жёстко закрепленными на нем четырьмя ножами с угловым смещением в 90°. Фрезы-культиваторы соединены между собой стопорами, проходящими через радиальные сквозные отверстия. На полом валу всех фрез-культиваторов размещены шесть радиальных сквозных отверстия таким образом, чтобы три из указанных отверстий на одном конце вала были расположены в ряд на равном удалении друг от друга, а на противоположном его конце на том же удалении друг от друга были расположены три других радиальных сквозных отверстия с угловым смещением относительно первых трех радиальных сквозных отверстий равным соответственно 22,5°, 30° и 45° градусов.

Предлагаемые фрезерные рабочие органы в комплектации с двумя, тремя и четырьмя секциями во фрезерном барабане были подвергнуты испытаниям. Глубина обработки почвы при испытаниях составляла 20 см, а ее твердость изменялась в интервале от 0,3 МПа до 1,5 МПа, что соответствует твердости свежевспаханной и сильно уплотненной почвы. В результате проведенных испытаний были получены аналитическая и графическая зависимости требуемой мощности двигателя необходимой для привода его рабочих органов. Обработка значений графических зависимостей требуемой мощности двигателя позволила установить ее аппроксимирующие функции, и на основании которых были определены оптимальные и критические режимы функционирования мотокультиватора в зависимости от варианта комплектования фрезерных рабочих органов и конкретных почвенных условий, определяемых ее твердостью при условии максимальной загрузки его двигателя.

Конструкция предлагаемого универсального адаптивного энергоэффективного фрезерного рабочего органа позволяет, без значительных изменений в их конструкции, наиболее эффективно использовать характеристики мотоблока или мотокультиватора, добиться увеличение рабочей ширины захвата существующих рабочих органов путем установки дополнительных секций с одновременным обеспечением оптимального их взаимного расположения между собой, что позволяет добиться более устойчивой работы машины, увеличение ее производительности и снижения энергозатрат на обработку почвы.

Используемые источники
1. Купряшкин В. Ф. Устойчивость движения и эффективное использование самоходных почвообрабатывающих фрез. Теория и эксперимент / В. Ф. Купряшкин. – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2014. – 140 с.

2. Наумкин Н. И. Теория механизмов и машин и ее приложения в АПК / Н. И. Наумкин, Н. В. Раков, В. Ф. Купряшкин. – Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2012. – 220 с.

3. Синеоков Г. Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г. Н. Синеоков, И. М. Панов. – М. : Машиностроение, 1977. – 328 с.

4. Пат. 142444 Российская Федерация, МПК А 01 В 33/00. Рабочий орган фрезерного мотокультиватора / В. Ф. Купряшкин, А. Г. Капустин, Н. И. Наумкин, А. С. Уланов ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н. П. Огарёва». – № 2014106691/13 ; заявл. 21.02.2014 ; опубл. 27.06.2014., Бюл. № 18. – 2 с. : ил.
Information about the project
Surname Name
Mikhail Shlyapnikov
Project title
The design of adaptive energy efficient milling working body of the tiller with variable widths.
Summary of the project
In the projected milling the working body proposes to change its width, depending on the external soil conditions taking into account agrotechnical requirements for the cultivation of the soil, by installing additional partitions while ensuring their optimal mutual arrangement between themselves.
Keywords
Working body, tillers, knife, power.