Вибратор бесшпиндельного хлопкоуборочного аппарата и оптимизация его параметров

Spindle-free cotton-cleaner vibrator and optimization of its parameters
Урунов А.М.
Цитировать:
Урунов А.М. Вибратор бесшпиндельного хлопкоуборочного аппарата и оптимизация его параметров // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 3 (72). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/9037 (дата обращения: 29.10.2020).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В статье приведены принцип работы серийных хлопкоуборочных машин и новый способ сбора хлопка-сырца из раскрытых коробочек, обеспечивающий сохранение природных технологических свойств и исключение предуборочной дефолиации кустов. Основное отличие от существующих – комплексное воздействие нескольких возмущающих сил: вибрации, ионизации, электростатического поля и воздушных потоков на дольки хлопка-сырца.

ABSTRACT

The article describes the principle of operation of serial cotton pickers and a new method for collecting raw cotton from open boxes, which preserves the natural technological properties and eliminates pre-harvest defoliation of bushes. The main difference between which and the existing ones is the combined effect of several disturbing forces: vibration, ionization, electrostatic field and air flows on the cotton segments.

 

Ключевые слова: хлопкоуборочная машина, возмущающая сила, способ сбора хлопка-сырца, вибрация, природных технологических свойств.

Keywords:  cotton picking machine, disturbing force, method of collecting raw cotton, vibration, natural technological properties.

 

Известно, что принцип работы серийных хлопкоуборочных машин основан на извлечении долек хлопка-сырца из раскрытых коробочек хлопчатника путем механического воздействия вращающихся вокруг своих осей вертикальных зубчатых рабочих органов шпинделей. При этом для обеспечения контакта рабочих органов с раскрытыми коробочками кусты хлопчатника габаритной шириной 40-50 см принудительно сжимаются в рабочей щели 32-34 мм между противостоящими шпинделями. Извлечение долек хлопка-сырца из коробочек происходит за счет захватывания их зубцами, растяжения и наматывания на цилиндрическую поверхность шпинделей.

Изложенный процесс механического воздействия на хлопок-сырец и другие элементы кустов хлопчатника вызывает отрицательное влияние на технологические свойства собранного хлопка-сырца. Выкалывание зубьев шпинделей в хлопок-сырец при их наматывании на шпиндель может привести к разрыву волокон. Принудительное сжатие кустов хлопчатника в рабочей камере вызывает повреждение их элементов, приводящее к повышению засоренности хлопка-сырца, а также сбивание на землю нераскрытых коробочек.

Кроме того, серийные хлопкоуборочные машины требуют предуборочную дефолиацию хлопчатника с целью снижения засоренности хлопка-сырца, что отрицательно влияет на экологию.

В связи с вышеизложенным, под руководством д.т.н., профессора Г. Ш. Зокирова, проводятся исследования по созданию хлопкоуборочной машины, обеспечивающей сохранение природных технологических свойств собранного хлопка-сырца и исключение предуборочной дефолиации кустов.

Предложен новый способ сбора хлопка-сырца из раскрытых коробочек, основным отличием которого от существующих является комплексное воздействие нескольких возмущающих сил: вибрации, ионизации, электростатического поля и воздушных потоков на дольки хлопка-сырца.

Возмущающая сила вибрации обеспечивает уменьшение силы связи долек хлопка-сырца со створками коробочек или полное их отделение. Эта сила создается за счет ударного колебательного воздействия рабочего органа вибрационного устройства уборочного аппарата машины – вибратора на нижнюю часть стеблей кустов хлопчатника.

Вибратор состоит из двух основных частей: ударного рабочего органа и передаточного механизма.

Нами разработаны и экспериментально проверены вибраторы с различными конструкциями рабочих органов и передаточных механизмов.

С целью определения входных параметров движения рабочего органа для синтеза передаточного механизма вибратора были исследованы закономерности передачи частоты и амплитуды рабочего органа на элементы кустов хлопчатника.

Анализ технологического процесса показывает, что эффект воздействия вибратора на кусты хлопчатника оказывает определяющее влияние на показатели работы бесшпиндельного хлопкоуборочного аппарата. Эффект воздействия вибратора в свою очередь зависит от ряда факторов, связанных с его рабочим процессом и конструкцией. Определение оптимального сочетания численных величин этих факторов, обеспечивающего требуемую эффективность воздействия, возможно планированием и проведением многофакторного эксперимента [1, 2].

На основе результатов поисковых однофакторных опытов установлено, что основными факторами, определяющими эффект воздействия вибратора на кусты хлопчатника являются: частота колебания рабочего (ударного) органа вибратора, Гц - х1, амплитуда колебания рабочего органа А, мм - хвысота точки удара рабочего органа  по стеблю куста хлопчатника относительно его основания  мм - х3. В качестве критерия оптимизации у, выражающего эффект воздействия вибратора, было принято количество раскрытого хлопка-сырца, уменьшившего связи со створками коробочек или потерявшего эту связь. 

В целях исследований и рабочей гипотезы указывалось на необходимость сохранения природных технологических свойств хлопка-сырца при сборе его бесшпиндельным уборочным аппаратом с вибратором кустов хлопчатника. В связи с этим, для определения влияния рабочего процесса бесшпиндельного уборочного аппарата с предлагаемым вибратором на технологические свойства собранного хлопка-сырца были проведены стендовые опыты.

 

Рисунок 1. Двумерные сечения поверхности отклика при Х3=0

 

Рисунок 2. Двумерные сечения поверхности отклика при Х2=0

 

Рисунок 3. Двумерные сечения отклика при Х3=0

 

С поля были срезаны и привезены недеформированные кусты хлопчатника сорта «Ташкент-1», засеянные на междурядьях 90 см и раскрытые на 65...80%. Часть из них была закреплена на рейке стенда, которой затем сообщено поступательное движение в рабочей камере аппарата с предлагаемым вибратором. С собранного в процессе работы аппарата хлопка-сырца были отобраны образцы (вариант 1) для определения их технологических свойств. С оставшейся части кустов раскрытый хлопок-сырец был собран вручную, из него также были отобраны образцы для анализа (вариант 2).

Образцы хлопка-сырца были переданы для анализа в исследовательскую лабораторию НПО «Хлопкопром». Лабораторный анализ проводился на приборах ДШ-ЗМ и Жукова в десятикратной повторности. В таблице 1 приведены обработанные статистически результаты анализа. Из таблицы 1 видно, что технологические свойства хлопка-сырца, собранного бесшпиндельным аппаратом с вибратором кустов, почти не отличается от ручного хлопка-сырца. Большее количество коротких волокон (на 0,6%) в хлопке-сырце ручного сбора можно объяснить влиянием механического воздействия рук на волокна при извлечении долек из коробочек.

Таким образом, рабочий процесс бесшпиндельного уборочного аппарата с вибратором кустов хлопчатника не оказывает отрицательного влияния на природные технологические свойства собранного хлопка-сырца.

Таблица 1.

Результаты лабораторного анализа образцов хлопка-сырца

Вариант образца

Показатели качества

Разрывное усилие, Н

Сортность

Метрический номер

Длина, мм

Короткие волокна, %

Повреждение семян, %

1

0,041

II

5630

32/33

2,2

0

2

0,041

II

6270

32/33

2,8

0

 

Область применения указанных факторов, т.е. уровни и интервалы их варьирования установлены с учетом физико-механических свойств и конструктивных требований, связанных с компоновкой вибратора на уборочном аппарате, а  также на основе однофакторных поисковых опытов.

Для выбора нижнего и  верхнего уровня  варьирования  частоты удара вибратора по кусту хлопчатника требовалось проведение поисковых однофакторных опытов. С другой стороны частота удара определяет кинематику и динамику передаточного механизма вибратора, и тем самым влияет на надежность работы последнего. То есть при превышении частоты удара определенной величины, возникающие в звеньях и кинематических парах силы могут привести к поломке механизма.

Анализ полученных по трем вариантам сочетаний факторов показывает, что в качестве оптимальных могут быть приняты следующие их значения: х1=0,5; х2=-0,5;   х3=-0,71.

Планированием и проведением многофакторного эксперимента получены оптимальные параметры воздействия рабочего органа вибратора на кусты хлопчатника, обеспечивающие требуемое входное возмущение стеблей: амплитуда колебаний рабочего органа  А=40 мм, частота удара n=25 Гц, высота приложения удара относительно основания кустов h=75 мм.

 

Список литературы:
1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Наука, 1976, -280 с.
2. Тихомиров В.В. Планирование и анализ эксперимента. М.: Легкая индустрия, 1974, -262 с.

 

Информация об авторах

канд. техн. наук, Самаркандский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Самарканд

Cand. tech. Sciences, Samarkand State University, Republic of Uzbekistan, Samarkand

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top