ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗАХВАТЫВАЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К ТРАНСПОРТНОМУ ТРАКТОРУ ДЛЯ ПОГРУЗКИ ЭЛАСТИЧНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ С ХЛОПКОМ

АННОТАЦИЯ

Предложены схема и конструкция захватывающего рабочего органа приспособления для погрузки-разгрузки эластичных цилиндрических контейнеров заполненных хлопком, лабораторно-полевыми экспериментами обоснованы основные параметры грейферного рабочего органа

ABSTRACT

A diagram and design of a gripping working element of a device for loading and unloading elastic cylindrical containers filled with cotton have been proposed; laboratory and field experiments have substantiated the main parameters of the grab working element

Ключевые слова: захват, погрузка, выгрузка, контейнер, цилиндрический, тяги, зубья, грейфер, угол обхвата, зазор, секции зубьев, плотность хлопка, масса контейнера, высота подъёма, транспортировка

Keywords: grip, loading, unloading, container, cylindrical, rods, teeth, grab, grip angle, gap, tooth sections, cotton density, container weight, lifting height, transportation

Технологический процесс работы захватывающего рабочего органа погрузочного приспособления (рис.1) заключается в следующем: погрузчик подъез­жает к контейнеру, расположенному на разворотной полосе хлопко­вого поля. Затем опускает захватывающий рабочий орган захватывают цилиндрический контейнер с хлопком и поднимают его на высоту 1,0…1,5 м, затем подъезжает к прицепу и укладывает в его кузов. [ 1,2, 5,6,9]

Рисунок 1. Схема захватывающего  устройства контейнера. 1-выдвижной зуб, 2-кронштейн, 3-пружина, 4-двуплечий рычаг, 5-петля, 6-гидроцилиндр, 7-упор, 8-ушко, 9-паз, 10-поперечная планка, 11-шарнир

Экспериментальные исследования по обоснованию основных параметров приспособления с захватывающим устройством проведены  на лабораторно-полевой установке  (рис.2) в три этапа.

Рисунок 2. Фрагмент работы приспособления к транспортному трактору для погрузки контейнеров с хлопком

На первом этапе были проведены  эксперименты по определению захватывающей способности и надежности зах­вата контейнера и нахождению исходных уровней факторов и пределов варьиро­вания, которые в дальнейшем применяются при математическом пла­нировании эксперимента.

На втором этапе исследований определялись оптимальные значения основных факторов и уровней параметров методом плани­рования экспериментов. В дальнейшем на полевой установке с экспериментальным захватывающим устройством проведены опыты по уточнению рекомендуемых параметров погрузчика.

Надежность выполнения технологического процесса погрузки-разгрузки экспериментального погрузчика оценивалась при следующих постоянных показателях: поступательная скорость трактора с контей­нером  ϑ = 1,52 м/с, высота подъёма контейнера h_к=1м, максимальное расстояние транспортировки контейнера при погрузке S= 50 м, плотность хлопка и масса контейнера составляют соот­ветственно = 175 кг/м³ и m_к= 350 кг.

Установка рациональной ширины между секциями зубьев осуществ­лялось телескопической планкой  перемещением её по раме захватывающего рабочего органа, параллельно с ним установлены по­перечные планки и ось для синхронной работы выдвижных зубьев,

Расстояние  В_р  варьировалось в пределах 0,4…1,2 м с интервалом 0,2 м. При этом плотность хлопка в контейнере  изменялась в пределах 120...180 кг/м³с интервалом 30 кг/м³. Угол обхвата контейнера захватывающим рабочим органом изучался на лабораторно-полевой установке пу­тем захвата и подъема контейнера. Регулировочные тяги соединяются двумя планками, установлен­ными параллельно гидроцилиндру. Величина угла обхвата выдвижных зубьев определяется исходя из условия надежного захвата контейнера в процессе работы погрузчика. Угол обхвата изменялся в пределах 270°…310° с интервалом 10°.

Результаты исследований показали, что с увеличением расстояния между дугообразными секциями  зубьев  от  400 мм до 1200 мм гарантийный зазор 𝓁 увеличивается от 50мм до 375мм. Аналогичная зависимость наблюдается при увеличении угла обхвата α захватывающего рабочего органа от 270° ... 310° гарантийный зазор находится в пределах 50…375 мм. Отсюда видно, что при совокуплении полученных кривых наиболее рациональными показателями расстояния между секциями зубьев и угла обхвата, является, соответственно, 750…825 мм и 287°…291°, при которых гарантийный зазор составляет 100…210 мм.

Экспериментальные исследования показали, что зубья рабочих органов погрузчика повреждают поверхность контейнера, в результате тара приходит в негодность, В связи с этим, необходимо разработать к зубьям поперечную планку, которая не повреждала бы контейнер, но и не снижала надежность работы погрузчика.

Для выбора поперечной планки были изучены следующие формы: овальная, прямоугольная, треугольная и полусфера. Формы планок изучались в зависимости от плотности за­полненного хлопком контейнера  и надежности захвата Р. (рис.3)

Рисунок 3. Зависимость надежности захвата (Р) и плотности () контейнера от формы поперечной планки секции зубьев: 1 – овальная; 2 – прямоугольная; 3 – треугольная; 4 – полусфера

Результаты исследований показали, что наиболее рациональной формой поперечной планки секции зубьев является в виде полусферы. При этой форме надежность захвата контейнера при рекомендуемой плотности хлопка в нем 180 кг/м³ составляет 90%.

Для определения оптимальных параметров захватывающего рабочего органа проведен многофакторный эксперимент методом математического планирования.  При этом были определены основные факторы , влияющие на параметры оптимизации (угол обхвата, расстояние между дугообразными зубьями и ширина рабочей поверхности поперечной планки), уровни их варьирования и проведен поиск экстремальных условий, при которых возможен надежный захват контейнеров. Поиск экстремальных условий проводился по известной методике [3, 8, 4,10] с целью получения математической модели полинома второго порядка.

    (1)

где  У – критерий оптимизации (отклик);

 – факторы;

 – коэффициенты, определяемые по результатам эксперимента.

Эксперимент проводился по плану  в  рандомизированном порядке, обработка его результатов и вычисление значений коэффициентов полинома проводились на ЭВМ. По результатам предварительных исследований установлено, что основ­ными факторами, влияющими на параметр оптимизации (- плотность хлопка в контейнере) технологического процесса захвата и погрузки контейнеров является- угол обхвата захватывающего рабо­чего органа α, ширина рабочей поверхности поперечной планки расстояние между дугообразными зубьями (𝓁).

В задачу оптимизации входило составление математической модели процесса захвата контейнера и определение оптимальных значений факторов, при которых достигалась бы максимальная на­дежность (Р)захвата.

По априорным данным в соответствии с задачей эксперимента выбраны основные уровни факторов и интервалы их варьирования, реализуемые в опыте (табл.1).

Таблица 1.

Уровни факторов и интервалы их варьирования

После обработки результатов эксперимента получены следую­щие уравнения регрессии, адекватно описывающие зависимость выпадения контейнеров в процессе работы от параметров рабочих органов захватывающего устройства.

-           (2)

Анализ уравнения (2) показывает, что на надежность захва­та контейнера влияние оказывают угол обхвата контейнера, ширина рабочей поверхности поперечной планки и расстояние между дуго­образными секциями зубьев.

Экстремум отклика был получен при следующих значениях факторов

Определение необходимого усилия обжатия контейнера захватывающим рабочим органом были проведены эксперименты с плотностью хлопка 120…130кг/м³. На лабораторно-полевой установке определены усилия обжатия контейнера захватывающим рабочим органом с целью надежного захвата при погрузке контей­нера, а также уточнены расстояния между концами двух секций зубь­ев и величины обжатия.

Результаты исследований показали, что для надеж­ности выполнения технологического процесса захватывающий рабочий орган должен действовать с усилиями обжатия в пределах 80...100 кгс при плотности контейнера с хлопком 120...I80 кг/м³.

Выводы

1. Рациональной формой поперечной планки зубьев захваты­вающего рабочего органа является полусфера (бумерангообразная), у которой надежность захвата контейнера при рекомендуемых плот­ностях хлопка 160...180 кг/м³ составляет 95…100%.

2. Надежное выполнение технологического процесса погрузки осуществляется при следующих параметрах захватывающего устройства:

• угол обхвата - 290°;
• расстояние между дугообразными секциями зубьев - 0,8 м;
• усилие обжатия контейнера - 800..1000 Н;
• расстояние между концами двух секций зубьев - 0,1...0,5 м.

Список литературы:

1. Alikulov Sattar Ramazanovich, Eshkobilov Olim Kholikulovich. Analyses of the conditions of Cotton Parking in Containers with Flexible Cаsing. GEINTEC GESTAO  INOVAKAO E TEXNOLOGIAS (Management,Innovation and Technologies). ISSN: 2237-0722. Vol.11. No.2 (2021). Accepted: 25.07. 2021
2. Alikulov Sattar Ramazanovich, Eshkobilov Olim Kholikulovich. The mexanizm for moving containers on a cotton picker. Annals of Forest Research. Vol.(1.15), 2022,
3. Аликулов С. Р., Хамроев О. Ж. Изучение процесса уплотнения и параметров уплотнителя хлопка в эластичные контейнеры. Издательство  “Проблемы науки“    журнал: «Вестник науки и образования». №10 (141) часть.1. 2023
4. Аликулов С.Р., Ким Е.Г. Изучение процесса транспортирования хлопка-сырца в контейнере. Механизация хлопководства. 1984. №10. С.115
5. Аликулов С.Р., Аширалиев М., Тулепов У.Б. Погрузочно-разгрузочные операции с эластичным контейнером для хлопка-сырца. Механизация хлопководства. 1987. №2.с.14-15.
6. Аликулов С.Р., Аширалиев М. Технология погрузки хлопковых контейнеров в транспортные средства. Механизация хлопководства. 1986. №2.с.8-9.
7. А.с. СССР №1212914.Грузозахватное устройство. Рашидов Н.Р., Курценко Л.М., Аширалиев М. 1984.
8. Основы планирования эксперимента в сельскохозяйственных машинах. РТМ 23.2.36-73.М.1974.116 с.
9. Патент Франции кл.А01Д. №1245399. Погрузочное приспособление к трактору
10. Сотвалдиев Н.З. Исследование и обоснование параметров грейферного рабочего органа для погрузки хлопка и других сыпучих материалов. Автореф. дисс.канд.техн.наук. Ташкент.1978.20 с.