Методы интенсификации рабочих процессов сельскохозяйственных и мелиоративных машин

Повышение эффективности использования сельскохозяйственной техники в рамках изучаемого курса достигается интенсификацией технологических (рабочих) процессов, осуществляемых сельскохозяйственными и мелиоративными машинами. Основными путями интенсификации рабочих процессов серийно выпускаемых машин, как известно, являются: совершенствование рабочих органов или их элементов; обоснованное выполнение технологических регулировок, предусмотренных в конструкции машины.

Под совершенствованием машины или отдельных ее элементов понимается инженерный творческий процесс, приводящий в общем случае к улучшению ее технико-экономических показателей в местных условиях эксплуатации, повышению выхода качественной продукции.

Необходимость в совершенствовании машины возникает в тех случаях, когда путем регулирования рабочих параметровв пределах, предусмотренных конструкцией машины, невозможно добиться уровня показателей, установленного агротехническими требованиями.

Часто для улучшения показателей работы машины в местных условиях достаточно бывает внести некоторые изменения в ее механизмы. В таких случаях создается возможность изменить у серийной машины пределы регулирования рабочих параметров: частоту вращения рабочего органа; угол его установки относительно обрабатываемой среды или материала; величину и направление подачи материала, глубину хода рабочего органа и т. д. Для практического решения задач такого рода необходимо и достаточно применить методы анализа и синтеза механизмов, рассматриваемые в соответствующем курсе изучаемых дисциплин, а также их приложения вкурсе «Сельскохозяйственные машины».

Совершенствование механизмов машин приводит также к улучшению условий труда механизатора.

Однако существенное улучшение технико-экономических показателей серийной машины достигается в тех случаях, когда совершенствованию подвергаются конструктивные параметры рабочих органов или их элементов. При этом любое конструктивное изменение в рабочих органах машин должно быть обосновано технологическими расчетами, методы которых излагаются в учебниках [2…4] и других рекомендуемых литературных источниках.

Наибольший практический эффект может быть получен при изменении способа воздействия на обрабатываемый материал, преобразующего его форму и свойства. Совершенствования этого уровня чаще всего требуют пересмотра структуры рабочих органов и приводят к коренному улучшению машины, или созданию принципиально новой машины.

Примерами коренного улучшения машин, изменения структуры рабочих органов с использованием новых способов воздействия на обрабатываемую среду могут служить: уборка хлебов очесывающими рабочими органами (без применения режущих аппаратов), аксиально-роторными МСУ (молотильно-сепарирующими устройствами) и МСУ с шарнирно присоединенными бичами к молотильному барабану. Применение указанных устройств повышает пропускную способность зерноуборочных комбайнов в 1,4…1,8 раза, снижает механические повреждения семян в 2 раза и их потери до 1,5 раз в сравнении с комбайнами классической схемы и структуры рабочих органов.

Большие возможности совершенствования машин, создания принципиально новых рабочих органов, интенсифицирующих технологические процессы, создаются применением нетрадиционных конструкционных материалов, особенно гибких (эластичных). Рабочие органы или их элементы, изготовленные из таких материалов (резины, полиуретана), многократно снижают механические повреждения корней, клубней, томатов, семян зерновых, плодов садовых и других культур.

Прежде, чем приступить к решению задачи о совершенствовании рабочего органа какой-либо серийной машины, необходимо уяснить, что все процессы, осуществляемые машинами, могут быть сгруппированы в отдельные классы по характеру взаимодействия рабочих органов с обрабатываемой средой или материалом. По этому групповому признаку к ним могут быть применимы одни и те же методы технологического расчета. Например, в процессах взаимодействия с почвой рабочих органов — корпусов плугов, лущильников, культиваторных лап различных типов, чизелей, дисков и зубьев борон, отвалов бульдозеров и т. д. рассматриваются идентичные задачи: поиск оптимальных условий для подрезания пласта режущими элементами, перемещения пласта по рабочим поверхностям, его крошения и рыхления; условия динамического уравновешивания системы рабочих органов и минимизации затрат потребляемой мощности. Для решения этих задач, сводимых к определению предпочтительных форм и размеров рабочих органов, углов их установки по отношению к направлению воздействия на почву и скорости воздействия; углов и остроты заточки лезвий; глубины хода; значений активных и реактивных составляющих силовых величин, используются в основном одни и те же методы расчета.

Технологические расчеты активных рабочих органов, совершающих циклические воздействия (почвенные фрезы, мотовилы уборочных машин, прореживатели всходов растений, подборщики валков и т. д.), также выполняются одними и теми же методами, построенными на кинематике относительного движения, которая устанавливает функциональную связь между параметрами, определяющими количественные и качественные показатели работы машин: скоростью перемещения машины, частотой вращения рабочего органа и изменением скорости воздействия, числом его рабочих элементов, а также параметрами, определяющими индивидуальные технологические свойства обрабатываемого материала.

Такие же аналоги можно усмотреть во всех разделительных процессах (сепарация семян на решетах и соломотрясах; грохотах и горках машин для уборки клубней, корней и т. д.). Технологические расчеты этих рабочих органов преследуют цель найти пути интенсификации процессов сепарации за счет увеличения полноты выхода выращенного урожая, снижения степени травмирования продуктов урожая и доли потерь, выделяемых с отходами.

Решение задач такого рода относится к числу наиболее проблемных, так как они во многом определяют конечный результат в производстве сельскохозяйственной продукции — ее количество и качество. Для успешного решения таких задач студенту необходимо уяснить общие принципы сепарирования семян, клубней и т. д., их индивидуальные физико-механические свойства, изучить в соответствующих разделах курса элементы теории и расчета сепарирующих рабочих органов, построенных на едином методическом подходе.

Довольно большую группу образуют рабочие органы, предназначенные для распределения различных сельскохозяйственных материалов (семян, удобрений, химикатов) по поверхности поля, растений. Каждый из этих рабочих органов имеет свою специфику расчета, однако при этом обнаруживаются общие методы, приводящие к достижению желаемой равномерности и плотности распределения высеваемых или разбрасываемых материалов.

Нетрудно также заметить общность процессов, осуществляемых стеблеподъемниками различных уборочных машин, или их режущими и измельчающими аппаратами; ботвоуборочными рабочими органами.