Науково-прикладні основи створення транспортно-технологічних механізмів неперервної дії сільськогосподарських машин

Abstract

Дисертаційна робота присвячена важливій науково-технічній проблемі, яка полягає в розробленні методів проектування й розрахунку конструктивних і технологічних параметрів робочих органів сільськогосподарських машин, що дасть змогу найефективніше транспортувати сипку сільськогосподарську продукцію. На основі механіко-математичних методів, а також структурного синтезу транспортно-технологічних механізмів сільськогосподарських машин з розширеними технологічними можливостями розроблено морфологічну модель, яка представлена у вигляді морфологічних матриць, що утворюються шляхом числового визначення відповідних альтернатив морфологічної таблиці, з проведенням якісного оцінювання кожного з варіантів транспортно-технологічних механізмів із розширеними технологічними можливостями за трьома параметрами: продуктивністю, якістю виконання процесу та мінімальною собівартістю виготовлення й експлуатації. Розроблено математичні та динамічні моделі технологічних процесів роботи транспортно-технологічних механізмів неперервної дії сільськогосподарських машин із визначенням кінематично-конструктивних і силових чинників. Зокрема розроблено математичні моделі динамічного процесу переміщення сипкого середовища в циліндричних трубах по криволінійних трасах за допомогою скребкового канатного робочого органу у вигляді системи пружних одновимірних тіл, які безвідривно переміщують сипке середовище по криволінійних траєкторіях, що описують динаміку горизонтальних та вертикальної віток робочого органу транспортера. Розроблено теорію динамічного процесу у вітках транспортера й побудови розв’язку вказаних нелінійних крайових задач, що дозволяє отримати рівняння у стандартному вигляді, які визначають вплив основних зовнішніх та внутрішніх чинників на визначальні параметри динамічного процесу робочого органу. Проведено комплекс експериментальних досліджень для встановлення функціонально-експлуатаційних характеристик розроблених скребкових трубчастих та гвинтових транспортно-технологічних механізмів із використанням розробленого стендового обладнання, в якому використовувався автоматизований привод з перетворювачем частоти і персональним комп’ютером з відповідним програмним забезпеченням.

Диссертация посвящена важной научно-технической проблеме, которая заключается в разработке методов проектирования и расчета конструктивных и технологических параметров рабочих органов сельскохозяйственных машин, что позволит наиболее эффективно транспортировать сыпучую сельскохозяйственную продукцию. На основе механико-математических методов, а также структурного синтеза транспортно-технологических механизмов сельскохозяйственных машин с расширенными технологическими возможностями разработана морфологическая модель, представлена в виде морфологических матриц. Они образуются путем числового определения подходящих альтернатив морфологической таблицы, с проведением качественной оценки каждого из вариантов транспортно-технологических механизмов с расширенными технологическими возможностями по трем параметрам: производительности, качеству выполнения процесса и минимальной себестоимости изготовления и эксплуатации. Разработаны математические и динамические модели технологических процессов работы транспортно-технологических механизмов непрерывного действия сельскохозяйственных машин с определением кинематически-конструктивных и силовых факторов. В частности, разработаны математические модели динамического процесса перемещения сыпучей среды в цилиндрических трубах по криволинейным трассам с помощью скребкового канатного рабочего органа в виде системы упругих одномерных тел, которые безотрывно перемещают сыпучую среду по криволинейным траекториям, которые описывают динамику горизонтальных и вертикальной веток рабочего органа транспортера. Разработана теория динамического процесса в ветках транспортера и построения решения указанных нелинейных краевых задач позволяет получить уравнения в стандартном виде, которые определяют влияние основных внешних и внутренних факторов на определяющие параметры динамического процесса рабочего органа. Исследовано влияние стохастичности размерных параметров тягово-пластинчатых безвтулковых цепей сельскохозяйственного оборудования усовершенствованной конструкции, предложено неравномерность нагрузки пластин внутренних и внешних звеньев оценивать вероятным коэффициентом, для которого определены минимальные и максимальные значения. Полученные зависимости, характеризующие кинематические и энергосиловые параметры процесса работы быстроходного винтового гофрированного транспортера-смесителя при перемещении груза, что улучшает условия смешивания сыпучих грузов. Проведен комплекс экспериментальных исследований для установления функционально-эксплуатационных характеристик разработанных скребковых трубчатых и винтовых транспортно-технологических механизмов с использованием разработанного стендового оборудования, в котором использовался автоматизированный привод с преобразователем частоты и персональным компьютером с соответствующим программным обеспечением.

The thesis covers an important scientific and engineering issue dealing with developing design and estimation methods of structural and technological parameters of agricultural machines tools making the most effective transportation of granular agricultural products possible. A morphological model based on both mechanical and mathematical methods and type synthesis of transportation- technological mechanisms of agricultural machines with technological expandability has been developed. The model is presented in the form of morphological matrices, obtained by numerical procedure of the certain choices of morphological table. The estimation of each transportation- technological mechanisms version with expended engineering capabilities according to three parameters (capacity, process performance quality, minimum manufacture and operation cost) has been made. Mathematical and dynamic models of technological operation processes of continuous transportation- technological facilities of agricultural machines have been developed. Kinematic - structural and power factors have been determined, in particular. Mathematical models of dynamic process of granular medium transportation in cylindrical tubes on curved paths by a rope scraper in the form of a system of elastic one-dimensional bodies, constantly transporting the medium on the curved trajectories, describing the dynamics of the transporting tool horizontal and vertical runs have been developed. The theory of dynamic process in the transporter runs and solution construction of the given non- linear boundary value problems has been proposed. This theory enables to obtain standard equations determining the influence of main inner and outer factors on the key parameters of the tool dynamic process. A number of experiments for determining the functional and operational characteristics of the developed scraping tube and screw transportation- technological facilities using the developed stand automatic-driven equipment with frequency converter and PC with necessary software have been made.