CC BY
21
10. Barwell F.T. Automation and Control in transport. / Wh.Sch., B.Sc., Ph.D., F.I.Mech.E., F.I.C.E. Swansta, U.K. - 1983.
11. Petersenl., Johansen T.A., Kalkkulh J. and Ludemann J. Wheel slip control in ABS brakes using gain scheduled constrained LQR. - http://www.itk.ntnu.no/ansatte/ Johan-sen_Tor.Arne/ecc6037.pdf, 2001.
E-mail: [email protected]
УДК 631.358
СРАВНЕНИЕ РЕЖУЩИХ АППАРАТОВ СОРГОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
COMPARISON OF THE SERIAL SEGMENT-FINGER CUTTING APPARATUS SORGHUM-HARVESTERS ACCORDING TO INDICATORS OF TECHNOLOGY
А.С. Фаронов, аспирант А.И. Ряднов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор О.А. Федорова, кандидат технических наук, доцент
А^. Faronov, A.I. Ryadnov, O.A. Fedorova
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agrarian University
Проведено сравнение серийного сегментно-пальцевого режущего аппарата соргоубо-рочного комбайна и предлагаемого режущего аппарата с системой контроля отказов по показателям технологичности: контролепригодности, доступности, легкосъемности, блочности, взаимозаменяемости и восстанавливаемости. Для данных показателей технологичности определены соответствующие коэффициенты. Определено, что значение коэффициента контролепригодности для режущего аппарата с системой контроля отказов существенно выше, чем для сегментно-пальцевого. Экспериментальным путем определены значения затрат времени на выполнение операций при замене режущих элементов сегментно-пальцевого режущего аппарата и режущего аппарата с системой контроля отказов. Дана оценка коэффициента доступности для режущих аппаратов: сегментно-пальцевого Кд = 0,297 и с системой контроля отказов Кд = 0,529. Установлено, что для сравниваемых режущих аппаратов коэффициенты легкосъемности, блоч-ности и взаимозаменяемости равны. Экспериментально определен показатель восстанавливаемости режущих аппаратов - средняя трудоемкость их восстановления, которая для режущего аппарата с системой контроля отказов в 2,17 раза меньше, чем сегментно-пальцевого. Установлено, что режущий аппарат с системой контроля отказов превосходит по показателям технологичности сегментно-пальцевый режущий аппарат. Режущий аппарат с системой контроля отказов рекомендуется для использования в конструкции соргоуборочного комбайна.
A comparison of the serial segment-finger cutting apparatus sorghum-harvesters and proposed a cutting machine with control system failures on the technological parameters: the testability, accessibility, legacyselect, blocking, interchangeability and reproducibility. Appropriate coefficients are determined for these performance indicators. It is determined that the value of the coefficient of controllability for the cutting machine with a failure control system is significantly higher than for the segment-finger. Experimentally determined values of time spent on operations when replacing the cutting elements of the segment-finger cutting machine and cutting machine with failure control system. The estimation of availability coefficient for cutting machines, segment-digital KD = 0,297 and control system failures KD = 0,529. It is established that for a matched cutting machines odds of legacyselect, blocking and interchangeability are equal. The recovery rate of cutting machines is determined exper-imentally-the average labor intensity of their recovery, which is 2.17 times less for a cutting machine with a failure control system than a segment-finger one. It is established that the cutting machine with failure control system exceeds the segment-finger cutting machine in terms of performance. Cutting machine with failure control system is recommended for use in the construction of the harvester.
Ключевые слова: соргоуборочный комбайн, показатели технологичности, сег-ментно-пальцевый режущий аппарат, режущий аппарат с системой контроля отказов.
Key words: combine harvester, technological parameters, segment-finger cutting machine, cutting machine with failure control system.
Введение. Исследования надежности соргоуборочного комбайна [3] показали, что большая часть отказов приходится на жатвенную часть. Чаще всего из строя выходят детали режущего аппарата, к основным поломкам которого можно отнести следующие: поломки сегментов, противорежущих пластин и пальцев; деформации, поломки, ослабления крепления ножа, а также износ и выкрашивание режущей кромки лезвия сегментов. Восстановление работоспособности комбайна приходится выполнять в полевых условиях, что затрудняется его конструктивными особенностями. Поэтому актуальным вопросом является замена сегментно-пальцевого режущего аппарата на режущий аппарат с системой контроля отказов. Ввиду новизны последнего необходимы дополнительные исследования касательно его технологичности и сравнительной оценки по ее основным показателям с сегментно-пальцевым режущим аппаратом.
Материалы и методы. Методической базой для оценки показателей технологичности режущих аппаратов соргоуборочного комбайна послужили положения теории надежности технических средств [4, 2], а также нормативных документов [7, 8]. Использованы статистические методы обработки полученных экспериментальных результатов [9].
Результаты и обсуждение. При поломке сегментов режущего аппарата соргоуборочного комбайна [1] наблюдаются потери урожая, которые могут существенно колебаться в зависимости от расположения растений в рядке. Решить проблему снижения потерь урожая возможно путем применения в комбайне режущего аппарата с системой контроля отказов [5], разработанного в Волгоградском ГАУ. При работе режущего аппарата предложенной конструкции допускается поломка одного или даже нескольких режущих элементов без потерь урожая, а система контроля отказов своевременно сигнализирует о количестве поломок и необходимости проведения ремонта. Кроме того, конструкция режущего аппарата позволяет устранять отказы и неисправности в полевых условиях.
Режущий аппарат с системой контроля отказов, как показали наши экспериментальные исследования, превосходит сегментно-пальцевый режущий аппарат по качеству среза растений и некоторым показателям технологичности. Однако его установка на соргоуборочный комбайн без сравнения с предшественником не является рациональной. Поэтому нами проведено сравнение показателей технологичности режущих аппаратов соргоуборочного комбайна серийного сегментно-пальцевого и новой конструкции с системой контроля отказов режущих элементов.
Сравнение режущих аппаратов осуществлялось по показателям технологичности: контролепригодности, доступности, легкосъемности, блочности, взаимозаменяемости и восстанавливаемости [6].
Контролепригодность оценивают коэффициентом контролепригодности [2]:
Кк = (1)
к Nc+N5c' v '
где N& и Nc- число агрегатов, контролируемых без снятия и со снятием с машины.
Ввиду конструктивных особенностей режущих аппаратов в большинстве случаев контроль поломок режущих элементов производится визуально, при этом необходимость снятия для последующего контроля теряет смысл. Большое значение в этом слу-
ИЗВЕСТИЯ'
№ 3 (51), 2018
чае приобретает возможность контроля поломок режущих элементов не покидая рабочего места. Поэтому для оценки показателей контролепригодности режущих аппаратов, с позиции их режущих элементов, выражение (1) принимает вид:
Кк
Мп+Мбп'
(2)
где Nп и N1 - число контролируемых элементов ножа (в учет не берутся соединительные элементы: заклепки и болтовые соединения) без покидания рабочего места и с покиданием.
Используя выражение (2), найдем значения коэффициентов контролепригодности сравниваемых режущих аппаратов (таблица 1).
Таблица 1 - Значения коэффициентов контролепригодности сравниваемых режущих аппаратов
Тип режущего аппарата Показатель Коэффициент контролепригодности
N N К
Сегментно-пальцевый 12 1 1 12 0,083
С системой контроля отказов 25 1 26 0 1
* N0 - количество режущих элементов, шт., N - количество ножей режущего аппарата, шт.
Значение коэффициента контролепригодности у режущего аппарата с системой контроля отказов существенно выше аналогичного показателя сегментно-пальцевого режущего аппарата, ввиду возможности контроля поломки режущих элементов с помощью системы контроля отказов.
Доступность может быть оценена коэффициентом доступности:
^осн
кп
(3)
где Тосн - трудоемкость выполнения основной работы; Тдоп - трудоемкость дополнительных (балластных) работ.
Доступность проведения ремонта режущего аппарата в конструкции соргоубо-рочного комбайна (рисунок 1) ограничивается расположением подающего транспортера 1 и прямоточной выносной молотильной камеры 3.
Рисунок 1 - Схема опытного соргоуборочного комбайна 1 - подающий транспортёр, 2 - режущий аппарат, 3 - прямоточная выносная молотильная камера, 4 - самоходное шасси Т-16М, 5 - транспортёр скошенных растений, 6 - тракторный прицеп 2ПТС-4
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Для проведения ремонта необходимо занять позу №9 (рисунок 2).
8 7 8 9 10
Рисунок 2 - Характерные рабочие позы исполнителей при выполнении операций технического обслуживания и ремонта машин
Так как в предлагаемой конструкции режущего аппарата имеется возможность подвода поломанного режущего элемента к месту демонтажа путем прокручивания ведомой звездочки, то при проведении ремонтных работ более удобной позой исполнителя будет поза №5 (рисунок 2). В этом случае затраты времени на устранение отказа будут минимально возможными при прочих равных условиях.
В результате исследований получены значения затрат времени на выполнение операций при замене режущих элементов режущего элемента сегментно-пальцевого режущего аппарата (таблица 2) и режущего элемента режущего аппарата с системой контроля отказов (таблица 3).
Таблица 2 - Фактические затраты времени и трудоемкость при замене режущего элемента сегментно-пальцевого режущего аппарата одним рабочим
№ Операция Вид работ Затраты времени, мин Трудоемкость, чел.ч
1 Установка ножа в крайнее положение доп. 1 0,017
Снятие с пальцевого бруса частей режущего
2 аппарата прилегающих к сегменту: противо-режущий палец, прижим, регулировочные прокладки, пластину трения доп. 4 0,066
3 Удаление заклепок и демонтаж заменяемого сегмента осн. 2 0,033
4 Установка на ножевую пластину запасного сегмента осн. 0,5 0,008
5 Монтаж сегмента с помощью приспособления для клепки сегментов и молотка осн. 3 0,05
Установить на место и закрепить: пластину
6 трения, регулировочные прокладки, прижим и противорежущий палец доп. 5 0,083
7 Произвести регулировку режущего аппарата доп. 3 0,05
Суммарное значение - 18,5 0,307
Суммарное значение по основным работам осн. 5,5 0,091
Суммарное значение по дополнительным работам доп. 13 0,216
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таблица 3 - Фактические затраты времени и трудоемкости при замене режущего элемента режущего аппарата с системой контроля отказов
№ Операция Вид работ Затраты времени, мин Трудоемкость, чел. ч
1 Подвод режущего элемента к месту демонтажа посредством вращения ведомой звездочки цепного контура ножа доп. 1 0,017
2 Ослабление натяжения цепного контура ножа доп. 1 0,017
3 Демонтаж болтового (пальцевого) соединения сегмента осн. 2 0,033
4 Установка запасного сегмента на ножевые пластины осн. 0,5 0,008
5 Закрепление сегмента посредством болтового (пальцевого) соединения осн. 2 0,033
6 Натяжение цепного контура ножа доп. 2 0,033
Суммарное значение 8,5 0,141
Суммарное значение по основным работам осн. 4,5 0,075
Суммарное значение по дополнительным работам доп. 4 0,066
Получив значения трудоемкостей основных (осн.) и дополнительных (доп.) работ исходя из выражения (3), нашли коэффициент доступности для исследуемых режущих аппаратов: сегментно-пальцевого Кд = 0,297 и с системой контроля отказов Кд = 0,529. Полученные значения показателя доступности показали, что данный коэффициент для предлагаемой конструкции режущего аппарата с системой контроля отказов значительно выше, чем для существующего.
Определены также и другие показатели технологичности:
- коэффициент легкосъемности:
= (4)
-1дм
где Д7Дм - превышение трудоемкости демонтажно-монтажных работ агрегата по сравнению с эталонной, чел.ч; Тдм - трудоемкость демонтажно-монтажных работ агрегата, чел.ч;
- коэффициент блочности:
ь = тЬ (5)
где N - число деталей, монтируемых и демонтируемых в блоках; N0 - общее число деталей в машине;
- коэффициент взаимозаменяемости:
^ _ ^зам (6)
В гр . т ' V /
1 зам "г"1 подг
где Гзам - трудоемкость основной работы при замене агрегата, сборочной единицы, детали, чел.ч; 7Лодг - трудоемкость подгоночных работ, чел.ч.
Из-за отсутствия эталонных данных по монтажно-демонтажным работам режущих аппаратов соргоуборочного комбайна сделаем допущение, что значения коэффициента легкосъемности для сравниваемых режущих аппаратов будут равны.
Ввиду рассмотрения показателей технологичности режущих аппаратов с позиции ножа коэффициент блочности будет равен единице, так как число деталей в блоке и общее число деталей совпадает.
Так как отсутствует возможность установки другого типа сегментов на режущий аппарат, то принимаем коэффициент взаимозаменяемости, равный единице.
Показатель восстанавливаемости режущего аппарата - средняя трудоемкость его восстановления определяли экспериментально. При этом фиксировалась продолжительность замены режущего элемента одним рабочим. Полученные данные представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Трудоемкость восстановления режущего аппарата с одним
поломанным сегментом
Тип режущего аппарата Т1* Т2 Т3 Т i ср
Сегментно-пальцевый 0,309 0,312 0,300 0,307
С системой контроля отказов 0,148 0,135 0,140 0,141
* Т1, Т2 и Т3 - соответственно трудоемкости восстановления режущего аппарата в 1,2 и 3 опытах, чел.ч; Тср - средняя трудоемкость восстановления режущего аппарата, чел.ч.
Представленные в таблице 4 результаты исследований показали, что средняя трудоемкость восстановления режущего аппарата с системой контроля отказов существенно (в 2,17 раза) меньше, чем сегментно-пальцевого.
Заключение. Таким образом, учитывая все рассмотренные показатели технологичности, отметим, что режущий аппарат с системой контроля отказов существенно превосходит серийный сегментно-пальцевый режущий аппарат. Учитывая этот факт, а также показатели качества среза растений сравниваемыми режущими аппаратами, рекомендуем использовать в конструкции соргоуборочного комбайна режущий аппарат с системой контроля отказов.
Библиографический список
1. ГОСТ 20915-2011. Испытания сельскохозяйственной техники. Методы определения условий испытаний [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2013.
2. ГОСТ 21623-76 Система технического обслуживания и ремонта техники. Показатели для оценки ремонтопригодности. Термины и определения [Текст].
3. Комбайн для уборки сорго [Текст]: патент РФ №2498553, A01D 37/00/ Ряднов А.И., Шарипов Р.В., Семченко А.В., патентообладатели: Ряднов А.И., Шарипов Р.В., Семченко А.В. — №2012103615/13; заявл. 10.06.12; опубл. 20.11.13, Бюл. № 32.
4. Курчаткин, В.В. Надежность и ремонт машин [Текст]/ В.В. Курчаткин, Н.Ф. Тель-нов, К.А. Ачкасов. - М.: Колос, 2000. - 776 с.: ил. (Учебники и учеб. пособия для высших учебных заведений).
5. Методика выбора скорости соргоуборочного комбайна при отказах режущего аппарата [Текст]/ А.И. Ряднов, О.А. Федорова, Р.В. Шарипов, А.С. Фаронов // Успехи современной науки. - 2017: - № 3 (6). - С. 202 -206.
6. Митков, А.Л. Статистические методы в сельхозмашиностроении [Текст] /
A.Л. Митков, С.В. Кардашевский. - М.: Машиностроение, 1978. - 360 с.
7. Надежность и эффективность в технике [Текст]: Справочник: в 10 т./ Ред. совет:
B.С. Абдуевский (пред.) и др. - М.: Машиностроение, 1986. т. 3: Эффективность технических систем./ Под общ. ред. В.Ф. Уткина, Ю.В. Крючкова. - 328 с.
8. Острейковский, В.А. Теория надежности [Текст]: учебник для вузов / В. А. Острей-ковский. - М.: Высшая школа, 2003. - 463 с.
9. Режущий аппарат [Текст]: патент РФ №2609907, A01D 34/83 / А.И. Ряднов, Р.В. Шарипов, А.С. Фаронов, П.А. Коваленко// Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ. Заявка №2015146244; заявл. 27.10.2015; опубл. 07.02.2017, Бюл. №4.
Reference
1. GOST 20915-2011. Ispytaniya sel'skohozyajstvennoj tehniki. Metody opredeleniya uslovij ispytanij [Tekst]. - M.: Standartinform, 2013.
2. GOST 21623-76 Sistema tehnicheskogo obsluzhivaniya i remonta tehniki. Pokazateli dlya ocenki remontoprigodnosti. Terminy i opredeleniya [Tekst].
3. Kombajn dlya uborki sorgo [Tekst]: patent RF №2498553, A01D 37/00/ Ryadnov A. I., Sharipov R. V., Semchenko A. V., patentoobladateli: Ryadnov A. I., Sharipov R. V., Semchenko A. V. - №2012103615/13; zayavl. 10.06.12; opubl. 20.11.13, Byul. № 32.
4. Kurchatkin, V. V. Nadezhnost' i remont mashin [Tekst]/ V. V. Kurchatkin, N. F. Tel'nov, K. A. Achkasov. - M.: Kolos, 2000. - 776 p.: il. (Uchebniki i ucheb. posobiya dlya vysshih uchebnyh zavedenij).
5. Metodika vybora skorosti sorgouborochnogo kombajna pri otkazah rezhuschego apparata [Tekst]/ A. I. Ryadnov, O. A. Fedorova, R. V. Sharipov, A. S. Faronov // Uspehi sovremennoj nauki. -2017: - № 3 (6). - P. 202 -206.
6. Mitkov, A. L. Statisticheskie metody v sel'hozmashinostroenii [Tekst] / A. L. Mitkov, S. V. Kardashevskij. - M.: Mashinostroenie, 1978. - 360 p.
7. Nadezhnost' i jeffektivnost' v tehnike [Tekst]: Spravochnik: v 10 t./ Red. sovet: V. S. Ab-duevskij (pred.) i dr. - M.: Mashinostroenie, 1986. t. 3: Jeffektivnost' tehnicheskih sistem./ Pod obsch. red. V. F. Utkina, Yu. V. Kryuchkova. - 328 p.
8. Ostrejkovskij, V. A. Teoriya nadezhnosti [Tekst]: uchebnik dlya vuzov / V. A. Ostrejkov-skij. - M.: Vysshaya shkola, 2003. - 463 p.
9. Rezhuschij apparat [Tekst]: patent RF №2609907, A01D 34/83 / A. I. Ryadnov, R. V. Sharipov, A. S. Faronov, P. A. Kovalenko// Zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO Volgogradskij GAU. Zayavka №2015146244; zayavl. 27.10.2015; opubl. 07.02.2017, Byul. №4.
E-mail: [email protected]
УДК 623.437.425
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ГУСЕНИЧНОГО ДВИЖИТЕЛЯ FEATURES OF TRACK MOVING
А.А. Карсаков, кандидат технических наук, доцент Р.А. Косульников, кандидат технических наук, доцент С.Д. Фомин, кандидат технических наук, доцент
Е.А. Назаров, кандидат технических наук, доцент
A.A. Karsakov, R.A. Kosulnikov, S.D. Fomin, E.A. Nazarov
Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agrarian University
Гусеничному движителю, применяемому на сельскохозяйственных и промышленных тракторах, свойственен ряд преимуществ и недостатков. К числу последних относятся большая неравномерность крутящего момента на ведущих звездочках, обусловленная как неровностями поверхности поля, так и звенчатостью гусеничной цепи. Цель исследования - определить влияние параметров гусеничного движителя (шаг гусеничного обвода, жесткость гусеничного движителя на растяжение, угловая жесткость повороту двух соседних траков) на колебания крутящего момента, ведущих звездочек. Проведенными нами теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что снижение шага гусеничной цепи, уменьшение жесткости гусеницы на растяжение, увеличение угловой жесткости повороту двух соседних траков приводит к уменьшению амплитуды колебаний. Установка вместо серийной гусеницы с шагом 170 мм на трактор ДТ-175С гусеницы с резинометаллическими пальцами шагом 150 мм позволила снизить амплитуду крутящего момента на ведущей звездочке в среднем в 1,8 раза. Установка на трактор резинотросовой гусеницы привела к полному исчезновению колебаний крутящего момента. Снижение пиков давлений приводит к уменьшению вредного воздействия на почву и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
Crawler propulsion used on agricultural tractors, has its advantages and disadvantages. The latter include a large unevenness of torque on the drive sprockets, due to both the irregularities of the field surface and the chain link of the track. Particularly large moment unevenness is observed when
