ТАВРІЙСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ
АГРОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ДМИТРА МОТОРНОГО
Tsatu logo DMYTRO MOTORNYI
TAVRIA STATE
AGROTECHNOLOGICAL UNIVERSITY
ISSN: 2524-0714

Please use this identifier to cite or link to this item: http://elar.tsatu.edu.ua/handle/123456789/3458
Title: Теоретичне дослідження очищення головок коренеплодів буряків гнучкою очисною лопаттю, встановленою на привідному горизонтальному валу
Other Titles: Теоретическое исследование очистки головок корнеплодов свеклы гибкой очистной лопастью, установленной на горизонтальном приводном валу
Theoretical research of beet root crops head cleaning by elastic cleaning flail which is mounted on horizontal drive shaft
Authors: Булгаков, Володимир Михайлович
Булгаков, Владимир Михайлович
Bulgakov, Volodymyr
Ігнатьєв, Євген Ігорович
Игнатьев, Евгений Игоревич
Ihnatiev, Yevhen
Keywords: буряк цукровий
гичка
очисна лопать
сила
удар
еквівалентна схема
диференціальні рівняння
конструктивні параметри
Issue Date: 2016
Publisher: ТДАТУ
Series/Report no.: Науковий вісник ТДАТУ;Вип. 6, т. 3 (С. 3-25)
Abstract: UK: Найбільш поширеними у світі технологіями збирання гички цукрового буряку є суцільне зрізання усього масиву зеленої гички, її збирання для використання при виробництві біогазу і подальше дообрізання верхніх частин головок коренеплодів від залишків, яке здійснюється на корені. За такою схемою працює більшість гичкозбиральних машин, що випускається зараз у світі. Однак проведеними зараз дослідженнями встановлено, що при дообрізанні верхніх частин головок коренеплодів втрачається до 10% цукроносної маси. Крім цього виникає гостра потреба негайної переробки коренеплодів цукрового буряку, оскільки при обрізанні головок коренеплодів з часом відбувається втрати цукрового соку, а через зрізану частину усередину коренеплоду потрапляють бактерії, що викликають загнивання, і як правило повну втрату, усього коренеплоду. Тому більш сприятливою операцією при збиранні гички є не обрізання головок, а їх очищення від залишків гички. При цьому до операції очищення коренеплодів цукрового буряка від залишків гички пред’являються досить високі вимоги, обумовлені відсутністю наявності на головках коренеплодів зелених і сухих залишків, а також втрат і ушкоджень самих головок коренеплодів. Метою даного дослідження є розробка найбільш повної теорії взаємодії гнучкої очисної лопаті з головкою коренеплоду цукрового буряка на корені, у процесі її очищення, коли лопать встановлюється на горизонтальному приводному валу. Для дослідження використані методи моделювання, вищої математики й теоретичної механіки, зокрема теореми про зміну кінетичної енергії механічної системи, теореми про зміну моменту кількості руху механічної системи, теорії удару, складання й рішення в замкнутому вигляді диференціальних рівнянь руху, а також складання програм і проведення чисельних розрахунків на ПК. В результаті проведеного дослідження була розроблена еквівалентна схема та складено нове диференціальне рівняння руху гнучкої очисної лопаті по поверхні головки коренеплоду цукрового буряка, яка встановлена на привідному горизонтальному валу. Виходячи з умов створення необхідної сили зчісування й не вибивання із ґрунту коренеплодів буряка, з урахуванням розмірних і масових характеристик коренеплодів цукрового буряка отримані нові кінцеві вирази для визначення кута повороту й кутової швидкості обертального руху гнучкої очисної лопаті при різному значенні її геометричних розмірів і форми: прямокутного паралелепіпеда й прямого кругового циліндра. Отримано також новий аналітичний вираз для визначення сили зчісування черешків гички зі сферичної поверхні головки коренеплоду цукрового буряка. На підставі проведеного чисельного моделювання на ПК визначені раціональні кінематичні й конструктивні параметри очисника головок коренеплодів цукрових буряків, що забезпечують високі показники якості очищення головок від залишків гички. До цих параметрів відносяться: швидкість поступального руху, яка повинна бути не менша, ніж 2,5…3,0 м·с-1, довжина еластичної очисної лопаті повинна бути не меншою ніж 0,4 м, радіус барабана – 0,25…0,3 м, маса 0,4 кг, а сила зчісування 90...110 Н. RU: Наиболее распространенной в мире технологией уборки ботвы сахарной свеклы является сплошной срез всего массива зеленой ботвы, ее сбор для использования при производстве биогаза и дальнейшая дообрезка верхних частей головок корнеплодов от остатков, которая осуществляется на корню. По такой схеме работает большинство ботвоуборочных машин, которые выпускается сейчас в мире. Однако проведенными сейчас исследованиями установлено, что при дообрезке верхних частей головок корнеплодов теряется до 10% сахароносной массы. Кроме этого возникает острая потребность в немедленной переработке корнеплодов сахарной свеклы, поскольку при обрезании головок корнеплодов со временем происходит потеря сахарного сока, а через срезанную часть внутрь корнеплода попадают бактерии, которые вызывают загнивание и, как правило, полную потерю, всего корнеплода. Поэтому более благоприятной операцией при уборке ботвы является не обрезание головок, а их очистка от остатков ботвы. При этом к доочистке корнеплодов сахарной свеклы от остатков ботвы предъявляются довольно высокие требования, обусловленные отсутствием наличия на головках корнеплодов зеленых и сухих остатков, а также потерь и повреждений самих головок корнеплодов. Целью данного исследования есть разработка наиболее полной теории взаимодействия гибкой очистительной лопасти с головкой корнеплода сахарной свеклы на корню, в процессе ее очистки, когда лопать устанавливается на горизонтальном приводном вале. Для исследования использовались методы моделирования, высшей математики и теоретической механики, в частности теоремы об изменении кинетической энергии механической системы, теоремы об изменении момента количества движения механической системы, теории удара, составление и решение в замкнутом виде дифференциальных уравнений движения, а также составление программ и проведение численных расчетов на ПК. В результате проведенного исследования была разработана эквивалентная схема и составлено новое дифференциальное уравнение движения гибкой очистительной лопасти по поверхности головки корнеплода сахарной свеклы, которая установлена на приводном горизонтальном вале. Исходя из условий создания необходимой силы счесывания и не выбивания из почвы корнеплодов свеклы, с учетом размерных и массовых характеристик корнеплодов сахарной свеклы, получены новые конечные выражения для определения угла поворота и угловой скорости вращательного движения гибкой очистительной лопасти при различных значениях ее геометрических размеров и формы: прямоугольного параллелепипеда и прямого кругового цилиндра. Получено также новое аналитическое выражение для определения силы счесывания черешков ботвы со сферической поверхности головки корнеплода сахарной свеклы. На основании проведенного численного моделирования на ПК определены рациональные кинематические и конструктивные параметры очистителя головок корнеплодов сахарной свеклы, которые обеспечивают высокие показатели качества очистки головок от остатков ботвы. К этим параметрам относятся: скорость поступательного движения, которая должна быть не менее, чем 2,5...3,0 м·с-1, длинна эластичной очистительной лопасти должна быть не менее чем 0,4 м, масса 0,4 кг, радиус барабана – 0,25…0,3 м, а сила счесывания 90...110 Н. EN: The most widespread in the world technology of harvesting sugar beet tops is the topping all green petiole and leaves, its collecting for use in biogas production and further scalping of the upper part of the root crops head from the tops remains, which is carried out on a root. According to this scheme works most topping machines that are manufactured in the world today. However, research carried out today found that cutting of top parts of root crops heads leads to lost up to 10% of sugar-bearing plant materials. After scalping there is a need for immediate processing of sugar beet root crops, as there is a loss of sugar juice and through the cut-off parts in a root crop enter bacteria which cause rotting and loss of a root crop. Therefore, a more favorable operation for tops harvesting is not scalping, but heads cleaning from tops remains. Therefore, high requirements are imposed to cleaning of root crops of sugar beet from tops remains, caused by lack of presence on heads of root crops of the green and dry remains, as well as loss or damage of root crops heads.The purpose this research is development of the general theory of interaction of elastic cleaning flail with sugar beet head on a root, in the process of cleaning tops residues when the flail is mounted on a horizontal shaft and obtains results of numerical modeling of its kinematic and structural parameters In the theoretical study were used methods of modeling, higher mathematics and theoretical mechanics, in particular theorem of mechanical system kinetic energy change, theorem of mechanical system angular momentum change, theory of impact, drawing up and the solution in closed form of differential equations of motion, as well as programming and carrying out numerical calculations on the PC. As a result of the conducted theoretical research the equivalent scheme was developed and the differential equation of the movement of the elastic cleaning flail on a surface of root crop head of sugar beet which is mounted on a horizontal drive shaft. Based on the conditions for the creation of necessary crumpling force and not knocking-out from soil of root crops beet, taking into account dimensional and mass characteristics of sugar beet obtained new result-expressions to determine the angle of rotation and the angular velocity of the rotational motion of elastic cleaning flails for different values of its geometric dimensions and shapes: rectangular parallelepiped and circular cylinder. A new analytical expression to determine the crumpling force of beet tops stalks with the spherical surface of the sugar beet head. On the basis of numerical modeling on the PC were determined rational kinematic and structural parameters of sugar beet heads cleaner on a root, which ensure high-quality heads cleaning from beet tops residue and not knocking-out bodies of root crops from the soil. These parameters include: speed of translational motion, which shall not be less than 2.5...3.0 m·s-1, length of the elastic flail should not be less than 0.4 m, weight 0.4 kg, drum radius – 0.25…0.3 m, and crumpling force 90...110 N.
URI: http://elar.tsatu.edu.ua/handle/123456789/3458
Appears in Collections:кафедра Машиновикористання в землеробстві

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
34-Bulgakov 3-25.pdf850,1 kBAdobe PDFThumbnail
View/Open
Show full item record   


Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.