Головач І. В. Механіко-технологічне обґрунтування вібраційного викопування коренеплодів

Об'єкт - технологічний процес вібраційного викопування коренеплодів цукрового буряку та взаємодія вібраційних викопуючих робочих органів бурякозбиральних машин з коренеплодами та оточуючим їх ґрунтом. Мета - підвищення якості викопування коренеплодів та зниження енергозатрат виконання технологічного процесу на підставі розробки фундаментальних теоретичних основ механіко-технологічного обґрунтування процесу вібраційного викопування. Методи - теоретичні дослідження проводилися на базі застосування методики складання диференціальних рівнянь руху твердого тіла, що знаходиться під дією певної системи сил. Використані також принцип стаціонарної дії Остроградського-Гамільтона в теорії коливань систем з розподіленими параметрами, основні положення теорії удару, теорії коливань систем зі скінченним числом ступенів вільності, кінематичні і динамічні рівняння Ейлера, основні положення опору матеріалів та теорії ймовірності і математичної статистики. Експериментальні дослідження проведені із застосуванням загальних та часткових методик, з використанням математичних методів планування. Обробка результатів експериментальних досліджень здійснювалася статистичними методами за допомогою програмних пакетів аналізу даних. Новизна - Дістала подальший розвиток теорія викопування коренеплодів цукрового буряку пасивним лемішним копачем, зокрема побудовано математичну модель безпосередньої взаємодії лемешів викопуючого робочого органу з коренеплодом при вилученні коренеплоду з ґрунту. Розроблено теорію поздовжніх і дістала подальший розвиток теорія поперечних коливань коренеплоду в ґрунті як пружного тіла в пружному середовищі. Знайдено аналітичні вирази для знаходження власних частот вільних та амплітуди вимушених коливань з умов нерозривання і незламування коренеплодів. Отримано систему диференціальних рівнянь просторових коливань коренеплоду в ґрунті на базі кінематичних і динамічних рівнянь Ейлера та систему диференціальних рівнянь поступальних коливань коренеплоду разом з умовною точкою закріплення і оточуючим ґрунтом, а також кутових коливань коренеплоду навколо умовної точки закріплення як твердого тіла у пружному середовищі. Отримано аналітичні вирази для знаходження частот і амплітуд вільних, вільних супроводжуючих та вимушених коливань коренеплоду у ґрунті як твердого тіла у пружному середовищі, за яких відбувається повне руйнування зв'язків коренеплоду з ґрунтом. Розроблено теорію безпосереднього вилучення коренеплоду з ґрунту, визначено кінематичні параметри робочого органу, за яких забезпечується повне вилучення коренеплоду з ґрунту. Розроблено основні принципи теорії ударної взаємодії вібраційного викопуючого робочого органу з коренеплодом при початковому контакті робочого органу з коренеплодом у процесі його вилучення. Знайдено аналітичні умови незламування хвостової частини коренеплодів при ударній взаємодії з копачем. Визначено допустимі зведені до точки удару маси робочого органу, допустимі частоти коливань робочого органу та допустимі швидкості поступального руху копача за умов незламування коренеплодів при ударі. Визначено мінімально допустимі частоти коливань робочого органу для заданої швидкості поступального руху копача і довжини задньої частини робочого русла, за яких можливий хоча б один захват кожного коренеплоду вібраційним викопуючим робочим органом. Результати досліджень. За результатами досліджень запропоновано конструкції вібраційних викопуючих робочих органів коренезбиральних машин, які захищені 10 патентами. Результати досліджень і одержані рекомендації можуть бути використані при проектуванні, розробці і модернізації нових конструкцій коренезбиральних машин. Галузь - машини і засоби механізації аграрного виробництва.