close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

75-1

код для вставкиСкачать
 5
УДК 631.3
:
001.4
ПРОБЛЕМА ТЕРМІНОЛОГІ
Ї МЕХАНІЗОВАНОГО ЗЕМ
ЛЕРОБСТВА
Мазоренко Д.І., проф.,
член
-
к
ор., УААН, академік М
АН
ВШ
, Ковтун Ю.І., проф., д.
с.
-
г.
н.
, Пастухов В.І., проф., д
. т. н
.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка.
Обгрунтована необхідність створення державного стандарту і словника термінів механізованого землеробства
; подані визначення основних понять.
Науково
-
технічний прогрес за останнє століття позначився не тільки на галузях
людської діяльності, а й привів до трансформації деяких термінів, до розширення їх значення, до появи нової термінології. Якщо в галузях машинобудування мають місце відповідні визначення термінів в державних стандартах, то в сільському господарстві, в агр
опромисловому комплексі, на жаль, кількість таких стандартів обмежена[1]. В ряді словників термінологія не приведена до єдиних значень, більшість термінів застаріла і втратила свою значимість, не відповідаючи сучасним досягненням в науці, техніці і у вироб
ничій сфері, а ряд визначень взагалі немає в словниках і їх трактують кожен автор по своєму
[
2,3
]
. Найбільш це стосується таких галузей сільського господарства, як землеробство, рослинництво, зокрема особливо в питаннях їх механізації. Все це приводить част
о до непорозуміння в питаннях наукових теорій, методологій, в практиці сільгоспвиробництва, при викладанні відповідних предметів в учбових закладах. Тому виникає необхідність дати визначення основних, найбільш розповсюджених термінів та методологічних напр
ямків дисциплін які найчастіше вживаються стосовно механізованого землеробства, рослинництва, і мають неоднозначні трактування. Це, в першу чергу, такі терміни, як "техніка", "технологія", "агротехнологія", "агровимоги" тощо.
Спочатку розглянемо базовий те
рмін –
"техніка".
Грецьке "techne –
мистецтво, майстерність, technike –
умілий, майстерний" втратили свою первинну сутність і сьогодні пояснюється сло
вниками в трьох значеннях: 1) су
купність історичних знарядь і навиків виробництва, що розвиваються, які до
зволяють людству діяти на природу з метою отримання матеріальних благ; 2) сукупність прийомів, що застосовуються в будь
-
якійбудь справі, а також володіння цими прийомами (техніка будівельна, музична, спортивна і т.ін.); 3) в загальному сенсі –
це машини, м
еханізми, знаряддя, пристрої, або як сукупність засобів людської діяльності, створених для здійснення процесів виробництва та обслуговування невиробничих потреб суспільства[3
–
7].
В останньому формулюванні основне призначення техніки трактується як часткова
або повна заміна виробничих функцій людини з метою полегшення 6
праці, підвищення її продуктивності. До виробничої техніки належать машини, механізми, інструменти, аппаратура, транспорт і т.ін.; а тісний зв'язок науки і техніки –
це засіб здійснення певної роботи, виконання певної технологічної операції. В агропромисловому комплексі відрізняють два основних види техніки –
сільськогосподарська, яка призначена для виробництва рослинної продукції в землеробстві, і техніка для тваринництва, призначення якої є зд
ійснення технологій розведення, вирощування і використання сільськогосподарських тварин.
В сучасному широкому розумінні "технологія" (techne –
майстерність, logos –
вчення) –
це наука, сокупність знань про способи і засоби здійснення виробничих процесів, а
також сукупність методів обробки і виготовлення, які застосовуються в процесі виробництва для отримання готової продукції і самі процеси (технологічні процеси), за яких відбуваються якісні зміни об'єктів, що обробляються [4
–
7]. Як бачимо, залишивши в слов
і його другу частину (logos), як вчення, процеси теж назвали технологічними. В продовження і окремі операції зараз теж називають технологічними. Тому в патентній справі технологічні винаходи називають більш правильно –
"способами".
Таким чином на сьогодні ми ма
ємо три
визначення слова "технологія": 1) наука про способи і засоби; 2) способи, методи виробництва, виконання роботи, операції; 3) процеси, за яких відбуваються якісні зміни об'єктів,
що називають "технологічними процесами", які складаються з "техн
ологічних операцій".
Отже, похідні від терміну "техніка" є "технологія", "технологічний процес", "технологічна операція". В машинобудуванні ці терміни чітко визначені у відповідному стандарті [8] та в ряді підручників, які повторюють стандартне визначення [9
–
11].
Так "технологічний процес" трактується як частина виробничого процесу, яка містить цілеспрямовані дії для зміни та визначення стану предмета праці. При цьому процес може бути віднесений до виробу, його складової частини чи до методів обробки, форму
вання і складання.
Кінець 20
-
го століття ознаменувався високоактивними темпами науково
-
технічного прогресу, що викликало необхідність в так званому технологічному прогнозуванні для прийняття відповідних рішень з управління виробництвом. В прогностичних нау
кових розробках термін "технологія" набув більш глибокого значення і означає широкий діапазон цілеспрямованого застосування фізичних наук, наук про життя і поведінку, куди входять поняття і техніки, і медицини, і сільського господарства, організації управл
іння та інші галузі знань з їх матеріальною частиною і теоритичними принципами, включаючи не тільки механічні пристрої, а й такі засоби програмування, як процедури і методи організації людської діяльності[12, 13]. Ще є такий термін як "операційний опис те
хнологічного пр
о
цесу" –
повне викладення всіх технологічних операцій в послідовності їх виконання із вказівкою переходів і технологічних режимів [8]. В механізованому землеробстві (рослинництві) це ще називають "операційна технологія" –
термін, під яким ро
зуміється послідовність робіт, методи і засоби їх виконання при 7
підготовці і здійсненні механізованої технологічної операції в технологічному процесі виробництва сільгоспкультури[14].
Під згаданим "виробничим процесом" технологи машинобудування розуміють с
укупність окремих процесів, які здійснюються для отримання матеріалів і напівфабрикатів готових виробів (машин)[9]. При цьому у виробничі процеси входять не тільки основні, безпосередньо пов'язані з виготовленням деталей і складанням з них машин, але і всі
допоміжні процеси, які забеспечують можливість виготовлення продукції (транспортні роботи, контроль якості деталей, виготовлення пристосувань та інструментів тощо).
В агрономічній науці, в сільському господарстві такої однозначності в термінології сьогодн
і, на жаль, немає.
До середини минулого століття, коли в сільському господарстві механізація тільки починала набувати широкого застосування, технологія землеробства, система прийомів вирощування сільськогосподарських культур називалася "агротехнікою"(agros
–
поле). Під цим терміном розуміли основні прийоми обробітку грунту, внесення добрив, підготовки насіння, сівби чи садіння, догляду за рослинами і збирання врожаю з врахуванням досягнень науки і техніки, грунтово
-
кліматичних і організаційно
-
господарських умов [1,2].
Агрономічною наукою передбачалися певні знання по землеробству взагалі, в рослинництві зокрема, та окремо по кожній сільгоспкультурі,
коли вивчався і застосовувався певний перелік прийомів, робіт, умов їх виконання. Але особливої чіткості при цьому не вимагалося, бо вважалося, що агротехніка це все ж більше мистецтво. Наука, як казали древні, учить, але не робить майстрів справи, бо, крім науки, необхідні досвід і практика, які в данному випадку і дають можливість засвоїти агротехніку в повному її обсязі.
В другій половині 20
-
го століття широким фронтом розгортається індустріалізація в сільському господарстві, набирає розвитку механізація в рослинництві, йде повна заміна руч
них операцій на машинні. Все це потребує чіткості в операціях, як за їх необхідною кількістю, які потрібно механізувати, так і за умовами виконання. В сільському господарстві, в агрономії намагаються застосовувати методи машинобудування, до сільгосптехніки
висуваються певні, так звані, агровимоги, подібні до технічних вимог у заводському виробництві. Відповідно змінюється і термінологія в механізованому рослинництві.
Слово "агротехніка" змінюють на "технологію". "Агротехніка сільськогосподарських культур"[2
] трансформується в "технологію виробництва сільгоспкультур", маючи на увазі культуру, як підгалузь рослинництва, що здійснює виробництво певної рослинної продукції через певну культурну рослину. При цьому виникає ряд проблем інженерно
-
агрономічного характ
еру, для рішення яких потрібні нові методологічні підходи, як при створенні сільгоспмашин, так і при їх масовому комплексному застосуванні, виникають протиріччя і в термінології[15].
За прикладом заводської технології в сільському господарстві розробляютьс
я вже не просто агротехнічні заходи, а спеціальні технологічні 8
карти –
таблиці, в яких послідовно перераховуються роботи з виробництва сільськогосподарської продукції, дають їх якісну характеристику, обсяги, засоби для виконання, склад машинних агрегатів, кількість обслуговуючого персонала, години роботи, продуктивність, календарні строки кожної операції, затрати та інші показники [2].
З російської мови слово "возделывание" трансформували в українське "вирощування". Але ж "возделывание" хоч і має два значен
ня –
1) готувати і обробляти грунт, 2) вирощувати, розмножувати рослини − не включає процес збирання врожаю [16]. А українське "вирощувати" однозначне − дбайливо доглядати, сприяти ростові, мати своїм заняттям догляд за рослинами [17]. Тому неправомірно ві
дносно рослинництва вживати термін "технологія вирощування" певної сільгоспкультури, відкинувши слова "збирання врожаю"[18]. В той же час вважаємо обгрунтованим термін "технологічний процес виробництва" певної сільгоспкультури, який згідно держстандартної термінології, є частиною виробничого процесу, в даному випадку сільського господарства, зокрема його галузі рослинництва, що містить цілеспрямовані дії по зміні і наступному визначенню стану предмета, якими є культурна рослина, грунт. Часто все ж вживають термін не "технологічний процес", а скорочене "технологія", і згідно потрійної трактовки цього терміну –
це способи, методи виробництва (друге визначення) і процеси, за яких відбуваються якісні зміни об'єктів (третє визначення), що правомірно і відносно сі
льгоспкультур і грунту.
Отже, і "технологічна карта виробництва" певної сільгоспкультури і ″
карта технологічного процесу виробництва" певної сільгоспкультури –
це аналогічні словосполучення, які мають право на існування. І неправомірно звужувати термін "в
иробництво" до певної продукції –
зерно, корнебульбоплоди, тощо –
адже виробництво сільгоспкультур це виробництво особливе, яке, по
-
перше, розміщене під відкритим небом, тобто знаходиться під дією випадкових природних і погодних факторів, а, по
-
друге, це в
иробництво, в основі якого знаходиться живий організм –
культурна рослина, яку потрібно виростити (виробити), як засіб для виконання технологічного процесу, як основне оснащення, як базис процесу.
Зелена рослина в рослинництві це не тільки предмет праці і її продукт, але і знаряддя праці, яке перетворює кінетичну енергію сонячного світла в потенційну енергію органічних сполук [19,20]. І на сьогодні, та і на перспективу рослина покищо залишається в цьому відношенні єдиним унікальним знаряддям праці, бо створ
ення штучного хлорофілу і штучн
их органічних сполук справа
далекого майбутнього [15].
Останні десятиліття в землеробстві, рослинництві до термінів "технологія", "технологічний процес" почали додавати епітети, які показують цільові спрямування цих технологічних дій: "інтенсивна, прогресивна технологія","індустріальна технологія", "механізов
ана технологія", "енерго" − чи, взагалі, "ресурсозберігаюча технологія", "грунтозахисна, економічна технологія" тощо. Нібито інтенсивна, прогресивна технологія може бути не індустріальною, не механізованою, не ресурсозберігаючою і не екологічною. І навпаки
. Мало того, деяким технологічним процесам в землеробстві, рослинництві почали 9
присвоювати особисті імена: американська, канадська, українська технологія, харківська і т.ін. Це можна віднести більше до суб'єктивних трактувань пов'язаних з регіональними осо
бливостями. Щоправда, в словнику землеробських термінів даються визначення терміну ″
індустріальної технології
″, як сукупності взаємопов'язаних механізованих процесів для забезпечення максимальної врожайності сільгоспкультур без застосування ручної працї; "
грунтозахисної технології" як певного поєднання агротехнічних прийомів, які забезпечують високий врожай і захист грунту від ерозії; а "інтенсивна технологія" трактується як поєднання прийомів вирощування сільгоспкультур за збалансованих елементів продуктив
ності на високому рівні з метою забезпечення значного підвищення врожайності і якості рослинної продукції [2].
Уточнимо і терміни "землеробство", "рослинництво". За ГОСТом, "землеробство" − це рослинницька галузь, заснована на використанні землі з метою ви
рощування сільськогосподарських культур [1]. Рослинництво − одна з основних галузей сільськогосподарського виробництва, яка займається вирощуванням культурних рослин [19, 20]. При цьому часто термін "рослинництво" застосовують відносно так званих польових культур (рільництва), що в агрономічній літературі ототожнюється із "землеробством". Тому терміни "землеробство" і "рослинництво" відносно галузей людської діяльності, можуть вважатися синонімами. Хоча до рослинництва відносять, крім рільництва, ряд інших галузей − лісівництво, овочівництво, садівництво і т.д., але як наукова дисципліна, рослинництво розглядає тільки польові культури, пов'язані з рослинництвом: зернові, зернобобові, картоплю, кормові, баштанні, прядивні тощо [20].
Сьогодні і в перспективі д
о виробництва рослинної продукції причетні не тільки землеробські галузі, а й збиральництво в дикій природі, вирощування рослин в штучному середовищі (теплиці, космічне рослинництво).Тому пропонується галузі з виробництва рослинної продукції і відповідне ї
х наукове забезпечення назвати об’єднуючим терміном − ″
фітотехнологія
″ (phyton
−
рослина)[15].
Базовою ланкою технології, технологічного процесу є технологічна операція. Якщо, згідно держстандарту, технологія є частиною виробничого процесу, то технологічна о
перація − це закінчена частина технологічного процесу, що виконується на одному робочому місці [8]. Для землеробства цим місцем в основному є певне поле, може бути тік, склад і т. ін., а також має велике значення і певний час виконання операції − агротехні
чний строк.
Враховуючи суттєвий вплив на врожайність сільськогосподарських культур якості роботи сільгоспмашин, що визначається за показниками якості виконання технологічної операції, доцільно якісні показники оцінювати за прогнозом їх впливу на кінцевий р
езультат, на врожайність, на реалізацію біопотенціалу сортів культурних рослин. Такий прогноз можна робити на основі даних про залежність врожайності від показників якості [21].
Повертаючись до середини минулого століття, як початку масового створення сіль
госптехніки, відмітимо, що тоді ж було запроваджено такий перший етап розробки машини і відповідний термін, як ″
агротехнічні вимоги
″. 10
Етапу і терміну було надано значення державної ваги: агровимоги розроблялися для кожного типу машин певними агрономічними і технічними науково − дослідними установами і затверджувалися міністрами, надаючи таким чином цим вимогам майже статус закону [22]. Позитивним було те, що для розробки конструкції сільгоспмашини висувались певні вимоги до технологічних умов та показників якості роботи машини. Але в ході розробки агровимог виявилося, що агрономічні наукові установи розробляли агровимоги, як ″
технологічний ідеал
″, на основі знань з рослинництва, землеробства, без врахування технічних можливостей його здійснення, і в більшост
і цей ідеал залишався недосяжним, що гальмувало створення і впровадження нової сільгосподарської техніки.
Тому постало питання в агровимогах представляти компромісні показники, узгоджені між агрономічними і технічними галузями. І в більшості таких випадків
вже слово ″
агровимоги
″ було недоречним, адже, допускаючи відхилення від ″
технологічного ідеалу
″ (
допустимі втрати врожаю, допустимі відхилення від заданої глибини тощо), вже компромісні показники не могли бути, як вимоги агрономічної науки. Крім того, агр
овимоги затверджували на порівняно короткий термін − 5...7 років. Але показники агровимог, перейшовши із відповідних міністерських збірників до підручників та в іншу спеціальну літературу, присвячену питанням сільгоспмашинобудування, механізації сільськог
о господарства, на довгі роки стають нормативними.
І хоча давно вже не існує тієї держави і тих державних установ, що затверджували так звані агровимоги, хоч давно вже скінчився строк їх дії, та за їх даними продовжують створюватися нові конструкції сільго
спмашин з врахуванням технічного прогресу, але на основі вимог законсервованих на рівні 15...20
-
річної давнини. Ніби в агрономічній науці не відбувається прогрес, не підвищуються вимоги до якості виконання технологічних операцій, а технологічні умови робот
и новітніх машин лишаються незмінними на десятиліття.
Тому термін "
агровимоги до сільгоспмашин" пропонується і за формулюванням і по суті замінити на "агротехнічні основи створення і застосування сільгоспмашин" або "агрокваліметричні показники", з техноло
гічними умовами, оптимальними і допустимими режимами роботи і відповідними показниками якості. Розробка таких основ і показників повинна або ж базуватися на існуючих сучасних дослідженнях в агрономічній науці, або ж повинна вестися паралельно з конструктор
ською розробкою на основі інженерно
-
агрономічних методів дослідження [15]. Тому виникла необхідність в розробці нової методології, спеціального предмета "Агрокваліметрія"(agros − поле, qualis − як, якої якості, metron − міряти), якою передбачено вивчення н
аукових основ забеспечення якості технологічних процесів в землеробстві через створення конструкцій машин високої якості і підвищення рівня якості при їх застосуванні. [23].
В кінці 20
-
го століття з'явилася дисципліна "Машиновикористання в землеробстві", мета якої вивчення наукових основ інженерного забеспечення ефективного використання сільгосптехніки [24]. 11
Отже, виходячи із вищезазначеного, сьогодні вкрай необхідний державний стандарт чи словник спеціалізованих термінів, дисциплін сучасного механізовано
го рослинництва, землеробства, в цілому фітотехнології. Для цього пропонуються наступні тлумачення з врахуванням попередн
ього визначення деяких з них [2,15,23,
25].
Виробництво сільськогосподарське являє собою дві основні галузі − рослинництво і тваринництв
о − які базуються на обробітку землі (землеробстві) з метою отримання рослинної продукції для забезпечення тварин кормами, промисловість сировиною а людей рослинними і тваринними продуктами харчування.
Рослинництва галузь людської діяльності, що базується на використанні культурних рослин для отримання рослинної продукції через обробіток землі (грунту) і охоплює ряд підгалузей: рільництво (польові культури), овочівництво, плодівництво, в
иноградарство, луківництво, ліс
і
вництво, паркову культуру, квітникарств
о тощо. Синонім: землеробства галузь.
Рослинництво наукова дисципліна вивчає польові культури, виробництво яких базується на землеробстві − зернові, зернобобові, кормові, олійні, прядивні та деякі інші.
Землеробство − галузь сільськогосподарського виробниц
тва і наукова дисципліна, в основі яких знаходиться культурна рослина, що вирощується завдяки обробітку землі (грунту) з метою отримання рослинної продукції. Синоніми: рослинництва галузь.
Рослинництво механізоване*
−
наукова дисципліна і галузь людської дія
льності, пов'язані з вивченням культурних рослин і виробництвом рослинної продукції на основі землеробства із застосуванням техніки. Синоніми: агротехніка механізована, землеробство механізоване.
Технологія виробництва (вирощування і збирання врожаю) сільс
ькогосподарських культур − 1) наука про закономірності, способи і засоби; 2) сукупність способів і методів; 3) технологічні процеси, що складаються з технологічних операцій − застосування культурних рослин на основі обробітку землі(грунту), з метою одержан
ня рослинної продукції. Синоніми: агротехніка, агротехнологія.
Технологічна операція виробництва сільськогосподарських культур − частина технологічного процесу одержання рослинної продукції, через культуру рослини на основі землеробств, яка виконується на одному робочому місці (на полі, на току, на складі тощо) в певний час (агрострок).
Технологія механізованого виробництва (вирощування і збирання врожаю) сільськогосподарських культур − сукупність знань про способи і засоби одержання рослинної продукції чер
ез культурні рослини, як предмети і знаряддя, на основі обробітку землі (грунту) із застосуванням техніки. Синоніми: агротехніка (агротехнологія) механізована.
Техногічний процес механізованого виробництва (вирощування і збирання врожаю) сільськогосподарсь
ких культур − це частина *
Синоніми прикметника ″
механізований
″ − ″
індустріальний
″, ″
машинний
″
12
сільськогосподарського виробництва, пов'язана з послідовним виконанням робіт (операцій) для одержання рослинної продукції в землеробстві з використанням техніки. Синоніми: агротехнологічний механізований процес.
Технологічна операц
ія механізована виробництва сільськогосподарських культур − це частина механізованого технологічного процесу одержання рослинної продукції в землеробстві, яка виконується за допомогою техніки на одному робочому місці в певний час (агрострок).
Операційна те
хнологія виконання механізованої технологічної операції в рослинництві − послідовність робіт, методи і засоби їх виконання при підготовці і здійсненні механізованої операції в технологічному процесі виробництва сільгоспкультури.
Техніка (технічні засоби) в
иконання механізованої технологічної операції у виробництві сільськогосподарських культур − це відповідні знаряддя, машини, машинні агрегати, за допомогою яких проводяться роботи для здійснення технологічної операції в технологічному процесі виробництва ро
слинної продукції на основі землеробства. Синоніми: сільськогосподарська техніка.
Технологічні (агротехнічні) основи створення і застосування сільськогосподарської техніки − це параметри оптимальних і допустимих технологічних умов (грунту, рослин тощо), у відповідності до яких створюються конструкції машин з обгрунтованими показниками якості, проводиться вибір машин і технологічна наладка їх робочих органів та кількісна оцінка якості роботи.
Якість роботи сільськогосподарської техніки визначається показника
ми якості виконання механізованої технологічної операції; оцінка якості роботи сільгосптехніки проводиться порівнянням фактичних показників якості з базовими, встановленими за певних технологічних умов, або прогнозуванням рівня реалізації біопотенціалу сор
тів сільгоспкультур на основі залежності врожайності від показників якості.
Інженерна агрономія − науковий напрямок, що об'єднує методологічно інженерно
-
агрономічні проблеми на шляху інженерних рішень по створенню і застосуванню засобів механізації та авто
матизації виробництва рослинної продукції з метою забезпечення їх якісної роботи при виконанні технологічних операцій і процесів.
Агрокваліметрія − сфера знань та діяльності працівників механізованого рослинництва (землеробства) та інших галузей виробництв
а рослинної продукції, що охоплює вивчення і визначення параметрів технологічних умов перед створенням і застосуванням сільськогосподарської техніки та обгрунтування, визначення і оцінку кількісних показників якості її роботи на основі теоретичних положень
вирішення інженерно
-
агрономічних проблем.
Агрокваліметричні показники − це загальна назва показників технологічних умов (оптимальних і допустимих) та відповідних кількісних показників якості роботи техніки з виробництва рослинної продукції.
Технологічна с
итуація при механізованому виробництві рослинної продукції в землеробстві (рослинництві) − це комплекс організаційно
-
технічних 13
і технологічних умов господарства в галузі землеробства (рослинництва), від яких залежить вибір машинної технології і сільськогос
подарської техніки для виконання технологічної операції, технологічного процесу.
Технологічна карта механізованого технологічного процесу виробництва сільськогосподарської культури − це таблиця розрахунків по операціях технологічного процесу виробництва (вирощування і збирання врожаю) певної сільськогосподарської культури з визначенням
послідовності, обсягу, технологічних умов, показників якості, строків, технічних засобів, технологічних матеріалів, людських ресурсів і вартості робіт з виробництва певної рослинної продукції. Технологічне прогнозування в механізованому землеробстві (рос
линництві) − це вірогіднісне ствердження про майбутнє в механізованих технологічних процесах виробництва рослинної продукції на основі розробки перспективних технологічних карт по провідних за площею і ефективністю сільгоспкультурах з науково обгрунтованим
прогнозом врожайності і трудозатрат за результатами застосування перспективних способів, технологічних матеріалів, технічних засобів і сортів культурних рослин з високим рівнем біопотенціалу.
Технологічний рівень господарства в галузі землеробства (рослин
ництва) − це відносно
-
порівняльна характеристика господарства з іншими, що знаходяться в однакових грунтово
-
кліматичних умовах, за рівнями розвитку технології і досконалості техніки на основі даних по сільськогосподарських культурах, провідних за площею і ефективністю, з врахуванням відносних величин врожайності, як рівня розвитку технологій, і відносних величин трудозатрат на одиницю площі, як рівня механізації.
Технологія грунтозахисна виробництва сільгоспкультур − певне поєднання агротехнічних прийомів, їх співвідношення та черговість виконання технологічних операцій, застосування техніки, що забеспечує отримання рослинної продукції в галузі землеробства (рослинництва), захищаючи грунт від ерозії.
Технологія екологічно безпечна виробництва сільгоспкультур
–
поєднання методів і засобів отримання рослинної продукції в галузі землеробства (рослинництва), які забезпечують збереження довкілля завдяки мінімальному застосуванню техніки і широкому використанню агротехнічних та біологічних методів знищення бур'янів
, шкідників і хвороб, виключення із технологічного процесу пестицидів, при максимальному використанню органіки (гною, перегною та рослинних рештків) за оптимального співвідношення і нормування мінеральних добрив.
Фітотехнологія − це сукупність існуючих рос
линних (фітотехнологічних) систем та галузей людської діяльності з одержання рослинної продукції в дикій природі, в галузях землеробського рослинництва та за штучних умов, а також науковий напрямок, що вивчає ці фітотехнологічні системи та галузі з метою р
озробки машинних, автоматизованих технологій виробництва рослинної продукції.
Машиновикористання в землеробстві (рослинництві) − дисципліна і сфера 14
інженерних знань, мета яких є вивчання і використання наукового інженерного забезпечення ефективного застосу
вання сільськогосподарської техніки для оджержання запланованих кінцевих результатів виробництва рослинної продукції через культурні рослини на основі обробітку землі (грунту) за конкретних природно
-
виробничих умов в певних агрокліматичних зонах.
Машинний сільськогосподарський агрегат (МСГА) –
це агрегат з механічним чи електричним джерелом енергії, призначений для виконання технологічних операцій в землеробстві (рослинництві).
Коефіцієнт реалізації біопотенціалу (КРБП) культурних рослин може бути інтегрова
ним показником якості роботи МСГА і виконання технологічної операції, що визначається відношенням фактичної чи прогнозованої врожайності певного сорту сільгоспкультури до найвищої можливої, в результаті сортовипробування.
Приведені терміни, визначення наук
ово
-
методологічних напрямків, дисциплін в механізованому рослинництві (землеробстві) слід розглядати як пропозиції, що можуть бути обговорені, уточнені, навіть замінені більш вірними, для подальшого їх введення у відповідний стандарт і словник.
Список вико
ристаних джерел.
1. ГОСТ 16265
−80. Земледелие. Термины и определения. –
Москва, госком СССР по стандартам 1980
−17 с.
2. Сигов В.И., Шурыгин Т.Д. Словарь по земледелию. − Москва: Россельхозиздат, 1987.
-
222 с.
3. Українська сільськогосподарська енциклопедія.
− Київ: Головна ред. УРЕ.
−
Т. 1 1970
-
477 с.; Т.2. 1971
-
535 с.; Т.3. 1972
−538 с.
4. Словарь иностранных слов и выражений/ Авт. Сост. Е.С. Зенович
− Москва: ООО изд
−
ва АСТ и Олимп, 2000
−784 с.
5. Словарь иностранных слов.
− Москва: Госиздат. Иностран. и нац. л
оварей, 1954.
−586 с.
6. Краткий словарь иностранных слов. − Москва: Русский язык, 1988
−632 с.
7. Политехничений словарь. Изд. 3
−
е. − Москва: Советская энциклопедия, 1989.
−656 с.
8. Единая система технологической документации. Термины и определения основных
понятий, ГОСТ 3.1109
−82 − Москва: Госком СССР по стандартам, 1982.
−18 с.
9. Егоров М.Е. и др. Технология машиностроения. Учебник для вузов. Изд. 2
−
е. доп. − Москва: "Высшая школа", 1976
−534 с.
10. Корсаков В.С. Основы технологии машиностроения. Учебник дл
я вузов.
−
Москва: Высшая школа, 1974.
−336 с.
11. Зуев А.А., Гуревич Д.Ф. Технология сельскохозяйственного машиностроения. − Москва: Колос, 1980
−256 с.
12. Янч Э. Прогнозирование научно
−
технического прогресса. −
Москва: Прогрес, 1970. −568 с.
15
13. Мартино Дж. Технологическое прогнозирование. −
Москва: Прогрес, 1977.
−592 с.
14. Глуховский В.С., Зуев В.С., Забаштанский С.А. и др. Операционная технология возделывания сахарной свеклы. −
Киев: Урожай 1988.
−240 с.
15. Ковтун Ю.И. Инженерная агрономия.
−
Киев: Урожай, 198
8. −152
с.
16
. Словарь русского языка. В 4
−
х т. т. 1.
−
Москва: Русский язык, 1985. −702
с.
17. Словник української мови. Т. 1.
−
Київ: Наукова думка, 1970.
−800 с.
18. Солошенко О.В. та ін. Основи агрономії: Навчальний посібник −
Харків: Торнадо, 2003. − 368 с.
19. Растеневодство. Под. ред. проф. В.Н. Степанова. −
Москва: Гос. издат. с
−
х. л
−
ры. 1959.
−428 с.
20. Растеневодство. Из. 4
−
е. Под. ред. П.П. Вавилова. −
Москва: Колос, 1979 −519 с.
21. Пастухов В.І., Ковтун Ю.І., Путятін В.П. Спосіб прогнозування реалізації біопотенціалу сільгоспкультур при механізованих технологічних операціях: Д. п. 61244. А Україна МКИ А 01 В 79/00. В.І. Пастухов, Ю.І. Ковтун, В.П. Путятін
−
Заявл. 05.11.2002; Опубл. 17.11.2003, Бюл. №11.
22
. Ковтун Ю.І., Маковецький О.А. Агровимо
ги чи агрооснови створення і зас
тосування сільгоспмашин
/Вісник ХД ТУСГ., вип. 21 "Механізація с
−
г виробництва" − Харків, 2003.
−
с. 502
−505.
23. Агрокваліметрія. За ред. Д.І. Мазоренка і Ю.І. Ковтуна. −
Харків: РВП Оригінал, 2000. −314 с.
24. Машиновикорист
ання в землеробстві. За ред. В.Ю. І
льченка і Ю.П. Нагірного − Київ: Урожай, 1996. −384 с.
25. Ковтун Ю.І. Система якості "поле
-
машина" з основами агрокваліметрії. − Харків: ПНВП Промпроект, 2007. −140 с.
Аннотация
Проблема терминологии механизированого зем
леделия
Мазоренко Д.И
., Ковтун
Ю.И., Пастухов
В.И.
Обоснована необходимость создания государственного стандарта и словаря терминов механизированого земледелия, даны определения основных понятий.
Annotation
Problem to terminology mechanization husbandries
D
. Mazorenko,Y. Kovtun, V. Pastuchov
The necessity of creation of state standard and dictionary of terms of mechanization agriculture, is of determination of basic concepts,
is grounded.
16
УДК 621.825.5
РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕ
НТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ЗАПОБІЖНИХ РО
ЛИКОВИХ МУФТ
Брощак І.І., к.т.н., доц., Комар Р.В., к.т.н., доц.
Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя
Виведені аналітичні залежності для розрахунку навантажувальної здатності розроблених запобіжних муфт з роликовими відтискними елементами кочення сільськогосподарських машин. Наведено порівняльні результати теоретичних і експериментальних досліджень даних пристроїв і запропоновано рекомендації щодо їх проектування і подальшого дослідження муфт аналогічних конструкцій в сільськогос
подарських машинах і механізмах.
Постановка проблеми. Ефективність і надійність функціонування будь
-
якого технологічного обладнання сільськогосподарських машин (СГМ) і механізмів залежить від його компонувальної схеми, оптимального співвідношення конструктивних, кінематичних і динамічних параметрів, дотримання технології виготовлення і складання базових вузлів, відповідності їх умовам експлуатації, а також від засобів забезпечення захисту робочих органів і приводів від перевантажень. Найпоширенішим
и засобами захисту приводів машин є різного роду запобіжні муфти, а зокрема з елементами кочення, які найбільше відповідають таким вимогам як точність спрацювання; надійність і довговічність, а також зручність при експлуатації.
Аналіз останніх результатів досліджень. Розробкою методик розрахунків різних конструкцій запобіжних муфт займалися багато науковців [1, 2]. Проте розрахунок кожного пристрою має свою специфіку, оскільки кожна із конструкцій характеризується наявністю тих чи інших конструктивних елеме
нтів, які впливають на динаміку їх спрацювання. Мета роботи. Метою роботи є проведення результатів експериментальних досліджень запобіжних роликових муфт СГМ і їх порівняння з теоретичними, з метою надійної і довговічної експлуатації.
Робота виконується в
рамках постанови Кабінету Міністрів України про пріоритетні напрямки розвитку науки і техніки «Новітні та ресурсозберігаючі технології в промисловості, енергетиці та агропромисловому комплексі» на 2003…2008 роки.
Виклад основного матеріалу. Прототипом про
ведених розробок [3, 4] стали відповідні напрацювання [5, 6], які згодом розвинули з метою вдосконалення та модернізації. Відповідними розробками стали карданна запобіжна муфта (рис.1а) і роликова запобіжна муфта (рис.1б). До переваг карданної запобіжної м
уфти відноситься розширення технологічних можливостей і удосконалення конструкції. Перевагою запобіжної роликової муфти СГМ є висока навантажувальна здатність і технологічність конструкції.
17
Рис.
1 –
Конструкції запобіжних муфт з роликовими елементами коч
ення:
а) карданна запобіжна муфта; б) роликова запобіжна муфта
Моделі дослідних муфт виготовлені з врахуванням прив’язочних розмірів стендового обладнання (діаметри посадочних валів d
в
= 35 мм). Габаритні розміри муфт наступні: довжина –
150 мм; зовнішній діаметр –
100 мм. Матеріал обойми і півмуфт сталь марки 25ХГТ (термообробка внутрішньої поверхні обойми: нітроцементація з наступним гартуванням в маслі (
t
= 840 –
860
С) і відпуском (
t
= 180 –
200
С), твердість внутрішньої поверхні обойми 58…60 HRC. В яко
сті тіл кочення використовувались стандартні підшипникові ролики (матеріал ШХ15) з наступними параметрами r
р
= 6, 7, 8, 9 мм.
За результатами досліджень встановлено, що навантаження крутним моментом на пару контакту конічний ролик
-
опорне ребро можна розрах
увати за формулою
(1)
Проте в даній залежності не враховано те, що при кутовому чи радіальному зміщені валів в муфті відбувається зміна значення початкового розміщення кульок карданного вала, що може мати вплив на зміну величини крутного моменту, що пер
едається муфтою. З врахуванням значень можливих кутових чи радіальних зміщень формула для визначення впливу зміни а) б)
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
f
d
D
D
h
r
r
r
tg
d
D
D
h
r
r
r
r
С
T
в
в
p
p
в
в
p
p
в
о
4
arccos
4
arccos
180
2
1
2
1
18
розміщення кульок карданного вала на крутний момент має вигляд
(2)
Для аналізу впливу конструктивних параметрів елементів зачеплення на характер зміни крутного моменту Т
було проведено розрахунок рівності (2) і згідно отриманих результатів побудовано графічні залежності зміни значення крутного моменту. Порівняльний аналіз
підтверджує чітко виражену нелінійну характеристику муфти (рис.2а), що вказує на достовірність даних отриманих теоретичним шляхом. Розбіжність в зміні навантаження знаходиться в межах =
11,2...12,7%. Різниця між даними отриманими експериментальним і тео
ретичним шляхом пояснюється деякою відмінністю між дійсними і теоретичними жорсткостями пружних елементів комбінованої підтискної пружини. Шляхом аналізу та співставлення результатів теоретичних і експериментальних досліджень (рис.2б) встановлено, що для з
абезпечення оптимальної навантажувальної здатності муфти, співвідношення між радіусом ролика і висотою опорного ребра пружної шайби повинно складати h
в
/
r
р
= 0,6...0,9. Встановлено, що кут зміщення має вплив на величину крутного моменту, зокрема в діапазоні
значень кута зміщення валів = 0...8
значення крутного моменту, за повний оберт муфти, змінюється в межах T
= 0...4,1%; в діапазоні = 0...11
змінюється до 7,6%; в діапазоні = 0...15
зміна Т
досягає 14,4%; при = 20
і 25
, відповідно 26,1 і 42%.
Рис.2
–
Залежність зміни навантаження від параметрів муфти:
а) характеристика Т
= f
(
) в залежності від жорсткості підтискних елементів (1 –
С
= 6000 Н/м; 2 –
С
= 9000 Н/м; 3 –
С
= 12000 Н/м); б) пари контакту ролик
-
ребро шайби
–
теоретична; –
експериментальна залежність
.
arccos
1
sec
cos
1
1
sec
cos
cos
0
в
в
p
p
п
к
o
о
h
r
r
r
tg
h
r
R
R
С
T
0
2
4
6
8
10
12
5
15
25
35
45
55
65
Ò
,
Н
м
, град 1
2
3
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
0,006
0,007
0,008
0,009
Ò
,
Н
м
r
ð
, м 1
= 12,8 % 3
= 10,3 % 2
= 8,2 % h
â
= 0,004 м
h
â
= 0,002 м
h
â
= 0,003 м
а)
б)
19
В даній серії експериментів навантаження фіксувалося по моменту спрацювання муфти в режимі перевантаження. Кількість пар контакту становила z
= 4. Отримані результати підтвердили дані теоретичних розрахунків, похибка знаходит
ься в межах 8,2...12,8%. Експеримент підтвердив попередні теоретичні припущення про зменшення навантажувальної здатності муфти із збільшенням діаметра тіл кочення при стабільному значені жорсткості пружин і величині їх попереднього підтиску. Втрати наванта
жувальної здатності, при постійній висоті ребер пружної шайби hв і збільшені діаметра ролика з інтервалом 2 мм, становили відповідно 41,1% для h
в
= 0,004 м; 40,8% для h
в
= 0,003 м; 35% для h
в
= 0,002 м.
У розробленій роликовій запобіжній муфті навантаження
крутним моментом на пару контакту ролик
-
виїмка можна знайти за наступною залежністю
(3)
Для визначення впливу конструктивних параметрів на характер зміни крутного моменту було проведено розрахунок на ПЕОМ аналітичної залежності (3). На основі отриманих
результатів було побудовано графічні залежності зміни навантажувальної здатності від конструктивно
-
силових параметрів пари контакту муфти (рис.3).
Рис. 3
–
Графічні залежності зміни крутного моменту при змінній величині радіуса ролика: а) від радіуса виїмки; б) від кількості пар контакту(1 –
r
р
= 0,008 м; 2 –
r
р
= 0,009 м;
3 –
r
р
= 0,010 м; 4 –
r
р
= 0,011 м)
Проаналізувавши отримані результати теоретичних досліджень можна f
r
r
tg
D
d
n
tg
s
D
D
T
р
в
T
T
T
arccos
2
4
,
2
1
200
5
,
0
8
2
2
2
1
0
25
50
75
100
125
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
r
в
, м
1
Т
,
Н
м
3
2
4
60
120
180
240
300
360
420
480
2
3
4
5
6
z
1
Т
,
Н
м
3
2
4
а) б)
20
констатувати, що на величину крутного моменту, що передає муфта суттєво впливає співвідношення між радіусом виїмки і радіусом ролика r
в
/
r
р
. Відповідно чим більше це співвідношення тим більше навантаження здатна передавати пара контакту. Встановлено, що максимальні крутні моменти зачеплення передає при співвідношеннях r
в
/
r
р
= 0,64…0,87, що пояснюється більшою плямою контакту елементів пари зачеплення. Збільшити навантажувальну здатність пристрою можна також шляхом підбору підтискних елементів у вигляді па
кетів тарілчастих пружин. Найбільш ефективним способом є збільшення не кількості пружин в пакеті, а збільшення товщини листа пружини. Так зокрема при радіусі ролика в плямі контакту r
р
= 0,008 м і товщині листа пружини s
= 1 мм навантаження складає 52,7 Н
м, а при s
= 2,6 мм становить 302 Н
м, тобто при збільшенні s
в 2,6 рази навантажувальна здатність пристрою зростає майже в 6 разів. Таким чином можна суттєво збільшувати навантажувальну здатність захисних пристроїв СГМ, проте необхідно проводити додаткові
розрахунки на міцність елементів пар зачеплення.
Висновки. На основі проведених досліджень можна зробити відповідні висновки. Для карданної запобіжної муфти сільськогосподарських машин:
1.
Збільшення діаметра ролика на 2 мм, при постійній висоті опорного
ребра, спричиняє втрату навантажувальної здатність до 41,1%;
2.
Співвідношення між висотою h
в
опорного ребра пружної шайби і радіусом ролика rр повинно бути в межах h
в
/
r
р
= 0,6...0,9;
3.
Раціональний діапазон кутових та радіальних зміщень для досліджувано
ї конструкції муфти складає = 0…30
; r
= 0…16 мм.
Для роликової запобіжної муфти:
1.
Максимальні крутні моменти зачеплення передає при співвідношеннях r
в
/
r
р
= 0,64…0,87;
2.
При збільшенні товщини листа пружини s
в 2,6 рази навантажувальна здатність пристрою зростає майже в 6 разів;
3.
Конструктивне виконання пристрою, за рахунок демпфера, зменшує ударні динамічні навантаження в приводі, що покращує ресурсні та шумові характеристики муфти.
Список використаної літе
ратури
1.
Решетов Д.Н. Детали машин. –
М. «Машиностроение», 1989. –
495 с. 2.
Поляков В.С., Барабаш И.Д. Муфты. Конструкция и расчет. –
Л. «Машиностроение», 1988. –
835 с.
3.
Ряховский О.А., Иванов С.С. Справочник по муфтам. -
Л.: Политехника, 1991. –
384
с.
4.
Малащенко В.О. Муфти приводів. Конструкції та приклади розрахунку. Навчальний посібник -
Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2006. –
196 с.
21
5.
Патент України на корисну модель №21510, МПК F16D 7/06 (2007.01). Ролик
ова запобіжна муфта / Брощак І.І. -
№ u 2006 10747; Заявл. 11.10.2006; Опубл. 15.03.2007, Бюл.№3. –
4 с.
6.
Патент України на корисну модель №21547, МПК F16D 7/06 (2007.01). Карданна запобіжна муфта / Брощак І.І. -
№ u 2006 10910; Заявл. 16.10.2006; Опубл.
15.03.2007, Бюл.№3. –
4 с.
Аннотация
Результаты экспериментальных исследований предохранительных роликовых муфт
Брощак И.И., Комар Р.В.
Выведены аналитические зависимости для расчета нагружающей способности разработанных предохранительных муфт с роликовым
и элементами качения. Приведены сравнительные результаты теоретических и экспериментальных исследований данных устройств и предложены рекомендации относительно их проектирования и последующего исследования муфт аналогичных конструкций в машинах и механизма
х.
Abstract
Results of experimental researches preventive roller clutches
I. Broschak, R. Komar
Analytical dependences are shown out for the calculation of loading ability of the developed preventive clutches with the rolling press elements. The comparativ
e results of theoretical and experimental researches of information of devices are resulted and recommendations are offered in relation to their planning and subsequent research of clutches of analogical constructions in machines and mechanisms.
УДК 621.87
ДО ПИТАННЯ НАВИВАННЯ
ГВИНТОВИХ ТРАНСПОРТН
ИХ ЕЛЕМЕНТІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИ
Х
МАШИН
Гудь В.З., к.т.н., доц., Ляшук О.Л., к.т.н., доц., Левенець В.Б.
Густинський коледж Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя
Тернопільський держа
вний технічний університет імені Івана Пулюя
Виведені аналітичні залежності для визначення напружено
-
деформованого стану при навиванні гвинтових заготовок піднімально
-
транспортних механізмів сільськогосподарських машин в зоні розтягу і стискування, а також
для визначення поздовжньої сили і згинного моменту, як інтегральну суму за висотою заготовки від тангенціальних напружень. 22
Результати експериментальних досліджень підтвердили теоретичні передумови навивання гвинтових заготовок з високою відносною шириною до 22…18 одиниць.
Постановка проблеми. Гвинтові механізми отримали широке застосування у всіх галузях народного господарства в якості засобів механізації та автоматизації виробничих процесів.
Сучасний розвиток усіх галузей народного господарства вимагає зн
ачного підвищення техніко
-
економічних параметрів засобів механізації і автоматизації багатофункціонального призначення.
Аналіз останніх досліджень. Питанням теорії та практики гвинтових механізмів присвячено цілий ряд праць [1, 2, 3, 4], однак цілий ряд пи
тань залишаються не вирішеними.
Мета досліджень. Метою роботи є розроблення теоретичних передумов формоутворення гвинтових робочих органів засобів механізації та автоматизації.
Робота виконується згідно постанови Кабінету Міністрів України «Про розвиток сі
льськогосподарського машинобудування і забезпечення агропромислового комплексу конкурентноздатною технікою» на 2003…2008 роки.
Результати досліджень. Аналіз теоретичних досліджень відомих технологічних процесів формоутворення гвинтових деталей машин показа
в, що розробка наукових засад для проектування раціональних методів їх виготовлення методами навивання на основі теорії пластичності, а також зменшення часу обробки гвинтових деталей за рахунок утворення профілю на вершині є актуальною темою і має важливе значення.
У випадку згинання стрічки для одержання гвинтової заготовки (ГЗ) з високою питомою висотою напружений стан можна вважати плосконапруженим. В результаті згинання розміри стрічки у зоні деформування змінюються як в радіальному, так і в осьовому на
прямках. З врахуванням того, що максимальні радіальні напруження незначні, порівняно з напруженням текучості s
, закон зміни товщини h
поперечного перерізу стрічки з використанням умови нестискуваності виражається залежністю [1]
o
H
h
,
(1)
де Н
–
початкова товщина стрічки, мм;
h
–
товщина поперечного перерізу на відстані від центра кривизни, мм;
о
–
радіус кривизни нейтрального шару; –
миттєвий радіус
кривизни, мм.
Для широких стрічок ширина поперечного пере
різу, що відповідає h
для вузьких, в процесі згинання не змінюється та реалізується плоско
-
деформований напружений стан. Для відношення ширини стрічки до початкової ширини нежорсткої 23
гвинтової заготовки, яке характеризує її зменшення в процесі навивання =
B
1
/
B
, радіус нейтрального шару деформації o визначається аналогічно до [2] з умови сталості об`єму елементарної ділянки до і після згинання: r
r
S
o
2
2
,
(2)
де –
коефіцієнт звуження ширини стрічки;
–
радіус центра тяжіння перерізу у випадку зміни товщини ГЗ, мм; S
r
–
радіус зовнішнього ребра (радіус навивання); r
–
радіус оправи, мм. Доцільно розглядати характер розподілу згинального моменту, поздовжніх і дотичних сил у зоні деформації для того, щоб визначити ділянку, де дотичні напруження зводяться до мінімуму. Якщо виділити зону пластичної деформації, то у полярних координатах O
(ри
с.1), де вісь O
перпендикулярна до вектора подачі стрічки, пластична деформація по колу оправи розподіляється від O
1
(
r
, 1
) до O
2
(
r
,
2
).
У випадку навивання стрічки на ребро із врахуванням зміцнення значення поздовжньої сили та згинального моменту визнача
ли як інтегральну суму за висотою заготовки елементарних сил і моментів від тангенційних напружень [5]:
o
н
н
o
S
н
o
TO
ПH
r
r
H
N
ln
2
2
2
o
S
S
н
o
r
r
r
r
ln
2
ln
2
;
(3)
S
o
н
S
S
S
o
TO
r
H
П
r
r
r
r
r
H
M
9
3
2
3
2
2
2
2
2
2
9
2
ln
3
4
4
3
ln
3
н
S
o
н
S
н
н
н
S
o
S
r
r
r
r
2
ln
3
2
o
S
r
r
r
r
.
(4)
Для визначення зусиль деформації в зоні формоутворення і впливу на них площ поверхні контакту формувального ролика з стрічкою що навивається, знаходимо цю площу як подвійний інтеграл по поверхні контакту D
:
dxdy
dy
dz
dx
dz
S
D
)
(
2
2
1
,
(5)
де
z
= f(x, у)
—
рів
няння поверхні навитої заготовки;
х
, у
—
декартові координати, направлені уздовж осі обертання і напряму руху ролика відповідно. Запишемо рівняння формувального ролика
24
,
0
)
(
)
(
)
,
,
(
2
2
2
2
0
2
R
y
z
z
s
x
z
y
x
F
(6)
де
z
o
—
z
—
відстань точок поверхні заготовки від осі заготовки; R
–
радіус заготовки
,
—
радіус скруглення на торці витка заготовки;
s
—
поперечна подача формувального ролика при навиванні, яка дозволяє визначити часткові похідні, необхідні для обчислення площі зо
ни деформації.
Після диференціювання неявної функції одержимо
2
2
2
2
2
2
2
2
)
(
)
(
)
(
)
(
y
R
s
x
s
x
s
x
R
s
x
dx
dz
;
(7)
2
2
2
2
)
(
y
R
s
x
y
dx
dz
.
(8)
Тоді інтеграл рівняння (11) після перетворень, має вигляд
)
(
2
2
2
2
2
2
.
)
(
1
)
(
D
dxdy
y
R
s
x
s
x
R
S
(9)
Поверхня контакту в загальному випадку складається з ділянки, розташованої в зоні, вже деформованій формувальним роликом S
1
, і ділянки в зоні недеформованої заготовки S
2
. Після інтегрування виразу (15) по змінній у
і відповідних перетворень визначимо
;
)
(
1
4
)
(
1
)
(
1
2
arcsin
)
(
1
1
2
2
2
0
2
2
1
d
A
A
A
S
a
T
(10)
;
)
(
1
)
1
(
)
(
1
arcsin
)
(
1
1
2
2
2
2
2
2
1
d
A
A
A
A
S
a
(11)
де .
)
1
(
1
;
/
;
2
/
;
/
2
d
s
R
A
25
Для інженерних розрахунків приведено значення наближених залежностей, одержаних безпосередньою оцінкою реальних значень параметрів
T
dp
A
S
0
2
1
;
)
1
(
2
(12) T
T
dn
n
A
S
2
2
2
2
.
2
)
1
(
(13)
Після інтегрування залежностей (12) і (13) знаходимо наближені формули для визначення двох площ, що становлять
;
)
(
)
1
(
3
4
2
/
3
2
1
A
S
(13)
].
)
(
4
1
)
2
(
2
2
2
arcsin
2
[
)
1
(
2
2
2
A
d
S
(14)
Повна площа поверхні контакту формувального ролика із заготовкою визначається як сума S
= S
1
+ S
2
. Використовуючи наближені формули перетворення підкореневого виразу та логарифмічної функції, отримуємо наближені залежності для визначення зусиль:
2
4
1
1
1
ln
3
r
r
r
r
r
r
П
r
r
r
r
r
r
l
S
N
S
S
S
TO
S
o
S
S
o
;
(15)
S
o
S
S
S
S
S
TO
z
r
r
r
r
r
r
l
r
r
r
r
r
r
П
S
P
2
4
1
1
1
ln
3
.
(16)
Момент, необхідний для навивання спіралей на оправу, залежить від конструктивних особливостей оправ і у загальному випадку описується залежністю [4]:
S
z
o
н
r
l
P
k
M
, (17)
де
k
о
-
коефіцієнт, що враховує конструктивне виконання оправи.
Якщо величина поздовжньої розтягувальної сили відома, то радіус нейтральної поверхні можна визначити з співвідношень: 26
для П
= 0:
s
r
S
н
r
r
2
1
;
(18)
для П
0:
S
o
TO
o
TO
TO
S
н
r
П
r
П
r
r
ln
2
ln
2
2
1
.
(19)
Одержані аналітичні залежності дозволяють з високою точністю здійснювати розрахунки силових параметрів процесів навивання та калібрування і можуть братись за основу в розробці технологічних процесів пластичного деформування широкополосних гвинтових заготов
ок з відношенням ширини до їх товщини в межах 18
...
12
b
. , які показані на рис.
2.
Рис. 2
–
Зразки заготовок гвинтових опор і гвинтових конвеєрів, одержаних щільним навиванням стрічки на оправі. Параметри стрічок –
Сталь 3 і Cталь
0,8кп.
Вис
новки:
встановлено і визначено сили, що виникають в процесі навивання гвинтових заготовок піднімально
-
транспортних машин на оправку;
досліджено процес деформації і напружено
-
деформівний стан в місцях згину заготовки формувальними роликами;
створено основу проектування технологічного оснащення для виготовлення заготовок з відносношенням ширини до її товщини в межах b
=12…18.
Список використаних джерел
1.
Гевко Б.М. Технология изготовления спиралей шнеков. -
Львов.: Вища школа. Изд
-
во при Львов. Ун
-
те, 1986. -
128 с.
2.
Гевко Б.М., Пилипец М.И., Рогатынский Р.М. Приспособления для навивки спиралей шнеков. // Машиностроитель. -
1986. -
/ 8. -
С. 15
-
16
27
3.
Прагер В., Ходж Ф.Г. Теория идеально пластических тел. –
М.: Изд
-
во иностр. лит., 1956.
-
398 с.
4.
Гудь В.З., Д
анильченко Л.М., Гевко І.Б. Теоретичні дослідження технологічних процесів гарячого та холодного навивання гвинтових і кільцевих заготовок деталей машин //Вісник Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. –
Тернопіль, 2003, С.15
-
2
0.
5.
Патент №45678, Україна. Спосіб профілювання гвинтових заготовок. Лещу Р.Я., Гудь В.З., Гевко І.Б. Бюл.№4, 2002р.
Аннотация
К вопросу навивки винтовых тренспортных элементов сельскохозяйственных машин
Гудь В.З., Ляшук О.Л. Левенец В.Б.
Выведены аналит
ические зависимости для определения нагружено деформированного состояния при навивке винтовых заготовок подъемно
-
транспортных машин в сельском хозяйстве в зоне растяжения и сжатия, а также для определения продольной силы и изгибающего момента, как интеграл
ьную суму по высоте заготовки от тангенциальной нагрузки.
Abstract
To question of navivki of spiral trensportnykh elements of agricultural machines
V.Gud, O. Ljashyk, V. Levenets
The analytical dependences for determination of the strained state at screw b
illets winding of hoisting transport machines in stretching and compressing area are developed, as will as for determination of longitudinal force and the bending moment as the integral sum according to the billet height from the tangential stress. УДК 67
8.4.06
ТЕХНОЛОГІЧНІСТЬ КОНС
ТРУКЦІЇ ПЛАСТМАСОВИХ
ДЕТАЛЕЙ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИ
Х МАШИН
Ляшук О.Л., к.т.н., Гнатьо П.М.
Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя
Наведена методика відпрацювання конструкцій деталей сільськогосподарських машин, які виготовлені із пластмас, на технологічність конструкцій з метою забезпечення їх міцності, надійності і довговічності і не травмувати продукцію виробництва. Визначено критерії за якими визначається технологічність конструкції деталей сільськогосп
одарських машин виготовлених з пластмас.
28
Постановка проблеми. Перевагами деталей сільськогосподарських машин, які виготовлені з пластмас перед металічними є наступні: зменшення маси, коефіцієнта тертя, стійкість перед хімічними та фізичними факторами, не п
ошкоджуючи продукції сільськогосподарського виробництва, та інше.
Аналіз результатів останніх досліджень. Питаннями виготовлення виробів із пластмасових матеріалів, а також їх надійністю та довговічністю присвячені роботи ряду авторів [1,2,3,4], однак ціли
й ряд питань залишився ще не вирішеним.
Мета роботи. Метою роботи є обґрунтування технологічності конструкцій пластмасових деталей сільськогосподарських машин і особливостей їх проектування і виготовлення з метою забезпечення їх надійності і довговічності.
Робота виконується згідно постанови Кабінету Міністрів України “Про розвиток сільськогосподарського машинобудування і забезпечення агропромислового комплексу конкурентноздатною технікою” на 2004…2008 роки.
Виклад основного матеріалу. Конструкція пластмасо
вих деталей істотно впливає на конструкцію форми (залежну від технологічності виробу) і якісних показників виробу, які, у свою чергу, залежать як від технології його виготовлення, так і від його конструкції. У зв'язку з цим деталь слід конструювати одночас
но з аналізом його технологічності. При цьому необхідно враховувати те, що у ряді випадків помилки, закладені при розробці деталі, не можливо виправити вибором конструктивних параметрів форми. Типовою помилкою є механічне перенесення конструктивних елемент
ів деталей виготовлених з металу, на пластмасові деталі, що, як правило, приводить до погіршення технологічних і конструкційних властивостей пластмасового виробу.
При конструюванні пластмасових виробів необхідно прагнути до забезпечення раціональних умов перебігу матеріалу у формі під час виготовлення, підвищенню точності деталей, зменшенню внутрішніх напружень, викривлення, циклу виготовлення. Вимоги до конструкції пластмасових виробів зводяться до наступних: допуски повинні бути технічно обґрунтованими; деталі повинні мати технологічні ухили; по можливості необхідно уникати різких виступів і западин; вироби повинні мати закруглення для збільшення механічної міцності, полегшення процесу формоутворення; стінки виробу по можливості повинні бути рівної товщин
и без різких переходів; для збільшення міцності окремих елементів пластмасового виробу, забезпечення спеціальних властивостей (електрична, магнітна провідність і ін.), підвищення зносостійкості, поліпшення декоративних властивостей. З метою зміцнення в кон
струкцію виробу рекомендується вводити металеву або іншу арматуру; конструкція виробу повинна передбачати місце підведення литника, положення виштовхувачів, слідів від вставок і розташування лінії роз'єму формоутворювальних елементів та інше.
Точність плас
тмасових виробів залежить від багатьох чинників: розсіювання технологічних властивостей матеріалу від партії до партії, 29
чутливості матеріалу до змін технологічного режиму і здатності устаткування підтримувати постійні технологічні параметри та ін. Оскільки
ці показники, особливо два перших, міняються в досить широких межах, то не можна механічно переносити допуски металевих виробів на пластмасові. При сполученні пластмасових деталей з металевими або пластмасовими слід керуватися ГОСТ 11710
—
71 і ГОСТ 11709
—
8
1 (СТ СЭВ 1158
—
78) [3].
Зовнішня форма деталі повинна по можливості забезпечувати застосування нероз'ємних матриць і пуансонів, оскільки вартість форм при роз'ємних оформуючих елементах значно зростає, а зносостійкість знижується. Крім того, як правило, зб
ільшується трудомісткість виготовлення самих деталей.
Конфігурація деталі не повинна перешкоджати вільному перебігу маси при заповненні формоутворювальної порожнини, тому при розробці деталі слід завжди прагнути до максимального спрощення його форми, додав
ати йому плавні контури із закругленими кутами (без збитку для експлуатаційних властивостей). Вибір площини роз'єму багато в чому визначає точність різних елементів пластмасової деталі при прямому пресуванні. Слід прагнути до того, щоб найбільш відповідаль
ні елементи деталі не потрапляли в площину роз'єму пуансона і матриці, оскільки на їх точність впливатиме погрішність, залежна від товщини облою. Необхідно, щоб лінія роз'єму співпадала з ділянками простої конфігурації і знаходилася в одній площині для спр
ощення операції обробки облоя.
Товщина стінки визначається, в першу чергу, конструктивними вимогами, проте технологічні особливості формування пластмас накладають певні обмеження. Мінімально можлива товщина стінки залежить від здатності матеріалу заповнюва
ти форму, тобто від його в'язкості, висоти стінки і конфігурації виробу, місця підведення литника. Мінімальна рекомендована товщина коливається в межах 05….1,5мм, а максимальна 3…5мм.
Найбільш важлива вимога при конструюванні виробу –
забезпечення рівної т
овщини стінок і днищ. Якщо це забезпечити не вдається, то різнотолщинність, що допускається, не повинна перевищувати наступних відносин: при пресуванні 2:1, при литві реактопластов 5; 1, при литві термопластов 1,5 : 1 (максимум 2:1).
Для забезпечення вільн
ого (без пошкоджень) виймання відлитих деталей з форми на зовнішній і внутрішній поверхнях виробу, ребрах, отворах, пазах у напрямі роз'єму формувальних елементів форми необхідно передбачати технологічні ухили. Технологічні ухили внутрішніх поверхонь і отв
орів повинні бути більшими ухилів зовнішніх поверхонь, оскільки при розкритті форми внутрішні поверхні за рахунок усадки обтискають форму елементи, а зовнішні, навпаки, відходять від стінок форми і менше перешкоджають видаленню відливання.
Правильно спроек
товані ребра дозволяють: збільшити жорсткість і міцність виробу; зменшити товщину стінки, масу виробу і, відповідно, скоротити цикл виготовлення; поліпшити умови заповнення форми (ребра виконують функції додаткових каналів литників) і при цьому понизити 30
ви
кривлення. Товщину, довжину і розташування ребер слід приймати на ранньому етапі проектування. Товсті, важкі ребра приводять до утворення потовщень або інших дефектів в місцях сполучення ребра із стінкою.
При конструюванні ребристих плит, днищ та інших дет
алей з плоскою поверхнею необхідно розташовувати ребра по діагоналях або діаметрах, щоб забезпечити необхідну жорсткість виробу і зменшити викривлення стінок і днищ. Важливо також уникати скупчення маси в місцях перетину ребер. Конструкція з хрестоподібним
и ребрами є жорсткішою і може сприймати більші навантаження, проте концентрація маси в місцях перетину ребер подовжує цикл виготовлення через збільшення витримки і викликає утворення дефектів на виробах з термопластів. Зсув ребер понижує концентрацію маси у вузлі, але також приводить до зменшення жорсткості виробу.
Гострі кути в місцях з'єднання стінок сприяють викривленню їх в процесі охолодження і є однією з головних причин, що викликають концентрацію напружень і, відповідно, несучу здатність виробу. Це н
еобхідно враховувати при розробленні виробів з пластичних мас. Мінімальний радіус закруглення деталей залежить від конструкції виробу і його функціонального призначення, а також від марки матеріалу. Для ненавантажених виробів невеликих розмірів допускаєть
ся 0,25 мм, а для навантажених і габаритних виробів 0,5...1,6 мм. Радіуси закруглення різей в западині не повинні бути менше 0,1 мм.
Отвори, що одержуються в процесі формування, на відміну від одержуваних механічною обробкою, можуть мати найрізноманітнішу і складну форму поперечного перерізу. В процесі формування можна одержувати отвори з осями, що перетинаються під різними кутами. Проте це різко ускладнює конструкцію форми і, відповідно, підвищує вартість виробу.
Залежно від вимог, що ставляться до міцност
і виробу, його може бути армовано металевою, керамічною, скляною, пластмасовою (іншого вигляду), гумовою і іншою арматурою.
Найчастіше використовують металеву арматуру, яка додає виробу міцність, зносостійкість, розмірну точність, покращує його магнітну і електричну провідність декоративні властивості. Застосування керамічних кілець, втулок підвищує зносостійкість виробів. Гумова арматура додає виробу амортизуючі властивості і може використовуватися для швидкого і простого кріплення деталі. Пластмасову арма
туру використовують для поліпшення механічних властивостей основного матеріалу виробу і надання йому декоративних властивостей, отримання зображення різних знаків на поверхні виробу (наприклад, клавіш із зображенням цифр і букв) і т.п. Крім того, гумова і пластмасова арматура дозволяє в ряді випадків різко зменшити витрату дефіцитного матеріалу і скоротити витримку на даній операції зменшенням товщини стінки. Для сприйняття робочих осьових навантажень і крутних моментів, на арматурі повинні бути передбачен
і спеціальні утримуючі елементи. У простої дротяної арматури, виготовленої з тонкого матеріалу (дроту), це різні відгини, розрізи, розплющені елементи, петлі і т.д. Штампована арматура з листового 31
металу завтовшки менше 1 мм повинна мати відгини, бічні вир
ізи завглибшки 0,3
–
0,5 мм. Для арматури завтовшки більше 1 мм рекомендують використовувати отвори, а стрижньова і втулкова арматура для сприйняття крутного моменту на запресованій поверхні повинна мати грані, лиски, накатку та інше, для сприйняття осьового
зусилля –
буртики, заплечики, проточки, пази і інше.
Разом з перерахованими вимогами до арматури, необхідною умовою надійного її з'єднання з пластмасою є попередня обробка (очищення) поверхонь зчеплення від забруднень і попередній її підігрів до температу
ри литва (пресування).
Конструкції висівних дисків апаратів точного висіву насіння цукрових буряків і гороху різних фракцій [5], які доцільно виготовляти з пластмас зображена на рис.1. Рис.1
–
Конструкції висівних дисків апарату точного висіву насіння з
різними конструктивним виконанням комірок під зернини цукрових, кормових буряків і гороху різних фракцій.
1 –
висівні диски; 2 –
комірки під зернини; 3 –
круговий паз для встановлення клина, що виштовхує зернини з висівного диска.
Встановлено, що для висі
вних апаратів точного висіву насіння диски доцільно виготовляти з поліаміду ненаповненого марок ПА
-
6 або ПА
-
12 з шорсткістю поверхонь 6,3 мкм, які не травмують висівне насіння.
До переваг пластмасових деталей сільськогосподарських машин відноситься те, що
вони під впливом вологи не піддаються дії корозії.
Список використаних джерел
1.
Анилович В.Я. и др. Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин. Минск: Урожай, 1974. –
264с. 2.
Карпусь В.Є. Технологічні основи машинобудування. Харків, 2007. –
288с.
3.
Якімов О.В., Марчук В.І., Лінчевський П.А. та інші, Технологія машино та приладобудування. Луцьк, 2005. ЛДТУ –
710с.
4.
Потураєв В.А. Резиновые и резино
-
металические детали машин, Издательство : М., 1966. –
300с.
1
3
2
1
3
2
a
R
32
5.
Патент №10433. Україна. Висівний апарат точного висіву насіння. Гнатьо П.М., Чвартацький І.І. та інші. Бюл. №11, 2005. Аннотация
Tехнологичность конструкции пластмассовых деталей сельскохозяйственных машин
Ляшук О.Л., Гнатьо П.М.
Приведена методика отработки конструкций деталей сельскохозяйственных машин, которые изготовлены из пластмасс, на технологичность конструкций с целью обеспечения их прочности, надежности и долговечности, и не травмировать продукцию производства. Определенно критерии за которыми определяется технологичнос
ть конструкции деталей сельскохозяйственных машин из пластмас.
Abstract
TECHNOLOGICALNESS OF CONSTRUCTION OF PLASTIC DETAILS OF AGRICULTURAL MACHINES
O.Lyashuk, P.Gnatyo
The method of working off the constructions of details of agricultural machines which are made from plastics is resulted, on technologicalness of constructions with the purpose of providing of their durability, reliability and longevity, and not to injure the products of production. Certainly criteria which the technologicalness of construc
tion of detail of agricultural machines is determined.
УДК 621.369 ДО ПИТАННЯ ВИГОТОВЛЕ
ННЯ СОЛЕНОЇДІВ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИ
Х МАШИН
Дзюра В.О., к.т.н., Палюх А.Я. Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя
Виведені аналітичні залежнос
ті для визначення моменту необхідного для виготовлення соленоїдів при їх навиванні на оправку. Наведено результати експериментальних досліджень навивання соленоїдів різних типорозмірів для різних матеріалів. Дані практичні рекомендації щодо вибору конструк
тивних і технологічних параметрів соленоїдів при їх виготовленні.
Постановка проблеми. Широке використання соленоїдів в теплообмінниках, радіаторах, конденсаторах, а також використання індукційного нагріву для різних видів термообробки при виготовленні і в
ідновленні деталей машин вимагає відповідних рекомендацій щодо методів 33
проектування спеціального, високопродуктивного технологічного обладнання і оснащення для їх виготовлення. Аналіз останніх результатів досліджень. Питанням проектування і виготовлення с
оленоїдів різної конструкції і службового призначення присвячені роботи ряду вчених [1, 2, 3, 4]. Розроблено ряд пристроїв для промислового виготовлення соленоїдів, однак мають місце цілий ряд питань, що стосуються гартування тіл обертання по зовнішньому і
внутрішньому діаметрах малих розмірів які чекають свого вирішення. Робота виконується в рамках постанови Кабінету Міністрів України “Про розвиток сільськогосподарського машинобудування і забезпечення агропромислового комплексу конкурентноздатною технікою
” на 2004…2008р.
Мета роботи. Метою даної роботи є обґрунтування і уточнення конструктивних і технологічних параметрів технологічного оснащення для виготовлення індукторів поверхневого нагріву і гартування тіл обертання, як при виготовленні так і при відно
вленні деталей машин.
Реалізація результатів досліджень. Основною частиною індуктора є індукційний провід, конструкція якого в значній мірі визначає результати гартування. Всі типи індукторів ділять на дві групи: індуктори для гартування на середніх (1000…
10000 Гц) частотах і індуктори для гартування на високих частотах (радіочастотах).
Простішим видом індукторів є кільце, яке зігнуте з мідної або латунної труби або шини. При пропусканні змінного струму через провід індуктора навколо нього виникає магнітне поле, напруження якого періодично змінюється, а товщина мідної трубки вибирається в межах 1…2,0 мм.
Колодки індукторів виготовляють масивними з міді товщиною 8…12мм з отворами для їх закріплення до трансформаторів.
Ширина індукційного проводу при одиничном
у способі нагріву приблизно рівна ширині зони гартування поверхні деталі. Величина зазору між робочою поверхнею індуктора і деталлю, яка нагрівається, вибирається в межах 2...5мм, а в окремих випадках ширина загартованої полоси на 10..20% менша ширини інду
ктора.
Пристрій для навивання соленоїдів (рис.1) [5] виконано у вигляді формувальної оправки 1, по зовнішньому діаметру якої виконана гвинтова канавка 2 радіусом рівним зовнішньому радіусу трубки соленоїда 3. Глибина цієї канавки є меншою величини відпружинення соленоїда. Затискний елемент 4 кінця соленоїда 3 виконано у вигляді циліндричного пальця з зовнішнім діаметром рівним внутрішньому діаметру трубки соленоїда, який по довжині виконаний по радіусу рівному радіусу гвинтової канавки оправки 2. П
ричому кінець затискного елемента, який виступає з трубки соленоїда є зрізаний по зовнішньому діаметру і за допомогою гвинтів 5 жорстко закріплений до тіла оправки 1. Затискний елемент 4 виконує подвійну роль, перше –
здійснює кріплення кінця трубки солено
їда, друге –
забезпечує якісний процес формоутворення при затиску трубки притискним роликом 6 без деформування соленоїда і особливо його кінця.
34
Рис. 1
–
Схема пристрою для навивання соленоїдів
Формувальна оправка 1 внутрішнім шпоночним отвором 7 жорстко встановлена на приводному валу 8 за допомогою шпонки 9. По зовнішньому діаметру притискного ролика 6 виконана гвинтова канавка 10 радіусом рівним зовнішньому радіусу трубки соленоїда 3, глибиною більшою зовнішнього його радіуса, з кроком рівним кроку гвинт
ової канавки 2 в оправці 1. При чому внутрішнім діаметром притискний ролик 6 встановлений на вісь 11 під кутом β
рівним куту підйому гвинтової канавки 2 трубки соленоїда 3, з можливістю кругового обертання, а вісь 11 жорстко закріплена до супорту 12 верста
ту.
На супорті верстату жорстко закріплено механізм подачі заготовки соленоїда 3 в зону формоутворення за допомогою подаючих роликів 13, а притискний ролик 6 до супорта 12 жорстко кріпиться за допомогою оправки 14.
Робота пристрою здійснюється наступним чи
ном. Трубка соленоїда потрібної довжини на 3
-
5 витків своїм кінцем встановлюється внутрішнім отвором на затискний елемент 4, який за допомогою гвинтів 5 жорстко кріпиться до тіла формувальної оправки 1. До цього кінця трубки підводиться притискний ролик 6,
встановлений до супорта 12 під кутом . На супорті виставляється величина подачі рівною кроку канавки 2 на формувальній оправці. До трубки соленоїда 3 підводяться подаючі ролики 13 з приводом (на кресленні не показані). Після цього включається верстат і формувальна оправка 1 здійснює обертовий рух, в результаті чого здійснюється навивання 3
-
5 витків соленоїда. Після навивання верстат зупиняють, відкручують гвинти 5 і соленоїд знімають з оправки.
При згині труб круглого січення згинний момент визначають із
виразу [4]:
35
,
(1)
де
W
–
момент опору, для круглих труб ,
d
з
–
зовнішній діаметр труби;
d
в
–
внутрішній діаметр труби;
-
екстрапольова границя текучості, визначається із виразу
,
(2)
-
відносне видовження в момент початку утворення шийки при ро
зтягу зразка, умовно можна рахувати ;
-
дійсне напруження (опір деформуванню) в зовнішньому (розтягнутому) волокні при згині.
Провівши заміну і відповідні перетворення, отримаємо формулу для визначення крутного моменту при деформуванні пруткового матеріалу круглого січення:
.
(3)
Виведені аналітичні залежності дозволяють визначити зусилля гнуття для багатьох практичних випадків при закріпленні труби одним кінцем в тиски або згинаючу машину.
Схему такої заготовки можна розглядати як консольну балк
у, защемлену одним кінцем, на другому кінці якої діє сила Р
на віддалі х
.
Тоді силу згину труби із пруткового матеріалу зовнішнім діаметром d
з
і внутрішнім діаметром d
в
визначають із виразу:
,
(4)
е
К
–
коефіцієнт, який враховує особливості умов згину тр
уб.
Цей коефіцієнт необхідно визначити експериментально з врахуванням конструкції пристрою і умов згину труби, так як часто для збереження циліндричності поперечного січення останню заповнюють піском і в такому вигляді здійснюють формоутворення соленоїда.
На рис. 2 представлена конструкція пристрою для навивання змійовиків на 2…3 витки. Пристрій встановлено на токарний верстат марки 16К20 з відповідними приладами для заміру зусилля згину.
Характерною особливістю формувальної оправки і притискного ролика є н
аявність гвинтових напівкруглих канавок на їх зовнішніх діаметрах.
Змійовики в сільськогосподарському машинобудуванні виготовляються з м’яких матеріалів міді, латуні та алюмінію діаметром 12…16 мм товщиною 1..2 0
7
,
0
S
S
W
M
4
4
4
1
,
0
з
в
з
d
d
d
W
0
S
2
0
1
2
1
в
в
в
S
в
в
S
0
S
в
в
в
S
S
1
в
в
з
в
з
d
d
d
M
7
,
1
1
,
0
4
4
4
K
d
x
d
d
P
в
в
з
в
з
7
,
1
1
,
0
4
4
4
36
мм з мінімальним кроком 20…50 мм. При необхідності його збільшення збільшують величину подачі на оберт, яка рівна кроку гвинтової лінії змійовика на формувальному ролику.
Рис. 2
–
Експериментальна установка для навивання соленоїдів необхідних типорозмірів:
1 –
формувальна оправка; 2 –
токарн
ий патрон верстату; 3 –
притискний ролик; 4 –
трубчаста заготовка; 5 –
кронштейн кріплення притискного ролика; 6 –
супорт верстату.
На рис.3 та рис.4 представлені результати експериментальних досліджень технологічного процесу формоутворення змійовиків різн
их типорозмірів і матеріалу: алюміній, мідь, сталь 40Х13. Рис. 3
–
Залежність зусилля формоутворення соленоїдів від їх діаметра: D
оправки
=190мм і S
стінки
=1,3мм.
1 –
Сталь 40Х13; 2 –
мідь; 3 –
алюміній
37
Рис. 4
–
Залежність зусилля формоутворення солено
їдів від діаметра формувальної оправки:
D
оправки
=12мм, S
стінки
=1,5мм.
1 –
Сталь 40Х13; 2 –
мідь; 3 –
алюміній
З приведених графіків видно, що зусилля формоутворення змійовиків збільшується з збільшенням діаметрів труб, а із збільшенням діаметра формувально
ї оправки зменшується.
На основі приведених досліджень можна зробити наступні висновки: 1.
Виведена аналітичні залежності для визначення силових параметрів процесу навивання соленоїдів в залежності від марки матеріалу і умов формоутворення.
2.
Приведена к
онструкція пристрою для навивання багатовиткового соленоїда для виготовлення індукторів та інших змійовиків, на якій в результаті експериментальних досліджень встановлено, що зусилля навивання гвинтових заготовок з матеріалу Ст.40Х13, міді і алюмінію для н
а оправку Ø190 мм збільшується із збільшенням діаметра трубок від 30 до 120 Н.
Список використаних джерел
1.
Анилович В.Я. и др. Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин. Минск: Урожай –
1974, 264с. 2.
Демичев А.Д, Сергеева К.И., Якубович И.И
. Закалка шестерен среднего модуля. Промышленное применение токов высокой частоты в електротермии. –
М.: Л.: Машгиз, 1981. с.16
-
25.
3.
Слухацький А.Е. Индукторы, Библиотека высокочастотника
-
термиста, Л.: Машиностроение, 1989, 68с.
4.
Маркове М.П. О пластич
еском изгибе при больших деформаціях. Заводская лаборатория, 1946, №4 и 5.
5.
Шамов А.Н., Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок.
-
Л.: Машиностроение, 1974.
-
280с.
6.
Деклараційний патент №10288, Україна, МПК В21D11/06 Пристрій для неперервного навивання труб. Вітровий Андрій Орестович, Дзюра Володимир Олексійович, Гевко Ігор Богданович, Гевко Іван 38
Богданович. Заявлено 06.04.2005р., опубліковано 15.11.2005, Бюл. №11
Анн
отация
К вопросу изготовления соленоидов сельскохозяйственных машин
Дзюра В.О., Палюх А.Я. Выведены аналитические зависимости для определения момента необходимого для изготовления соленоидов при их навивки на оправку. Приведены результаты экспериментальны
х исследований навивки соленоидов разных типорозмеров для разных материалов. Даны практические рекомендации относительно выбора конструктивных и технологических параметров соленоидов при их изготовлении.
Abstract
To question of making solenoids of agricult
ural machines
V. Dzyura, A. Palyukh
Analytical dependences are shown out for determination of moment necessary for making of solenoids at their making on mounting. The results of experimental researches of навивання of solenoids of different typesize are resulted for different materials. Practical recommendations are given in relation to the choice of structural and technological parameters of solenoids at their making.
УДК 621.825.5
ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕН
НЯ ЗАПОБІЖНОГО ПАТРО
НА
Брощак І.І., к.т.н., доц., Гаг
алюк А.В.
Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя
Подано конструктивні особливості запобіжного патрона. Виведені аналітичні залежності для розрахунку максимального крутного моменту, що передається ним. Наведено результати аналітичн
их досліджень запобіжного патрона: залежність зміни крутного моменту від кута нахилу поверхонь лунки при змінних значеннях радіуса кульки. З метою забезпечення надійної і довговічної роботи запропоновано рекомендації щодо проектування, виготовлення та відн
овлення запобіжних патронів для відновлювальних робіт при ремонті сільськогосподарської техніки.
Постановка проблеми. Запобіжні механізми широко використовуються у сучасному сільськогосподарському машинобудуванні через те, що вони призначені для захисту ел
ементів приводів та механізмів сільськогосподарських машин від перевантажень. При небезпечних значеннях 39
крутних моментів чи навантажень вони роз’єднують кінематичний ланцюг привода запобігаючи таким чином руйнуванню робочого елементу чи поломки приводів. Н
а даний час розроблено багато конструкцій запобіжних патронів, які функціонують за принципом запобіжних муфт, проте для підвищення технологічності, надійності, довговічності та компактності доцільно комбінувати виконавчі елементи запобіжних пристроїв із ос
новними технологічними пристроями, що впроваджено у розробленій конструкції запобіжного патрона.
Аналіз останніх результатів досліджень. Питання розрахунків взаємозалежностей конструктивно
-
силових параметрів запобіжних пристроїв, їх динаміки, міцності, над
ійності і довговічності розглянуті у працях Аніловича В.Я., Ряховского О.А., Иванова С.С., Малащенка В.О., Гевка Р.Б. [1, 2, 3, 4]. Проте авторами досліджувались безпосередньо запобіжні муфти, а розрахунок запобіжних патронів, по причині особливості застос
ування, має свої особливості.
Мета роботи. Встановлення впливу конструктивно
-
силових параметрів розробленого запобіжного патрона на його навантажувальну здатність, моменти спрацювання і надійність та довговічність.
Робота виконувалась в рамках пріоритетних
напрямків розвитку науки і техніки «Новітні та ресурсозберігаючі технології в промисловості, енергетиці та агропромисловому комплексі» на 2004
-
2008 роки.
Результати досліджень.
В багатьох випадках при обробці матеріалів, що дають зливну стружку, а також п
ри веденні обробки на критичних режимах різання, особливо при обробці внутрішніх поверхонь при ремонті і відновленні, виникають різного роду заклинювання і вихід з ладу робочого інструменту. З метою запобігання таким явищам було розроблено запобіжний патро
н (рис.1). Запобіжний патрон виконано у вигляді хвостовика 1 з циліндричною частиною 2, ведучого 3 і веденого 4 циліндричних корпусів, а у ведучому циліндричному корпусі 3 по периферії зовнішнього діаметра рівномірно по колу виконано наскрізні осьові отвор
и 5, осі яких є паралельними до осі хвостовика 1, в які, з можливістю осьового переміщення, встановлені тіла кочення 6 які підпружинені між собою. У верхній частині хвостовика 1 нарізано різь на яку нагвинчено регулювальну гайку 7, яка підтискує притискний
диск 8 який розміщений, з можливістю осьового переміщення, на шліцах 9. У внутрішній діаметр диска 8, з можливістю осьового переміщення встановлено ведучий циліндричний корпус 3. Тіла кочення у вигляді кульок 6 зверху підтиснуті пружинами 10. Знизу кульки
6 взаємодіють з торцевими сферичними лисками 11, які розміщені рівномірно по колу торцевої частини циліндричного веденого корпуса 4, який взаємодіє з циліндричною частиною 2 хвостовика 1 з можливістю кругового переміщення.
У ведучому циліндричному корпусі
3 між сусідніми наскрізними отворами 5 виконано ступінчатий отвір 12, в який жорстко встановлено циліндричний палець 13, вісь якого є паралельною до осі хвостовика 1. Верхнім кінцем палець 13 взаємодіє з отвором 14 з зазором, який виконано в 40
притискному д
искові 8 з можливістю осьового і обмеженого кругового переміщення. Палець 13 забезпечує відносну співвісність ведучого циліндричного корпуса 3 і притискного диска 8. Циліндричний ведений корпус 4 внутрішнім ступінчатим отвором 15 взаємодіє з торцевим висту
пом 16 кінця циліндричної частини 2 хвостовика 1, обмежуючи його рух вниз.
Рис.1
–
Конструкція запобіжного патрону
Крім цього в ведучому циліндричному корпусі 3 в двох діаметрально протилежних місцях виконані радіальні різьбові отвори 17, які взаємодіють з гвинтами 18, циліндричні кінці 19 яких взаємодіють з радіальним отвором 20 циліндричної частини 2 хвостовика 1, в торці якої виконано глухий отвір 21, в який встановлено центрувальний палець 22, який підтиснутий пружиною стиснення 23, яка вст
ановлена в торцевий глухий отвір 24 центрувального пальця 22 зі сторони циліндричної частини 2 хвостовика 1. В свою чергу центрувальний палець 22 жорстко закріплено до торця циліндричної частини 2 хвостовика 1 за допомогою фланця 25 гвинтами 26 з можливіст
ю обмеження величини його ходу в низ.
Нижнім меншим діаметром центрувальний палець 22 взаємодіє з внутрішнім отвором 27 мітчикотримача 28, який зовнішнім діаметром встановлено у внутрішній отвір 29 веденого циліндричного корпуса 4 з можливістю осьового пер
еміщення через кульки середнього діаметра 30, які розміщені в діаметральнопротилежних отворах 31 нижньої частини циліндричного корпуса 4, товщина стінки якої є меншою діаметрів кульок 41
середнього діаметру 30. Виступи цих кульок по внутрішньому діаметру взає
модіють з внутрішнім діаметром зовнішнього кільця 32 з можливістю вертикального переміщення.
Обмеження руху вниз зовнішнього кільця 32 здійснено обмежувальними кульками 33 малого діаметра, які встановлені нижче кульок 30 з зовнішньої частини веденого цилін
дричного корпуса 4 на глибину рівну радіусу кульок 33, а друга половина кульок 33 взаємодіє з осьовими внутрішніми пазами 34 відкритими знизу, які виконані в нижній частичні зовнішнього кільця 32. Причому в нижній частині мітчикотримача 28 встановлено мітч
ик 35, який жорстко кріпиться гвинтом 36. Нарізання різі здійснюють в заготовці 37.
Робота патрона запобіжного здійснюється наступним чином. Обертовий рух передається від шпінделя верстату ( на кресленні не показано) на хвостовик 1, ведучий циліндричний ко
рпус 3, кульки 6 і далі через них на ведений циліндричний ведений корпус 4 і на мітчикотримач 28 і мітчик 35, який здійснює нарізання різі в заготовці 37, яка кріпиться в пристрої. Після завершення процесу нарізання різі на робочу позицію поступають наступ
ні деталі.
Колову силу, що сприймає пара контакту пружина
-
кулька
-
лиска, коли деформуючи пружину переміщається кулька, можна визначити із відповідних рівностей, які описують залежність між коловою силою і силою пружини, а також силу дії пружини [2]. Відпові
дно колова сила буде рівна
,
(1)
де
C
–
жорсткість пружини;
о
–
попередня деформація (стискання) пружини;
п
–
поточна деформація пружини;
–
кут між напрямком дії колової сили і нормаллю від точки контакту кульки з поверхнею лунки;
–
кут тертя між кулькою і поверхнею лиски;
f
–
коефіцієнт тертя між кулькою і поверхнею посадочного отвору.
Проте із розрахункової схеми (рис.1) бачимо, що в процесі спрацювання патрона у запобіжному режимі змінними величинами є поточна деформація пружини
п
і кут між напрямком дії колової сили і нормаллю від точки контакту кульки з поверхнею лиски . Ці параметри є взаємопов’язаними, оскільки п
рівна деякій величині , яка фактично визначає значення поточної деформації пружини в момент спрацювання прист
рою у запобіжному режимі, а через можна визначити змінне значення кута між напрямком дії колової сили і нормаллю від точки контакту кульки з поверхнею лиски .
Максимальна поточна деформація пружини в момент спрацювання патрона у запобіжному режимі рів
на (рис.1)
.
(2)
f
tg
С
P
п
о
к
k
e
r
к
n
max
.
42
Для визначення характеру зміни крутного моменту при переміщенні кульок використаємо наступну розрахункову схему (рис.2). Враховуючи вихід кульок на торцеву поверхню патрона, при розімкнені пар контакту на величину п.max, при визначенні зміни крутного моменту при переміщенні кульок по похилій поверхні лисок, залежність для визначення крутного моменту буде мати вигляд
(3)
де
R
–
радіус розміщення кульок.
Рис 2
–
Розрахункові схеми: а) для визначення конструктивно
-
силових параметрів пари контакту запобіжного патрона;
б) для визначення конструктивних параметрів взаємодії кульки з площиною лиски
Для встановлення функціональної залежності величини х
п
від кута відносного провертання півмуфт при відомому куті нахилу поверхні лиски зада
мось наступним. Оскільки кулька контактує з торцевою поверхнею веденої частини патрона і похилою поверхнею лиски, то визначимо відстань l
від плями контакту кульки з поверхнею лиски в напрямку осі х
; .
(4)
Відповідно
(5)
Відносне колове зміщення y
ведучої і веденої частин патрона
,
(6)
,
2
90
0
f
tg
x
h
RC
R
P
T
л
к
P
пр
Р
тр
Р
к
Р
0
-
Р
n
x
y
/2
y
y
n
90°
-
r
к
l
x
n
x
h
л
R
y
à)
á)
к
r
x
2
cos
2
cos
к
r
х
.
2
cos
1
2
cos
к
к
к
к
r
r
r
х
r
l
'
2
2
cos
1
2
у
ctg
h
r
ctg
h
h
л
к
л
л
43
звідки
.
(7)
Кут , при проходженні кульки по поверхні лиски, розраховується за формулою
,
(8)
відповідно х
п
визначається як
.
(9)
З врахуванням залежності (9) рівність (3) набуде вигляду
.
(10)
Максимального значення крутний момент набуває при осьовому переміщенні кульки на величину х
п
. Тоді максимальне значення буде рівне
.
(11)
Аналогічна залежність для визначення максимального крутного моменту, який може сприймати даний патрон без переход
у у запобіжний режим
(12)
Максимальне значення кута нахилу поверхні лунки max
.
(13)
Діаметр лунки можна визначити з умови
,
(14)
звідки
.
(15)
Для проведення аналізу впливу конструктивних параметрів на характер і зміни крутного моменту Т
, при змінних значеннях кута нахилу лунки, було проведено розрахунок залежності (12). На основі результатів розрахунків побудовані графічні залежності крутного моменту Т
=
(
) при змінних значеннях радіуса кульки r
к
(рис.3).
2
cos
1
2
'
к
л
r
h
ctg
у
R
y
2
Rtg
x
n
f
tg
Rtg
h
RC
T
л
2
90
2
0
R
r
h
ctg
к
л
2
cos
1
2
max
f
ctg
r
h
h
RC
T
к
л
л
2
2
cos
1
0
max
к
л
r
h
arccos
2
max
2
2
2
2
л
к
к
л
h
r
r
r
2
2
л
л
к
л
h
h
r
r
44
Рис.3
–
Залежність зміни крутного моменту від кута нахилу поверхонь лунки при змінних значеннях радіуса кульки
З даних графічних залежностей можна зробити висновок, що при збільшенні кута нахилу поверхонь лисок крутний момент Т
зростає. Причому збільшення радіуса кульок rк призв
одить до більш плавного зростання величини крутного моменту.
Висновки. Підсумовуючи можна сказати, що при збільшенні кута нахилу поверхонь лунок крутний момент Т
зростає. Причому збільшення радіуса кульок rк призводить до більш плавного зростання величин
и крутного моменту. З точки зору силового розрахунку, а також мінімізації динамічних навантажень на елементи приводу в процесі спрацювання у запобіжному режимі доцільним є збільшення величини кута нахилу поверхонь лунок. Однак вибір його раціональних зна
чень можна провести лише після попередніх динамічних розрахунків і експериментальних досліджень.
Список використаних джерел
1.
Анилович В.Я. и др. Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин. Минск: Урожай –
1974, 264с. 2.
Ряховский О.А., Иванов
С.С. Справочник по муфтам. -
Л.: Политехника, 1991. –
384 с.
3.
Малащенко В.О. Муфти приводів. Конструкції та приклади розрахунку. Навчальний посібник -
Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2006. –
196 с.
4.
Гевко Р.Б. Ра
зработка конструкций и определение функционально
-
эксплуатационных характеристик шариковых предохранительных муфт: Дис. канд. тех. наук: 05.02.02 –
Львов, 1990. –
180 с.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 , град
T
,
H
м
5
0
40
30
20
10
r
1
r
2
r
3
r
5
r
1
=0
,
007
м;
r
2
=0
,
008
м;
r
3
=0
,
009
м;
r
4
=0
,
01
м;
r
5
=0
,
011
м;
r
3
r
1
r
4
r
5
45
Аннотация
Теоретические исследования предохранительного патрона
Брощак И.И., Гагалюк А
.В.
Приведены конструктивные особенности предохранительного патрона. Выведены аналитические зависимости для расчета максимального крутящего момента, который передается предохранительным патроном. Приведены результаты аналитических исследований предохраните
льного патрона: зависимость изменения крутящего момента от угла наклона поверхностей лунки при переменных значениях радиуса шарика. Предложены рекомендации относительно проектирования, изготовления и возобновления предохранительных патронов.
Annotation
The
oretical researches of preventive cartridge
I. Broschak, А. Gagalyuk
The structural features of preventive cartridge are given. Analytical dependences are shown out for the calculation of maximal twisting moment which is passed a preventive cartridge. The results of analytical researches of preventive cartridge are resulted: dependence of change of twisting moment on the angle of slope of surfaces of small hole at the variable values of radius of marble. Recommendations are offered in relation to planning, making and proceeding in preventive cartridges.
УДК 631.656
РЕЗУЛЬТАТИ ЕКСПЕРИМЕ
НТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ СЕПАРАЦІЇ КОРЕНЕПЛОД
ІВ
Солтисюк В.І. Бережанський агротехнічний інститут Національного
аграрного університету Наведено результати експериментальних досл
іджень відділення ґрунту від коренеплодів і їх травмування при імпульсному динамічному навантаженні крупних та дрібних коренеплодів. Встановлено якість очищення коренеплодів залежно від кількості їх ударних взаємодій з поверхнями очисного диска покритими г
умою і циліндричними прутками при різній висоті їх подачі і вологості. Дані практичні рекомендації виробництву щодо проектування роторних очисних систем коренезбиральних машин. Постановка проблеми. Одним із основних резервів збільшення виробництва цукрови
х буряків є удосконалення технології їх викопування і 46
очищення при збиранні врожаю коренеплодів, що є однією із найскладніших і енергоємних процесів в тому числі й за кількістю операцій.
Аналіз останніх досліджень. Питанням викопування цукрових буряків присвячені роботи ряду авторів [1, 2, 3, 4], однак багато питань проектування коренезбиральних машин для фермерських господарств вимагають подальшого дослідження.
Мета досліджень. Метою даної роботи є аналіз результатів експериментальних досліджень викопув
ання цукрових буряків розробленою навісною трьохрядною коренезбиральною машиною з надійним виконанням технологічного процесу.
Робота виконується в рамках Постанови Кабінету Міністрів України “Про розвиток сільськогосподарського машинобудування і забезпечення агропромислового комплексу конкурентоспроможною технікою на 2004
-
2008 роки”.
Результати досліджень. У відповідності до поставлених задач, а також проведеного теоретичного аналізу, програма експериментальних досліджень включає наступні питання.
1.
Провести комплекс експериментальних досліджень для визначення ступеня відділення налиплого ґрунту на поверхні тіл коренеплодів та їх пошкодження від зміни імпульсного динамічного навантаження з різними поверхнями співудару.
2.
Провести попередні пошуко
ві лабораторні дослідження для вироблення практичних рекомендацій з розроблення і проектування роторних очисних систем коренеплодів.
Експериментальні дослідження технологічного процесу очищення коренеплодів зводились для встановлення характерних принципів взаємодії вхідних досліджуваних факторів між собою і їх сумісного впливу на об’єкт дослідження, тобто до встановлення регресійних аналітичних залежностей агротехнічних показників якості роботи від зміни конструктивно
-
кінематичних параметрів роторного очисн
ика.
Порівняльні результати експериментальних досліджень сепарації коренеплодів різних фракцій при взаємодії з циліндричними прутками не покритими гумою і поверхнею циліндричних прутів покритою гумою, при вологості ґрунту 14
–
16% зображено на рис.1, 2.
Як в
идно з даних графіків для досягнення однакового ступеня очищення коренеплодів від ґрунту при взаємодії циліндричних прутків покритих гумою необхідно здійснити більшу кількість ударних взаємодій. Також видно, що для досягнення ступеня очищення дрібніших кор
енеплодів (m<1,4 кг) від грунту в межах встановлених стандартів необхідна менша кількість ударних взаємодій.
На рис. 3 представлені відмиті і зважені коренеплоди після проведених досліджень. Для встановлення достовірності результатів досліджень сепарації к
оренеплодів останні за розмірами поділили на три групи: крупні, середні і дрібні. Такий поділ є доцільним з точки зору виявлення відносного ступеня сепарації для коренеплодів близьких за масою, що дозволяє здійснити статичну обробку і в подальшому аналізув
ати і вибрати більш конкретні параметри 47
робочих органів виходячи з врожайності коренеплодів і їх розмірно
-
масових характеристик.
–––
взаємодія з циліндричними прутками; –
–
–
взаємодія з циліндричними прутками покритими гумою;
Рис. 1
–
Залежність ступеня
сепарації коренеплодів крупних фракцій від кількості ударних взаємодій з поверхнями сепаратора
–––
взаємодія з циліндричними прутками;
–
–
–
взаємодія з циліндричними прутками покритими гумою;
Рис. 2
–
Залежність ступеня сепарації коренеплодів дрібних фр
акцій від кількості ударних взаємодій з поверхнями сепаратора
При аналізі ударної взаємодії з гумовими поверхнями, крупні коренеплоди складали масу 2
-
2,5 кг, середні –
1,2
-
1,8кг і дрібні 0,8кг і менше. При проведенні досліджень зміни маси коренеплодів з на
липлим грунтом визначалася зміна абсолютної маси такого коренеплоду в залежності від кількості імпульсних навантажень. Оскільки кількість останніх для конкретного 48
досліду була різною, то попередньо у відсотковому вимірі визначався загальний ступінь сепарац
ії. Для цього з пропорції від початкової (стовідсоткової) і кінцевої маси буряків з налиплим грунтом встановлювався загальний ступінь сепарації, а далі відсоток відділеного грунту ділився на кількість ударних навантажень.
Рис. 3
–
Фракції цукрових бурякі
в після відмивання і зважування Необхідно відмітити, що при висоті подачі коренеплодів з висоти 0,5
м швидкість ударної взаємодії коренеплодів з робочим органом становить V
=
3,1
м/с; при h
=
1
м –
V
=
4,43
м/с; при h
=
1,5
м –
V
=
5,4
м/с. При цьому, як відомо з аналізу літературних джерел [1, 2], перевищення швидкості ударної взаємодії більш ніж 4
м/с при взаємодії коренеплодів з металевою поверхнею призводить до їх підвищених пошкоджень.
Серія експериментальних досліджень була запропонована для розробки
та проектування роторного очисника коренеплодів коренезбиральних машин і встановлення режимів роботи, а також визначення сили удару за умови якісного очищення і їх не травмування. На рис.4 зображено роторний очисник навісної коренезбиральної машини.
Ри
с. 4
–
Загальний вигляд роторного очисника навісної 3
-
х рядної коренезбиральної машини для фермерських господарств
Технічна характеристика запропонованої конструкції навісної коренезбиральної машини: продуктивність праці –
0,9 га/год; максимальна швидкість
руху –
7,2 км/год; ширина захвату –
1,35 м.; глибина викопування 0,25
-
0,28м.; кількість обертів вала відбору потужності –
540 об/хв; діаметр очисного диска –
0,50 м.; маса машини –
320кг.
49
З проведеного аналізу можна зробити висновок, що при очищенні коренеплодів останнім доцільно надавати незначні імпульсні навантаження до 2 кг
∙
м/с при їх проходженні технологічними руслами машин, а частота їх повторювань повинна бути не менше 5
-
7 разів для забезпечення якісної очистки коренеплодів. Таким чином, при ма
тематичному моделюванні процесів очистки цукрових буряків, необхідно підбирати такі конструктивні та кінематичні параметри робочих органів, при яких коренеплоди щонайменше 5
-
7 разів будуть отримувати імпульсний вплив з боку робочих поверхонь очисників при вологості грунту 14 –
16 %.
Список використаних джерел
1.
Анилович В.Я. и др. Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин. Минск: Урожай –
1974, 264с. 2.
Гевко Б.М., Білик С.Г. та інші. Технологічні основи підвищення якісних показників роботи ко
ренезбиральних машин. Тернопіль, вид. СорокА, 2007. –
245с.
3.
Напрямки вдосконалення бурякозбиральної техніки / Р.Б.Гевко, І.Г.Ткаченко, С.В. Синій і ін.
-
Луцьк: ЛДТУ, 1999.
-
168с.
4.
Гандзюк М.О. Розробка конструкції та обґрунтування параметрів доочисник
а коренеплодів: Дис. канд. техн. наук: 05.05.11.
-
Луцьк: ЛДТУ, 2001. -
146с. Аннотация
Результаты экспериментальных исследований сепарации корнеплодов
Солтисюк В.И.
Приведены результаты экспериментальных исследований отделения почвы от корнеплодов и их травмирования при импульсной динамической нагрузке крупных и мелких корнеплодов от количества ударных взаимодействий с поверхностями покрытыми резиной и цилиндрическими прутьями в зависимости от высоты их подачи и влажности. Даны практические рекомендации производству относительно проектирования роторных очистительных систем корнеуборочных машин. Abstract Results of experimental researches of separate of root crops
V. Soltusyuk
The results of experimental researches of separation of soil are resulted from
root crops and their injuring at the impulsive dynamic loading of large and shallow root crops from the amount of the shock cooperating with surfaces covered rubber and cylindrical trudge depending on the height of their serve and humidity. Practical reco
mmendations are given to the production in relation to planning of the rotor cleansing systems harvesters. 50
УДК 631.362.36
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ РОЗДІЛЕННЯ НАСІННЄВИ
Х СУМІШЕЙ РІПАКУ НА ПЛОСКИХ РЕ
ШЕТАХ
Бакум М.В., к. т. н., доц., Горбатовський О.М., асист.
Х
арківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка
Наведені результати експериментальних досліджень впливу основних параметрів насіннєочисної машини з плоскими решетами на процес розділення насіннєвих сумішей ріпаку
.
Насіння проса курячого, мишію сизого та зеленого в насіннєвих сумішах різних сільськогосподарських культур відносяться до важковідокремлюваних бур’янів [1]. Наявність цих домішок в насіннєвих сумішах ріпаку суттєво ускладнює процес виділення кондиційного
насіння основної культури, що є особливо актуальним для плоских перфорованих поверхонь, які встановлюють в тихохідних коливних решітних станах зерноочисних машин [2]. Труднощі із відокремлення зазначених бур’янів із ріпаку обумовлені тим, що їх насіння, з
а аеродинамічними властивостями, практично не відрізняється від насіння основної культури [3,
4].
Для визначення можливості розділення зазначених насіннєвих сумішей за розмірами дослідженні їхні розмірні характеристики.
Результати експериментальних дослідж
ень наведені на рисунках 1а –
1в.
Дослідження зміни ширини насіння проса курячого, мишію сизого та ріпаку (рис.
1а) показують, що варіаційні криві їх розподілу практично повністю накладаються одна на одну. Тому використання решіт з круглими отворами для очищення насіння ріпаку від проса курячого та мишію сизого є неефективним. Крім того, слід зазначити, що на решетах з круглими отворами Ø2,2
мм (рис.
1а) у сходову фракцію можна відокремити більше 16% самого крупного насіння мишію сизого без втрат основної
культури. Варіаційні криві розподілу насіння ріпаку і проса курячого повністю накладаються і їх розділити на решетах з круглими отворами не можливо.
Аналізуючи варіаційні криві товщини насіння (рис.
1б), бачимо, що криві зміни товщини насіння проса курячо
го та мишію сизого майже не перекривають варіаційну криву насіння ріпаку. Тому на решетах з прямокутними отворами шириною 1,5
мм є можливість повністю відокремити насіння бур’янів у проходову фракцію. Втрати насіння ріпаку при цьому можуть становити до 2%.
Причому, в проходову фракцію просипиться лише дрібне насіння ріпаку з низькою масою 1000
шт.
Насіння проса курячого можна відокремлювати в проходову фракцію на решетах з прямокутними отворами шириною 1,3
–
1,4
мм без втрат насіння ріпаку.
51
Слід відмітити, що товщина насіння проса курячого та мишію сизого значно менша за їхню ширину. Тому для просівання цього насіння через прямокутні отвори воно повинно мати умови для повертання навколо поздовжньої крайки отворів, що не завжди вдається забезпечити на плоских
тихохідних коливних решетах.
Довжина насіння проса курячого та мишію сизого більша за довжину насіння ріпаку (рис.
1в), тому в трієрних циліндрах з діаметром комірок 2,3
мм можна повністю відокремити сходом з циліндра насіння основної культури. Проте, якщ
о зауважити, що значну частину довжини насіння проса курячого складає плодоніжка, тоді при потраплянні в комірку циліндра вершиною воно може виноситися циліндром до жолоба разом з насінням основної культури.
Рис.
1
–
Варіаційні криві розподілу розмірних характеристик насіння ріпаку 1,
проса курячого 2, мишію сизого 3 за: а
–
шириною; б
–
товщиною; в –
довжиною
Таким чином, відокремлення насіння проса курячого та мишію сизого з насіннєвих сумішей ріпаку найбільш ефективно можна виконати на решетах з прямо
кутними отворами шириною 1,5
мм. Повнота розділення суміші залежить від величини подачі (товщини шару оброблюваного матеріалу на решеті) та режиму коливань.
Дослідження процесу сепарації виконувалися на дослідній установці з b, ì ì
c, ì ì
а)
б)
, ì ì
в)
52
одним плоским решетом. При вико
нанні досліджень решето з прямокутними отворами шириною 1,5
мм закріплювалося в решітному стані дослідної установки з можливістю зміни поздовжнього кута його нахилу в межах від 0 до 15
0
. Решітний стан приводився в рух ексцентриковим механізмом з ексцентрис
итетом 7,5
мм. Частота коливань решітного стану змінювалася від 0 до 600
кол/хв. В якості вихідного матеріалу для досліджень використовувалася насіннєва суміш ріпаку засміченого насінням проса курячого та мишію сизого в кількості 12,973% від маси вихідног
о матеріалу.
Результати досліджень впливу подачі вихідного матеріалу на плоске решето з прямокутними отворами шириною 1,5
мм та поздовжнім напрямком руху матеріалу наведені на рисунках
2
–
4.
Якість роботи решета оцінювали за виходом очищеної фракції W
, вт
ратами насіння основної культури В
у проходовій фракції, засміченістю очищеної фракції η
, вмістом насіння основної культури m
к
у сходовій фракції, масою 1000
шт. насінин основної культури сходової фракції m
gdfs
та одночасно ви
значали середню швидкість транспортування насіння по решету V
т
е,сер
(рис.
2).
Рис.
2
–
Вплив подачі FD
вихідного матеріалу при сепарації насіннєвої суміші ріпаку на решеті з прямокутними отворами шириною 1,5
мм за частоти коливань решітного стану –
ω
=
3
50 кол/хв, амплітуди коливань –
А
=
7,5
мм та поздовжнього кута нахилу решета –
α
позд
=
5,5
0
на: W
–
вихід очищеної фракції; В
–
втрати насіння основної культури у проходовій фракції; η
–
засміченість очищеної фракції; m
к
–
вміст насіння основної культури у сходовій фракції; m
gdfs
–
масу 1000
шт. насінин основної культури сходової фракції; V
т
е,сер
–
середню швидкість транспортування насіння по решету
53
Ефективність очищення визначали за повнотою відокремлення домішок у проходову фракцію (відходи) –
П
д,ф
, П
ф
, П
д
,
інт
, П
інт
(рис.
3).
Рис.
3
–
Вплив подачі вихідного матеріалу FD
при сепарації насіннєвої суміші ріпаку на решеті з прямокутними отворами шириною 1,5
мм за частоти коливань решітного стану –
ω
= 350
кол/хв, амплітуди коливань –
А
=
7,5
мм, поздовжньог
о кута нахилу решета –
α
позд
=
5,5
0
на характеристики проходової фракції (
П
): П
д,ф
–
фактичний вихід домішок у прохід; П
ф
–
фактичний вихід матеріалу у прохід; П
д,інт
–
інтегральний вихід домішок у прохід; П
інт
–
інтегральний вихід матеріалу у прохід
Подач
а вихідного матеріалу на решеті змінювалася від 3,37 до 20,1
кг/год на кожен дециметр ширини решета. Як бачимо з графіків (рис.
2), величина кожного з критеріїв оцінки якості роботи решета суттєво залежить від величини подачі вихідного матеріалу FD
. Причом
у, вихід очищеної фракції W
, так само як і вміст насіння основної культури m
к
у сходовій фракції, при малих подачах –
менший за рахунок більш сприятливих умов для просівання проходової фракції через отвори решета. Із збільшенням подачі зростає товщина шару матеріалу на решеті і просівання матеріалу –
знижується. Це призводить до то
го, що маса 1000
шт. насінин основної культури, із збільшенням подачі, знижується, адже кількість насіння основної культури, яке просівається через решето, –
втрати В
(в проходовій фракції) зменшуються із збільшенням величини подачі.
Слід також відмітити, що із збільшенням подачі зменшується просівання і домішок П
д,ф
(рис.
3), що підвищує засміченість η
очищеного матеріалу (рис.
2).
Дещо підвищена засміченість очищеного матеріалу при малих подачах пояснюється більш інтенсивним просіванням насіння основної к
ультури.
Аналіз просівання проходової фракції по довжині решета (рис.
4) показує, що характер просівання насіння основної культури і домішок –
подібний. Причому, він є більш інтенсивний на перших ділянках решета, і знижується лише на його кінцевому відрізк
у.
Слід відмітити, що на перших ділянках решета, просівається насіння менших розмірів, про що свідчить плавне зростання кривої, яка характеризує масу 1000
шт. насінин основної культури, що просівається по довжині решета.
54
Рис.
4
–
Характеристики просіванн
я насіння проходової фракції по довжині решета L
p
з прямокутними отворами шириною 1,5
мм при сепарації суміші ріпаку за подачі вихідного матеріалу –
FD
=
13,6
кг/(год·дм), частоти коливань решітного стану –
ω
=
350
кол/хв, амплітуди коливань –
А
=
7,5
мм, поздовжнього кута нахилу решета –
α
позд
=
5,5
0
: m
ф
–
фактична маса матеріалу у проходовій фракції; m
д,ф
–
фактична маса домішок у проходовій фракції; m
інт
–
інтегральна маса матеріалу у проходовій фракції; m
д,інт
–
інтегральна маса домішок у проходовій фра
кції; m
gas
–
маса 1000
шт. насінин основної культури проходової фракції
Дослідження процесу переміщення матеріалу по решету показали, що при ма
лих подачах матеріалу, швидкість його переміщення дещо нижча за рахунок неповного навантаження поверхні решета. При подачах FD
=
8,43÷ 13,6
кг/(год·дм) матеріал повністю заповнює поверхню решета, що забезпечує достатньо якісне очищення насіннєвої суміші та
високу продуктивність машини в цілому.
Подальше збільшення подачі FD
призводить до нагромадження матеріалу на решеті, в результаті чого середня швидкість транспортування насіння дещо зменшується, а ефективність очищення –
інтенсивно знижується (рис.
2). Т
ому подальші дослідження впливу інших параметрів виконували при подачі матеріалу на решето FD
=
13,6
кг/(год·дм).
Результати досліджень впливу частоти коливань решітного стану ω
на 55
ефективність розділення насіннєвої суміші ріпаку наведені на рисунках 5 та 6.
Рис.
5
–
Вплив частоти коливань решітного стану ω
при сепарації насіннєвої суміші ріпаку на решеті з прямокутними отворами шириною 1,5
мм за подачі вихідного матеріалу –
FD
=
13,6
кг/(год·дм), амплітуди коливань –
А
=
7,5
мм та поздовжнього кута нахил
у решета –
α
позд
=
5,5
0
на: W
–
вихід очищеної фракції; В
–
втрати насіння основної культури у проходовій фракції; η
–
засміченість очищеної фракції; m
к
–
вміст насіння основної культури у сходовій фракції; m
gdfs
–
масу 1000
шт. насінин основної культури с
ходової фракції;
V
т
е,сер
–
середню швидкість транспортування насіння по решету
Аналізуючи результати зміни характеристик сходової фракції (рис.
5) бачимо, що за порівняно малих частот коливань решітного стану (
ω
=
225÷250
кол/хв.) товщина шару матеріалу на
решеті поступово зростає і умови просівання компонентів насіннєвої суміші у проходову фракцію на цих режимах погіршуються. Тому при малих частотах вихід W
очищеної (сходової) фракції є відносно великим, але за цих умов засміченість її залишається занадто високою. Незважаючи на те, що маса (вміст насіння) основної культури m
к
в сходовій фракції на початку діапазону зміни частот є дещо збільшеною, маса 1000
ш
т. насінин m
gdfs
ріпаку порівняно низька.
Із збільшенням частоти коливань решітного стану зростає середня швидкість транспортування матеріалу V
т
е,сер
, завдяки чому зменшується 56
товщина шару матеріалу на решеті, та покращуються умови для розділення компонент
ів насіннєвої суміші. Це підтверджується зменшенням засміченості η
очищеної фракції та зростанням маси 1000
шт. насінин m
gdfs
основної культури. Але при цьому збільшуються втрати В
насіння основної культури, яке просівається у прохід, та зменшується маса о
чищеної фракції m
к
, в тому числі, і маса насіння основної культури в ній.
Оптимальною, з точки зору якості розділення компонентів суміші, є частота коливань решітного стану ω
=
350
кол/хв. Подальше збільшення цього параметра призводить до зростання засміче
ності η
сходової фракції через погіршення умов просівання часток у проходову фракцію крізь отвори решета, що обумовлюється зростанням середньої швидкості транспортування V
т
е,сер
матеріалу по решету з даними отворами. Це підтверджується зменшенням втрат В
о
сновного насіння в проходовій фракції та збільшенням виходу W
очищеної фракції, а також вмістом в ній насіння основної культури m
к
. При цьому маса 1000
шт. насінин m
gdfs
у сходовій фракції зменшується.
Із аналізу впливу частоти коливань на величину проходо
вої фракції (рис.
6) бачимо, що її характер є протилежним зміні просівання насіння через отвори решета. При малих частотах коливань –
величина проходової фракції незначна, а із збільшенням параметра –
вона зростає, причому найбільше її значення отримане пр
и частоті ω
=
350
кол/хв.
Рис.
6
–
Вплив частоти коливань решітного стану ω
при сепарації насіннєвої суміші ріпаку на решеті з прямокутними отворами шириною 1,5
мм за подачі вихідного матеріалу –
FD
=
13,6
кг/(год·дм), амплітуди коливань –
А
=
7,5
мм, по
здовжнього кута нахилу решета –
α
позд
=
5,5
0
на характеристики проходової фракції (
П
): П
д,ф
–
фактичний вихід домішок у прохід; П
ф
–
фактичний вихід матеріалу у прохід; П
д,інт
–
інтегральний вихід домішок у прохід; П
інт
–
інтегральний вихід матеріалу у прохід
Результати досліджень впливу поздовжнього кута нахилу α
позд
решета на якість сепарації насіння ріпаку наведено на рисунках 7 та 8.
Аналіз результатів досліджень (рис.
7) вказує на суттєвий вплив нахилу решета на ефе
ктивність розділення насіннєвої суміші ріпаку. При встановленні решета горизонтально, тобто коли α
позд
=
0
0
, навіть при частоті коливань решітного стану ω
=
350
кол/хв., швидкість руху матеріалу V
т
е,сер
–
незначна. Це призводить до збільшення товщини шару матеріалу на решеті, чим погіршуються умови проходження компонентів суміші до проходової фракції 57
через отвори решета. Як підтвердження цього, –
висока засміченість η
сходової фракції (рис.
7) та мінімальний вихід домішок у прохід П
д,ф
.
Рис.
7
–
Вплив поз
довжнього кута нахилу решета α
позд
при сепарації насіннєвої суміші ріпаку на решеті з прямокутними отворами шириною 1,5
мм за подачі вихідного матеріалу –
FD
=
13,6
кг/(год·дм), частоти коливань решітного стану –
ω
=
350 кол/хв та амплітуди коливань –
А
=
7,5
мм на: W
–
вихід очищеної фракції; В
–
втрати насіння основної культури у проходовій фракції; η
–
засміченість очищеної фракції; m
к
–
вміст насіння основної культури у сходовій фракції; m
gdfs
–
масу 1000
шт. насінин основної культури сходової фракції; V
т
е,сер
–
середню швидкість транспортування насіння по решету
Із збільшенням кута α
позд
–
просівання компонентів суміші зростає. Причому слід відмітити, що максимальне просівання матеріалу П
ф
у прохід досягається при α
позд
=
1,0
0
, а насіння важковідокремлю
ваних бур’янів проса курячого та мишію сизого –
при α
позд
=
2,5
0
, –
тобто саме при такому положенні решета, коли створюються найбільш сприятливі умови для повертання насіння навколо поздовжніх крайок отворів решета і проходження крізь них. Таким чином, вст
ановлення кута нахилу в цих межах забезпечує найкращу чистоту очищеної фракції. Але при цьому, і загальна маса очищеного матеріалу W
, і вміст насіння основної культури m
к
в очищеній фракції, дещо зменшуються. Важливим є те, що втрати В
і маса 1000
шт. m
gdf
s
насіння основної культури при α
позд
=
1,0
0
є найбільшими.
Подальше збільшення нахилу решета (
α
позд
>
2,5
0
) суттєво підвищує 58
швидкість транспортування матеріалу V
Т
е,сер
по решету, чим погіршує його умови сепарації. Як наслідок, маємо значне зростання засм
іченості η
насіння очищеного матеріалу , особливо після α
позд
=
5,5
0
.
Рис.
8
–
Вплив поздовжнього кута нахилу решета α
позд
при сепарації насіннєвої суміші ріпаку на решеті з прямокутними отворами шириною 1,5
мм за подачі вихідного матеріалу –
FD
=
13,6
кг/(год·дм), частоти коливань решітного стану –
ω
= 350
кол/хв та амплітуди коливань –
А
=
7,5
мм на характеристики проходової фракції (
П
): П
д,ф
–
фактичний вихід домішок у прохід; П
ф
–
фактичний вихід матеріалу у прохід; П
д,інт
–
інтегральний вихі
д домішок у прохід; П
інт
–
інтегральний вихід матеріалу у прохід
Висновки. Найбільш ефективним способом очищення насіння ріпаку від насіння бур’янів проса курячого та мишію сизого є використання решіт з прямокутними отворами шириною 1,5
мм. При сепарації суміші ріпаку на насіннєочисних машинах з тихохідними решітними станами найвища повнота розділення (відокремлення більше 94% насіння зазначених бур’янів) для решіт з прямокутними отворами шириною 1,5
мм досягається за подачі вихідного матеріалу –
13,6
кг/(
год·дм); частоти коливань решітного стану –
350
кол/хв.; амплітуди коливань –
7,5
мм та поздовжнього кута нахилу решета –
2,5
0
.
Список використаних джерел
1.
Національний стандарт України. Насіння сільськогосподарських культур. Методи визначення якості. ДС
ТУ 4138
-
2002. –
Вид
-
ня офіційне. –
К.: Держстандарт України, 2003. –
173 с.
2.
Державний стандарт України. Насіння сільськогосподарських культур. Сортові та посівні якості. ДСТУ 2240
-
93. –
Вид
-
ня офіційне. –
К.: Держстандарт України, 1993. –
74 с.
3.
Сисол
ін П.В., Петренко М.М., Свирень М.О. Сільськогосподарські машини: теоретичні основи, конструкція, проектування: Підруч. для студ. вищ. навч. закл. із спец. “Машини та обладнання с.
-
г. вир
-
ва”: У 59
3 кн. –
Кн..
3: Машини та обладнання для переробки зерна та н
асіння./ За ред. М.І.
Чорновола. –
К.: Фенікс, 2007. –
432
с.
4.
Кулагин М.С., Соловьев В.М., Желтов В.С. Механизация послеуборочной обработки и хранения зерна и семян. –
М.: Колос, 1979. –
256
с.
Аннотация
Исследование процесса разделения семенных смесей рапса на плоских решетах
Бакум Н.
В., Горбатовский А.
Н.
Приведены результаты экспериментальных исследований влияния основных параметров семяочистительной машины с плоскими решетами на процесс разделения се
менных смесей рапса.
Abstract
The research of division process of rape seed mixtures on flat sieves M. Bakum, O. Horbatovsky In the article the results of experimental researches of basic parameter influencing of separator with flat sieves on the process
of rape seed mixture division are analysed.
УДК 631.362.3
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ПНЕВМАТИЧНОЇ СЕПАРАЦ
ІЇ НАСІННЯ В КІЛЬЦЕВОМУ ЗИГЗАГОПО
ДІБНОМУ СЕПАРАТОРІ
Степаненко С.П., к.т.н.
Національний Науковий Центр "Інститут механізації та електрифікації сільського го
сподарства"
Наведено будову кільцевого зигзагоподібного сепаратора та його принцип роботи.
Проблема. Дослідженням процесу пневмосепарації насіннєвих сумішей в аспіраційних каналах сепаратора приділено достатньо уваги [1, 2, 3]. Насіннєва суміш потрапляє в пневмоканал у вигляді шару, а не окремими частинками, тому пневмосепарація і видалення легких часток відбувається у верхній частині насіннєвого шару, що при підвищенні питомого навантаження на аспіраційний канал призводе до суттєвого погіршення якості очис
тки від легких домішок та неякісного насіння.
Несвоєчасна і недостатньо повна очистка насіннєвого матеріалу призводить до підвищення вологості, самозігрівання, ураженням пліснявою, 60
промерзанням, а як наслідок зниженням посівних та товарних якостей насіння.
Аналіз останніх досліджень та публікацій.
Вертикальні пневмосепаратори, які розділяють матеріал на дві фракції, широко застосовуються в зерновій промисловості [3, 4, 5]. Тому насіннєвий матеріал, як двох фракційну суміш, доцільно сепарувати вертикальними пневмосепараторами. Відома досить велика кількість способів пневмосепарації насіннєвих сумішей та технічних рішень для їх реалізації [4, 5], наприклад, в США використовують сепаратор типу «Зиг
-
заг» [6]. На базі сепаратора типу «Зиг
-
заг» застосували пневмат
ичний спосіб розділення різки на листову та стеблову фракції.
За останній час спосіб пневмосепарації у горизонтальних та вертикальних каналах набув більш широкого значення, так дослідженнями [7], встановлено, що при застосуванні горизонтального повітряного
потоку в сукупності із вертикальним каналом, дозволяє розділяти насінини з меншою різницею у питомій вазі. Також даний спосіб пневмосепарації дозволяє зменшити висоту основного горизонтального потоку вентилятора при забезпеченні чіткого поділу насінин із близькою питомою вагою. При цьому автору вдалося отримати раціональну продуктивність сепаратора на насінні соняшника Q=400 кг/год.
Дослідженнями [8] встановлено, що найбільш прийнятним є процес розділення у нахиленому каналі з керованим нерівномірним поток
ом по його висоті. Автором встановлено оптимальні параметри роботи сепаратора при очищенні зерна пшениці, які складають: середня швидкість повітря в каналі V
ср
=17 м/с; кут нахилу епюри швидкості повітря α=0,718
º; подача матеріалу q=0,729 кг/с; вихід основн
ої фракції при даних параметрах системи складав більше 96% від маси вихідного матеріалу.
Виходячи із аналізу проведених досліджень отримана можливість розробити зигзагоподібний сепаратор та підвищити його продуктивність за рахунок розпушеності насіннєвого матеріалу в зоні аспірації та збільшенні швидкості повітряного потоку. Параметри такого виду сепараторів обґрунтовано недостатньо, тому актуальною задачею є дослідження технологічного процесу та обґрунтування параметрів кільцевого зигзагоподібного пневмати
чного сепаратора для очищення та сортування насіннєвих сумішей.
Мета досліджень: обґрунтування принципу роботи зигзагоподібного пневматичного сепаратора та підвищення якості процесу очистки насіння у вертикальному кільцевому зигзагоподібному аспіраційному каналі пневматичного сепаратора при підвищенні питомого навантаження на даний канал.
Результати досліджень. Взагалі сепарація в повітряному потоці побудована на розбіжності компонентів по аеродинамічним властивостям. Основним розрізняючим показником пневмо
сепарації насіннєвої суміші є швидкість витання, або критична швидкість частинок насіннєвої суміші. Під цим терміном також можна розуміти швидкість повітряного потоку при якому частинки насіннєвої суміші переходять в зріджений стан, тобто, витають в 61
повітр
і. Якщо швидкість повітря перевищує швидкість витання даних частинок суміші, вони виносяться за межі аспіраційного каналу, при достатньо не високій швидкості повітряного потоку частинки суміші, осідають вниз.
Критичну швидкість насіння визначали за формулою [5]:
З насіннєвої суміші повітряним потоком легко виділяються компоненти з невеликою швидкістю витання: полова, частки соломи, легке насіння, щупле насіння та пил. Технологічний ефект пневмосепарації значно збільшується, якщо насіннєву суміш попе
редньо розсортувати на фракції по питомій вазі.
Одним з мало досліджених явищ залишається фактор обертання частинок в повітряному потоці навколо своєї вісі [9], що вносить деяку складність при використанні даного технологічного рішення. Для деяких не кулеп
одібних частинок швидкість витання значно змінюється в залежності від положення частинки в аспіраційному каналі. Якщо насіння повертається ширшою стороною, повітряний потік підкидає його вверх і може видалити з робочої зони аспіраційного каналу. При розташ
уванні насіння вузькою стороною до повітряного потоку імовірне його падіння з основною фракцією насіння.
З підвищенням швидкості повітряного потоку в аспіраційному каналі підвищується ефективність видалення легких домішок із насіннєвої суміші, але одночасн
о збільшується і видалення повноцінного насіння в легку фракцію. Критерієм, за яким визначається швидкість повітряного потоку є допустимий вміст повноцінного насіння в осадочній камері. Для забезпечення якісної повноти виділення легких домішок, щуплого та легкого насіння, деякі дослідники рекомендують дотримуватися подачі повітря в межах 700
-
1100 м
3
/т [4, 5, 9].
Швидкість повітряного потоку в межах аспіраційного каналу неоднакова, імовірно завихрення повітряного потоку на різних ділянках каналу. При рівномі
рній подачі насіннєвої суміші в аспіраційний канал, іноді виникають прориви в окремих ділянках суміші і підкидання зерна вгору, що досить ускладнює процес пневмосепарації у вертикальному каналі, в результаті чого в осадочній камері пневмосепаратора з’являє
ться певна кількість повноцінного насіння, а в основній масі очищеного насіння залишаються легкі домішки та легке насіння.
Досліджуючи процес пневматичної сепарації насіння в кільцевому зигзагоподібному аспіраціяйному каналі було розглянуто явище обертання
шароподібної насінини навколо своєї вісі [11,
12,
13]. В процесі експериментальних досліджень було проведено ряд дослідів по визначенню траєкторії руху макету кулеподібної насінини в кільцевому зигзагоподібному аспіраціяйному каналі, як з повітряним поток
ом так і без нього. Було встановлено факт обертання макету кулеподібної насінини навколо своєї вісі, причому напрямок руху насінини вздовж вісі Х змінювався, при відриванні її від краю конуса
-
дозатора. Цей ефект зміни траєкторії руху частинки підлягає до о
пису ефекту Магнуса, про обертання тіла навколо своєї вісі в процесі його руху. При цьому, як відомо, в процесі руху частинки виникає підйомна сила, яку можна описати за правилом Жуковського [12].
62
Підйомну силу визначали за формулою [12]:
,
де
-
густин
а повітря, кг/м3;
-
циркуляція швидкості навколо кулеподібної насінини.
,
де -
площа поверхні тіла, м2;
-
колова швидкість, м/с.
В зв’язку з виявленням такого ефекту, була запропонована схема кільцевого зигзагоподібного пневматичного сепаратора насіння, дана схема найбільш вдало «копіює» траєкторію руху насінини в процесі її сепарації. Також нове технічне рішення дозволить істотно збільшити швидкість повітря в аспіраційному каналі, що забезпечить більш якісне очищення насіннєвого матеріалу, при о
дночасному підвищенні питомого навантаження на аспіраційний канал. При цьому зигзагоподібна форма аспіраційного каналу буде стримувати виділення повноцінного насіння в осадочну камеру пневмосепаратора.
Для стабілізації повітряного потоку по площі аспірацій
ного каналу та для досягнення підвищення повноти виділення повноцінного насіння з суміші в лабораторії науково
-
технічних проблем післязбиральної обробки зерна ННЦ"ІМЕСГ" було розроблено експериментальну установку кільцевого зигзагоподібного пневмосепаратор
а (КЗП), яка наведена на рис.1. Конструкція експериментальної установки дозволяє підтримувати продуктивність при очищенні насіння сільськогосподарських культур 0,1
-
0,7 т/год., за даними попередніх експериментальних випробувань.
Кільцевий зигзагоподібний пн
евмосепаратор можна використовувати, як для очистки і сортування зерна, так і насіння різних сільськогосподарських культур, попередньо оброблених в повітряно
-
решітних та трієрних машинах. Також даний вид пневмосепаратора можна використовувати в технологічн
их лініях обробки насіння на пунктах та заводах і в якості самостійної машини.
Експериментальна установка КЗП
-
0,5 складається з наступних основних робочих органів та вузлів: приймальний бункер, шибер, випускний патрубок, накопичувальний бункер, конус
-
дозат
ор, регулююча штанга, кільцевий зигзагоподібний аспіраційний канал, пластини, випускний патрубок, накопичувальний короб для очищеного насіння, відсмоктуючий вентилятор, регулююча заслінка, фільтр, циклон (осадочна камера), дозатор для легких домішок, огляд
ове вікно, рама.
Основний принцип роботи експериментальної установки КЗП
-
0,5 для очистки від легких сміттєвих домішок, щуплого та неякісного насіння, пилу тощо, полягає в наступному.
В приймальний бункер 1, який прикріплений на кронштейнах до спеціальної о
порної рамки 16, подається засмічена насіннєва суміш. Подачу Z
V
P
ПОВ
КР
П
ПОВ
Z
0
.
V
S
Z
тіл
пов
тіл
пов
S
.
0
V
63
насіннєвої суміші регулюють за допомогою шибера 14. Насіннєва суміш за допомогою направляючого випускного патрубка 18, потрапляє безпосередньо в накопичувальний бункер 2. Випускний патрубок 18 ро
зташовано співвісно з віссю пневмосепаратора, для рівномірного заповнення накопичувального бункера 2. Накопичувальний бункер може вміщувати об’єм насіннєвої суміші від 10 до 50 дм
3
, у порівнянні з невеликим за об’ємом приймальним бункером від 0 до 15 дм
3
, що дозволяє оператору налагодити технологічний процес пневмосепарації та запобігти підсосу повітря крізь накопичувальний бункер.
Рис. 1
–
Схема експериментальної установки кільцевого зигзагоподібного
пневмосепаратора КЗП
-
0,5
Для рівномірної подачі насін
нєвої суміші, з накопичувального бункера, передбачено конус
-
дозатор 3. Поверхня конуса
-
дозатора виконана рифленою та низпадаючою до краю конуса по параболі. Це технічне рішення дозволяє розпушити насіннєвий матеріал в найбільш завантаженій зоні кільцевого зигзагоподібного аспіраційного каналу та більш ефективно видаляти із насіннєвої суміші легкі сміттєві домішки та щупле насіння. Регулювання питомого навантаження, або товщини насіннєвого шару, на кільцевий зигзагоподібний аспіраційний канал 5, здійснюється
за допомогою 64
регулювальної штанги 4.
Робочий кільцевий зигзагоподібний аспіраційний канал 5, з’єднаний з вихідним отвором відсмоктувального вентилятора 9 перехідним дифузором 19. В середині перехідного дифузора встановлюється регулююча заслінка 17, за доп
омогою якої відбувається регулювання подачі повітря в аспіраційному каналі. Для запобігання завихрення та стабілізації повітряного потоку по висоті кільцевого зигзагоподібного аспіраційного каналу, з турбулентного в ламінарний режим передбачено встановленн
я розсікаючих пластин 6, причому розсікаючі пластини встановлено з кроком 30
º по ширині каналу.
Отже, насіннєва суміш яка зійшла з конуса
-
дозатора розпушується і потрапляє в кільцевий зигзагоподібний аспіраційний канал, де піддається впливу повітряного пот
оку створеного відсмоктуючим вентилятором. Важка фракція насіння, або повноцінне насіння, скочується по полкам
-
зигзагам аспіраційного каналу і крізь випускний патрубок 7, потрапляє в накопичувальний короб для очищеного насіння 8.
Легка фракція під дією висхідного повітряного потоку виноситься в циклон 11, осадочну камеру для легких домішок, а з неї крізь дозатор для легких домішок 12 в мішок. При цьому пил осідає на затримуючому фільтрі 10.
Для спостереження оператора за технологічним процесом пневматич
ної сепарації насіння в КЗП
-
0,5 передбачено оглядове вікно 13, яке виконано з органічного скла та встановлюється, як на внутрішній стінці так і на зовнішній стінці полок
-
зигзагів. Також для більш зручного переміщення КЗП
-
0,5 по приміщенню складу, або на то
ку, до рами пневмосепаратора 15 прикріплені колеса 20.
Основним робочим органом експериментальної установки є кільцевий зигзагоподібний аспіраційний канал. Конструкція КЗП
-
0,5 відрізняється від існуючих наявністю саме даним видом кільцевого зигзагоподібног
о аспіраційного каналу, новою формою конуса
-
дозатора, та розташуванням розсікаючих пластин.
Дана експериментальна установка КЗП
-
0,5 може працювати по двох циклах. При роботі по прямому циклу швидкість повітряного потоку і подача насіння повинні бути такими
, щоб легке насіння бур’янів, легке та щупле насіння основної культури та інші легкі домішки виділялися в осадочну камеру, а важке насіння основної культури скочувалось по полкам
-
зигзагам в накопичувальний короб для очищеного насіння.
При роботі по зворотн
ому циклу (наприклад, при очистці насіння моркви, проса та ін.) швидкість повітряного потоку повинна бути такою, щоб насіння основної культури виділялися в осадочну камеру, а важке насіння бур’янів скочувалось по полкам
-
зигзагам в накопичувальний короб.
Ви
сновки. Таким чином, обґрунтована можливість застосування нового способу пневматичної сепарації у кільцевому зигзагоподібному аспіраційному каналі при збільшенні продуктивності сепаратора насіння, шляхом збільшення питомого навантаження на кільцевий зигз
агоподібний аспіраційний канал. Кільцева форма зигзагоподібного 65
аспіраційного каналу дозволяє зменшити завихрення в поперечному перетині каналу, а також по краях в порівнянні з прямокутним аспіраційним каналом.
Список використаних джерел
1.
Бушуев Н.М. Се
мяочистительные машины. –
М., «Машгиз», 1962.
2.
Воробьев С.Х., Мазиров Д.Я., Соколов А.П. Теплотехнические процессы и аппараты силикатных заводов. –
М., «Высшая школа», 1965.
3.
Воронов И.Г. и др. Очистка и сортирование семян. –
М., «Сельхозиздат», 1959.
4.
Малис А.Я., Демидов А.Р. Машины для очистки зерна воздушным потоком. –
М., «Машгиз», 1962.
5.
Гортинский В.В. Процессы сепарирования на зерноперерабатывающих предприятиях. –
М., «Колос», 1973. –
296 с.
6.
Vosloh C.J. «Alfalfa Dehydration, Separation and
Storage». USA, «USDA», 1970.
7.
Єрмак В.П. Обґрунтування способу сепарування соняшника у повітряних потоках: Автореф. дис… канд.техн.наук. –
Луганськ, 2003. –
21 с.
8.
Абдуєв М.М. Обґрунтування параметрів сепаратора з нахиленим повітряним каналом для розд
ілення зернових сумішей: Автореф. дис… канд.техн.наук. –
Харків, 2007. –
21 с.
9.
Карпов Б.А. Технология послеуборочной обработки и хранения зерна. –
М.: Агропромиздат, 1987. –
288 с.
10.
Сычугов Н.П. Вентиляторы (классификация, основы теории, характеристи
ки, пересчет характеристик, регулирование, выбор и снятие характеристик). –
М., ВСХИЗО, 1970.
11.
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. –
М., «Наука», 1973. –
848 с.
12.
Жуковский Н.Е. Теоретическая механика. –
М.
-
Л., 1950. –
812 с.
13.
Альтшуль А.Д. и
др. Гидравлика и аэродинамика: Учеб. для вузов. –
М.: Стройиздат, 1987. –
414 с.
Аннотация
Исследование процесса пневматической сепарации семян в кольцевом зигзагообразном сепараторе
Степаненко С.П.
Приведено устройство кольцевого зигзагоподобного сепарат
ора и его принцип работы. 66
Abstract
Research of process to pneumatic separation of seeds in ring zigzag of similar the separator
S. Stepanenko It is resulted in article process of pneumoseparation of seeds in ring zigzag of similar a separator and it is researched its principle of work.
УДК 631.362.3; 621.928.92
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОС
ЛІДЖЕННЯ ДИНАМІЧНОГО
КОЕФІЦІЄНТА В'ЯЗКОСТ
І ЗАПИЛЕНОГО ПОВІТРЯ
НОГО ПОТОКУ ВІБРОВІДЦЕНТРОВИХ ЗЕ
РНОВИХ СЕПАРАТОРІВ
Тіщенко Л.М. д.т.н., проф., Харченко С.О. к.т.н., доц., Бредіх
ин В.В. к.т.н., доц., Півень М.В. к.т.н., доц., Абдуєва Ф.М. асист.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені
Петра Василенка
У статті наведено методику проведення і результати експериментальних досліджень динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого повітряного потоку частинками легких домішок різної форми у вібровідцентрових зернових сепараторах.
В результаті проведених теоретичних досліджень [1, 2] процесу очищення повітряного потоку створені математичні моделі нелін
ійної динаміки регульованого проміжного відбору і відведення частинок дисперсної фази. У них враховано зміну динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого потоку залежно від концентрації і форми дисперсних частинок.
Для експериментального дослідження динамі
чного коефіцієнта в'язкості запиленого повітряного потоку з частинками домішок різної форми застосували тензометричний метод. Для цього створена установка (рис.1) до складу якої увійшли: вентилятор ВЦП
-
3, пиледозатор, канал прямокутної форми. Останній вик
онаний з оглядовим вікном з оргстекла, з місцями для введення датчика і повітрозабірними щілинами, перекриттям яких варіювали швидкість повітряного потоку в каналі. Також виготовили спеціальний датчик (рис. 2, а). Він є тонкою круглою пластиною, жорстко за
кріпленою на консольній балочці, яка встановлюється на корпус установки. Датчик вводиться в потік через бокову стінку, так щоб пластина була розташована уздовж потоку. При русі потоку датчик відхиляється від положення рівноваги під дією дотичного зусилля н
а його поверхню і зіткнень частинок в торець. Щоб визначити дотичне зусилля необхідно із загального відняти зусилля від зіткнень частинок в торець датчика. Для цього, замість круглої пластини, до консольної балочки 67
прикріплювали зігнуту у формі півкола про
волоку. ЇЇ діаметр дорівнює товщині пластини. Діаметр півкола дорівнює діаметру круглої пластини (рис. 2, б). Зусилля відхилення датчика визначали за допомогою тензометрування. Для цього на бічних поверхнях консольної балочки, в її затисканнях (у місцях н
айбільших деформацій), наклеєні і включені в мостову схему тензорезистори. Електрична схема пристрою для визначення дотичного зусилля представлена на рис.2, в [3]. При коливаннях датчика відбувається деформація консольної балочки, що викликає деформацію др
отяних грат тензорезисторів. В результаті цього змінюються її геометричні розміри і опір. До вимірювальної мостової схеми подається напруга U. При зміні опору тензорезистора на виході мостової схеми виникають амплітудно
-
модульовані коливання, де частота, щ
о несе, промодульована частотою вимірюваного процесу.
Рис. 1
–
Установка для тензометрування дотичного зусилля в запиленому повітряному потоці: 1 –
щілини повітрозабірні; 2 –
пиледозатор; 3 –
канал; 4 –
вікно оглядове; 5 –
вентилятор
1
2
3
4
5
68
Рис. 2 –
Схема пі
дключення і конструкції датчиків, використаних для дослідження коефіцієнта динамічної в'язкості: а) для визначення зусилля в потоці; б) для визначення зусилля зіткнень частинок в торець датчика; в) електрична схема пристрою
Амплітудно
-
модульовані коливанн
я з виходу моста подаються на вхід підсилювача. Після посилення вони поступають на осцилограф. За величиною відхилення на екрані осцилографа визначали зусилля відхилення датчика від положення рівноваги. Заздалегідь датчик тарували. Передбачивши, що рухи ша
ру потоку по робочому каналу аналогічно в'язкому середовищу, за гіпотезою Ньютона для в'язкої напруги маємо [4]:
h
в
1
,
(1)
де
τ
в
–
дотична напруга в'язкого тертя; h
–
глибина шару потоку; –
швидкість потоку на заданій глибині h
.
Звідси ефективний динамічний коефіцієнт в'язкості запиленого повітряного потоку дорівнює:
h
в
1
. (2)
Дотичну напругу в'язкого тертя визначали за формулою:
а)
б)
â)
8
-
ÀÍ ×
-
7
Ñ1
-
93
U
C
á
R
ä
R
á
R
á
R
ê
69
дат
тр
.
вяз
в
S
P
2
,
(3)
де P
вяз.тр
–
дотичне зусилля в'язкого тертя в шарі потоку, вимірюване датчиком;
S
датч
–
площа пластини датчика. Дотичне зусилля в'язкого тертя визначається відніманням із загального зусилля відхилення датчика зусилля, викликаного лише зіткненнями частинок в торець:
соудар
общ
тр
.
вяз
P
P
P
,
(4)
де
P
общ
–
загальне зусилля відхилення датчика, викликане тертям об його поверхню і зіткненнями частинок в торець; P
соудар
–
зусилля відхилення датчика, викликане лише зіткненнями частинок в торець.
Величина дотичного зусилля в шарі визначається за показаннями осцилографа, і є різницею зусиль відхилення датчика при русі запиленого потоку і у спокої. Приймаючи різний процентний вміст частинок домішок [5] в повітряному потоці і змінюючи його запиленість, визначали ефективний дина
мічний коефіцієнт в'язкості даного потоку.
Експериментальними дослідженнями визначені значення, побудовані залежності ефективного динамічного коефіцієнта в'язкості для частинок домішок різних форм від запиленої повітряного потоку (рис.3 -
6). Запиленість повітряного потоку варіювали в тих же межах, що і при теоретичних дослідженнях [1,
2] -
n=(1…9)×10
4
шт/м
3
. Експериментально встановлені значення ефективного динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого повітряного потоку при запиленій n=5×10
4
шт/м
3
скла
дають: з частинками сигароподібної форми 1
=18,70×10
-
6 Па·с, плоскою -
1
=18,075×10
-
6 Па·с, сферичною -
1
=18,009×10
-
6 Па·с.
Рис. 3
–
Залежності ефективного динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого потоку з частками домішок сферичної форми від запиленості
3
5
1
7
n
сф
х
10
4
, шт/м
3
1
х
10
-
6
, Па·с
18,015
18,010
18,005
18,000
70
Рис. 4
–
Залежності ефективного динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого потоку з частинками домішок плоскої форми від запиленості
Рис. 5
–
Залежності ефективного динамічного коеф
іцієнта в'язкості запиленого потоку з частинками домішок сигароподібної форми від запиленості
3
5
1
7
n
пл
х
10
4
, шт/м
3
1
х
10
-
6
, Па·с
18,12
18,08
18,04
18,0
0
3
5
1
7
1
õ
1
0
-
6
, Ï à·ñ
18,9
18,6
18,3
18,0
n
ñèã
õ
10
4
, ø ò/ì
3
5
10
1
50
2
4
3
1
õ
10
-
6
,
Ï à·ñ
18,18
18,12
18,06
18,00
1
5
n
ñèã
õ
10
4
, ø ò/ì
3
71
Рис. 6
–
Залежності ефективного динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого потоку від запиленості, при процентному співвідношенні дисперсних частинок груп:
1
–
Ι
-
20%, ΙΙ
-
20%, ΙΙΙ
-
60%;2
–
Ι
-
40%, ΙΙ
-
20%, ΙΙΙ
-
40%; 3
–
Ι
-
20%, ΙΙ
-
60%, ΙΙΙ
-
20%; 4
–
Ι
-
60%, ΙΙ
-
20%, ΙΙΙ
-
20%; 5 -
Ι
-
30%, ΙΙ
-
40%, ΙΙΙ
-
30%
Для вивчення сукупного впливу часток домішок різної форми на ефективний динамічний коефіцієнт в'язкості запиленого пот
оку їх змішували.
Отримані експериментальні залежності ефективного динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого повітряного потоку від запиленості, при процентному співвідношенні частинок домішок різної форми (рис. 6).
Встановлені значення ефективного коефіцієнта в'язкості при процентному співвідношенні частинок легких домішок різної форми: сферичні -
40%; плоскі -
20%; сигароподібні –
40% підтверджують теоретичні (
1
=(18,001...18,143)×10
-
6
Па·с) і складають 1
=(
18,005...18,16)×10
-
6
Па·с. Результати експериментальних досліджень підтверджують вплив форми часток домішок на ефективний динамічний коефіцієнт в'язкості запиленого потоку.
Висновки
1.
При експериментальному визначенні ефективного динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого повітряного потоку встановлено: -
ефективний динамічний коефіцієнт в'язкості запиленого потоку перевищує на 0,6
-
4,0% динамічний коефіцієнт в'язкості повітря і залежить від кількості, форми і розмірів частинок домішок;
-
значення ефек
тивного динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого потоку зернових сепараторів при концентрації n=5
×10
4
шт/м
3
: для частинок домішок сферичної форми -
1
=18,009×10
-
6
Па·с; плоскою -
1
=18,075×10
-
6
Па·с; сигароподібною -
1
=18,7×10
-
6
Па·с, а залежно від їх процентного співвідношення -
1
=(18,02
-
18,12)×10
-
6 Па·с; -
підвищення ефективного динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого потоку на 1
-
2% при збільшенні запиленої (кількість частинок в м
3
повітря) понад 10
4
шт/м
3
.
2.
Встановлені для зернових сепараторів уточнених значень ефективного динамічного коефіцієнта в'язкості запиленого повітряного потоку з частинками домішок різної форми дозволяють точніше описувати процеси очищення не лише в розробленій пилоосаджувальній камері, але і в інших пиловлов
люючих апаратах.
Список використаних джерел
1.
Тищенко Л.Н., Харченко С.А. К исследованию процесса очистки воздушного потока в модернизированной пылеосадочной камере виброцентробежных зерновых сепараторов // Вибрации в технике и технологиях. -
2004. -
№4(36
). -
С. 60 -
70.
72
2.
Тищенко Л.Н., Харченко С.А., Бредихин В.В. К определению эффективного динамического коэффициента вязкости воздушного потока в пылеосадочных камерах виброцентробежных зерновых сепараторов // Механізація с.г. виробництва: Вісник ХДТУСГ. –
Харків: ХДТУСГ, 2004. –
Вип.29. –
С. 109 –
113.
3.
Козлов
И.А., Баженов
В.Г., Матвеев
В.В
. Исследование прочности деталей машин при помощи тензодатчиков сопротивления. –
Киев: Техника, 1967. –
203 с.
4.
Пивень М.В. Обоснование параметров процесса решетно
го сепарирования зерновых смесей: Дис. … канд. техн. наук: 05.05.11.
–
Харьков: ХНТУСХ им.П.
Василенко, 2006. –
260 с.
5.
Тищенко Л.Н., Харченко С.А. Определение сепарационной и фракционной эффективности процесса очистки воздушного потока разработанной пыле
осадочной камерой виброцентробежных зерновых сепараторов // Вибрации в технике и технологиях. -
2006. -
№2(44). -
С. 67 -
74.
Аннотация
Экспериментальные исследования динамического коэффициента вязкости запыленного воздушного потока виброцентробежных зерн
овых сепараторов
Тищенко Л.Н., Харченко С.А., Бредихин
В.В., Пивень М.В., Абдуева Ф.М. В статье приведена методика проведения и результаты экспериментальных исследований динамического коэффициента вязкости запыленного воздушного потока частицами легких примесей различной формы в виброцентробежных зерновых сепараторах. Abstract
Experimental researches of dynamic factor of viscosity of the dusty air flow of vibrocentrifugal grain separators
L.Tishchenko, S. Kharchenko, V. Bredihin, М. Piven, F.
Abdueva
In article the technique of carrying out and results of experimental researches of dynamic f
actor of viscosity of a dusty air flow by particles of easy impurity of the various forms in vibrocentrifugal grain separators is resulted.
УДК 631. 362
73
РЕЗУЛЬТАТИ ВИРОБНИЧИ
Х ВИПРОБУВАНЬ МОДЕРН
ІЗОВАНОГО ПНЕВМАТИЧНОГО СЕПАРА
ТОРА З НАХИЛЕНИМ ПОВ
ІТРЯНИМ КАНАЛ
ОМ
Бакум М.В. к.т.н., доц., Крекот М.М. асп., Абдуєв М.М. к.т.н., доц., Вотченко О.С., Леонов В.П., Шевченко М.І. інж
-
ри
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка
Наведені результати виробничих випробувань
модернізованого пневматичного сепаратора з нахиленим повітряним каналом на очищенні з одночасним сортуванням насіння капусти білоголової.
Постановка проблеми. Агропромислові формування України забезпечують великі об’єми виробництва, як товарного зерна, та
к і посівного матеріалу. Нажаль значна частина вирощеного зерна (насіння) є низької якості. Доочищення одержаного врожаю, за існуючими технологіями післязбиральної обробки з послідовним відокремленням частини домішок у відходи, часто призводить лише до зна
чних втрат повноцінного зерна основної культури у відходах, та неможливості доочищення основної фракції (якої отримують багато) до високих кондицій.
Аналіз досліджень і публікацій. Аналіз існуючих технологій розділення сипких матеріалів переконують в персп
ективності використання в Україні технологій післязбиральної обробки зернової частини врожаю, які передбачають послідовне виділення з вихідного матеріалу зерна основної культури заданої якості. Відходова фракція, за такої технології, буде єдиною і все зерн
о основної культури, що не виділилось в яку
-
небудь очищену фракцію, буде знаходитись в ній. Тому буде можливість більш раціонально його використовувати в господарстві, а значить виключити втрати повноцінного зерна під час післязбирального обробітку на тока
х /1/.
Впровадження у виробництво таких технологій післязбирального обробітку урожаю потребують розробки нових сепараторів, здатних інтенсифікувати розділення насіннєвих сумішей, особливо дрібнонасіннєвих культур.
Мета роботи. Перевірка, у виробничих умова
х, ефективності використання модернізованого пневматичного сепаратора з нахиленим повітряним каналом для сепарації дрібнонасіннєвих сумішей овочевих культур.
Матеріал досліджень. Модернізований сепаратор (рис. 1) складається із вентиляторної установки і нахиленого повітряного каналу, які з’єднані між собою /2/.
Вентиляторна установка включає вентилятор високого тиску 1, з вхідним патрубком 2, який приводиться в рух електродвигуном через пасову передачу. До вихідного патрубка вентилятора прикріплена проста
вка 4 в якій встановлено вертикальні жалюзі 3 для вирівнювання швидкості повітряного потоку у поперечному напрямі проставки. На виході проставка має розміри, які 74
відповідають розмірам нахиленого каналу. У проставці 4 розташований механізм регулювання швид
кості повітряного потоку по висоті каналу (рис. 1,б) який виконаний з набору поворотних пластин 5, закріплених жорстко на осях 29 що проходять через осьові лінії боковин 30 проставки, причому осі закріплені паралельно нижній (верхній) стінці проставки. Пол
оження кожної пластини 5 (кут β її нахилу відносно поздовжньої осі каналу) можна регулювати окремо, повертаючи відповідні осі 29. Фіксація положення всіх пластин виконується одночасно прижимними пластинами 28.
Нахилений повітряний канал складається з сепар
увальної камери 6 у нижній частині якої розміщені чотири приймачі 19, 20, 21 і 23 продуктів розділення. Перегородки 14 між 20 і 21 приймачами, а також 15 між 19 і 20 приймачами виконані поворотними що дає можливість регулювати вміст приймачів. В нижній час
тині приймачів встановлено заслінки і мішкотримачі, які дозволяють закріплювати мішки для збирання продуктів розділення кожного приймача окремо.
До верхньої стінки сепарувальної камери 6 шарнірно закріплений живильник з циліндричною щіткою 8 і рухомою боко
виною 9. До живильника приєднаний бункер 11 який в нижній частині має регулювальну заслінку 10. До сепарувальної камери 6 прикріпляється інерційний пиловідокремлювач 16 з осаджувальною камерою 17, яка закінчується фільтрувальним пилозбірником 18 із тканин
и (мішковини).
Регулювання швидкості повітряного потоку в сепарувальній камері 6 виконується зміною її ширини, переміщенням ділильника 13, за допомогою регулювальних гвинтів 26, закріплених в опорах 27, штурвалами 25. Ділильник 13 еластичним напрямником 24
з’єднується з вихідним патрубком вентилятора
1.
Вихідним матеріалом для досліджень була насіннєва суміш капусти білоголової сорту Українська осінь першої репродукції урожаю 2008 р. Вміст насіння основної культури у вихідному матеріалі становив 93,15%, лег
ких домішок (подрібнені стебла та суцвіття) –
6,40%, грудочок ґрунту та пилу 0,42%, насіння інших культурних рослин (цибулі) було 90 шт/кг, а насіння бур’янів –
30 шт/кг, в тому числі проса курячого 10 шт/кг та 20 шт/кг щириці звичайної. Незважаючи на висо
кі посівні якості насіння основної культури: маса 1000 насінин 3,92 г, енергія проростання 86,80% а схожість 92,94%, насіннєва суміш не відповідала вимогам Державного стандарту.
75
Рис. 1 –
Схема модернізованого пневматичного сепаратора з нахиленим повітрян
им каналом:
1 –
вентилятор; 2 –
вхідний патрубок; 3 –
вертикальні жалюзі; 4 –
проставка;
5 –
горизонтальні жалюзі; 6 –
сепарувальна камера; 7 –
еластичний щиток; 8 –
циліндрична щітка живильника; 9 –
рухома боковина живильника; 10 –
регулювальна заслінка ж
ивильника; 11 –
бункер; 12 –
шарнір живильника; 13 –
ділильник; 14, 15 –
подільники між приймачами; 16 –
інерційний пиловідокремлювач; 17 –
осаджувальна камера;
18 –
пилозбірник; 19, 20, 21, 23 –
приймачі продуктів розділення; 22 –
епюри швидкості повітря по висоті; 24 –
еластичний напрямник; 25 –
штурвал; 26 –
регулювальний гвинт з проушиною; 27 –
опора; 28 –
притискна пластина; 29 –
вісь жалюзі; 30 –
стінка проставки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
В
В
Б
Б
а.
Вид по А
Б - Б
А
В - В
76
Згідно ДСТУ 2240
-
93 /3/ в кондиційному посівному матеріалові капусти білоголової 1
-
2 репр
одукції, вміст насіння основної культури повинен бути мінімум 98%, насіння інших культурних рослин не більше 0,3% і насіння бур’янів теж не більше 0,3%. Схожість насіння основної культури повинна бути не нижчою 80%.
Виробничі випробування модернізованого с
епаратора проводили при слідуючих установочних і кінематичних параметрах: кут нахилу повітряного каналу до горизонту 45
0
; ширина каналу 100 мм; середня швидкість повітряного потоку в каналі –
16,9 м/с; поворотні пластини проставки встановлені таким чином, щоб створювався нерівномірний по висоті каналу повітряний потік: більш інтенсивний у верхній частині каналу (
V
=18,5 м/с) і помірніший в нижній частині (
V
=15,3 м/с); подача вихідного матеріалу в повітряний канал ста
новила в середньому 106 кг/год.
Вихідний матеріал із бункеру 11 циліндричною щіткою 8 живильника подається в нахилений повітряний канал 6 рівномірно по всій його ширині. Інтенсивний повітряний потік у верхній частині каналу (швидкість повітря більша критичної швидкості переважної більшості компонентів вихідного матеріалу) має велику транспортуючу здатність, за рахунок чого швидко «розвантажується» зона каналу біля завантажувального вікна. Причому більшість легких домішок з великим коефіцієнтом вітриль
ності відділяються в самій верхній частині каналу і транспортуються також вздовж верхньої частини каналу (не можуть опуститися, оскільки максимальна швидкість повітряного потоку знаходиться дещо нижче верхньої стінки каналу із
-
за опору стінок каналу, дивис
ь вигляд епюри 22 швидкостей повітря по висоті каналу) аж в осаджувальну камеру 17. Важчі компоненти вихідного матеріалу з меншими коефіцієнтами вітрильності інтенсивно транспортуються при більшій швидкості повітря, яку мають дещо нижчі шари повітряного п
отоку. Ці шари повітряного потоку остаточно видувають легші домішки, які за якимись причинами не відділились повітряним потоком на більш високих відрізках повітряного каналу. Важчі компоненти під дією гравітаційних сил рухаються по криволінійних траєкторія
х і попадають у нижню частину каналу, де повітряний потік більш помірніший. В таких умовах (спокійніших) компоненти матеріалу мають можливість повніше проявити свої аеродинамічні властивості, точніше розділитися за їх різницею і надходять у приймачі 19, 20
, 21, 23 продуктів розділення. Співвідношення мас компонентів у цих приймачах, а отже і якість розділення чи сортування, можна регулювати поворотом перегородок 14 і 15. Важкі домішки (грудочки ґрунту, камінці, металеві включення та інші) попадають до прийм
ача 23.
Легкі домішки і пил із осаджувальної камери 17 потрапляють у фільтрувальний пилозбірник 18 який виконано у дослідному зразкові із мішковини.
Результати сепарації насіння капусти білоголової першої репродукції сорту Українська осінь на модернізовано
му пневматичному сепараторові приведені в табл. 1.
77
Аналіз результатів розділення показує, що в перший приймач виділилось лише 520 г матеріалу, що становить 0,82% від маси вихідної суміші. Насіння основної культури в цю фракцію виділилось з найвищими посівн
ими якостями: маса 1000 насінин 4,66 г, що на 0,74 г вища насіння вихідного матеріалу; його енергія проростання вища на 5,12%, а схожість на 4,69% і становлять, відповідно, 91,92% і 97,67%, що значно вищі вимог стандартів на посівний матеріал. Домішки в пе
ршій фракції склали лише 0,6% від її маси, причому 0,4% становили подрібнені кусочки стебел, які значно перевищують розміри насіння капусти і їх можна відокремити на решетах без втрат насіння основної культури. Решту домішок (0,2% від маси фракції) станови
ли грудочки ґрунту.
Таблиця 1
–
Результати очистки насіння капусти сорту Українська осінь на модернізованому пнемосепараторові з нахиленим повітряним каналом
Показники
Вихідний матеріал
Фракції
I
II
III
IV
V
Розподіл матеріалу за фракціями, кг
%
62,00
100
0,520
0,82
14,890
24,02
38,890
62,73
3,450
5,57
4,250
6,86
Вміст насіння основної культури, %
93,15
99,40
99,20
98,01
88,41
30,77
Маса 1000 насінин капусти, г
3,92
4,66
4,60
3,86
3,04
2,68
Енергія проростання насіння капусти, %
86,80
91,92
88,38
88,18
87,93
67,1
Схожість насіння капусти, %
92,94
97,63
93,82
93,43
89,03
67,98
Вміст легких домішок, %
6,40
0,40
0,30
1,56
11,11
68,98
Вміст насіння інших рослин, %
0,03
–
–
–
0,05
0,25
Вміст насіння бур’янів, шт./кг
в тому числі: проса курячого
щириці звичайної
30
10
20
100
100
–
400
100
300
Вміст насіння цибулі, шт./кг
90
800
650
Вміст грудочок ґрунту, %
0,42
0,20
0.50
0,41
0,43
0,20
Якість посівного матеріалу
неконд.
кондиційний
неконд.
До другого приймача виділилось 14,890 кг
насіннєвого матеріалу, який за посівними властивостями дещо поступається вмісту першої фракції, але за всіма показниками теж повністю відповідає вимогам стандарту. Вміст насіння основної культури цієї фракції становить 99,2%, що на 6,05% вище чим у вих
ідному матеріалові та на 1,2% вище вимог стандарту. Маса 1000 насінин капусти цієї фракції 4,6 г, що на 0,68 г вища насіння вихідного матеріалу, але на 0,06 г менша насіння першої фракції. Енергія проростання і схожість капусти цієї фракції теж вищі ніж у
насіння вихідного матеріалу, відповідно, на 1,58 і 0,88%, але нижчі від насіння першої фракції. Домішки у другому приймачеві становлять лише 0,8%. З них 0,3%, від маси другої фракції, були подрібнені стебла, а 0,5% -
грудочки ґрунту.
До третього приймача
виділилося найбільше матеріалу –
38,89 кг, що становить 62,73% від маси вихідної суміші. За всіма показниками насіннєвий матеріал цієї фракції теж відповідає вимогам стандарту. Так, насіння основної 78
культури в ньому 98,01%, що на 4,8% більше ніж у вихідно
му матеріалові. Незважаючи на зменшення на 0,06 г маси 1000 насінин цієї фракції у порівнянні з вихідним матеріалом, енергія проростання і схожість насіння капусти дещо збільшились. За всіма показниками насіння основної культури цієї фракції поступались на
сінню капусти, що виділилось у першу і другу фракції. У третій фракції значно збільшився вміст легких домішок (до 1,56% від маси фракції).
Матеріал четвертої фракції становив 3,45 кг (5,57% від маси вихідної суміші) і не відповідає вимогам стандарту через великий вміст легких домішок –
11,11%. Слід відмітити, що легкі домішки за розмірами подібні до розмірів насіння і навіть на решетах їх відокремити проблематично. Доцільною ознакою розділення такої суміші може бути форма компонентів, їх пружні властивості,
або шорсткість поверхні що є ознаками розділення на віброфрикційних сепараторах конструкції кафедри сільськогосподарських машин ХНТУСГ ім. П. Василенка.
За посівними властивостями насіння капусти, яке відсортувалось до четвертого приймача, теж відповідає вимогам стандарту, схожість 89,03%, що на 9,03% перевищує мінімально допустиму. Крім того, до четвертого приймача виділилась значна частина насіння проса курячого (100 шт/кг) і насіння чорнушки –
800 шт/кг.
Найлегші компоненти вихідного матеріалу виділилис
я до п’ятого приймача. Маса цієї фракції 4,24 кг становить 6,86% від вихідного матеріалу. Більшу частину цієї фракції становлять легкі домішки –
68,98% та 0,25% насіння інших культур, в тому числі 400 шт/кг знаходиться насіння бур’янів (100 шт/кг –
насіння
проса курячого і 300 шт/кг насіння щириці звичайної) та 650 шт/кг насіння цибулі. Слід зазначити, що насіння капусти в цю фракцію відсортувалось, за посівними якостями, найгірше. Його маса 1000 штук лише 2,68 г, що на 1,24 г менше насіння вихідного матер
іалу, а схожість 67,98%, що на 12,02% нижча вимог стандарту. Виділити з цієї фракції частину повноцінного насіння можна теж на віброфрикційному сепараторі.
Висновки
Результати виробничих випробувань модернізованого пневматичного сепаратора з нахиленим пові
тряним каналом підтвердили високу його ефективність на очищенні з одночасним сортуванням насіннєвих сумішей капусти білоголової. За один пропуск отримано 87,57%, від маси вихідного матеріалу, кондиційного насіння капусти. Слід відмітити високу ефективність
сортування насіння капусти в розробленому сепараторові. З вихідного матеріалу схожість насіння основної культури якого становила 92,94% (за вимогами стандарту –
мінімальна 80%) в перші три фракції відсортувалось насіння ще більшої схожості.
Список викорис
таних джерел
79
1.
Патент № 17003 Україна, МПК (2006) В07В13/04. Спосіб інтенсифікації післязбиральної обробки зернової частини урожаю / Бакум М.В. -
№ 200600598; опубл. 15.09.2006, Бюл. № 9. –
3 с.
2.
Патент № 26791 Україна, МПК (2006) В07В4/00. Пневматичний
сепаратор з нахиленим повітряним каналом / Бакум М.В., Манчинський Ю.О., Абдуєв М.М., Крекот М.М. -
№ 200704791; опубл. 10.10.2007, Бюл. № 16. –
4 с.
3.
ДСТУ 2240
-
93. Насіння сільськогосподарських культур. Сортові та посівні якості. –
К.: Держстандарт Укр
аїни, 1994. –
74 с.
Аннотация
Результаты производственных испытаний модернизированного пневматического сепаратора с наклонным воздушным каналом
Бакум Н.В., Крекот Н.Н., Абдуев М.М., Вотченко А.С., Леонов В.П., Шевченко
Н.И.
Приведены результаты производственных испытаний модернизированного пневматического сепаратора с наклонным воздушным каналом на очистке с одновременным сортированием семян капусты белокочанной. Abstract
Results of production tests of the modernized pneumatic separator with a sloping air duct
Bakum N., Krekot N., Abduev M., Votchenko A., Leonov V., Shevchenko N.
The results of production tests of the modernized pneumatic separator with a sloping air duct on cleaning with the simultaneous sorting of se
eds of cabbage of belokochannoy are resulted. УДК 631.362
ПРОБЛЕМИ І НАПРЯМКИ ПОКРАЩЕННЯ ПІДГОТОВК
И ВИСОКОЯКІСНОГО НАСІН
НЯ ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ
Заїка П.М. акад. УААН, д.т.н., проф., Бакум М.В. к.т.н., доц., Михайлов
А.Д. к.т.н., доц., Козій О.Б. к.т.н., доц.,
Абдуєв М.М. к.т.н. доц.,
Шептур О.А. к.т.н., доц., Винокуров М.О. ст. викл., Козій Д.О. студ.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка
Проаналізовані проблеми та напрямки покращення якості підготовки нас
іння цукрових буряків та результати експериментальних досліджень їх доочищення та сортування на віброфрикційному сепараторі, які підтверджують можливість виділення із насіння основної культури 80
важковідокремлюваного насіння бур’янів і домішок з одночасним п
ідвищенням схожості, енергії проростання, одноростковості, вирівняності, маси 1000 штук насінин різних фракцій.
Забезпечення потреби у цукрі невід’ємно пов’язано з проблемою підвищення врожайності та цукристості цукрових буряків. Одним із шляхів її розв’яз
ання є вирощування цієї культури за енергозберігаючими технологіями та застосуванням насіннєвого матеріалу з високими посівними і врожайними властивостями, адже врожайність одного і того ж сорту у першу чергу обумовлено різною якістю насіння та рослин що з
нього виростуть. Тому на перший план ставиться задача насінництва та селекції, які пов’язані між собою.
Прийнято вважати, що насінництво цукрових буряків є продовженням селекційного процесу, так як лише через високу врожайність та якість насіння реалізуєт
ься досягнення селекції в умовах виробництва. Повністю задовольнити потреби господарств агропромислового комплексу в насінні з високими посівними якостями, знизити собівартість та зробити стабільні запаси у посівному матеріалі в потрібних кількостях можлив
о тільки при переведенні насінництва на промислову основу. Це потребує створення відповідної матеріально
-
технічної бази післязбиральної обробки та зберігання насіння цукрових буряків, найбільш ефективного використання потокових ліній заводського виробництв
а. Але необхідно відмітити, що організація та розробка серійного виробництва нового високопродуктивного, високоефективного обладнання і зерноочисних машин для спеціалізованих господарств з виробництва насіння та заводів залишаються на недостатньому рівні.
Очищення та сортування насіннєвих сумішей цукрових буряків проводиться на зерноочисних машинах загального призначення з повітряно
-
решітно
-
трієрними робочими органами, що випускаються промисловістю. При цьому доведення насіння до високих посівних кондицій н
а цих машинах не завжди забезпечується, а багаторазові пропуски насіння через робочі органи машин призводять до травмування і втратам насіння основної культури у відхід.
Недосконалість технологічних процесів серійних зерноочисних машин викликає необхідніст
ь насичення технологічних ліній для післязбиральної обробки спеціальними зерноочисними машинами для доочищення насіння цукрових буряків. Це призводить до збільшення собівартості посівного матеріалу, ускладнює налагодження технологічних ліній, знижує продук
тивність та не завжди забезпечує вихід високоякісного насіння.
У сучасних умовах виробництва цукрових буряків помітно підвищилось значення якості насіння, що є не тільки носієм продуктивних властивостей сорту, але й одним із факторів, на якому базується те
хнологія механізованого вирощування цієї культури на промисловій основі.
Для посіву використовують відкаліброване насіння районованих сортів, які оброблені захисними або захисно
-
стимулюючими речовинами, що відповідають Державному стандарту України (ДСТУ). Насіння цукрових буряків повинно мати високі посівні кондиції не тільки по їх чистоті, але і по 81
таким важливим показникам, як схожість, енергія проростання, одноростковість, вирівняність та інші.
У зв’язку з цим, пошук нових ознак розділення, робочих орган
ів зерноочисних машин для очищення та сортування насіння цукрових буряків, а також дослідження технологічного процесу підготовки високоякісного насіннєвого матеріалу має важливе значення і є актуальною задачею.
Харківським національним технічним університе
том сільського господарства імені Петра Василенка на кафедрі сільськогосподарських машин розроблений віброфрикційний сепаратор, який з позитивного боку зарекомендував себе при сепарації важковідокремлюваних насіннєвих сумішей багатьох сільськогосподарських
культур.
Технологічний процес вібросепарації насіння на неперфорованих фрикційних поверхнях цього сепаратора ґрунтується на розділенні компонентів насіннєвих сумішей за комплексом фізико
-
механічних властивостей, який включає розділення як за станом поверх
ні і формі насіння у безвідривному режимі, так і за коефіцієнтами відновлення швидкості і миттєвого тертя при ударі у відривному режимі [1, 2, 3].
Насіннєвий матеріал цукрових буряків після сепарації на повітряно
-
решітно
-
трієрних робочих органах зерноочисн
их машин загального призначення та робочих органах спеціальних зерноочисних машин не відповідав вимогам ДСТУ [4,
5] із
-
за наявності значної кількості важковідокремлюваного насіння бур’янів та інших домішок. Крім того, насіння цукрових буряків мали низьку с
хожість, енергію проростання, одноростковість, вирівняність. З метою визначення можливості виділення із насіння цукрових буряків насіння бур’янів та домішок, а також підвищення схожості, енергії проростання, одноростковості та інших показників якості, вихі
дна суміш була оброблена на віброфрикційному сепараторі.
Вихідним матеріалом для досліджень були насіннєві суміші цукрових буряків фракцій 3,5 –
4,5 мм і 4,4 –
5,5 мм, які мали наступні посівні показники, відповідно: вміст насіння основної культури –
92; 9
4%; схожість –
77; 75%; енергію проростання –
74; 72%; одноростковість –
80; 81%; вирівняність –
81; 79%; масу 1000 насінин –
13,2; 14,1 г (табл. 1, 2).
Аналіз якості розділення насіннєвих сумішей цукрових буряків на віброфрикційному сепараторі показує, що
вміст насіння основної культури першої фракції (фракція насіння 3,5 –
4,5 мм) збільшився на 3%, фракції насіння 4,5 –
5,5 мм –
на 2%, у порівнянні з чистотою насіння вихідної суміші.
При виході насіння, відповідно, 5,6 і 4,9% ця фракція насіння за даним п
оказником не відповідає вимогам ДСТУ [4, 5]. Результати досліджень показали, що схожість і енергія проростання двох фракцій насіння першого приймальника, у порівнянні з вихідним насіннєвим матеріалом, збільшились відповідно, на 11 і 9%; 13 і 12%. При значн
ому збільшенні схожості і енергії проростання насіння першої фракції, одноростковість і вирівняність насіння цукрових буряків цієї фракції зменшились. Так одноростковість і вирівняність насіння (фракція 3,5 –
4,5 мм), у порівнянні з вихідним матеріалом, зм
еншились, відповідно на 19 і 17%, фракції насіння 4,5 –
5,5 мм –
на 7%. Маса 82
1000 штук насінин першого приймальника двох фракцій збільшилась, відповідно на 1,5 і 1,8 г, у порівнянні з масою 1000 штук насінин вихідного матеріалу.
Таблиця 1 –
Результати очищення та сортування насіння цукрових буряків на віброфрикційному сепараторі (фракція 3,5 –
4,5 мм)
Найменування показників
Вихідна суміш
Фракції насіння (приймальники)
I
II
III
IV
V
Розподілення насіння по фракціях, %
100
5,6
27,6
35,8
20,8
10,2
Розподілення насіння зростаючим підсумком, %
100
5,6
33,2
69,0
89,8
100
Чистота насіння, %
92
95
98
99
98
73
Схожість, %
77
86
89
90
85
62
Енергія проростання, %
74
83
85
87
81
57
Одноростковість, %
80
61
89
92
94
78
Вирівняність,
%
81
64
87
91
93
71
Маса 1000 насінин, г
13,2
14,7
14,1
13,4
12,8
10,6
Якість насіння
неконд
неконд
конд
конд
конд
неконд
Таблиця 2 –
Результати очищення та сортування насіння цукрових буряків на віброфрикційному сепараторі (фракція 4,5 –
5,5 мм)
Найменування показників
Вихідна суміш
Фракції насіння (приймальники)
I
II
III
IV
V
Розподілення насіння по фракціях, %
100
4,9
28,8
31,9
25,6
8,8
Розподілення насіння зростаючим підсумком, %
100
4,9
33,7
65,6
91,2
100
Чистота насіння, %
94
96
99
99
98
79
Схожість, %
75
88
90
91
83
67
Енергія проростання, %
72
84
85
87
80
63
Одноростковість, %
81
74
87
89
89
80
Вирівняність, %
79
72
88
86
83
76
Маса 1000 насінин, г
14,1
15,9
14,7
14,4
13,8
11,2
Якість насіння
неконд
неконд
конд
конд
конд
неконд
При виході насіння цукрових буряків другого
-
четвертого приймальників: фракція 3,5 –
4,5 мм –
84,2%, фракція 4,5 –
5,5 мм –
86,3%, вміст насіння основної культури збільшився, у порівнянні з вихідним насінням, відповідно на 6,5 і 4,8%. Схожість і енергія пр
оростання цих фракцій вища цих показників вихідного матеріалу, відповідно на 9 і 8%; 11 і 9%. Так як у першу фракцію надходить значна кількість багаторосткового насіння цукрових буряків, у другої
-
четвертої фракцій збільшується кількість одноросткового насі
ння. У порівнянні з одноростковістю вихідного насіння, одноростковість другої фракції підвищилась на 9%, третьої –
на 12%, четвертої –
на 14% (табл. 1). 83
Одноростковість фракції насіння 4,5 –
5,5 мм (табл. 2), у порівнянні з одноростковістю вихідного матері
алу, також збільшилась: другого приймальника на 6%, третього і четвертого –
на 8%. Вирівняність насіння цих приймальників продуктів розділення, у порівнянні з вихідною сумішшю, підвищилась на 9% (табл. 1) і на 7% (табл. 2). Маса 1000 штук насінин (фракція 3,5 –
4,5 мм) другого приймальника, у порівнянні з цим показником вихідного насіння, збільшилась на 0,9 г, третього приймальника –
на 0,2 г, при зменшенні маси 1000 штук насінин у четвертому приймальнику на 0,4 г. У насінні фракції 4,5 –
5,5 мм маса 1000 ш
тук насінин, у порівнянні з вихідним матеріалом, другого приймальника збільшилась на 0,6 г, третього –
на 0,3 г, при зменшенні цього показника четвертого
приймальника на 0,3 г.
Вміст насіння цукрових буряків, схожість, енергія проростання, одноростковість,
вирівняність, маса 1000 штук насінин п’ятої фракції (табл. 1), у порівнянні з вихідним насіннєвим матеріалом, зменшились, відповідно на 19; 15; 17; 2; 10%; 2,6 г. Вихід насіння цього приймальника складає 10,2%. При виході насіння цукрових буряків фракції 4,5 –
5,5 мм (табл. 2) 8,8% вміст насіння основної культури складає 79%, схожість –
67%, енергія проростання –
63%, одноростковість –
80%, вирівняність –
76%, маса 1000 штук насінин –
11,2
г, що у порівнянні з такими показниками вихідного матеріалу значно зменшились.
Таким чином можна зробити наступні висновки. Проведені експериментальні дослідження можливості доочищення та сортування насіннєвих сумішей цукрових буряків на віброфрикційному сепараторі показали, що є можливість виділити у першу та п’яту фракц
ії важковідокремлюване насіння бур’янів та домішки, а також багаторосткове насіння основної культури. Одночасно з очищенням насіння цукрових буряків виконується його сортування за рахунок виділення у останню фракцію неповноцінного (травмованого, щуплого, н
едорозвинутого) насіння основної культури, що підвищує посівні якості очищеної фракції насіння. З некондиційної вихідної суміші насіння, після його сепарації на віброфрикційному сепараторі отримали 84,2% насіння цукрових буряків (фракція насіння 3,5 –
4.5 мм) та 86,3% (фракція насіння 4.5 –
5.5 мм), яке відповідає вимогам Державного стандарту України.
Список використаних джерел
1.
Заика П.М., Мазнев Г.Е. Сепарация семян по комплексу физико
-
механических свойств. –
М.: Колос, 1978. –
287 с.
2.
Заика П.М. Повы
шение посевных качеств семян обработанных на вибросепараторах: Учебное пособие. –
Киев: изд
-
во УСХА, 1989. –
52 с.
3.
Заїка П.М. Теорія сільськогосподарських машин. Очистка і сортування насіння. Т. ІІІ, розділ 7. –
Харків: Око, 2006. –
407 с.
4.
Державний стандарт України. Насіння сільськогосподарських культур. Технічні умови. ДСТУ 2240
-
93. Держстандарт України. –
Київ, 1994. –
73 с.
84
5.
Насіння однонасінних цукрових буряків. Посівні якості. Технічні умови. ДСТУ 3226
-
95 (ГОСТ 10882
-
98). Держстандарт України.
–
Київ, 1999. –
5 с.
Аннотация
Проблемы и направления улучшения подготовки высококачественных семян сахарной свеклы
Заика П.М., Бакум Н.В., Михайлов А.Д., Козий А.Б., Абдуев М.М., Шептур
А.А.,Винокуров
Н.А., Козий Д.А.
Проанализированы проблемы и направле
ния повышения качества подготовки семян сахарной свеклы и результаты экспериментальных исследований их доочистки на виброфрикционном сепараторе подтверждающие возможность выделения из семян основной культуры трудноотделимых семян сорных растений и примесей
с одновременным повышением всхожести, энергии прорастания, одноростковости, выравненности, массы 1000 штук семян различных фракций.
Abstract
Problems and directions of improvement of preparation of high
-
quality seeds of the sugar beet P. Zayika, N. Bakum, A. Mihaylov, A. Koziy, M. Abduev, A.
Sheptour, N. Vinokurov, D. Koziy
Problems and directions of upgrading preparation of seeds of sugar beet and results of experimental researches of their doochistki are analysed on the vibrofriktsi
onnom separator of confirmative possibility of selection from the seeds of basic culture of trudnootdelimih seeds of litter plants and admixtures with the simultaneous rise of germination, energies of germination, odnorostkovosti, viravnennosti, the masses
1000 things of seeds of different factions.
УДК 631.331.5
ДО ОБГРУНТУВАННЯ ПАР
АМЕТРІВ СПРЯМОВУЮЧИХ
ЕЛЕМЕНТІВ ДЛЯ НАСІННЯ В РОБОЧИ
Х ОРГАНАХ СІВАЛОК
Морозов І.В. д.т.н., проф., Власенко В.Г.к.ф
-
м.н., доц., Доценко М.Г. к.т.н., доц. Харківський національни
й технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка
В статті представлено обґрунтування параметрів спрямовуючих елементів для насіння в сошниках з метою покращення якості сівби сільськогосподарських культур.
85
Відомо, що рівномірність розмі
щення насіння в ґрунті залежить від упорядкування насіннєвого потоку насіння у сошнику.
Одним із факторів, що впливає на потік насіння у сошникові є установка в ньому додаткових конструктивних елементів –
напрямників насіння.
Метою статті є теоретичні обґр
унтування напрямника насіння у сошнику.
Аналогічні задачі стосовно до землеробської механіки вирішувалися академіками П.М.
Василенком [1] і П.М.
Заїкою [2].
Рядом авторів досліджувався вплив спрямовуючих елементів для насіння в сошниках на якість сівби сіл
ьськогосподарських культур [3
-
10].
Морозов І.В. запропонував з метою покращення рівномірності розміщення насіння в борозні спрямувати горизонтальну складову швидкості польоту насіння при виході із сошника назад і забезпечити її рівномірність по модулю пост
упальної швидкості сівалки. Ним також обґрунтоване технічне рішення для реалізації цього нового положення руху насіння в сівалках і проведені дослідження [11
-
13].
В даній роботі задача вирішувалася для досягнення поставленої мети.
Для цього розглядали рух кулі по дузі кола.
Розглядали кочення кулі радіуса по дузі кола радіуса R
під дією сили тяжіння без тертя і ковзання (рис. 1).
Центр кола –
точка C
, центр кулі –
точка C
. В початковий момент куля точкою O
торкається дуги кола в точці O
, яку вибрали за початок координат. Вісь y
співпадає з напрямком дії сили тяжіння, вісь x
-
перпендикулярн
а до цього напрямку; -
кут між віссю x
і нормаллю до дуги кола R
C
P
в точці P
дотику кулі в деякий відрізок часу t
.
Довжина дуги R
OP
S
, де -
кут між радіусами кулі O
C
і CP
, проведеними до точок дотику і на початку і в момент часу що розглядався, відповідно.
Рівняння кола з центром в точці в параметричній формі має вигляд
)
cos
1
(
R
x
,
(1а)
sin
R
y
(1б)
Обмежуємося розгляданням руху по четверті кола, тобто .
S
;
(2)
Елемент дуги кола
Rd
dS
.
(3)
Кутова швидкість кулі, що перекочується
R
dt
d
R
dt
d
.
(4)
O
P
C
2
O
86
Рис. 1 Кут повороту радіуса кулі що котиться відносно його початкового напрямку O
C
Лінійна швидкість центра кулі
2
2
dt
dy
dt
dx
V
c
c
c
,
(5)
де c
x
і c
y
-
координати центра кулі:
cos
x
x
c
,
(6а)
sin
y
y
c
.
(6б)
З врахуванням (1а) і (1б)
cos
)
(
R
R
x
c
,
(7а)
sin
)
(
R
y
c
.
(7б)
Диференціюючи (7а) і (7б) за часом, знаходимо горизонтальну і вертикальну складові швидкості центра кулі:
sin
)
(
R
x
Vx
c
c
,
(8а)
cos
)
(
R
y
Vy
c
c
.
(8б)
Підставляючи (8а) і (8б) в (5) знаходимо
)
(
R
V
c
(9)
Кінетична енергія кулі, що котиться
2
2
2
2
J
mV
W
c
к
,
(10)
87
д
е
m
-
маса кулі; J
-
момент інерції кулі відносно осі, що проходить через його центр, 2
m
J
(
-
радіус інерції кулі).
З виразу (4), (9) і (10) знаходимо
2
2
2
2
2
)
(
2
R
m
W
к
.
(11)
Потенційна енергія кулі відносно горизонтальної осі OX
, з урахуванням (7б),
sin
)
(
п
R
mg
mgy
W
c
.
(12)
Складаючи (11) і (12), отримуємо повну механічну енергію кулі
sin
)
(
2
)
(
)
(
2
2
2
2
2
R
mg
R
m
W
.
(13)
Звідки одержуємо
.
sin
)
(
)
(
2
2
2
R
g
m
W
R
V
(14)
Інтегруючи диференційне рівняння (14), знаходимо:
0
2
2
sin
)
(
)
(
2
R
g
m
W
d
R
t
V
(15)
По закону збереження енергії W
є величина стала, що не залежить від 0
.
Права частина у формулі (15) подається через еліптичний інтеграл першого роду, але не виражається в елементарних функціях.
Для визначення залежності )
(
t
можна застосувати чисельне інтегрування.
Формули (8а), (8б), (19), (14) дозволяють знайти швидкість центра кулі і
її складових при любому значенні , тобто, в кожній точці траєкторії руху:
sin
)
(
sin
2
2
2
R
g
m
W
Vx
c
,
(16а)
sin
)
(
cos
2
2
2
R
g
m
W
Vy
c
,
(16б)
sin
)
(
2
2
2
R
g
m
W
Vc
.
(17)
Коли щільність речовини в кулі постійна, то 2
2
5
/
2
m
і чисельний 88
коефіцієнт у формулах (16а), (16б), (17) дорівнює 7
10
.
Коли повна енергія кулі дорівнює нулю, то формули швидкостей для однорідної кулі набуває вигляд:
3
sin
)
(
7
10
R
Vx
c
,
(18а)
2
cos
sin
)
(
7
10
R
Vy
c
,
(18б)
sin
)
(
7
10
R
Vc
.
(19)
В кінцевій точці четверті кола, при 2
,
)
(
7
10
R
V
Vx
c
c
,
(20а)
0
c
Vy
(20б)
При умові R
R
Vx
V
c
c
7
10
.
(21)
Вибираючи належним чином величину R
можна отримати потрібне значення швидкості c
Vx
.
З урахуванням того, що автори дотримуються того положення, що при виході із сошника напрямок швидкості насіння спрямований назад і є підстави прирівняти її по модулю
до поступальної швидкості сівалки. Це створює оптимальні умови розміщення насіння в борозні, покращується рівномірність висіву насіння, що позитивно впливає на схожість і урожайність сільськогосподарських культур.
Список використаних джерел
1.
Василенко П.М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин. Изд
-
во УАСХИ. Киев, 1960.
2.
Заика П.М. Избранные задачи земледельческой механики. –
Киев: изд
-
во УСХА, 1992.
3.
Морозов И.В., Слоновский Н.В. К теории движения частиц по криволинейным поверхностям сельскохозяйственных машин // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин. Загальнодержавний міжвідомчій науково
-
технічний зб. Вип. 28. Кіровоград, 1999. –
с. 181
-
184.
c
Vx
89
4.
Морозов И.В., Власенко В.Г., Му
стапха К.А., Олумуйива И.Ф. К обоснованию параметров направителя семян в сошнике. Депонирована 06.07.95. № 1713 УК
-
95.
5.
Морозов И.В. Технологические и технические основы совершенствования конструкций сошников зерновых сеялок. Докторская диссертация. –
Те
рнополь, 2003. –
401 с.
6.
Белодедов В.А. оптимизация параметров однозерновых высевающих аппаратов. Докторская диссертация. –
Луганск, 1991. –
287 с.
7.
Любушко Н.И., Пущинская О.В. Направления совершенствования параметров двухдисковых сошников зерновых сеялок // Тракторы и сельхозмашины. 1981. -
№ 12. –
с. 7
-
12.
8.
Пущинская О.В., Сокол Н.А. Влияние отражателя на качество заделки семян по глубине двухдисковым сошником зерновой сеялки. Тракторы и с.
-
х. машины. 1992. -
№ 7. –
3
-
6.
9.
Пущинская О.В. Обоснов
ания параметров двухдискового сошника зерновой сеялки для равномерной заделки семян по глубине: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., -
1984. –
23 с.
10.
Любушко Н.И., Гламоздина Л.С., Зайцев И.И. Совершенствование двухдискового сошника для равномерной задел
ки семян // Тракторы и сельхозмашины. 1985. -
№ 8. –
с. 33
-
37.
11.
Определение оптимальных параметров направителя и отражателя семян в сошнике // Совершенствование рабочих органов сельскохозяйственных машин. Межвузовский сб. науч. тр. МИИСП. Том 14, вып. 2
. –
М., 1977. –
с. 59
-
63.
12.
Морозов И.В., Олинга С.Ю. Принципиальные изменения полета семян в сошнике, как один из факторов, улучшающих качество посева с.х. культур// Міжнародна науково
-
технічна конференція «Перспективи розвитку механізації, автоматизаці
ї та технічного сервісу с.г. виробництва», Глеваха, 1996.
13.
Морозов И.В. Современная концепция усовершенствования сошников сеялок // Международная научно
-
техническая конференция, посвященная 130
-
летию академика В.П.
Горячкина. Том 1. –
М., 1998. –
с. 104
-
107.
Аннотация
До обоснования параметров направляющих элементов для семян в рабочих органах сеялок
Морозов И.В., Власенко В.Г., Доценко Н.Г.
В статье представлено обоснование параметров направляющих элементов для семян в сошниках с целью улучшения качеств
а посева сельскохозяйственных культур.
90
Abstract
Before the ground of parameters of sending elements for seeds in the working organs of seyalok
I. Morozov, V. Vlasenko, N. Dotsenko
In the article the ground of parameters of sending elements for seeds in sos
hnikah with the purpose of improvement of quality of sowing of agricultural cultures is presented.
УДК 631.316.022.4
МЕТОДИКА ПРОЕКТУВАНН
Я СТРІЛЬЧАТОЇ ЛАПИ К
УЛЬТИВАТОРА З ЛОКАЛЬНИМИ ЕЛЕМЕНТ
АМИ ЗМІЦНЕННЯ
Пугач А.М., ст. викл.
Дніпропетровський державний аграрний університет
В роботі розглянута розрахунково
-
графічна методика адаптації профілю стрілчатої лапи культиватора по умовам формування оптимального зубчатого профілю різальної кромки. Постановка проблеми. Одним з ефективних методів покращення підріза
ючої спроможності стрільчатих лап є формування зубчатого профілю різальної кромки за рахунок направленого зносу матеріалу лапи. Технічно направлений знос можна забезпечити шляхом створенням локальних зміцнених зон на поверхні. Проте, при цьому необхідно зн
айти алгоритм розташування таких зон, їх геометричні параметри та профіль самої різальної кромки. Вирішення цієї проблеми дозволить створити стрілчату лапу з конструктивними параметрами, максимально адаптованими до виконання задач міжрядного та суцільного обробітку ґрунту. Аналіз досліджень і публікацій. Аналіз теоретичних та практичних напрацювань в галузі удосконалення стрілчатих лап вказує на те, що підвищення їх підрізаючої спроможності та зносостійкості вирішується в основному за рахунок оптимізації п
рофілю різальної кромки стосовно до конкретних ґрунтових умов. При цьому, основний напрямок удосконалень спрямований на оптимізацію траєкторії руху, створення режиму різання з прискоренням та ковзанням. Підтримання різальної кромки в загостреному стані на
серійних стрільчатих лап підвищується нанесенням шару зносостійкого матеріалу на тильну поверхню леза. За рахунок різниці у інтенсивності зносу матеріалів деякий час відслідковується явище самозагострення леза. Проте процес зносу не є керованим і тому він
не формує різальну кромку потрібного профілю. В розвиток цього напрямку інститутом ім. Патона запропонована конструкція краплинного нанесення спеціального сплаву на робочу 91
поверхню леза. Використання даної технології добре зарекомендувало себе на стріл
ьчастих лапах плоскорізів для основного обробітку ґрунту, або інакше в умовах підвищеного тиску і, як наслідок, підвищених сил тертя. Для стрільчастих лап поверхневого обробітку ґрунту наведене рішення особливих переваг не дало.
Таким чином, проблема створ
ення оптимального режиму різання стрілчатою лапою ще не вирішена і є актуальною на даному етапі.
Мета роботи. Максимальна адаптація конструктивних параметрів стрілчатої лапи до технологічного процесу поверхневого розпушення ґрунту та знищення бур'яну шляхо
м підрізання. Матеріал досліджень.
Основними вихідними даними для проектування культиваторної лапи з локальними елементами зміцнення є:
тип ґрунту, його кути зовнішнього 1
і внутрішнього 2
тертя, град;
1
–
кут нахилу дотичної до профілю зуба, град;
3
–
кут тертя бур’янів по сталі, град;
2
b
–
ширина захвату лапи, мм;
h
–
глибина обробітку, мм;
ш
S
–
крок між локальними елемент
ами зміцнення, мм;
S
F
–
функція кута нахилу локальних елементів по лезу.
Кут нахилу дотичної до профілю зуба [1] приймається з умови сходу бур’янів і ґрунту по лезу лапи, і знаходиться в межах 0
1
31
27
.
Ширина захвату 2
b
приймається в межах 250, 270, 330 мм. Цей параметр повинен співпадати зі стандартною шириною захвату існуючих лап, так як розміщення робочих органів на культиваторах всіх марок базується саме на цих розмірах. Крок розташування елементів локального зміцне
ння приймається з умови утворення зубів і знаходиться в межах
=20 –
50 мм [2].
Функція кута нахилу елементів по лезу визначається з умови максимально тривалого збереження профілю зуба. Ця функція встановлюється експериментально.
Враховуючи характерне с
працювання культиваторної лапи в
зоні носка, котрий відбувається по кривій лінії, на базі загальної моделі поверхні, що розгортується, можливо запропонувати складову поверхню [3]. (рис. 1).
Спрямовуюча крива поверхні культиваторної лапи являє собою поєднання дуги кола і прямих ліній, тому розглянемо формування кожного елементу окремо.
Визначення радіуса дуги носка лапи будемо проводити на основі деформацій, що виникають у ґрунті. Для цього по номограмі, приведеній на рис. 2. визначимо мінімальну різн
ицю напружень у ґрунті, котра виникає на різних ділянках леза.
1
ш
S
ш
S
S
F
92
Рис. 1
–
Схема параметрів складової поверхні культиваторної лапи Спрямовуюча крива поверхні культиваторної лапи являє собою поєднання дуги кола і прямих ліній, тому розглянемо формування кожного елементу окремо.
Визначення радіуса дуги носка лапи будемо проводити на основі деформацій, що виникають у ґрунті. Для цього по номограмі, приведеній на рис. 2. визначимо мінімальну різницю напружень у ґрунті, котра виникає на різних ділянках леза.
Рис.2
–
Номограма для визначення радіуса носка лапи 93
Як видно з графіків на ділянці
30
0
y
мм найбільше напруження викликає межа зміни радіуса носка лапи 40
20
r
мм.
Так, при 20
r
мм, різниця напруг, від різн
их профілів рівна 0,47
·10
5
Н/м
2
, а при 40
r
мм, відповідно 0,25
·10
5
Н/м
2
.
При виборі радіуса носка лапи слід враховувати, що при високих напруженнях у ґрунті відбувається її рихлення за рахунок енергії стиску, у той час як низькі напруження забезпечують тільки сколювання шару ґрунту, котрий призводить до утворення глиб.
Кут нахилу направляючої знайдемо з монограми, що приведена на рис.3. Як видно з характеру залежностей кутів тертя ґрунту по стал
і кут нахилу направляючої L
знаходиться в межах 0
27 -
31
0 незважаючи на те, що залежність кута тертя ґрунту по сталі 1
має хвильовий характер.
Рис.3
–
Номограма для визначення кута нахилу пря
молінійної ділянки леза
Визначивши радіус носка лапи r
і кут нахилу утворюючої 0
, формуємо направляючу криву.
При графічній побудові зображують систему координат Оху (рис 1.) Поверхня лапи складається з поверхні циліндра з осьовою лінією 1
ОО
і площини С
С
ВВ
1
1
, котрі спряжені по твірній циліндра
1
ВВ
.
Циліндр має радіус r
, а горизонталь
n
площини , проведена з точки o
N
, має нахил до горизонтальної площини проекцій під кутом 1
, котрий визначається наступним чином:
o
90
1
(1)
де –
кут кришення, град.
Таким чином, направляюча поверхні, що розгортується буде складатись з двох ліній: дуги кола B
OB
:
2
2
2
)
(
r
y
x
x
r
,
(2)
С
С
ВВ
1
1
94
де r
x
–
відстань центра кола 1
O
від початку координат;
и прямої ВС
, рівняння якої виглядає наступним чином: 1
d
x
tg
y
o
,
(3)
де 0
1
tg
y
x
d
B
B
;
B
x
і B
y
–
координати точки B
переходу кола в пряму.
Координати точки переходу B
визначимо, продиференціювавши (2) і (3) по x
. Диференціюючи, будемо мати:
o
tg
dx
dy
і 0
dx
dy
y
r
x
.
Підставивши у друге рівняння вираз першої похідної з першого,
і враховуючи, що r
x
r
отримаємо перше рівняння для визначення координати точки B
:
0
o
tg
y
r
x
.
(4)
Приєднавши до отриманого рівняння кола, отримаємо систему для визначення точки В
:
.
)
(
,
0
2
2
2
r
y
r
x
ytg
r
x
o
(5)
Таким чином, направляючою кривою циліндричної поверхні носка лапи буде дуга кола B
BO
:
2
2
)
(
r
x
r
y
.
(6)
Визначимо параметри прямолінійної ділянки леза через координати точки
B
:
0
sin
r
r
x
B
, 0
cos
r
y
B
,
(7)
Звідки вільний член направляючої рівний:
0
0
0
sin
1
cos
tg
r
d
.
(8)
Отримане рівняння дозволяє рівняння для вільного члена d
записати простіше:
r
d
586
,
0
(9)
при максимальному куті 31
0
0
. Координати кінцевих точок направляючої C
знайдемо, підставивши в рівняння направляючої ширину захвату: b
y
C
; (10)
0
0
0
0
sin
1
cos
1
tg
r
b
tg
x
C
.
(11)
95
Таким чином, рівняння
направляючої буде мати вигляд:
2
2
2
r
x
r
y
, при B
x
x
0
; (12)
0
0
0
0
sin
1
cos
tg
r
x
tg
y
, при C
B
x
x
x
.
(13)
При спрощеному варіанті проектування, коли кут нахилу утворюючої прийнятий за 31
0
, рівняння направляючої б
уде мати вид:
2
2
2
r
x
r
y
при B
x
x
0
; (14)
r
x
tg
y
586
,
0
0
, при C
B
x
x
x
. (15)
Отриманні дані служать вихідними для побудови поверхні лапи. Висновки. Розроблена методика дозволяє виконати профіль леза стрілчатої лапи таким чином, що він сприяє формуванню найбільш сприятливого режиму взаємодії з ґрунтом. Список використаних джерел
1.
Кобець А.С., Пугач А.М. Обґрунтування кута нахилу напрямної поверхні культиваторної лапи // Агроінженерні дослідження / Вісник Львівського національного аграрного університету: –
Львів, 2008. -
№12. –
Т. 1. с. 405 –
410.
2.
Кобець А.С., Волик Б.А., Пугач А.М. Исследование износа культиваторных лап оснащенных элемен
тами локального упрочнения рабочей поверхности // Механізація сільського виробництва / Вісник ХНТУ ім. Петра Василенка. –
Харків. 2007. -
№59. -
с. 76 –
80.
3.
Патент на корисну модель № 29516 МПК А01В 35/00 Робочий орган культиватора/ Кобець А.С., Волик Б
.А., Пугач А.М./10.01.2008 Бюл. №1. –
2с. Аннотация
Методика проектирования стрильчатой лапы культиватора с локальными элементами укрепления
Пугач А.М.
В работе рассмотрена расчетно –
графическая методика адаптации профиля стрельчатой лапы культиватора по условиям формирования оптимального профиля режущей кромки Abstract
Designing methods of cultivator´s duckfoot tooth with local strengthening elements
A. Pugach
Calculation and graphic methods of profile adaptation of cultivator’s duckfoot tooth in accorda
nce with optimal toothed profile formation of cutting edge are examined in the given work
96
УДК 631.3.05:632.7
ПОРІВНЯЛЬНА ОЦІНКА С
ПОСОБІВ КАЛІБРУВАННЯ
ЯЄЦЬ ЗЕРНОВОЇ МОЛІ
Марус О.А., асп., Голуб Г.А., д.т.н.
Національний аграрний університет України
Процес виробництва трихограми складається з двох етапів: перший етап –
виробництво яєць живителя трихограми (комірного шкідника –
зернової молі); другий етап –
виробництво самої трихограми. При розведенні маточної культури трихограми, а саме при виробництв
і яєць зернової молі одним із важливих етапів є калібрування. Масове використання ентомологічних препаратів в захисті рослин призведе до покращення фітосанітарної ситуації, та підвищення екологічної якості с.г. продукції. Одним із масових біологічних засо
бів захисту рослин, які використовувались в сільському господарстві була трихограма.
Задача виділення крупних яєць зернової молі від загальної кількості, для виробництва ентомологічних препаратів в біологічному захисті рослин, досліджувалася ведучими вчени
ми, спеціалістами, ще у 70 –
х роках минулого сторіччя. Крупні яйця зернової молі відбирались вручну за допомогою лупи, та на цих яйцях проводили досліди, внаслідок чого відроджені самки трихограми на визначнику якості показали високу пошукову здатність –
це головний показник якості трихограми. Якість яєць зернової молі, а саме чистота та розміри, також впливає і на плодючість самки трихограми, тобто з крупних яєць зернової молі відроджується більш сильне і активне покоління трихограми. Досліди Всесоюзного науково
-
дослідного інституту захисту рослин, під час розведення золотоочки на яйцях зернової молі протягом 1972
-
1974 рр. показали, що личинки, які були виховані на однаковому виді корму в ідентичних умовах утворюють кокони різної величини, опушеності і ваг
и. Особливо вагома різниця у вазі отриманих коконів, коли для підкормки використовували яйця зернової молі різної якості і строку зберігання, життєздатні, а також мертві [1].
Аналіз останніх досліджень. Перший калібратор яєць КЯ
–
1 (рис. 1) був виготовлений
Інженерно технологічним інститутом «Біотехніка» м. Одеса. Конструкція калібратора складається з наступних елементів: циклонний сепаратор, на якому встановлений осьовий вентилятор; камера розділення яєць, яка приєднана до сепаратора; приймаючі касети, розд
ілення відбувається на 3 фракції (1 фракція –
конгломерати (в більшості), 2 фракція –
основна кількість яєць, 3 фракція –
дрібні яйця з залишками домішок). Процес калібрування проходить наступним чином: яйця фітофага насипаються в приймаючу ємність, з якої
вони по каналу рухаються у камеру розділення яєць за рахунок вібраційного пристрою. В камері розділення на них діє потік повітря, який втягується осьовим 97
вентилятором, таким чином відбувається розділення на фракції.
Рис. 1 –
Калібратор яєць КЯ -
1
Експлуатація калібратора виявила наступні конструктивно –
технологічні недоліки: по
-
перше відсутнє обґрунтування кута подачі яєць у повітряний потік -
кінцева частина подавального патрубка знаходиться майже під прямим кутом,
відповідно це призводить до збільшення швидкості подачі яєць у повітряний потік, що не дозволяє отримати якісне розділення яєць на фракції; по
-
друге існує складність у регулюванні швидкості повітряного потоку таким чином, щоб в першу фракцію попадали лише
конгломерати яєць, так як конгломерати можуть бути з 2
-
х, 3
-
х та більше 10
-
ти яєць; по
-
третє плоска перегородка (10 мм) між приймаючими контейнерами перерозподіляє попадаючи на неї яйця зернової молі у фракції, що не відповідають їх розмірам; по
-
четверте при залишку пилу в яйцях зернової молі (його складно повністю відокремити від яєць) при калібруванні забивається сітка фільтрації повітря, що зменшує повітряний потік і порушує встановлений режим калібрування (якщо цю сітку прибрати з калібратора тоді буде
забруднюватись повітря в приміщенні і погіршуватись умови праці, а переносити калібратор у витяжну шафу не є раціональним рішенням) [2].
Для встановлення мінімальних розмірів крупних яєць зернової молі за основу були взяті праця відділу захисту рослин Все
союзного науково
-
дослідного інституту біологічних методів захисту рослин [3], де зазначають, що по довжині тіла самок або їх вазі показники якості популяцій зернової молі ділять на 4 групи, які відповідають різним технологіям її розведення на зерні ячменю (табл. 1). Довжина яєць молі частіше всього коливається в межах 0,48
-
0,63 мм, ширина –
0,20
-
0,35 мм. До груп 3 і 4 відносяться в основному такі яйця, ширина яких більше 0,28 мм, а довжина більше 0,59 мм.
Ці висновки дали можливість встановити мінімальний о
б’єм крупних яєць зернової молі для виробництва маточної культури трихограми, який становив 0,0247 мм3, відповідно якщо об’єм менший то це дрібні яйця.
98
Метою нашої роботи було проведення досліджень роботи калібратора яєць зернової молі, а також порівняльна
оцінка інших способів розділення в процесі виробництва трихограми в навчально
-
науково
-
виробничій лабораторії біометоду захисту рослин Національного аграрного університету.
Таблиця 1. Показники популяцій зернової молі
№
Оцінка режиму вирощування зернової м
олі
Довжина тіла самок, мм
Вага самок, мг
Потенційна плодовитість яєць, мм
3
Середній об’єм яєць, мм
3
1
Серйозні порушення
Менше 5,9
Менше 5,2
Менше 108
Менше 0,0217
2
Вагомі порушення
5,9
-
6,5
5,2
-
6,8
108
-
142
0,0231
±0,0016
3
Слабкі порушення
6,5
-
7,1
6,8
-
8,4
142
-
179
0,0263
±0,0016
4
Без порушень
Більше 7,1
Більше 8,4
Більше 179
Більше 0,0279
Результати досліджень. При проведеннні досліджень для порівняння був взятий пневматичний спосіб (калібратор КЯ
–
1), електростатичний (електросепаратор) і відцентровий (обертовий диск).
Після збору яєць зернової молі та очистки їх на очиснику яєць ОЯ
-
1 провели вимірювання певної кількості яєць до калібрування. Наступним кроком відокремили з основної маси яєць по 10 г для здійснення трьох способів калібруванн
я. Кожним способом велось розділення на три фракції, з кожної фракції вибірково бралась певна кількість яєць зернової молі для вимірювання розмірів на бінокулярі МБС
-
1 та підрахунку об’єму витягнутого еліпсоїда (кожного яйця) за формулою: 3
,
6
мм
ПLB
V
де
L –
довжина еліпсоїда, мм; B –
ширина еліпсоїда, мм.
На рис. 2 -
4 показано результати розподілу яєць зернової молі по фракціях при калібруванні різними способами.
На рис. 5
-
7 показана порівняльна оцінка роб
оти калібраторів по розділенню на три фракції за різними розмірами яєць зернової молі. Як видно із рис. 5 відокремлення конгломератів від загальної маси найкраще здійснює пневматичний калібратор, тому що їх в першу фракцію потрапило 80 %, а відцентровий та
електростатичний забезпечують надходження в першу фракцію менше 60 % конгломератів. В другу фракцію, при пневматичному калібруванні, потрапило також найбільше конгломератів. В першій фракції при пневмокалібруванні майже всі конгломерати складались із 3 та
більше яєць, а в другій майже всі конгломерати складались з 2 яєць. Отримання крупних яєць, а саме в другій фракції, найкраще забезпечує відцентровий калібратор (рис. 6), але значна кількість крупних яєць потрапила 99
також і в третю фракцію. Тому необхідно
удосконалювати відцентровий калібратор, щоб покращити якість калібрування.
Рис. 2
–
Діаграма розподілу яєць зернової молі після пневматичного калібрування
Рис. 3
–
Діаграма розподілу яєць зернової молі після електростатичного калібрування
Рис. 4
–
Д
іаграма розподілу яєць зернової молі після відцентрового калібрування
Відокремлення дрібних яєць найкраще забезпечив пневматичний калібратор (рис. 7). Слід відмітити, що при пневматичному способі розділення в третю фракцію потрапляє значна кількість крупни
х яєць, а саме 25 %, що спонукає до необхідності об’єднувати другу та третю фракцію разом після пневматичного розділення і калібрувати їх відцентровим способом.
100
Рис. 5
–
Питома вага отримання конгломератів яєць зернової молі
Рис. 6
–
Питома вага отримання крупних яєць зернової молі
Рис. 7
–
Питома вага отримання дрібних яєць зернової молі
101
Висновок
Впровадження в технологічний процес виробництва ентомологічних препаратів технічних засобів для калібрування яєць фітофагів дозволяє підтримати встано
влені показники якості трихограми. Враховуючи те, що крупні яйця відбирає найкраще відцентровий калібратор, а конгломерати пневматичний, необхідно поєднати їх шляхом створення двоступеневого калібратора (спочатку відібрати конгломерати пневматичним методом
, а потім розділяти на крупні та дрібні яйця відцетровим).
Список використаної літератури
1. Макаренко Г.Н. Влияние качества яиц зерновой моли на разведение златоглазки обыкновенной // Труды Всесоюзного научно
-
исследовательского института защиты растений «Биологический метод защиты растений». -
Ленинград, 1975. –
Вып. 4. –
С. 162 -
165.
2. Марус О.А. Дослідження ефективності калібратора яєць фітофагів // Вісник Львівського національного аграрного університету. –
Львів, 2008. –
Агроінженерні дослідження № 12, том 2. –
С. 426 -
430.
3. Методические указания по промышленному производству трихограммы на биофабриках. Всесоюзный научно –
исследовательский институт биологических методов защиты растений: [утвердил профессор Н.М. Голышин]. -
Москва, 1983. –
76 с. Аннотация
Сравнительная оценка способов калибрования яиц зерновой моли
Марус О.А., Голуб Г.А.
Процесс производства трихограммы состоит из двух этапов: первый этап –
производство яиц живителя трихограммы (кладового вредителя –
зерновой моли); второй эта
п –
производство самой трихограммы. При разведении мпточной культуры трихограммы, а именно при производстве яиц зерновой молі одним из важных этапов есть калибрование. Abstract
Comparative estimation of methods of calibration of eggs of corn clothes moth
O. Marus, G. Golub
The process of production of trichogram consists of two stages: the first stage is a production of eggs of feed trichogram (collar wrecker –
corn moth); the second stage is a production of trichogram. At breeding of pestle culture of tri
chogram, namely at the production of eggs of corn moth one of the important stages there is calibration.
102
УДК 631.316
РЕЗУЛЬТАТИ ЛАБОРАТОР
НИХ ДОСЛІДЖЕНЬ КУЛЬТ
ИВАТОРНИХ ЛАП З РІЗНОЮ ФОРМОЮ ЛЕЗА Шкрегаль О.М.
,
асп.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка
Наведено результати експериментальних досліджень впливу форми леза культиваторних лап на тяговий опір при виконанні технологічного процесу.
Стан питання. Одним із перспективних напрямків зниження ен
ергоємності обробітку ґрунту культиваторами є зменшення питомого тягового опору. При цьому одним з аспектів підвищення ефективності робочих органів культиваторів є обґрунтування параметрів стрілчастих лап, зокрема, форми леза.
Аналіз останніх досліджень та
публікацій. Аналіз останніх наукових праць [1
-
3] вказує на те, що якісне підрізання бур’янів, відсутність забивання леза рослинними залишками, якісне рихлення ґрунту, зменшення тягового опору культиваторів можна досягти у випадку, коли профіль леза лапи м
ає криволінійну форму. Так в [2] вказується, що мінімальний тяговий опір забезпечується лезом лапи з криволінійною формою виконаною по логарифмічній кривій. В дослідженнях [3] теоретично обґрунтовано профіль леза культиваторної лапи, яка має криволінійну
форму, що забезпечує зменшення енергоємності процесу обробітку ґрунту з дотриманням вимог до підрізання рослин бур’янів. Невирішена частина проблеми. З метою перевірки результатів, отриманих при теоретичному обґрунтуванні раціонального профілю леза лапи
культиватора, доцільно проведення експериментальних досліджень.
Мета. Метою досліджень є експериментальне визначення тягового опору робочими органами культиватора, що мають різну форму леза.
Виклад основного матеріалу. Для порівняння ефективності роботи різних форм леза культиваторних лап були виготовлені два фрагменти крил стрілчастих лап: перший ідентифікує серійну стрілчасту лапу; другий –
експериментальну лапу з поверхнею форми леза відповідно [3]. При виготовленні фрагментів лап були витримані основні параметри, якими характеризуються серійні культиваторні лапи [4]: ширина захвату b
, кут розхилу 2
, кут кришення ,товщина матеріалу , заточка лапи i
. Виготовлені фрагменти лап прикріплювались до серійних стійок культиваторів (рис.1) і використовувались при проведенні експериментів. 103
Рис.1
–
Фрагменти лап з різним профілем леза: а) стандартний прямолінійний; б)
експериментальний криволінійний
Лабораторні дослідження були проведені в Харківському національному аграрному університеті імені В. Докучаєва, в ґрунтовому каналі кафедри механізації та електрифікації сільського господарства. Випробування проведені з використанням діючих та
особистих методик випробування робочих органів ґрунтообробних машин. Схема ґрунтового каналу з обладнанням, що використовується при проведенні випробувань, представлена на рис.2. Основна рама 2 установки встановлена на напрямні ролики 3 і за допомогою пр
иводної станції 8 та канату 9 має можливість переміщуватися в повздовжньому напрямку з реверсуванням. Рис. 2
–
Схема ґрунтового каналу з обладнанням для випробування робочих органів ґрунтообробних машин: 1 –
рейкові напрямні; 2 –
основна рама; 3 –
ролик
и; 4 –
начіпна рухома рама; 5 –
робочий орган, що випробовується; 6 –
начіпна система; 7 –
система керування та ПК; 8 –
приводна станція
На нерухомій рамі через пружину закріплена рухома рамка. З рухомою рамкою жорстко з’єднаний гряділь з встановленим на н
ьому робочим органом 104
культиватора. Під час руху пересувного візка заглиблений фрагмент лапи сприймає силу опору від дії на неї ґрунту, внаслідок чого відбувається лінійне переміщення рухомої рамки в горизонтальній площині. І чим більша сила опору від дії ґрунту, тим більше буде лінійне переміщення рамки. Лінійні переміщення вимірюються за допомогою спеціального датчика. Результати вимірювань автоматично фіксуються пам’яттю комп’ютера.
Серія експериментів передбачала визначення тягового опору фрагментів лап
, що мають різну форму леза. При цьому робоча швидкість установки була прийнята фіксованою і складала 1 м/с; глибина обробітку –
5см. Значення тягового опору фіксувалося за допомогою комп’ютера (рис. 3). З метою ідентичності отриманих результатів при прове
денні експериментів перевірялись основні характеристики ґрунту в каналі: вологість, твердість, щільність, коефіцієнт тертя ґрунту по металу. Рис. 3
–
Засоби фіксації та вимірювання тягового опору фрагментів лап
Результати визначення тягового опору лап з
різним профілем леза наведені в таблиці 1. За кожним варіантом випробувань визначалися наступні показники:
-
тяговий опір H
,
P
;
-
середнє значення і середнє квадратичне відхилення тягового опору
H
,
;
-
довірчий інтервал тягового опору, H
;
-
похибка експерименту.
Кількість повторень експериментів прийнята 10
n
.
Залежність зміни тягового опору фрагментів лап відносно пройденого шляху в ґрунтовому каналі представлена
на рис.4.
Аналіз отриманих результатів вказує на те, що середній тяговий опір експериментальної лапи менший за стандартної на 7,571 Н. При цьому похибка експерименту становила до 4%, що є в межах допустимих значень для даного виду досліджень.
105
Таблиця 1 –
Результати визначення тягового опору фрагментів лап (середні дані за повторностями)
Фрагмент лапи з прямолінійним профілем леза
Інтервал
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11,87
12,11
12,9
13,01
12,82
12,67
12,88
13,23
12,9
12,82
. Фрагмент лапи з криволінійним профілем леза
Інтервал
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
H
,
P
4,21
4,15
4,8
5,3
5,08
4,98
5,33
6,0
5,99
5,66
.
Н
,
,
n
P
P
n
і
i
15
5
10
5
51
1
.
,
,
Д
648
0
42
0
.
,
,
n
P
P
Д
n
i
i
42
0
9
784
3
1
1
2
.
,
,
,
P
k
в
126
0
15
5
648
0
. .
H
,
,
,
P
max
09
7
648
0
3
15
5
%.
,
,
%
P
4
100
15
5
21
0
100
0
.
H
,
,
,
P
min
21
3
648
0
3
15
5
.
,
,
n
21
0
10
648
0
0
H
,
P
.
Н
,
,
n
P
P
n
і
i
721
12
10
21
127
1
.
,
,
Д
42
0
172
0
.
,
,
n
P
P
Д
n
i
i
172
0
9
552
1
1
1
2
.
,
,
,
P
k
в
033
0
72
12
42
0
3
P
P
min
max,
.
H
,
,
,
P
max
98
13
42
0
3
72
12
%.
,
,
%
P
1
100
72
12
13
0
100
0
.
H
,
,
,
P
min
46
11
42
0
3
72
12
.
,
,
n
13
0
10
42
0
0
3
P
P
min
max,
0
2
4
6
8
10
12
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
l,м
Р,Н
стандартний прямолінійний профіль леза
експериментальний криволінійний профіль леза 106
Рис. 4
–
Залежність тягового опору фрагментів лап Р за шляхом l
Висновок
1.
Експериментальний криволінійний профіль леза забезпечує зниження тягового опору на 55
-
60% у порівнянні з стандартним прямолінійним профілем леза.
2.
Є доцільним виготовлення комплекту експериментальних лап культиватора з криволінійним профілем леза для проведення випробувань у виробничих умовах. Список використаних джерел
1.
Га
врильченко А.С. Параметрический метод проектирования полольных культиваторных лап с криволинейным лезвием: Зб. наук. пр. Таврійської держ. агр. академії.
–
Мелітополь, 2002.
–
Вип.17. –
С. 67
-
71.
2.
Данилин А.И., Коваль В.Я. Современные концепции совершенств
ования рабочих органов почвообрабатывающих машин: Зб. наук. пр. Технічний сервіс в АПК. Техніка та технології у с.г. машинобудуванні. –
Харків: ХНТУСГ, 2007. –
Вип. 67. –
С. 49
-
54.
3.
Козаченко О.В., Шкрегаль О.М., Блезнюк О.В. Обґрунтування профілю л
еза лапи культиватора мінімальної енергоємності // Вісник Львівського національного аграрного університету / Агро інженерні дослідження. –
Львів: ЛНАУ, 2008. –
Вип. №12. –
Т. 2. –
С. 347
-
353.
4.
Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатыва
ющих машин. –
М.: Машиностроение, 1977. –
328 с.
Аннотация
Pезультаты лабораторных исследований культиваторных лап с разной формой лезвий Шкрегаль А.Н.
Приведены результаты экспериментальных исследований влияния форм лезвий культиваторных лап на тяговое сопротивление при выполнении технологического процесса
Abstract
Results of laboratory researches of shapes of edges of paws of cultivators
O. Shkregal
107
Results of experimental researches of influence of shapes of edges of paws of cultivators on traction resistance are reduced at execution of technological process
108
УДК 631.356.22.001.63
ОБҐРУНТУВАННЯ НАПРЯМ
КУ КОНСТРУКТИВНОГО В
ИКОНАННЯ ГИЧКОЗРІЗАЛЬНОГО АПА
РАТУ
Блезнюк О.В., к.т.н. доц., Фоменко О.В., магістр
Харківський національний технічний університет сі
льського господарства імені Петра Василенка
Проаналізовано роботу гичкозрізальних апаратів машин для збирання цукрового буряку, на підставі кінематичного аналізу механізму дообрізчика з рухомим плоским ножем, що відповідає напрямку конструктивного виконанн
я, отримане різання головок коренеплодів із ковзанням.
Постановка проблеми. Однією з важливих операцій при збиранні цукрових буряків є видалення гички. Прагнення збільшити продуктивність бурякозбиральних комплексів і підвищити якість видалення гички в деяк
ій мірі дозволяється використанням потужних комбайнів, які за один прохід виконують усі операції з видалення гички, викопування і очищення коренеплодів. Однак залишається проблема зменшення втрат цукрової сировини під час видалення гички [1].
Аналіз останн
іх досліджень і публікацій. Відмінності у технології збирання, урожайності та агрофізичних властивостей цукрових буряків призвели до розробки значної кількості типів різальних апаратів машин для видалення гички. Гичкозрізальні апарати, що видаляють гичку н
а кореню можна поділити на такі, що роблять зріз без копіювання і з копіюванням [2]. Перші прості за конструкцією, технологічно надійні в роботі і забезпечують збирання чистої гички тому, що не встановлені близько до ґрунту. Копіювальні гичкозрізальні апар
ати, за видом руху різальних елементів, можна розділити на три групи: гичкозрізальні апарати, різальні елементи яких здійснюють поступальний, зворотньо –
поступальний і обертовий рух. Виходячи із вітчизняної культури землеробства, під час видалення гички цукрових буряків широко застосовуються машина типу БМ
-
6, яка має активний дисковий ніж у поєднанні з пасивним гребінчастим копіром. За результатами випробувань було встановлено, що вона спроможна забезпечувати відповідну якість зрізу гички при урожайності до 30 т/га [1]. Іншим недоліком даної конструкції різального апарату є малий діапазон переміщення ножа по висоті (0...100 мм), значна маса рухомих частин, складна конструкція механізму приводу, підвіски ножа та копіра.
З підвищенням культури землеробства і
переходом на сучасні технології вирощування цукрового буряку в Україні все більше застосовуються шестирядні самохідні бункерні бурякозбиральні комбайни. В результаті успішних конструкторських розробок в європейських країнах встановився типовий облік комба
йна, що забезпечує продуктивність 80…120 т/год. У 109
більшості комбайнів використовується гичкозрізальний апарат, у якому перша операція –
попереднє зрізання гички, здійснюється горизонтальним роторним різальним апаратом з шарнірно підвішеними ножами, а друга
–
доочищення головок, яке відбувається дообрізчиком, виконаним у вигляді пасивних копіра і ножа. Дана функціональна схема відповідає двоступеневому способу видалення гички, має перспективи у застосуванні, що характеризується простою конструкцією, низькою металомісткістю, енергомісткістю та собівартістю [3]. Враховуючи широкий діапазон рельєфу полів, урожайність та агрофізичні властивості цукрових буряків, функціональна схема дообрізчика з жорстким кріплення плоского ножа виявила свої недоліки, що пов’язані
із збільшенням кількості зколів, зусилля різання, вибитих коренеплодів. Постановка завдання. Напрямком вирішення даного недоліку є зміна кінематики взаємодії плоского ножа з коренеплодом, а саме зміна похилого різання рубленням на різання ковзанням. Виклад основного матеріалу. Важливою механічною характеристикою матеріалу опору різання є показник P
q
(питоме зусилля різання), який залежить від фізико
-
механічних властивостей коренеплодів, кутів різання і загострення та гостроти леза.
Якщо фізико
-
механічні властивості залежать від умов зростання, сорту коренеплоду і людина має обмежений вплив на даний показник, то на інші вона може впливати завдяки конструктивним рішенням. Більшість робочих органів сільськогосподарських машин, що взає
модіють з середовищем обробітку мають форму клина. Він діє на матеріал гранями і лезом, яке являє собою не геометричну лінію, а криволінійну поверхню, що плавно з’єднує грані.
Процес різання матеріалу може здійснюватись під час руху клина перпендикулярно д
о довжини леза або під деяким кутом . У першому випадку напрямок швидкості руху клина і нормалі N
до леза співпадають (різання рублення), у другому –
вони розташовані під кутом один до одного. Якщо кут не перевищує кут тертя леза по матеріалу, що розрізається –
різання виконується за участю тангенціальної сили t
N
і тангенціального переміщення t
s
, але без ковзання (похиле різання). Якщо кут є більшим кута тертя –
різання виконується за участю тангенціальної сили із ковзанням (різання ковзання). Відомо, що при виконанні різання із ковзанням зменшуєтьс
я питоме зусилля різання за рахунок трансформації кута загострення і гостроти леза та перерозподілу зусилля між нормальним і тангенціальним напрямком [4].
Досліджуючи конструктивні особливості апарату дообрізчика коренеплодів бурякозбирального комбайна тип
у „Kleine”, визначено, що кут встановлення плоского ножа по відношенню до коренеплоду складає = 27
о
, а кут тертя леза по матеріалу при різанні складає = 24...35
о
[5]. Це свідчить про виконання похилого різання. Для отримання процесу різання із ковзання
м необхідно придати пласкому ножу відносний рух у повздовжньому напрямку. Прикладом конструкторського рішення може слугувати робота [6]. Гичкозрізувальний апарат з рухомим ножем дозволяє виконувати різання t
N
110
головок коренеплодів з проковзуванням їх вздовж ле
за ножа, що дозволяє покращити якість зрізаної поверхні коренеплоду, отримуючи меншу кількість зколів. Для визначення на який кут може відхилитись плоский ніж під час зрізання коренеплоду і отримання умови різання із ковзанням доцільним є розгляд кінемати
ки механізму дообрізчика гички з рухомим плоским ножем. При дослідженні прийнято ряд припущень. Плоский ніж має одну ступінь рухомості, при якій переміщення, швидкість і прискорення відомої ланки механізму (плоский ніж) є функцією переміщення швидкостей і прискорення однієї з ланок механізму, що прийнято за ведучу (кулачок), який є другим припущенням, що відповідає схематизованій формі кулачка у яку закладено відстань між коренеплодами у рядку та їх діаметр. При кінематичному дослідженні механізму швидкіст
ь і прискорення відомих ланок доцільно виражати у функції повороту ведучої ланки.
Так, якщо кут повороту k
ланки k
задамо у вигляді функції k
k
, то кутова швидкість k
даної ланки може бути представлена як: /
k
k
k
k
k
d
d
dt
d
d
d
dt
d
,
(1)
де
-
кутова швидкість ведучої ланки, що має розмірність град/сек., а
d
d
k
k
/
-
безрозмірна кутова швидкість ланки k
.
Таким чином, дієва кутова швидкість k
дорівнює множенню кутової швидкості ведучої ланки на безрозмірну кутову швидкість ланки k
.
Виконуючи диференціювання рівняння (1) за часом t
, отримуємо величину кутового прискорення k
ланки k
:
/
//
2
2
2
k
k
k
k
d
d
dt
d
dt
d
d
d
dt
d
dt
d
dt
d
dt
d
. (2)
Таким чином, швидкість і прискорення ланок можуть бути виражені через відповідні безрозмірні величини. Так як безрозмірні величини швидкості і прискорення залежать тільки від узагальнених координат і не залежать від часу, то кінематичне дослідження можна в
ести геометричним побудуванням (рис. 1). Для визначення положення механізму з плоским ножем можна використати метод обертального руху, коли кутова швидкість кулачка прийнята постійною і узагальненою координатою є кут 1
повороту кулачка. У даному випадку розглядається задача із знаходження послідовного положення плоского ножа. Надано усьому механізму кутову швидкість 1
, яка рівна за величиною і 111
протилежна за напрямком кутовій швидкості 1
кулачка. Тоді кулачок умовно становиться нерухомим, а плоский ніж обертається навколо осі кулачка з кутовою швидкістю і навколо своєї осі з кутовою швидкістю 2
, займаючи положення 1, 2, ... n. У початковому положенні кут, щ
о утворює ланка k
(плоский ніж) дорівнює 0
, тоді як у другому положенні кут дорівнюватиме 2
1
2
0
і так далі. Отримані кути відклали у вибраному масштабі 2
на ординаті графіка, де по осі абсцис відкладені рівні кути 1
, у обраному масштабі 1
. В результаті отримали діаграму )
(
1
2
2
кутів повороту 2
плоского ножа у функції узагальнено
ї координати 1
.
0 + 1 - 5 2 1 2 3 4 5 6 7 8 5 , 5 3 , 5 = 1 о о + 1 - 4 2 о + 1 - 5 , 5 2 0 + 1 - 6 2 0 + 1 - 7 2 0 + 1 - 8 2 0 + 1 - 2 2 0 + 1 - 3 2 0 + 1 - 3 , 5 2 1 2 3 4 5 6 7 8 1 3 , 5 5 , 5 0 2 2 7 о 4 0 о 5 0 / 1 м м = 2 = 0 , 3 3 г р а д . 1 м м = 1 = 0 , 3 3 г р а д . / 1 1 Рис. 1 –
Кінематична схема механізму дообрізчика гички з рухомим плоским ножем
При обробці отриманих значень кутів повороту ланок механізму встановлена функція кута повороту у вигляді полінома четвертого ступеня: 83
,
711
x
462
,
14
x
1098
,
0
x
0004
,
0
x
4
2
3
4
7
. (3)
1
112
Дана функція визначена для ділянки графіка (рис. 1), що описує відхилення плоского ножа від положення у нерухомому стані. Максимальний кут на який може відхилитись плоский ніж дообрізчика складає 40
о
, що відповідає можливості отримання різання із ковзанням. Дійсний закон зміни узагальненої координати від часу залежить від сил діючих у механізмі, і може бути визначено тільки після динамічного дослідження механізму. Визначивши, в результаті цього дослід
ження, закон зміни узагальненої координати, а саме кута повороту ведучої ланки від часу t
, t
, можна визначити кутову швидкість цієї ланки t
dt
d
·
і її кутове прискорення t
dt
d
·
·
2
.
Для зменшення втрат цукрової сировини під час видалення гички, доцільним є виконання плоского ножа дообрізчика гичкозрізального апарату з відносним рухом. На підставі кінематичного аналізу механізму дообрізчика встановлена можливість відх
илення плоского ножа у повздовжньому напрямку на 40
о
, при взаємодії з коренеплодом, що відповідає процесу різання із ковзанням. Список використаних джерел
1.
Свеклоуборочные машины: история, конструкция, теория, прогноз / Л.В. Погорелый, Н.В. Татьянко. –
К.: Феникс, 2004. –
232 с.
2.
Мартиненко В.Я. Гичкозбиральні машини. –
Тернопіль, ТОВ Поліграфіст, 1997. –
108 с.
3.
Козіброда Я.І. Тенденції розвитку машин для збирання цукрових буряків. –
Тернопіль, 1996.
–
92 с. 4.
Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. –
М.: Машиностроение, 1975 –
311 с.
5.
Хайлис Г.А. Механика растительных материалов. –
К.: УААН, 2002. –
374 с.
6.
Гичкозрізальний пристрій: Д.п. 56031А Україна, МКВ А01D23/02 / Мартиненко В.Я, Вовк Я.Ю., Науменко Є.В., Па
влов Я.А., Фенканін В.П., Пулька Ч.В. (Україна). –
2002097165; Заявл.03.09.2002; Опубл.15.04.2003.
Аннотация
Обоснование направления конструктивного
изготовления ботвоуборочного аппарата Блезнюк О.В., Фоменко О.В.
Проанализировано работу ботвоуборочных ап
паратов машин для уборки сахарной свеклы, на основании кинематического анализа механизма дообрезки с подвижным плоским ножом, что отвечает направлению конструктивного изготовления, достигнуто резане головок корнеплодов со скольжением.
113
Abstract
Justificatio
n of the direction of constructive manufacture of the device for the cut of the tops of vegetable
O. Bleznjuk., O. Fomenko It is analysed operation of devices for a cut of a tops of vegetable of machines for cleaning sugar beet, on a foundation of the kinematic analysis of the mechanism up to a shaving with a mobile flat knife that answers a direction of constructive manufacture, the opportunity of deriving of cutting of heads of root crops with sliding is established.
УДК 631. 681.3
РЕЗУЛЬТАТИ ТЕОРЕТИЧ
НО
-
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬСЕКУНДНОЇ ПОДАЧІ ВОРОХУ КОРЕНЕ
ПЛОДІВ
Барановський В.М., к. т. н.
Національний аграрний університет
Наведено методику та результати теоретично
-
експериментальних досліджень секундної подачі складових компонентів викопаного воро
ху кормових буряків адаптованим викопувально
-
транспортним комбінованим робочим органом (АВТКРО) залежно від параметрів викопувального робочого органу, розмірних характеристик коренеплодів і технологічних умов роботи коренезбиральної машини (КМ). Одержано р
івняння регресії секундної загальної подачі вороху, домішок, коренеплодів, вільного та налиплого грунту, бур’янів і залишків гички на їх головках. Побудовано графічне відтворення одержаних показників. Постановка проблеми. Сучасні тенденції розвитку КМ пер
едбачають розробку та впровадження у сільськогосподарське виробництво високопродук
-
тивних і технологічно надійних збиральних комплексів та технічних засобів. Критеріями відповідності сучасних вимог роботи КМ, у першу чергу, є показники якості викопування та сепарації домішок коренеплодів [1, 2].
З точки зору синтезу робочих органів для викопування коренеплодів, а особливо під час розробки адаптованих комбінованих робочих органів [3, 4], необхідно мати наукову уяву про такі характеристики процесу викопуванн
я коренеплодів, як секундні подачі складових компонентів викопаного вороху залежно від параметрів викопувального робочого органу, розмірних характеристик коренеплодів і умов роботи КМ.
Аналіз останніх досліджень і публікацій свідчить, що в наукових видання
х питання експериментальних досліджень секундних подач складових компонентів викопаного вороху запропонованим АВТКРО не висвітлено, окрім результатів теоретичних досліджень даної наукової задачі [5].
114
Метою роботи є емпіричне обґрунтування залежності секунд
них подач КБ від зміни поступальної швидкості руху КМ і частоти обертання очисного вала АВТКРО на основі перевірки адекватності числової реалізації розроблених теоретичних математичних моделей секундних подач складових компонентів викопаного вороху КБ.
Рез
ультати досліджень. У результаті теоретичного аналізу технологіч
-
ного процесу викопування коренеплодів АВТКРО було одержано теоретично
-
розрахункові оптимізаційні математичні моделі, які характеризують зміну секундних подач складових компонентів вороху зал
ежно від параметрів АВТКРО [6], агробіологічних характеристик насаджень коренеплодів і умов роботи КМ:
–
загальної секундної подачі вороху коренеплодів
i
i
i
г
д
k
V
гр
д
м
k
гр
м
T
U
a
aD
C
a
aD
sin
V
U
h
S
,
sin
N
V
W
2
2
2
2
2
1
2
125
0
;
(1)
–
секундної подачі коренеплодів
2
2
a
aD
sin
V
NU
W
д
м
k
Tk
;
(2)
–
загальної секундної подачі домішок
i
i
i
г
д
д
k
м
V
k
гр
м
T
д
U
a
aD
a
aD
sin
V
C
U
h
S
h
,
sin
N
V
W
2
2
2
2
2
4
125
0
;
(3)
–
секундної подачі домішок ґрунту
2
2
2
4
125
0
a
aD
sin
V
C
U
h
S
h
sin
N
V
,
W
д
k
м
V
k
м
гр
д
T
;
(4)
–
секундної подачі домішок вільного ґрунту
n
i
i
гр
i
д
k
м
V
k
гр
м
T
m
j
a
aD
sin
V
C
U
h
S
h
sin
,
N
V
W
1
2
2
2
4
125
0
;
(5)
–
секундної подачі налиплого грунту
n
i
i
ãð
i
Tãð
m
j
W
1
;
(6)
–
секундної подачі рослинних домішок
115
i
i
i
г
д
p
м
Tp
U
a
D
a
sin
N
V
W
2
;
(7)
–
секундної подачі бур’янів
ã
i
i
ä
p
ì
Tá
U
a
D
a
sin
N
V
W
2
;
(8)
–
секундної подачі залишків гички на головках коренеплодів
a
D
a
sin
U
V
W
д
i
г
м
г
.
T
з
2
, (9)
де гр
, k
-
питома маса грунту і коренеплоду, кг/м
3
;
м
V
-
поступальна швидкість руху КМ, м/с; -
кут установки сферичного диска відносно осі рядка коренеплодів, град.; h
, ä
D
, a
-
відповідно глибина, діаметр і глибина ходу сферичного диска (м); i
j
, i
m
-
кількість i
-
их коренеплодів відповідних розмірно
-
масових характеристик на 1 погонному метрі рядка, (шт.) та секундна подача налиплого грунту на -
у коренеплоді, кг/с;
г
U
, k
U
-
урожайність гички та коренеплодів, кг/м
2
;
i
i
i
,
,
-
питома маса залишків гички на головках коренеплодів, які знаходяться на 1 м
2
, (%), питома маса втраченої гички на 1 м
2
, (%), питома маса бур’янів на 1 м
2
, кг/м
2
.
При початкових умовах 45
0
,
D
д
м, 09
0
,
a
м; 0
30
, 1500
гр
кг/м
3
, 600
k
кг/м
3
, 6
0
,
U
г
кг/м
2
та максимально
-
допустимих значеннях, згідно до агротехнічних вимог показників 10
%, 8
%, 1
0
,
кг/м
2
[7], побудована теоретична залежність зміни секундної подачі складових компонентів домішок вороху коренеплодів )
V
(
f
W
м
Ti
від швидкості руху КМ при врожайності коренеплодів 5
1
...
U
k
кг/м
2
(інтервал варі
ювання 2 кг/м
2
), врожайності гички коренеплодів 4
2
4
0
,
...
,
U
г
кг/м
2
(інтервал варіювання 1,0 кг/м
2
) і кількості рядків 3
N
шт. [6], які викопуються одночасно сферичним диском.
Для підтвердження теоретичних викладень, які належать до закономірностей зміни секундних подач складових компонентів вороху коренеплодів, виконали експериментальні дослідження процесу викопування коренеплодів АВТКРО у складі модернізованої трирядної КМ [8]
на основі побудови план
-
матриці та реалізації експерименту типу ПФЕ 2
3
. Функцію відгуку (параметр оптимізації), тобто секундні подачі складових компонентів вороху коренеплодів, визначених експериментальним шляхом, знаходили у вигляді математичної моделі повного полінома другої степені
2
2
22
2
1
11
2
1
12
2
2
1
1
0
2
x
b
x
b
x
x
b
x
b
x
b
b
W
i
,
(10)
де
22
11
12
2
1
0
b
,
b
,
b
,
b
,
b
,
b
-
коефіцієнти значень i
x
рівняння регресії; 2
1
x
,
x
-
кодовані позначення фактора.
i
116
Характеристика факторів та їх рівні варіювання на
ведені в табл. 1. Обробку одержаних результатів експериментів провели за відомими методиками з використанням пакету прикладних програм «Statistica
-
6». Оцінку статистичної значущості коефіцієнтів рівняння регресії та перевірку адекватності теоретичного розподілу випадкових в
еличин одержаних рівнянь регресії реальному експериментальному масиву проводили за відповідними критеріями Фішера і Ст'юдента. Таблиця 1. Характеристика факторів та їх рівні варіювання
Кодоване позначення фактора
Найменування фактора
Значення рівнів фактора
1
x
Швидкість руху КМ, м
V
, м/с
1,4
-
1,6
-
1,8
2
x
Частота обертання очисного вала, o
n
, об/хв.
450
-
600
-
750
Було одержано рівняння регресії зміни секундних подач викопаного вороху кормових буряків (КБ) АВТКРО у кодованих і натуральних величинах залежно від швидкості руху КМ та частоти обертання очисного вала :
–
загальної подачі вороху коренеплодів, )
n
,
f(V
W
o
м
2
2
2
5
2
1
2
1
2
1
2
10
04
5
048
0
08
27
009
0
08
68
68
40
x
,
x
x
,
x
,
x
,
x
,
,
W
; (11)
2
0
6
3
2
3
2
10
24
2
58
1
61
2
10
68
0
51
2
32
2
10
n
,
n
V
,
n
,
V
,
V
,
,
W
o
ì
o
ì
ì
; (12)
–
подачі коренеплодів, )
n
,
f(V
W
o
м
k
2
2
2
6
2
1
2
1
2
1
2
10
15
8
008
0
17
4
02
0
67
12
88
1
x
,
x
x
,
x
,
x
,
x
,
,
W
k
;
(13)
2
0
6
4
2
2
10
62
3
58
2
44
5
10
17
104
52
396
81
365
n
,
n
V
,
n
,
V
,
V
,
,
W
o
ì
o
ì
ì
k
;
(14)
–
загальної подачі домішок, )
n
,
f(V
W
o
м
д
2
2
2
5
2
1
2
1
2
1
2
10
07
2
003
0
67
1
03
0
17
17
36
19
x
,
x
x
,
x
,
x
,
x
,
,
W
д
;
(15)
2
0
6
4
2
2
10
22
9
83
0
33
3
10
17
29
22
179
56
231
n
,
n
V
,
n
,
V
,
V
,
,
W
o
ì
o
ì
ì
äe
;
(16)
–
загальної подачі домішок грунту, )
n
,
f(V
W
o
м
д
2
2
2
5
2
1
2
1
2
1
2
10
68
2
003
0
46
3
04
0
64
22
65
26
x
,
x
x
,
x
,
x
,
x
,
,
W
д
;
(17)
2
0
5
4
2
2
10
19
1
1
1
37
4
10
46
86
94
389
38
429
n
,
n
V
,
n
,
V
,
V
,
,
W
o
ì
o
ì
ì
ä
;
(18)
-
подачі домішок вільного грунту, )
n
,
f(V
W
o
м
2
м
V
o
n
117
2
2
5
2
1
2
1
2
1
2
10
67
2
004
0
0
4
04
0
37
24
05
28
x
,
x
x
,
x
,
x
,
x
,
,
W
; (19)
2
0
5
4
2
2
10
19
1
17
1
48
4
10
0
100
9
441
25
479
n
,
n
V
,
n
,
V
,
V
,
,
W
o
ì
o
ì
ì
;
(20)
Рис. 1
–
Поверхня відгуку та її двомірний переріз зміни секундної подачі складових компонентів вороху коренеплодів КБ від швидкості руху КМ ì
V
і частоти обертання очисного вала o
n
АВТКРО
–
подачі домішок налиплого грунту, )
n
,
f(V
W
o
ì
ãð
2
2
2
7
2
1
5
2
1
2
1
2
10
71
3
10
33
8
21
0
0007
0
63
0
71
0
x
,
x
x
,
x
,
x
,
x
,
,
W
ãð
;
(21)
2
0
5
6
2
2
10
62
1
78
2
13
9
10
21
5
79
19
05
19
n
,
n
V
,
n
,
V
,
V
,
,
W
o
ì
o
ì
ì
ãð
;
(22)
–
загальної подачі рослинних домішок, )
n
,
f(V
W
o
м
p
2
118
2
2
6
2
1
2
1
2
1
2
10
63
3
002
0
04
2
008
0
79
6
93
7
x
,
x
x
,
x
,
x
,
x
,
,
W
p
;
(23)
2
0
6
4
2
2
10
61
1
63
0
54
1
10
047
51
33
197
02
193
n
,
n
V
,
n
,
V
,
V
,
,
W
o
ì
o
ì
ì
p
;
(24)
Рис. 2
–
Поверхня відгуку та її двомірний переріз зміни секундної подачі складових компонентів вороху коренеплодів КБ від швидкості руху КМ і частоти обертання очисного вала o
n
АВТКРО
–
подачі домішок бур’янів, )
n
,
f(V
W
o
м
б
2
2
2
6
2
1
2
1
2
1
2
10
52
2
003
0
54
1
008
0
28
6
55
7
x
,
x
x
,
x
,
x
,
x
,
,
W
б
;
(25)
2
0
6
4
2
2
10
12
1
97
0
06
2
10
547
38
77
154
54
156
n
,
n
V
,
n
,
V
,
V
,
,
W
o
ì
o
ì
ì
á
;
(26)
–
подачі домішок залишків гички на головках коренеплодів, ì
V
119
)
n
,
f(V
W
o
м
г
.
з
2
2
2
7
2
1
2
1
2
1
2
10
63
9
0009
0
67
0
0001
0
08
1
81
0
x
,
x
x
,
x
,
x
,
x
,
,
W
г
.
з
; (27)
2
0
8
3
2
2
10
28
4
01
300
17
7
10
67
16
44
56
78
52
n
,
n
V
,
n
,
V
,
V
,
,
W
o
ì
o
ì
ì
ã
.
ç
.
(28)
Рис. 3 –
Поверхня відгуку та її двомірний переріз зміни секундної подачі складових компонентів вороху коренеплодів КБ залежно від швидкості руху КМ і частоти обертання очисного вала o
n
АВТКРО
Рівняння регресії (11
-
28) можуть бути використані для визначення секундних подач складових компонентів вороху залежно від зміни м
V
і o
n
АВТКРО у наступних межах: 1,4 м
V
1,8 (м/с), 450,0 750,0 (об/хв.).
На рис. 1
-
4 наведено залежність зміни секундної подачі складових ì
V
o
n
120
компонентів вороху коренеплодів від при відповідному значенні АВТКРО або без нього. Згідно з рівняннями регресії (11
-
28) побудовано відповідно поверхню та двомірний перері
з поверхні відгуку секундної подачі складових компонентів вороху коренеплодів, які наведено на рис. 3, 4. Рис. 4 –
Поверхня відгуку та її двомірний переріз зміни секундної подачі складових компонентів вороху коренеплодів КБ залежно від швидкості руху КМ м
V
і частоти обертання очисного вала o
n
АВТКРО
Аналіз наведених графічних залежностей (рис. 1
-
4) показує, що існує тісний функціональний зв’язок зміни секундних подач складових компонентів домішок вороху коренеплодів залежно від зміни робочої швидкості руху КМ м
V
o
n
121
м
V
і частоти обертання
o
n
очисного вала АВТКРО, при цьому збільшення робочої швидкості руху КМ призводить до прямопропорційного зростання секундних подач i
W
2
складових компонентів вороху коренеплодів і навпаки –
збільшення частоти оберта
ння очисного вала АВТКРО призводить до зворотнопропорційного зменшення секундних подач складових компонентів вороху коренеплодів за виключенням секундної подачі коренеплодів k
W
2
(рис. 2), що є цілком логічним і закономірним процесом.
Оптимум функції )
n
,
V
(
f
),
n
,
V
(
f
o
ì
min
o
ì
max
досягається при максимальних значеннях вказаних аргументів.
За результатами одержаних експериментальних досліджень секундних подач складових компонентів вороху коренеплодів при роботі АВТКРО без очисного вала та з ним і аналізом теоретичних досліджень [8] у подальшому будуть визначені числові значення загального ко
ефіцієнта та його окремі складові коефіцієнти технологічної ефективності технологічного процесу роботи АВТКРО, визначення яких дозволить емпірично описати кінцеві розрахункові математичні моделі оптимізації робочого процесу АВТКРО.
Висновок.
Одержані тео
ретичні залежності (1
-
9) та у результаті проведення експериментальних досліджень р
івняння регресії (11
-
28) можуть бути використані для визначення секундних подач складових компонентів вороху коренеплодів залежно від параметрів викопувального робочого орган
у, розмірних характеристик коренеплодів і технологічних умов роботи КМ та використані при розрахунку конструктивно
-
технологічних параметрів наступних транспортно
-
очисних робочих органах КМ. Список використаних джерел
1.
Свеклоуборочные машины: история, ко
нструкция, теория, прогноз / Л.В. Погорелый, М.В. Татьянко. –
К.: Феникс, 2004. –
232 с. 2.
Погорілий М.Л. Технологічні і технічні аспекти вдосконалення бурякозбиральної техніки // Техніка АПК. –
2000. -
№ 1. –
С. 14
-
18.
3.
Барановський В.М. Основні етапи
та сучасні тенденції розвитку коренезбиральних машин // Науковий журнал. Вісник ТДТУ, Тернопіль, 2006. Том 11, № 2. –
С. 67
-
75.
4.
Булгаков В.М., Лінник М.К., Гурченко О.П. Розрахунок основних параметрів технологічного процесу збирання буряків // Зб. наук
. праць НАУ „Механізація сільськогосподарського виробництва”. –
Том VI „Теорія і розрахунок сільськогосподарських машин”. –
Київ: НАУ, 1999. –
С. 220
-
225.
5.
Барановський В.М. Математична модель технологічного процесу викопування коренеплодів // Науковий ж
урнал. Вісник ТДТУ. –
Тернопіль, 2007. –
Том 12, № 3. –
С. 59
-
69.
м
V
o
n
i
W
2
122
6.
Барановський В.М., Рамш В.Ю. Оптимізаційні математичні моделі процесу викопування вороху коренеплодів пасивним сферичним диском // Вісник Льв. нац. агр. університету “Агро інженерні дослі
дження”. –
Львів, 2008. –
№ 12, т. 2. –
С. 337
-
349.
7.
ДСТУ 2258
-
93. Машини бурякозбиральні. –
Київ.: Держстандарт України, 1993. –
18 с.
8.
Гурченко О. П., Барановський В.М., Кобець А. С. Конструювання універсальної коренезбиральної машини // Вісник ХДТУС
Г. –
Вип. 8. “Підвищення надійності відновлюємих деталей машин”. –
Том 2. –
Харків, 2001. –
С. 63
-
68.
Аннотация Pезультаты теоретически
-
експериментальных исследований секундной подачи вороха корнеплодов
Барановский В.М.
Приведена методика и результаты тео
ретически экспериментальных исследований секундной подачи составных компонентов выкопанного вороха кормовой свеклы адаптированным выкапывающе
-
транспортным комбинированным рабочим органом (АВТКРО) в зависимости от параметров выкапывающего рабочего органа, р
азмерных характеристик
корнеплодов и технологических условий работы корнеуборочной машины (КМ). Получено уравнение регрессии секундной общей подачи
вороха, общей подачи примесей и корнеплодов, грунтовых примесей, свободной и налипшей почвы, общей подачи растительных примесей, сорняков и остатков ботвы на их головках. Построено графическое воссоздание полученных показателей.
Abstract
Results of in experimental researches second serve to lots of root crops
V. Baranovsky
A method is resulted read
-
through and
results of in experimental researches of the second serve of component components of dug up to the lots of
forage beets AWTKRO depending on the parameters of to dig up working organ, sizes descriptions of root crops and technological terms of work KM equalization of regression is Got in the encoded denotations and natural sizes of the second general serve to the lots, general serve of admixtures and serve of root crops, general serve soiling admixtures and
serve of free and sticking soil, general se
rve of vegetable admixtures, serve of weeds and tailings of grunes, on their heads. The graphic recreation of the got indexes is built. 123
УДК 631.316
КИНЕМАТИКА ТОЧЕК СФЕ
РИЧЕСКИХ ДИСКОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ ПРИ ВЗАИМОДЕЙ
СТВИИ С ПОЧВОЙ
Кушнарев С.А. к.т.н., ст. науч. сот. Погорелый В.В. аспир. Чуб С.А аспир.
ННЦ ИМЭСХ, НАУ,
ДТАТУ
Рассмотрены кинематические характеристики точек сферического диска. Для решения этих задач необходимо определить угловую скорость вращения диска. Для определения угловой ско
рости разработана лабораторно
-
полевая установка, описание которой приведено в статье.
Постановка вопроса
В практическом земледелии при обработке почвы используется достаточно большая номенклатура рабочих органов. Однако своей универсальностью выделяются ра
бочие органы –
сферические диски. В зависимости от способа установки сферические диски могут выполнять широкий круг операций [1.2.3]
Есолян А.М. и др. [4], предлагают следующие оптимальные (табл.1) параметры дисков дисковых почвообрабатывающих машин.
Таблица 1. Основные параметры дисков почвообрабатывающих машин [4]
Тип орудия
Д
-
диаметр диска, мм
Угол атаки, град.
Глубина хода, см
Плуг дисковый тяжелый
навесной
444
-
880
40
-
50
40
прицепной
30
-
529
40
-
50
30
лущильники
532
-
720
0
-
35
6
-
15
культиваторы
324
-
816
0
-
45
6
-
15
бороны
Навесная
288
-
777
0
-
25
6
-
10
Садовая
490
-
547
15
-
25
14
тяжелая
575
-
723
15
-
25
20
-
25
Кроме почвообрабатывающих орудий плоские и сферические диски широко используются в сошниках всевозможных сеялок. Имеется опыт использования дисков в качестве гребнеобразователей, орудий для нарезки борозд под посадку картофеля, лука
-
севка, диски используются как загортачи и даже для выкопки клубней картофеля и свеклы.
Основной особенностью дисковых рабочих органов является и
зменение механизма воздействия на почву в зависимости от угла атаки (
) и угла наклона в вертикальной плоскости (
) . По существу это рабочие органы с изменёняемыми механизмами воздействия на почву, не требующие изменения 124
формы самого рабочего органа.
Так как решение задачи классическими методами динамики практически невозможно в связи с неголономностью связей (диск проскальзывает при контакте с почвой), то перейдем к экспериментальным методам определения -
угловой скорости диска с дальнейшей постановкой его значения в кинематические уравнения. Угловая скорость связана с углами установки (
и ) диска, поступательной скоростью V
м
и глубиной хода дисков.
Последовательно определяя значение скоростей и ускорений во всех точках контакта диска с почвой можем определить поле скоростей и поле ускорений контактиру
емой с почвой частью диска .
Введем обозначения:
r
-
радиус диска (точки диска), мм
-
угол атаки диска, град.
-
угол наклона диска к вертикальной плоскости, град.
-
уголовая скорость диска, 1/с
V
хм
-
поступательная скорость машины, м/с
Тогда получим следующие кинематические характеристики любой точки расположенной на диске.
Координаты положения точки диска
t
V
t
r
x
xm
cos
cos
t
r
y
cos
sin
sin
t
r
z
sin
cos
Скорости точек диска
xm
x
V
t
r
V
sin
cos
t
r
V
y
sin
sin
sin
t
r
V
z
cos
cos
Ускорения точек диска
t
r
a
x
cos
cos
2
t
r
a
y
cos
sin
sin
2
t
r
a
z
sin
cos
2
Вектора абсолютных скоростей и ускорений в каждой точке диска определяется модулями и направляющими косинусами 1
,
1
,
1
6
.
Скорости точки диска при 1
t
t
по модулю определяются по
уровнению (1):
t
r
t
r
V
t
r
V
xm
t
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
cos
cos
sin
sin
sin
sin
cos
1
(1)
а направляющие косинусы по уравнению (2):
125
1
1
1
sin
cos
cos
t
xm
V
V
t
r
;
1
1
1
sin
sin
sin
cos
t
V
t
r
; (2)
1
1
1
cos
cos
cos
t
V
t
R
;
Ускорение точки диска при 1
t
t
по модулю определяется по уравнению
(3):
;
sin
cos
cos
sin
sin
cos
cos
1
2
2
1
2
2
2
1
2
2
2
1
t
t
t
r
a
t
(3)
а направляющие косинусы: ;
cos
cos
cos
1
1
2
2
t
a
t
r
;
cos
sin
sin
cos
1
1
2
2
t
a
t
r
(4)
.
sin
cos
cos
1
1
2
2
t
a
t
r
Уравнениями (1.2) и (3.4) определяют вектора скоростей и ускорений каждой точки сф
ерического диска.
Использование программного обеспечения Maple
-
9,5 эти уравнения достаточно просто решаются на ЭВМ. На рис. 1 дано графическое изображение траектории, скорости и ускорения одной из точек диска. Данная методика позволяет получать поле скорос
тей и поле ускорений точек диска, взаимодействующих с почвой. Но для этого необходимо определить угловую скорость диска экспериментальным путем.
Рис.1
–
График траекторий (а) точки сферического диска и значения в начальной точке скорости (б) и ускорения (в)
Установка для определения угловой скорости сферического диска.
126
Для определения угловой скорости в зависимости от угла атаки (
) и угла наклона(
), скорости и глубины хода нами разработана лабораторно
-
полевая установка, которая удовлетворяет следующим требованиям:
На установке должны регулироваться положение сферического диска (угол атаки в диапазоне 0
+
50
0
и угол наклона в диапазоне 0
+
45
0
).
2. В процессе эксперимента необходимо измерять:
2.1 угловую скорость с пределами измерения от 0,8 Гц до 20Гц;
2.2 тяговое усилие в пределах до 5000Н;
2.3 поступательную скорость установки m
V
;
2.4 по возможности наблюдать с помощью видеосъемки процесс воз
-
действия диска на почву. 3. Регистрацию вести на “Note
-
book” с возможностью последующей обработкой информации “безбумажном” варианте.
Для установки дисков под изменяемые углы и
разработана конструкция крепления диска к раме установки, обеспечивающая требуемый диапазон изменения и (п.1 требований). Общий вид конструкции приведен на рис.2.
Рис.2
–
Конструктивное решение установки углов «
α» и «
β» сферических дисков на раме полевой установки:
а) регулирование угла атаки «
α» диска; б) регулировка угла наклона «
β» диска.
Для измерения угловой скорости диска изготовлен датчик угловой скорости, обеспечивающий измерение в диапазоне 0,8
-
20Гц с точностью до 5% датчик протарирован на стенде jaquet (Швейцарского производства).
Для измерения тягового сопроти
вления полевой лабораторной установки использовано тензозвено ВИСХОМ, измеряемым усилием до 5000Н. Звено протарировано на стенде ТУД
-
5.
Для измерения поступательной скорости полевой лабораторной установки используется “пятое колесо” с датчиком пути ДУВ
-
1.
Для визуального наблюдения за процессом взаимодействия сферического диска с почвой на раме жестко устанавливается ВЭБ
-
камера.Microsoft lifeCam 127
VX
-
70 На рис.3 отражены измерительные элементы.
Рис.3
–
Общий вид лабораторно
-
полевой установки: а). лаборатор
но
-
полевая установка б). установка WEB
-
камеры
Вся информация с датчиков переводится в цифровой код при помощи цифрового усилителя
-
преобразователя Sprider S, затем регистрируется и хранится в памяти “Note
-
book” omnibook
-
600.(рис.4)
Рис.4
–
Проведение пол
евого эксперимента: а -
измерительный комплекс б -
регистрация информации на ноутбуке Все действия с вводом, хранением и переработкой информации стали возможным благодаря программного обеспечения Catman Express.
Выводы.
1.
Сферические диски являются универсальными рабочими органами, обеспечивающими различный механизм воздействия на почву в зависимости от установки угла атаки “
” и угла наклона в вертикальной плоскости “
”.
2.
Программное обеспечение Мaple
-
9,5 позволяет вычислить кинематические характеристики в любой точке сферического диска.
128
3.
Разработана конструкция полевой лабораторной установки, каторая позволяет определить угловую скорость сферического диска при любых углах установки, скорости движения и г
лубины его хода.
Список використаних джерел
1.
Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М. Машиностроение, 1977.
2.
Абсяв В.В. Параметры технологического процесса обработки почвы дисковыми почвообрабатывающими орудиями. Краснода
р 2004 стр.177.
3.
Кислов А.А. Обоснование параметров и режимов работы дискового почвообрабатывающего орудия. Дис.ктн Благовещенск, 2006 стр.154.
4.
Интернет ресурсы www.tractor.ru
. Обзор по дисковым рабочим органам 8.09.2008г.
5.
Есолян А.М., Токапетян П.
А., Архелян А.А.. К теории оптимизации параметров сферических дисков почвообрабатывающих машин. Известия Государственного аграрного университета Армении. №1, 2006г.
6.
Тарг С.. Краткий курс теоретической механики. Анотація
Кінематика точок сферичних дискі
в ґрунтообробних знарядь при взаємодії з ґрунтом
Кушнарьов С.А., Погорілий В.В., Чуб С.А.
Розглянуті кінематичні характеристики точок сферичного диска. Для вирішення цих задач необхідно визначити кутову швидкість обертання диска. Для визначення кутової шв
идкості розроблена лабораторно
-
польова установка, опис якої приведений в статті.
Abstract
Kinematics of cultivating implements spherical disks points contacting with soil
S.Kushnarev, B. Pogorilyy, C. Chub
Kinematical characteristics of spherical disks po
ints contacting with soil are considered
In order to solve this task it is necessary to determine the angle velocity of disk rotation. Field laboratory installation for determination of disk rotation angle velocity in the real field conditions was designed
, manufactured and tested. The laboratory provides: shifting of the angles of attack and disk incline in the vertical plane; measuring of: the installation translation speed, disk angle velocity, draught resistance. All the information is recorded, stored and processed, using software “Catman Express” in the note
-
book “omnibook
-
600”
129
УДК 621.01; 621.87
КІНЕМАТИЧНИЙ АНАЛІЗ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ СПАРЕ
НИХ КРИВОШИПНО
-
ПОВЗУННИХ МЕХАНІЗМІВ
, ЯКІ РЕАЛІЗУЮТЬ РЕКУПЕРАЦІЮ ЕНЕРГІЇ ЗВОРОТНО
-
ПОСТУПАЛЬНОГО РУХУ РОБОЧИХ ОРГАНІВ
Ловейкін
В.С.,
д.
т.
н.,
проф.,Човнюк
Ю.В.,
к.
т.
н.,
проф., Кулик
В.П., аспір.
Національний аграрний університет, МКА
В статті наведено кінематичний аналіз та оптимізація спарених кривошипно
-
повзунних механізмів, які реалізують рекуперацію енергії зворот
но
-
поступального руху робочих органів.
Постановка проблеми. Існуючі конструкції приводів зворотно
-
поступального руху робочих органів (решітних станів, вантажонесучих елементів, візків, тощо) з пружними накопичувачами енергії на ряду з перевагами мають бага
то недоліків 1
. Серед них слід зазначити великі втрати енергії в пружних елементах (іноді ці втрати складають до 50% загальної енергії, що передається), швидкий втомний знос пружних елементів і вихід їх з ладу, значний шум через внутрішнє тертя в пружних
елементах і т.д.
Більш прогресивними слід визнати пристрої, в яких при зворотно
-
поступальному русі робочого органа кінетична енергія перетворюється внаслідок рекуперації на кінетичну енергію іншого робочого органа, який також здійснює зворотно
-
поступальні
рухи. Ці пристрої усувають перераховані недоліки накопичувачів енергії з пружними елементами. В роботі 1
приведена кінематична схема спарених кривошипно
-
повзунних механізмів, які реалізують рекуперацію енергії зворотно
-
поступального руху робочих органів
(рис. 1).Але на думку авторів даної роботи, розглянута схема потребує уточнення, а отриманні співвідношення та аналітичні залежності слід відкоригувати (виправити враховуючи наявні помилки). Крім того, значення кута , що характер
изує кут зміщення кривошипа 2 відносно кривошипа 1 отримано в 1
на “інтуїтивному рівні” та потребує обґрунтування, уточнення. Тому необхідно визначити величину кута (в уточненій постановці), при якій відбувалася б максимально можлива передача кінетично
ї енергії від одного робочого органа до іншого.
Аналіз останніх досліджень і публікацій
. Вперше кінематичний аналіз і оцінка параметрів руху спарених кривошипно
-
повзунних механізмів, які реалізують рекуперацію енергії зворотно
-
поступального руху робочих ор
ганів, проведені в [1;7]. Автори [2] здійснили аналіз нерівномірності руху роликової формовочної установки з рекупераційним приводом, яка застосовується для поверхневого ущільнення бетонних сумішей 3
–
6
.
Мета даної роботи –
встановлення значень кута взаєм
ного зміщення 130
кривошипів на основі уточненого кінематичного аналізу спарених кривошипно
-
повзунних механізмів, які реалізують рекуперацію енергії зворотно
-
поступального руху решітних станів для наступної динамічної оптимізації подібних конструкцій, які заст
осовуються в практиці очищення (сепарації зерна та зернового вороху зерноочисними машинами) машинними агрегатами.
Основний зміст статті. Визначення оптимального кута зміщення кривошипів один відносно іншого.
Рис. 1
–
Кінематична схема спарених кривошипно
-
повзунних механізмів рекуперуючих енергію при зворотно
-
поступальному русі робочих органів
У пристроях, що аналізуються 1, 2, 6
–
10
необхідно визначити величину кута (в уточненій постановці), при якій відбувалася
б максимально можлива передача кінетичної енергії від одного робочого органа до іншого. Умовою неспоживання енергії ззовні на пуско
-
гальмівні режими руху робочих органів служить постійність їх сумарної кінетичній енергії протягом одного циклу руху (поворо
т кривошипа на кут 2
π):
1 2
,
Ò Ò Ñ const
(1)
де
1 2
,
Ò Ò
функції кінетичних енергій робочих органів 1 і 2;
С
-
постійне значення енергії, яке дорівнює максимальному значенню кінетичної енергії одного з робочих органів:
(2)
В (2) 1 2
,
m m
–
маси робочих органів 1 і 2 (рис. 1), а 1 2
,
X X
· ·
–
швидкості руху центрів мас робочих органів. Оскільки в цьому пристрої робочі органи однакові, то 1 2
.
m m m
Координати центрів мас робочих органів:
2 2
1 2
1 2
1 2
,.
2 2
m X m X
T T
· ·
131
2
2
1
2
2
2
2
cos sin;
cos s in,
l
X r
r
l
X r
r
(3)
де r
–
радіус кривошипів; –
кутова координата кривошипа; l
–
довжина шатунів; –
кут взаємного відносного зміщення кривошипів.
З виразів (3) знайдемо швидкості руху центрів мас робочих органів:
1
2
2
2
2
2
2
2
c os
si n 1;
s i n
co s( )
si n( ) 1,
si n ( )
X r
l
r
X r
l
r
· ·
· ·
(4)
де
·
–
кутова швидкість кривошипів.
Після цього вирази кінетичних енергій робочих органів приймуть вигляд:
2
2 2 2
1
2
2
2
2
2 2 2
2
2
2
2
cos
sin 1;
2
sin
cos( )
sin ( ) 1.
2
sin ( )
m
T r
l
r
m
T r
l
r
(5)
Для визначення максимального значення кінетичної енергії робочого органа 1 необхідно дослідити на екстремум перший вираз 1
T
у (5).
Необхідна умова екстремуму 1
T
приймає вигляду:
2
2
2
3
3
2 2
2
2
2 2
2
2 2
2
1
cos cos
sin cos 1 sin 1 0.
sin sin
sin
l
r
l l
l
r r
r
(6)
Рівнян
ня (6) має три типи коренів:
132
І
-
й тип:
1 1 1 1
1 2 3
sin 0 0;;2.
(7)
Очевидно, що ці корені відповідають мінімуму 1
T
.
ІІ
-
й тип:
2
2
2
2
2
2
cos
1 0,
sin
l
r
(8)
оскільки 1,
l
r
як правило, а 2
2 2
2 2
2
cos sin 1
l
r
ні при яких 1.
l
r
ІІІ
-
й тип:
2
3
2
2
2
3 3 3
2 2
2
2
3
2
2
sin 1
cos sin cos.
sin
l
r
l
l
r
r
(9)
З метою спрощення процедури знаходження коренів (9) будемо вважати 2
3
2
2
sin;1,
l
r
тоді із (9) отримаємо (спрощене) рівняння для визначення коренів 3
, що відповідають max :
3 3 3
2 2
cos sin cos.
l
r
(10)
Останнє (10) рівняння можна представити у вигляді :
3 3
2
2cos cos 1 0,
l
r
(11)
або
3 3
2
1
cos cos 0.
2 2
l
r
(12)
Коренями (12) є наступні:
2
3
1
2
2
3
2
2
1
cos;
4 16 2
1
cos.
4 16 2
l l
r r
l l
r r
(13)
При 2
l r
,що, як правило, має місце в практичних конструкціях подібних систем, перше рівняння (13) не має розв’язків, тобто:
3
1
, при 2
l r
.
(14)
1
T
133
Тому залишається лише один корінь 3
2
, який відповідає умові max при 2
l r
:
2
3
2
2
1
cos.
4 16 2
l l
r r
(15)
Якщо дослідити (15) при 4
l
r
®
, то отримаємо:
2
3
2
2
4 4
1
lim cos lim 0.
4 16 2
l l
r r
l l
r r
® ®
(16)
Таким чином, чим більше відношення 4
l
r
, тим ближче 3
2
cos
до нуля, а 3
2
2
®
. Значення 3
2
2
досягається лише при .
Нижче наведена таблиця 1, яка характеризує значення 3
2
в залежності від .
2
3
2
2
1
arccos,2.
4 16 2
l l
l r
r r
(17)
Таблиця №1. Значення ,
о
при різних .
,
о
,
о
,
о
1
77,012
11
88,699
25
89,427
2
83,032
12
88,807
30
89,523
3
85,285
13
88,899
35
89,591
4
86,444
14
88,977
40
89,642
5
87,148
15
89,046
45
89,682
6
87,620
16
89,105
50
89,714
7
87,958
17
89,158
60
89,761
8
88,213
18
89,205
75
89,809
9
88,411
19
89,246
90
89,841
10
88,569
20
89,284
100
89,857
Величина 1max
T
при 3
2
знаходиться із співвідношення :
2 2 2
1max
1 cos 1 cos,
2
m r
T r
l
(18)
де
2
2
1
cos
4 16 2
l l
r r
.Позначимо 1max
1max
2 2
.
1
2
T
T
m r
1
T
4
l
r
®
4
l
r
3
2
4
l
r
4
l
r
3
2
4
l
r
3
2
4
l
r
3
2
134
В таблиці 2 наведена залежність 1max
T
від . При 2
1max
1 sin.
4
l
T
r
Таблиця 2. Залежність від .
1
0,89600
60
0,99998300
3
0,98600
70
0,99998700
5
0,99800
80
0,99999000
10
0,99940
90
0,99999200
15
0,99970
100
0,99999400
25
0,99990
200
0,99999800
40
0,99996
500
0,99999980
50
0,99998
1000
0,99999994
Як видно з таблиці 2, вже при 5
4
r
l
,
1
max
1
T
можна замість (1) записати рівняння:
1
sin
1
cos
cos
1
sin
2
2
2
2
l
r
l
r
,
(19)
яке з достатньою точністю для інженерних розрахунків, що в свою чергу залежна від співвідношення l
r
, справедливе для всіх дійсних значень координати (при цьому 20
1
l
r
). А це означає, що при зміщенні кривошипів приводу конструкції один відносно одного на кут 87,148;90
передається кінетична енергія від о
дного робочого органа до іншого при неперервних пуско
-
гальмівних режимах їх руху практично без втрат.
При такій конструкції пристрою, коли один робочий орган починає гальмувати, інший в цей час починає розбіг. В цьому випадку накопичена кінетична енергія г
альмуючого робочого органа віддається робочому органу, який починає розбіг. При зупинці гальмуючого робочого органа в крайньому положенні робочий орган, який розбігається, набуває максимальної швидкості і, як наслідок, кінетичної енергії. Після цього момен
ту робочі органи ніби міняються місцями: той, що здійснював розбіг, починає гальмувати і віддавати свою енергію іншому робочому органу, який виконує в цей час розбіг. Такий процес руху робочих органів неперервно повторюється, і відбувається неперервна пере
дача кінетичної енергії від одного робочого органа до іншого.
Висновки.
1.
Визначено значення кута зміщення кривошипів один відносно одного, при якому відбувається максимально можлива передача кінетичної 4
l
r
1max
T
4
l
r
4
l
r
1max
T
4
l
r
1max
T
4
l
r
1max
T
4
l
r
1max
T
135
енергії від одного робочого органа до іншого при неперервних пуско
-
гальмівних режимах їх руху практично без втрат. Вказана величина близька до 90
о
і залежить від відношення .
2.
Умова неспоживання енергії ззовні на пуско
-
гальмівні режими руху робочих ор
ганів, яка пов’язана з постійністю їх сумарної кінетичної енергії протягом одного циклу руху (поворот кривошипа на кут 2
), залежить від максимального значення кінетичної енергії одного з робочих органів. В роботі знайдено значення цієї
енергії в залежності від відношення , яке близьке до
.
3.
Отримані аналітичні залежності і співвідношення дозволяють істотно уточнити відповідні методики інженерного розрахунку і оптимізації функціонування спарених кривошипно
-
повзунних механізмів, які реалізують рекуперацію енергії при зворотно
-
поступальному русі робочих органів і широко застосовуються в сучасній зерноочисній промисловості для попереднього та первинного очищення зерна та зернового вороху.
Список використаних джерел
1.
Ловейкин В.С. Расч
еты оптимальных режимов движения механизмов строительных машиню ─ Киев: УМК ВО, 1990.
─168 с.
2.
Ловейкін В.С., Почка К.І. Аналіз нерівномірності руху роликової формовочної установки з рекупераційним приводом // Підйомно
-
транспортна техніка. ─ 2005. ─ № 4.
─
с.19
-
33.
3.
Гарнець В.М. Прогресивні бетоноформуючі агрегати і комплекси. ─ К.: Будівельник, 1991.
─ 144 с.
4.
Кузин В.Н. Технология роликового формирования плоских изделий из мелкозернистых бетонов: автореферат диссертации кандидата наук. ─ М.
─1981.─ 20 с
.
5.
Пюшин В.Т. Исследование рабочего процесса и разработка методики расчета машин роликового формования бетонных смесей. Диссертация на соискание ученой степени кадидата технических наук. ─ К.
─1986.
6.
Патент України № 67091А. Установка для формування вир
обів з бетонних сумішей / Ловейкін В.С., Гарнець В.М., Почка К.І. ─ Заявка 08.07.2003, № 2003076371.
7.
Ловейкин В.С. Оценка движения механизмов и машин // Подъемно
-
транспортное оборудование. ─ К.: Техніка, 1989. ─ с. 16
-
18.
8.
Патент України № 69192А. Віб
раційний транспортер / Ловейкін В.С., Ярошенко В.Ф., Рибалко В.М., Кулик В.П. –
Заявка 12.12.2003, № 20031211511.
9.
Патент України № 10535. Сепаратор зернового вороху / Ловейкін В.С., Ярошенко В.Ф., Кулик В.П. –
Заявка 13.05.2005, № u2005 04460.
l
r
l
r
2
2
2
r
m
136
10.
Патен
т України № 21506. Сепаратор для очищення насіння бавовни / Ловейкін В.С., Ярошенко В.Ф., Кулик В.П. –
Заявка 10.10.2006, № u200610719.
Аннотация
Кинематический анализ и оптимизация спаренных кривошипно
-
ползунных механизмов, которые реализуют рекуперацию э
нергии возвратно
–
поступательного движения рабочих органов
Ловейкин
В.С.,Човнюк
Ю.В., Кулик
В.П.
В статье приведен кинематический анализ и оптимизация спаренных кривошипно
-
ползунных механизмов, реализующих рекуперацию энергии возвратно
-
поступательного движения рабочих органов.
Abstract
Kinematics analysis and optimization of coupled krivoshipno
-
povzu
nnikh of mechanisms which will realize rekuperaciyu of energy of zvorotno
-
postupal'nogo ruh of workings organs
V. Loveykn. Yu.Сhovnyuk, V. Kulik
A kinematics analysis and optimization of the coupled crank
-
rod mechanisms which will realize recuperative of energy of recurrently forward motion of workings organs is conducted in the article.
УДК 621. 632
ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СЕПАРАЦІЇ ВОРОХУ НАС
ІННЯ ЛЬОНУ НА КОЛИВНОМУ РЕШЕТІ
Тараймович
І.В.
, асп.
, Дідух
В.Ф., д.т.н., Дударєв
І.М., к.т.н.
Луцький національний те
хнічний університет
У статті наведені теоретичні дослідження сепарації вороху насіння льону на коливному решеті та обґрунтована величина отвору решета для проходження насінини льону
-
довгунця.
Постановка проблеми
. Льон –
майже єдина вітчизняна целюлозна сир
овина, що відновлюється щороку, зростання виробництва льонопродукції є потенційним резервом валютних надходжень і тому має суттєвий позитивний вплив на добробут держави. За сучасної технології вирощування льону
-
довгунця з комбайновим збиранням врожаю надз
вичайно велику роль відіграє переробка та сушіння льоновороху для отримання високоякісного насіння [1]. А самозабезпечення льоносіючих господарств посівним матеріалом –
надзвичайно важливе завдання, так як застосування високоякісного 137
насіння льону дозволяє
знизити затрати палива, що затрачається на збиральні роботи на 8 –
10 %. Враховуючи все це, можна стверджувати, що розробка засобів для отримання якісного посівного матеріалу льону
-
довгунця є актуальним питанням. А оскільки, для цього необхідно проводити окреме сушіння коробочок льону й вільного насіння, використання решета для розділення від сепарованих коробочок й вільного насіння є доцільним і потребує детального аналізу.
Аналіз останніх досліджень та публікацій. Дослідження з виділення насіння у воросі льону проведено Боярчуком Ю.І. [2]. Також процес виділення коробочок льону з плутанини досліджував Кірчук Р.В. у роботі [3]. Теоретичні дослідження по сепарації вороху льону висвітлені у роботах Хайліса Г.А. [4] та Дідуха В.Ф. [5]. Мелеговим В.Б. було запропоновано диференційне рівняння процесу просіювання насіннєвих коробочок льону на клавішному соломотрясі [6]. У роботі [7] проведені дослідження гребінчасто
-
решетного відокремлювача коробочок льону й визначені його раціональні параметри та пропускна здатність, в роботі [8] проведений аналіз процесу сепарації вороху льону циліндричним решетом. Мета. Основним завданням досліджень є дослідження процесу сепарації вороху насіння льону на коливному решеті.
Результати досл
іджень. Розглянемо решето, нахилене до горизонту під кутом , що здійснює прямолінійні поздовжні поступальні гармонічні коливання. Введемо рухому систему координат 1
O
, що жорстко зв’язана з решетом. Також будемо вик
ористовувати систему нерухомих осей координат XOY, що паралельна рухомим осям. Дослідимо рух коливним (вібруючим) решетом насінини льону
-
довгунця масою m
. У подальших дослідженнях розглянемо рух центра мас насінини (точка С).
При викор
истанні коливного решета, розміщеного під кутом до горизонту та переміщенні насінини ним можна виділити два випадки: перший –
решето рухається вгору вздовж осі OX та другий –
решето рухається вниз вздовж осі OX.
Розглянемо перший випадок (решето рухається вгору) (рис.1а).
Рис.1
–
Схема сил, які діють на насінину при русі решета: а –
вгору, б –
вниз
а) б)
138
Під час руху решета вверх насінина буде рухатись вниз. На неї будуть діяти сила ваги mg
, прикладена до центра мас
насінини т.С, сила інерції переносного руху ³í
P
, що направлена в протилежну сторону від прискорення решета x
, нормальна реакція поверхні решета N
. Для подальших досліджень приймаємо, що рух насінини решетом відбувається без її відриву, тобто 0
N
, а також знехтуємо силою опору повітряного потоку середовища. Крім зазначених сил, на насінину діє сила тертя òð
F
, що
направлена в сторону протилежну її руху.
Складемо рівняння відносного руху насінини в проекціях на рухомі осі:
.
cos
:
sin
:
1
1
N
g
m
m
O
F
P
g
m
m
O
тр
ін
(1)
Враховуючи рух решета, та приймаючи, що його привод здійснюється від кривошипно
-
шатунного механізму, тоді переміщення будь
-
якої точки решета можна визначити за рівнянням t
r
x
cos
1
, звідки t
r
x
cos
2
, де r
–
радіус кривошипа.
Сила інерції переносного руху t
r
m
x
m
P
³í
cos
2
.
Оскільки насінина не переміщується вздовж осі 1
O
, тоді з другого рівняння системи (1) знайдемо: N
g
m
cos
.
(2)
Силу тертя визначимо з співвідношен
ня : cos
g
m
f
N
f
F
òð
.
(3)
де f
–
коефіцієнт тертя насінини по решету.
Після підстановки в перше рівняння системи (1) , , скорочення та інтегрування за початкових умов отримаємо:
cos
sin
sin
g
t
f
t
g
t
r
V
I
I
. (4)
Визначимо умову, за якої насінина буде рухатися решетом вниз:
òð
³í
F
P
g
m
sin
. (5)
Оскільки t
(де –
кут повороту кривошипа), тоді cos
cos
sin
2
g
f
r
g
.
(6)
При значенні 0
cos
, сила інерції ³í
P
приймає своє мінімальне ³í
P
òð
F
0
;
0
0
0
t
139
значення 0
³í
P
, тоді для забезпечення руху насінини вниз має виконуватися умова cos
sin
f
.
(7)
Так як òð
tg
f
, де òð
–
кут тертя, то òð
tg
tg
або arctgf
.
(8)
Розглянемо другий випадок (решето рухається вниз) (рис.1б).
У цьому випадку можливо два рухи насінини: вверх та вниз вздовж осі 1
O
. Перший рух небажаний, оскільки рух насінини вверх буде спричиняти накопичення насіння на решеті та ускладнювати процес сепарації. Саме тому, визначимо умову за якої не відбуватиметься цього руху насінини. Складемо рівняння відносного руху насінини в проекціях на рухомі осі:
.
cos
:
sin
:
1
1
N
g
m
m
O
F
P
g
m
m
O
тр
ін
(9)
Оск
ільки 0
, то cos
g
m
N
.
(10)
Сила тертя cos
g
m
f
N
f
F
òð
.
(11)
Після інтегрування за початкових умов 0
;
0
0
0
t
отримаємо:
t
r
f
t
g
V
II
II
sin
cos
sin
.
(12)
Рух насінини вгору не буде відбуватися за умови:
òð
³í
F
P
g
m
sin
.
(13)
Сила інерції приймає своє максимальне значення при 1
cos
, тому надалі будемо розглядати цей випадок для обґрунтування умови руху насінини вниз:
2
)
cos
(sin
r
f
g
,
(14)
або r
f
g
cos
sin
.
(15)
Обґрунтуємо можливість проходження насінини у отвір решета. Насінина льону
-
довгунця має у поздовжньому перерізі форму показану на рис.2. та є плоскою. Оскільки центр мас насінини т.С лежить ближче до її ширшого кінця, 140
то похилою площиною насінина б
уде рухатися вершиною доверху. Позначимо товщину насінини через h
, а відстань від центра мас до ширшого кінця через 2
d
(тут величину d
можна розглядати як ширину насінини).
Рис.2
–
Модель насінини льону
-
довгунця
Складемо рівняння руху центра мас насінини, що відірвалася від решета та вільно падає у отвір (рис.3.). Розглянемо нерухому систему координат O
, початок якої співпадає з точкою відриву насінини від решета (т. О)
:
cos
sin
g
m
m
g
m
m
c
c
. (16)
Двічі інтегруючи рівняння за початкових умов: 0
;
0
;
0
;
;
0
0
c
c
c
o
c
V
t
, отримаємо:
.
cos
2
sin
2
2
0
2
t
g
t
V
t
g
c
c
(17)
Встановимо час, необхідний для проходження центром мас насінини шляху 2
h
по осі O
(умова проходження насінини в отвір, враховуючи, що товщина решета спів розмірна з товщиною насінини).
З другого рівняння системи (17) після перетворень отримаємо:
cos
g
h
t
ï
.
(18)
Визначимо, який шлях пройде центр мас на
сінини вздовж осі O
за час ï
t
:
cos
2
cos
cos
2
sin
0
0
g
h
V
tg
h
g
h
V
g
h
g
c
.
(19)
141
Тут початкова швидкість центра мас насінини II
I
V
V
V
;
0
в залежності від випадку, що розглядається.
Для обґрунтування величини отвору в решеті для проходження насінини розглянемо перший випадок (рис.3а). За час ï
t
, центр мас насінини переміститься вздовж осі O
на відстань cos
2
0
g
h
V
tg
h
c
, тут
cos
sin
sin
0
f
g
r
V
V
I
; t
. (20)
Тоді необхідна величина отвору в решеті для проходження насінини:
cos
2
cos
2
2
0
0
g
h
V
tg
h
d
g
h
V
tg
h
d
S
I
. (21)
Рис.3
–
Рух решета: а –
вгору, б –
вниз
Але оскільки решето у цьому випадку рухається вверх, то необхідно визначити шлях, який воно пройде за час ï
t
(
ï
t
):
cos
1
cos
1
r
t
r
S
ï
ðI
.
(22)
Враховуючи це, для проходження насінини в отвір його величина має бути:
I
ðI
oI
S
S
S
.
(23)
З іншої сторони, величина отвору має бути менша за діаметр насіннєвої коробочки:
ê
oI
d
S
d
,
(24)
а) б)
142
де
ê
d
–
діаметр коробочки.
Розглянемо другий випадок, коли решето рухається вниз (рис.3б). Тут
можливі два варіанти, коли шлях, який проходить решето *
ðII
S
за час ï
t
менший за шлях, який проходить центр мас насінини. Тоді cos
2
0
g
h
V
tg
h
d
S
II
,
(25)
де t
r
f
t
g
V
V
II
sin
cos
sin
0
. Враховуючи останнє, отримаємо:
d
S
d
OII
ê
*
, якщо d
S
S
ð
II
*
II
.
(26)
Другий варіант, коли шлях, який проходить центр мас насінини c
за час ï
t
менший за шлях, який проходить решето *
*
ðII
S
за цей час. Цей варіант недопустимий, оскільки в такому випадку насінина не проходить в отвір. Враховуючи останнє, для проходження насінини в отвір має виконуватися умова:
d
S
S
d
ð
II
ê
II
або ê
OII
d
S
d
.
(27)
Висновки. Остаточно діамет
р отвору решета для проходження насінини для двох випадків:
ê
OII
OI
O
d
S
S
S
;
max
.
(28)
Рис.4
–
Графік величини отвору решета: а ) рух вгору; б) рух вниз
На рис. 4 показані графіки визначення величини отвору решета, побудовані за допомогою програми, ск
ладеної в середовищі Mathcad, за допомогою яких можна визначити необхідну величину отвору, враховуючи 143
обмеження ê
OII
OI
O
d
S
S
S
d
;
max
. Список використаних джерел
1.
Острик І.М. Особливості формування врожаю та якість насіння льону
-
довгунця за різних стро
ків збирання і способів післязбиральної обробки: Дис…канд.. тех. наук: 06.01.09. –
Київ, 2003. –
148с.
2.
Боярчук Ю.И. Повышение эффективности послеуборочной обработки льоновороха путем его сепарации перед сушкой. Автореф. дисс…канд. техн. наук: 05.20.01. –
М., 1994. –
13с.
3.
Кірчук Р.В. Розробка сепаратора вороху льону: Дис…канд.. тех. наук: 05.05.11. –
Луцьк, 2001. –
198с.
4.
Розрахунок робочих органів збиральних машин: Навч. посібник/ Г.А.Хайліс, Д.М.Коновалюк. –
Київ: НМК ВО, 1991. –
200с.
5.
Дідух В.Ф. Підвищення ефективності сушіння сільськогосподарських рослинних матеріалів. Монографія. –
Луцьк: ЛДТУ, 2002. –
165с.
6.
Мелегов В.Б. Исследование процесса сепарации грубого вороха, получаемого при комбайновой уборке льна
-
долгунца. –
Автореф. дисс. кан
д. техн. наук: 05.20.01. –
Минск, 1973.
7.
Лачуга Д.Ю. Обоснование процессов и рабочих органов для разделения сырого льновороха
[Технические средства аксиально
-
роторного и решетчато
-
гребенчатого типов для выделения путанины, коробочек и семян льна]. –
Авто
реф. дис… канд. техн. наук: 05.20.01. -
Москва, 2007. –
18 с., ил.
8.
Катченков С.А.; Максимов К.В. Анализ сепарации льновороха цилиндрическим решетом. // Тракторы и с.
-
х.машины, 2004; № 11. –
С. 28
-
30.
Аннотация
Исследование процесса сепарации семенного в
ороха льна на колеблющемся решете
И.В.Тараймович аспирант, В.Ф.Дидух д.т.н., И.Н. Дударев, к.т.н.
В статье приведены теоретические исследования сепарации семенного вороха льна на колеблющемся решете и обоснована величина отверстия решета для прохождения се
мени льна
-
долгунца.
Abstract
The investigation of the seed
-
flax heap separation on swinging sieve
Irina Taraymovych, Volodymyr Diduh, Igor Dudarev The article deals with the example of theoretical investigation of the seed
-
flax heap separation on swinging
sieve and the size of seed
-
flax passage are grounded in it.
144
УДК 631.356
КОМБІНОВАНЕ ГРУНТООБ
РОБНО
-
ПІДКОПУЮЧЕ ЗНАРЯДДЯ ДЛЯ ПРИСАДИБНИХ ДІЛЯНОК
Волик Б.А., к.т.н., Гаврильченко
О.С.,к.т.н., Друздь С. М., асп.
Дніпропетровський державний аграрний університ
ет
В роботі пропонується конструкція комбінованого знаряддя для виконання операцій безполицевого розпушення ґрунту та підкопування столових коренеплодів. Знаряддя максимально адаптоване для роботі в умовах малих присадибних ділянок. Наведені основні резуль
тати лабораторних досліджень. Постановка проблеми.
Проблема механізації робіт на присадибних ділянках полягає у різноманітності видів робіт і одночасно малих їх обсягах. Утримання засобів малої механізації під кожен окремий вид робіт не є доцільним, тому проблема полягає у синтезі агрегату, який би поєднував в собі можливості виконування декількох близьких за сутністю операцій.
Аналіз досліджень і публікацій
. Для механізації робіт на присадибних ділянках розроблено і випускається група ручних знарядь та мо
тоблоків. За конструкцією вони досить прості і не потребують кваліфікованих операторів для обслуговування. Розроблялись вони за відомими методиками за аналогією з основною групою машин. Тому, оглядом літературних джерел не відмічено фундаментальних теорети
чних досліджень в цьому напрямку.
Аналіз досліджень в галузі використання вібрації для підвищення ефективності дії ґрунтообробних знарядь та копачів слід відмітити наступне. Вібрація є цілком реальним засобом інтенсифікації не майже всіх процесів обробки ґрунту та підкопування клубне
-
та коренеплодів. Один з основних принципів, що визначають ефективність вібрації ґрунтообробних знарядь, полягає в тому, що частота вимушених коливань повинна випереджати природну частоту сколювання, тобто повинна дотримуватис
я умова, згідно якій довжина хвилі вібрації (шлях, на який переміщається знаряддя протягом одного коливання) повинна бути менша довжини сколюваної ділянки, тобто шляху, на який просувається знаряддя за одне сколювання ґрунту. Ефект вібрації досягається тим
легше, чим менше поступальна швидкість, більше частота вимушених коливань і розмір знаряддя та щільніше грунт. Як показують розрахунки, виконані І.Головачем [3], зі збільшенням амплітуди коливань і швидкості поступального руху робочого органа, допустима частота коливань різко зменшується. Як показують експериментальні дослідження, виконані В.М.Булгаковим
[1], надійність приводу різко зменшується коли частота коливань робочого органу стає вищою за 20 Гц. Аналіз конструкцій робочих органів провідних фірм Європи показує, що частота їх коливань
за останні роки 145
збільшилась, але не перевищує 10 Гц. Тому, у відповідності до [1], для забезпечення нормального перебігу процесу вібраційного підкопування за швидкості 2,0 м/с і частоті коливань 10 Гц необхідно мати такі співвідношення між геометричними п
араметрами робочого органа, які б забезпечували довжину активної частини робочого русла L > 0,2 м. Встановлені такі співвідношення швидкості поступального руху V та оптимальної частоти коливань γ:
V = 2,0 м/с -
γ = 20,3 Гц V = 1,3 м/с -
γ = 15,7 …20,3 Г
ц Мета досліджень –
поєднання в робочому процесі одного робочого органу функцій обробітку ґрунту та підкопування столових коренеплодів і картоплі. Результати досліджень.
За основу, під час розробки, нами було прийнято ґрунтообробний агрегат на основі робочих органів V –
подібної форми. Для обґрунтування конструктивних параметрів останнього треба, перш за все, визначитись з характеристиками об'єкту підкопування.
До коренеплодів відносяться овочі, їстівна частина яких являє собою корінь. В залежності від
будови кореня відрізняють три типи коренеплодів: морквяний, буряковий і редькоподібний. Коренеплоди морквяного типу –
овочі з подовженою формою кореня, який може бути циліндричним, конічним, подовжено –
конічним, веретеноподібним. При цьому кінцева (нижн
я) частина кореня може бути тупою або гострою. Тіло коренеплодів даного типу чітко поділяється на кору і серцевину. За складом та кількістю харчових елементів кора більш цінна ніж серцевина. До коренеплодів даного типу відносять моркву та пряні коренеплоди
(петрушка та ін.).
Коренеплоди бурякового типу –
овочі з округлою, округло
-
плоскою, овальною та подовженою формою тіла. Група представлена тільки цукровим і столовим буряком. У коренеплодів темно
-
красна м'якоть, яка передується з світлими кільцями. Чим ме
нше питома вага світлих кілець, тим вище харчова цінність кореня.
Редькоподібний тип –
овочі округлої, реповидної та подовжено
-
конічної форми. До коренеплодів даного типу відносять редьку, редис, брукву, репу.
Будова коренеплодів всіх типів виконана за одн
ою схемою: головка у верхній частині з черешками листя та бруньками в основі, основне тіло і кінцева частина. Для коренеплодів всіх типів є характерною наявність бокових корінців. При збиранні, за винятком цукрового буряку, ці корінці легко відриваються. Кінцева частина кореня -
найбільш вразлива і при зберіганні псується першою. Тому, під час збирання треба особливу увагу приділяти підрізанню коренеплодів у нижній частині. Основне тіло кореня має властивість заживляти незначні механічні ушкодження. Наймен
ш стійкі до зберігання коренеплоди морквяного типу.
Взятий нами за основу розпушувач (патент України № 35700А, А 01 В 13/16, бюл.№3, 16.04.2001) включає V –
подібні стояки
-
ножі, з
/
єднані в нижній 146
частині лемешем. Стояки
-
ножі встановлені таким чином, що кут
їх сходження, кут відхилення кожного стояка від вертикалі і кут нахилу назад знаходяться в межах 20 –
30
0
. Така конструкція дозволяє виконувати розпушення грунту на повну глибину залягання кореня. Встановлення бокових стояків з кутом сходження сприяє тому
, що корені, які перебільшують за розмірами розміри грудок грунту видаляються на денну поверхню без безпосереднього контакту з поверхнею робочого органу. Останнє сприяє зменшенню їх травмування. Тому, даний розпушувач може бути використаний у якості копача
коренеплодів.
Проте пасивні бокові стояки мають малу інтенсивність виштовхування кореня до денної поверхні і тому для сталої роботи треба підвищувати швидкість поступального руху. Останнє призводить до надмірного розпушення ґрунту, що збільшує енергоємніс
ть процесу та неприпустимо з точки зору ерозії ґрунту.
Нами була розроблена та досліджена у ґрунтовому каналі конструкція ( патент України № 34452, А 01 D 25/00, бюл.№15, 11.08.2008), в якій стояки
-
ножі кріпляться до системи з двох ексцентрикових механізмі
в, що встановлені у протифазі і з'єднані між собою компенсуючим пружним механізмом (рис.1). Конструктивні параметри корпусу обрані у відповідності до [1,2], виходячи з сіметричності максимальної глибини підкопування і ширини захвату в межах 0,22 м Рис
.1
–
Активний віброкопач:
1 –
лемеш; 2 –
стояки
-
ножі; 3 –
несучі стояки; 4 –
ексцентрик; 5 –
пружний елемент
В ході експерименту ексцентрикові механізми 4 отримували обертаючий момент від електродвигуна. У якості компенсуючого елементу використано віброізо
лятор ВР
-
201. Перевагою такого технічного рішення є те, що форма коливань найбільш наближена до траєкторії руху звичайної лопати, що сприяє більш інтенсивному вилученню кореня. З точки зору виконання технологічного процесу конструкція виявилась вдалою.
147
Ла
бораторні дослідження виконані на ґрунтовому каналі традиційної конструкції, тобто –
ґрунтовий лоток плюс візок з механізмом приводу, який забезпечує наступні поступові швидкості візка, м/с –
1,66 –
1,91 –
2,29 –
2,81.
На візок встановлено копач, який має окремий механізм приводу, характеристика якого наведена в табл.1. Таблиця 1.Технічна характеристика механізму збудження коливань копача
Діаметри шківів, мм
d
D
Частота обертання
Кількість коливань на погонний метр переміщення (м
-
1
) при поступовій швидкості візка (м/с)
Ведучій, D
Ведомий, d
хв
-
1
с
-
1
1,66
1,91
2,29
2,81
90
150
1,67
587
9,78
5,89
5,12
4,27
3,48
100
1,11
883
14,7
8,85
7,70
6,42
5,23
90
1,0
980
16,3
9,82
8,53
7,12
5,80
100
150
1,5
653
10,9
6,56
5,70
4,76
3,88
90
0,9
1089
18,1
10,9
9,48
7,90
6,44
150
100
0,67
1463
24,4
14,7
12,77
10,66
8,68
90
0,6
1633
27,2
16,4
14,24
11,88
9,68
Враховуючи, що модель робочого органу виконана у масштабі 1:1, ґрунтове середовище у лотку за механіко
-
технологічними властивостями відповідало натуральному (для умов Дніпропетровської області –
чорнозем звичайний середньосуглинистий з кількістю ударів твердоміра ДорНДІ в межах 25 –
32, що відповідає питомому зчепленню часток 5,2 –
8,5 кН/м
2
[3]). Питоме зчеплення часток та вологість п
рийняті у якості інтегральних показників механіко
-
технологічних властивостей [5]. Моделювання проводилося наступним чином. За основу брався просіяний річний пісок з діаметром гранул 1,0 -
0.05 мм і в нього додавали гранулометричні частки, які за розміром в
ідповідали пулу та мулу. Шляхом додавання цукру у розчин, яким зволожувалось середовище, моделювалось питоме зчеплення часток. Додаванням використаних гранул гранульованого чаю моделювалась наявність гумусу. Як показали виконані нами досліди, саме такий до
даток найбільш якісно відповідає вимогам моделювання. Для досліджень були виготовлені з деревини моделі, які за геометричними розмірами відповідали відомим коренеплодам. Моделі занурювались в грунт рядком по 6 –
8 шт, робочий орган заглиблювався на глибин
у, що перевищувала на 3 –
4 см глибину залягання моделі і протягувався вздовж рядка.
В даному випадку не можливо врахувати зв'язки з ґрунтом тонких бокових корінців. Але, як показали результати огляду літературних джерел, це є суттєвим тільки для коренів цукрового буряка, який малоімовірно вирощується на присадибних ділянках. В ході досліджень визначалась амплітуда, частота та кількості циклів коливань, необхідних для гарантованого винесення коренеплодів на денну поверхню. Результати математичної обробки досліджень представлені на графіках (рис.2 ). 148
Шар D = 80 мм, Амплітуда коливань 2 мм
Шар D = 80 мм, Амплітуда коливань 10 мм
Конус D
MAX
= 80 мм, Кут конусності 15, Амплітуда коливань 2 мм
Конус D
MAX
= 80 мм, Кут конусності 15, Амплітуда коливань 10 мм
Рис.2
–
Процент (Р) повністю винесених на денну поверхню моделей в залежності від кількості коливань (n) на метр переміщення робочого органу при поступовій швидкості: Δ
–
1,66 м/с; ·
–
1,91 м/с; ● –
2,29 м/с; ▲ –
2,81 м/с. 149
Аналі
з наведених графіків показує, що при виконанні екстраполяції кривих, всі вони зійдуться у точці, приблизно 10 –
11 коливань на погонний метр робочого ходу. Не важко підрахувати, що при роботі агрегату, що приводиться в рух від зусилля людини (приблизно 1,3
м/с) кількість коливань повинна становити γ = 7,7 Гц, або n = 462 обертів за хвилину. Таке значення практично у двічі менше від отриманого В.М.Булгаковим [1] для незамкнутого лемешкового копача. Таким чином, введення лемеша, що з'єднує ріжучі стояки у ниж
ній частині підвищує активність сепарації і дозволяє зменшити частоту вимушених коливань. Останнє пояснюється збільшенням довжини активної зони вібрації у ґрунті. Вплив вібрації частотою 2 –
4 Гц практично відсутній. При збільшенні поступової швидкості р
уху копача розпушення ґрунту збільшується з утворенням більш менших агрегатів. В той же час, зі збільшенням швидкості поступового руху для винесення на денну поверхню необхідна кількість коливань зменшується. Останнє є підтвердженням положення, що для якіс
ного підкопування коренеплодів необхідна певна ступінь розпушення ґрунтового середовища. Наведені залежності стосуються коренеплодів повністю винесених на денну поверхню. Не винесеними вважали коренеплоди, тіло яких знаходилось не менше як на 50% у ґрунті
. Висновки
. Копач запропонованої конструкції показав в ході лабораторних досліджень хорошу якість підкопування. Показники розпушення ґрунту нами не контролювались, хоча візуально ступінь розпушення була в межах допустимого. При переміщенні агрегату від з
усилля людини (приблизно 1,3 м/с) кількість коливань повинна становити γ = 7,7 Гц. Амплітуда коливань та форма коренеплоду суттєво впливають на процес при кількості коливань на один метр переміщення агрегату до 3 м
-
1
. При більшій кількості коливань, вплив не є суттєвим. Список використаних джерел
1.
Булгаков В., Адамчук В., Головач І. Знаходження мінімально допустимої частоти коливань вібраційного викопуючого робочого органа з умов забезпечення захоплювання кожного к
оренеплоду. / Вісник Львівського національного аграрного університету: агро інженерні дослідження. –
Львів: Львівський нац. аграр. ун
-
т, 2008. –
с.123
-
131.
2.
Волик Б.А., Ліхоман О.В. Аналітичне обґрунтування конструктивних параметрів V
-
подібного копача к
оренеплодів// Механізація сільськогосподарського виробництва/ Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства, Випуск 20.
-
Харків: ХДТУСГ, 2003. –
с.203
-
206.
3.
Головач І. Математичне моделювання ударної взаємодії вібраційног
о викопувального робочого органа з коренеплодом цукрового буряку/ 1
50
Вісник Львівського національного аграрного університету: агро інженерні дослідження –
Львів: Львівський нац. аграр. ун
-
т, 2008.
–
с.287
-
298.
4.
Панченко А.Н., Волик Б.А., Янчук В.И. Новый коп
ач картофелекопателя // Праці / Таврійська агротехнічна академія –
Вип. 2, Т15. –
Мелітополь: ТДАТА, 2000, -
С.21
-
26
5.
Панченко А.Н. Теория и расчет сельскохозяйственных машин/ Днепроп. гос.агр. ун
-
т. –
Днепропетровск, 2002. –
396с. 6.
Погорелый Л.В., Та
тьянко Н.В. Свеклоуборочные машины: история, теория, прогноз. –
К.: Феникс, 2004. –
232с. Аннотация
Комбинированное почвообрабатывающе –
подкапывающее орудие для приусадебных участков
Волик Б.А., Гаврильченко А.С, Друздь С. М.
В работе предлагается конструкция комбинированного орудия для выполнения операций безотвальной обработки почвы и подкапывания столовых корнеплодов. Орудие максимально адаптировано для работы в условиях небольших приусадебных участков. Приведены основные ре
зультаты лабораторных исследований. Abstract
Combined soil cultivator –
sub
-
digging implement for plot of land
B.Volik, A. Gavrilchenko, C. Dryzd
The construction of combined implement for fulfilling the cultivation of soil without moldboard cultivation a
nd sub
-
digging the edible roots is suggested in this paper. The implement is maximum adapted for work in a small plot of land. The main results of lab experiments are given in this paper. УДК 631.172+62
-
133.26
МЕТОДИКА ДИНАМІЧНОГО
БАЛАНСУВАННЯ МОЛОТИЛ
ЬНОГ
О БАРАБАНА ЗЕРНОЗБИРАЛ
ЬНОГО КОМБАЙНА ДОН
-
1200
Овсянников С.І., к. т. н., доц., Пометун О.Г. магістр.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені
Петра Василенка
У статті розглянуто експлуатаційні зміни в роботі молотильного
барабану зернозбирального комбайну ДОН
-
1200, наведені існуюча методика балансування і запропонована методика для динамічного балансування. Представлені результати експериментів визначення дисбалансу.
151
В процесі експлуатації била молотильного барабану зерно
збирального комбайну зношуються і потребують заміни, а це призводить до виникнення дисбалансу внаслідок різної ваги самих бил. Дисбаланс, в свою чергу, призводить до руйнування боковин комбайну, в яких він закріплений [2,5].
Статичне балансування не забезп
ечує повного балансування молотильного барабану [4], призводить тільки до врівноваження сторін барабану. Це не вможливлює сполучення вісі мас барабану з віссю обертання, що не є єдиним недоліком балансування в статиці [3]. Перевагою динамічного балансуванн
я є можливість усунення недоліків статичного балансування і зменшити ексцентриситет між осями.
Експлуатація барабану без балансування призводить до швидкого руйнування боковини комбайну: виникають мікротріщини, які з часом збільшуються. При цьому барабан п
очинає гойдатися в поперечному напрямку разом з боковиною. В подальшому зменшується жорсткість боковини впритул до повного руйнування [5].
Задачі роботи: Розробити методику і устаткування для динамічного балансування молотильного барабана без розбірним мет
одом.
Рішення проблеми: З метою випробування і відпрацювання методик проведення динамічного балансування молотильного барабану була розроблена установка, що імітує молотильний барабан комбайну (рис. 1). Лабораторна установка складається з барабану, на яком
у закріплено 6 бил довжиною 1200 мм. Вал барабану обертається в підшипникових опорах, які закріплені на боковинах. Привід здійснюється від електродвигуна за допомогою клинопасової передачі. Всі вузли і механізми змонтовані на зварній рамі.
Для визначення в
еличини дисбалансу був розроблений прилад ДПМ
-
2, який дозволяє вимірювати величину ексцентриситету і фази дисбалансу динамічного балансування. Вимірювання виконується безпосередньо на комбайні.
Рис. 1
–
Лабораторна установка.
152
Принцип роботи приладу ДПМ
-
2
полягає в перетворенні датчиком вібрації механічних коливань, викликаних дисбалансом молотильного барабана, у пропорційний їм електричний сигнал, який надходить у прилад ДПМ
-
2. Електронний блок містить підсилювач із змінним коефіцієнтом підсилення, частот
ного фільтру, схеми порівняння, формувача імпульсів струму і джерело вторинного живлення. В електронному блоці сигнал від датчика вібрації підсилюється, фільтрується, випрямляється і надходить на покажчик приладу віброшвидкості. Підсилений сигнал датчика н
адходить також на схему порівняння, яка визначає момент проходження “легкого місця” на молотильному барабані повз датчик вібрації і формувач імпульсного струму, що подає сигнал у стробоскоп. Стробоскоп підсвічує “легке місце” на варіаторі молотильного бара
бана при кожному його проходженні повз нижню точку варіатора.
Методика проведення динамічного балансування полягає в проведенні статичного балансування
ротору на лабораторній установці
. При цьому метою такого балансування є встановлення моментної і статичн
ої врівноваженості (відповідно до ГОСТ 22061
-
77 [6]). Якщо барабан статично не врівноважений, то сили ваги на центр мас барабана призводять до виникнення крутного моменту М
КР
, що прагне обертати барабан до переходу центру мас у нижнє положення [1,4]. По мі
рі обертання барабана під дією сили ваги зменшується плече h прикладання цієї сили, а, отже, і крутний момент М
КР
. Рис. 2
–
Прилад балансувальний ДПМ
-
2.
1 -
датчик вибрации, 2 -
электронный блок, 3 -
стробоскоп.
Балансування в статиці виконують установлюючи балансувальні пластини, передбачені конструкцією барабана [5], рівномірно по довжині підбичника, який лишився вгорі після зупинки барабана. Наближаючи тим 1 2 3
153
самим центр мас до осі обертання, зменшують відцентрову
силу, що діє на центр мас. Відзначимо, що реакції обох опор, викликані статичним дисбалансом, мають протилежні напрямки (рис. 3). Статичне балансування не усуває динамічного, тому що залишається величина ексцентриситету Е
ст
(рис. 3). Для усунення динамі
чної неврівноваженості барабана необхідно визначити з торців барабана “легкі місця” і установити під била балансувальні пластини, щоб діючі від них відцентрові сили компенсували інерційний момент.
Рис.3
–
Схема моментної неврівноваженості ротора.
Рис.
4
–
Установлені балансувальні пластини.
Балансування виконується з обох торців барабану. Для забезпечення якості динамічне балансування необхідно проводити безпосередньо на комбайні, у власних підшипниках, на робочій частоті обертання (600
-
900 об/хв). Для
зменшення впливу коливань від інших вузлів, що обертаються, необхідно здійснювати привід безпосередньо на барабан від електродвигуна.
Схема передачі інформації при балансуванні молотильного барабана показано на рис. 5.
Для визначення легких місць на торця
х барабану нумеруються била, які висвітлюються стробоскопом, як показано на рис. 6.
Тривалість спалаху стробоскопу обирається виходячи з терміну підсвіченої стробоскопом балансувальної мітки.
Таблиця 1. –
Результати перевірки статичного балансування динамі
чним методом.
Плоскість
Віброшвидкість мм/сек
-
1
.
Горизонтальна 4,5
-
5,0
Вертикальна 5,5
-
6
154
Осьова 8,0
-
9,0
--------
передача інформації; _____ передача керуючих впливів.
Рис. 5
–
Схема передачі інформації і керуючих сигналів при балансуванні молотильного барабана
Рис. 6
–
Нанесення балансувальних міток.
Після перевірки статичного балансування динамічним методом, було підтверджено, що статичне балансування барабану не врівноважила барабан і віброшвидкість перевищує допустимі норми. В осьовій площині віброшвидкість була найбільша. Але, стробоскоп висвітлював різни номера бил, що говорить о втручанні додаткових коливань від інших вузлів. В лабораторній установці втручались коливання пасової передачі.
Для того щоб відфільтрувати частоти вібрації барабану було запропоновано застосувати частотний фільтр на 10 і 7 Гц.
Таблиця 2. Показники динамічного балансування з фільтром 10Гц.
Площина
Віброшвидкість мм/сек
-
1
.
Без фільтра
З фільтром 10 Гц
З фільтром 7 Гц
Вертикальна
4,5
-
5,0
1,8
-
1,9
1,0 -
1,7
Осьова
7,0
-
9,0
5,0
-
7,0
6,0
Барабан
Датчик
віброшвидкості
Электронный блок устройства
для динамической балансировки
Інтегратор
Формувач
імпульсів
Індикатор
дисб
алансу
Пі дсилювач
Стробоскоп
Оператор
155
Отримані результати показали, що в осьовій площині вібрація значно більша, ніж в поперечних площинах. Це призводить до циклічної деформації боковини і втоми металу з подальшим руйнуванням. На рис. 7 наведено ступінь змін динамі
чного навантаження на билах барабану в радіальному і осьовому направленні. Якщо радіальний дисбаланс змінюється в невеликих межах, то дисбаланс в осьовому направленні значно перевищує радіальний і змінюється декілька разів. Це ще раз підтверджує, що на руй
нування боковини комбайну найбільший вплив оказує осьові сили, що виникають під дією динамічного дисбалансу.
Рис. 7
–
Залежність віброшвидкості при динамічній неврівноваженості в осьовому і радіальному направленнях.
Висновки
1.
Після заміни бил під час експлуатації необхідно проводити динамічне балансування молотильного барабану, а не обмежуватись статичним.
2.
При вимірюванні динамічного дисбалансу необхідно включати частотний фільтр з номінальною частотою обертання барабану.
3.
Величина осьового дисбал
ансу значно більша радіального;
4.
До руйнування боковини комбайну призводять осьові сили, що виникають під дією динамічного дисбалансу молотильного барабану.
5.
Підвищення надійності боковоини досягається збільшенням жорсткості боковини або динамічним бал
ансуванням барабану після заміни бил.
Список використаних джерел
1.
Чабаненко И.Л. Внедрение и перспективы развития технического диагностирования МТП. Механизация и электрификация сельского хозяйства. №11, 1982, с.49.
156
2.
Комбайн “Дон” и его составные части
. Руководство по диагностированию. М.: 1987 с.669.
3.
Справочник. Вибрация в технике. М.: Машиностроение. 1981 т.5. с.395.
4.
Рогальскис К.М. Вибрации роторных систем. Вильнюс.: МОКЛАС 1976 с.230.
5.
Песков Ю.А.. Пещереков И.К. Зерноуборочный комбайн “Дон”
. Агропромиздат. М.: 1986 с.333.
6.
ГОСТ
-
22061
-
76. Система классов точности балансировки. Издательство стандартов. М.: 1977 с.140.
Аннотация
Методика динамического балансирования молотильного барабана зерноуборочного комбайна дон
-
1200
Овсянников С.И., Поме
тун О.Г.
В статье рассмотрены эксплуатационные изменения в работе молотильного барабана зерноуборочного комбайна ДОН 1200, представлена существующая методика балансирования и предлагаемая методика динамического балансирования и результаты экспериментального определения дисбаланса.
Abstract
Method of dynamic balancing of a thresh drum of combine
harvester of don
-
1200
S. Ovsyannikov,O. Pometun In article are considered a technique of dynamic balancing of the separating drum of combine harve
ster DON
-
1200. The existent method of balancing, offered method of the dynamic balancing and results of experimental determination of disbalance is presented.
УДК 631.353
ЕФЕКТИВНІСТЬ ІНЕРЦІЙ
НОЇ ВІБРОЗАХИСНОЇ СИ
СТЕМИ
Мазнєва Г.Г., к.т.н., доц.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка
Розглянуті інерційні вітрозахисні системи. Одержані аналітичні залежності для амплітудних значень переміщень, а також для коефіцієнта ефективності віброізоляції
157
Одним із основ
них критеріїв якості сільськогосподарських машин і тракторів є мала їх віброактивність. Але, як показують статистичні данні, динамічна напруга машин зростає, що пов’язано зі збільшенням потужності, підвищенням робочих швидкостей, а це породжує вібрацію і ш
ум, які перевищують санітарні норми.
Вібрація машин негативно впливає на їх надійність, а також на термін їхньої роботи. Окрім вказаних негативних явищ, підвищена вібрація впливає негативно на обладнання, що знаходиться в кабіні сільськогосподарської машин
и, а також на продуктивність і здоров’я оператора машини. Поломки і аварії, що виникають під час руху і роботи, також пов’язані в якійсь мірі з підвищеною вібрацією. Дослідження показують, що підвищений шум і вібрація викликають такі захворювання, як гіпер
тонічна хвороба, невралгія, а також зміни в судинній системі. Таким чином, зниження віброактивності сільськогосподарських машин і тракторів є актуальною задачею.
Кожному діапазону частот властиві свої вимушені сили, які сприяють певною мірою віброактивност
і машин. Тому коливання, які генерує машина і механізми, бажано розглядати по діапазонам частот, які бувають –
низькі (від 4 до 250 герц), середні (від 250 до 1000 герц) і високі (від 1000 до 2000 герц). Для кожного діапазону частот існують свої методи пон
иження віброактивності, математичні моделі і методи описування коливного процесу. Із приведених діапазонів найбільш віброактивним є діапазон низьких частот, тому що причинами низькочастотних коливань є періодичні сили, які виникають в процесі роботи машини
, порушення рівноваги мас, які обертаються, коливання, які виникають від нерівностей доріг. Для низькочастотного діапазону характерно, що демпфіювання є слабким, отже вібрації передаються легко на сусідні вузли і агрегати.
Для пониження шума і вібрації в кабінах сільськогосподарських машин і тракторів застосовують амортизатори. Ефективність амортизаторів, як правило, забезпечується за рахунок зменшення їх податливості. Але під дією різних, порівняно невеликих навантажень, в амортизаторах можуть виникати з
начні деформації, які можуть привести до втрати стійкості і міцності різних вузлів машини. Отже виникає питання, як оптимально розподілити жорсткості пружних елементів амортизаторів, щоб збільшити ефективність системи вібро ізоляції. Питання роботи віброз
ахисних систем розглядались рядом дослідників. Основи теорії механічних коливань, ефективність роботи віброзахисних систем розглядались вченими: Вульфсоном
І.І., Коловським М.З. [5], Ларіним В.Б., Пановко Я.Г. [1], Тимошенко С.П. [2], Турбіним Б.І. і Дрозд
овим В.Н. [4] та іншими. Так, Пановко Я.Г. [1] розглядає роботу динамічних віброгасителів, але без врахування сил тертя. Гнеушева Е. М., Фомінова О.В., Чернишов В.І. досліджують віброзахисні системи з елементом перервної дії [6]. Системи з кінематичним збу
дженням випадкового характеру, для пониження інтенсивності резонансних коливань сидіння водія мобільної машини досліджували Прокопович Е.Е., Фоміна О.В., Чернишов В.І. [7].
Питання підвищення ефективності віброізоляції пружних елементів з 158
урахуванням інерц
ійних елементів, які є складовою віброізолятора, а також коли беруться до уваги сили тертя і кінематичного збудження –
потребують подальшого вивчення.
Метою досліджень є одержання аналітичних залежностей амплітудних значень доповнюючої маси і антивібратора
від параметрів інерційного віброізолятора і, як результат, -
визначення частот антирезонансу, а також коефіцієнта ефективності інерційної віброзахисної системи.
Виклад основного матеріалу. Розглянемо інерційну віброзахисну систему. Під інерційною віброзах
исною системою розуміють звичайну систему амортизаторів, в які включені доповнюючи інерційні елементи. Застосування інерційних вітрозахисних систем є корисним у випадку низькочастотного збудження. При побудові математичної моделі інерційного амортизатора р
озглядають в окремих випадках його як двокаскадний амортизатор, до якого приєднана доповнююча маса, а також так званий антивібратор. Такий вузол віброізоляції можна розмістити між кабіною сільськогосподарської машини і її остовом.
Якщо проаналізувати вимуш
ені сили, що діють на кабіну сільськогосподарської машини, то однією із них є кінематичне збудження збоку остова машини. Тому за характеристику інерційної віброзахисної системи можна взяти коефіцієнт ефективності при кінематичному збудженні. Коефіцієнт ефе
ктивності елемента віброзахисту визначається як відношення сили без інерційного амортизатора, коли кабіна машини жорстко пов’язана з остовом, до сили, яка передається до кабіни, на яку встановлений упругоінерційний віброізолятор. Цей коефіцієнт покаже, як пружний елемент разом з доповнюючою масою і антивібратором послабить дію вимушених сил, що генерує остов машини.
Для визначення коефіцієнта ефективності віброізоляціі інерційної віброзахисної системи розглянемо коливання інерційного амортизатора під дією к
інематичного збудження. Диференціальні рівняння двокаскадного інерційного віброізалятора мають вигляд:
1 1 1 2 1 1 2 2 0
2 1 2
2
( ) ( )
( ) 0
t
g a a
a a a
m x n x c c x c x x c x e
m x n x c x x
(1)
де
m
g
–
доповнююча маса;
с
1
і с
2 –
жорсткості пружних елементів, які розміщені послідовно;
x
1
і x
2
–
відхилення пружних
елементів від положення рівноваги;
x
0
–
амплітудне значення відхилення при кінематичному збудженні;
c
а
, m
a
–
жорсткість і маса антивібратора;
n
a
–
коефіцієнт сили тертя.
Розв’язок системи рівнянь (1) шукаємо у вигляді
159
t
i
i
e
A
x
(2)
де
A
i –
амплітудне значення переміщення x
i
під дією кінематичного збудження;
α –
частота вимушених коливань.
Підставимо (2) в систему рівнянь (1) і одержимо:
2
1 1 1 2 1 2 2 0
2
1 2 2
( )
( ) 0
g a a a
a a a a
Am n A c c c A c A c x
Ac m c A n A
(3)
Із системи рівнянь (3) маємо:
і
і
,
(4)
де a
a
a
a
a
a
a
g
c
n
m
c
c
c
c
c
n
m
2
2
1
2
(5)
Коли визначник дорівнює нулю настає резонанс. Отже, щоб уникнути резонансу повинна виконуватися умова:
0
2
2
2
1
2
a
a
a
a
a
a
g
c
c
n
m
c
c
c
n
m
Визначаємося, яким умовам повинен задовольняти визначник 1
коли 0
, щоб прийти до такого явища як антирезонанс.
Із системи рівнянь (3) маємо:
0
2
2
2
0
2
1
x
c
c
,
c
n
m
x
c
a
a
a
a
Коливання доповнюючої маси g
m
будуть відсутні, коли 0
1
, або 0
2
a
a
a
c
n
m
(6)
Умова (6) визначає частоту антирезонанса. Таких частот дві і вони мають вигляд
2
1
2
2
1
( 4 ),
2
1
4
2
a a a a
a
a a a a
a
n n c m
m
n n c m
m
.
(7)
Частоти коливань α
1
, α
2
не залежать від маси і жорсткості доповнюючого блоку віброізолятора, а повністю визначаються параметрами антивібратора: 160
коефіцієнтом тертя n
a
, масою m
a
і жорсткістю c
a
.
Із системи рівнянь (3.) знайдемо амплітудні значення відхилень:
a
a
a
a
a
g
a
a
a
c
n
a
m
c
c
c
n
a
m
c
n
a
m
x
c
2
2
1
2
2
0
2
1
(8)
2
2
2
1
2
0
2
2
a
a
a
a
a
a
g
a
c
c
n
m
c
c
c
n
m
c
с
с
(9)
За формулами (8) і (9) можна визначити амплітуди коливань доповнюючої маси m
g
, а також антивібратора масою m
a
, або задаючи допустимі значення амплітудних відхилень можна оцінити параметри m
a
і c
а
на стадії проектування. В антирезонансному режимі амплітуда коливань антивібратора дорівнює:
a
с
х
с
0
2
2
(10)
Визначимо амплітудні значення сили, що передається при кінематичному збудженні. Для безінерційного віброізолятора, який має два кас
кади з жорсткостями c
1
і c
2 , амплітуда сили визначається за формулою
2
1
2
1
0
c
c
c
c
x
F
np
(11)
У випадку інерційного двокаскадного віброізолятора амплітуда сили має вигляд 2
2
2
1
2
2
0
2
1
a
a
a
a
a
a
g
a
a
a
c
)
c
n
m
)(
c
c
c
n
m
(
)
c
n
m
(
x
c
c
F
(12)
Знайдемо коефіцієнт єффективності інерційної віброзахисної системи. Цей коефіцієнт визначається за формулою )
)(
(
)
)(
(
2
1
2
2
2
2
1
2
c
c
c
n
m
c
c
n
m
c
c
c
n
m
a
a
a
a
a
a
a
a
a
g
(13)
Із формули (13) маємо, що коефіцієнт β не залежить від амплітудного значення кінематичного збудження, так як амплітуди сил, які передаються без інерційним і інерційним віброізолятором, лінійно залежать від x
0
.
Якщо динамічні характеристики кабіни і остова сільськогосподарської машини одержані на основі експери
менту, тоді можна провести коректировку 161
основних параметрів вітрозахисної системи. Так, якщо відоме максимальне кінематичне збудження, тоді можна зробити попередню оцінку оптимальних параметрів пружних елементів віброізолятора, оцінити їх міцність. З друго
го боку, якщо постановка експерименту трудомістка, тоді, маючи значення для амплітуд А
1
і А
2
, а також коефіцієнта ефективності, можна на стадії проектування віброзахисної системи знайти значення основних її параметрів. Це будуть наближені «попередні» значе
ння параметрів, а потім їх можна скорегувати, особливо, якщо вони регулюються, як у багатьох сучасних простих амортизаторах, які виготовляються без об’єктів віброзахисту. Отже процес проектування віброзахисної інерційнї системи можна проводити в два етапи.
Перше, що треба зробити –
це вибрати саму структуру віброізолятора –
антивібратора і провести оцінку його параметрів при деяких припущеннях, наприклад, що джерела вібрації є автономними і не пов’язані між собою, силове збудження замінити кінематичним. Зро
бити деякі припущення відносно динамічної моделі «кабіна –
остов», вважаючи їх або абсолютно жорсткими об’єктами, або абсолютно податливими.
Другим етапом є корегування основних параметрів після встановлення блоку віброзахисту і замірів динамічних характер
истик.
Якщо не враховувати сили тертя, тоді діапазон зміни частот вимушених коливань повинен бути невеликим, а краще, якщо частота вимушених коливань є сталою. Тільки у такому випадку антивібратор буде діяти ефективно на низьких частотах.
З урахуванням сил
тертя розширяється діапазон частот, в якому ефективно гасить коливання інерційний віброізолятор.
Розглянута інерційна віброхисна система. Одержані формули для підрахунку амплітудних значень переміщень каскадів інерційного віброізолятора, а також формула д
ля підрахунку коефіцієнта ефективності віброізоляції і антирезонансні частоти з урахуванням сил тертя в антивібраторі і кінематичного збудження. Використовуючи ці аналітичні залежності можна на стадії проектування віброзахисної інерційної системи «передбач
ити» значення її параметрів. Враховуючи сили тертя, маємо можливість розширити діапазон частот вимушених коливань, де ефективно працює інерційний віброізолятор.
Список використаних джерел
1.
Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний: Учебное по
собие. –
М.: Наука, 1980. –
272 с.
2.
Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.: Наука, 1967
-
443с.
3.
Вибрация в технике. Справочник т.4.
-
М.: Машиностроение, 1981
-
509с.
4.
Турбин Б.И., Дроздов В.Н. Снижение вибраций и шумов в сельскохозяйственных маши
нах. –
М.: Машиностроение, 1976. –
212 с.
5.
Коловський М.З. Нелинейная теория виброзащитных систем. –
М.: Наука, 1966 –
318 с.
162
6.
Гнеушева Е.М., Фоминова О.В., Чернышев В.И. Систематизация виброзащитных систем с дополнительным упругодемпфирующим звеном п
рерывистого действия // Инженерный журнал. –
2004. –
№ 9.
7.
Прокопов Е.Е., Фоминова О.В., Черышев В.И. Исследование подвески с амортизатором прерывистого действия для сиденья мобильных машин // Механизация и электрификация сельского хазяйства. –
2006. –
№10. –
С. 29
-
31.
Аннотация
Эффективность инерционной виброзащитной системы
Мазнева Г.Г.,
Рассмотрены инерционные виброзащитные системы. Получены аналитические зависимости для амплитудных значений перемещений и коэффициента эффективности виброизоляции.
Abstract
Efficiency of inertia vibrozakhisnoy of system
G. Mazneva
The inertia vibroprotective systems are considered. Analytical dependences are got for the peak values of moving and coefficient of efficiency of vibroisolation.
УДК 361.356
ВИКОРИСТАННЯ СІВАЛОК ПРЯМОГО СІВУ
У СІВОЗМІНАХ З РІЗНОГЛИБИННОЮ СИСТЕ
МОЮ ОСНОВНОГО ОБРОБІ
ТКУ ҐРУНТУ
Пащенко В.Ф., д. т. н., Кім В.В., к. т. н., Моцний В.К., інж., Дьяконов С.О., к. т. н, Рожков А.О., к. с.
-
г. н.
Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Д
окучаєва
Наведено обґрунтування доцільності застосування сівалок прямого висіву для оптимізації умов вирощування рослин, екологізації технологій вирощування та збереження родючості ґрунту. Вирішення проблеми збільшення виробництва продукції шляхом підвище
ння врожайності сільськогосподарських культур з одночасним збереженням родючості ґрунтів, зменшенням витрат енергії, праці та матеріалів сьогодні пов’язується із впровадженням у виробництво сучасних технологій та комплексів машин. Основним завданням компле
ксів машин для енергозбережних технологій є зменшення деградації ґрунтів за рахунок зниження інтенсивності і глибини обробітку ґрунту. В умовах наявності 163
оптимальної щільності як в наднасіннєвому, так і в кореневмісному шарах ґрунту відкриваються можливост
і для застосування технології „No till”
, базованої на використанні сівалок прямого сіву. Технологія процесу роботи сівалок прямого сіву включає мульчування поверхневого шару ґрунту на глибину загортання насіння, рядковий або смуговий посів насіння, внесенн
я добрив і прикочування ґрунту з метою усунення недоліків його кришення. Боротьба з бур’янами та падалицею проводиться хімічними методами.
Технології „No till”
є найбільш енергоощадними в порівнянні з традиційними і можуть забезпечити 70...75 % економії п
ального, 59...82 % зниження витрат праці та 56...69 % прямих експлуатаційних витрат [1].
ННЦ „Інститут землеробства УААН” на основі аналізу результатів експериментальних досліджень в Україні зробив висновок про переваги комбінованих систем різноглибинного обробітку, які не виключають можливості використання технологій „No till”
. Досліди з вивчення таких технологій і їх результати свідчать як на користь, так і проти запровадження різних варіантів мінімалізації обробітку ґрунту [2]. У сучасному інтенсивному землеробстві при зменшенні частки природної родючості ґрунту у формуванні врожаю і поширенні хімічних заходів боротьби з бур’янами значною мірою змінюються і функції обробітку. За цих умов головними завданнями механічного обробітку є: підвищення протиерозі
йної стійкості ґрунтів; поліпшення використання післязбиральних решток; зменшення негативної післядії гербіцидів; боротьба з бур’янами у посівах кормових культур, де гербіциди є небажаними.
При встановленні глибини обробітку слід враховувати ступінь вертик
альної і горизонтальної гетерогенності ґрунтів у результаті ущільнення засобами механізації, мінливості фізичних показників під дією різних факторів (кліматичних, біологічних та ін.), закономірності розподілу і накопичення поживних речовин, стійкість оброб
леного шару ґрунту до ерозійних процесів та біологічні особливості сільськогосподарських культур [5].
На основі багаторічних комплексних досліджень відділу рільництва Інституту рослинництва ім. В.Я. Юр’єва та кафедри землеробства Харківського національного
аграрного університету ім. В.В. Докучаєва для умов Східного Лісостепу розроблена комбінована різноглибинна ґрунтозахисна ресурсоощадна система основного обробітку ґрунту під культури польових сівозмін, яка включає: –
поверхневий обробіток ґрунту на г
либину 6...8 см;
–
безполицевий обробіток із застосуванням чизельних та протиерозійних культиваторів на глибину від 16...18 см під ярі зернові та круп’яні, до 25...27 см –
під соняшник;
–
глибоку оранку чорного пару (при внесенні гною), а також під цукрові
буряки і кукурудзу на зерно на глибину від 25 до 32 см;
–
прямий посів зернових колосових культур спеціальними сівалками для сівби в необроблений ґрунт.
Найбільший ресурсоощадний та ґрунтозахисний ефекти досягаються шляхом застосування комбінованих агрега
тів і знарядь, що сприяють 164
тривалому збереженню післяжнивних залишків на поверхні ґрунту [4].
Таким чином, різноглибинна система основного обробітку ґрунту у сівозмінах передбачає доцільність використання технологій „No till”
для вирощування зернових культ
ур, що потребує зменшення вимог сівалок прямого сіву до вирівняності поверхні полів. Трирічні випробування сівалки прямого сіву вітчизняного виробництва АПП
-
6 кафедрою механізації та рослинництва показали практичну неможливість одержання дружних сходів рос
лин при використанні її у системах різноглибинного основного обробітку ґрунту.
У системах мінімального обробітку ґрунту і технологіях „No till”
набули поширення сівалки прямого сіву західного виробництва типу HORS, Флека
-
Коіл та ін. Більшість з них можна з
астосовувати і по мінімально обробленому ґрунті, і в умовах прямого сіву. Основним недоліком цих сівалок є те, що деякі з них не можна застосовувати в умовах різноглибинного обробітку ґрунту. Обумовлюється це тим, що вони якісно загортають насіння на вирів
няних полях. Але такі типи сівалок прямого сіву, як „Грейт Плейнз” та „Джон Дір 730” можна застосовувати і в умовах різноглибинного обробітку ґрунту з дотриманням агротехнічних вимог до рівномірності загортання насіння.
Сівалки прямого сіву західноєвропейс
ького виробництва не адаптовані до наших умов. Крім того, вони мають відносно велику вартість, до них не завжди можливо, а іноді й зовсім не можливо підібрати вітчизняні трактори, які переважно використовуються в нашій країні. Усе це обмежує їх широке вик
ористання в перспективних технологіях вирощування зернових культур.
Виходячи з вищенаведеного, ми пропонуємо для впровадження в системи мінімального і різноглибинного обробітку ґрунту, а також в технології „No till”
вітчизняні сівалки прямого сіву. Їх упро
вадження дозволить завантажити трактори класу 3 т марки ХТЗ і провести швидке переоснащення сучасного парку сільськогосподарських машин за рахунок більшої універсальності сівалок прямого сіву та їх меншої вартості.
Нами прийнята участь у розробці декількох
типів сівалок прямого сіву. Перший –
за технологічним процесом роботи схожий з американською сівалкою прямого сіву „Грейт Плейнз”. Сівалка прямого сіву (рис. 1) складається з причіпної ґрунтообробної приставки та шарнірно приєднаної до неї серійної зернов
ої сівалки типу СЗ
-
5,4. На ґрунтообробній приставці встановлені хвилясті диски. Перевага такої комбінації машини полягає в тому, що майже у всіх господарствах є зернові сівалки і необхідно тільки придбати ґрунтообробну приставку. Це дозволяє підвищити унів
ерсальність машини і суттєво зменшує загальну ціну. Другий тип представлений сівалкою прямого сіву МВЗ
-
4,5 „Меланія”. Машина складається (рис. 2) з культиватора для суцільного обробітку ґрунту і бункера з централізованим пневматичним висівним апаратом. На
культиваторі встановлені плоскорізальні лапи –
сошники. Особливість такої конструкції полягає в тому, що до рами машини через гідропідтискні пристрої кріпляться рамки з декількома робочими органами. Така конструкція дозволяє робочим органам копіювати р
ельєф поля, що особливо важливо при роботі в сівозмінах із системою різноглибинного обробітку ґрунту.
165
Третій –
це модернізована сівалка прямого сіву АПП
-
6 „Фрегат” (рис.
3), яка за технологічним процесом роботи схожа з сівалкою прямого сіву „Джон Дір 730”
. До машини входить причіпний бункер із централізованим пневматичним висівним апаратом і приєднаним до нього культиватором з плоскорізальними стрільчастими лапами. Позаду культиватора закріплені дискові сошники з індивідуальними опорно
-
прикочуючими котками
. Така конструкція дозволяє ефективно копіювати сошниками поверхню поля як у поперечному, так і в продольному напрямках.
Рис. 1
–
Сівалка прямого сіву на базі СЗ
-
3,6
Рис. 2
–
Сівалка прямого сіву МВЗ
-
4,5 „Меланія”
Складність конструкцій наведених сівалок прямого сіву пояснюється наявністю декількох шарнірно
-
з’єднаних елементів механічної системи, які під дією зовнішніх факторів у процесі роботи сприяють їх коливанню, що призведе 166
до погіршення енергетичних та якісних показників виконання технологічн
их операцій. У теоретичному аспекті проблема зменшення коливань складових агрегатів на кафедрі механізації вирішується розвитком математичного моделювання динаміки функціонування механічних систем, запропонованих Василенком П.М., у напрямку досліджень їх н
а стійкість руху. У результаті проведення таких досліджень обґрунтовані конструктивні параметри сівалки прямого сіву, яка складається із серійної зернової сівалки та ґрунтообробної приставки.
а
)
б
)
Рис. 3
–
Модернізована сівалка прямого сіву АПП
-
6 „Фре
гат”:
а
–
загальний вигляд; б
–
обладнання сівалки дисковими сошниковими системами
Для визначення порівняльної ефективності використання різних типів сівалок прямого сіву на дослідному полі університету нами проведено дослідження посіву ярого ячменю після попередника за такими варіантами обробітку ґрунту:
–
двократне дискування ґрунту важкою дисковою бороною ДМТ
-
4; передпосівна культивація; посів зерновою сівалкою СЗ
-
3,6 (контроль);
–
посів смуговим способом сівалкою прямого сіву „Меланія”;
167
–
посів смуговим
способом сівалкою прямого сіву АПП
-
6; –
посів рядковим способом модернізованою сівалкою прямого сіву АПП
–
6;
–
посів рядковим способом сівалкою прямого сіву „Грейт Плейнз”.
Якість показників роботи сівалок прямого сіву оцінювали за структурним складом ґр
унту і коефіцієнтом структурності на глибину посіву насіння. Дані щодо якісних показників роботи машин за варіантами наведені у табл. 1.
Найвища якість підготовки насіннєвого ложа забезпечувалась сівалками прямого сіву АПП
-
6 з дисковими сошниковими система
ми і „Меланією”. На варіантах, де проводили посів цими сівалками, коефіцієнт структурності ґрунту в умовах 2005 р. становив 3,5 і 2,6 відповідно, а в умовах 2008 р. –
3,3 і 2,6. Найгірші показники якості крихкості ґрунту у 2005 р. мали сівалка прямого сіву
АПП
-
6 із смуговим розподілом насіння і сівалка СЗ
-
3,6 на контрольному варіанті, коефіцієнт структурності на яких був відповідно 1,3 і 1,8. В умовах 2008 р. найнижча якість підготовки насіннєвого ложа забезпечувалась на варіанті, де проводили сівбу загальн
опоширеною сівалкою СЗ
-
3,6, коефіцієнт становив 1,5.
Таким чином, робочі органи сівалки АПП
-
6 з дисковими сошниковими системами та „Меланія” порівняно з контрольним варіантом на 40...60 % покращували якість кришіння ґрунту. Сівалка АПП
-
6, що оснащена плоск
орізальними лапами, не в змозі забезпечити якісної підготовки насіннєвого ложа порівняно з контролем. Коефіцієнт структурності у варіанті, де застосовувалася ця сівалка, був нижчим порівняно з контрольним варіантом.
Таблиця 1 –
Структурний склад ґрунту у насіннєвому ложе
Рік досліджень
Досліджувані
варіанти
Фракції, мм
Коефіцієнт структурності
>
10,0
10,0
-
1,0
1,0
-
0,5
0,5
-
0,25
<
0,25
2005
Контроль
35,70
57,30
6,07
0,43
0,20
1,85
„Меланія”
27,70
68,70
2,22
0,64
0,41
2,59
АПП
-
6 смуговий
44,20
51,80
2,96
0,78
0,32
1,26
АПП
-
6 рядковий
21,90
73,00
4,24
0,49
0,23
3,53
„Грейт Плейнз”
38,19
53,50
6,90
1,07
0,27
1,63
2008
Контроль
40,60
52,50
6,19
0,50
0,22
1,46
„Меланія”
28,40
68,10
2,32
0,79
0,38
2,49
АПП
-
6 рядковий
24,60
68,50
6,09
0,50
0,27
3,06
„Грейт Плейнз”
34,40
61,90
4,43
1,02
0,28
2,07
Середнє за 2005, 2008 Контроль
38,20
54,90
6,13
0,68
0,21
1,66
„Меланія”
28,10
68,40
2,27
0,72
0,40
2,54
АПП
-
6 рядковий
23,30
70,80
5,16
0,50
0,25
3,30
168
„Грейт Плейнз”
36,30
57,70
5,70
1,05
0,28
1,85
Головним завданням досліджень було визначення рівня врожайності досліджуваних рослин залежно від різних варіантів прямої сівби сівалками вітчизняного і закордонного виробництва.
У 2005
-
2007 рр. сіяли ярий ячмінь, а з 2008 р. розпочато дослідження впливу різних варіантів прямого сіву на врожайність ярого тритикале (табл.
2).
Таблиця 2
–
Урожайність рослин ярого ячменю і ярого тритикале залежно від варіантів прямої сівби сівалками прямого сіву
Варіанти досліджень
Ярий ячмінь
Яре тритикале, 2008 р.
2005 р.
2006 р.
2007 р.
середнє
Контроль
24,1
25,3
20,5
23,3
10,3
„Меланія”
28,6
25,9
25,7
26,7
12,0
АПП
-
6 рядковий спосіб
27,9
25,0
21,0
24,6
11,1
АПП
-
6 смуговий спосіб
24,6
24,6
-
-
-
„Грейт Плейнз”
26,1
33,7
24,0
27,9
11,8
НІР
05
, ц/га
3,0
2,1
2,6
-
0,3
За три роки досліджень найвищий рівень врожайності ярого ячменю відзначено у варіанті, де застосовували сівалку „Грейт Плейнз” –
27,9 ц/га, що на 4,6 ц/га, або майже на 25 %, більше, ніж у контрольному варіанті. Слід відзначити, що у 2006 і 200
7 рр. збільшення врожайності значно перевищувало найменшу істотну різницю, проте у 2005 р. збільшення було меншим за показник НІР
05
. Відзначено лише позитивну тенденцію щодо підвищення рівня врожайності ярого ячменю при застосуванні сівалки „Грейт Плейнз”.
Стабільне підвищення рівня врожайності ярого ячменю спостерігалося і на варіантах, де випробували сівалку „Меланія”. У 2005 і 2007 рр. відмічено суттєве збільшення врожайності, а у 2006 р. –
позитивну тенденцію до зростання врожаю.
Важливо відзначити, що смугова сівба сівалкою АПП
-
6 не забезпечувала суттєвого збільшення врожаю, а в умовах 2006 р. воно було навіть меншим, ніж на контролі.
На посівах ярого тритикале в умовах 2008 р. помічена схожа тенденція щодо впливу дослідних варіантів на рівень урожайнос
ті. Урожайність, на 15...20 % більшу, ніж на контролі, забезпечували варіанти, де застосовували сівалки прямого сіву „Меланія” і „Грейт Плейнз”.
Висновки
1.
Використання технології „No till”
для вирощування зернових культур у сівозмінах з різноглибинною си
стемою основного обробітку ґрунту потребує забезпечення копіювання поверхні поля сошниковими системами сівалок прямого сіву для покращання рівномірності загортання насіння та одержання 169
дружніх сходів рослин.
2.
На підставі наведеного аналізу сівалок прямог
о сіву західноєвропейського виробництва пропонуються до масового впровадження у виробництво розроблені та вдосконалені вітчизняні сівалки прямого сіву, перевагою яких є: адаптація для роботи і на важких ґрунтах, здатність працювати у різних системах обробі
тку ґрунту, в тому числі і в умовах різноглибинного обробітку, менша вартість і можливість агрегатування з вітчизняними тракторами класу 3 т.
3. У результаті проведених досліджень доведено доцільність застосування сівалок прямого сіву „Меланія” та „Грейт П
лейнз”, які сприяють оптимізації умов вирощування рослин, екологізації технологій вирощування і збереженню родючості ґрунту. Порівняно з традиційними сівалками, вони забезпечують істотне збільшення врожайності на рівні 8...10 %.
Список використаних джерел
1.
Кравчук В. Результати експертизи техніко
-
технологічних рішень систем основного обробітку ґрунту в технологіях вирощування основних сільськогосподарських культур / В. Кравчук, В. Погорілий, Л. Шустік // Техніка АПК. –
2008. –
№ 2. –
С. 15
–
21.
2.
Сайко В.
Актуальні проблеми землеробства: простих шляхів мінімалізації ґрунту не буває / В. Сайко // Техніка АПК. –
2008. –
№ 1. –
С. 8
–
14.
3.
Храмцов Л.И. Ландшафтное растениеводство / Л.И. Храмцов, В.Л.
Храмцов. –
Днепропетровск, 2007. –
372 с.
4.
Будьонний Ю.В.
Практикум із загального і меліоративного землеробства / Ю.В. Будьонний, С.І. Попов, В.Д. Синявін, А.М. Свиридов [та ін.]. –
Х., 2005. –
284 с.
5.
Пупонин А.И. Минимальная обработка почвы / А.И. Пупонин. –
М., 1978. –
45 с.
Аннотация
Использование сеялок п
рямого сева в севооборотах с разноглубинной системой основной обработки почвы
Пащенко В.Р., Ким В.В., Моцкий В.К., Дьяконов С.О., Рожков А.О.
Приведено обоснование целесообразности использования сеялок прямого посева для оптимизации условий выращивания растений, экологизации технологий выращивания и сберегания плодородия почвы
.
Annotation
Use of seeders
of the direct sowing in crop rotations with the anydeeper
system of basic treatment of soil
170
V. Paschenko, V. Kim, V. Mockiy, S. D'yakonov, A. Rozhkov
The
ground of expedience of the use of seeders of the direct sowing is resulted for optimization of terms of growing of plants, ecologization of technologies of growing and economy of fertility of soil.
171
УДК 631. 356.43
ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТЕ
Й СПІВУДАРУ ЛОПАТЕЙ
ВЕРТИКАЛЬНОГО РОТОРА
З БУЛЬБОНОСНИМ ПЛАСТ
ОМ
Бендера І.М..т.н., Бончик В.С. к.т.н., Чекменьов В.В. к.т.н.
Подільський державний аграрно
-
технічний університет
В статті приведені аналітичні залежності з визначення кінематичних параметрів лопатей вертикально
го ротора при руйнуванні бульбоносного пласту. Отримані графічні залежності швидкості співудару лопатей із бульбоносним пластом від кута їх повороту.
Одним із основних напрямків у підвищенні якості збирання урожаю картоплі є пошук та конструювання активни
х робочих органів для руйнування грудок картопляної грядки на початку виконання технологічного процесу, тобто одночасно із підкопуванням двох суміжних грядок для подальшого механізованого підбору і додаткового струшування на сепаруючих робочих органах маши
ни.
Із проведеного аналізу міцності шарів картопляної грядки для середньо суглинкових ґрунтів випливає, що найбільш інтенсивне руйнування грудок необхідно проводити у нижніх шарах грядки. Для зменшення відсотка пошкоджень бульб дія робочих органів на буль
боносний пласт не повинна перевищувати межі зусиль удару [1].
Останнім часом погляд науковців звернений на використання вертикального ротора для робочих органів розпушування. Характерною особливістю щодо роботи лопатей вертикального ротора є те, що вони вс
тановлені на верхньому та нижньому бітерах, які обертаються на одному валу через планетарний редуктор із передавальним відношенням -
2,39, а також приймають участь у двох рухах: поступальному –
разом із машиною, та обертальному –
навколо осі ротора. При ць
ому поступальна швидкість V
м
для обох лопатей буде однаковою, а обертальна V
к
–
різною.
Однак для забезпечення умов технологічного процесу лопаті при обертанні повинні володіти змінною дією руйнування грудок по глибині підкопування бульбоносного пласта. Дл
я цього необхідно, щоб обертальна швидкість кінців лопатей нижнього бітера порівняно із верхнім була вищою. З метою плавності ходу та зменшення ступеня пошкоджень бульб робоча поверхня лопаті нижнього бітера повинна мати конусоподібну форму, а поверхня лоп
аті верхнього бітера –
циліндроподібну форму.
Для конструювання і розрахунку оптимальних розмірів поверхонь грудкоподрібнюючих робочих органів картоплезбиральних машин необхідно мати математичний апарат, який дає змогу створювати їх математичну модель.
Однією з основних умов такої моделі є визначення швидкостей співудару робочих поверхонь лопатей із бульбоносним шаром.
172
Для проведення розрахунків швидкостей співудару лопатей із бульбоносним пластом, необхідно визначити траєкторію руху, величину та напрямо
к швидкостей найбільш характерних точок. Враховуючи геометричну форму робочих поверхонь і напрямок обертання лопатей розрахунки проводились для крайніх точок зовнішніх контурів. Постановка математичної задачі розглядалася для двох випадків.
Випадок 1. Прип
устимо, що лопать нижнього бітера здійснює обертальний рух проти годинникової стрілки із постійною кутовою швидкістю у горизонтальній площині, а також рівномірно рухається разом із машиною. Так як робоча поверхня лопаті нахилена до горизонту під заданим ку
том, то вона обмежена зовнішнім та внутрішнім контурами (рис. 1).
Рис.
1
–
Схема для визначення траєкторії руху двох крайніх точок зовнішнього контуру конусоподібної лопаті
Складемо рівняння траєкторії руху для двох крайніх точок зовнішнього контуру. Для цього розташуємо систему прямокутних координат в горизонтальній площині. Початок координат розмістимо в точці О
.
По осі Х
розглянемо поступальний рух лопаті, а вісь Y направи
мо перпендикулярно до нього.
Рівняння траєкторії руху відповідно для точок А
1
та В
1
буде мати вигляд:
),
2
sin(
1
1
1
1
t
r
t
V
X
H
м
A
(1)
),
2
cos(
1
1
1
t
r
Y
H
A
(2)
,
cos
1
1
1
1
t
r
t
V
X
H
м
A
(3)
,
sin
1
1
1
t
r
Y
H
A
(4)
),
2
cos(
2
1
2
1
t
R
t
V
X
H
м
B
(5)
173
),
2
sin(
2
1
1
t
R
Y
H
B
(6)
,
sin
2
1
2
1
t
R
t
V
X
H
м
B
(7)
,
cos
2
1
1
t
R
Y
H
B
(8)
Де
V
м
–
поступальна швидкість машини, м/с;
t
1
, t
2
–
час повороту, відповідно для крайніх точок лопаті, с;
r
1
, R
2
–
радіуси, відповідно для крайніх точок лопаті, м;
Н
–
кутова швидкість конусоподібної лопаті, рад/с.
Визначимо складові абсолютної швидкості як перші похідні пройденого шляху по часі для точок A
1
і B
1
:
,
sin
)
cos
(
1
1
1
1
1
1
1
1
1
t
r
V
dt
t
r
t
V
d
dt
dX
V
H
H
м
H
м
A
XA
(9)
,
cos
)
sin
(
1
1
1
1
1
1
1
1
t
r
dt
t
r
d
dt
dY
V
H
H
H
A
YA
(10)
,
cos
)
sin
(
2
1
2
2
1
2
2
1
1
t
R
V
dt
t
R
t
V
d
dt
dX
V
H
H
м
H
м
B
XB
(11)
.
cos
)
cos
(
2
1
2
2
1
2
1
1
t
R
dt
t
R
d
dt
dY
V
H
H
H
B
YB
(12)
Абсолютна швидкість співудару лопаті бульбоносним пластом, відповідно на початку та в кінці зовнішнього контуру лопаті визначається за формулою:
,
)
cos
(
)
sin
(
2
1
1
2
1
1
1
t
r
t
r
V
V
H
H
H
H
м
СПA
(14)
,
)
cos
(
)
cos
(
2
2
1
2
2
1
1
t
R
t
R
V
V
H
H
H
H
м
СПB
(15)
Випадок 2. Розглянемо траєкторію руху лопаті верхнього бітера, яка здійснює обертальний рух за годинниковою стрілкою із постійною кутовою швидкістю у горизонтальній площині, а також рівномірно рухається разом із машиною. Так як робоча поверхня лопаті має циліндроподібну форму, то її можна обме
жити лише зовнішнім контуром, склавши рівняння траєкторії руху для двох крайніх точок (рис. 2).
Рівняння траєкторії руху відповідно для точок A
1
і B
1
буде мати вигляд:
,
cos
1
1
1
1
t
r
t
V
X
B
м
A
(16)
,
sin
1
1
1
t
r
Y
B
A
(17)
,
sin
2
1
2
1
t
R
t
V
X
B
м
B
(18)
.
cos
2
1
1
t
R
Y
B
B
(19)
174
Рис. 2
–
Схема для визначення траєкторії руху двох крайніх точок циліндроподібної лопаті
Визначаємо складові абсолютної швидкості, як перші похідні пройденого шляху по часі для точок A
1
і B
1
:
,
sin
)
cos
(
1
1
1
1
1
1
1
1
1
t
r
V
dt
t
r
t
V
d
dt
dX
V
B
B
м
B
м
A
XA
(20)
,
cos
)
sin
(
1
1
1
1
1
1
1
1
t
r
dt
t
r
d
dt
dY
V
B
B
B
A
YA
(21)
,
cos
)
sin
(
2
1
2
2
1
2
2
1
1
t
R
V
dt
t
R
t
V
d
dt
dX
V
B
B
м
B
м
B
XB
(22)
.
sin
)
cos
(
2
1
2
2
1
2
1
1
t
R
dt
t
R
d
dt
dY
V
B
B
B
B
YB
(23)
Абсолютна швидкість співудару циліндроподібної лопаті із бульбоносним пластом відповідно у початковій та кінцевій точках лопаті визначається за формулою:
,
)
cos
(
)
sin
(
2
1
1
2
1
1
1
t
r
t
r
V
V
B
B
B
B
м
СПA
(24)
.
)
sin
(
)
cos
(
2
2
1
2
2
1
1
t
R
t
R
V
V
B
B
B
B
м
СПB
(25)
Виконуємо підстановку: ,
1
1
B
OA
r
V
,
1
1
B
OB
R
V
де V
OA
1
, V
OB
1
–
колові швидкості на початку та вкінці лопаті, м/с.
Тоді
,
sin
2
)
cos
(
)
sin
(
1
1
2
1
2
2
1
1
2
1
1
1
t
V
V
V
V
t
V
t
V
V
V
B
OA
м
OA
м
B
OA
B
OA
м
СПA
(26)
175
.
cos
2
)
sin
(
)
cos
(
2
1
2
1
2
2
2
1
2
2
1
1
t
V
V
V
V
t
V
t
V
V
V
B
OB
м
OB
м
B
OB
B
OB
м
СПB
(27)
Звідси
,
sin
2
1
1
1
1
2
1
1
t
V
V
V
V
V
V
B
OA
м
OA
м
OA
СПA
(28)
.
cos
2
1
2
1
1
2
1
1
t
V
V
V
V
V
V
B
OB
м
OB
м
OB
СПB
(29)
Виконавши підстановку числових даних у формули отримаємо графічні залежності швидкості співудару лопатей ротора з бульбоносним пластом від їх кута повороту, що представлені на рис. 3, рис. 4.
Рис. 3
–
Залежність швидкості співудару Н
СП
V
лопаті нижнього бітера із бульбоносним пластом від кута повороту Рис. 4
–
Залежність швидкості співудару B
СП
V
лопаті верхнього бітера із бульбоносним пластом від кута пово
роту 176
Провівши таким чином необхідні числові обчислення та встановивши графічні залежності швидкостей співудару лопатей вертикального ротора з бульбоносним пластом можна отримати необхідні дані для розрахунку оптимальних розмірів поверхонь грудкоподрібнюю
чих робочих органів картоплезбиральних машин.
Список використаних джерел
1.
Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. –
М.: Машиностроение, 1977. –
328 с.
2.
Бончик В.С., Самокиш М.І., Бендера І.М. До вибору кінематичних параметр
ів криволінійної лопатки із вертикальною віссю обертання для руйнування двох сусідніх картопляних грядок // Збірник наукових праць Національного аграрного університету. Том V. -
Київ. -
НАУ. -
1999. -
с. 37
-
40.
3.
Пат. 28501 А Україна, МПК А 01 D 17/00. Пр
истрій для подрібнення грудок картопляної грядки / Бончик В.С., Самокиш М.І., Бендера І.М., Мартиненко В.Я., Павлов Я.А., Яремко С.Р. (Україна). -
№97052339; Заявл . 21.05.97, опубл. 29.12.99, Бюл . №8. –
3 с.
Аннотация Расчет скоростей соударения лопасте
й вертикального ротора с клубненосным пластом Бендера І.М., Бончик В.С., Чекменев В.В.
В статье приведены аналитические зависимости для определения кинематических параметров лопастей вертикального
ротора при разрушении клубненосного пласта. Получены графики скорости соударения лопастей с клубненосным пластом в зависимости от угла их поворота.
Abstract
Calculation of speeds of hitting of blades of vertical rotor with a tuberous layer I. Bendera, V. Bonchyc, V. Checmenov
Described the analytical dependences for result in determination of kinematics parameters of blades of vertical rotor at destruction of tuberous layer are. The graphs of speed of hitting of blades with a tuberous layer depending on
the corner of their turn are got.
177
УДК 631. 362
ДО ОБГРУНТУВАННЯ НОВ
ОГО СПОСОБУ СІВБИ НА
СІННЯ ОВОЧЕВИХ КУЛЬТУР
Бакум М.В., к.т.н., доц., Манчинський Ю.О. д.т.н., проф., Вотченко О.С., Циба М.В. інж
-
ри, Ящук Д.А., Бакум М.М. магістранти, Ольховський
М.Ф.
с
т. н. співр.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, Інститут овочівництва та баштанництва УААН
Наведені результати порівняльних польових випробувань сівалки СГО
-
4,2 на посівні пророщеного насіння овоче
вих культур.
Постановка проблеми. Овочеві культури відносяться переважно до теплолюбивих рослин. Висів їх насіння виконується в пізні строки, коли ґрунт достатньо прогріється. Але при цьому запаси вологи в ґрунті суттєво зменшуються.
Тому в технологіях вир
ощування овочевих культур, висів займає провідне місце. Поява сходів є одним із найвідповідальніших періодів розвитку рослин. Незадовільна підготовка насіння, відхилення від оптимальних таких ґрунтових режимів як температура, вологість призводять до велико
ї різниці між лабораторною і польовою схожістю. Польова схожість багатьох овочевих рослин не перевищує 35 -
55% від лабораторної, а насіння таких овочевих рослин, як селера, петрушка –
15%. Це призводить до додаткових витрат посівного матеріалу і ускладнен
ня в одержанні рівномірних сходів. Цей недолік можна усунути завдяки висіву насіння попередньо підготовленого в лабораторних умовах до пророслого стану.
Оскільки висів пророслого насіння існуючими сівалками неможливий через його пошкодження, необхідна розр
обка спеціальних сівалок, які могли б якісно виконувати цю операцію.
Аналіз досліджень і публікацій. Із овочевих посівних машин з висівними системами інших принципів дії найбільший інтерес має гідросівалка Fluid Dulling Ltd (Великобританія) [1], яка дозвол
яє здійснювати висів пророщеного насіння в гелі, в’язкість якого дозволяє підтримувати насіння у завислому стані
[ 2 ]. Але, не дивлячись на явні переваги цього способу сівби,
слід наголосити на істотних недоліках: високій вартості посівного гелю, неможли
вості застосовувати розчинні мінеральні добрива, біологічно активні компоненти. Крім того, конструкція гідросівалки здатна забезпечити тільки гніздовий посів, а застосування поршневих насосів травмує проростки насіння. Мета досліджень. Перевірка ефективно
сті сівалки СГО
-
4,2 на посіві пророщеного насіння овочевих культур.
Результати досліджень. Для висіву пророщеного насіння розроблена 178
сівалка, в якій носієм посівного матеріалу використана вода або водні розчини мінеральних добрив, мікроелементів, біологічн
о активних компонентів. Принцип дії гідросівалки заснований на виливанні суміші води з насінням під дією сили земного тяжіння по похило установлених трубопроводах. Однорідність робочої суміші підтримується лопатевою мішалкою, яка постійно обертається під
час посіву. Рівномірність висіву (постійність виливання кількості водонасіннєвої суміші із висівного апарату) забезпечується системою автоматичного регулювання і розподільною камерою. Загальний вигляд гідросівалки наведений на рис. 2, а конструктивна схе
ма на рис. 1.
При закритому положенні запірного пристрою 6 резервуар 3 заповнюється водою та насінням (кількість насіння визначається нормою висіву; рідини -
швидкістю руху посівного агрегату). Лопатева мішалка 8 рівномірно перемішує робочу рідину, в рез
ультаті чого насіння постійно знаходиться в завислому стані. Конструкція лопатей 8, виконаних у вигляді букви „Т”, сприяє більш ефективному перемішуванню насіння різних розмірів та форм. З початком руху посівного агрегату запірний пристрій 6 переводиться у відкрите положення. При цьому робоча рідина із резервуара 3 через запірний пристрій 6 заповнює порожнину регулювального пристрою і /
суцільним потоком спрямовується на вершину розподільного конуса, рівномірно розподіляючись по дну розподільної камери 5 і
через вихідні патрубки та патрубки насіннєпроводів направляється до сошників 14 посівних секцій.
Безперервний процес регулювання забезпечує сталість витікання робочої рідини і відповідно високу рівномірність висіву, незалежно від її рівня в резервуарі 3.
Зупинка висіву здійснюється закриванням запірного пристрою 6.
Гідросівалка здатна висівати насіння на задану глибину з міжряддями 70, 50+90, 24+24+24+68 см. В залежності від вологості ґрунту, однакову кількість насіння можна висівати з різними витратами води, в межах від 50 до 150 мл рідини на одному погонному метрі рядка, шляхом зміни швидкості руху посівного агрегату.
Порівняльні польові випробування розробленої сівалки для висіву пророщеного насіння овочевих культур проводили на дослідних ділянках Інс
титуту овочівництва та баштанництва УААН. Досліджувався вплив виду посівного матеріалу на польову схожість насіння, виживання рослин та урожайність культур. Деякі результати досліджень наведені в таблицях 1
-
2.
Аналіз результатів польових досліджень показує, що польова схожість збільшується при посіві пророщеним насінням в усіх досліджуваних культур. Слід відмітити, що більш суттєве збільшення схожості отримане для менш якісного посівного матеріалу. Наприклад, посівний матеріал петрушки та селери мав лабораторну схожість лише 36 та 35% відповідно, а польова схожість при посіві пророщеним насіння зросла в 2
-
5 раз порівняно з непророщеним.
179
Рис.1
–
Конструктивна схема гідросівалки:
1 –
рама; 2 –
ходова система; 3 –
ємність для водо
-
насіннєвої суміші; 4 –
елементи автоматичного регулювання подачі суміші; 5 –
розподільна камера; 6 –
запірний пристрій; 7 –
горловина для заправки; 8 –
лопатева мішалка; 9 –
привід лопатевої мішалки; 10 –
рама сівалки; 11 –
гідроциліндр; 12 –
паралелограмний механізм; 13 –
ко
піювальне колесо; 14 –
сошник; 15 –
загортач; 16 –
регулятор глибини висіву насіння; 17 –
колесо для прикочування рядка; 18 –
зубова борінка; 19 –
насіннєпроводи
Рис.2
–
Гідросівалка СГО –
4,2 на польових випробуваннях
Дослідження впливу зміни дози полив
у в межах від 0,1 до 0,3 л/пог. м рядка не виявили суттєвого впливу на підвищення польової схожості насіння томатів, огірків, редиски та петрушки. При висіві пророщеного насіння селери збільшення дози поливу сприяло суттєвому зростанню польової схожості.
180
Т
аблица 1. Вплив способу посіву на польову схожість насіння овочевих культур у 2008 р.
Культура, сорт
Лабораторна
схожість %
Дата посіву
Вологість ґрунту при посіві, %
Польова схожість насіння за різної дози поливу л/ пог. м. рядка при посіві:
Горизон
т, см
Сухим насінням
Пророщеним насінням
0 –
5
5 –
10
0 (контроль)
0,1
0,2
0,3
0 (контроль)
0,1
0,2
0,3
Томат «Кременчугський»
90
29.04
16,9
20,5
50
68
70
64
68
86
82
86
Томат «Кременчугський»
90
08.05
15,9
21,0
2
24
24
20
2
30
44
40
Огірок «Джерело»
90
10.05
16,9
20,5
50
68
70
66
68
86
82
86
Редис «Базис»
96
25.04
19,8
21,7
74
78
70
74
76
80
76
76
Петрушка «Харьковчанка»
36
30.04
16,9
20,5
4
6
8
6
6
12
12
8
Селера «Іванко»
35
25.04
19,8
21,7
0,5
2,5
1,5
1,5
3
6,5
8,5
12,5
Таблиця 2.Вплив
способу та термінів посіву на урожайність овочевих культур у 2008 р.
Культура
Вид посівного матеріалу
Дата
Кількість днів від посіву до появи сходів
Густота рослин на момент збирання, тыс.шт./га
Товарна урожайність ц/га
посіву
збирання врожаю
Томат
Сухий
29.04
06.08
-
10.09
13
43
254
Томат
Пророщений
29.04
01.08
-
10.09
7
43
302
Томат
Сухий
08.05
12.08
-
10.09
14
43
174
Томат
Пророщений
08.05
06.08
-
10.09
4
43
291
Огірок (ранній)
Сухий
10.05
03.07
-
10.07
6
71
101
Огірок (ранній)
Пророщений
10.05
03.07
-
10.07
2
71
117
Огірок
Сухий
10.05
03.07
-
08.08
6
71
349
Огірок
Пророщений
10.05
03.07
-
08.08
2
71
359
Петрушка
Сухий
30.04
07.10
15
45
95
Петрушка
Пророщений
30.04
07.10
10
126
220
Селера
Сухий
25.04
07.10
20
14
16
Селера
Пророщений
25.04
07.10
18
83
114
Примітки: 1.
Гідропосів пророщеним насінням здійснювався з поливом води 0,2 л/пог.м. рядка. 2.
У томатів визначалась валова урожайність.
Для всіх досліджуваних культур посів пророщеним насінням сприяв суттєвому скороченню терміну появи сходів. Наприклад, сходи насіння томатів 181
та огірків появились в 2
-
3 рази швидше, тобто час від посіву до появи сходів у томатів зменшився на 6
-
10 днів, у ог
ірків –
4 дні, у петрушки –
5 днів, а селери –
лише на 2 дні. Більш інтенсивне проростання насіння забезпечили і більш ранні терміни дозрівання врожаю, що особливо замітно на томатах.
Посів пророщеним насінням в кінцевому результаті, сприяв підвищенню вр
ожайності всіх досліджуваних культур. Причому, якщо приріст врожаю огірків склав 10
-
16 ц/га, то томатів 48
-
116 ц/га, селери –
98 ц/га, а петрушки –
125 ц/га.
Висновки. Розроблена конструкція сівалки забезпечує сталий рівномірний висів пророщеного насіння без травмування ростків.
Посів пророщеним насінням підвищує польову схожість, суттєво скорочує термін появи сходів і підвищує врожайність культур.
Список використаних джерел
1.
Давидов Е.И., Мюйрипеал М.В. Гидросеялка ЛГАУ для овощных культур // Тракторы и
сельскохозяйственные машины. –
1991. -
№6. –
С.37
-
38.
2.
Хармат А., Надим П., Флюидный сев овощных культур пророщенными семенами //Международный сельскохозяйственный журнал. –
1985.
-
№1. –
С.50
-
52.
3.
Яковенко К.І., Ольховський М.Ф., Заполін В.М., Вітанов А.Д. Сівалка гідравлічна для висівання насіння овочевих культур //Аграрна наука –
виробництву, 2002. -
№3. -
24.
Аннотация
До обоснования нового способа посева семян овощных культур
Бакум Н.В., Манчинский Ю.А., Вотченко А.С., Циба Н.В., Ящук Д.А.,
Бакум М.
Н., Ольховский Н.Ф.
Проведены результаты сравнительных полевых испытаний сеялки СГО
-
4,2 на посеве проросщенных семян овощных культур.
Abstracr
Results of the field tests of seyalki for sowing of germinating seeds of vegetable cultures
N. Bakum, Y. Manchins
kiy, A. Votchenko, N. Tsiba, D. Yashuk, M. Bakum, M.Olhovskiy.
The results of the comparative field tests of SGO
-
4,2
-
4,2 seyalki on sowing of germinating seeds of vegetable cultures are conducted.
182
УДК –
035.66
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОС
ЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ МІКРО
ХВИЛЬОВОГО СУШІННЯ О
ВОЧЕВОЇ СИРОВИНИ ПІД
ВАКУМОМ
Мельник О.І., Дубова Г.Є. Арендаренко В.М.
Полтавський університет споживчої кооперації Полтавська державна аграрна академія Представлено результати експериментальних досліджень процесів мікрохвильового суш
іння овочевої сировини під вакуумом з метою вилучення ароматичних речовин, інтенсифікації процесу та розробки технології виготовлення концентрованих овочевих напоїв, які швидко відновлюють свої властивості.
Все більше продуктів харчування масового виробниц
тва виготовляється на основі закордонних концентратів, до складу яких входять синтетичні барвники, ароматизатори і консерванти, що викликає різні негативні відхилення в організмі людини. Серед ароматизаторів найпоширеніша група штучних та ідентичних натура
льним. Їх питома вага у виробництві харчових продуктів збільшується. Штучні ароматизатори містять компоненти, отримані синтетичним шляхом і не ідентифіковані до теперішнього часу в рослинній або тваринній сировині. Група ароматизаторів" ідентичні натуральн
им" мають в своєму складі мінімум один компонент, ідентичний натуральному, а інші –
синтетичні речовини.
Виробники синтетичних ароматичних речовин відстоюють думку, що складені із синтетичних компонентів ароматизатори більш безпечні, завдяки жорстким стандартам чистоти і відсутності домішок. Натуральна сировина, навпаки, може містити токсичні компоненти, які надходять з природного джерела. З іншого боку, основні компоненти натуральних ароматичних речовин в цілому краще вивчені з точки зору токсикології, мають довший період активного використання, за час якого були встановлені їх переваги і недоліки. Використан
ня натуральних концентрованих ароматичних речовин рослин дозволило б не тільки покращити споживчі якості продуктів але й розширити асортимент продуктів функціонального призначення. Ароматизатори не ускладнюють процес виробництва, сприяють створенню унікаль
ної технології притаманної для окремого виробника продукції, займаючи при цьому в собівартості продукції 1 %. Натуральні ароматизатори містять тільки натуральні ароматичні компоненти отримані із натуральної сировини з використанням фізичних методів, а та
кож методів біотехнології. На сьогодні способи переробки рослинної сировини такі, що біологічно активні речовини сировини можуть бути практично повністю зруйновані. Відомі способи отримання натуральних 183
ароматизаторів випарювання та екстрагування. Але паров
ою перегонкою або випарюванням виробляється обмежена кількість ароматичних речовин, які складаються в основному з ефірних масел, а спиртові екстракти дещо покращуючи, утворюючі аромат, суттєво не впливають на підвищення біологічної цінності і смакові показ
ники готової продукції. Тому питання ефективного методу вилучення ароматичних речовин залишається актуальним.
Відомо, що найбільша кількість ароматичних речовин сировини втрачається під час сушіння. Під час вакуумного сушіння їх можна виділити в рідкому ст
ані, а потім перенести на сухий носій –
сконцентрувати. У теперішній час в багатьох країнах проводиться інтенсивна робота по створенню концентратів безалкогольних напоїв. Переваги випуску таких напоїв полягає в інтенсифікації технології, підвищення якості,
зниженні витрат на транспортування і зберігання, зручність використання. Особливо це стало очевидним в останні десятиріччя, коли вітчизняним виробникам вже недостатньо тільки виготовляти продукт, вони повинні турбуватися про його збут, причому в конкуре
нції з найкращими західними зразками [1]. Основними ароматичними компонентами напоїв є соки з цитрусових, манго, гуави. Для України притаманні інші джерела багаті на ароматичні речовини –
листя горіхів, листя перцю, листя чорної смородини. Дослідження пр
оцесу вилучення ароматичних речовин здійснено на установці для мікрохвильового сушіння. Вона складається з мікрохвильової печі „CELEKTA”, потужністю 0,8 кВт., вакуумної установки, холодильного агрегату, конденсатора, ємностей для сухої і рідкої фракції. Ва
куум утворюється всередині спеціальної ємності, яка розміщена в печі [2]. Для вилучення ароматичних речовин сировину подрібнювали, розміщували в камері в середині спеціальної ємності, запускали вакуумний агрегат, подавали мікрохвильову енергію. Інтенсивні
сть мікрохвильової енергії регулюється в залежності від кількості сировини і від кількості остаточної вологи. Висушували листя при таких параметрах: потужність СВЧ –
0,5 кВт, тиск –
6
-
7 кПа, час висушування сировини до вологості 8
-
12 % на відміну від інших
способів склав –
10
-
15 хв.
Протягом висушування досліджували кількісний (рис.1) і якісний склад конденсату (табл.1). В перші 7
-
8 хвилин сушіння вилучаються із сировини в конденсат ефірні речовини, в другому періоді сушіння –
альдегіди, органічні кислоти,
присутність яких уповільнює випаровування легколетких компонентів, підвищуючи стійкість аромату. Завдяки унікальним властивостям –
селективному вилученню ароматичних смакових компонентів при зниженні тиску в апараті –
вакуумне сушіння дозволяє отримати е
кологічно чисті термолабільні продукти з рослинної сировини.
Для того щоб довести ефективність вакуумного вилучення ароматичних речовин порівняли кількість ароматичних речовин в зразках висушених різними способами. Оскільки відповідних стандартних методів
ще немає, кількість ароматичних речовин визначали за методом, сутність якого полягає в тому що контроль (вода) і дослідний зразок витримують в 1% розчині 184
біхромату калію а потім відтитровують К
2
Сr
2
О
7
, який не ввійшов у реакцію гіпосульфітом. Різницю називають «числом ароматів».
Рис. 1
–
Вплив часу сушіння під вакуумом на вихід конденсату ароматичних речовин
Таблиця 1
–
Число ароматів Найменування
сировини
листя
Конденсат
Свіже
Висушені в дослідній установці
Висушені в конвективній сушарці
Висушені природнім шляхом
Листя горіхів
10
3
7
9
11
Ефірна олія з вмістом оксикорічної кислоти (кумаринів)
Листя перцю
11
4
7
10
15
Ефірна олія з вмістом оксипіровиноградної кислоти
Листя чорної смородини
9
2
6
8
10
Ефірна олія з вмістом хінної кислоти, активної оксидази
Аналіз даних таблиці 1 свідчить про те, що вакуумне сушіння найбільш ефективно сприяє виділенню ароматичних речовин рослин. Про це свідчить їх зменшення на 70% порівняно зі свіжим листям, на 67% порівняно з висушеним природнім шляхом і на 40 % порівняно з
висушеними промисловими зразками. Збільшення числа ароматів в конденсаті пояснюється ферментативним синтезом нових ароматичних речовин під час вакуумного сушіння. Конденсат можно вводити в продукт нерозведеним, у вигляді розчину у необхідному розчиннику (
вода, масло, спирт) або в невеликій частці самого ароматизованого продукту. Оскільки найбільш прогресивним є виробництво безалкогольних напоїв з концентратів доцільно запропонувати останній спосіб. Один із принципів харчової комбінаторики полягає в тому, що якщо бажаного ефекту можна досягнути шляхом технологічної обробки сировини, то недоцільно використовувати харчові добавки [1]. Нами був розроблений концентрований овочевий напій з моркви, гарбуза, буряку з ароматом горіху, 185
смородини, перцю (табл.2). Дов
едено [3,4,5], що гарбуз, буряк і морква мають найкращі характеристики для створення порошкоподібних продуктів. Висушені під вакуумом з НВЧ
-
енергопідводом вони мають пористу структуру, швидко відновлюють свої властивості після додавання води. Гарбуз при е
кстрагуванні має дуже приємний смак та аромат у зв’язку з цим в напої його найбільший процент, буряк містить барвний фермент бетанін, який в свою чергу є найбільш термолабільним в порівнянні з іншою дослідною сировиною і не руйнується під час вакуумного су
шіння, що підтверджує досить високий коефіцієнт пропускання оптичної густини в зразках. При складанні рецептури овочевого напою буряк використовувався у кількості 20% від загальної маси. Морква багата поліфенольними сполуками, цукрами, вітамінами, що збага
чує напій відповідними компонентами. Оригінальність напою додають ароматизатори листя перцю, горіха, смородини, які насичують розчин пікантним смаком. Орієнтовні дози внесення ароматизатора складають 10
-
200 г на 100 кг готового продукту. Стосовно конкретно
ї рецептури це дозування уточнюється у відповідності до смаку і вимогами споживача. Таблиця 2
–
Рецептура овочевого напою.
Висушена та подрібнена сировина
Рецептура, %
Втрати і відходи, %
Норми витрат, г/кг
Морква
25
0,3
-
0,5
50
Буряк
20
0,3
-
0,5
50
Гарбуз
45
0,3
-
0,5
100
Ароматичний концентрат
10
0,1
10
При замочуванні продукт швидко відновлює свої властивості: колір, аромат, смак, має досить високий коефіцієнт пропускання оптичної густини. Оскільки ароматизатори складаються з летких компонентів де
яка їх частина втрачається при відкритому технологічному процесів, щоб виключити локальну надлишкову концентрацію виникає необхідність в ретельному перемішуванні. Запропонований спосіб виробництва концентрованих напоїв повністю закритий, ароматичні компоне
нти рівномірно розподіляються в порах висушених продуктів. Методи визначення та ідентифікації ароматичних речовин розроблені недостатньо і це дозволяє замаскувати недоліки застарілих технологій або взагалі фальсифікувати продукти. З точки зору безпеки житт
єдіяльності людини доцільно використовувати натуральні ароматичні речовини і продукти харчування які їх містять.
Висновки:
на підставі отриманих даних було доведено, що запропонований спосіб вакуумного сушіння може використовуватися в технології виготовлення сушених продуктів і ароматичних речовин. У подальшому промисловому виробництві сушені подрібнені овочі та відповідні ар
оматичні концентрати можуть використовуватися в якості готових блюд швидкого приготування, напівфабрикатів для подальшої переробки (кондитерська, м'ясо
-
молочна та інші галузі), в дитячому та дієтичному 186
харчуванні, для швидкого приготування напоїв, як запра
вки та добавки в гарячі страви, соуси, майонези. Список використаних джерел
1.
Осипова Л.А., Капрельянц Л.В., Бурдо О.Г. Функциональные напитки. –
Одеса: Издательство «Друк», 2007. –
288 с.
2.
Бичков Я.М. Розробка апарата та дослідження процесу обробки пряно
-
ефірної сировини при розрідженні з НВЧ
-
енергопідводом. -
дис...на здобуття канд. техн. наук –
2005./
3.
Патент на корисну модель 29891 UA МПК А23L 1/20 А23В 7/02. Спосіб одержання соєво
-
гарбузового порошку /Ю.Ф.Снєжкін, Т.О. Михайлик, В.А. Михайлик
, Ж.О. Петрова, О.С.Парняков -
№ 200712209; Заявл. 05.12.2007; Опубл. 25.01.2008, Бюл. №2.
-
58с.
4.
Патент на корисну модель 29892 UA МПК А23L 1/20 А23В 7/02. Спосіб одержання соєво
-
морквяного порошку /Ю.Ф.Снєжкін, Т.О. Михайлик, В.А. Михайлик, Ж.О. Петро
ва, О.С.Парняков -
№ 200712224; Заявл. 05.12.2007; Опубл. 25.01.2008, Бюл. №2.
-
58с.
5.
Патент на корисну модель 29889 UA МПК А23L 1/20 А23В 7/02. Спосіб одержання соєво
-
бурякового порошку /Ю.Ф.Снєжкін, Т.О. Михайлик, В.А. Михайлик, Ж.О. Петрова, О.С.Парня
ков -
№ 200712202; Заявл. 05.12.2007; Опубл. 25.01.2008, Бюл. №2.
-
58с.
Аннотация
Экспериментальные исследования процессов микроволнового сушения овощного сырья под вакумом
Мельник О
.И., Дубова Г
.Е. Арендаренко В.М.
Представлены результаты экспериментальны
х исследований процессов микроволновой сушки овощного сырья под вакуумом с целью извлечения ароматических веществ, интенсификации процесса и разработки технологии изготовления концентрированных овощных напитков, которые быстро восстанавливают свои свойства
.
Abstract
Receiving of plant natural aromatic substances and their effective use
O. Melnik, H. Dubova, V. Arendarenko.
The results of experimental research of processes of raw vegetable vacuum microwave drying for the purpose of aromatic substances extrac
tion and process intensification are considered, and also the development of the technology of making concentrate vegetable drinks quickly regenerating their properties are represented.
187
УДК 632.913:581.5
МЕХАНІЧНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЗБИРАННЯ І ЗНИЩЕ
ННЯ КОЛОРАД
СЬКОГО ЖУКА
Арендаренко В.М., к.т.н., Харак Р.М., к.т.н., Слинько О.П., к.т.н
.
Полтавська державна аграрна академія
В статті розглянута конструкція пристрою для механічного збирання і знищення колорадського жука та запропонована методика визначення його еф
ективної роботи.
Постановка проблеми. Основним шкідником посадок картоплі
є колорадський жук. Його можна знищити хімічним, біологічним або механічним способом. Існує цілий ряд механічних пристроїв для струшування шкідників з рослин з наступним їх знищенням
. Виходячи з того, що механічні пристрої для збирання колорадського жука ще недостатньо досліджені, виникла необхідність теоретично обґрунтувати ефективність їх роботи.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Проведений літературний огляд свідчить про те,
що подібні дослідження не виконувались [1]. Відомі різні конструкції пристроїв для механічної боротьби із колорадськими жуками займались [2
-
5]. Існують роботи, в яких механічне струшування поєднується з пневматичним всмоктуванням жука потоками повітря з п
одальшим знищенням [1,6]. Аналіз конструкцій вказує на те, що всі вони мають одну й ту ж функціональну схему (рис. 1).
Рис.1
–
Функціональна схема пристрою для збирання і знищення колорадського жука
Постановка завдання. Мета дослідження –
розробити загальний критерій оцінки ефективної роботи механічних пристроїв для збирання колорадського жука.
Виклад основного матеріалу.
Крона куща картоплі складається із стебел і листочків. Кількість яких відповідно позначимо через п
с
і п
л
. На стеблах і листочках м
ожуть одночасно перебувати m
д
дорослих жуків і m
л
їх личинок. При русі пристрою по рядкам активний струшувач збиває з крони куща даних шкідників у механізм збирання. Кількість струшених дорослих жуків позначимо через m
дс
, а кількість струшених личинок чере
з m
лс
. Взаємодія струшувача з рослиною приводить до травмування та пошкодження стебел і листочків. Кількість пошкоджених листочків позначимо через п
л
т
, а кількість пошкоджених стебел –
п
с
т
.
188
Пошкодження крони куща картоплі негативно впливає на розвиток буль
б, і як наслідок зменшується їх врожай.
Як правило, струшувачі виконуються у вигляді пластин, які підгинають кущ картоплі в напрямку механізму збирання. Для забезпечення повноти збирання комах струшувач встановлюється під кутом до осі ординат. Від величини
цього кута, розмірів підгибаючих пластин, швидкості руху агрегата, частоти обертання робочих органів струшувача буде залежати пошкодження крони куща. На кафедрі «Енергетичні засоби та сільськогосподарське обладнання» Полтавської державної аграрної академ
ії розроблений пристрій для механічного збирання і знищення колорадських жуків (рис.2) [7].
1
2
3
Н
10
6
6
7
8
9
4
H
4
5
5
2
10
3
11
11
Рис. 2
–
Схема пристрою для збирання і знищення жука.
Пристрій складається із рами 1 з опорними колесами 2, механізму струшування жу
ків, виконаного у вигляді пластини 3 для підгинання кущів, до якої жорстко, з можливістю регулювання довжини Н
і кутів встановлення α і β, прикріплено еластичні нижні 4 та верхні 5 зуби. Механізм знищення жука складається із з двох контактуючих один з одн
им котків 6, розміщених вздовж рядка в лотку 7 спряженому з копіюючою п’яткою 8. Котки своєю зовнішньою поверхнею спряжені із скатами 9, по всій довжині яких жорстоко встановлені еластичні щітки 10 під кутом до напрямку руху та горизонтальної площини.
Ела
стичні щітки 10 являються продовженням скатів 9 в сторону кущів картоплі. Кут нахилу скатів із еластичними щітками повинен бути таким, щоб забезпечувалось природне скочування жуків до котків. При гребеневій висадці картоплі кут нахилу скатів із еластичними
щітками завжди більший кута природного скочування жуків. Окрім того, скати із еластичними щітками повинні забезпечувати збирання жука на самій низькорослій рослині картоплі (сходи). Робочі поверхні котків 6 очищуються шкребками 11, встановленими в 189
верхній
частині лотка 7, що спряжені із котками 6. Котки 6 розміщені по напрямку руху пристрою.
Пристрій розміщується спереду трактора і працює наступним чином. При русі пристрою пластина 3 підгинає кущі в бік лотка 7 в момент підгинання кущів еластичні зуби 4 отряхують стебла картоплі в нижній частині куща, і еластичні зуби 5 отряхують стебла і листки у верхній частині куща, еластичні щітки 10 отряхують нижню частину куща із протилежного боку відносно еластичних зубів 4, личинки і дорослі жуки падають на механі
зм знищення і стисканням котків 6, що обертаються один напроти одного жуки знищуються. Котки 6 виконують функцію знищення жуків. Еластичні щітки 10 підвищують відсоток збору жуків за рахунок того, що щільно прилягають (контактують) із рослинами і виключают
ь ймовірність попадання жуків між кущами рослин.
До показників, які характеризують механічний пристрій збирання колорадського жука, відносяться: коефіцієнт повноти струшування жуків (
L
); коефіцієнт травмування крони куща (
К
); кут нахилу підгибаючих пластин
(
α
).
дс лс
д л
m m
L
m m
, СТ ЛТ
С Л
п п
К
п п
.
(1)
Теоретично умову ефективної роботи струшувача пристрою можна записати так:
д л
m m
L max L
; c
л
n n
K minK
; c
л
n n
minK
.
(2)
Виходячи з цього, ефективність роботи пристрою можна оцінити загальним критерієм:
,
F F L
.
(3)
Розглянемо загальний критерій як функцію двох основних і одного допоміжного показників, які розкладемо на окремі показники ефективності. Тобт
о, представимо загальний критерій як функцію багатьох критеріїв:
1 2
,,...,
n
L L L L
; 1 2
,,...,
n
K K K K
.
(4)
Тут і далі окремі критерії ефективності оцінюють роботу пристрою при його переміщенні уздовж рядків. Об’єднавши окремі критерії в один загальний, отримуємо:
1
p
i i
i
L L
; /
1
p
i i
i
K K
,
(5)
де i
–
вага окремих критеріїв, які оцінюють повноту струшування комах
-
шкідників;
/
i
–
вага окремих критеріїв, які оцінюють непошкодженість крони куща картоплі;
i
= 1…
р
–
кількість, оброблених пристроєм, кущів картоплі.
190
В інтегральній формі повнота струшування жуків описується наступним рівнянням:
L L x x dx
.
(6)
Це опосе
редкований критерій ефективності і він не враховує конструктивні особливості пристрою. Тому він не може бути прийнятим у подальших дослідженнях. У повній мірі ефективність роботи пристрою можна оцінити якісними й конструктивними параметрами. Об’єднавши ці критерії, в логарифмічному масштабі описане наступне рівняння:
дс лс
д л
m m
lnF ln ln
m m
.
(7)
Тоді загальний критерій ефективності набуває вигляду:
L
maxF max
при K min
®
.
Тобто, функція буде оптимальною тоді, коли пластина пристрою забезпечує не пошкодження крони куща, й одночасно робочі органи струшувача забезпечують повноту струшування жуків. Ця умова описується таким диференціальним рівнянням:
2
1 1
0
dF L dL
L
dL d
.
(8)
або
1
dL
L
d
.
(9)
Висновки.
Графічна інтерпретація залежностей (8), (9) дає можливість визначити оптимальний кут встановлення підгибаючої пластини пристрою, при якому забезпечується повнота струшування жуків та мінімально пошкоджується крона куща.
Список використаних джерел
1.
Гуцол Т.Д. Обґрунтування параметрів та режимів роботи пристрою для механічного збирання комах
-
шкідників просапних сільськогосподарських культур: Автореф. дис. … канд. техн. наук / Львів. держ. аграрн. університет. –
Львів, 2007. –
19 с.
2.
Механизм сбо
ра и уничтожения насекомых: А.с. 952188. СССР. МКИ А01М5/04 / П.Н. Кабанов –
Опубл. 23.08.82. Бюл. №31
–
4 с.
3.
Устройство для сбора и уничтожения колорадского жука: А.с. 1423078. МКИ А01М5/04 / Н.П. Огарева, С.К. Дерябин, Г.И. Ламкин, Н.С. Ларин, А.П. Сав
ельев –
Заявл. 04.11.85; Опубл. 15.09.88, Бюл. №
-
3с.
4.
Устройство для уничтожения насекомых: А.с. 1503723. СССР. МКИ А01М5/08 / Н.П. Огарева, Г.И. Ламкин, А.П. Савельев,Н.С. Ларин, С.К. Дерябин –
Заявл. 05.12.86; Опубл. 30.08.89, Бюл. №32 –
3 с.
191
5.
Деклараційний патент №44407 А України на винахід 6 А01М5/02 Пристрій для боротьби з колорадським жуком / В.А. Капровський –
№2000052985; Заявл. 25.05.2000; Опубл. 15.02.2002 –
4 с.
6.
Устройство для сбора насекомых с растений: А.с. 1503724. СССР. МКИ А01М5
/08 / И.Ф. Гончаров, А.А. Куривчак, О.И. Скрипников, П.В. Мацко –
Заявл. 04.05.87; Опубл. 30.08.89, Бюл. №32 –
4 с.
7.
Патент № 32770 України. Пристрій для збирання і знищення жука / Арендаренко В.М., Дубровін В.О., Прасолов Є.Я., Слинько О.П., Харак Р.М
. (Україна). –
№ u200801397; Заявл. 04.02.08; Опубл. 26.05.08, Бюл. № 1.
Аннотация
Механическое устройство для сбора и уничтожения колорадского жука
Арендаренко В.Н., Харак Р.Н., Слинько О.П.
В статье рассмотрена конструкция устройства для механического сбо
ра и уничтожения колорадского жука и предложена методика определения его эффективной работы.
Abstract
Mechanical device for collection and elimination of colorado beetle
W. Arendarenko, R. Kharak, O. Slinko
In the article the considered construction I will
build on for mechanical collection and elimination of colorado beetle the that offered method of determination of his effective work.
УДК 621
СТЕНДИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕН
НЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВИС
ІВНИХ АПАРАТІВ
Чвартацький І.І., к.т.н., Гнатьо П.М., Чвартацький Р.І.
Ві
докремлений Бережанський агротехнічний інститут національного аграрного університету
Приведені конструкції і характеристики стендів для дослідження якісних і кількісних параметрів висівних апаратів сівалок насіння. Встановлені конструктивні і технологічні параметри представлених стендів і дані рекомендації при їх проектуванні і виготовленні.
На нинішньому етапі реформування аграрного сектору країни важливим завданням є широке застосування високопродуктивних сортів зернових культур та впровадження інтенсивни
х і ресурсозберігаючих технологій їх вирощування. 192
Удосконалення існуючих способів сівби та технічних засобів точного висіву дозволить більш як у два рази зменшити норму висіву, а за рахунок створення оптимальних умов для перерозподілу насіння й розвитку ро
слин -
підвищити врожайність зернових культур на 10...15%.
Дослідженню технологічних процесів сівби точного висіву і стендового обладнання присвячені роботи ряду авторів [1,2,3,4], однак цілий ряд питань з розробки і проектування стендового обладнання потр
ебують свого подальшого вирішення.
Метою роботи є розроблення стендового обладнання для дослідження характеристик висівних апаратів насіння сільськогосподарських культур з метою визначення раціональних параметрів і режимів роботи. Робота виконується згідн
о постанови Кабінету Міністрів України “Про розвиток сільськогосподарського машинобудування і забезпечення агропромислового комплексу конкурентноздатною технікою” на 2004
-
2008роки.
Для вирішення цієї проблеми нами розроблено стенд для дослідження якості по
сіву насіння (рис.1), який складається з рами 1 на якій встановлені основні вузли. З лівої сторони рами жорстко встановлено висівний апарат з бункером 2, в середині якого на направляючих типу ластівчиного хвоста 3, з можливістю радіального переміщення, вс
тановлено конічний барабан 4, по периферії нижньої основи якого концентрично розміщені комірки 5 для висіву насіння. Конічний барабан встановлено на вертикальному привідному валу 6 з електродвигуном 7, а під коміркою 5 виконано вікно для переміщення насіни
н в зону висіву. Направляючі 3 жорстко закріплені до рами, всередині якої жорстко на підставках 8 встановлено опорний диск 9, який через тіла кочення 10 взаємодіє з нижнім торцем поворотного стола 11. Зверху на поворотний стіл встановлено чутливий оптични
й екран 12, який з’єднаний з комп’ютерною системою 13 через аналогов
-
цифровий перетворювач 14. Привід поворотного стола 11 здійснюється від індивідуального двигуна 15, а керування процесом дослідження здійснюється з пульта керування 16. Крім того зверху чу
тливого оптичного екрану 12 встановлено сітку з комірками 2
×2 мм для розміщення висівних зерен з метою їх фіксації на одному місці.
Робота стенда для дослідження якості посіву насіння здійснюється наступним чином. Насіння засипається у бункер 2 висівного а
парату і останній виставляється у відповідному місці над чутливим оптичним екраном 12 і сіткою 19, який повертається разом з поворотним столом 11. Під час виконання підготовчих робіт здійснюється синхронізація роботи комп’ютерної системи 13, електродвигуна
15, приводу конічного барабана 4 і приводу поворотного диска 10. Швидкості приводів вибираються за умови швидкості агрегата, яка становить 2…3
м/с, віддалі між насінинами в рядку 5…11
см. Крім того зміною положення висівного апарату можна також контролюва
ти його швидкість.
Після цього з пульта керування 16 включається поворотний стіл 11, який провертається, і на нього періодично випадають насінини, розміщення яких і віддаль а між ними фіксується комп’ютерною системою 13 через аналогово
-
193
цифровий перетворюва
ч 14 і чутливий оптичний екран 12. Змінюючи швидкість провертання висівного барабана і поворотного стола отримуємо дані, які обробляє комп’ютерна система і видає результати дослідження. Сітка з чутливим екраном забазпечує стабільне розміщення насінин на по
воротному столі 11.
Рис. 1 –
Стенд типу “рухоме поле” для дослідження характеристик висівних апаратів а) стенд в роботі б) [4]
Стенд фактично представляє собою “рухоме поле” на якому моделюють різні варіанти технологічного процесу висіву. До недоліків стенда слід віднести те, що після використання всієї площі стола, насіння необхідно збирати відомим методами і після цього можна повторювати досліди.
Технічна характеристика стенда:
–
потужність електродвигуна N
дв
=1,1 кВт; –
кількість обертів n
дв
=930 об/хв.; –
діаметр стола D
ст
=1500 мм; –
діапазон регулювання швидкостей висівного апарату V
=0,5
-
4 м/с.
Цих недоліків позбавлений стенд, (рис.2), який в автоматичному режимі à)
á
)
194
здійснює самоочищення від висіяного насіння. Рис. 2
–
Стенд конвеєрного ти
пу для дослідження характеристик висівних апаратів [5]
Цей стенд (рис.2) виконаний у вигляді рами 1 до якої жорстко закріплена вертикальна стійка 8, а до неї жорстко закріплено висівний апарат з бункером 3, в нижній частині якого встановлено висівна котушк
а 4. Під висівною котушкою встановлено лівий кінець стрічкового конвеєра (рухомий стіл) 5, рухома стрічка 6 якого покрита сіткою 14 з розміром комірки 2х2 мм для фіксації положення зерен 15 після висівання. Причому вісь висівної котушки 4 і вісь привідного
вала 7 стрічкового конвеєра встановлена на вертикалі, яка проходить через них. Привід висівного апарата 4 і стрічкового конвеєра 6 здійснюється від електродвигуна 2 через відомі передачі з пристроєм регулювання швидкості обертання стрічки гвинтового конве
єра і висівної котушки (на кресленні не показано) відомими способами. На другому кінці стрічкового конвеєра встановлена ємкість для збирання насіння 13.
Для встановлення точності висіву насіння висівним апаратом 4 служить кінокамера 9, яка системою каналі
в зв’язана з комп’ютером 10, який фіксує дані про роботу висівного апарата. Це продуктивність, віддаль між зернинами 15, як по довжині рядка так і по ширині між ними, величини відхилення і аналізує роботу вцілому висівного апарата.
На рамі 1 жорстко закріп
лена панель 12 з пультом керування 11, який керує роботою стенда з пристроєм регулювання швидкості обертання стрічкового конвеєра і висівного апарата (на кресленні не показано)
Робота стенда для дослідження характеристик висівних апаратів здійснюється наст
упним чином. Насіння 15 засипається в бункер 3 і після повної підготовки стенда до роботи з пульта керування 11 включають спочатку 195
стрічковий конвеєр 6, кінокамеру 9 з комп’ютером 10, після чого висівний апарат 3. При висіві насінини попадають на рухому ст
річку 6 і сітку 14 з комірками, яка фіксує їх положення, а за допомогою кінокамери і комп’ютера отримують всю необхідну інформацію про роботу висівного апарату. Після завершення досліджень виключають всю апаратуру.
На 18 і 19 Міжнародній виставках
-
ярмарк
ах “Агро
-
2006” і “Агро
-
2007” в с. Чубинському Київської області за розробку стендів автори нагороджені грамотами Міністерства аграрної політики. До переваг стенда відноситься те, що він відпрацьований на технологічність, значно скорочення часу на проведен
ня досліджень, площа досліджень займає обмаль площі і зручний в проведенні експериментів, а також має зменшені габарити і знижені енерговитрати.
На основі проведених досліджень можна зробити наступні висновки:
1. Розроблені конструкції стендів для дослідже
ння характеристик висівних апаратів насіння сільськогосподарських культур з визначенням їх конструктивних і технологічних параметрів.
2.
Спроектовані і виготовленні стенди, які відпрацьовані на технологічність конструкції і пройшли виробничі випробування і
готові до впровадження у виробництво.
Список використаних джерел
1.
Басин В.С., Брей В.В., Погорелый Л.В. и др.. Машины для точного посева промышленных культур. –
К.: Техника, 1987, –
157 с.
2.
Бойко А.І. та інші. Нові конструкції грунтообробних та посівн
их машин. –
К.: В
-
во Кіровоградського національного технічного університету –
2003, –
204с.
3.
Шведик М.С., Решетило О.М. Вплив тиску зернового шару на висівні елементи. Збірник наукових праць Луцького державного технічного університету “Наукові нотатки”, Луцьк: 2002, С.289
-
294.
4.
Патент №10433 Україна. Висівний апарат точного висіву насіння. Чвартацький І.І., Гнатьо П.М. та інші. Бюл. №11, 2005. –
3с.
5.
Патент №19336. Україна. Стенд для дослідження характеристик висівних апаратів. Чвартацький І.І., Гнать
о П.М., Бюл. №3, 2006. –
3с.
Аннотация
Стенд для исследования характеристик высевных аппаратов
Чвартацкий И.И., Гнате П.М., Чвартацкий Р.И.
Приведены конструкции и характеристики стендов для исследования качественных и количественных параметров высевных аппаратов сеялок семян. Установлены конструктивные и технологические параметры представленных стендов и даны рекомендации при их проектировании и изготовлении.
196
Abstract
A stand is for research of descriptions of sowing vehicles
I.Chvartackiy, P.Gnate, R. C
hvartackiy
Constructions and descriptions of stands are resulted for research of high
-
quality and quantitative parameters of sowing vehicles of macshine of seed. The structural and technological parameters of the presented stands are set and recommendations are given at their planning and making.
УДК 630. 33.30
ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТР
УКЦІЇ ПРОСАПНИХ КУЛЬ
ТИВАТОРІВ
Слинько О.П., Дубровін В.О., Прасолов Є.Я., Браженко С.А.
Полтавська державна аграрна академія
Національний аграрний університет, м. Ки
їв
Запропоноване конструктивне рішення дозволяє знизити енергоємність та трудомісткість, підвищити ефективність боротьби з бур’янами, забезпечити виконання комплексу операцій по підтриманню оптимального водно
-
повітряного режиму ґрунту та підживлення рослин
.
Виробництво продовольчої продукції є одним із вирішальних напрямів господарювання будь
-
якої країни. Проблема забезпечення населення якісною екологічно безпечною продукцією в достатньому об’ємі, лягає на плечі аграріїв. Сучасні тенденції інтенсифікації сі
льськогосподарського виробництва вимагають від них зниження енергоємності та трудомісткості технологічних процесів з одночасним нарощуванням темпів виробництва. Це можливо лише за умови розробки та впровадження високопродуктивної, надійної, екологічно
-
безп
ечної техніки, конструкція якої була б теоретично та практично обґрунтована, з урахуванням агротехнічних вимог та умов застосування.
Одне з провідних місць у сільськогосподарському виробництві займають просапні культури (кукурудза, соняшник, картопля, цукр
ові буряки, рапс), яким належить значна частка посівних площ України. Сьогодні вони використовуються не лише як продовольчі та технічні культури, а ще й як енергетичні, що підвищує їх вартість на ринку та надає їм статусу товарної продукції, отже робить їх
виробництво прибутковим. Технологічний процес їх вирощування потребує постійного контролю над забур’яненістю посівів та дотриманням інших агротехнічних вимог, а також залишається доволі трудомістким і вимагає застосування ручної праці.
В сучасній інтегров
аній системі боротьби з бур’янами головна роль належить хімічним методам, основною перевагою яких є висока ефективність. Але, як за кордоном так і в Україні, все більша увага приділяється екологічній безпеці сільськогосподарського виробництва. Таким вимога
м відповідають 197
механічні методи боротьби з бур’янами. До того ж, у зв’язку із заміною застосування гербіцидів на механічний обробіток ґрунту заощаджуються від 10 до 35 у.о. коштів на гектар, залежно від культури та вартості гербіцидів. [1]
Таким чином, одн
им із важливих завдань, які стоять перед сучасним сільськогосподарським виробництвом є підвищення ефективності технологічного процесу вирощування просапних культур, шляхом вдосконалення конструкції ґрунтообробних машин, зокрема для догляду за посівами, осо
бливо в початковий період їх росту.
Ефективність знищення бур’янів при роботі просапних культиваторів залежить від ширини захисної зони рядка. Під час виконання міжрядного обробітку ґрунту існуючі просапні культиватори УСМК
-
5,4 КФ
-
5,4, КРН
-
4,2 та інші зали
шають не обробленими захисні зони рядків шириною 25 та 30 см, відповідно до ширини міжрядь 45 та 70 см. Таке співвідношення робить неможливим задовільне знищення бур’янів, тому додатково використовується ручна праця, або від механічного обробітку взагалі відмовляються на користь застосування гербіцидів. Способи використання ротаційних борінок для обробітку ґрунту в захисних зонах (культиватори «Плай
-
М», КРН
-
5,6 та ін.) засвідчили ефективність розвитку даного напрямку, проте у випадках складного рельєфу при
зводили до періодичного пошкодження культурних рослин. Отже, аналіз рівня техніки робить очевидним завдання вдосконалення конструкції просапних культиваторів, направлене на ефективне знищення бур’янів у захисних зонах рядка, при мінімальному пошкодженні к
ультурних рослин.
Сучасні тенденції інтенсифікації виробничих процесів, збільшення продуктивності праці, робочих швидкостей та зменшення енергозатрат –
вимагають від ґрунтообробних машин забезпечення комплексного виконання операцій по догляду за посівами п
ри зменшенні кратності обробітку, що не лише заощадить кошти, а й попередить переущільнення ґрунту, яке негативно впливає на врожайність сільськогосподарських культур. Це завдання вирішується використанням комбінованих культиваторів, з покращеною конструкц
ією.
Питаннями використання комбінованих агрегатів із ротаційними дисками при обробітку захисних зон, займалися радянські вчені ще у другій половині ХХ століття (Бузєнков Г.М. та Бурченко П.М.) [2]. Теоретичні основи та розрахунки конструкції культиваторів
були закладені у той же період українськими вченими Василенком П.М. та Бабієм П.Т. [3]. На сьогоднішній день безпосередньо питаннями догляду за посівами просапних культур займаються провідні науковці вищих навчальних закладів Києва, Харкова, Кіровограда, Житомира, Львова та ін., праці яких містять предметні пропозиції щодо вдосконалення технологічного процесу та конструкції машин.
Аналіз досліджень цього напрямку виявив необхідність системного підходу до вирішення поставлених завдань перед конструкцією ґрунтообробних машин для догляду за посівами просапних культур.
Метою досліджень є покращення конструкції робочих органів комбінованих агрегатів, для забезпечення комплексного виконання операцій з 198
максимальною їх ефективністю, а також теоретичне та практич
не обґрунтування розроблених вдосконалень, з подальшим впровадженням у виробництво. Дослідження виконані відповідно до державної тематики науково
-
дослідницьких робіт Національного аграрного університету, лягли в основу наступних розробок.
Конструкція запро
понованого комбінованого культиватора включає в себе причіпний пристрій, раму зі з’єднаними з нею секціями культиваторних лап, розміщених послідовно на окремих гряділях з копіювальними колесами, згідно розробки за культиваторними лапами встановлено ротацій
ні робочі органи з привідними та робочими зубами, розташованими на маточині з віссю, розміщеною в поперечно
-
вертикальній площині під кутом, що регулюється в межах, оптимальних для обробітку, до вертикально
-
повздовжньої площини під кутом 0±30
о
до вертикалі.
Обґрунтоване взаємне розміщення робочих органів комбінованого культиватора дозволяє докорінним чином змінити якість виконання міжрядного обробітку ґрунту, що неможливо досягти при використанні окремих переваг запропонованої конструкції [4].
Для дослідженн
я запропонованого комбінованого культиватора на ефективність його роботи, зокрема при обробці захисних зон, в залежності від початкових умов, для підтвердження розроблених теоретичних і аналітичних положень щодо вдосконалення конструкції та визначення конс
труктивно
-
технологічних параметрів робочих органів ротаційного типу –
колективом авторів була розроблена «Універсальна установка для дослідження технологічних процесів у рослинництві» [5]. Ця установка забезпечує проведення досліджень в лабораторних та нап
іввиробничих умовах без прив’язки до сезонності; виконання робіт в автоматичному режимі з оперативним збиранням, обробкою, аналізом, показом, зберіганням інформації та керуванням процесів дослідження, підвищенням достовірності контролю.
Після підтвердження
теоретичних розрахунків та ефективність заданих параметрів комбінованого культиватора в лабораторних та напіввиробничих умовах були проведені дослідження на виробництві. Виробнича перевірка робочих органів ротаційного типу була проведена на полях ТОВ «Зла
года» Полтавського району та СТОВ «Орданівське» Диканського району Полтавської області, на загальній площі посівів соняшнику та кукурудзи 150 та 100 га відповідно. За їх результатами ефективність використання спроектованих робочих органів становить 70…80% від знищення бур’янів в захисних зонах, з мінімальним пошкодженням культурних рослин та відповідністю умовам агротехнічних вимог, щодо міжрядного обробітку ґрунту просапних культур.
Для вдосконалення конструкції комбінованого культиватора шляхом введення н
ових конструктивних елементів, обґрунтування раціональної послідовності взаємного розміщення робочих органів, при обробці просапних культур, міжрядь, кущів та виноградників, та одночасного з цим інтенсивного перемішування ґрунту робочими зубами нової конст
рукції у захисних зонах рядків при виконанні технологічного процесу для 199
ефективного знищення бур’янів з одночасним локальним внесенням рідких або рівномірного цілеспрямованого розкидання сипучих хімічних препаратів по ширині захвату агрегату і одночасного контролю виконання процесу, що в цілому підвищує функціональну здатність, ефективність, надійність його роботи і зручність експлуатації, був розроблений культиватор «ОПС» [6].
Наступним етапом вдосконалення конструкції було створено комбінований культивато
р «ОПС
-
1», який відрізняється тим, що за культиваторними лапами встановлені ротаційні робочі органи з привідними зубами і секціями обертових розрихлювачів, закріплених на окремих маточинах, з’єднаних із шестернями, що обертаються, контактуючи хоча б із одн
им сектором привідної шестерні. Така конструкція забезпечує ефективне знищення бур’янів при стабільному й достатньому самоочищення привідних та робочих розрихлювачів від налипання ґрунту та рослинних решток, суттєво покращує обробіток в захисних зонах довк
ола культурних рослин при незначному (4,7%) пошкодженні їх кореневої системи і без використання ручної праці чи гербіцидів [7].
Таким чином, запропоновані комплексні дослідження по вдосконаленню конструкції комбінованих культиваторів, для підвищення ефекти
вності технологічного процесу вирощування просапних культур, включає в себе розробку конструкції ротаційного робочого органу, з подальшим його вдосконаленням. Запропоноване конструктивне рішення дозволяє знизити енергоємність та трудомісткість виробництва,
підвищити ефективність боротьби з бур’янами, забезпечити виконання комплексу операцій по підтриманню оптимального водно
-
повітряного режиму ґрунту та підживлення рослин. Ефективність цих розробок була підтверджена лабораторними, напіввиробничими та польови
ми дослідженнями і перевірена під час виробничого процесу. Це стало підґрунтям для отримання охоронних документів на кожне з представлених конструктивних рішень культиваторів.
Список використаних джерел
1.
Кленин А.Н., Халанский В.Н. Сельскохозяйственные и
мелиоративные машины. (Элементы теории и рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы) –
М.: Колос, 1980. –
671с.
2.
Бузенков Г.М., Бурченко П.М., Кабаков Н.С., Портнов М.М. Проблема комбинированных машин и орудий. Вестник с.
-
х. на
уки, 1974.
-
№10 -
с.21…32.
3.
Василенко П.М., Бабій П.Т.
-
Культиватори (конструкція, теорія і розрахунок). К.: УА СГН, 1961р. –
240с.
4.
Патент №75203 Бюл. №3, 2006р. «культиватор комбінований».
5.
Патент №34293 бюл. №15, 2008р., «Універсальна установка для дослідження технологічних процесів в рослинництві».
6.
Патент № 32345 бюл. №9, 2008 р. «Комбінований культиватор ОПС». 7.
Патент № 34345 бюл. №15, 2008р. «Комбінований культиватор.
200
Аннотация Совершенствование конструкции пропашных культиваторов
Слинь
ко О.П., Дубовин В.О., Прасолов Е.Я., Браженко С.А.
Предложеная конструктивное решение позволяет уменшыть энергоемкость и трудоемкость, повысить эффективность борьбы с сорняками, обеспечить выполнение комплекса операций по поддержанию оптимального водно
-
во
здушного режима почвы ы подкормки растений.
Abstract
Perfection of construction of the cultivated cultivators
O.Slinko, V. Dubovin, E. Prasolov, S. Bragenko
The Predlogenaya structural decision allows umenshit energoemkost and labour intensive, to promote efficiency of fight against weeds, to provide implementation of complex of operations on maintenance of the optimum water
-
air mode of soil of the I additional fertilizing of plants.
УДК 631.633.51
ДОСЛІДЖЕННЯ РІЖУЧОГО
АПАРАТУ КОНОПЛЕЗБИРА
ЛЬНИХ МАШИН
Гридяк
ин
В.О. к.т.н., доц. Богомолова
В.П. ст. викл.
, Гога
О.В. студ
Глухівський державний педагогічний університет, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка
Приведені дослідження ріжучого апарату з гострими ши
рокими протиріжучими пластинами для коноплезбиральних машин.
Приведемо аналіз роботи ріжучих апаратів коноплезбиральних машин обгрунтовано кінематичні, геометричні та конструктивні параметри раціонального ріжучого апарату для конопель.
На всіх раніше створ
ених коноплезбиральних машинах знайшли застосування сегментні ріжучі апарати, аналогічні апаратам косарок та зернозбиральних машин [1]. Як показують дослідження, на збиранні конопель застосування ріжучих апаратів вказаних типів мають суттєві недоліки. Напр
иклад, в процесі експлуатації часто виходять з ладу сегменти ножа, швидко викришуються та затуплюються леза ріжучих частин; внаслідок затуплення лез та збільшення зазорів між протиріжучими пластинами пальців і сегментами ножа погіршується якість зрізу і ві
дбувається забивання апарату волокном плосконі та плутанини [2]. Ці недоліки настільки важливі, що виникла необхідність створення ріжучого апарату, який більш повно відповідав би біологічним особливостям культури (дводомність, волокнистість, жорсткість 201
сте
бел) і умовам збирання конопель. Розробка раціонального ріжуючого апарату для коноплезбиральних машин проводилась в інституті луб'яних культур за участю авторів. Обґрунтування типу ріжучого апарата заключалось в слідуючому.
В ріжучих апаратах косарок і зер
нозбиральних машин за конструкцією яких створювалися ріжучі апарати для конопель, активною частиною були сегменти ножа. Протиріжучі пластини пальців виконували пасивну роль, вони тільки підтримували стебла, зрізані сегментами ножа.
Так як стебла трав і зер
нових культур є за своїми фізико
-
механічними властивостями досить гнучкими і вплив їх природньої опори на стійкість не значна, леза сегментів ножа , із
-
за малого опору відгину, не врізаються в стебла до початку стикання їх з боковою кромкою пальцевої пласт
ини.
Тому майже всі стебла трав і зернових культур зрізуються біля пальця, тобто з опорою.
Стебла конопель мають велику жорсткість і добре закріплені в грунті своєю розвиненою корневою системою. Внаслідок чого вони стійкі і з великою силою опираються відги
наючій дії частин ріжучого апарату.
Результати проведених досліджень з метою визначення величини відгину стебла конопель і величини врізання леза сегмента в стебла (рис.1 і рис.2) показають, що леза сегмента ножа входять в стебла на самому початку їх відги
ну. Так, при відгині стебла діаметром 8 мм тільки на 10 мм ( на висоті 50 мм) зусилля відгину досягає 3 кг. При такому зусиллі леза насічного сегмента врізуються в стебла на глубину 3,2 мм. Якщо врахувати, що на існуючих коноплезбиральних машинах максима
льний відгин крайнього стебла до стикання його з кромкою пальцьової пластини досягає 60 мм, то стає зрозумілим, що зріз стебел конопель сегментним ріжучим апаратом не може відбуватися без значного врізання лез сегмента ножа в стебла в процесі відгину їх до
кромки пальцевої пластини.
Тому робота сегментного ріжучого апарату коноплезбиральної машини повинна базуватися не тільки на якісному зрізі стебел конопель при защемленні їх між ріжучими і протиріжучими частинами апарату, але і на процесі врізання ріжучих
частин в стебла в процесі їх відгину.
Це явище на першій фазі зрізу дозволяє при відповідних умовах здійснювати безупорний зріз відгинаючих стебел (повний чи частковий) до моменту защемлення їх. Протиріжучі пластини пальців повинні бути гострими і мати та
ку ж конструкцію, як і сегменти ножа.
Заміна звичайних протиріжучих пластин пальців на гострі пластини, аналогічні сегментам ножа, дозволяє також скоротити час зрізу стебел на наступній другій фазі зрізу.
Здійсненя ріжучим апаратом коноплезбиральної машини
без упорного зрізу частини стебел і скорочення часу зрізу на другій фазі дають можливість значно підвищити його експлуатаційну надійність зменшенням і більш рівномірним розподілом навантажень, які діють на ріжучі частини, а також збільшити робочі швидкост
і коноплезбиральної машини.
202
Рис. 1
–
Залежність відгину стебла q від зусилля відгину Р
1
-
d
=
5 мм; 2
–
d
=
8 мм; 3
–
d
=
9 мм
Рис. 2
–
Залежність глибини S врізання леза в стебло від зусилля Р, прикладеного до леза:
1
-
d
=
7 мм; 2
-
d
=
8 мм; 3
-
d
=
9 мм
203
Суттєвий вплив на роботу ріжучого апарату коноплезбиральної машини має наявність в стеблестої конопель стебел перестиглої плосконі і путанини. Ці стебла в багатьох випадках під впливом атмосферних опадів до збирання вимочуються і перетворюються в тресту, яка важко зрізається, так як із неї при цьому виділяється волокно.
При затупленні ріжучіх кромок сегментів і утворенні зазору між сегментами ножа і протиріжучими пластинами пальців ріжучий апарат швидко забивається волокном, в резу
льтаті чого машина втрачає роботоздатність.
Тому для забезпечення надійної роботи ріжучого апарату коноплезбиральної машини в будь
-
яких умовах необхідно, щоб ріжучі частини його під час роботи самозаточувались і була можливість індивідуального регулювання щільності прилягання протиріжучих пластин пальців до сегментів ножа.
На основі вищевикладеного в якості раціонального ріжучого апарату для коноплезбиральних машин нами розроблено сегментний апарат (рис. 3), пальці якого оснащені гострими широкими протиріжу
чими пластинами (такими ж, як і сегменти ножа) і мають циліндричні виступи, які входять в напівкруглий паз пальцьового бруса.
Цей апарат зрізає стебла як при їх відгині, за рахунок швидкості руху машини, так і на другій фазі зрізу, при защемленні стебел мі
ж сегментами ножа і протиріжучими пластинами. На другій фазі стебла зрізуються одночасно з двух сторін, в 1,35 –
2 раза швидше ніж звичайним ріжучим апаратом. Це дозволяє проводити збирання конопель на підвищених швидкостях руху машини.
Рис.
3
–
Ріжучий апарат для коноплезбиральних машин:
1
–
палець; 2
–
циліндричні виступи на пальці; 3
–
регулювальний гвинт; 4
–
пальцьовий брус; 5
–
болт спеціальний із циліндричною головкою; 6 –
пластина терта; 7 –
ніж.
Завдяки наявності на кожному пальці циліндричних ви
ступів за допомогою регулювальних гвинтів можна змінювати кут нахилу пальців до горизонту і тим самим проводити індивідуальне регулювання щільності прилягання сегментів пальців до сегментів ножа, що покращує якість зрізу 1
2
3
4
5
6
7
204
стебел і забезпечує добру роботу рі
жучого апарату при будь якому стані стеблестою конопель.
Проведеними дослідженнями ставилось завдання встановити основні параметри нового ріжучого аппарату з метою забезпечення оптимальних умов для зрізу стебел на першій і другій фазах.
Для вивчення першої
фази зрізу стебел конопель і вияснення оптимальних умов виконання такого зрізу проведено ряд експерементальних досліджень на спеціально розробленому приладі. Для дослідів використовувались свіжо зрізані стебла конопель сорту ЮС
-
1 на стадії технічної стигл
ості. В якості лез були прийняті сегменти косарок з гладкими лезами і зернозбирального комбайна з лезами насічного типу.
Дослідами встановлено вплив величини кута між ріжучою кромкою леза і напрямком абсолютної швидкості його руху, швидкості різання, кута нахилу леза до горизонту та інших параметрів на величину відгину стебла, площу чистого зрізу і роботу зрізу (рис. 4).
Рис. 4
–
Залежність питомої роботи зрізу, площі чистого зрізу F і відгину стебла q від кута V між ріжучою кромкою леза і напрямком його абсолютного переміщення
На основі отриманих залежностей, а також результатів теоретичних досліджень встановлені оптимальні умови виконання зрізу ріжучими частинами апарату.
205
Зокрема, встановлено, що зріз повинен бути ковзким. Для виконання такого зрізу кут нахилу ріжучих кромок протиріжучих пластин пальців до їх осі симетрії повинен бути 29
-
30° при насічних лезах, а кут нахилу ріжучих кромок сегментів ножа -
20° при гладких лезах.
Для забезпечення якісного зрізу стебел і зменшення навантажень на ріжучі частин
и апарата кут нахилу лез його ріжучих частин до горизонту повинен бути додатнім.
Для протиріжучих пластин пальців кут нахилу їх до горизонту, при якому відсутнє зусилля згину, яке діє на лезо, може бути визначений за формулою:
cos
g
h
sin
g
1
htg
arctg
2
2
2
де ε –
кут між ріжучою кр
омкою леза і напрямом його абсолютного руху;
h –
висота зрізу;
g –
відгин стебла (визначається дослідним шляхом); φ –
кут тертя стебел по ріжучій кромці.
Рис. 5
–
Залежність питомої роботи зрізу α, площі чистого зрізу F і відгину стебла q від швидкості різання Vр
Найбільш раціональні швидкості різання стебел конопель без опори перевищують 2 м/с.
Такі швидкості можуть бути досягнуті для лез ножа при роботі машин на підвищених швидкостях. Мінімально допустимою швидкістю для зрізу стебел конопель без опори можна вважати швидкість 1,1
-
1,2 м/с.
206
Рис. 6
–
Залежність питомої роботи зрізу α і площі чистого зрізу F від кута β нахилу леза до горизонту
Завдяки наявності в новому ріжучому апараті гострих протиріжучих пластин, аналогічних сегментам ножа, час зрізу ко
жного окремого стебла цим апаратом, як показали експерименти та теоретичні дослідження, в 1,35
-
2,0 рази менше часу зрізу такого ж стебла звичайним ріжучим апаратом.
Дослідження другої фази зрізу дозволили вивести наступні формули для визначення часу зрізу одиночного стебла.
а) для стебел діаметром в місці зрізу до 7 мм
cos
2
sin
1
x
ср
d
t
б) для стебел з діаметром більше 7 мм
cos
2
x
ср
d
t
де α
–
кут нахилу ріжучих кромок до осі симетрії сегмента або протиріжуючої пластини (для апаратів у яких сегменти ножа і протиріжучі пластини мають рівні кути);
d
–
діаметр стебла;
εx –
відносна швидкість руху ножа.
В розробленому ріжучому апараті сегменти ножа і протиріжучі пластини пальців прийняті, з метою уніфікації, однаковими, з насічкою лез і кутом нахилу ріжучих кромок лез до осі симетрії 29°.
Новий ріжучий апарат встановлений на всіх розроблених в останній час коноплезбиральних машинах (коноплежатці ЖК
-
1,9, коноплезбиральному комбайні ККУ
-
1,9), він пройшов державні випробування і рекомендований до виробництва.
207
Список використаних джерел
1. Гонч
аров Г.И. комбайновая уборка конопли. Труды. Всесоюзный научно
-
исследовательский институт лубяных культур. К., 1959.
-
С261
-
266.
2. Лук’яненко П.В. Передумови до процесу збирання насіннєвих конопель збиральним комбайном Селекція, технологія вирощування і зби
рання луб’яних культур. Глухів: ІЛК, 2001.
-
С.133
-
142.
Аннотация
Исследование режущего аппарата коноплеборочных машин
Гридякин В.А., Богомолова В.П.
, Гога А.В.
Приведены исследования режущего аппарата с острыми широкими противорежущими пластинами машин для уборки конопли.
Abstract
Study of the cutting device hempharvesters V. Gridiakin, V. Bogomolova
, A. Goga
The Broughted studies of the cutting device with sharp broad moving toward plate of the machines for cleaning the hemp.
УДК 631.333
РУХ ПЛОСКОЇ ТА КУЛЯС
ТОЇ ЧАСТИНОК ТВЕРДИХ
МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ ПО ПРЯМОЛІНІЙ
НІЙ ТА КРИВОЛІНІЙНІЙ
ШОРСТКИХ ПОВЕРХНЯХ ЛОТКОВОГО ТУКОНАПРЯМЛЯЧА ПІД Д
ІЄЮ СИЛИ ТЯЖІННЯ
Ловейкін
В.С., д. т. н., проф., Дитюк
А.І., здоб.
Національний аграрний університет
Визначено ш
видкість руху плоскої і кулястої частинок твердих мінеральних добрив по прямолінійній та криволінійній шорстких поверхнях лоткового туконапрямляча під дією сил тяжіння, досліджено залежність швидкості руху твердих частинок добрив від довжини лотка туконапр
ямляча.
Досліджуємо рух частинки добрив вздовж лотка туконапрямляча, який має еліптичну форму поперечного перерізу та складається з двох частин: прямолінійної, яка має кут нахилу α
0
до розкидального диска, і криволінійну, виконану в формі дуги кола, радіу
сом R, забезпечуючи плавне сходження частинки добрива від конвеєра по лотку тукоспрямувача в напрямку руху вздовж лопатки диска відцентрового розкидача твердих мінеральних добрив.
Розглянемо випадок (рис.1), коли на ділянці ОА частинка рухається по 208
площині
, нахиленій до горизонту під кутом α
0
, а на ділянці АВ по поверхні, яка в перерізі являє собою дугу кола радіусом R
. Нехай частинка 1 в перерізі має форму прямокутника із розмірами a і b. Причому а > b. Площина 2 прямолінійна, а поверхня 3 –
криволінійна.
Рис.1 –
Схема руху частинки по похилій площині
Розглянемо сили, що діють на частинку 1: G –
сила тяжіння пластинки, яка визначається залежністю G = mg, де m –
масса частинки; g –
прискорення вільного падіння. Розкладемо цю силу на дві складові: G
x
, яка п
аралельна осі x і G
y
, яка паралельна осі y. Ці складові визначаються залежностями:
G
x
= mg sinα
0
; G
y
= -
mg cosα
0
(1)
З боку площини 2 на частинку 1 діє реактивна сила, яка визначається залежністю: N = -
G
y
= mg cosα
0
(2)
Оскільки поверхня 2 є
шорсткою, то при русі частинки 1 по цій поверхні виникає сила тертя F
f
, яка направлена протилежно вектора швидкості руху частинки і визначається за формулою: F
f
= fN = f mg cosα
0
, (3)
де f –
коефіцієнт тертя ковзання між частинкою 1 і площиною 2.
Част
инка 1 може ковзати по поверхні 2 і повертатись відносно ребра, що проходить через точку С. Якщо G
y* a/2 ≥ G
x*
b/2, то частинка 1 ковзає по поверхні 2, якщо G
y* a/2 < G
x*
b/2, то частинка ковзає по поверхні та перекочується відносно ребер. Розглянемо перши
й випадок руху частинки, коли вона тільки ковзає по поверхні.
Визначимо швидкість руху частинки по площині 2. Для цього скористаємося теоремою про зміну кінетичної енергії руху тіла, згідно з якою зміна кінетичної енергії тіла на деякій ділянці переміщення
дорівнює роботі 209
всіх активних сил, що діють на це тіло на тій же ділянці переміщення. Математично ця теорема записується наступним рівнянням для розглянутої частинки [1]
Т –
Т
0
= А,
(4)
де Т
0
, Т –
кінетична енергія частинки відповідно на початку руху і
в довільний момент часу; А –
робота активних сил, що діють на частинку, за час переміщення.
Для довільного положення частинки 1 на площині 2 рівняння (4) мають вигляд:
1/2*mv
2
–
1/2*mv
0
2
= (mg sinα
0
–
fmg cosα
0
)*x
Після деяких перетворень останнє рівняння набуває вигляду:
V
2
–
V
0
2
= 2(sinα
0
–
f cosα
0
) gx (5)
З рівняння (5) знайдемо швидкість частинки в довільному положенні на площині 2: V = √ V
0
2
+ 2(sinα
0
–
f cosα
0
) gx ,
(6)
де V
0
–
швидкість частинки, яка сходить з конвеєра на похилу площину.
В кінці похилої площини (точка А) частинка набуває швидкості:
V
A
= √ V
0
2
+ 2(sinα
0
–
f cosα
0
) gx
A
, (7)
де х
А
–
переміщення частинки від точки О до точки А.
На ділянці АВ частинка рухається по дузі кола радіусом R. Тут використаємо криволінійну коо
рдинату S (рис.2). На ділянці АВ дотична в довільній точці нахилена до горизонту під кутом α, який змінюється від α
0
до 0, тобто 0 ≤ α ≤ α
0
. При цьому розкладемо силу тяжіння частинки на нормальну і тангенціальну складові G
n
і G
t
, які визначаються за
лежностями:
G
n
= G cosα = mg cosα
(8)
G
t
= G sinα = mg sinα
(9)
Зі сторони криволінійної поверхні 3 на частинку 1 діє реактивна сила, яка протилежно направлена нормальній силі та рівна їй по модулю:
│N│= │G
n
│= mg cos
α
(10)
Тоді сила тертя, яка направлена протилежно тангенціальній складовій сили тяжіння частинки, визначається залежністю:
F
f
= fN = f
s
mg cosα,
(11)
де f
s
–
коефіцієнт тертя ковзання між частинкою 1 і криволінійною поверхнею 3, оскільки на цій ділянці кут α ≤ α
0
, а на похилій площ
ині, де α = α
0
, розглядається випадок, коли частинка тільки ковзає по площині.
210
Рис.2 –
Рух частинки по дузі кола радіусом R
Для визначення швидкості частинки в довільному положенні дуги АВ скористаємось тим же законом про зміну кінетичної енергії. В дові
льному положенні частинки 1 на поверхні 3 рівняння (4) буде мати вигляд:
(12)
Дугова координата S залежить від кута α, що виражається співвідношенням:
S= (α
0
–
α)R, (13)
а її елементарний приріст: dS = -
Rdα, (14)
де R –
радіус кривизни дуги кола на ділянці АВ; d
α –
елементарний приріст дугової координати дуги кола.
Після підстановки в праву частину рівняння (12) залежності (14) і проведення деяких перетворень, отримаємо:
(15)
проінтегрувавши праву частину рівняння (15), будемо мати:
V
2
= V
A
2
–
2gR [cosα –
cosα
0
+ f
s
(sinα –
sinα
0
)],
(16)
Тоді швидкість частинки в довільному положенні дуги АВ визначається залежністю: s
1/2*
mv
2
–
1/2*mv
A
2
= ∫ (mg sinα –
fmg cosα) ds
, 0
α
V
2
= V
A
2
–
2
gR
∫ (
sinα
–
f
cosα
) dα
, α
0
211
V = √ V
A
2
+ 2gR [cosα –
cosα
0
+ f
s
(sinα –
sinα
0
)]
(17)
Підставивши вираз швидкості частинки в точці А у залежність (17), отримаємо кінцевий вираз швидкості частинки в довільному положенні дуги АВ: ______________________________________________________
V = √ V
0
2
+ 2(sinα
0
–
f cosα
0
) gx
A
+ 2gR [cosα –
cosα
0
+ f
s
(sinα –
sinα
0
)] (18)
З виразу (18) визначимо ш
видкість частинки в точці В, в якій α = 0:
(19)
Якщо вважати, що f
s
= f, то після спрощення залежність (19) можна представити у вигляді: (20)
Тепер розглянемо рух частинки 1 твердих мінеральних добрив, яка має кулясту форму, по поверхні лотка, яки
й складається з похилої площини 2 і криволінійної поверхні 3 (рис.3).
Рис. 3 –
Рух частинки по поверхні лотка, який складається з похилої площини і криволінійної поверхні Як і в попередній задачі, розглянемо сили, які діють на кулясту частинку твердих м
інеральних добрив. Сила тяжіння G розкладається на дві складові G
x
і G
y
, які визначаються залежностями (1). Зі сторони площини 2 на частинку 1 діє реактивна сила N, яка визначається залежністю (2) і направлена протилежно силі G
y
зі зміщенням відносно неї н
а відстань k в напрямку переміщення частинки. Це зміщення являє собою коефіцієнт тертя кочення між кулястою частинкою добрива і похилою площиною. Крім того між частинкою і похилою площиною діє сила тертя ковзання, яка визначається за формулою (3) і _
____________________
__________________________
V
в
= √ V
0
2
+ 2(
sinα
0
–
f
cosα
0
) gx
A
+ 2
gR
[ –
f
s
sinα
0
+ (1 –
cosα
0
)] _______________________________________________ V
в
= √ V
0
2
+ 2
g
[ x
A
(
sinα
0
–
f
cosα
0
)
x
A
+ R
(1 –
cosα
0
–
f
sinα
0
)] 212
направл
ена протилежно швидкості руху частинки.
Якщо f < k/r [2], то має місце чисте ковзання між частинкою і похилою площиною. Цей випадок відповідає руху плоскої частинки, який було розглянуто вище.
Якщо f > k/r [2], то має місце чисте кочення кулястої частинки
по похилій площині. Розглянемо більш детально цей випадок руху кулястої частинки.
Для визначення швидкості центра мас V
s
кулястої частинки в довільному положенні похилої площини скористаємось законом про зміну кінетичної енергії (4). Куляста частинка здій
снює плоско
-
паралельний рух, оскільки її центр мас S рухається поступально, а сама кулька, крім того обертається навколо цього центра. Кінетична енергія при такому русі кульки складається з енергії поступального руху центра мас, в якому сконцентрована вся маса кульки, і енергії обертального руху кульки навколо цього центру та має вигляд: T = ½ mv
s
2
+ ½ I
s
ω
2
, (21)
де І
s
–
момент інерції кульки відносно осі s;
ω –
кутова швидкість кульки у її відносному русі.
Оскільки кулька рухається без ковзання, то миттєвим центром швидкостей є точка C, в якій швидкість дорівнює нулю. Тоді кутову швидкість кульки можна визначити за формулою: ω = v
s
/r.
Підставимо цей вираз в залежність (21), будемо мати:
T = ½ mv
s
2
+ ½ I
s
(v
s
/ r)
2
= ½ (m + I
s
/r
2
) v
s
2
(22)
Крім того, момент інерції кульки відносно її осі обертання виражається через її масу m та радіус r і має вигляд: I
s
= k
1
mr
2
.
Підставивши цей вираз у залежність (22), отримаємо кінцевий вираз кінетичної енергії куляс
тої частинки твердих мінеральних добрив:
T = ½ m (1+ k
1
) v
s
2
, (23)
На початку руху куляста частинка добрива має енергію, яка визначається залежністю: T = ½ m (1+ k
1
) v
s0
2
,
(24)
де
V
s0
2
–
швидкість центра мас кулястої частинки, яка сходить з конвеєр
а на похилу площину.
Визначимо роботу активних сил, що діють на кульку, при її довільному переміщенні по похилій площині:
A = (Gx r –
Nk) φ, (25)
де –
φ кут повороту кулястої частинки при переміщенні її центра мас на відстань X, які зв’язані співвідно
шенням:
213
φ = x/r.
Підставивши цей вираз, а також вирази G
x
і N із залежностей (1) і (2) у формулу (25), отримаємо кінцевий вираз роботи активних сил, що діють на кулясту частинку при її довільному переміщенні:
A = (mg sinα
0
r –
mg cosα
0
k) x/r = mg (r sinα
0
–
k cosα
0
) x/r (26)
Підставивши вирази кінетичної енергії (23) і (24), а також роботи активних сил (26) у рівняння (4), отримаємо кінцеве рівняння математичного опису теореми про зміну кінематичної енергії кулястої частинки твердих мінеральних добрив
:
½ m(1+ k
1
) v
s
2
–
½ m(1+ k
1
) v
s0
2
= mg(r sinα
0
–
k cosα
0
) x/r
Після деяких перетворень останнє рівняння прийме наступний вигляд:
V
s
2
–
V
s0
2
= 2g(r sinα
0
–
k cosα
0
) x / [r(1 + k
1
)]
(27)
З рівняння (27) знайдемо швидкість центра мас кулястої частинки при її довільному положенні на похилій площині:
_________________________________
V
s
= √ V
s0
2
+ 2gx [ sinα
0
–
(k/r) cosα
0
] / (1 + k
1
) (28)
У точці А похилої площини швидкість центру мас кулястої частинки набуде такого значенн
я:
_________________________________
V
sА
= √ V
s0
2
+ 2gx
А
[ sinα
0
–
(k/r) cosα
0
] / (1 + k
1
) (29)
На ділянці АВ як і плоска частинка, так і куляста частинка твердих мінеральних добрив рухається по дузі кола радіуса R (рис.4).
Рис. 4 –
Рух частинки по дузі кола радіусом R
Тут також використаємо криволінійну координату S. На ділянці АВ дотична в довільній точці дотику кульки до дуги нахилена до горизонту під кутом α, який змінюється від α
0
до 0. Силу тяжіння частинки G на нормальну G
n
214
та тангенціальну G
t
складові, які визначаються відповідно залежностями (8) і (9). Зі сторони криволінійної поверхні 3 на частинку 1 діє реактивна сила N, яка по модулю дорівнює нормальній складовій сили тяжінн
я і направлена по відношенню до неї в протилежну сторону зі зміщенням на відстань коефіцієнта тертя кочення в напрямку руху кульки. Сила тертя між кулястою частинкою та криволінійною поверхнею визначається залежністю (11).
Кінетична енергія кулястої частин
ки в будь
-
якому положенні криволінійної поверхні визначається залежністю (23), а в початковому положенні (точка А) залежністю (24), в якій початкова швидкість V
s0
замінена на швидкість V
sА
. Сили G
x
і N є змінними величинами, оскільки вони залежать від змін
ної кутової координати α, то спочатку визначимо елементарну роботу dA, яку виконують ці сили при повороті кулястої частинки на елементарний кут
dφ: dA = (G
x
r –
N k) dφ.
Підставимо в це рівняння вирази G
t
і N, а також d
φ = d S/r = –
(R/r) dα. У результаті
чого отримаємо: dA = –
mg (r sinα –
k cosα) (R/r) dα, (30) Проінтегрувавши вираз (30) по кутовій координаті α від α
0
до довільної координати α, отримаємо:
α
A = –
mgR
∫[sin
α –
(k/r) cosα]dα = + mgR[cosα –
cosα
0
+ (k/r)(sinα –
sinα
0
)], (31) α
0
Підставивши вираз кінетичної енергії (23) та її початкове значення в точці А, а також роботу активних сил на довільному переміщенні (31) в рівняння (4), будемо мати:
½ m(1+k
1
) v
s
2
–
½ m(1+k
1
) v
sA
2
= mgR[cosα –
cosα
0
+ (k/r)(
sinα –
sinα
0
)] Провівши деякі перетворення останнього рівняння, отримаємо:
V
s
2
= V
sA
2
+ 2gR / (1+k
1
) [cosα –
cosα
0
+ (k/r)(sinα –
sinα
0
)], (32)
Після підстановки в рівняння (32) виразу (29) визначимо в ньому швидкість центру мас кулястої частинки в довільному положенні при русі по криволінійній поверхні:
_____________________________________________________
V
s
= √V
s0
2
+ 2gx
А
[sinα
0
–
(k/r)cosα
0
]/(1+k
1
) + 2gR/(1+k
1
)[cosα –
cosα
0
+ _________________
+ (k/r)(sinα –
sinα
0
)] , (33)
Зробимо деякі перетворення виразу (33) і в кінцевому вигляді будемо мати: _______________________________________________________
V
s
=
√V
s0
2
+2g/(1+k
1
){x
A
(sinα
0
–
(k/r)cosα
0
)+R[cosα
–
cosα
0
+(k/r)(sinα
–
sinα
0
)] (34)
З виразу (34) визначимо швидкість кулястої частинки в точці В, в якій α=0:
________________________________________________________
V
sв
=
√V
s0
2
+2g/(1+k
1
){x
A
(sinα
0
–
(k/r)cosα
0
)+R[cosα
–
cosα
0
+(k/r)(sinα
–
sinα
0
)] (35)
Для розкидальної машини твердих мінеральних добрив з параметрами: 215
v
0
=1 м/с(v
01
=2,5м/с); α
0
= 1,134рад.; f = 0,71; R = 0,35 м.; r = 0,0015 м.; k = 0,47 м. побудовані графіки зміни швидкості плоскої та кулястої частинок твердих мінеральних добрив в залежності від їхнього положення на лотку (рис.5), а тако
ж кінцеві швидкості сходу частинок з лотка: v
в
= 1,271 м/с; v
вs
= 0,908 м/с.
Рис. 5 –
Графіки швидкостей плоскої та кулястої часток в залежностї від шляху переміщення
Аналіз графіків на рис. 5 показує, що зі збільшенням шляху переміщення зростають швид
кості як плоскої, так і кулястої часток твердих мінеральних добрив. Разом з тим швидкість руху кулястих частинок має менший темп зростання. Кінцева швидкість сходу частинок є значною і нехтувати нею, як це робиться в роботі [3], приводить до значних відхил
ень руху частинок по диску і сходу з нього. Визначити швидкість сходу частинки з лотка за формулою v
в
= √2gH [4], (
де Н –
висота, з якої опускається частинка на диск) теж приводить до значних похибок, оскільки при цьому не враховується тертя, яке виникає п
ри русі частинки по лотку.
Список використаних джерел
1.
Тараг С.М. Краткий курс теоретической механики. –
М.: Наука, 170. –
478 с.
2.
Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Издание третье, переработанное и дополненное. –
М.: Наука, 1975. –
640 с.
3
.
Тыльный С.А. Теоретические експериментальные исследования работы центробежных метательных аппаратов минеральных удобрений с вертикальной осью вращения. Автореферат канд. тех. наук. –
М: МИИСП, 1970. –
20с.
4.
Заїка П.М. Теорія сільськогосподарських машин
. Машини для приготування і внесення добрив. –
Харків. Око.2002.Том1, (частина 3) с.351
5.
Тукоспрямувач конусного відцентрового пристрою для поверхневого внесення туків. Патент на корисну модель №35974 А 01 С 15/00 Автори: Дитюк А.І., Ловейкін В.С. 10.10.
2008 р. Бюл. №19 2008 р.
216
6.
Відцентровий конусний пристрій для поверхневого внесення твердих мінеральних добрив. Патент на корисну модель №35977 А 01 С 15/00 Автори: Дитюк А.І., Ловейкін В.С. 10.10.2008 р. Бюл. №19 2008 р.
Аннотация
Движение плоской и шаро
видной частицы твердых минеральных удобрений по прямолинейной и криволинейной шершавой поверхности лоточного туконаправляющего под действием силы притяжения
Ловейкин
В.С.,
Дитюк
А.И.
Определены скорости движения плоской и круглой частиц твердых минеральных
удобрений по прямолинейной и криволинейной шероховатых поверхностях лотков туконапрямителя под действием сил притяжения, исследована зависимость скорости движения твердых частиц от длинны лотка туконапрямителя.
Annotation
Ruh of flat and spherical particl
es of hard mineral fertilizers on rectilineal and curvilinear rough surfaces of tray tukonapryamlyacha under action of attractive
V.
Loveykin, A. Dityuk
The speed of movement of flat and round particles of hard mineral fertilizers after the rectilinear and
curvilinear rough surfaces of fertilizers
-
guide trays are determined under the pressure of the force of friction, dependence on the rate of movement of hard particles are analyzed on the long tray of fertilizer guide .
УДК 631.362
ОБОСНОВАНИЕ ТИПА МАТ
ЕРИАЛА РАБОЧЕЙ ПОВЕР
ХНОСТИ ВИБРОСЕПАРАТОРА НА О
СНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ СВОЙС
ТВ ЛЮЦЕРНЫ Загородний А.И. д.т.н., проф., Обыхвост А.В. инж.
Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенко
Приведены результаты исследований фр
икционных, упругих и других особенностей семян люцерны сорта Зайкевич и других трудноразделимых примесей, что дает возможность обоснования типа покрытия рабочей поверхности фрикционного сепаратора.
Современные тенденции развития вибросепараторов предусмат
ривают разработку и внедрение в сельско
хозяйственное производство высокопроизводительных и технологически надежных вибросепараторов. Особенно эффективны указанные машины при обработке мелкозернистых 217
зерновых смесей, к которым относится также и люцерна с с
опутствующими ей вредными примесями (марбелла и резеда). Определение оптимальных параметров вибросепаратора, в том числе материала покрытия рабочей поверхности, невозможно без тщательного изучения свойств каждой из составляющих зерновой смеси. Анализ посл
едних исследований и публикаций свидетельствует, что в научных изданиях вопросы экспериментальных исследований свойств люцерны и ее примесей отражены недостаточно.
Целью работы является определение свойств (упругость, предельный угол подъема) люцерны и ее примесей и выявление материала для покрытия рабочей поверхности вибросепаратора.
Совмещение вариационных кривых распределения коэффициента мгновенного трения (рис.1), а также предельного угла подъема (рис.2) для семян люцерны и сорных примесей (марбеллы и резеды) показали возможность разделения смеси на вибросепараторе с рабочей поверхностью покрытой фанерой технической.
Очистка семян люцерны сорта Зайкевич имеет ряд особенностей, которые значительно затрудняют доведение этих материалов до посевных кондици
й на воздушно
-
решето
-
триерных семеочистительных машинах. Практика показывает, что в таких случаях зачастую оказывается полезной доработка зерновой смеси на вибрационных безрешетных сепараторах, работа которых базируется на использовании комплекса физико
-
ме
ханических свойств. Основными свойствами, определяющими работоспособность вибросепараторов, являются упругость и предельный угол подъема семян [2,3].смесь люцерны и карантинных засорителей –
марбеллы и резеды, являются трудноразделимой. Для установления возможности выделения семян засорителей марбеллы и резеды из семян люцерны на фрикционной поверхности были исследованы их упругие и фрикционные свойства.
Исследования проводились по известной методике [2] на поверхностях, покрытых различными материалами: фанерой технической, брезентом, абразивной шкуркой и др. При определении коэффициента восстановления скорости при ударе, плита на которую падали семена, покрывалась аналогичными материалами.
На рис.1 приведены вариационные кривые коэффициентов восстанов
-
ле
ния скорости семян люцерны сорта Зайкевич и ее засорителей –
марбеллы и резеды. Анализ вариационных кривых позволяет установить, что по упругости семена люцерны и ее засорителей полностью отделить не удается, так как их вариационные кривые частично перекры
ваются. Известно, что более упругие семена имеют большую плотность и меньшую влажность, являются более выполненными, более зрелы
ми. Это позволяет использовать этот коэффициент, как признак их делимости при
разработке сепараторов, предназначенных как для
улучшения качества семян по чистоте, так и для выделения более полноценных семян основной культуры по таким показателям, как упругость, зрелость, влажность и др. 218
Рис.1
–
Вариационные кривые коэффициентов восстановления скорости семян при ударе по фа
нере технической.
1 –
люцерна; 2 –
марбелла; 3 –
резеда.
Предельный угол подъема семян на вибрирующей поверхности показывает угол, при котором средняя скорость движения семян равна нулю и является признаком делимости на фрикционных поверхностях вибросепараторов [2,3]. Для определения предельного угла подъема использовалась установка, описанная в работе [2].
Предельные углы подъема изучались для трех вариантов облицовочного материала рабочей поверхности вибросепаратора: фанера техническая, брезент
, абразивная бумага.
На рис.2 представлены вариационные кривые предельных углов подъема семян люцерны, марбеллы и резеды при использовании, в качестве материала покрытия рабочей поверхности, фанеры технической.
В
ариационные кривые предельных углов подъема семян люцерны и резеды (рис.2) показывают, что их разделение по данному признаку достаточно эффективно. Это объясняется тем, что семена резеды более округлые, менее шероховатые и не способны преодолевать большие углы наклона рабочей поверхности, в отличие от семян люцерны. Очистка семян люцерны от семян марбеллы по исследуемому признаку малоэффективна, так как вариационные кривые этих семян существенно перекрываются.
Как следует из рис.1 выделение сорных семян марбеллы возможно по коэффициенту восстановлени
я мгновенной скорости при ударе с частичной потерей семян люцерны. Это возможно на вибросепараторе с малогабаритными деками [4,5], в котором разделительным признаком является величина упругого отскока частиц от отражательной пластины.
219
Рис.2
–
Вариационны
е кривые предельных углов подъема семян по фанере технической.
1 –
люцерна; 2 –
марбелла; 3 –
резеда.
Приведенное позволяет предполагать, что наилучшие результаты сепарации можно достигнуть на поверхностях облицованных фанерой технической.
Список використ
аних джерел
1.
Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. –
М.: Наука, 1964. –
410с.
2.
Заика П.М., Мазнев Г.Е. Сепарация семян по комплексу физико
-
механических свойств. –
М.: Колос, 1978. –
287с.
3.
Заика П.М. Вибрационные семеочистительные м
ашины и устройства. Учебное пособие. –
М.: МИИСП, 1981. –
140с. 4.
Завгородній
О.І., Обихвіст
О.В. Періодичний рух частинок в процесі вібросепарації з упровадженням зміни напрямку коливань деки // Науковий вісник НАУ, №92, Ч.1, 2005.
–
С.228
-
238.
5.
Завгородний
А.И., Обыхвост А.В. Устойчивость периодического режима движения частиц по деке вибросепаратора // Вібрації в техніці та технологіях: Всеукраїнський науково
-
технічний журнал, №1(43).
–
Винница: ВГАУ, 2006.
–
С.37
-
39.
Анотація
О
бгрунтовування типу
матеріалу робочої поверхні вібросепаратора на основі вивчення властивостей люцерни Загородній О.І., Обихвіст О.В.
Наведені результати дослідження фрикційних, пружних та інших властивостей насіння люцерки сорта Зайкевіч та важковідокремлюваних засмітників
, що дає можливість обґрунтувати тип покриття робочих поверхонь фрикційного сепаратора.
220
Abstract
Substantiation such as а material of a working surface of the vibrating frictional machine on the basis of study of properties of lucerne
A. Zavgorodniy, V. Obykhvost
The given results of researches of frictional, elastic and other features of grains of Lucerne and other impurity, that enables substantiations such as a covering of a working surface of the vibrating frictional machine.
УДК 631.362
О РЕШЕНИЯХ УП
РОЩЕННЫХ УРАВНЕНИЙ Н
АВЬЕ
-
СТОКСА В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МО
ДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ ЗЕРНОВ
ОЙ СМЕСИ
Тищенко Л.Н., д.т.н., проф., Абдуева Ф.М., асп., Ольшанский В.П., д
-
р ф.
-
м.н., проф.
Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени
Петра Василе
нко
Построены и проанализированы решения упрощенных уравнений Навье
-
Стокса, описывающих стационарное движение сходовой фракции зерновой смеси по вертикальному цилиндрическому решету вибросепаратора. Установлено, что ограничений осесимметричности и стациона
рности потока достаточно для построения аналитических решений, из которых следует компактные формулы скоростей и давлений, а также других характеристик процесса сепарирования зерновой смеси.
Состояние вопроса и цель исследования. Гидродинамические модели п
олучили распространение в теоретических исследованиях движения сходовой фракции зерновой смеси по цилиндрическому решету вибросепаратора [1,
2,
3]. В связи с нелинейностью дифференциальных уравнений гидродинамики построение их аналитических решений вызывае
т существенные затруднения. Поэтому введением определенных допущений обычно упрощают исходные уравнения движения вязкой жидкости. От принятых допущений зависят точность и сложность получаемых приближенных решений краевой задачи. Учитывая это, в данной рабо
те поставлена цель показать, каких именно упрощений достаточно, чтобы получить компактные формулы для проведения инженерных расчетов процесса сепарации зерна, а также в явном виде выделить источники погрешностей получаемой математической модели.
Постановка
задачи гидродинамики и упрощение исходных дифференциальных уравнений. Считая, по аналогии с вязкой жидкостью, движение сходовой фракции зерновой смеси по цилиндрическому решету виброцетробежного сепаратора осесимметричным (независимым от угловой координат
ы ) и стационарным (независимым от времени t
), в качестве 221
исходных принимаем уравнения Навье
-
Стокса [4], в которых опущены слагаемые с производными по и t
2
2
2
1
r
u
u
r
p
r
u
z
u
u
r
u
u
r
r
r
z
r
r
;
2
2
r
u
u
r
u
u
z
u
u
r
u
u
r
z
r
;
(1)
z
z
z
z
r
u
g
z
p
z
u
u
r
u
u
2
1
.
Здесь 2
2
2
2
2
1
z
z
r
r
осесимметричный оператор Лапласа в цилиндрической системе координат roz
, показанной на рис. 1; z
r
u
u
u
,
,
радиальная, окружная и осевая проекции скорости движения частиц зерновой смеси; ,
усредненные кинематический коэффициент вязкости и плотность смеси; g
ускорение свободного падения; )
,
(
z
r
p
p
давление в смеси.
R
R
z
r
0
0
Рис. 1
–
Расчетная схема
Проекции скорости, кроме уравнений (1), должны удовлетворять условию неразрывности потока [4]
0
)
(
)
(
z
r
ru
z
ru
r
,
(2)
а также граничным условиям:
R
u
u
u
u
z
z
r
1
*
;
;
0
, при R
r
(3)
и ;
0
2
r
u
r
rr
;
0
r
u
r
r
r
(4)
0
z
u
r
u
r
z
rz
, при 0
R
r
,
222
в которых усредненный динамический коэффициент вязкости смеси; *
z
u
некоторая постоянная.
Согласно принятым граничным условиям на цилиндрической поверхности решета )
(
R
r
значение u
равно окружной скорости решета при его вращении с угловой скоростью 1
, а смесь скользит вертикально вниз со скоростью *
z
u
. На внутренней свободной цилиндрической поверхности )
(
0
R
r
в смеси нет нормальных и касательных напряжений.
Заметим, что адекватность гидродинамической модели движения зерна существенно зависит от значений и . Вопросы теоретического определения эти
х коэффициентов рассматривались в работах [5,6].
В условиях стационарности потока осевая и окружная проекции скорости z
u
и u
не зависят от координаты z
.
Поэтому
0
z
u
z
u
z
.
(5)
Следствием этого упрощения является
0
2
2
2
2
z
u
z
u
z
.
(6)
Используя (5) и (6), упрощаем уравнения (1) и сводим их к виду
2
2
2
2
1
1
r
u
r
u
r
r
u
r
p
r
u
r
u
u
r
r
r
r
r
;
(7)
2
2
2
1
r
u
r
u
r
r
u
r
u
u
r
u
u
r
r
;
(8)
r
u
r
r
u
g
z
p
r
u
u
z
z
z
r
1
1
2
2
.
(9)
При этом также упрощаются условие неразрывности потока и граничные условия. Вместо (2) и (4) имеем соответственно:
0
)
(
r
ru
r
(10)
и
0
;
0
;
0
r
u
r
u
r
r
u
z
r
,
(11)
при 0
R
r
.
Построение решений упрощенной краевой задачи и их анализ. Интегрируя уравнение неразрывности (10) находим, что
223
)
(
1
z
f
r
u
r
,
где )
(
z
f
произвольная функция переменной z
. Согласно первому граничному условию в (3) при произвольных z
имеет место равенство
)
(
1
z
f
R
u
r
.
Из него следует, что 0
)
(
z
f
. Поэтому, вследствие принятых упрощений
0
r
u
.
(12)
Решение (12) удовлетворяет также первому граничному условию в (11).
Таким образом, в рассматриваемой модели радиальная проекция скорости перемещений смеси равна нулю.
Учитывая (12), уравнение (9) сводим к виду
r
g
z
p
r
u
r
r
z
.
(13)
Последовательно дважды интегрируя его, получаем общее решение. Им является
2
1
2
ln
4
1
c
r
c
r
g
z
p
u
z
.
(14)
Здесь 2
1
,
c
c
п
роизвольные постоянные.
Их определяем с помощью граничных условий (3) и (11). Константы принимают значения
z
p
g
R
c
2
2
0
1
;
*
ln
z
u
R
c
z
p
g
R
c
1
2
2
4
.
(15)
В условиях стационарности потока const
z
p
. Поэтому 1
c
и 2
c
не зависят от координаты z
. Более того, в расчетах движения зерновой смеси обычно полагают 0
z
p
.
Постоянная 0
*
z
u
когда смесь «прилипает» к поверхности решета. Если равнодействую
щая сил взаимодействия смеси с решетом меньше веса смеси, то *
z
u
определяют из условия граничного равновесия [3]. Заметим, что в работе [3] другим путем были построены решения, совпадающие с (14) и (15).
Для получения проекции скорости u
проинтегрируем уравнение (8), которое с учетом (12) сводится к уравнению Эйлера
224
2
2
2
1
r
u
r
u
r
r
u
.
Используя известные методы решения его, находим, что
r
c
r
c
u
4
3
.
(16)
Здесь 4
3
,
c
c
произвольные постоянные. Подставив выражение (16) во второе граничное условие в (11), получаем
0
2
3
0
4
R
c
.
Откуда следует, что 0
4
c
. Далее с помощью третьего граничного условия в (3) находим, что 1
3
c
. Таким
образом,
r
u
1
,
(17)
т. е. распределение окружной скорости по радиусу является линейным, как и при вращении твердого тела.
Дифференцируя выражение (12) по r
получаем
0
2
2
r
u
r
u
r
r
.
Вследствие этого уравнения
(7) существенно упрощается и принимает вид
2
2
1
r
u
r
p
или с учетом (17)
r
r
p
2
1
.
Интегрирование последнего выражения дает распределение давления в смеси
)
(
2
1
1
2
2
1
z
f
r
p
,
(18)
с точностью до произвольной функции )
(
1
z
f
.
На свободной внутренней поверхности смеси )
(
0
R
r
при любых z
давление равно нулю, поэтому
2
0
2
1
1
2
1
)
(
R
z
f
.
(19)
В итоге из (18) и (19) получаем
225
2
0
2
2
1
2
1
R
r
p
.
Максимальное значение давление имеет у поверхности решета и его легко вычислить по формуле
2
0
2
2
1
2
1
max
R
R
p
,
что согласуется с результатами работ [1,3,5].
Таким образом, введение допущений в виде равенств (5) позволяет последовательно аналитически проинтегрировать уравнение неразрывности и три уравнения движения, т.е. найти поля скоростей и давлений.
Для расчета производительности сепаратора Q
приходится вычислять интеграл
R
R
z
dr
r
ru
Q
0
)
(
2
,
который с учетом (14) выражается
через элементарные функции
2
0
2
2
2
0
2
0
2
0
2
1
4
0
4
2
1
ln
ln
8
1
R
R
c
R
R
R
R
R
R
с
R
R
g
z
p
Q
.
Далее можно определить среднее значение z
u
, а также удельную загрузку решета q
, связанные с Q
отношениями:
2
0
2
R
R
Q
u
zcp
; Rl
Q
q
2
,
где l
-
высота рабочей поверхности решета. Указанные характеристики процесса сепарирования не зависят от r
u
и u
, поэтому для их определения достаточно проинтегрировать лишь одно из уравнений Навье
-
Стокса, а именно уравнение (13), что
и реализовано в работе
[3].
Выводы. Проведенное исследование показало, что допущения об осесимметричности и стационарности потока зерновой смеси на цилиндрическом решете позволяют аналитически проинтегрировать уравнение неразрывности и каждое из трех урав
нений Навье
-
Стокса. При этом также точно удовлетворяются граничные условия на цилиндрических поверхностях смеси. Поэтому источником погрешностей полученных формул являются погрешности, связанные с описанием движения сыпучей среды уравнениями динамики вязко
й жидкости, а также погрешности, вызванные введением допущений относительно характера потока. Для получения теоретических характеристик сепарирования зерновой смеси нет необходимости интегрировать четыре уравнения гидродинамики, а достаточно использовать р
ешение только одного из них.
226
Список использованных источников
1.
Тищенко Л.Н. Интенсификация сепарирования зерна. –
Харьков: Основа, 2004. –
224 с.
2.
Тищенко Л.Н. Гидродинамические характеристики пседоожиженных сыпучих сред при виброцентробежном сепарировании на зерноперерабатывающих предприятиях // Сучасні напрямки технології та механізації процесів переробних та харчових виробництв: Вісник ХДТУСГ. –
Харків: ХДТУСГ, 2001. Вип. 5. –
С. 13
-
33.
3.
Тищенко Л.Н., Абдуева Ф.М., Ольшанский В.П. К исследованию движения зерновой смеси по модернизированным решетам виброцентробежного сепаратора при малой загрузке // Збірник наукових праць Луганського національного аграрного університету. Серія: технічні науки. –
Луганськ: ЛНАУ, 2008. Вип. 85. –
С. 366
-
373.
4.
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. –
М.: Наука, 1973. –
847 с.
5.
Тищенко Л.Н., Абдуева Ф.М., Ольшанский В.П. К расчету вязкости псевдоожиженной сыпучей зерновой смеси при виброцентробежном сепарировании // Сучасні напрямки технології та м
еханізації процесів переробних і харчових виробництв: Вісник ХНТУСГ. –
Харків: ХНТУСГ, 2007. Вип. 58. –
С. 44
-
51.
6.
Тищенко Л.Н., Абдуева Ф.М., Ольшанский В.П. Сравнение двух способов вычисления коэффициента вибровязкости псевдоожиженной зерновой смеси
при виброцентробежном сепарировании // Вібрації в техніці та технологіях. –
2008. № 1(50). –
С. 96
-
100.
Анотація
Про розв’язання спрощених рівнянь Нав’є
-
Стокса в гідродинамічній моделі руху зернової суміші
Тіщенко Л.М., Абдуєва Ф.М., Ольшанський В.П.
Побу
довано та проаналізовано розв’язання спрощених рівнянь Нав’є
-
Стокса, що описують стаціонарний рух зернової суміші по вертикальному циліндричному решету вібросепаратора. Показано, що припущень про вісесиметричність і стаціонарність потоку досить для побудов
и компактних наближених розв’язань, з яких випливають зручні розрахункові формули швидкостей і тисків, а також інших характеристик процесу сепарації зернової суміші.
227
Abstract
About decisions of the simplified equalizations of Navier
-
Stokes in the hydrodyn
amic model of motion of corn mixture
L. Tishchenko, F. Abduyeva, V. Olshanskiy
There are built and analyzed decisions of the simplified equalizations of Navier
-
Stokes that describe stationary motion of corn mixture on the vertical cylinder sieve of vibrati
on centrifugal separator. It is shown that suppositions about symmetric axes and stationary of stream sufficiently for the construction of compact close decisions which ensue from the comfortable calculation formulas of speeds and pressures, and also other
descriptions of corn mixture separation.
УДК 631.362
ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИС
ТАННЯ СІВАЛКИ ТОЧНО
ГО ВИСІВУ УПС
-
18 У „КОЛІЙНІЙ” ТЕХН
ОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ К
УКУРУДЗИ НА СИЛОС
Пащенко В.Ф., д. т. н;Онишко М.І., к. т. н.
Дорожко І.М., к.
т.
н;Гусаренко М.П., к. т. н
.
Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва
Наведені результати порівняльних випробувань модернізованої сівалки УПС
-
18 на посіві насіння кукурудзи за «колійною» технологією
Одним із основних напрямків підвищення врожайності і продукт
ивності машинних агрегатів у технологіях вирощування кукурудзи на силос є збільшення ширини їх захвату та покращання рівномірності розподілу насіння по площі поля. Це досягається впровадженням у виробництво орно
-
просапних тракторів тягового класу 3 т марки
ХТЗ
-
16131 та 18
-
рядкового комплексу машин до нього. Покращання рівномірності розподілу насіння по площі поля досягається зменшенням ширини міжрядь посівів силосної кукурудзи до 45 см. Зменшення негативного впливу на ґрунт та умови розвитку рослин, пов’яза
них із збільшенням маси просапного трактора, досягається впровадженням у виробництво „колійних” технологій вирощування просапних культур. В таких технологіях передбачається переміщення коліс трактора по розширених міжряддях, що сприяє збільшенню продуктивн
ості агрегатів, покращенню якості виконання технологічних процесів та зменшенню негативного впливу ходової системи трактора на ґрунт і умови розвитку рослин.
Базовою машиною комплексів є універсальна сівалка точного висіву, яка забезпечує посів різних к
ультур і тим самим сприяє підвищенню річного завантаження трактора на вирощуванні просапних культур до 700
-
900 гектарів. Таку сівалку (УПС
-
18) розроблено і виготовлено на заводі „Червона Зірка” (м. 228
Кіровоград) в 2005 році. Сівалка пневматична універсальна
УПС
-
18 (рис. 1) призначена для точного посіву каліброваного та некаліброваного насіння цукрових буряків, кукурудзи, соняшнику, кормових буряків, клещовини, кормових бобів і квасолі. Ширина міжрядь, на які розрахована сівалка –
45, 60, 70 та 90 см.
Рис.
1
–
Сівалка УПС
-
18 в робочому положенні в агрегаті з трактором ХТЗ
-
16131
Ширина захвату сівалки перевищує 8 м, тому виникає ряд проблем при її використанні: копіювання поверхні поля по ширині захвату; вибір маршрутів при переїздах з поля на поле або з міс
ць базування до поля; як зберегти насіння, яке залишилося в бункерах при переїздах. Для вирішення цих питань передбачено, що рама сівалки складається з трьох секцій: центральної і двох бокових. Бокові секції рами кріпляться до центральної шарнірно і можуть
підніматись в транспортне положення з плоско
-
паралельним переміщенням і розташовуванням їх над середньою секцією і навпаки. При цьому елементи рами, на яких змонтовані посівні секції зберігають горизонтальне положення незалежно від положення підйомників. Зміна положення підйомників та бокових секцій в цілому здійснюється за допомогою гідроциліндрів (по одному на кожну секцію), під
’
єднаних рукавами високого тиску до гідросистеми трактора.
Середня секція рами в робочому положенні опирається на два опорно
-
пр
иводних колеса. Кожна з бокових секцій опирається на одне колесо, закріплене на рухомому краю секції.
В передній частині центральної секції приварені елементи для агрегатування сівалки з трактором (рис. 2): два спеціальних замки нижньої тягової ланки і про
вушина під’єднання верхньої тяги навісної системи трактора.
На центральній секції встановлюється 8, а на бокових по 5 посівних секцій. Розташування посівних секцій на рамі дозволяє встановлювати ширину 229
міжрядь –
45 та 70 см. Міжряддя 70 см (між 6
-
7 та 12
-
1
3 посівними секціями) розраховані на застосування тракторів з колією 2950 мм та використання рушіїв з основним комплектом покришок. Ці міжряддя, як технологічні, використовуються і під час подальших міжрядних обробітків посівів.
Рис. 2
–
Система навіски сівалки УПС
-
18 на трактор
В транспортному положенні посівні секції розташовуються на двох рівнях: посівні секції центральної частини рами (8 шт.) знизу, а посівні секції бокових частин рами (10 шт.) зверху (рис. 3).
Рис. 3
–
Сівалка УПС
-
18 в агрегаті з т
рактором ХТЗ
-
16131 в транспортному положенні
Випробування 18
-
рядної пневматичної сівалки УПС
-
18 в агрегаті з трактором ХТЗ
-
16131 проводилися на полях ДГ ХНАУ ім. В.В. Докучаєва, ДГ 230
ім. Чапаєва, СТОВ „Дружба” Дніпропетровської області. Висівались 2 гібриди кукурудзи на силос ЗПТК
-
209 та Харківська
-
325. Чистота насіння дорівнювала 90...92 %, схожість –
97...98 %, вологість ґрунту –
до 22,9 %.
На половині площі (30 га) посів кукурудзи виконувався агрегатом в складі МТЗ
-
80 + УПС
-
8 з міжряддям 0,7 м, на іншій ча
стині площі (30 га) посів виконувався агрегатом в складі ХТЗ
-
16131 + УПС
-
18 з міжряддям 0,45 м при середній швидкості руху 7,6 км/год. На трактор були установлені проставки для зміни колії, яка становила 2950 мм, а робочі секції сівалки були розміщені на р
амі так, що шість рядків висівалися всередині колії та по шість рядків зліва та справа трактора. Ширина міжрядь для рушіїв трактора становила по 0,7 м. Загальний вигляд ділянки з посівами кукурудзи за „колійною” технологією показано на рис. 4.
Рис. 4
–
З
агальний вигляд ділянки кукурудзи, посіяної сівалкою УПС
-
18
З участю заводу „Червона Зірка” проведена модернізація сівалки УПС
-
18. Змінена конструкція сошника: змінена форма щок, а між боковинами сошника встановлені насіннєнапрямники (рис. 5). Такі змін
и виключили забивання сошника ґрунтом, а також забезпечили покращання рівномірностіі подачі насіння до бороздки. Два клиноподібні опорно
-
прикочувальні коточка кожної секції при висіві кукурудзи замінені на один широкий (по аналогії з СУПН
-
8А
-
01) (рис. 6), що виключає забивання механізму при наявності на поверхні поля рослинних рештків та грудок.
При дослідженні „колійної” технології вирощування кукурудзи визначалась ефективність використання орно
-
просапних тракторів ХТЗ
-
16131 і сівалки УПС
-
18 в порівнянні з
традиційною технологією (табл. 1).
В результаті досліджень визначали висоту, діаметр стебел, кількість початків на стеблах, масу початків та урожайність кукурудзи на силос при посіві з різною шириною міжрядь. Аналіз результатів випробувань показав, що сер
едній діаметр стебла в міжряддях 0,7 м дорівнює 20,13 мм проти 17,08 мм в міжряддях 0,45 м, в той же час середня висота стебла була 1,78 м та 2,19 м 231
відповідно. Кількість початків на стеблах однакова, а маса початків на стеблах в міжряддях 0,7 м в 1,3 рази
більша, ніж на стеблах в міжряддях 0,45 м. Середня урожайність при посіві 0,45 м на 60 % вища, ніж при посіві 0,7 м отримана за рахунок того, що посів кукурудзи з міжряддям 0,45 м забезпечив більш рівномірний розподіл насіння по площі живлення та більш рі
вномірний доступ променевої енергії.
Таблиця 1 –
Результати досліджень посівів кукурудзи на силос
Найменування показників
Варіанти досліду
Середній діаметр стебел, мм
Середня висота стебел, м
Маса стебел, кг/м
2
Кількість початків, шт./м
2
Маса початків, кг/м
2
Урожайність, ц/га
Ширина міжрядь 0,7 м
20,13
1,78
5,0
10
1,45
357
Ширина міжрядь 0,45 м
17,08
2,19
5,2
10
1,15
577
Рис. 5
–
Сошник для висіву кукурудзи Рис. 6.
–
Опорно
-
прикочувальний коток
Економічну оцінку сівалки УПС
-
18 визначали у порівнянні з посівним агрегатом МТЗ
-
80 + УПС
-
8 (табл. 2), при вирощуванні кукурудзи на силос у цінах 2006 року. Одержані результати свідчать, що випробувана сівалка, яка агрегатується трактором ХТЗ
-
16131, забезпечує суттєве (майже в 2,5 рази) п
ідвищення продуктивності агрегату, зменшення витрат пального на одиницю обробленої площі в 1,6 рази, зменшення витрат праці більше ніж у 2 рази та 232
зниження загальних витрат в 1,6 рази.
Таблиця 2 –
Показники ефективності при виконанні посіву агрегатами
№
пп
Найменування показників
МТЗ
-
80 + УПС
-
8
ХТЗ
-
16131 + УПС
-
18
% до
контролю
контроль
1
Норма виробітку, га/зм.
13,79
33,68
244,2
2
Витрати палива, кг/га
4,77
2,93
61,42
3
Витрати праці, л
-
год./га
0,50
0,21
42,0
4
Витрати, грн./га
307,0
188,0
61,3
Висновки
Посівний агрегат на базі трактора ХТЗ
-
16131 та сівалки УПС
-
18 має більшу продуктивність в 2,5 рази, меншу витрати пального та загальних витрат на одиницю посіву в 1,6 рази у порівнянні з агрегатом в складі сівалки УПС
-
8 і трактора МТЗ
-
80.
При зас
тосуванні технологічної колії та посівів з міжряддям 0,45 м дозволяє вирощувати більш високий урожай у порівнянні з традиційною технологією , зменшує витрати праці та палива приблизно на 10 %.
Модернізація сошника для посіву кукурудзи та соняшнику шляхом о
брізання його щок, установка між ними насіннєнапрямника, а також використання на робочих секціях опорно
-
прикочуючого котка сівалки СУПН
-
8А сприяло покращенню рівномірності розподілу насіння в рядках та підвищенню технологічної надійності роботи сівалки у ц
ілому.
Аннотация Эффективность использования сеялки точного высева упс
-
18 в „путевой” технология выращивания кукурузы на силос
Пащенко В.Ф.,Онишко М.І., Дорожко І.М., Гусаренко М.П.,
Приведенные результаты сравнительных испытаний модернизируемой сеялки Уп
с
-
18 на посеве семян кукурузы за «путевой» технологией
Abstract
Еfficiency of the use of sivalki of seed
-
spacing of ups
-
18 in „to travel” technologies of growing of corn are on silos
V. Paschenko, M. Оnishko, I. Dorozhko, М. Gusarenko
Resulted results of
comparative tests of modernized sivalki of Ups
-
18 on sowing of seed of corn after «by travel» by technology
233
УДК 621.926.4
ОБҐРУНТУВАННЯ КОНСТР
УКЦІЇ ТА ОСНОВНИХ ПА
РАМЕТРІВ ПОДРІБНЮВАЧА ЗЕРНА
Соломка
О.В., асп.
Національний аграрний університет
Обґрунтован
о тип і конструкцію подрібнювача зерна, наведені результати експериментальних досліджень процесу подрібнення зернових матеріалів шляхом їх стиснення і зсуву та визначені основні параметри і режими роботи розробленого подрібнювача.
Постановка проблеми.
Не з
важаючи на значний спад виробництва сільськогосподарської продукції, в тому числі і продукції тваринництва, в Україні в останні роки зросла кількість дрібних фермерських господарств тваринницького спрямування, які мають відносно незначні добові потреби в к
омбікормах, що виготовляються переважно в господарствах з власних зернових інгредієнтів. Це забезпечує можливість складання кормових раціонів з врахуванням індивідуальних потреб кожної групи тварин, дозволяє вилучити операцію гранулювання концентрованих ко
рмів та знижує затрати на їх транспортування. За даними ННЦ «ІМЕСГ» УААН приготування комбікормів в умовах господарств підвищує ефективність їх використання в декілька разів, але для цього необхідно забезпечити господарства сучасними технічними засобами, в
першу чергу, подрібнювачами зернових інгредієнтів та змішувачами компонентів комбікормів. Мета дослідження
. Обґрунтувати раціональну конструктивну схему, параметри та режими роботи енергоощадного подрібнювача зерна, здатного забезпечити добову потребу д
рібного господарства в зернових компонентах комбікормів.
Результати досліджень.
Оскільки основними складовими комбікормів є зернові інгредієнти, то однією з головних операцій приготування комбікормів є операція подрібнення зазначених компонентів. Аналіз п
оказав, що для подрібнення зернових компонентів в існуючих лініях приготування комбікормів застосовується принцип руйнування з стиранням, який здійснюється переважно молотковими подрібнювачами з шарнірним кріпленням молотків до осей. Такі подрібнювачі є до
сить енергоємними і схильними до переподрібнення зернових матеріалів, внаслідок чого отримується значна частина мучнистого пилу, який не можна використовувати для годівлі худоби та птиці в натуральному вигляді. Тому на спеціалізованих підприємствах по виро
бництву комбікормів вимушено введена операція гранулювання, яка є досить енергоємною, а сам процес гранулювання супроводжується значним нагріванням інгредієнтів, що призводить до втрати їх поживних властивостей. 234
Для зниження енергоємності процесу та зменшення кількості пиловидної фракції доцільно застосовувати принцип руйнування зернових матеріалів шляхом стиснення і зсуву. Це забезпечить: подрібнення різних видів зернових матеріалів з отриманням крупки різного ст
упеня подрібнення та незначної кількості пиловидної фракції; достатню продуктивність при незначних габаритах подрібнювача та витратах енергії; швидке видалення подрібненого продукту з подрібнювальної камери при мінімальному його нагріванні; високу надійніс
ть та зносостійкість робочих органів подрібнювача; простоту конструкції і зручність в обслуговуванні подрібнювачів. Цим вимогам відповідає подрібнювач, розроблений в ННЦ «ІМЕСГ» УААН, який складається з корпуса, ротора з бильними елементами, бункера
-
дозато
ра, привода та рами (рис.1). Рис. 1
–
Конструктивно –
технологічна схема подрібнювача зерна, що працює на принципі стиснення і зсуву матеріалу:
1 –
електродвигун приводу дробарки; 2 –
вал електродвигуна; 3 –
бильні елементи; 4
–
камера подрібнення; 5 –
ш
иберна заслінка; 6 –
бункер; 7 –
секція ребристої деки; 8 –
зазор між робочими органами і решетами або деками; 9 –
секція решета; 10 –
завантажувальне вікно; 11 –
бокова кришка; 12 –
вивантажувальна горловина; 13 –
корпус; 14 –
роторний диск.
Роторний диск
14, на якому жорстко закріплені бильні елементи 3 з паралелограмними робочими поверхнями, встановлено в корпусі подрібнювача 13 консольно на горизонтальному валу 2 електродвигуна 1. В корпусі також розміщені нерухомі секційні ребристі деки 7 і секційні ре
шета 9 так, що вони утворюють циліндричну камеру подрібнення 4.
Зерновий матеріал, що підлягає подрібненню, завантажується в бункер 6, звідки він через завантажувальне вікно 10 дозовано потрапляє на початок секції ребристої деки 7, де рівномірно розподіляє
ться по її поверхні і подрібнюється бильними елементами 3 при обертанні роторного диска 14. Подрібнені 235
частинки витісняються через отвори секцій решіт 9 і надходять до вивантажувальної горловини 12. Подрібнений матеріал, який не пройшов крізь отвори першо
ї секції решета 9 попадає на наступну секцію ребристої деки 7 де доподрібнюється і через отвори наступної секції решета 9 виводиться із камери подрібнення.
Розміри часток подрібненого матеріалу залежать від частоти обертання диска, зазорів та кутів встанов
лення робочих поверхонь бильних елементів відносно дек, розмірів отворів решіт, кута охоплення деками ротора та інших параметрів і режимів роботи подрібнювача.
Необхідна якість подрібнення зернових матеріалів у подрібнювачі буде забезпечуватися при умові р
івномірної дозованої їх подачі в камеру подрібнення, що досягається наданням живильнику
-
дозатору вібрації певної частоти та амплітуди.
Експериментальні дослідження проводилися на розробленій і виготовленій в ННЦ «ІМЕСГ» УААН експериментальній установці, за
гальний вигляд якої зображено на рис.2, методом багатофакторного експерименту за планом Хартлі (n = 6).
Рис. 2 –
Загальний вигляд експериментальної установки
Змінними факторами були: частота обертання ω роторного диска, кількість бильних елементів k
б.
е.
на роторі, кут н
нахилу паралелограмних пластин бильних елементів відносно деки (решета), діаметр d
о
отворів решета, кут β
охоплення декою роторного диска і подача матеріалу q
. За параметри 236
оптимізації було прийнято якість подрібнення (модуль помелу) М
т
а питома енергоємність N
п
процесу. Модуль помелу для кожного конкретного досліду визначали за виразом:
n
k
k
nk
n
k
k
k
ck
m
m
d
M
1
1
, де М
–
модуль помелу зернового матеріалу, мм;
d
сn
-
середнє значення діаметру часток k
–
тої фракції, мм;
m
k
–
маса часток k
–
т
ої фракції, г.;
n
–
кількість фракцій, приймаємо n
= 6 шт.
Проби розділялися за розмірами на 6 фракцій на комплекті лабораторних сит, потім кожна фракція зважувалася і визначався її процентний вміст в загальній масі наважки (згідно з типовою методикою). З
мінні робочі органи дробарки зображено на рис. 3.
Рис. 3
–
Робочі органи дробарки, що підлягали дослідженню при проведенні експерименту.
Привід ротора подрібнювача здійснювався від електродвигуна з паспортною потужністю 1,1 кВт та частотою обертання 2800 об/хв. Для зміни частоти обертання ротора та фіксації витрат потужності на подрібнення зерна використовували перетворювач VLT2800, виробни
цтва компанії Danfoss (Данія). Зерновий матеріал –
ячмінь, вологістю 14 %. Обробку первинних даних здійснювали статистичними методами за допомогою прикладних комп’ютерних програм.
Результати проведених досліджень показали наступне. Параметри оптимізації
описуються рівняннями регресії у вигляді:
–
якість подрібнення (модуль помелу) М
:
237
00002
,
0
16
,
0
03
,
0
00006
,
0
001
,
0
10
65
,
1
0003
,
0
27
,
1
2
2
7
n
n
n
M
,006
0
,04
0
,0005
0
,02
0
,00005
0
0,27
002
,
0
,005
0
2
2
d
d
d
n
d
d
n
q
d
d
n
0,002
0,00005
0004
,
0
0,0002
,0004
0
10
,91
2
2
6
2
6
.00006
0
0.00002
.006
0
0,0006
0,002
10
,26
5
q
q
q
d
q
q
n
q
–
питома енергоємність процесу N
:
2
2
2
6
01
,
0
04
,
0
09
,
0
001
,
0
07
,
3
10
06
,
2
004
,
0
85
,
5
n
n
n
n
N
,00003
0
,22
0
,35
0
,002
0
0,1
0005
,
0
,4
3
2
d
d
d
n
d
d
q
n
q
q
d
n
0.05
.0001
0
0,29
0,0003
,01
0
0,002
,01
0
2
2
.002
0
001
,
0
.02
0
.008
0
q
q
q
d
q
Для наочності і полегшення аналізу за рівняннями регресії після відсіювання малозначущих факторів побудовано графічні залежності.
Графічні залежності модуля помелу від величин змінних факторів зображені на рис. 4.
Рис
. 4
–
Залежність модуля помелу зерна від частоти обертання ротора і подачі матеріалу (а) та кількості бильних елементів і діаметра решіт (б). Аналіз приведених графічних залежностей (рис.4) показує, що із зменшенням частоти обертання ротора, збі
льшенням діаметра отворів решета d
о
та кута нахилу н
модуль помелу збільшується від 1,73 до 2,5мм, тобто, одержаний подрібнений зерновий матеріал має вигляд крупки, що підтверджує достовірність обґрунтованої конструктивно
-
технологічної схеми. Подача матер
іалу в дробарку суттєво не впливає на модуль помелу.
Графічні залежності потужності, потрібної на привід робочих органів подрібнювача від величин змінних факторів зображені на рис. 5.
Аналіз графічних залежностей (рис.5) свідчить про те, що при збільшенні 238
частоти обертання ротора ω
, кута нахилу бильних елементів н
потужність, необхідна для приводу робочих органів подрібнювача збільшується, а при збільшенні діаметра отворів решета d
о
та зменшенні подачі матеріалу -
зменшується, що є логічним з точки зору
збільшення або зменшення розвитку поверхні.
Рис. 5
–
Залежність питомої потужності подрібнення зерна від частоти обертання ротора і подачі матеріалу (а) та кута нахилу робочої поверхні бильних елементів і кута охоплення ротора декою (б). Слід відмітит
и, що найкращі результати по якості (модулю помелу) і по питомій витраті потужності на процес отримані при частоті обертання ротора в межах 2000…2500 об/хв., діаметрі отворів решіт -
4мм, встановленні послідовно секцій дек та решіт (кут охоплення деками р
отора -
180
0
), куті нахилу робочих поверхонь бильних елементів 15
0
. Кількість бильних елементів на роторі і подача матеріалу суттєво не впливають на якість помелу та питому потужність в досліджуваних межах. При подальшому збільшенні подачі матеріалу при тангенціальному встановленні робочих поверхонь бильних елементів відносно дек відбувається забивання робочої зони дробарки.
Висновки. Аналізом стану питання встановлено, що виробництво комбікормів безпосередньо в господарствах із використанням власних зер
нових інгредієнтів дозволяє зменшити їх собівартість і ефективність використання. Встановлено, що найбільш доцільним в подрібненні зернових компонентів є принцип їх руйнування стисненням і зсувом (сколюванням) з точки зору одержання кормів у вигляді крупк
и з незначним вмістом мучнистої 239
пиловидної фракції і усунення операції високоенергоємної і металомісткої гранулювання.
Експериментальними дослідженнями встановлено, що із збільшенням діаметра отворів решета, кута нахилу паралелограмних пластин бильних елементів відносно деки (решета) та із зменшенням кількості бильних елементів, частоти обертання ротора, кута охоплення де
кою ротора модуль помелу збільшується від 1,73 до 2,5мм., що відповідає поставленим вимогам.
Також встановлено, що із збільшенням частоти обертання ротора, кута нахилу паралелограмних пластин бильних елементів відносно деки (решета) та кута охоплення декою
ротора потужність, необхідна для приводу робочих органів подрібнювача збільшується, а при збільшенні діаметра отворів решета та зменшенні кількості бильних елементів -
зменшується, що є логічним з точки зору збільшення або зменшення розвитку поверхні.
Сп
исок використаних джерел
1.
Кукта Г.М., Колесник А.Л., Кукта С.Г. Механизация и автоматизация животноводства. –
К.: Высшая школа, 1990. –
335 с.
2.
Механизация приготовления кормов. // Справочник// Под общей редакцией Сыроватка В.И. -
М.: Агропромиздат, 1
985. –
368 с.
3.
Мянд А.Э. Кормоприготовительные машины и агрегаты. –
М.: Машиностроение, 1970. –
256 с.
Аннотация
Обоснование конструкции и основных параметров измельчителя зерна
Соломка О.В.
В статье обоснованы тип и конструкция измельчителя зерна, прив
едены результаты экспериментальных исследований процесса измельчения зерновых материалов путем их сжатия и сдвига, определены основные параметры и режимы работы разработанного измельчителя. Abstract
Ground of construction and basic parameters of grinding down of grain
O. Solomko
A type and construction of grinding down of grain is grounded in the article, the results of experimental researches of process of growing of corn materials shallow are resulted by their compression and change, basic parameters an
d modes of operations of the developed grinding down are certain.
240
УДК 633.331.54
РЕЗУЛЬТАТИ ЛАБОРАТОР
НИХ ДОСЛІДЖЕНЬ РОБОТ
И ВІБРАЦІЙНО
-
ДИСКОВОГО АПАРАТУ ПР
И ВИСІВІ ДРІБНОНАСІННЄВИХ СІЛ
ЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ К
УЛЬТУР
Заїка П.М. акад. УААН, д.т.н., проф., Бакум М
.В. к.т.н., доц.,
Кириченко Р.В. інж.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка
Наведені результати експериментальних досліджень впливу основних параметрів вібраційно
-
дискового апарату на кількість і рівн
омірність висіву насіння ріпаку, люцерни, моркви.
Постановка проблеми
. Підвищення врожайності сільськогосподарських культур в значній мірі залежить від виконання комплексу технологічних операцій. Серед технологічних операцій велике значення займає сівби.
Д
ля висіву дрібнонасіннєвих культур, використовуються зернотрав’яні та овочеві сівалками з апаратами котушкового типу, які не забезпечують сівбу малими нормами, мають високу нерівномірність розподілу вздовж рядка (коефіцієнт варіації –
100
-
120%) та пошкоджу
ють насіння.
На кафедрі сільськогосподарських машин ХНТУСГ ім. П. Василенка розроблена конструкція вібраційно
-
дискового висівного апарату для пунктирного висіву дрібнонасіннєвих сільськогосподарських культур, який може встановлюватися на посівну секцію про
сапних сівалок.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Для пунктирного посіву дрібнонасіннєвих сільськогосподарських культур на виробництві використовуються механічні і пневмомеханічні висівні апарати. Механічні системи надійні в роботі, але металоємні, потребують додаткового калібрування насіння, і при висіві дрібнонасіннєвих культур їх технологічна надійність знижується та пов’язана з підвищенням пошкодження насіння. Пневмомеханічні висівні системи зменшують пошкодження насіння, але при висіві дрібного,
особливо складної форми, рівномірність висіву значно зменшується [1,2]. Подальше підвищення ефективності виробництва сільськогосподарських культур, що мають дрібне насіння, потребує удосконалення висівних систем. До таких конструкцій висівних систем можна
віднести, розроблений на кафедрі сільськогосподарських машин ХНТУСГ ім. П. Василенка, вібраційно
-
дисковий висівний апарат [3,4].
Метою роботи є визначення оптимальних технологічних та конструктивних параметрів вібраційно
-
дискового апарату та закономірностей їх впливу на якість процесу висіву.
Результати досліджень. Розроблений висівний апарат (рис. 1) має диск 1, якому надається обертання навколо осі, що нахилена до горизонталі та 241
коливання вздовж неї. Насіння знаходиться у клиноподібній канав
ці між поверхнями диску 1 та нерухомої банки 2. Під дією коливань, насіння переміщується вздовж канавки, формуючі дозований потік. Таким чином, у верхній частині диску утворюється потік насіння, яке рухається впритул одне до одного, забезпечуючи поштучну п
одачу насіння у насіннєпровід.
Á
âá
1
2
D
D
A,
O
í
3
4
Рис. 1 –
Конструктивна схема вібраційно
-
дискового висівного апарату:
1 –
диск; 2 –
банка; 3 –
отвір насіннєпроводу; 4 –
насіння Рис. 2 –
Стенд для проведення лабораторних досліджень висіву на
сіння вібраційно
-
дисковим апаратом
Попередніми теоретичними дослідженнями визначені основні параметри запропонованого висівного апарату, що впливають на технологічний процес: діаметр банки Б
D
(розміри визначалися у роботі [5]) , кут нах
илу диску висіваю чого апарату
, кут між робочими поверхнями диску та банки , місце встановлення насіннєпроводу н
, висота відсипки насіння, яке потрапляє з 242
живильника h
, кутова швидкість обертання диску , частота вб
та амплітуда коливань А
.
Для проведення лабораторних досліджень вібраційно
-
дисковий висівний апарат встановлювався на експериментальну секцію роз
роблену на основі бурякової сівалки ССТ
-
12Б (рис. 2). Експериментальні дослідження проводилися у ґрунтовому каналі. Насіння з висівного апарату висівалося на липку стрічку, яка знаходилась на поверхні ґрунтового каналу, праворуч від траєкторії руху опорних
коліс секції.
Рівномірність розподілу насіння оцінювалося: середньою арифметичною величиною, дисперсією, середнім квадратичним відхиленням, коефіцієнтом варіації, а достовірність отриманих результатів абсолютною та відносною помилкою вибіркової середньої.
Результати лабораторних досліджень впливу параметрів експериментального зразка вібраційно
-
дискового апарату на висів насіння ріпаку, люцерни та моркви наведені на рисунках 3 –
9.
Дослідження впливу кута нахилу апарату на якість його роботи показали (рис. 3), що оптимальний нахил апарату для різних культур відрізняється. Так для насіння ріпаку оптимальним кутом нахилу є =
27,5
0
. Зменшення кута нахилу не забезпеч
ує утворення однонасіннєвого потоку, що призводить до збільшення кількості висіву насіння, але знижує його рівномірність. Подальше збільшення кута нахилу розріджує однонасіннєвий потік, тобто утворюється несталий потік, який приводить до зменшення кількос
ті висіву насіння і зростання нерівномірності розподілу. Насіння люцерни за формою відрізняються, як від насіння ріпаку, так і між собою: від Рис. 3 –
Вплив кута нахилу апарату на кількість висіву (а) та рівномірність розподілу насіння вздовж рядка (б)
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
22,5
25,0
27,5
30,0
32,5
град
q, г/об
ріпак
люцерна
морква
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
22,5
25,0
27,5
30,0
32,5
град
V, %
ріпак
люцерна
морква
à)
á)
243
Рис. 4 –
Вплив кута між робочими поверхнями диску та банки на кількість (а) та рівномірність розподілу насіння вздовж рядка (б)
кулеподібної до плоскої форми. Це визначає зміщення оптимального кута нахилу до =
30
0
. Насіння моркви відноситься за формою до більш плоских частинок і оптимальний кут нахилу висівного диску для них ще більший і становить =
32,5
0
.
На рис. 4 наведенні результати досліджень впливу зміни величини кута між робочими поверхнями диску та банки на роботу висівного апарату. Малий кут приводить до заклинювання насіння у робочій канавці, що зменшує швидкість транспортува
ння їх і створює несталий потік насіння. Це підтверджується заниженою кількістю висіяного насіння та підвищення нерівномірності. Оптимальним кутом для усіх видів досліджуваного насіння (ріпак, люцерна, морква) є =45
0
. Подальше збільше
ння величини кута нахилу між робочими поверхнями диску та банки погіршує умови транспортування та спрямування насіння вздовж канавки. При кутові більше =50
0
, коли у верхній точці робоча поверхня крайка диску, що утворює канавку, розта
шовується в положенні близького до горизонтального, частина насіння скочується по диску вниз, що зменшує кількість висіяного насіння і збільшує нерівномірність висіву.
Місце встановлення насіннєпроводу на банці висівного апарату теж суттєво впливає на кіль
кість та рівномірність висіву (рис. 5). Розміщення вихідного вікна у верхній частині диска погіршує умови сходу насіння з робочої канавки у насіннєпровід (частина насіння скочується по канавці знову у нижню частину висівного апарату). Тому при такому розмі
щенні отвору насіннєпроводу, кількість висіву зменшується, а рівномірність погіршується. На оптимальне значення установки насіннєпроводу суттєво впливає форма насіння про що свідчить не співпадання положення насіннєпроводу, при якому забезпечується найвища
рівномірність висіву насіння. Для більш круглого насіння (ріпаку) кут встановлення н
найменший з досліджуваного насіння. Найбільший кут отриманий для насіння моркви.
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
35
40
45
50
град
q, г/об
ріпак
люцерна
морква
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
35
40
45
50
град
V, %
ріпак
люцерна
морква
à)
á)
,
,
244
Рис 5 –
Вплив місця встановлення насіннєпроводу на кількість (а) та рівномірність розподілу насіння вздовж рядка
Рис. 6 –
Вплив висоти відсипки насіння, яке потрапляє з живильника на кількість (а) та рівномірність розподілу насіння вздовж рядка (б)
Подальше зміщення місця установки насіннєпроводу до нижн
ьої точки диску висівного апарату збільшує кількість висіяного насіння за рахунок насіння, що скочується з диска при формуванні однонасіннєвого потоку, що погіршує рівномірність висіву і робить його некерованим.
Для забезпечення безперервного надходження м
атеріалу в робочу канавку в нижній частині апарату необхідно мати деякий запас. Цю кількість матеріалу в дослідженнях визначали висотою відсипки h
насіння, що потрапляє з живильника на диск висівного апарату в нижній його частині.
Дос
лідження підтвердили суттєвість впливу висоти відсипки, як на кількість висіяного насіння, так і на рівномірність його висіву (рис. 6). Стійку роботу висівного апарату для усіх культур, що досліджувалися, забезпечує висота відсипки від 7 до 13 мм. Зменшенн
я висоти відсипки призводить до недостатнього заповнення робочої канавки, що порушує однонасіннєвий потік. Збільшення висоти відсипки призводить до перевантаження робочої канавки, що збільшує кількість висіву і нерівномірність.
Дослідженнями встановлено, щ
о швидкість обертання диску висівного апарату в межах 1,28
-
1,93 рад/с, менш інтенсивно впливає на зміну кількості 0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
4,19
4,45
4,71
4,97
5,23
рад
q, г/об
ріпак
люцерна
морква
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
4,19
4,45
4,71
4,97
5,23
рад
V, %
ріпак
люцерна
морква
à)
á)
0,30
0,50
0,70
0,90
1,10
4
7
10
13
h, мм
q, г/об
ріпак
люцерна
морква
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
4
7
10
13
h, мм
V, %
ріпак
люцерна
морква
à)
á)
н
н
245
Рис. 7 –
Вплив кутової швидкість обертання диску висівного апарату на кількість (а) та рівномірність розподілу насіння вздовж рядка (б)
висіяного насіння. Слід відмітити, що для усіх досліджуваних культур характер залежностей аналогічний. Збільшення кутової швидкості обертання диску призводить до зменшення кількості висіяного насіння. Слід відмітити, що для більш округлого насіння, зменшення кількості висіяного насіння відбувається біл
ьш інтенсивно. Оптимальна кутова швидкість обертання диска апарату для досліджуваних культур знаходиться в межах 1,45
-
1,77 рад/с, яка не суттєво впливає на рівномірність висіву.
Вплив амплітуди коливань диска на роботу висівного апарату визначали в діапазо
ні від 0.2 до 1,2 мм. Результати досліджень (рис. 8) підтверджують суттєвий вплив, як на кількість висіяного насіння, так і на рівномірність розподілу. При малих значеннях амплітуди коливань диска відбувається перевантаження канавки насінням, що призводить
до збільшення кількості висіяного насіння і зниження рівномірності висіву. Слід відмітити, що на оптимальне значення амплітуди суттєво впливають розміри і маса насіння. Із досліджуваного насіння найменшу масу має насіння моркви (маса 1000 насінин моркви 1
,13 г), оптимальне значення амплітуди для цього насіння теж найменше, і становить 0,4 мм. Маса 1000 насінин люцерни становила 1,75 г, а оптимальна амплітуда коливань –
0,6 мм. Для найважчого, із досліджуваного, насіння ріпаку (маса 1000 штук насінин –
3,30
г), оптимальною амплітудою є 0,8 мм. Подальше збільшення амплітуди погіршує умови переміщення насіння вздовж канавки і воно скочується до місця завантаження, що зменшує кількість висіяного насіння і погіршує рівномірність висіву.
Результати досліджень впл
иву частоти коливань диску на роботу висівного апарату наведені на рис. 9. Слід зауважити, що в діапазоні 540
-
900 кол/хв, частота коливань менш інтенсивно ніж амплітуда коливань впливає на кількість висіяного насіння. Причому, із збільшенням частоти колива
нь, кількість висіяного насіння зменшується. На величину оптимального значення частоти коливань теж впливають розміри і маса насіння. Для моркви оптимальна частота найменша і дорівнює 630 кол/хв, для люцерни оптимальна частота 720 кол/хв, для ріпаку найбіл
ьша –
810 кол/хв.
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,28
1,45
1,61
1,77
рад/сек
q, г/об
ріпак
люцерна
морква
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
1,28
1,45
1,61
1,77
рад/сек
V, %
ріпак
люцерна
морква
à)
á)
·
246
Рис. 8 –
Вплив амплітуди коливань диска
на кількість (а) та рівномірність розподілу насіння вздовж рядка (б)
Рис. 9 –
Вплив частоти коливань диска
на кількість (а) та рівномірність розподілу насіння вздовж рядка (б)
Висновки
Лабораторними дослідженнями роботи експериментального зразка вібраційно
-
дискового апарату з діаметром банки 0,164 мм визначено, що якісний висів (коефіцієнт варіації розподілу 50
–
60 %) можна досягти:
-
для насіння ріпаку при кутовій швидкості обертання диску 1,45
-
1,77 рад/сек, куті нахилу осі обертання диску до горизонталі 27,5
0
, куті між робочими поверхнями диску та банки 45
0
, висоти відсипки насіння, що потрапляє з живильника 7
-
1
3 мм, місця встановлення насіннєпроводу 4,71 рад від нижньої точки положення висівного диску; частоті коливань висівного диску 810 кол/хв, амплітуді коливань висівного диску 0,8 мм.
-
для насіння люцерни при кутовій швидкості обертання диску 1,45
-
1,77 рад/
сек, куті нахилу осі обертання диску до горизонталі 30
0
, куті між робочими поверхнями диску та банки 45
0
; висоти відсипки насіння, що потрапляє з живильника 7
-
13 мм
, місце встановлення насіннєпроводу 4,97 рад від нижньої точки положення висівного диску; частоті коливань висівного диску 720 кол/хв, 0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
А, мм
q, г/об
ріпак
люцерна
морква
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
А, мм
V, %
ріпак
люцерна
морква
à)
á)
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
540
630
720
810
w, кол/хв
q, г/об
ріпак
люце рна
морква
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
540
630
720
810
w, кол/хв
V, %
ріпак
люце рна
морква
à)
á)
вб
247
амплітуді коливань висівного диску 0,6 мм.
-
для насіння моркви при швидкості обертання диску 1,45
-
1,77 рад/сек, куті нах
илу осі обертання диску до горизонталі 32,5
0
, куті між робочими поверхнями диску та банки 45
0
, висоти відсипки насіння, що потрапляє з живильника 7
-
13 мм, місце встановлення насіннєпроводу 4,97 рад від нижньої точки положення висівного диску; частоті колив
ань висівного диску 630 кол/хв, амплітуді коливань висівного диску 0,4 мм.
Визначені параметри вібраційно
-
дискового висівного апарату можна використовувати також при його налагоджуванні для сівбі насіння сільськогосподарських культур подібних за розмірами та нормами висіву до насіння ріпаку, люцерни, моркви.
Список використаних джерел
1.
Бакум М.В., Бобрусь І.С., Михайлов А.Д., Морозов І.В., Нікітін С.П. Сільськогосподарські машини. Частина 3. Посівні машини. За ред. М. В. Бакума. –
Харків: 2005. –
332 с.
2.
Карцев А.Ю. Конструкция высевающего аппарата для высева мелкосеменных культур // Материалы XІ международной научно
-
производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения». –
Белгород: БелГСХА, 2007. –
С. 242.
3.
Деклараційний патент на корисну модель №
19548 України МПК
(2006) А01С7/16. Вібраційно
-
дисковий висівний апарат / П.М. Заїка, М.В. Бакум, Р.В. Кириченко. -
№ 200607444; Заявлено 04.07.2006; Опубл. 15.12.2006, Бюл. №
12 –
6
с.
4.
Декларац
ійний патент на корисну модель №
20913 України МПК
(2007) А01С7/08. Дисковібраційний висівний апарат / П.М. Заїка, М.В. Бакум, Р.В. Кириченко. -
№ 200609582; Заявлено 05.09.2006; Опубл. 15.02.2007, Бюл. №
2 –
6
с.
5.
Заїка П.М., Манчинський Ю.О., Кириченко
Р.В. Характеристики руху тіла насіння сферичної форми у вібраційному висівному апараті // Всеукраїнський науково
-
технічний журнал «Вибрации в технике и технологиях». –
2006. –
№1 (43). –
С. 44
-
48.
Аннотация
Результаты лабораторных исследований работы вибр
ационно
-
дискового аппарата при посеве мелкосеменных сельскохозяйственных культур
Заика П.М., Бакум М.В., Кириченко Р.В.
Приведены результаты экспериментальных исследований влияние основних параметров аппарата на количество и равномерность высева семян рапс
а, люцерны, моркови.
248
Abstract
Results of laboratory researches of work of vibration
-
disk vehicle at sowing of agricultural cultures
P. Zayika, M. Bakum, R. Kyrychenko
The results of experimental researches are resulted influencing of parameters of vehicle
: angle of slope of axis of rotation of disk, corner between the working surfaces of disk and jar, places of setting of semyaprovoda, heights of pouring of seeds, which act from a feeder, angular frequency of rotation of disk, frequency and amplitude of vi
brations of disk on a quantity and evenness of sowing of seeds of rape, of carrot and alfalfa, out.
УДК 621.81.001.66(075.8)
БАГАТОВАРІАНТНА СТРУ
КТУРА КЛАСИФІКАЦІЇ Д
ИСКІВ КОПАЧІВ ЯК ОСНОВА ДЛЯ ГЕНЕРУ
ВАННЯ НОВИХ КОНСТРУК
ЦІЙ І ТЕХНОЛОГІЙ ЇХ ВИРОБН
ИЦТВА
Васил
ьків В., к.т.н., доц., Гупка В., інж.
Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя
Запропоновано найсуттєвіші класифікаційні ознаки дисків копачів коренезбиральних машин. Розроблено класифікацію яка є основою для кодування, комп’ютерног
о моделювання та автоматизованого уніфікаційного синтезу нових конструкцій дисків та технологій їх виробництва.
Постановка питання.
Розвиток сучасного машинобудування характеризується підвищенням потужностей коренезбиральних машин, що приводить до більш жорстких умов їх експлуатації, тому актуальною є проблема зменшення втрат та пошкоджень коренеплодів, забезпечення надійності викопую
чих вузлів коренезбиральних машин, підвищення зносостійкості його основних робочих органів (РО), серед яких важливе місце займають дисків копачів (ДК). Для вирішення цієї проблеми необхідно постійно удосконалювати і покращувати систему робочих органів маш
ин, призначених для викопування коренеплодів.
Аналіз результатів досліджень. Вагомий вклад у створення та дослідження дискових РО та ТП їх виготовлення внесли вчені Бернштейн Д.Б, Рабінович І.П, Рогозніков П.А, Каїнов Г.Є, Журавльов В.Н., Клюєнко В.Н, Виноградов В.Н, Паша Н.Х, Лукін В.І, Мартиненко В.Я, Гевко Р.Б., Загурський В.К, Боровков П.Ф, Сичов В.С., Лутхов Н.Н., Алфьоров Г.С., Стельбицький В.Ф., Синеоков Г.Н., Панов 249
І.М., Барабанщиков В.Н., Гордон І.Д., Тейлор П.А., Погорелий Л.В., Татьянко Н.В., Брео В.В., Єрмеєв І.Д., Барановський В.М. та ін. Незважаючи на значну кількість наукових напрацювань, однак чимало питань залишились невирішеними. Впровадження сучасних інформаційних, апаратних, системних та інструментальних засобів дозволяє запропонувати ряд нових технічних рішень, які дозволяють підвищити ефективність виробництва та
експлуатації ДК сільськогосподарських машин. Мета роботи.
Тому метою роботи є удосконалення конструкцій ДК коренезбиральних машин, зменшення їх собівартості виготовлення і підвищення якості викопування коренеплодів за рахунок удосконалення їх конструкці
й, технологій їх виготовлення, експлуатації і ремонту. Робота виконана за фінансової підтримки гранту ДФФД №Ф25.4/190 “Система автоматизованого уніфікаційного синтезу високоефективних технологічних інновацій” (№ДР 0107U009227).
Результати досліджень.
За ро
ки науково
-
технічної революції створено нові конструкції ДК (рис. 1
-
2). Це веде до безперервного збагачування та удосконалювання класифікації, яка має охоплювати усі нові типи конструктивних реалізацій та ставати основою вивчення та удосконалювання відомих
дискових робочих органів і планування їх запровадження у промисловість.
На цій підставі розроблено класифікацію ДК, яка є наслідком системного узагальнення відомих класифікацій і побудована у відповідності з основними принципами класифікації інформації в уніфікаційному синтезі. При розробці класифікації введено кодування, а також ураховано багатоваріантність термінології. Наприклад, для означення профільної форми зовнішнього краю ободу ДК у науково
-
технічній літературі використовуються такі терміни як обод
: з виступами, з грунтозачепами, криволінійної форми, зубчастої форми, із зовнішньою крайкою у формі хвильової лінії та ін. Фрагмент створеної класифікації представлено нижче. S Аналіз дисків копачів у складі системи викопуючих робочих органів коренезбир
альних машин. S1 Типи за конструктивною схемою виконання.
Лемішні: в
икористовують у старих машинах. Нові форми таких робочих органів належать до класу вібраційних (теребильна машина СКМ
-
2). Роторні (роторний барабан з вертикальною віссю обертання
): робочі
органи кореневикопувачів фірм “Moreau”, “Herriau” (Франція), прутковий ротор фірми “Holmer” (Німеччина),…
S2
Принцип функціонування РО за особливостями процесу руйнування ґрунту
Дисковий копач.
Лезо діє на пласт поступово по всій глибині (основна відмінність від лемішних і вильчастих копачів). Лемішні і вильчасті копачі.
Стиск ґрунту лезом клина або поверхнею вилки на глибині викопування, утворення тріщин і схоплювання куска ґрунту під деяким ку
том, наступне виникнення сил підпору до створення витягаючого зусилля в руслі копача.
250
а)
б)
в)
г)
д) е)
Рис.1
–
Варіанти виконання конструкцій дисків копачів за формою: а)
просівних вікон, б)
зовнішньої крайки ободу, в)
шпи
ць, г)
торцьових зачепів, д)
додаткових елементів, е
) шпиць пруткових ДК 251
Рис. 2
–
Приклад еволюції вдосконалення конструкції диска копача
S3 Загальна особливість компоновки у складі системи дискового викопуючого робочого органу: 1. Наявність очисних елементів: наявність очисників коренеплодів у вигляді еластичних елементів, що закріплені на ступиці (ас. СРСР№1653589); копач з активним доочисником (а.с. СРСР 1690558; копач з розміщеними між дисками конічними (ас. СРСР № 1166704), або циліндричними шнеками (а.с. СРСР №1375167А1), … 2. Наявність робочих органів для рихлення ґрунту і попереднього порушення зв’язків з ґрунтом хвостової частини коренеплоду перед викопуванням: перед дисками розміщують розрихлюючі елементи у вигляді сферични
х елементів (а.с. СРСР№ 1794362А1); розрихлюючі елементи виконані у вигляді культиваторних лап, долота (а.с. СРСР №1794363А1); допоміжні диски встановлені попереду основних і мають менший зовнішній діаметр (а.с.СРСР№1079203), … 3. Наявність пристроїв для стабілізації руху
Наявність направляючої лижі, що служить стабілізатором руху бурякозбиральної машини і опорою до витримування певної глибини копання, S4 Види дискових копачів. Пасивні. П
ереважно з грунто зачіплювачами (може використовуватись один пасив
ний диск без допомоги інших робочих органів (а.с. СРСР №898983). Активно
-
пасивні.
Згідно тверджень проф. Гевка Р.Б. найуніверсальнішими робочими органами є дискові копачі, один з яких є активний інший -
пасивний (Пат. України №3017938). Активні (
привідні, з вимушеним обертанням).
S5 Види додаткових рухів у процесі їх експлуатації.
Поперечно тангенціальний. Механізм реалізації: а) один диск розміщують нахилено до своєї півосі (через зміщений отвір) а другий перпендикулярно до своєї півосі (а.с. СРСР №1055388); б) торець одного диска виконаний профільним (а.с. СРСР № 1175382А1); в) осі дисків з’єднані з конічними шестернями за до
помогою шарнірів балансовим механізмом (а.с. СРСР №1273010А1); г) наявність відхилень геометричної форми диска, наприклад, торцьове биття ободу. Згідно досліджень проф. А.К. Саралупова виконання дисків з торцевим биттям до 0,022м сприяє мінімізації пошкодж
уваності коренеплодів … Вібраційний. Загальна характеристика. Дискові вібраційні копачі: частота коливань 12,5 Г, кутова амплітуда 9 –
11º, …
S6
Параметри кінематики: показник кінематичного режиму
(відношення колової швидкості диска до його поступальної швидкості = 2,0…2,5); модуль кривої траєкторії –
відношення поступальної швидкості диска, що має радіус D/2
до лінійної швидкості точки D/2
. Для m= v/
, 252
при m=1
-
циклоїдна, m<1
-
видовжена циклоїда. (для реальних умов роботи), m>1
-
вкорочена циклоїда; лінійна швидкість кромки диска
r
д
, r
-
радіус крайки диска; кількість обертів активного диска
(кутова швидкість ), …
M Морфологія дисків копачів. М0 Різновиди компоновок: диск (ступиця, шприхи
–
обод)
-
променева шайба
(Пат. Чехословаччини № 199359), диск –
сепаруючі радіальні вікна (пази) (
а.с. СРСР №135698А1); ступиця –
штрихи –
обод (кільце)
(а.
с. СРСР №709020); с
тупиця –
штрихи
(вильчаcтий, голчастий, роторний диск, диск з прутковою робочою поверхнею (Пат США №2682739), …
Мd Структурна елементи диска: М1. Ступиця (маточина); М2. Обод; М3. Спиці (шприхи); М
.4. Пластини; М5. Сепаруючі (просівні)
вікна; М6. Еластичні елементи; М7. Шар наплавки; М8. Сепаруючі вікна.
М1.1
Ступиця (маточина).
Н
а ступиці розміщене колесо у вигляді пруткового диска. Прутки можуть пружно деформуватись в напрямку осі диска, завдяки шарнірам (Пат. Німеччини №202004009320), …
М2.1 Обод: суцільний
: а) зігнуте кільце з кінцями, що скріплені електрозварюванням; б) складений із зварених сегментів, …; складений із окремих частин, розміщених із зазором
і закріплених за допомогою метизів…
М2.2 Конструктивна форма ро
бочої поверхні ободу: плоска; с
ферична
. При глибокому обробітку ґрунту із зменшенням кута атаки (
<30º) спостерігається зминання стінки борони випуклою поверхнею диска. При цьому перемички (шпиці) можуть виконувати додаткове підрізан
ня стінок борони; к
онічна
…
М2.3
Форми поперечного перерізу ободу диска: тороїдальна
(авт: Шелудченко Б.А., Фомін М.П., Губенко В.О.); з
мінної ширини
за рахунок нерівномірної товщини наплавленого матеріалу (ас. СРСР №986329); обод виконаний складним
, при цьому частини ободу мають криволінійну форму з випуклістю, що направлена на внутрішню частину робочого органу (а.с. СРСР №1426489А1; обод виконаний із спеціальними впадинами
, конусністю на зовнішній чи торцевій поверхні для кріплення пластин, кілець,
…
М2.4
Форма периферійної частини ободу: гладка (переважно у привідних дисків)
; з
тангенціально
-
радільними зачепами
(а.с. СРСР №1177296А1); за зовнішньою крайкою обод диска містить впадини в яких на шарнірах встановлені поворотні лапи (а.с. СРСР №129105
6); з
радіальними зачепами
(а.с. СРСР №1813344), …
М2.5
Варіанти виконання зубчатої (хвилястої) форми периферії частини ободу:
обод cуцільний із зубами секторної форми
(Пат. США №3181616); зуби виконані у вигляді змінних накладних пластин
, краї яких вико
нані по радіусу, що адекватний зовнішньому краю ободу диска (а.с. СРСР № 1382122А1); обод суцільний із зубами (суцільно зубчаті диски), леза яких виконані за профілем 253
логарифмічної спіралі, яка забезпечує постійність полярного кута різання (а.с. СРСР№ 16
74723А1), … М2.6
Види утворення зубчастої форми периферійної частини ободу: експлуатаційний: в процесі нерівномірного зношення ділянок леза ободу. Застосовується для наступних видів наплавлення: а) дискретне наплавлення (призводить до зниження зад
аного ресурсу ножів, але дозволяє більш тривалий час зберігати гостроту лез); б) наплавлення шару змінної товщини (використовують для робочих органів на яких при первинному наплавленні утворюються дуже високі зубці, що викришуються в процесі їх експлуатаці
ї); кконструкційний: в
виступи, утворені верхніми частинами накладних пластин різної форми, закріплених на ободі, при цьому впадини утворені зовнішнім краєм ободу, …
М2.7
Варіанти виконання
торцевої поверхні ободу: радіально
-
бокові (радіально
-
торцеві)
зач
епи: а) на ободі з внутрішньої сторони диска виконані радіальні рифлення (а.с. СРСР №1160968); б) на торцевій поверхні першого диска розміщені плоскі, а в другого -
клиноподібні ребра (а.с. СРСР №1613027); в) бокові зачепи трикутної форми (Пат. США №301793
3); г) на зовнішній крайці виконані радіально
-
торцеві зачепи (Пат. США №4942927); дугові виступи.
На ободі зі сторони робочої поверхні виконані дугові виступи, випукла частини яких направлена в сторону, протилежному до напрямку його обертання (а.с. СРСР №1
76806); циклоїдні виступи. Виконані за рахунок змінної ширини вінця у дисків з циклоїдними спицями. Випукла частина ободу направлена в сторону, протилежну напрямку обертання диска (а.с. СРСР №1824060А1), …
М3.1
Види спиць: прямі (радіальні): а) циліндричн
і спиці (Пат. США №3250332, а.с. СРСР №175763); б) на циліндричні спиці насаджені втулки, що мають конічну зовнішню поверхню (а.с. СРСР №1160968); змінного поперечного перерізу: спиця має в поперечному перерізі симетричну форму, при чому в центральній частині перерізу спиця виконана випуклою, а по краях увігнутою (а.с. СРСР № 1782410А1); циклоїдні: у вигляді увігнуто випуклої кривої постійного поперечного перерізу (а.с. СРСР №1130
221); спеціальні: виконані у вигляді поворотних (відносно своєї осі симетрії) конусів, направлених вершиною до ободу диска, при цьому робоча поверхня конуса диска оснащена спіральною навивкою (а.с. СРСР №1105148), ….
М7. Шар наплавки. М7.1 Наявність напл
авленого шару: без наплавленого шару
Відсутність ділянок леза зі зміцненим твердим сплавом (Пат ФРН №1922586), …
М7.2 За кількістю шарів: одношарове лезо; багатошарове лезо.
М7.3
Товщина шару наплавлення: постійної товщини; змінної товщини.
М7.4 Види баз
ових поверхонь наплавки: змінні пластини (складений диск); торець ободу суцільного диска, …
М7.5 Види наплавлення: суцільний
(одно
-
і двохстороннє); перервний
(дискретне): а) одностороннє (без попереднього формоутворення зуба); б) з 254
попереднім формоутворе
нням зуба; в) двохстороннє …
М7.6 Матеріал наплавленого шару
(марка порошкоподібних сплавів): ПГ
-
С1 (сормайт №1, У30Х28Н4С4) ГОСТ 21448
-
75; п
орошковий сплав “Елкефем” угорської фірми “Іновелд”; ПГ
-
С27 ГОСТ21448
-
75, ПГ
-
С27
-
М ГОСТ21448
-
75 у суміші з баровмі
сним дегідрованим флюсом (для чавунних дисків)
; матеріали класу економно
-
легованих евтектичних сплавів системи Fe
-
Mn
-
C
-
B
-
Cr, одержаних методом наплавлення СВЧ, …
М7.7
Технічні вимоги до виконання наплавленого шару: товщина -
1,5мм, ширина -
25мм, допускається збільшення ширини не більше 30 мм; допускається наявність тріщин наплавленому шарі без виходу в основний метал до 25мм; після наплавлення сормайту товщина ріжучої кромки повинна бути для зубчатого диска: а) по в
иступах до 2,5 мм; б) по впадинах до 3 мм, …
М8.1
Форма сепаруючих вікон: V
-
подібна
(а.с. СРСР №1807838А3); Г
–
подібна
.
Такі диски характеризуються більшою ступінню сепарації землі на стадії викопування у порівнянні з U –
подібною (Пат. України №9513А); трик
утна із заокругленнями
(а.с. СРСР № 655356); трапецеподібна
(профіль оберненої трапеції з криволінійними основами); циклоїдна
(а.с. СРСР №1130221), …
М8.2
Види сепаруючих вікон: відкриті; прикриті
(для плантацій з малими коренеплодами і низькою вологістю ґрунту). Характеризуються наявністю пружних зіркоподібних дисків з висотою, що зменшується до центру. Промені дисків розміщені у вікнах (а.с. СРСР №898983), …
М4
Пластини: між спицями розміщені ела
стичні елементи у вигляді пластин, закріплених на ступиці (Пат. США №4942927), …
М6
Еластичні елементи: між спицями розміщені еластичні елементи, виконанні у вигляді пружин
, один кінець яких закріплений до ступиці, а другий -
до ободу (а.с. СРСР №2910112);
між спицями розміщені еластичний елемент у вигляді радіально розміщених плоских або стержневих пружин
, один кінець закріплений на ободі, інший -
на ступиці (Пат. Німеччини №121470187725); еластичні елементи закріплені на пасивному диску. Вони виконані у в
игляді гофрованої металевої стрічки
(а.с. СРСР №1511248), …
Загальна характеристика. G1
Приклади модифікацій сільськогосподарських машин, оснащених дисковими копачами та умови їх експлуатації: 1. Модифікація і підприємство
-
виробник:
РКС
-
6, викопувач виль
частого і дискового типів; РКМ
-
6
-
02, РКМ
-
6
-
05 (прибирання коренеплодів кормового буряка) (ОАО “Дніпропетровський комбайновий завод”); умови використання дисків:
прибирання в умовах перезволожених (вологість 26
-
30%), або твердих ґрунтів (твердість > 3
-
4 МПа
)., …
G2
Провідні підприємства, що здійснюють: виготовлення дисків копачів
: 1. Сель
-
машкомплект
-
SMK (Росія –
Німеччина), ЗАО “АгроДон” (Росія). 2. Фірми Garford
-
Viktor (Англія), Thuregod, комбайн “T5”), WKM (Німеччина, комбайн “CLE 130V”, TIM (Данія, ком
байни “M2SA”, “M3SA”), STANDEN
-
THUREGOD (Англія), BBG (Німеччина), Amiti technology (США), 255
“Herriau”, “Moreau”, “ Matrot”, “SUC” (Франція, пасивні диски), Гримме Макстрон 620 (Німеччина), …; ремонт дисків копачів (вітчизняні підприємства)
: 1. ОАО ”Жмерин
ське РП Агромаш” (заточка дисків). 2. ТОВ “Донснаб
–
Захід” (м. Тернопіль), …
G3
Функціональне призначення дискового викопуючого робочого органу: зрізан
-
ня пласту ґрунту
разом з коренеплодами; розкришування ґрунту
; відділення ґрунту від коренеплоду і перем
іщення
корисної частини на очисні і транспортуючі робочі органи; робочі органи можуть використовуватись як підкопувальні диски
при збиранні кормових і цукрових буряків, значна частина яких розміщена над поверхнею ґрунту …
G4 Основні геометричні параметри.
Загальні
: товщина диска
008
,
0
D
. Для дисків, що працюють у важких умовах 008
,
0
DН; кут атаки
2
. Кут між лініями перетину горизонтальної площини з площиною обертання диска, 2
=20…25
; висота опуклості поверхні
h (
для сферичних дисків
); зовнішній діаметр
D
, … Структурних елементів
. Для секторних лез: кут при вершині сектора диска
, … Для сепаруючих вікон: відношення максимальних і мінімальних діаметрів кіл
, вписаних у форму вікон (складає 1,4
–
2,6); мінімальний радіус заокруглення кутів,
в залежності від вологості ґрунту складає. R
=10…20мм … Шприх
: відношення максимальних і мінімальних діаметрів кіл, вписаних у форму вікон, складає 1,4 –
2,6, а відношення діаметра диска до найбільшого діаметра кола, вписаного у форму вікна рівна 9 –
12
. Для дисків спеціальних конструкцій: величина ексцентриситету активного диску відносно його геометричної осі., …
G5 Діаметри дисків для умов, коли: глибина ходу Д
К менша за 80мм (
560 мм (диски «Ромашка» для БДМ), 680мм, 700мм …); глибина ходу складає 80
-
100мм (
765
-
785мм …). Глибина ходу —
заглиблення в ґрунт на 12
-
15% від величини свого діаметру.
G6 Модифікація, маса дисків і відповідні геометричні параметри: P12.
097.222 (литий), 24кг, товщина S
=35±10, ширина леза В
=35±10, D
=Ø680
3,0
, d
=
0,5
0,2
120
; KC6B
-
47.440, 17кг, В
=
6,0
4,0
32
, D
=680±3,0, d
=
0,3
0,5
120
, S
=10мм; КС6В
-
47.478, 17,3кг, D
=
680 3,0
, B
=
6,0
4,0
32
, d
=
0,3
0,5
120
, S
=10; СДК 3190 (1973р.), 21 кг, D
=710, d
=
0,3
0,5
116
, …
G7
Матеріал основної частини дисків: леговані сталі. Закордонні марки: Сталь 30МnВ5, Сталь 50МnS
i7 (сталі з домішками хрому, бору, кремнисто
-
марганцевисті сталі з різним вмістом вуглецю від 0,3
-
0,9%), …; високо вуглецеві сталі
вітчизняних марок: 65Г ГОСТ2283
-
79, 60С25 ГОСТ 2185
-
82, 5С2 ГОСТ 14959
-
79, …; ливарні сталі (
Сталь 45Л ГОСТ 977
-
65, Сталь 35 ГЛ
-
II ГОСТ 977
-
75, …), …
G8
Загальна характеристика: розрахункова схема
(у схемному вигляді) –
спарені трьохгранні клини; розподіл контактних напружень:
використання 2
-
х пасивних і 1
-
го активного ДК. Для 1
-
го випадку контактні напруження розподіляються за логарифміч
-
ним законом, для 2
-
го -
розподіл контактних 256
напружень в зоні деформації буде відріз
-
нятись від рівномірного при взаємодії з ґрунтом; енергосилові параметри
ДК: величина крутного моменту, основні зусилля на кронштейні копача (лобова сила опору),
…
Системний аналіз конструкцій. А1 Переваги і недоліки. А1.1
Переваги дискових робочих органів: низький тяговий опір:
за рахунок локалізації впливу піднімають в 2
-
3 рази менше землі і більш активно деформують ґрунт в зоні коренеплоду ніж лемехові і вильчасті; збереження функціональних властивостей копача при роботі на підвищених швидкостях руху коренезбиральної машини: м
ашина з дисками працює на більш високій швидкості, ніж машина, оснащена лемеховими і вильчастими копачами за однакових якісних показників (до 2,6 м/с.); краще працюють на сильно забруднених бур’янами ділянках поля; добре працюють на в’язких ґрунтах
(воло
гі суглинки, чорнозем) при високій твердості ґрунту
(3
-
4 МПА) та вологості
26
-
30%, …
А1.2
Недоліки дискових робочих органів: складні елементи приводу для вузлів
, що складає 40
-
45% від конструктивної складності і ціни пристрою в цілому; частіше ніж вильчас
ті наносять сильні пошкодження коренеплодам, відривають їх хвостові частини; на сухих і твердих ґрунтах допускають більші втрати коренеплодів
: в таких умовах краще працюють вильчасті, лемехові і комбіновані робочі органи; висока собівартість дисків
(стано
м на 2007р. –
470грн. (Україна), 45000руб. (Росія), …
А2 Причини виходу з ладу та експлуатаційні наслідки
А2.1
Причини виходу з ладу: рівень нерівномірності спрацювання леза: збільшення товщини ріжучої кромки і кута загострення леза, утворення широкої зати
лувальної фаски, що призводить до його затуплення. Існують зони підвищеного зношення і часткового руйнування через анізотропію; утворення втомних тріщин зварних швів:
при зварюванні сталі 65Г не забезпечується необхідна міцність з’єднання через утворення в
зоні термомеханічного впливу гартованих структур. Ширина зони термомеханічного впливу при точковому і шовному зварюванні менші 1мм (для дугової –
більша); величина абсолютного спрацювання (зносу) робочої поверхні диска: зношення за діаметром складає 0,1
4 мм/га. Тому після наробітку 200 га їх замінюють; деформації дисків (вигинання по вінцю), ламання у місцях спряжень (при експлуатації на ґрунтах, забруднених камінням), …
А2.2
Форми профілю лез відповідно до розподілу тисків у ділянках контакту РО з ґрунт
ом: клиноподібна: м
аксимальний тиск розвивається біля носка клина. Тріщини виникають при вершині клина; кругла: м
аксимальний тиск розвивається в точці початкового контакту. У порівнянні з прямокутною і клиноподібною забезпечують більш рівномірний розподіл місць, що спричинює утворення декількох тріщин; парабола парної степені при зміні n
від 1 до 5: р
озподіл тиску на поверхні контакту рівномірний. Тріщини утворюються по всій контактній поверхні виступів. Оптимальною є парабола 4
-
ої степені з вершиною, напра
вленою в сторону руху РО, …
А2.3
Експлуатаційні наслідки затуплення лез: неможливість перерізання рос
-
линних залишків
; з
абивання ґрунтом чи рослинними залишками;
257
самовиглиблювання дисків
(вихід диска на поверхню, втрата стійкості ходу по глибині), …
А3 Задачі досліджень. А3.1
Основні: збереження заданого профілю ріжучої крайки
при її спрацюванні (створення умов для само загострення): а) забезпечення рівномірного спрацювання
(через зниження впливу анізотропності матеріалу). Існують зони підвищеного зношу
вання і часткового руйнування через анізотропію, …; підвищення стійкості проти спрацювання
, …; Основна задача –
створення копачів, ресурс роботи яких відповідає терміну служби коренезбиральної машини,
…
А4 Шляхи вдосконалення конструкцій дисків і ТП їх ви
готовлення. А4.1
Спосо
-
би підвищення стійкості проти спрацювання: поверхневе гартування леза
; плакування стійкою проти спрацювання стрічкою
; індукційне наплавлення твердим сплавом; комплексне термодифузійне легування
, …
А4.2
Приклади технічних рішень, що забезпечують підвищення довговічності дисків копачів: з
астосування змінних:
а) пластин (а.с. СРСР №1382422); б) секторних пелюсток (а.с. СРСР№1426489); в) ободу (Пат ФРН №20204009320U): використання накладних кілець (конічних, циліндричних) …; в
икористанн
я самозаточуваних лез
, які виконують двохшаровими різної твердості (ідея А.М. Ігнатьєва (Пат. Росії №24451, 1926 р.). Шляхи реалізації:
а) застосування двошарових сталей
: основа -
сталь 45, плакуючі шари -
із твердосплавних матеріалів Х6Ф1, ШХ15; б) засто
сування найоптимальнішого поєднання основного матеріалу
(Ст3, 65Г, У9А, 45Л, 43Л) та матеріалів і методів наплавлення
(сормайт №1, ПС4, ПС5, У25 -
індукційним методом, Р9, Х68Ф
-
плакуванням) …
А.4.3
Мотиваційні фактори вдосконалення кінематики дисків: заб
езпечення процесу самоочищення від налипання ґ рунту і вороху; зниження тягового опору
; підвищення ступені кришення ґ рунту
(згідно поверхневої теорії П Ріттенгера), …
А5 Вимоги до виконання конструктивних елементів дисків. А5.1
Обод і спиці: локалізація зони заглиблення
, тобто концентрація зусилля в зоні кореня, інтенсифікуючи дію в нижніх шарах вирізуваного пласту (використання циклоїдних спиць); забезпечення малих кутів кришіння
ґрунту (
20
-
40º). Робоча частина спиць, заглиблюючись у моноліт ґрунту має ламати його, інтенсифікуючи процес кришіння шляхом відривання. Такий процес відбувається за умови перевищення значення тимчасового опору розриву для >60°, що має місце в дисках з радіально розміщеними спицями, …
А
5.2
Сепаруючі вікна: oптимальною вважається така форма вікон, точка якого максимальна при вписаному колі діаметра Dкор,
Dкор
=50…60мм (із умови попередження втрат коренеплодів діаметром більше 40мм), …
А5.3 Леза: м
алий кут защемлення між дотичною до зуба і поверхнею поля
(якщо кут великий, то це приводить до переміщення 258
стебел і бур’янів перед диском); ф
орма ріжучого леза повинна забезпечувати постійний кут різання
, що приводить до різання з ковзанням; я
кщо лезо гладеньке, то коренеплоди найповніше витягають
ся з ґ рунту і не пошкоджуються
: гладеньке лезо діє на коренеплід через ґрунт і зрушує їх, не пошкоджуючи, особливо ті, що виходять за межі рядка, …
А5.4
Загальні конструкторсько
–
технологічні та експлуатаційні обмеження: об
-
меження мінімальної величини розх
илу дисків
із умови не підрізання коренеплодів великого діаметру при допустимому його відхиленні в рядку; обмеження мінімального значення кута атаки
із умови вивільнення коренеплодів на висоті Н
, яка достатня для його захоплення бітером; обмеження величин
и радіального параметра зовнішньої крайки дисків, який повинен бути не менше деякого мінімального значення R
mi n
, що визначається конструктивно із врахуванням ширини ріжучого леза, необхідних розмірів просівних вікон, діаметру редукторів копачів, …
Висновок.
Розроблено класифікацію дисків копачів, яка відкрита для подальшого розширення. Вона є основою для здійснення уніфікаційного синтезу нових конструкцій таких робочих органів, який буде розглянуто надалі. Аннотация Многовариантная структура классификации дисков копачей как основа для генерирования новой конструкции и технологии их производства
Васильков В., Гупка В.
Предложены самые существенные классификационные признаки дисков копачей корнеуборочных машин. Разработана классификация которая является основой для кодировки, компьютерного моделирования и автоматизированного унификационного синтеза новых конструкций дисков и технологий их производства.
Abstract
Мultiple structure of classification of disks of kopachiv as basis is for generuting of new constructions and technologies of their production.
V. Vasil'kiv, V. Gupka
The most important classif ication properties of disks of digs of root harvest machines
are determinated. The classif ication of the
construction properties of disks of digs is
of f ered. It is basis f or coding, modeling and realization automated standardization synthesis of new conf iguration and technology of production of
such disks
.
259
УДК 631.3
ФУНКЦІОНУВАННЯ СОШНИ
КА ПРЯМОГО ПОСІВУ
ЯК ВІДКРИТОЇ ТЕХНІЧН
ОЇ СИСТЕМИ
Бойко А.І., д. т. н., проф.
Національний аграрний університет
Лісовий І.О., асп., Тасенко В.В., здоб
.
Київський національний технічний університет
Представлено сошник сівалки прямого посіву, як багатоопераційну технічну систему. Проаналізовані умови ефективного функціо
нування сошника при виконанні технологій прямого посіву.
Сошники сівалок прямого посіву працюють в складних умовах по необробленому і непідготовленому до посіву полі. Фактично під поняттям «сошник» сучасних сівалок прямого посіву розуміється комплекс роб
очих органів, що виконують окремі операції по підготовці поля до посіву, проведення безпосередньо с
амого посіву і після посівного обробітку засіяного поля. В цих умовах особливої уваги потребує робочий орган, 6о виконує операції по підготовці поля до сівби. В запропонованій новій технології прямого посіву своїми діями він повинен виконувати роботу по підготовці поля до сівби при наявності рослинних решток від урожаю попереднього року.
В цілому комплекс робочих органів, що складають сошник сівалки п
рямого посіву у функціональному його призначенню технологічних операцій, можна привести наступним чином (рис.1)
Рис.1
.
Узагальнена схема технологічного процесу роботи сошника прямого посіву
1
-
видалення рослинних решток урожаю минулого року; 2
-
прорізання борозни для проведення посіву; 3
-
формування борозни; 4
-
висів насіння; 5
-
загортання насіння
Таким чином сошник сучасної сівалки прямого посіву представляє собою технічну систему, що складається з окремих елементів (підсистеми
) функціонально пов’язаних між собою. Функціональні зв’язки між окремими елементами відіграють важливу роль у роботі всієї системи
-
сошника. Принаймі, для того щоб ця система ефективно функціонувала, необхідно щоб пропускні здатності послідовно з’єднаних елементів системи знаходились у 1
2
3
4
5
260
співвідношенні.
i
i
W
W
1
,
де i=1,2,3…..4 –
порядковий номер елемента в технологічній схемі роботи сошника.
Рис.2 Сошник прямого посіву 1 –
зубчастий диск очисник; 2 –
підкопуючий диск очисник; 3 –
долото;
4 –
борозноутворювач; 5 –
глуха площадка; 6 –
виступ формуючий борозну;
7 –
насіннєзагортаюча п’ятка; 8 –
лійка подачі насіння; 9 –
ніж розрізання решток.
Працює розроблений сошник наступним чином. При русі сівалки і опусканні сошника на грунт борозноутворюв
ач завдяки долоту направленому під гострим кутом заглиблюється у грунт. Примусове зусилля від долота та сили ваги створюють необхідний тиск зубчастого диска на грунт. Під дією цього тиску диск заглиблюється на деяку глибину і входять в зчеплення з грунтом
. В подальшому русі зубчастого диску рослинні рештки виділяються з землі і підводяться зубами до ріжучого диска долота і ріжучого ножа забезпечує прокладання смуги під борозну в грунті. Борозна під посів кінцево формується спеціальною п
′
яткою. За її доп
омоги ущільнюється дно борозни і стабілізується глибина посіву. Глуха площадка прикриває вихідний отвір насіннєвої лійки від можливого його забирання 261
частками ґрунту. Операція посіву завершується загортанням висіяних насінин насіннєзагортаючою п’яткою
і ущільнення ґрунту прикотуючим катком, що входить у склад посівної секції.
Багатофазність операцій посіву при виконанні прямої сівби по попередньо обробленому полю функціонально зв’язує роботу окремих елементів посівної секції. Умова передбачає, що в п
ослідовності виконуємих операцій технологічного процесу передбачає, що в послідовності виконуємих операцій технологічного процесу пропускна здатність кожної слідкуючої повинна бути більшою ніж попередньою. В іншому випадку можна очікувати порушення техно
логічного процесу у вигляді забивання рештками долота, стійки і взагалі борозноутворювача. Неузгодженість в роботі висівного апарату і насіннєвого каналу (забивання лійки) також приведе до порушення нормального процесу сівби.
Таким чином, від зубчастого диску, що прокладає шлях борозни і забезпечує вилучення решток попередників, багато в чому залежить ефективність роботи всього сошника в цілому. Інтенсивність видалення, подрібнення і очищення стояка сошника повинна бути вищою ніж наступні
операції, щ
о забезпечують посів. В протилежному випадку забивання сошника рештками неминуче.
Список використаних джерел
Д.п.України (Автори: Сисолін П. В., Свірень М. О., Лісовий І.О., Сисоліна І. П. Опубл. 15.09.2006. Бюл. № 9, 2006 )
Аннотация
Функционирование со
шника прямого посева
как открытой технической системы
Бойко А.И., Лисовый И.О., Тасенко В.В.
Представлен сошник сеялки прямого посева, как многооперационная техническая система. Проанализированы условия эффективного функционирования сошника при выполнении технологий прямого посева.
Abstract
Functioning of wooden plough
of the direct sowing
as open technical system
Boyko A., Lisoviy I., Tasenko V.
Wooden plough
of seeder of the direct sowing is presented, as a multioperations technical system. Effective operating of wooden plough
conditions are analysed at implementation of technologies of the direct sowing.
262
УДК 631.2.072.82
ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБН
ОСТИ ГИДРОПРИВО
ДОВ
ТРАКТОРА ПРИ ИМИТАЦИИ НЕИСПРА
ВНОСТЕЙ
Лебедев А.Т., д.т.н., проф., Кот А.В., студ.
Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенко
Обоснована методология оценки работоспособности гидроприводов трактора при имитации неисправностей.
Постановка проблемы.
Эффективность использования тракторных агрегатов в значительной мере определяется работоспособностью гидроприводов трактора. На этапе их проектирования важно оценить работоспособность гидроприводов при типовых
неисправностях, например при снижении объемного КПД, вызванн
ого
износом подвижный соединений, разрывами уплотнений и т.д.; при повышении сопротивления течению жидкости вследствие засорения гидроагрегатов, нарушения регулировок и т.д. В связи с этим направ
ление исследований по обоснованию методологии оценки работоспособности гидроприводов трактора при имитации неисправностей является актуальным.
Анализ основных публикаций по данной проблеме.
На энергонасыщенных тракторах применены гидроприводы трансмиссий, обеспечивающие переключение передач, без разрыва потока мощности; рулевого управления и навесной системы, структурный и параметрический синтез которых описан в работах [1,2]. В данных работах при расчете, как отдельных агрегатов, так и всего гидропривода с
интез его структуры и параметров начинают с вывода уравнений, описывающих его работу, базирующихся на уравнениях равновесия и баланса расхода жидкости. При этом для каждого устройства получают новые уравнения. отражающие специфические особенности проектиру
емого привода. Для упрощения расчетов проектируемых гидроприводов могут быть применены матрично
-
топологические методы, достаточно полно разработанные для электрических цепей [3] и гидромеханических систем [4]. В данных работах методы расчета базируются на
предположении стабильности параметров гидропривода.
Результаты исследований.
При имитации неисправностей на этапе проектирования гидропривода коробки передач (КП) трактора с переключением без разрыва потока мощности для периода включения передачи функцион
ирование гидропривода КП может быть оценено элементарным дифференцирующим контуром э
э
С
R
с эквивалентным сопротивлением э
R
и массой э
С
жидкости и подвижных механических элементов.
263
Используя основные законы Кирхгофа для гидравлических цепей, запишем систему уравнений исправной системы данного контура в матричной форме [3]:
1
0
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
0
)
t
(
p
)
t
(
p
)
t
(
p
)
t
(
p
вых
R
э
C
э
вх
;
(1)
неисправной системы (повышение э
R
при засорении):
1
0
0
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
0
0
)
t
(
p
)
t
(
p
)
t
(
p
)
t
(
p
вых
R
э
C
э
вх
(2)
где Сэ
p
,
R
э
p
-
давление жидкости соответственно на эквивалентных э
С
и э
R
.
Отличие выражения (2) от выражения (1) заключается в обнулении второго столбца.
При имитации повышенных утечек жидкости исправное состояние контура описывается матричным уравнением
1
1
0
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
)
t
(
Q
)
t
(
Q
)
t
(
Q
)
t
(
Q
вых
R
э
C
э
вх
(3)
а не неисправное при значительных утечках жидкости (пониженное э
R
)
1
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
)
t
(
Q
)
t
(
Q
)
t
(
Q
)
t
(
Q
вых
R
э
C
э
вх
(4)
где Сэ
Q
, R
э
Q
-
расход жидкости через эквивалентные э
С
э
R
.
Отличие выражения (4) от выражения (3) заключается в обнулении третьего столбца.
Анализируя подобным образом все замкнутые контуры гидропривода, можно получить уравнения контуров при типичных неисправностях системы, используя при этом принцип обнуления определенных элементов контурной матрицы п
ри имитации повышения э
R
и обнуления определенных элементов матрицы вершин при имитации понижения э
R
.
Более сложен случай имитации неисправностей при взаимном воздействии контуров гидропривода и при связях их с одним потрибителем энергии. Например, в гидроприводе КП с переключением передач без разрыва потока мощности (рис.1), выполненным на принципе логиче
ской схемы И, ИЛИ и НЕ, энергия 2
x
двигателя внутреннего сгорания 1 направляется поочередно по гидроцилиндрам 5 включения передач. Переключение передач 264
без разрыва потока мощности обеспечивается гидроклапаном 4, который энергию 1
x
объемного насоса 2 и 3
x
гидроаккумулятора 3 распределяет по гидроцилиндрам 5. В итоге на вторичном валу 6 КП выходной сигнал )
x
,
x
,
x
(
f
3
2
1
будет определятся логическим сочетанием 3
2
1
x
,
x
,
x
. Данная сх
ема представляет собой соединение логических элементов, при котором никакой узел не соединяется более чем с одним выходом и в схеме нет направленных контуров. В этом случае логическая функция на выходе схемы может быть представлена с помощью линейного граф
а.
Рис.1
-
Функциональная схема и граф гидропривода КП с переключением передач без разрыва потока мощности (
К
–
клапан; Ц
–
цилиндр; В
–
вторичный вал КП)
Для получения логической функции на выходе схемы КП с переключением без разрыва потока мощности при имитации основных неисправностей по графу схемы получим матрицу инциденций:
265
1
0
0
HE
0
0
fi
0
0
1
0
0
0
0
0
0
ei
0
0
2
0
0
0
0
HE
j
0
0
0
3
0
0
0
1
0
g
0
0
0
4
0
0
0
0
0
0
ef
0
0
5
0
0
0
0
0
1
0
e
0
6
0
0
0
0
0
0
0
k
0
7
0
0
0
0
0
0
0
1
0
8
a
b
c
0
0
0
0
0
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
A
зс
(5)
В матрице (5) при обозначении через Л операции И, V
, ИЛИ и НЕ –
инверсии (инверсия переменной обозначается чертой сверху) веса ребер соответственно определяются при равенстве нулю весов ребер неинциндентных данному узлу:
.
7
6
4
s
2
2
3
2
1
VF
e
,
VF
k
,
ЛF
j
,
ЛF
i
,
HE
h
,
ЛF
q
,
ЛF
f
,
ЛF
e
,
HE
d
,
x
c
,
x
b
,
x
a
Веса узлов соответственно равны
.
x
x
x
F
,
x
x
F
,
x
F
,
x
F
,
x
F
,
x
F
,
x
F
3
2
1
7
3
1
6
3
5
1
4
3
3
2
2
1
1
Подставляя веса ребер и узлов в матрицу А
и пооч
е
р
е
дно удаляя узлы и свертывая исходный граф (см. рис.1), получим матрицу инциденций соединения выхода со входом:
1
0
8
x
x
Л
x
x
x
1
0
b
0
A
3
1
3
2
1
,
откуда логическая функция на выходе будет
.
x
x
x
x
x
)
x
,
x
,
x
(
f
3
1
3
2
1
3
2
1
По матрице (6) видно, что влияние узлов 1 и 4 графа при засорении (неисправности) логического элемента НЕ ребра d
приводит к исключению из матрицы А
зс
строки и столбца 4. В этом случае по матрице инциденций
1
0
8
x
x
x
x
x
1
0
b
0
A
3
2
1
3
1
получим логическую функц
ию на выходе
.
x
x
x
x
x
)
x
,
x
,
x
(
f
3
2
1
3
1
зс
3
2
1
266
Покажем как будет трансформироваться матрица А
при типичной неисправности, например засорения клапана управления по ребру d
графа схемы. В этом случае при 1
4
F
F
и 2
1
6
x
x
F
матрица инциденций примет вид
0
1
0
0
0
ЛF
ЛF
ЛF
0
0
0
1
0
0
0
ЛF
ЛF
0
0
0
0
1
HE
ЛF
0
0
0
0
0
0
0
0
ЛF
ЛF
0
0
0
0
0
0
1
0
VF
0
0
0
0
0
0
1
VF
0
0
0
0
0
0
0
1
0
x
x
x
0
0
0
0
1
1
2
3
)
4
(
5
6
7
8
0
1
2
3
)
4
(
5
6
7
8
0
A
3
5
2
5
1
1
2
1
1
1
1
2
3
зс
®
(6)
Аналогично решается задача при значительных утечка жидкости, например в гидроагрегатах, характеризующих ребро d
. Для данной неисправности логическая функция на выходе будет
.
x
x
x
x
)
x
,
x
,
x
(
f
3
2
1
3
ут
3
2
1
Имитируя подобным образом типичные неисправности гидропривода по его графу, можно на стадии проектирования оценить работоспособность привода.
Выводы.
Анализ работоспособности гидропневматического привода обеспечивает исследование статических и динамическ
их характеристик различных структур, дает возможность определить чувствительность функциональных характеристик к вариациям параметров.
С
писок использованных источников
1.
Трансмиссии тракторов / К.Я. Львовский, Ф.А. Черпак, И.Н. Серебряков, Н.А. Щельцын.
–
М.: Машиностроение, 1976. –
280 с.
2. Ксеневич П.П., Солонский Н.С., Войчинский С.М. Проектирование универсально
-
просапных тракторов. –
М.Н.: Наука и техника, 1980, -
320 с.
3. Сешу С., Рид М.Б. Линейные графы и электрические цепи. М., Высшая школа, 1971.
-
448 с.
4. Бердников В.В. Прикладная теория гидравлических цепей. М.: Машиностроение, 1977. –
192 с.
Анотація
О
цінка працездатності гідроприводів трактора при імітації несправностей
Лебедєв А.Т., К
о
т А.В.
Обґрунтована методологія оцінки працездатності гідроприводів трактора при імітації несправностей.
267
Abstract
E
stimation to capacity to work hydraulic drive of the tractor at imitations of the faults
A. Lebedev , A. Kot
The Motivated methodology of the estimation to capacity to work hydr
aulic
drive of the
tractor at imitations of the faults.
УДК 631.17.002.5
МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГОВИТРАТ МАШИНО
-
ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТУ
Антощенков В.М. к.т.н., доц., Антощенков Р.В., асп.
Харківський національний технічний університет
сільського господарства імені
П
етра Василенка
Обґрунтована методика визначення енерговитрат машино
-
тракторного агрегату
Вступ
. Технологічний процес вирощування сільськогосподарських культур супроводжується витратою енергії на його виконання. Цей процес в землеробстві протікає під впливом ме
ханічної енергії, що одержується найчастіше трансформацією теплової енергії рідкого палива в теплових двигунах. Витрати механічної енергії на роботу машин і виконувані ними технологічні процеси мають важливе значення для характеристики експлуатації сільськ
огосподарської техніки. Від цього показника багато в чому залежать продуктивність машин, витрата палива, витрати праці та коштів на механізовані процеси. Звідси виникає потреба визначення різних видів енерговитрат, залежностей їх змін і пошуків можливосте
й зниження їх числових значень [1].
Потік енергії, що створюється при згорянні палива у двигуні енергетичного засобу, розчленовується на безліч струмочків різної потужності, що течуть до окремих вузлів, механізмів і робочих деталей машин. Надходження, і ви
трата енергії становлять енергетичний баланс агрегату, аналіз якого можна вести з різним ступенем детальності та відносити на одиницю часу або роботи залежно від поставленого завдання.
Аналіз публікацій.
Методи визначення енерговитрат, методи енергетичної
оцінки агрегатів та технологій були обґрунтовані в п
рацях наступних вчених: К.А. Хафизова, Л.Е. Агєєва, Н.І. Джабборова, В.А. Евієва. Ю.А. Вантюсов, А.В. Макевин р
озробили пристр
ій
для контролю енергетичних параметрів мобільних енергозасобів.
Мета дослідж
ення.
Метою даного дослідження є о
бґрунтуван
ня
методик
и
визначення енерговитрат машино
-
тракторного агрегату та її аналізу.
268
Вирішення задачі. В енергетичному балансі машино
-
тракторного агрегату розглянута витрата енергії:
–
у двигуні (теплові та механічні в
трати);
–
роботі трансмісії та ходової частини трактора;
–
буксуванні рушіїв;
–
переміщенні агрегату (транспортні енерговитрати);
–
робочих органів та передавальних механізмів машин
-
знарядь (технологічні енерговитрати);
–
холостих пересуваннях робочих орга
нів машин (транспортні втрати енергії);
–
роботі машин
-
знарядь агрегату під навантаженням (технічні енерговитрати);
–
холостій роботі двигуна при зупинках агрегату.
Перші два доданки дають втрату енергії усередині трактора на тепловіддачу та роботу його механізмів, інші доданки становлять групу енергетичних витрат, що залежать головним чином від умов експлуатації агрегату.
Таке розчленовування витрат енергій є достатнім для енергетичної характеристики процесу міжрядного обробітку просапних культур. Воно д
озволяє до того ж використовувати наявні в літературі числові значення вихідних даних для розрахунків або одержати їх дослідним шляхом доступними технічними засобами.
Приведемо розрахунок компонентів енергетичного балансу мобільного агрегату при розглянуті
й його структурі [
2
].
При роботі мобільного агрегату баланс енергії будується за схемою:
,
Е
Е
Е
Е
Е
Е
Е
Е
хх
дв
тр
аf
о
(1)
де Е –
сумарні енерговитрати на роботу агрегату (кВт на 1 га);
Е
о
–
енергія, яка передається на робочі органи та передавальні механізми машин
-
знарядь агрегату (технологічні енерговитрати);
Е
аf
–
транспортні енерговитрати (втрати енергії на переміщення агрегату по гону або при розворотах;
Е
α
–
енергія, що витрачається на
подолання підйомів або спусків;
Е
δ
–
енерговитрати на буксування рушіїв трактора;
Е
тр
–
енерговитрати на роботу трансмісії;
Е
дв
–
енерговитрати в двигуні при роботі агрегату;
Е
хх
–
енерговитрати в двигуні при зупинці агрегату.
Якщо баланс енергії відносит
и до одиниці роботи агрегату (1 га), то кожен з його доданків можна знайти з рівняння:
,
W
N
E
г
i
i
i
(2)
де Е
і
–
енерговитрати по і
-
тому каналу;
N
і
–
потужність, що використали або втратили по і
-
тому каналу;
W
г
–
продуктивність агрегату за годину
зміни;
τ
і
–
коефіцієнт використання змінного часу по і
-
тому каналу (частка валового робочого часу, коли витрачається енергія по і
-
тому каналу).
269
Розглянуті енерговитрати відносно трактора утворюють добуток зовнішніх витрат енергії Е
зв
:
.
E
Е
E
E
af
о
зв
(3)
При цьому енергетичні витрати зовні трактора слід розділити на дві групи:
–
витрати енергії при русі агрегату під навантаженням:
.
E
Е
E
E
p
afp
о
p
(4)
–
витрати енергії при холостому русі агрегату:
.
E
Е
E
x
afx
x
(5)
Енергія, яка знімається з колінчастого валу двигуна при даному навантаженні, дорівнює:
,
Е
Е
Е
Е
тр
х
тр
р
тр
зв
в
(6)
де η
тр
–
механічний коефіцієнт корисної дії (ККД) трансмісії;
η΄
тр
–
ККД трансмісії при робочому русі агрегату;
η΄΄
тр
–
ККД трансмісії при холостому русі агрегату.
Числове значення η
тр
зростає по параболі із збільшенням навантаження на двигун. При номінальній потужності двигуна орієнтовне значення цього показника для тракторів на основних робочих передачах –
0,86…0,95.
У межах звичайних навантажень на двиг
ун при робочих і холостих рухах мобільних агрегатів η
тр
можна приймати в межах 0,81…0,90. Ближче до нижньої межі значення η
тр
варто брати при холостих рухах, ближче до верхньої межі –
при робочих рухах агрегату [
2
].
Економічний коефіцієнт корисної дії двиг
уна:
,
Q
g
206
e
е
(7)
де 206 –
термічний еквівалент роботи г
кВт
кДж
;
Q –
нижча теплотворна здатність палива кг
кДж
;
g
е
–
питома витрата палива двигуном г
кВт
кг
, розраховується по регуляторній характеристиці двигуна при даному навантаженні
Втрати потужності в двигуні розраховують по формулі:
.
1
Е
1
Е
Е
Е
Е
ех
тр
ех
х
ер
тр
ер
р
в
см
рд
(8)
Розглянуті вище формули дають можливість визначити розміри витрат енергії по окремих каналах їх витрачання на обробіток одного г
ектара при русі агрегату [
3
].
270
Оцінку розмірів енерговитрат по витраті потужності та витраті палива можна зробити а
налізуючи формулу (2), потужність, що витрачається по і
-
тому каналу, можна знайти з рівняння:
Е
В
1
.
0
W
E
N
і
і
р
р
i
ч
i
i
, кВт
(9)
Наприклад при роботі агрегату під навантаженням потужність, що знімається з колінчатого вала двигуна, буде дорівнювати:
)
1
(
270
)
P
R
(
B
1
.
0
)
1
(
B
27
P
R
W
Е
N
p
мг
p
afi
0
і
мг
P
p
p
р
f
і
a
0
і
мг
ч
і
ер
, кВт.
(10)
Для оцінки відносного розміру енерговитрат по і
-
тому каналу можна скористатися формулою:
,
E
E
i
i
(1
1)
де Е
і
–
енерговитрати по і
-
тому каналу;
Е –
сумарні енерговитрати на 1 га
Визначаємо з формули (11) питому вагу технологічних енерговитрат, одержуємо енергетичний ККД агрегату:
.
E
E
o
(12)
Цей коефіцієнт вказує на ту частку енергії від її сумарних витрат, що витрачається на потрібну роботу. Звичайно він має досить низькі значення [
4
].
Отримані результати розрахунку енергетичного балансу просапного агрегату в складі трактора ЮМЗ
-
6Л та культиватора КРН
-
4,2 при роботі на полі з довжиною гон
у 950 м приведені в таблиці 1:
Таблиця 1 -
Результати розрахунку енергетичного балансу просапного агрегату в складі трактора ЮМЗ
-
6Л та культиватора КРН
-
4,2
Енергетичні витрати
кВт
г на 1га
%
Технологічні (енергетичний ККД агрегату)
Транспортні
На буксування рушіїв
На роботу трансмісії трактора
Втрати енергії в двигуні
Всього:
2,85
9,20
1,04
1,83
33,34
48,36
5,9
19,0
2,2
3,7
69,2
100
Як бачимо, 73% всієї енергії палива втрачається в самому тракторі, а лише 27% її використовувалося поза машиною. В витратах зовні трактора найбільшу питому вагу мають транспортні витрати енергії. На корисну роботу витрачається всього лише 6% запасу енергії.
Розглянемо інший приклад. При розрахунку енергетичного балансу просапного агрегату, що включає трактор ДТ
-
70С та культиватор УСМК
-
5,4Б, результати наведені в таблиці 2:
271
Таблиця 2 –
Результати розрахунку енергетичного балансу просапного агрегату в складі трактора ДТ
-
70С та культиватора УСМК
-
5,4Б
Витрати енергії
кВт
г на 1га
Е
і
(%)
Е
і
Е
і
Е
і
Е
і
Е
і
Е
і
Технологічні
Транспортні
Буксування рушіїв
Робота трансмісії
Робота двигуна
30,8
14,87
0,98
8,85
124,5
-
1,49
0,02
0,33
7,28
30,8
16,36
1,0
9,18
131,78
100
90,9
98,0
96,4
94,5
-
9,1
2,0
3,6
5,5
16,30
8,60
0,50
4,90
69,70
Разом
Стосовно трактора:
зовнішні
енерговитрати
внутрішні енерговитрати
180,0
46,65
133,35
9,12
1,51
7,61
189,12
48,16
140,96
95,2
96,8
94,7
4,8
3,2
5,3
100
25,4
74,6
Примітка: Е
і
, Е
і
, Е
і
–
енерговитрати по і
-
тому каналу відповідно: на робочому ходу агрегату, холостому ходу, сумарні.
Опрацьовуючи результати розрахунків визначаємо, що 75% енергії витрачається в тракторі, а 25% -
поза ним. На рух агрегату під навантаженням витрачається 95% е
нергії та тільки 5% на холості рухи агрегату та холосту роботу двигуна. На корисну роботу витрачається 16% енергії, а 84% -
на допоміжні операції.
З того та іншого розрахунку бачимо, що основним споживачем енергій є двигун, що поглинає 70% всіх енерговитра
т на роботу агрегату.
Висновки.
Енергетичний баланс МТА дає можливість визначити витрату палива. При розрахунку витрат палива треба виходити з загальновідомого положення, що енергія не зникає. Вона лише трансформується з однієї форми в іншу. Будь
-
яким вит
ратам механічної енергії відповідають еквівалентні затрати теплової енергії, а разом з тим і певна витрата палива.
Зменшення енерговитрат призводить до зниження витрат палива. В свою чергу, зниження витрати палива є одним з важливих завдань у використанні сільськогосподарської техніки.
С
писок використаних джерел
1.
Ю.К.
Киртбая. Основы теории использования машин в сельском хозяйстве. Машгиз, Киев -
Москва, 1957.
–
320 с.
2
.
Б.С.
Свирщевский. Эксплуатация машинно
-
трак
торного парка. М
.
:
Сельхозгиз, 1958.
–
202 с.
3
.
И.И.
Трепененков. Эксплуатационные показатели сельскохозяйственных тракторов. М.: Машгиз, 1963.
–
286 с.
4
.
Антощенков Р.В. Енергетичний коефіцієнт корисної дії мобільного енергетичного засобу в складі комбінованого сільськогосподарського агре
гату. 272
Весник Национального технического университета «ХПИ». Тематический выпуск «Автомобиле
-
и тракторостроение» 12.2007. Харьков –
2007. с.39
-
44.
Аннотация
Методика определения энергозатрат машинно
-
тракторного агрегата
Антощенков В.Н., Антощенков Р.В.
О
боснован
а методика определения энергозатрат машинно
-
тракторного агрегата
Abstract
Technique of definition power inputs machine
-
tractor unit
V. Antoshchenkov, R. Antoshchenkov
The technique of definition power inputs machine
-
tractor unit is proved
УДК 629.1
14.026
ПЛАВНЫЙ РАЗГОН АКТИВ
НЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
МАШИН
Антощенков В.Н., к.т.н., доц., Шевченко И.А., ассист.
Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенко
Обоснованы закономерности оптимального изменения крутящего момента и угловой скорости вала привода активных рабочих органов сельхозмашин, реализованные при модернизации ВОМ тракторов серии ХТЗ
-
160 и ХТЗ
-
170.
Постановка проблемы.
Тенденция совершенствования сельскохозяйственных агре
гатов в направлении энергосбережения и повышения качества выполнения технологического процесса привела к появлению сельхозмашин с активными рабочими органами и, как результат, к повышению мощности, передаваемой через вал отбора мощности (ВОМ) трактора. Наи
более напряженным, хотя и кратковременным
,
режимом работы ВОМ является разгон сельхозагрегата с места под нагрузкой.
Анализ последних достижений и публикаций.
При разгоне уборочных агрегатов, например при агрегатировании трактора с силосоуборочными и кукур
узоуборочными комбайнами, момент сопротивления на активных рабочих органах зависит в основном от скорости агрегата [1], для ротационных машин и орудий с активными рабочими органами данный момент зависит от квадрата скорости агрегата [2]. Для снижения динам
ических нагрузок привода активных 273
рабочих органов данных агрегатов [3] необходим их плавный разгон. Данные задачи могут быть решены с помощью вариационных методов теории оптимального управления [4].
Цель исследования
определяется задачами обоснования по кр
итерию минимума расхода энергии оптимальных диаграмм изменения вращательного момента и угловой скорости вала привода активных рабочих агрегатов сельхозмашин.
Результаты исследования.
При моменте сопротивления на активных рабочих органах сельскохозяйственны
х машин, зависящем в период разгона от скорости, задача оптимального управления формируется следующим образом:
Найти функции ( )
n t
и ( )
t
–
оптимальные диаграммы крутяще
го момента и угловой скорости вращения вала привода активных рабочих органов, которые доставляют минимум потерь энергии в приводе, т.е. интегралу
2
0
T
Q m d
(
1
)
при заданном значении поворота данного вала, определяемом по интегралу
0
T
d
.
(
2
)
Данная задача решается в относительных единицах изменения вращательного момента н
M
m
M
и угловой скорости вращения 0
вала привода активных рабочих органов сельскохозяйственных машин. Уравнение равновесия моментов на данном ва
лу записывается в виде
( )
m
.
(
3
)
Задача определения функций ( )
m
и ( )
является общей задачей Лагранжа вариационного исчисления [
4
]. Заменив в интеграле (
1
) переменную m
на , с помощью уравнения связи (
3
) данная задача сводится к изопериметрической: найти функцию ( )
, доставляющую минимум интегралу 2
0
( )
T
Q d
при заданном значении интеграла (
2
). Искомая функция ( )
должна удовлетворять уравнению Эйлера для вспомогательной функции 2
0
L
,
(
4
)
где 0
–
постоянная величина.
Уравнение Эйлера 0
L d L
d
имеет вид
0
0
2
.
(
5
)
274
Поскольку в функцию L
(
4
) не входит независимая переменная , то первый интеграл уравнения Эйлера записывается в виде
2 2
0
L L C
.
(6)
Из данного уравнения с учетом (
3
) соотношение между моментом и угловой скоростью вала привода активных рабочих органов сельскохозяйственных машин при оптимальном управлении запишется в виде
2
0
m C
.
(
7
)
Данное соотношение справедливо для любого . Следовательно, оптимальная диаграм
ма вращательного момента в функции от угловой скорости вращения вала привода активных рабочих органов сельскохозяйственных машин может быть построена для любой формы зависимости момента сопротивления от скорости.
При моменте сопротивления активных рабо
чих органов сельскохозяйственных машин, пропорциональном первой степени скорости (
0
k
), интегрируя уравнения (
6
) получим
0 1 2
k k
C C e C e
;
(
8
)
0 0 1
2
k
m kC kC e
,
(
9
)
где 0 1 2
,,
C C C
–
постоянные интегрирования, 0
–
среднее значение сопротивления.
Постоянные интегрирования 0 1
,
C C
и 2
C
определяются из граничных условий 1
(0)
, 2
( )
T
и изопериметрического условия 0
T
d
. Для цикла движения сельскохозяйственного агрегата «разгон –
установившееся движение –
остановка» имеем нулевые граничные условия (0) ( ) 0
T
. В данном случае постоянные интегрир
ования записываются в виде
0 0
0 1 2
;;
1 1
kT
kT kT
C C e
k
C C C
kT
e e
,
(
10
)
где для сокращения записи символом kT
обозначена следующая функция от kT
:
1
2
1
kT
kT
e
kT kT
e
.
З
атрат
ы
энергии приводом активных рабочих органов за [
0,Т
]
период
определяется по формуле
2 2
2
0 0
2
k
Q k T
kT
.
(
11
)
275
Оценим оптимальное изменение затрат энергии и угловой скорости активных рабочих органов сельскохозяйственных машин при различных значе
ниях k
и T
для нулевых граничных условий. При ( ) ( )
T
диаграмма скорости симметрична относительно абсциссы 2
T
. Максимум скорости достигается при 2
T
:
0
1
1
ch
2
м
C
kT
.(
1
2)
При малых значениях произведения kT
функция kT
приблизительно равна 3 3
12
k T
kT
, что доказывается разложением kT
в ряд по степеням kT
. Для больших kT
получаем 2
kT kT
. Для первого случая диаграмма изменения угловой скорости вращения вала привода активных рабочих органов сель
скохозяйственных машин приближается к параболе, во втором случае –
данная диаграмма приближается к параболе только в период разгона и остановки активных рабочих органов сельскохозяйственных машин (рис. 1
).
При больших значениях kT
из формулы (2) следует, что 3
2
м
T
. В данном случае по формуле (
8
) делается заключение, что член 2
k
C e
существенно отличен от нуля лишь при 0 4
, а член 1
k
C e
отличен от ну
ля лишь при отличном от k
не более чем на 3…4 единицы. Следовательно, если соотношение между интервалом времени работы активных рабочих органов сельскохозяйственных машин T
и коэффициентом k
в выражении для момента сопротивления 0
k
таково,
что 10
kT
, то большую часть времени оптимальная частота вращения активных рабочих органов сельскохозяйственных машин почти постоянна, 0
C
и лишь в начале 0
и в конце T
рабочего цикла отличается от нее.
При моменте сопротивления активных рабочих органов, зависящем от квадрата скорости движения агрегата 2 2
0
k k
справедливо утверждение: для малых длительностей рабочего цикла оптимальная диаграмма скорости описывается параболической зависимостью, на больших интервалах времени оптимальная диаграмма приближается к «прямоугольной» const
.
Модернизированный привод (рис. 2) управления обеспечивает плавное включение ВОМ
тракторов серии ХТЗ
-
160 и ХТЗ
-
170
.
276
Рис. 1
-
Оптимальная диаграмма изменения угловой скорости вращения вала привода активных рабочих органов сельскохозяйственных машин за время :
1 –
малые значения 0,8
kT
(
0
= 0,4; = 5; Т
= 5; k
= 0,8);
2 –
большие значения 10
kT
(
= 0,4 + 0,8
; = 5; Т
= 5)
Рис. 2
-
Схема работы модернизированного привода ВОМ:
а –
пневмокран управления; б –
клапан плавного включения; 1 –
рукоятка управления; 2 –
золотник; 3 –
корпус; 4 –
клапан; 5 –
пружина; 6 –
шток; 7, 8 –
пружины; 9 –
гнездо; 10 –
шарик; 11 –
седло
При полностью вкрученной рукоятке крана 1 (рис. 2, а) его золотник 2 прижимается своим торцом к торцу растачивания в корпусе 3 и перекрывает подводящее отверстие, отсоединяя клапан плавного включения ВОМ от пневматической системы трактора. При п
овороте рукоятки 1 золотник 2 перемещается в осевом направлении и открывает подводящее отверстие. При этом клапан 4 золотника еще не садится в седло в донышке золотника 2. Воздух, который поступает под давлением из пневмосистемы трактора, по 277
трубопроводу п
одводится к клапану плавного включения (рис. 2, б) ВОМ и одновременно через полость центрального сверления и два боковых отверстия золотника 2 крана выпускается в атмосферу. Под действием растущего давления воздуха шток 1 клапана плавного включения начинае
т перемещаться, сжимая пружину 7 и рабочую пружину 8. При этом шарик 10 прижимается к седлу 11. Из
-
за недостаточного давления воздуха, который подводится к штоку 6, наращивание давления жидкости
в бустере гидроподжимной муфты ВОМ осуществляется медленно, п
отому что часть жидкости, которая поступает из гидросистемы ВОМ к клапану плавного включения, идет на слив, преодолевая давление рабочей пружины 8.
Плавность включения муфты ВОМ зависит от скорости вращения рукоятки крана. При последующем повороте рукоятки
крана 1 его золотник перемещается дальше в осевом направлении, клапан 4 золотника под действием пружины 5 садится на седло в донышко золотника, закрывая его внутреннюю полость.
В таком положении крана сжатый воздух подводится только к клапану плавного вкл
ючения ВОМ. Давление воздуха, который подводится к штоку 6, сравнивается с давлением воздуха в пневмосистеме трактора и является достаточным для полного включения ВОМ. При этом шток 6 сжимает пружину 7, рабочую пружину 8 и через гнездо 9 клапана
полност
ью прижимает шарик 10 к седлу 11, обеспечивая тем самым подачу масла только к бустеру гидроподжимной муфты. Возникает полное включение ВОМ.
Выключение ВОМ достигается поворотом рукоятки крана 1 в обратном направлении до упора, при этом доступ воздуха от п
невмосистемы трактора полностью перекрывается, а трубопровод, который соединяет кран и клапан плавного включения через полость золотника 2 и три отверстия в нем, сообщается с атмосферой.
Модернизированный кран позволяет обеспечить плавное включение ВОМ, из
бегая повышенных динамических нагрузок деталей редуктора ВОМ и привода активных рабочих органов сельскохозяйственных машин и, как следствие, их поломок.
Три рабочих положения крана (ІІ, ІІІ, ІV) обеспечивают плавный разгон активных рабочих органов сельскох
озяйственных машин с разной приводной массой за счет регулирования давления жидкости включения гидроподжимной муфты ВОМ на
0,5, 0,7 и 1,1
МПа соответственно.
Выводы.
Плавный разгон активных рабочих органов сельхозмашин определяется оптимальными диаграммам
и крутящего момента и угловой скорости ведомого вала ВОМ трактора, обеспечивающими минимум потерь энергии в приводе.
Список использованных источников
1. Резник Н.Е. Силосоуборочные комбайны. Теория и расчет / Н.Е. Резник
. –
М.: Машиностроение, 1964. –
564 с.
2
78
2
. Кабаков И.С. Комбинированные почвообрабатывающие и посевные агрегаты и машины / И.С. Кабаков, А.И. Мордухович
. –
М.: Машиностроение, 1984. –
264 с.
3. Шевченко И.А. Динамическая нагрузка валов привода ВОМ трактора // Тракторная энергетика в растениеводстве. Сб. научн. тр. –
Харьков: ХНТУСХ, 2003. –
с. 198
-
204.
4. Петров Ю. П. Вариационные6 методы теории оптимального управления. –
М.
-
Л.: Энергия, 1965. –
220 с.
Анотація
П
лавний розгін активних робочих органів сільськог
осподарських машин
Антощенков В.Н., Шевченко И
.А.
Обґрунтовані закономірності оптимальної зміни крутного моменту, і кутової швидкості вала приводу активних робочих органів сільгоспмашин,
які було реалізован
о
при модернізації В
ВП
тракторів серії ХТЗ
-
160 і Х
ТЗ
-
170.
Abstract
F
luent runaway active worker organ of
the
agricultural machines
V. Antoschenkov, I. Shevchenko.
The motivated regularities of the optimum change spinning moment and angular velocity of the gross of the drive active worker organ of the agri
cultural machines marketed at modernizations of PTO tractor to series HTZ
-
160 and HTZ
-
170.
УДК 621.891(06)
МАТЕМАТИЧНА СТРУКТУР
НО
-
ТЕРМОДИНАМІЧНА МОДЕЛ
Ь ГРАНИЧНОГО ЗМАЩУВАНН
Я ДОВІЛЬНИХ ТРИБОСПО
ЛУЧЕНЬ
ЛІСОГОСПОДАРСЬКИХ МА
ШИН
Приймаков О.Г., к.т.н., проф., Градиський Ю.О., к.т.н., доц.
Харківський національний технічний університет
сільського господарства імені
П
етра Василенка
Встановлено закономірності утворення граничних плівок при роботі довільних трибосполучень, що є типовими для машин та механізмів лісового господарства.
279
У цей час все більшого розвитку одержують кінетичні й термодинамічні методи оцінки мастильної дії масел [1
-
3]. Ці методи базуються на аналізі механізмів мастильної дії, утворення й руйнування граничних мастильних шарів при терті. Пр
и терті в режимі граничного змащення здатність змащення зменшувати тертя й зношування визначається утворенням на робочих поверхнях міцних граничних шарів адсорбційного або хімічного походження зі зниженим опором зрушенню в порівнянні з основним матеріалом.
Граничний шар або гранична плівка знижує силу тертя в порівнянні з тертям без мастильного матеріалу в рази, а зношування сполучених деталей -
у десятки разів.
Практично всі масла здатні адсорб
у
ват
ися
на металевих поверхнях. Поверхнево
-
активні речовини пр
исутні як у мінеральних маслах, так і в мастильних матеріалах рослинно
-
тваринного походження. У зв'язку із цим практично всі мастильні матеріали утворять на металевих поверхнях граничну квазикристал
і
ч
н
у фазу з міцними зв'язками з поверхнею й між молекулами в самому мастильному шарі. Молекули мастильного матеріалу орієнтуються перпендикулярно до твердої поверхні, у тангенціальному напрямку молекулярні шари легко вигинаються й сковзають один
по одному
. На
площах фактичного контакту може відбутися взаємне впровадження поверхонь без порушення цілісності мастильної плівки.
Опір переміщенню при ковзанні складається з опору зрушення граничного шару й опору на зріз впровадженими обсягами. Крім того, при високих місцевих навантаженнях і температурах на окремих ділянках може відбутися руйнування мастильного шару й, як наслідок, адгезія й навіть зчеплення основних матеріалів. У результаті великої рухливості молекул змащення й великої швидкості процесу адсорбції, ушк
оджені ділянки швидко відновлюються, запобігаючи розвитку процесу схоплювання. Ефективність мастильної дії, крім адсорбції, залежить від хімічної взаємодії основного й мастильного матеріалів. Жирні кислоти, вступаючи у взаємодію з металом, утворять хімічн
і плівки, які здатні витримувати без руйнування значні деформації. Для підвищення хімічної активності в масло вводять хімічно активні присадки, які в умовах високих температур розкладаються, утворюючи
на поверхні металу захисні плівки, що, у свою чергу, знижує опір тертю й наступне підвищення температури.
При твердих режимах експлуатації (більших навантаженнях, малих швидкостях), характерних для більшості сучасних вузлів тертя, контактні навантаження руйнують полімолекулярний шар мастильного матеріалу. То
нкі мастильні плівки не можуть запобігти механічній взаємодії поверхонь у межах контурних площадок контакту й окремих плям контакту, що приводить до їхнього зношування.
Отже, працездатність складальної одиниці тертя при граничному змащенні визначається спі
ввідношенням двох процесів: утворення й руйнування граничного шару. Співвідношення між швидкостями цих процесів характеризують той або інший етап процесу тертя при граничному змащенні.
280
Характерна залежність коефіцієнта тертя від температури при граничному змазуванні показана на рис
. 1.
Рис. 1
-
Залежність коефіцієнта тертя від температури при граничному зма
щ
уванні.
На першій ділянці поділ поверхонь тертя забезпечується адсорбційним шаром. При цьому коефіцієнт тертя має невеликі значення (до 0,1) і відбува
ється помірне адгезійне
зношування. При температурі Т
кр1
відбувається термічне руйнування граничного мастильного шару з інтенсивним адгез
ій
н
и
м зношуванням у результаті десорбц
ій
н
и
х процесів і дезорієнтації граничного шару. Наступний ріст температури привод
ить до стрибкоподібного росту коефіцієнта тертя й схоплюванню поверхонь. При наявності в маслі хімічно
-
активних речовин, у результаті фрикційного підвищення температури молекули цих з'єднань розкладаються, а активні компоненти вступають у хімічні реакції з
металом поверхонь тертя, утворюючи
модифіковані шари зі зниженим опором зрушенню. Розділяючи поверхні тертя, модифіковані шари запобігають металевому контакту й цим самої запобігають адгез
ій
не зношування й заїдання. При температурі хімічної модифікації Т
х
м
досягається рівновага між процесами утворення й руйнування модифікованих шарів. При цьому в досить широкому діапазоні температур установлюється низький коефіцієнт тертя. При температурі Т
кр2
швидкість руйнування модифікованих шарів стає більше швидкості їхнього утворення, що приведе до металевого контакту й заїдання поверхонь.
У такий спосіб
,
критерієм початку нового етапу є досягнення відповідної перехідної температури.
Температурно
-
кінетичний метод дозволяє визначати значення перехідних температур [
4
, 5
].
Перша критична температура. При відносно невисоких температурах мастильна дія забезпечується за рахунок граничних шарів, утворених поверхнево
-
активними молекулами мастильного матеріалу й присадок до них. Рівняння для визначення Т
кр1
має вигляд:
281
H
R
V
c
b
E
T
m
n
X
KP
1
1
ln
, (1)
де Е
х
–
енергія активації утворення зв'язків між поверхнями;
Δ
μ
-
різниця хімічних потенціалів поверхнево
-
активної речовини (ПАВ) мастильного матеріалу в адсорбованому стані й в обсязі середовища; R
= 8, 314 Дж/(моль
×
К) -
універсальна газова постійна;
b
1
, п, т
–
константи трибосистем
и
; с
–
концентр
ація ПАВ в мастильно
му матеріалі; σ
-
номінальний контактний тиск; V
–
відносна швидкість ковзання; Н
–
твердість більше м'якого компонента трибосистем
и
. Найбільший вплив на величину Т
кр1
має значення (Е
х
+ Δ
μ), що може бути визначене експериментально за методикою
,
наведен
о
ю
в [
4
].
Температура хімічної модифікації. Температура
,
при якій наступає рівновага в процесах утворення й руйнування хімічно модифікованих плівок
,
визначається з наступного рівняння [
4
]:
V
c
b
E
T
m
n
P
XM
R
2
ln
, (2)
де Е
P
–
енергія активації процесу хімічного модифікування.
Як і в попередньому випадку, енергія активації процесу хімічного модифікування може бути визначена за експериментальним
и
даними залежності коефіцієнта тертя від температури.
Друга крити
чна температура. Подальше нагрівання приводить до порушення рівноваги між процесом утворення й руйнування плівок убік руйнування. При цьому починається інтенсивне адгез
ій
не зношування зі схоплюванням і виходом з ладу поверхонь. Температура, при якій реаліз
ується цей перехід
,
визначається по рівнянню [
4
]:
H
c
V
b
E
E
T
t
n
m
P
X
KP
R
2
2
ln
. (3)
У цьому рівнянні необхідно враховувати зменшення твердості зі збільшенням температури.
Представлені рівняння перехідних температур
надалі можуть бути використані при побудові математичної структурно
-
термодинамічної моделі процесу граничного змазування тертьових поверхонь.
З устояних в
же положень [1
-
3]
,
практичн
о
будь
-
яка трибосистема має властивості для саморегулювання процесів, що в
ідбуваються в ній, утворення самоорганізую
чих
дисипативн
и
х структур. Можливість утворення структур, що 282
самоорганізуються, у природі теоретично обґрунтован
а
[
6
, 7
] і має важливе значення для технічних додатків. Триболог
і
ч
на
система, як правило, є термодинам
і
ч
но
відкрито
ю
, тобто обмінюється енергією й речовиною із середовищем. Процеси утворення й руйнування адсорбованих і хімічно модифікованих плівок при граничному змазуванні, мабуть, також варто розглядати як
процеси, що самоорганізуються у термодинамічній с
истемі тертя. При цьому, як було зазначено вище, рівняння, що використ
ову
ються для опису процесів, що відбуваються в трибосистем
і
із граничним змазуванням, носять нелінійний характер. Якісні переходи на нові стійкі рівні відбуваються при відхиленні від рів
новаги критичних параметрів системи з наступною самоорганізацією на новому рівні. Спроби подання загальних структурно
-
динамічн
их
принципів при граничному змазуванні були нами проведені в роботі [
8
].
Будемо думати
,
що структурна схема процесів саморегулюван
ня для граничних адсорбованих і х
і
м
і
ч
но
-
модиф
ік
ован
и
х плівок однакова. Тобто
,
трибосистема із граничним змазуванням у наш
о
м
у
випадку складається із двох підсистем (
рис
. 1) з перехідними процесами до них, від них і між ними.
Структурну схему процесів саморе
гулювання при граничному змазуванні (
рис
. 2) представимо за аналогією зі структурною схемою утворення вторинних структур при терті [1].
Рис. 2
-
Структурна схема процесів утворення й руйнування граничних мастильних шарів.
При роботі трибосп
олучення
в режимі граничного змазування необхідно прагнути до того, щоб вся площа контакту (
рис
. 2) була покрита граничною плівкою, тобто F
≈ F
Г
. У процесі експлуатації трибосп
олучення
перебуває
під впливом зовнішніх факторів: навантаження σ
, швидкості ковзання V
,
температури Т. У такий спосіб
,
під впливом зовнішніх впливів (вектор α
(
σ
, V
, Т
)
) плівка руйнується F
P
. Одночасно відбувається відновлення зруйнованої плівки F
B
також під дією зовнішніх факторів (вектор β
(
σ
, V
, Т
)
)
. Для мінімізації енергії втрат на тертя, коли трибосистема є термодинам
і
ч
но
стійко
ю
, вся площа контакту повинна бути покрита граничною плівкою F
= F
Г
. Різниця в цих площах Δ є керуючим впливом для регулювання процесу утворення граничних плівок. Коефіцієнт граничного тертя f
Г
пов'язаний із площею граничної плівки через постійний вектор с
.
283
Таким чином, представленій структурній схемі відповідає система рівнянь: .
;
,
,
;
;
F
F
F
F
F
F
P
Г
P
B
P
Г
c
f
T
V
F
(4)
З урахуванням рівнянь перехідних температур і системи рівнянь
для кожної підсистеми можна побудувати математичну структурно
-
термодинамічну модель тертя при граничному змазуванні, у тому числі й для приводних систем, машин і механізмів лісового господарства.
Перейдемо до визначення критерію впливу реологічно
-
синергет
ичних явищ у довільних трибосполученнях середнього машинобудування в умовах граничного змащування.
Вважатимемо, що цільова функція процесу зношування довільного трибосполучення визначається двома основними параметрами: інтенсив
ністю зношування та терміном експлуатації (ресурсом),
тобто:
Т
I
СЛ
h
f
W
,
lim
®
,
(5)
де τ
–
час експлуатації
.
Логіка експлуатації трибосполучень підказує, що I
h
має мінімізуватись, а
Т
СЛ
максимізуватись, тоді цільова функція W
= opt
, тобто:
.
max
min,
,
Т
I
СЛ
h
f
i
opt
W
(6)
Проте, обидві величини (
I
h
, Т
СЛ
) найсуттєвішим чином залежать від швидкості зношування v
(
t
):
Т
I
СЛ
h
f
t
v
,
. (7)
Ця залежність є детермінованою, так як існує відомий зв'язок між функцією v
(
t
)
і чинниками впливу I
h
та Т
СЛ
. Наприклад, відомо, що:
Т
Т
СЛ
СЛ
t
d
V
P
k
t
d
t
v
або
V
P
k
t
v
t
d
d
або
P
k
t
I
I
L
I
h
h
TP
h
0
0
.
:
,
:
,
(
8
)
При постійних k
, Р
, V
= const
:
Т
I
СЛ
h
V
P
k
. (
9
)
Отже, цільова функція процесу зношування W
оптимізується при мінімізац
ії
швидкості зношування: min
t
d
d
t
v
I
h
. Встановлено, що швидкість зміни сигналу електронно
-
акустичної емісії (ЕАЕ), яка визначає 284
швидкість зношування v
(
t
)
трибосполуч
ення за один оберт "ролика", визна
чається так ( для часу квантування t
кв
):
•
для крихкого руйнування:
1
30
e
t
u
t
v
t
KB
T
b
KB
T
O
KB
T
,
(10)
•
для пластичного руйнування:
1
30
e
t
u
t
v
t
KB
D
b
KB
D
O
KB
D
. (11)
Для контртіла ці ж величини слід домножити (чи поділити) на i
–
передатне відношення трибосполучення як фрикційної пе
редачі.
Отже, визначивши швидкість зношування одним із способів (8) –
(
9
),
слід порівняти її зі швидкістю поширення відповідного сигналу ЕАЕ
,
і відносна похибка у відсотках і покаже нам рівень реологічно
-
синергетичних явищ у трибосполученні чи їх відсутніс
ть. Якщо Т
СЛ
відповідає N
циклам фрикційних навантажень
(
N
≤
N
0
, де N
0
–
база фрикційних навантажень), то I
h
за один
оберт ролика визначається:
1
N
N
V
P
k
Т
I
СЛ
h
. (12)
Отже, акустично
-
емісійним критерієм впливу реологічно
-
синергетичних явищ в довільних трибосполученнях буде величина ξ
, що в ідеалі має дорівнювати 100%:
%
100
t
v
t
v
I
KB
D
KB
T
h
. (13)
Відсоток відхилення ξ
і покаже нам р
івень впливу реологічно
-
синергетичних явищ на процес зношування в довільній трибосистемі загального призначення. Оцінку інформативного параметру осередненої по
тужності ЕАЕ найдоцільніше виконувати за допомогою формули Шеннона, де W
oc
.
Е
A
Е
визначається так:
I
W
h
EAE
oc
.
, (14)
де ξ
* –
питома емісійна активність, що має фізичний сенс як сила, що забезпечує при певній швидкості зношування I
h
відповідну їй осереднену потужність W
oc
.
Е
A
Е
; [
ξ
*
]
= Н
.
Отже, авторам вдалось розробити критерій впливу реологічно
-
синергетичних явищ на працездатність довільних трибологічних машинобудівних трибосполучень.
В ході цієї роботи автори зробили наступні висновки:
1. Визначені достатньо точно перша критичн
а температура, температура хімічної модифікації, друга критична температура при
граничному змащуванні довільних трибосполучень машин лісового господарства.
285
2. Встановлено залежність коефіцієнта тертя від температури при граничному змащуванні.
3. Встановл
ено закономірності утворення граничних плівок при роботі довільних трибосполучень, що є типовими для машин та механізмів лісового господарства.
4. Визначено критерій впливу реологічно
-
синергетичних явищ в довільних трибосполученнях в умовах граничного змащ
ування.
С
писок використаних джерел
1. Цеснек Л.С. Механика и микрофизика истирания поверхностей. -
М.: Машиностроение, 1979.
–
263
с.
2. Циглер Г. Экстремальные принципы термодинамики необратимых процессов и механика сплошной среды. -
М.: Мир, 1966. –
136
с.
3. Приймаков О.Г., Градиський Ю.О. Експериментальне дослідження інтенсивності зношування та пов'язаного з ним напружено -
деформованого стану визначальних пар тертя в середньому машинобудуванні. -
Вестник науки и техники. –
2005. -
№ 4 (21). -
С. 19 –
2
8.
4
. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнайдерович Р.М. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность. –
М.: Машиностроение, 1975. –
480 с.
5
. Крагельский И.В., Михин Н.М. Узлы трения машин / Справочник. –
М.: Машиностроение, 1984. –
280 с. 6
. Когаев
В.П. Расчеты на прочность при напряженных, переменных во времени. –
М.: Машиностроение, 1977. –
232 с. 7
. Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Сопротивление материалов деформированию и разрушению при сложном напряженном состоянии. –
К.: Наук. думка, 1969. –
209 с. 8
. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин / Справочник. –
М.: Машиностроение, 1979. –
702 с.
Аннотация
М
атематическая структурно
-
термодинамическая модель граничного смазывания произвольных трибосопряжен
ий лесохозяйственных машин
Приймаков О.Г., Градиський Ю.О.
Установлены закономерности образования предельных пленок при работе произвольных трибосопряжений, являющиеся типичными для машин и механизмов лесного хозяйства.
Abstract
М
athematical structural
-
thermodynamic model of boundary greasing any of deterioration in contacts
wood facilities
of machines
O. Priymakov, Y. Gradisikiy
The laws of formation education limiting pellicle are established at work any of 286
deterioration in conta
cts, being typical for machines and mechanisms of a wood facilities economy УДК 631.3:631.6(075.8)
К РАСЧЁТУ КИНЕМАТИЧЕ
СКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И
СКР ПРИ ПОЛЁТЕ ИХ ИЗ ДВИГАТЕ
ЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОР
АНИЯ
Ольшанский С.В., асп
.
, Ольшанский В.П., д. ф.
-
м. н., проф
.
Наци
ональный технический университет «
ХПИ
»
Тищенко Л.Н., д.т.н., проф
.
Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства
имени Петра Василенко
. В приближённой постановке, без учёта силы гравитации, уравнение полёта горящей искры сведено к у
равнению Уиттекера. Из аналитического решения задачи Коши выведены формулы для вычисления скорости и дальности полёта горящей частицы с учётом квадратично
-
полиномиального сопротивления внешней среды. Актуальность темы и цель исследования.
Нарушение требо
ваний по эксплуатации энергоустановок сельхозмашин (плохо отрегулированная система зажигания, прожёг глушителя, отсутствие искрогасителя на месте его установки и пр.) может вызвать полёт горящих искр, которые станут источником зажигания легковоспламенимых веществ. К легковоспламенимым относятся не только нефтепродукты, а также объекты агрокомплекса по хранению и переработке волокнистых материалов типа хлопок, солома, сено и т.д. Горящая искра может стать источником зажигания участков созревших зерновых куль
тур и лесных массивов в сухое жаркое время года. Поэтому для избежания пожаров нужно соблюдать требования безопасной эксплуатации машин, а также знать особенности движения лёгких сгорающих частиц в газовой среде и уметь проводить расчёт их кинематических х
арактеристик полёта.
Одной из основных особенностей баллистики горящих искр является переменность их массы и размеров во время движения. Известные формулы теоретической механики, которые получены, как решения уравнения движения материальной точки переменно
й массы [1,2], не обеспечивают высокой точности расчёта из
-
за не учёта переменности размеров движущегося тела, а следовательно, сопротивления его движению в газовой среде. Поэтому целью данной работы является получение более точных расчётных зависимостей, позволяющих учитывать не только убывание массы горящей искры, а и её размеров при полёте.
Указанная цель реализуется путём составления и решения дифференциального уравнения движения частицы, а также проведением 287
расчётов. Рассматривается начальный этап движ
ения, когда горящая искра наиболее пожароопасна. В конце полёта догорающая искра, потерявшая тепловую энергию, может не представлять такой опасности. Это обстоятельство используется для упрощения исследования.
Основные допущения при постановке задачи.
Движ
ущуюся частицу считаем сферическим телом, радиус которого t
r
r
уменьшается во время полёта по закону
t
1
r
t
r
0
,
(1)
где 0
r
r
0
-
начальный радиус; 0
-
параметр, характеризующий скорость сгорания частицы; t
-
время полёта на промежутке /
1
;
0
t
.
Зависимость (1) в литературе называют законом Срезневского [3]. При соблюдении его уменьшение площади поверхности шара оказы
вается пропорциональным времени t
, что согласуется с процессом горения [4].
Считая плотность частицы постоянной величиной, поточную массу шара t
M
M
определим выражением
3
r
3
4
M
,
из которого следует, что расход массы составляет
dt
dr
M
r
3
dt
dr
r
4
dt
dM
2
или с учётом (1) –
2
0
r
r
M
2
3
dt
dM
.
(2)
Силу аэродинамического сопротивления полёту c
F
берём в виде квадратично
-
полиномиальной функции от скорости частицы t
:
2
2
1
2
c
k
k
r
F
.
(3)
Здесь 2
r
-
площадь миделевого сечения шара; 2
1
k
,
k
-
коэффициенты сопротивления. При малых скоростях полёта доминирующим в зависимости (3) является линейное слагаемое, а при больших –
слагаемое с 2
.
Определение реактивной силы p
F
, связанной с убыванием массы частицы, проводим по формуле
dt
dM
F
r
р
,
(4)
в которой 1
0
-
коэффициент, учитывающий то, что при внешнем поверхностном сгорании не вся отделяющаяся от шара масса пойдёт на 288
создание движущей реактивной силы; r
-
относительная скорость отделения продуктов сгорания от поверхности частицы.
Учитывая (2), выражение (4) преобразуем к виду
r
2
0
р
r
r
M
2
3
F
.
При плоском движении лёгких частиц в газовой среде на начальном участке полёта их траектории имеют малую
кривизну, т.е. близки к прямым линиям [5], что обусловлено слабым влиянием веса частицы на её кинематические характеристики. Поэтому пренебрегая гравитацией, но учитывая с
р
F
,
F
и силу инерции, изменение скорости полёта частицы во времен
и описываем дифференциальным уравнением
0
k
k
r
4
3
r
r
2
3
dt
d
2
2
1
r
2
0
.
(5)
Далее перейдём от переменной t
к переменной t
1
.
Учитывая, что
d
d
2
dt
d
d
d
dt
d
,
вместо (5), получаем
0
3
d
d
2
2
1
r
.
(6)
Здесь 2
,
1
0
2
,
1
k
r
2
3
.
Решение уравнения (6) ищем, после задания функции r
, при начальном условии
0
1
,
(7)
где 0
-
стартовое значение скорости полёта частицы.
Замкнутое решение задачи Коши в случае постоянной относительной скорости отделения продуктов сгорания.
Следуя К.Э. Циолковскому [2], принимаем const
r
, причём
2
0
2
0
1
r
3
1
.
(8)
Движение рассматриваем на интервале 1
*;
, левый край которого удовлетворяет неравенству
289
r
2
2
1
3
*
*
*
.
(9)
Выполнение ограничений (8) и (9) приводит к замедленному режиму движения частицы в газовой среде, что наблюдается на практике.
Выразим искомую через дополнительную функцию 1
разностью 2
1
1
2
.
(10)
Подставив её в (6), получаем уравнение
r
2
2
1
2
1
2
1
3
4
d
d
.
(11)
Чтобы избавится от нелинейности в (11), вводим вспомогательную функцию w
, такую, что d
dw
w
1
1
2
1
.
(12)
Используя (11) и (12), приходим к линейному однородному уравнению второго порядка
0
w
3
4
d
w
d
r
2
2
1
2
2
.
(13)
Общим решением его является 2
/
1
,
a
2
2
/
1
,
a
1
W
c
M
c
w
.
(14)
Здесь 1
; 1
r
2
3
a
; 2
1
c
,
c
-
произвольные постоянные; 2
/
1
,
a
M
, 2
/
1
,
a
W
-
функции Уиттекера.
Их дифференцируют по формулам [6]
b
,
1
a
b
,
a
b
,
a
M
1
b
a
2
1
M
a
2
1
M
d
d
,
(15)
b
,
1
a
b
,
a
b
,
a
W
1
W
a
2
1
W
d
d
.
Подставив (14) в (12), с учётом (10) и (15), получаем формулу скорост
и полёта частицы
2
/
1
,
a
2
/
1
,
a
2
/
1
,
1
a
2
/
1
,
1
a
2
1
W
сM
W
M
a
1
с
1
a
1
.
(16)
290
В ней 1
2
1
c
c
c
-
произвольная постоянная, которую определяем с помощью начального условия (7). Она принимает значение
1
2
/
1
,
a
0
2
1
1
2
/
1
,
1
a
1
2
/
1
,
a
0
2
1
1
2
/
1
,
1
a
M
a
M
a
1
W
a
W
с
.
Формулу (16) можно заменить более простой в вычислительном отношении зависимостью при больших скоростях движения, пренебрегая линейной составляющей силы сопротивления.
Действительно, при 0
1
, общее решение уравнения (13) имеет вид
1
2
1
1
K
c
I
c
w
,
(17)
где r
2
3
2
; 1
I
, 1
K
-
соответственно модифицированная функция Бесселя и Макдональда индекса единица.
Поскольку [7]
0
1
I
I
d
d
; 0
1
K
K
d
d
,
подстановка решения (17) в (12), с учётом
(10), приводит к формуле скорости
1
1
0
0
r
cI
K
cI
K
6
.
(18)
Постоянная c
обеспечивает выполнение начального условия (7), когда
0
1
0
0
0
1
0
0
I
*
I
K
*
K
c
; r
0
0
6
*
; r
2
0
3
2
.
В формуле (18) индекс цилиндрических функций в числителе на единицу меньшей, чем в знаменателе. Значения этих специальных функций, а следовательно и скорости полёта частицы, можно вычислять с помощью таблиц, имеющихся в [6,8] и других публикациях.
При рас
чёте скорости по формуле (18) следует также соблюдать выполнения неравенств (8) и (9) с учётом того, что 0
1
.
Результаты расчётов. Проведен расчёт t
по формуле (16) при: 4
0
10
4
,
3
r
м; 2
1
10
4
k
кг/с/м
2
; 2
2
10
7
k
кг/м
3
; 1
с
-
1
; 1000
кг/ м
3
; 1
,
0
; 5
,
0
r
м/с и различных значениях 0
. Вычисленные значения скорости в виде графиков указаны на рис. 1.
291
Цифрами 1,2,3 на рис. 1 обозначены зависимости, полученные для значений 5
;
4
;
3
0
м/с. Из представленного рисунка видно, что с течением времени искра существенно замедляет скорость полёта.
Рис. 1 –
Зависимости ско
рости полёта от времени для различных 0
Замкнутое решение задачи Коши, когда скорость отделения продуктов сгорания равна скорости движения частицы.
Согласно указанному допущению r
. Начальное значение скорости 0
принимаем таким, что
1
2
0
3
1
.
(19)
Левый край рассматриваемого интервала движения 1
*;
должен удовлетворять неравенству
1
2
3
*
*
.
(20)
При соблюдении ограничений (19) и (20) сила сопротивления больше реактивной силы и движение частицы происходит в замедленном режиме.
Выразим искомую скорость через дополнительную функцию 1
по формуле
2
1
2
1
2
1
2
3
.
(21)
292
Подставив (21) в (6), получаем уравнение
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
d
d
2
1
2
2
2
2
1
2
1
2
1
.
Преобразованием (12) его сводим к каноническому уравнению Уиттекера
0
w
1
2
3
1
2
3
1
2
3
4
1
d
w
d
2
2
2
.
Его общим решением есть
b
,
a
2
b
,
a
1
W
c
M
c
w
.
(22)
Здесь 2
3
a
; 1
3
2
1
b
.
Подставив
(22) в (12), с учётом (15) и (21), получаем формулу скорости полёта частицы
b
,
a
b
,
a
b
,
1
a
b
,
1
a
2
1
W
cM
W
M
b
a
2
1
c
3
.
(23)
Начальное условие (7) выполняется, когда
1
b
,
a
*
1
b
,
1
a
1
b
,
a
*
1
b
,
1
a
M
M
b
a
2
1
W
W
с
; 2
0
1
*
3
.
При больших скоростях движения вместо решения (23), можно использовать более простые формулы, к которым приводит упрощение 0
1
. Без учёта линейной составляющей силы сопротивления, при r
уравнение (6) переходит в уравнение Бернулли с решением 3
0
3
2
3
1
3
1
.
(24)
Условием применимости формулы (24) является соблюдение неравенств (19) и (20), в которых надо положить 0
1
.
Результаты расчётов. 293
Проведен расчёт t
по формуле (23) при: 4
0
10
2
r
м; 2
1
10
4
k
кг/с/м
2
; 2
2
10
7
k
кг/м
3
; 1
с
-
1
; 1000
кг/ м
3
; 1
,
0
и различных значениях 0
. Численные результаты представлены на рис. 2, где цифрами 1,2,3 обозначены зависимости, полученные для значений 5
;
4
;
3
0
м/с. Как и в предыдущем примере, имеем замедленное движение искры. Рис. 2 –
Зависимости скорости полёта от времени для различных 0
Расчёт дальности полёта частицы.
Путь S
, пролетаемый частицей за время t
, представляется интегралом
t
0
1
d
2
dt
t
S
,
(25)
который не выражается конечной комбинацией известных функций. Поэтому рассмотрим приближённый способ его вычисления для малых t
, поскольку речь идёт о начальном этапе движения. Представим S
суммой двух слагаемых
S
S
S
пр
,
(2
6
)
где t
0
пр
пр
dt
t
S
; t
0
пр
dt
t
t
S
;
1
1
2
0
1
2
1
пр
1
t
2
1
exp
1
t
.
(2
7
)
Интеграл пр
S
сводится к элементарным функциям [7]
294
2
t
2
t
exp
1
ln
2
S
1
1
2
0
1
1
2
0
2
пр
.
(28)
Невязку S
на малом промежутке времени t
можно вычислять приближённо каким
-
либо численным методом. Так метод трапеций даёт
t
t
2
t
S
пр
.
(2
9
)
В зависимости от принятой модели расчёта вычисление t
следует проводить по формулам (16) или (23), с учётом того, что t
1
1
.
Таким образом, для приближённого расчёта S
должны использоваться выражения (26), (27), (28), (29), а также выведенные выше формулы скорости полёта
частицы. Проверим точность приближённой формулы (26). Для этого сравним результаты, полученные по формуле (26), с результатами численного интегрирования (25). Расчёт проведен при 10
0
м/с, 1
1
10
2
k
и предыдущих остальных исходных данных. Результаты расчёта представлены в табл. 1. Таблица 1 –
Значения дальности полёта S
, полученные различными способами
t
, с
0,1
0,3
0,5
0,7
0,9
Числ. инт. (25)
0,349
0,846
1,
191
1,447
1,644
По форм. (26) 0,349
0,841
1,180
1,431
1,627
Сопоставляя значения дальности полёта, полученные численно из (25) и по формуле (26), можно сделать вывод о высокой точности предложенных расчётных формул.
С
писок использованных источников
1. Мещерский И.В. Работы по механике тел переменной массы. –
М.: ГИТТЛ, 1952. –
276 с.
2. Космодемьянский А.А. Курс теоретической механики. Ч. 2, 3
-
е изд., М.: Просвещение, 1966. –
398 с.
3. Кучеренко С.І., Ольшанський В.П., Ольшанський С.В., Тіщенко Л.М. Балістика крапель, які випаровуються при польоті. –
Харків: ХНТУСГ 2007. –
304с.
4. Воинов А.Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. –
М.: Машиностроение, 1977. –
277с.
5. Ольшанский В.П., Ольшанский С.В. К расчёту предельной дальности подачи испа
ряющихся тонкораспылённых огнетушащих веществ 295
установками импульсного пожаротушения // Пожаровзрывобезопасность. –
2005. –
№4. –
С. 67 –
70.
6. Абрамовиц А., Стиган И., Справочник по специальным функциям(с формулами, графиками и математическими таблицами).
–
М.: Наука, 1979. –
832с.
7. Градштейн И.М., Рыжик И.С. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. –
М.: Физматгиз, 1962. –
1100 с.
8. Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. –
М.: Наука, 1977.
-
344с.
Анотація
Д
о розрахунку кінематичних характе
ристик іскор при польоті їх із двигунів внутрішнього згорання Ольшанський С.В., Ольшанський В.П., Тіщенко Л.М.
У наближеній постановці, без урахування сили гравітації рівняння польоту іскри, що горить, зведено до рівняння Уіттекера. Із аналітичного розв’я
зку задачі Коші виведено формули для обчислення швидкості і дальності польоту частки, що горить, із урахуванням квадратично
-
поліноміального опору зовнішнього середовища.
Abstract
T
o account the kinematical characteristics of sparks at flight them from
inte
rnal
combustion
engine
s
S. Olishansikiy, V. Olishansikiy, L. T
i
schenko
In the approached statement, without the account of force of gravitation, the equation of flight a burning spark is shown to the Whittaker equation. The formulas for calculation of velocity and range of flight a burning particle with the account square
-
polynomial resistance of external environment are deduced from the analytical solution of a Cauchy problem.
УДК 629.1.075
ОПТИМІЗАЦІЯ РЕЖИМІВ РОБОТИ ТРАКТОРНОГО
АГРЕГАТУ НА ЧАСТКОВИХ РЕЖИМАХ РО
БОТИ
Міленін А.Н., к.т. н
., доц.
, Поляшенко В
.
С
., студ.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенк
а
Проаналізована величина витрати палива при безперервному завантаженні коре
неклубнеплодів при роботі на часткових режимах двигуна. Побудований графік залежності питомої витрати палива від потужності двигуна і частоти обертання колінчастого валу.
296
Вступ.
При завантаженні коренеплодів
цукрового буряка в кузов причепа (напівпричепа) тракторного агрегату, який синхронно рухається з бурякозбиральним комбайном з швидкостями в межах 1,4…2,0 м/с [1], ступінь завантаження двигуна знаходиться в межах 20…60%. При перевезенні коренеплодів цукрового буряка трактором типу ХТЗ
-
150К
-
09 з
причепом ОЗТП
-
8573 (вантаж 10000 кг) завантаження двигуна сумірне із завантаженням двигуна трактора Т
-
150К на транспортних роботах і знаходиться в межах 45…50% [2]. Аналіз публікацій
. Питанням розв'язання проблеми підвищення паливної економічності двигунів тракт
орів на часткових режимах присвячено значну кількість досліджень [2
-
6], в яких вирішені задачі нормування витрати палива і запропоновані різні технічні розв'язання зниження його витрати. Для тракторних агрегатів при безперервному завантаженні вантажу і йог
о транспортуванні задача оцінки витрати палива на часткових режимах не вирішена.
Постановка задачі.
Двигун тракторного агрегату при збиранні і перевезенні коренеплодів цукрового буряка працює на часткових режимах, для яких, шляхом оптимізації режимів робот
и агрегату, може бути отримана економія палива. Якщо основним функціоналом якості процесу оптимізації експлуатаційної паливної економічності тракторного агрегату прийняти питому витрату палива
двигуном -
e
g
, а функцією цілі –
мінімізацію цього показника, то очевидно, задачею аналізу повинні бути характеристики двигуна ,
N
f
g
e
e
і номограми густини розподілу режимів роботи ,
N
f
n
p
e
де, e
N
, -
поточні значення потужності двигуна і частота обертання колінчастого валу.
Рішення задачі.
При завантаженні і перевезенні коренеплодів цукрового буряка перед початком руху тракторного агрегату тракторист встановлює рукоятку управління паливним насосом в положення максимальної частоти обертання колінчастого валу на вільному ході і,
відпускаючи зчеплення, трогає на робочій передачі.
Опір, що надається при цьому причепом (або напівпричепом) з вантажем визначає завантаження двигуна в одній з точок регулятор
ної характеристики двигуна (рис. 1, 2) [6], де позначено, e
N
, e
P
, e
g
, ec
g
, n
, д
K
-
відповідно номінальна потужність, ефективний тиск, питома і середньовзвішена питома витрата палива при номінальній потужності, частота обертання двигуна, коефіцієнт завантаження двигуна. На багатопараметровій характеристиці дизеля ЯМЗ
-
236Д
-
3 (рис. 3) крива, обмежена точками б
-
в
-
г
-
д, характеризує режими роботи дизеля з мінімальною питомою витратою палива.
У зв'язку з недовантаженням дизеля трактора ХТЗ
-
150К
-
09 з причепом ОЗТП
-
8573 при частковому або повному завантаженні коренеплодами цукрового буряка для зменшення витрати палива рекомендується робота дизеля на знижених частотах обертання колінчастого валу.
297
Паливний насос з відцентровим всережимним регулятором дозволяє здійснити роботу двигуна на знижених частотах обертання колінчастого валу (часткові р
егуляторні характеристики), при середньому ефективному тиску близькому до режиму роботи двигуна при номінальній (експлуатаційної потужності).
Рис. 1
-
Основна регуляторна характеристика дизеля ЯМЗ
-
236Д
-
3 (
7
128
,
N
e
кВт (175 л.с.), 2100
n
мин
-
1
) трактори ХТЗ
-
150К
-
09 з причепом ОЗТП
-
8573 з вантажем: а –
2500 кг; б
-
5000 кг; в
-
7500 кг; г
-
10000
кг.
Рис. 2.
-
Часткова регуляторна характеристика дизеля ЯМЗ
-
236Д
-
3 (
7
128
,
N
e
кВт (175 л.с.), 2100
n
мин
-
1
) трактори ХТЗ
-
150К
-
09 з причепом ОЗТП
-
8573 з вантажем: а
-
2500 кг; б
-
5000 кг
; в
-
7500 кг; г
-
10000кг.
298
Наприклад, при регулюванні дизеля на режим роботи n
=1700 мин
-
1
(рис. 2) (на рис. 3 –
крива в
-
3) двигун розвиває потужність 122 кВт (165,9 к.с.), якої достатньо для роботи трактора ХТЗ
-
150К
-
09 з максимальним вантажем (10000 кг) коренеплодів цукрового буряка в причепі. При цьому середньовзвішена питома витрата палива у
міру заповнення кузова причепа коренеплодами цукрового буряка
буде ec
g
=238,0г/кВтч (175 г/
к
.с.
n
=2100 мин
-
1
). При подальшому переміщенні регуляторної
гілки характеристики в область менших частот обертання валу екон
омічність поліпшується, але максимальна потужність, що досягається, буде знижуватися. Рис. 3
-
Багатопараметров
а
характеристика дизеля ЯМЗ
-
236Д
-
3, отримана експериментально при стендових випробуваннях.
Висновок.
При перевезенні коренеплодів цукрового буряка на переробні заводи коефіцієнт завантаження двигуна не буде перевищувати значень 65
0
55
0
,
...
,
K
д
7
, що дозволяє тракторному агрегату при знижених оборотах вала двигуна виконувати транспортні роботи при завантаженні і перевезенні коренеплодів цукрового буряка
.
С
писок використан
их
джерел
1. Справочник по эксплуатации свеклоуборочных комплексов
/ А.М. Мазуренко, Н.И. Русаков, В.И. Сухомлин и др.; Под.ред. А.М. Мазуренко.
-
К.: Урожай, 1984.
-
128с.
299
2. Взоров Б.А., Молчанов К.К., Трепененков И.И. Снижение расхода топлива с.
-
х. тракторов путем оптимизации режимов работы двигателей // Тракторы и сельхозмашины.
-
1985.
-
№6.
-
С.10
-
14.
3. Головчук А.Ф., Родичев В.А. Повышение энергетических показателей трактора Т
-
150
К на частичных скоростных режимах работы двигателя
// Тракторы и сельхозмашины.
-
1986.
-
№5.
-
С.14
-
17.
4. Володин В.М., Лупачев П.Д., Филиманов А.И. Оценка экспериментальной топливной экономичности тракторных и комбайновых дизелей
//
Тракторы и сельхозмашины
.
-
1990.
-
№ 1.
-
с.14
-
16.
5. Эфрос В.В., Столбовой М.С., Лупачев П.Д. Выбор критериев и методов оценки топливной экономичности тракторных и комбайновых дизелей// Тракторы и сельхозмашины.
-
1986.
-
№1.
-
С.13
-
16.
6. Гольверк А.А. Топливная экономичность трактор
ных двигателей
// Механизация и электрификация сельск. хоз., 1984, №5.
-
С.52
-
54.
7. Шалягин В.Н. Транспортные и транспортно
-
технологические средства повышенной проходимости.
-
М.: Агропромиздат, 1986.
-
254с.
Ан
н
отац
и
я
О
птимизация режимов работы тракторного аг
регата на частичных режимах работы
Миленин А.Н., Поляшенко В.С.
Проанализирована величина расхода топлива при непрерывной погрузке корнеклуплодов при работе на частичных режимах двигателя. Построен график зависимости удельного расхода топлива от мощности двигателя и частоты вращения коленчатого вала.
Abstract
О
ptimization of the modes of tractor aggregate
operations on partial hours
А
.
Milenin, V. Poliashenko
The size of fuel expense at the continuous loading of the root crops
during engine
`s work
is analysed . The graph of dependence of specific expense of fuel is built from engine and frequency of rotation of crankshaft power.
УДК 629.016
ПЕРЕДУМОВИ ДО ВИЗНАЧЕННЯ
СКЛАДОВИХ РІВНЯННЯ Р
УХУ МЕЗ ТРАНСПОРТНОГО ТИПУ
Варваров Л.М.
к.т.н., доц.
, Антипенко
А.М. к.т.н., доц.
Харківський Національний технічний університет
сільського господарства ім
ені
Петра Василенка
Розглядаються підходи до визначення складових рівняння руху 300
транспортного засобу. Наведені формули, за якими з урахуванням як конструктивних, та
к і режимних параметрів моторно
-
трансмісійної установки, рекомендується визначати коефіцієнт врахування мас, що обертаються, і ККД трансмісії.
Розробка методів забезпечення в експлуатації потенційних властивостей, що закладені при проектуванні МЕЗ (мобіль
них енергетичних засобів), взагалі, і транспортних машин, принаймні, вимагає розглядати їх, як складову системи “транспортна машина –
шляхове середовище”, бо саме у взаємодії із елементами цієї системи властивості машини і проявляються. Якщо прийняти осн
овним функціоналом якості системи “транспортна машина –
шляхове середовище” експлуатаційні витрати палива, то алгоритм процесу оптимізації властивостей машини по цьому критерію можна сформулювати, як задачу визначення такого сполучення конструктивних і реж
имних параметрів машини, які, з одного боку, безумовно мають забезпечувати раціональний по витратам палива режим руху, а з іншого –
задовольняло би певній системі обмежень, що накладені на прийнятий алгоритм у вигляді показників шляхових умов. Формальні ф
ункційні залежності, що відображують поставлену задачу можна надати у такому вигляді:
)
x
;
;
М
(
f
g
кр
e
(1)
)
x
;
;
М
(
f
V
кр
(2)
де ge –
питомі витрати палива; V –
швидкість руху транспортного засобу; M
кр
–
крутильний момент двигуна,
–
частота обертання колінчастого валу, х –
вектори варіюмих конструктивних і режимних параметрів.
Вигляд функції (1) може бути заздалегідь відомим і більшою або меншою мірою “прив’язаний” до швідкісної характеристики двигуна –
M
кр
= f(
).
Рівняння руху транспортного засобу –
функція (2), може бути надане відомою з теорії колісних машин залежністю, яке до цілей даної роботи представлено у такому вигляді:
)
C
V
B
V
A
(
dt
dV
m
2
вр
a
(3)
де –
V
-
швидкість руху; m
a
-
експлуатаційна маса засобу; вр
-
коефіцієнт врахування мас засобу і двигуна, що обертаються; А,В,С -
коефіцієнти, що враховують як конструктивні, так і режимні параметри засобу, та його експлуатаційні умови роботи.
Приймаючи до уваги, що
V = rк ω /U (r
к, U –
відповідно, кінематичний радіус колеса і передавальне число трансмісії), ma = Ga/g (Ga -
вага засобу), коефіцієнти А,В,С можуть бути надані таким чином:
;
F
k
cos
f
G
V
1
М
А
a
3
тр
кр
(4)
301
;
V
1
М
В
2
тр
кр
(5)
).
sin
cos
f
(
G
V
1
М
С
a
тр
кр
(
6)
В рівняннях (4), (5), (6) η
тр –
ККД трансмісії, f –
коефіцієнт опору кочення колеса, α –
кут підйому шляху, k
∙F –
фактор опору повітря.
Коефіцієнт врахування мас транспортного засобу і двигуна, що обертаються, зазвичай, визначається так:
к
Д
тр
2
2
2
k
2
k
a
вр
І
І
V
r
r
G
1
1
(7)
де –
І
д
момент інерції мас двигуна, що обертаються, вр
=(1,1…1,3)
∙G
м
∙D
м
2
,
(Gм -
вага маховика; Dм –
діаметр кола центрів ваги перерізів обода маховика); I
к
–
сума моментів інерції коліс засобу,
I
к
= (rk
∙V
2
/ ω
2
∙Z
k
)
∙ G
k
, (Z
k
–
кількість коліс, G
k
–
вага одного колеса).
У випадках, коли необхідно враховувати вплив неусталеного режиму роботи на момент інерції двигуна, його треба збільшувати на 3…5%.
При побудові рядів передавальних чисел трансмісії слід враховувати призначення
відповідних ступенів коробки передач та питому вагу їх використання у певних умовах експлуатації. Так передавальні числа проміжних низьких передач мають забезпечувати транспортному засобу підвищені розгоні якості. При цьому максимальні прискорення засобу визначається з рівняння (3) таким чином:
А
4
В
С
М
1
dt
dV
2
вр
кр
max
(8)
Передавальні числа високих ступенів визначаються, зазвичай, з умови забезпечення мінімально можливих витрат палива і максимальних швидкостей руху. Наведеним вимогам відповідає рівняння:
A
2
C
A
4
B
B
V
2
max
(9)
Для досягання оптимальних характеристик транспортного засобу по витратам палива і швидкості руху необхідним є проводити вибір передавальних чисел високих ступенів за особливостями паливної характеристики двигуна з урахуванням ста
тистичних характеристик шляхових умов та розподілу експлуатаційних режимів роботи засобу.
Дослідження, яки були проведені у ХНТУСГ разом із спеціалістами ХНАДУ [1] щодо визначення експлуатаційних показників вантажного автомобіля КрАЗ
-
6510, показали,що вико
ристання низьких ступенів (перша
-
друга передачі) для різних шляхових умов і режимів руху не перевищують 10…15%. Враховуючи це, можна вважати, що у формуванні щільності розподілу режимів роботи автомобіля і двигуна переважний вплив мають високі ступені пере
дач і саме до них слід проводити оптимізацію паливної економічності.
302
ККД трансмісії, який оцінює витрати потужності при передачі її від двигуна до ведучих коліс, визначається як добуток ККД послідовно розташованих агрегатів, тобто коробки зміни передач, до
поміжної (роздавальної) коробки, головної передачі і бортового редуктора, а також залежить від конструктивних і технологічних особливостей її складових, фізико
-
механічних властивостей мастильних матеріалів і технічних рідин в системах і агрегатах трансміс
ії. Враховуючи наведене, теорія колісних машин пропонує при розрахунку η
тр механічних ступінчатих використовувати низку залежностей. Одна з них, яка у інженерних розрахунках має найчастіше використування,така:
пк
к
пц
ц
х
тр
,
(10)
де -
η
х
-
ККД, щ
о враховує витрати на холостому ході; η
ц
пц
-
ККД циліндричних пар передачі; η
к
пк
-
ККД конічних пар передачі (пк, пц –
відповідно, кількість циліндричних і конічних пар передачі, які забезпечують передавання потужності від двигуна до рушіїв).
Для гідравлічни
х трансмісій підхід до оцінювання рівня η
тр декілька інший. Відомо, що властивості гідравлічних трансмісій оцінюються їх безрозмірною характеристикою, а рівняння для розрахунку ККД має такий вигляд -
|
тр
i
k
(де –
k
-
коефіцієнт трансформації,
|
i
-
коефіцієнт вхідного моменту). У більшості, ці показники визначаються експериментально, але у практиці орієнтувальних інженерних розрахунків найчастіше використовують значення ККД трансмісії, що є середньостатистичними і конкретизується до схеми, яка прийнята за прототип [2].
Але ж відомо, що на величину η
тр істотний вплив мають і рівень силових навантажень у трансмісії, і швидкісний режим роботи. При цьому по чисельним даним залежність ККД трансмісії від швидкості значуща
за першу групу факторів. На рис.1 наведено змінювання ККД трансмісії великовантажних автомобілів при, яке було отримано при аналізі досвідних даних в залежності від величини крутильного моменту, швидкісного режиму роботи двигуна і температури мастильно
го матеріалу в агрегатах трансмісії.
У випадках використання понижених передач, відносно підвищених, внаслідок збільшення механічних втрат, ККД головної передачі та бортового редуктора декілька знижується. Але це практично не має істотного впливу на загаль
ний ККД трансмісії, бо при цьому зменшення числа обертів головної передачі і зростання крутильного моменту призводе до певної компенсації рівня втрат у складових трансмісії.
Обробка даних, наведених на рис.1, з допомогою відомих методів планування експерим
енту, дозволило отримати рівняння регресії для визначення ККД трансмісії у натуральних змінних:
,
К
М
К
r
К
М
К
r
К
М
r
К
К
М
К
r
К
К
2
33
2
кр
22
2
к
11
кр
23
к
13
кр
к
12
3
кр
2
к
1
0
тр
(11)
303
де –
К0…К33 –
коефіцієнти регресії.
Доцільність використання у рівнянні (11) таких параметрів як кінематичний радіус колеса, крутил
ьний момент двигуна і частота обертання колінчастого валу визначається тим, що саме ці параметри, в основному, формують рівень навантаження трансмісії і, як наслідок, величину механічних втрат [3]
.
Рис. 1
-
Вплив на ККД трансмісії відносної величини кру
тильного моменту двигуна (1 -
ω = 260 с
-
1
; 2
-
ω = 155 с
-
1
; а
-
70
0
С; б
-
50
0
С; в
-
30
0
С)
Аналіз складових рівняння руху свідчить за те, що вони містять члени, які є нелінійними функціями від швидкості руху транспортного засобу. Окрім того, відомо, що функції Мкр = f(
) і Мкр = f(V) також нелінійні. Одже, рівняння руху є нелінійним диференційним рівнянням зі змінною швидкістю руху –
V та прискоренням -
dV/dt і може бути проінтегровано тільки числовим методом. Але при рішенні деяких задач (наприклад, при аналізі прямолінійного, рівномірного руху машини) прискорення dV/dt дорівнює нулю, а рівняння руху перетворюється в алгебраїчне, окремі випадки якого і були розглянуті.
Висновки.
Розрахунок складових рівняння руху МЕЗ за наведеними фо
рмулами дозволяють проводити аналіз режимів роботи з урахуванням особливостей будови моторно
-
трансмісійної установки.
Рівняння руху МЕЗ є нелінійним диференційним рівнянням зі змінною швидкістю і прискоренням, тому може бути вирішено тільки числовим метод
ом.
С
писок використаних джерел
1. Варваров Л.М., Павленко В.О. Алгоритм оптимізації характеристик системи “двигун
-
трансмісія”// Механізація сільського господарства. Вісник ХДТУСГ. Випуск 7. Харків: ХДТУСГ, 2001. –
С.87
-
92.
2.Бортницкий П.И., Задорожный В.И
. Тягово
-
скоростные качества автомобиля. Справочник. Киев: Вища школа, 1978. –
176 с.
3. Волков В.П. Теорія експлуатаційних властивостей автомобіля: Навч. посібник.
-
Харків:ХНАДУ, 2003.
-
292с.
304
Аннотация
П
редпосылки к определению составляющих уравнения движ
ения
МЭС
транспортного типа
Варваров Л.М., Антипенко А.М.
Рассматриваются подходи к определению составляющих уравнение движения транспортного средства. Приведены формулы, по которым, с учетом как конструктивных, так и режимних параметров моторно
-
трансмисси
онной установки, рекомендуется определять коэффициент учета вращающихся масc и КПД трансмиссии.
Abstract
P
re
-
conditions are to determination of constituents of equalization of motions of m
pd of a transport type
L. Varvarov, A. Ant
у
penko Examined go near determination of constituents equalization of motions
of transport vehicle. Formulas on which are resulted, with an account both structural
and regime
parameters
of the motor
-
transmission setting, it is recommended to determine the coeffic
ient of account of revolved the masses
and OIR of transmissions
.
УДК 629.017
ПЕРЕВІРКА СТІЙКОСТІ
АВТОМОБІЛЯ ПРИ ВІДОМ
ОМУ РОЗПОДІЛІ ГАЛЬМОВИХ СИЛ
Павленко В.М., асп
.
Харківський національний автомобільно
-
дорожній університет
Розробка комп'ютерної програми, що дозволяє при відомому розподілі гальмових сил, оцінити стійкість автомобіля при гальмуванні за коефіцієнтом стійкості.
Введення
.
Легкові автомобілі можуть бути оснащені різними типами гальмових механізмів на колесах передньої та задньої осі. Наприклад, на всіх колесах можуть бути або дискові або барабанні гальма, й так само встановлюватися дискові гальмові механізми на передні колеса і барабанні на задні.
Нерівний розподіл гальмових сил між осями автомобіля в сполученні з установкою різних типів гальмови
х механізмів приводить до різного енерго
-
і теплонавантаженності гальм передньої й задньої осей. Особливо ці зміни проявляються при гальмуванні на затяжних спусках і в міських умовах при циклічних службових гальмуваннях.
Нагрівання до різних температур фри
кційних поверхонь передніх і задніх 305
гальмових механізмів, приводить до зміни гальмових моментів і перерозподілу гальмових сил між осями й окремими колесами автомобіля. Температурні характеристики фрикційних пар гальмових механізмів (залежність коефіцієнта тертя від температури поверхні контакту) впливають не тільки на ефективність гальмування, а також і на курсову стійкість автомобіля.
Аналіз останніх досягнень і публікацій
.
Стійкість автомобіля є одним з найбільш важливих показників, що визначають безпеку
руху. Загальним питанням дослідження й підвищення стійкості автомобілів, тракторів і інших транспортних засобів присвячена значна кількість наукових праць[1, 2, 3, 4].
У роботі [4] були визначені три зони величин бічної сили, для кожної з якої характерна
своя ділянка ідеального закону розподілу гальмових сил між осями (забезпечуючи гальмування з одночасним доведенням до грані блокування максимальної кількості коліс).
При дії бічної сили колеса однієї осі можуть одночасно доводити до грані блокування, або першим буде блокуватися менш навантажене внутрішнє колесо [5]. В останньому випадку вся бічна сила, що доводиться на вісь, буде сприйматися більше навантаженим зовнішнім колесом. Тому в роботі [4] запропоновані зони величин бічних сил залежно від одночасно
сті або різночасності блокування коліс: В ідеальному випадку існують три зони величин бічних сил (черговості блокування коліс):
-
зона I
, в якій відбувається одночасне блокування передніх і заднього внутрішніх коліс;
-
зона II
, в якій відбувається одночасн
е блокування задніх і переднього внутрішнього коліс;
-
зона III
, в якій відбувається одночасне блокування всіх коліс автомобіля.
При постійному розподілі гальмових сил між осями const
д
варіантів черговості блокування коліс буде більше.
На
відміну від ідеального розподілу гальмових сил [6] між осями при постійному розподілі буде не три зони, а шість: зони I
А, II
А, III
А, I
Б, II
Б, III
Б. Черговість блокування коліс у кожній зоні представлена в табл.
1. При умовній позначці черговості блокуванн
я цифрами 1 і 2 позначені колеса передньої й задньої осей відповідно, а одним і двома штрихами номера коліс внутрішнього й зовнішнього бортів. Поняття внутрішнього й зовнішнього бортів умовно, оскільки до появи бічної сили в процесі службового гальмування
невідомий
напрямок її дії. Черговість блокування визначається по стрілці (ліворуч праворуч). У дужках показані номери коліс, які блокуються одночасно.
У відомій літературі відсутні рекомендації, що дозволяють оцінити вплив геометричних і конструктивних па
раметрів автомобіля на вибір раціонального, за умовами забезпечення стійкості проти заносу, коефіцієнта розподілу гальмової сили на передню вісь при гальмуванні.
Мета й постановка завдань дослідження
.
306
Метою даної роботи є розробка комп'ютерної програми для оцінки стійкості легкових автомобілів проти заносу в процесі гальмування, шляхом вибору фрикційних пар передніх і задніх гальм, за коефіцієнтом стійкості.
Таблиця 1
-
Зони черговості блокування коліс при постійному розподілі гальмових
сил між осями й бортами [6]
д
Номер зони
Черговість блокування коліс
*
ид
IА
1
1
2
2
IIА
1
1
2
,
2
IIIА
1
,
1
2
,
2
*
ид
IБ
2
2
1
1
IIБ
2
,
2
1
1
IIIБ
2
,
2
1
,
1
Розробка програмного забезпечення
.
Для того щоб зробити оцінку стійкості легкового автомобіля проти заносу в процесі гальмування за коефіцієнтом стійкості була розроблена комп'ютерна програма в середовищі Delphi
7, мовою Object
Pascal
. Програма складається з виконавчого файлу ProjectCar.exe -
тіло програми й шаблона звіту для виведення результатів в Microsoft
Word
. При запуску програми з'являється діалогове вікно “
Car
calculation
” представлене на рис.1.
Рис.
1
-
Діалогове вікно “
Car
calculation
” комп'ютерної програми
307
Перевірка стійкості автомобіля, при відомому розподілі гальмових сил, відбувається по наступному алгоритму. Після запуску програми необхідно заповнити порожні поля пропоновані в діалоговому вікні:
в поле «Автомобіль», вводиться назва досліджуваного автомобіля;
в поле «Вихідні дані» вводяться параметри, що характеризують конструкцію автомобіля:
L
–
колісна база автомобіля,
В
–
колія коліс автомобіля,
a
–
проекція на горизонтальну площину відстані від передньої осі до центру мас автомобіля,
b
–
проекція на горизонтальну площину відстані від задньої осі до центру мас автомобіля,
h
–
висота центру мас автомобіля;
в поле «Дані для розрахунку» вводяться пар
аметри, що характеризують умови руху автомобіля:
Phi
–
коефіцієнт зчеплення коліс з дорогою,
J
–
сповільнення автомобіля,
В
–
коефіцієнт розподілу гальмових сил на передню вісь запропонований заводом виробником для даного автомобіля або отриманий експериме
нтальним шляхом в залежності від сполучень гальмівних колодок.
Заповнивши необхідні для розрахунку поля й натиснувши клавішу «START» проводиться розрахунок стійкості автомобіля. Після чого програма в поле сітки, що знаходиться праворуч від ввідних даних, м
алює криві д
x
II
I
m
, д
x
III
II
m
, д
x
III
I
m
[6] які є границями зон. Числове значення коефіцієнтів стійкості в кожній зоні приводиться ліворуч від графіка. Результат, у вигляді текстової інформації, влучення точок у з
они й черговість блокування коліс в отриманій зоні приводиться нижче отриманого графіка. При необхідності результуючу інформацію з параметрами, що вводять для розрахунку, можна зберегти у вигляді документа Microsoft
Word
і вивести на папір.
Приклад заповненого діалогового вікна для автомобіля ВАЗ
-
2108 і форми для друку наведені на рис.
2 та рис.
3.
Висновки.
Використання розробленої програми дозволяє визначити правильність вибору фрикційних пар на передній і задній осях автомобіля шляхом контролю змі
ни розподілу гальмових сил між осями при гальмуванні та різному сполученні гальмівних колодок на осях.
Розроблена програма може бути корисної для конструкторів автомобілів (вибір раціонального розподілу гальмових сил), а також при проведенні автотехническо
й експертизи ДТП.
308
Рис.
2
-
Діалогове вікно програми з введеними даними для автомобіля ВАЗ
-
2108
Рис.
3
-
Вікно Microsoft
Word
-
версія звіту для друку
309
С
писок використаних джерел
1. Антонов Д.А. Теория устойчивости движения многоосных автомобилей / Д.А.
Антонов. –
М.: Машиностроение –
1978. –
216с.
2. Чудаков Е.А. Устойчивость автомобиля при заносе / Е.А.
Чудаков. –
М.
-
Л.: Изд
-
во АН СССР –
1945. –
144с.
3. Чудаков Е.А. Устойчивость автомобиля против заноса / Е.А.
Чудаков. –
М.: Машгиз –
1949. –
143с.
4. Подригало М.А. Устойчивость колесных машин при торможении / М.А.
Подригало, В.П.
Волков, В.И.
Кирчатый. –
Харьков: Изд
-
во ХГАДТУ –
1999 –
93с.
5. Бортницкий П.И., Тягово
-
скоростные качества автомобилей / П.И.
Бортницкий П.И., В.И.
Задорожный –
К.: Вищ
а школа –
1978. –
176
с.
6. Устойчивость колесных машин против заноса в процессе торможения и пути её повышения / [М.А.
Подригало, В.П.
Волков, В.А.
Павленко и др. / под редакцией М.А.
Подригало]. –
Харьков: Изд
-
во ХНАДУ –
2006. –
377
с.
Аннотация
П
роверка устойчивости автомобиля при известном распределении тормозных сил
Павленко В.Н.
Разработка компьютерной программы, которая позволяет при известном распределении тормозных сил, оценить устойчивость автомобиля Abstract
С
heck of automobile stability at known distribution of brake forces
V. Pavlenko
The development of the computer program which allows at known distribution of brake forces to estimate stability of the car at braking on stability coefficient.
УДК
621.436
ВПЛИВ НЕУСТАЛЕНИХ НА
ВАНТАЖЕНЬ НА ДИЗЕЛЬ
Чекменьов
В.В.
,
к.т.н.
Подільський державний аграрно
-
технічний університет
В статті проаналізовано вплив неусталених навантажень зі сторони виконавчих механізмів на дизель. Показано шляхи зменшення цих впливів при виборі систем і способу його регулю
вання. 310
Однією з основних проблем в сучасному світі є знаходження шляхів збереження і економного використання енергоресурсів. Для сільського господарства основним мобільним енергетичним засобом являється дизель. Відомо, що експлуатація двигунів внутрішньог
о згорання створює значне навантаження на екологію навколишнього середовища, а також приводить до значної витрати енергоресурсів.
Для розробки пристроїв і механізмів по оптимізації режимів роботи дизеля необхідно враховувати впливи на їх роботу зі сторони виконавчих машин та агрегатів. Це дає змогу підвищити експлуатаційні властивості мобільного засобу, і забезпечує значну економію енергоресурсу [1, 2, 3].
Оцінювати експлуатаційну характеристику дизеля в реальних умовах необхідно з врахуванням неусталеного характеру навантаження, рис.1.
Рис.1
-
Реакція опору сільськогосподарської машини.
Неусталений характер тягового опору робочих машин в поєднанні з неперервними змінами опору пересування трактора по полю викликають коливання частоти обертання колінчастог
о вала дизеля, які позначаються на роботі регулювальної системи [4]. Оскільки в зв’язку з коливаннями, що виникають, всі процеси в дизелі змінюються не синхронно зі зміною частоти обертання вала, то це призводить на фоні зниження потужності до перевитрати пального.
Як видно з рис.1 (б) вплив неусталених коливань здійснюється за законом нормального розподілу. Для тракторів з механічною трансмісією зміна потужності дизеля і подача пального під дією неусталеного навантаження здійснюється теж за цим законом [1, 4]. В зв’язку з цим їх з точки зору математики можна моделювати гармонійними коливаннями за визначеною амплітудою і частотою, рис.2.
Для подолання цих негативних наслідків розробляються пристрої і механізми які знижують чутливість д
изеля до таких коливань. Найбільша увага приділяється регуляторам частоти обертання дизеля [5, 6]. Для успішної роботи в цьому напрямку необхідно проаналізувати забезпечення оптимальних умов для регулювання дизеля.
311
Рис.2.
-
Зміна потужності дизеля і год
инної витрати пального під дією неусталеного навантаження за законом нормального розподілу
Коефіцієнт експлуатаційного навантаження дизеля за крутним моментом із врахуванням неусталеного навантаження оцінюють коефіцієнтом експлуатаційного завантаження:
ξ
М
= М
е сер
/ М
ен
, (1)
де М
е сер
–
середнє значення крутного моменту, кН·м;
М
ен
–
номінальне значення крутного моменту, кН·м.
Або за потужністю:
ξ
Ne
= N
е сер
/ N
ен
,
(2)
де N
е сер
–
середнє
значення потужності, кВт.
Середнє значення потужності можна подати як N
е сер
= N
е вд
–
К
щ
σ
Ne
,
(3)
де
N
евд
–
максимальне значення зміни потужності під імпульсом неусталеного навантаження, кВт;
К
щ
–
коефіцієнт що характеризує щільність розподілу навантаження;
σ
Ne
–
середньоквадратичне відхилення потужності.
Аналіз формули (3) показує, що чим менше середньоквадратичне відхилення потужності тим більше середнє значення потужності
і тим вищий коефіцієнт експлуатаційного навантаження.
Оскільки зміна потужності залежить від подачі пального, то зменшення впливу на рейку паливного насоса зі сторони неусталеного навантаження (зміни частоти обертання колінчастого валу) у робочому діапаз
оні частот призведе до зменшення амплітуди коливань, а звідси до зменшення середньоквадратичного відхилення потужності. А це в свою чергу призведе до покращення робочих процесів в дизелі і зменшення витрати пального.
312
Зменшення середньоквадратичного відхил
ення можна досягти зменшивши швидкість зростання функції зміни потужності і подачі пального:
υ
Ge
=
(
G
e
(
n)
)
1
= (G
e max
–
G
e min
)dn
υ
Ne
=
(
N
e
(
n)
)
1
= (N
e max
–
N
e min
)dn
. (4)
Здійснити
оцінку
такої
зміни
можна
через
коефіцієнт
варіації
навантаження
:
ν
Ne
= σ
Ne
/
N
е
сер
(5)
Отже щоб забезпечити виконання поставлених вимог необхідно щоб регулятор на інтервалі частоти неусталеного навантаження зменшував вплив на рейку паливного насосу.
У розрахунках, пов’язаних з використанням машинно
-
тракторного агрегату (МТА), розрізняють: годинну витрату пального на відповідних режимах роботи; питому витрату пального на одиницю потужності дизеля або на одиницю гакової потужності трактора при відповідних
режимах роботи; погектарну витрату пального; питому витрату віднесену до одиниці вирощеної продукції або обробленої площі.
Годинну і питому витрати пального на різних режимах роботи МТА визначають за швидкісною характеристикою дизеля або тяговою характери
стикою трактора.
На рис. 3 показано вплив на зміну потужності дизеля за роботи з лінійною та гіперболічною швидкісною характеристикою, при неусталеному характері зміни навантаження через зміну частоти обертання дизеля Δ
n
у вигляді гармонічних коливань.
Р
ис. 3
-
Графіки зміни швидкості зростання функції потужності при гіперболічній і лінійній регуляторній характеристиці:
313
N
е серійн
–
зміна потужності дизеля з лінійною регуляторною характеристикою;
N
e
ex
–
зміна потужності дизеля з гіперболічною регуляторною
характеристикою;
N
e
ср
–
середнє (експлуатаційне) значення потужності при неусталеному характері навантаження
Як видно з рисунку при одних і тих самих коливаннях частоти обертання колінчастого вала Δ
n
амплітуда коливань потужності з наближенням до номінал
ьної частоти при гіперболічній характеристиці регулювання зменшується завдяки зменшенню швидкості наростання зміни потужності
в даній зоні tg
(
γ
2
)
>
tg
(
γ
3
)
. При лінійній характеристиці регулювання швидкість зростання υ
Ne
= (
N
e
(
n
))
!
= tg
(
γ
1
)
можна вважати
сталою в усьому діапазоні зміни потужності на регуляторній вітці. Таким чином, робочі процеси в дизелі з регулятором, що здійснює регулювання за гіперболічною характеристикою (з наближенням до номінальної частоти обертання), протікають краще, що зумовлю
є поліпшення експлуатаційних властивостей і паливної економічності.
З розглянутого очевидно, що за протікання зміни потужності по гіперболі дизель повинен працювати при номінальних обертах колінчастого вала, що відповідає його номінальній потужності. В пр
отивному разі при неповному завантажені позитивний ефект такого регулювання буде втрачено, оскільки оберти дизеля будуть наближатися до холостих, а швидкість зростання графіка функції регуляторної вітки буде збільшуватись. З цього слідує, що для забезпече
ння позитивного ефекту необхідно, щоб при будь
-
якому завантажені дизель працював на регуляторній вітці з найменшою швидкістю зростання.
Один із шляхів до розв’язання даної задачі це розробка регуляторів з безступінчастою корекцією подачі пального незалежно
ю від частоти обертання дизеля.
Якщо взяти за основу серійний всережимний регулятор то н
айкраще для таких цілей підходить механізм корекції подачі пального сконструйований між регулятором і паливним насосом із паралельно
-
послідовними зв’язками.
Дані зв’язки дають змогу виконувати регулятору всережимну функцію по частоті обертання колінчастого вала, а механізму корекції подачі пального працювати автономно корегуючи саму подачу.
Застосувавши погоджувальний механізм керування обома способами регулювання,
всережимним регулятором і механізмом корекції подачі пального, можна отримати необхідні гіперболічні регуляторні характеристики по моменту і потужності та роботу дизеля при заданому завантажені на інтервалі найменшого їх зростання. Структурну схему з фу
нкціональними залежностями такого регулятора подано на рис. 4.
314
Рис. 4
-
Функціональна схема роботи всережимного регулятора з незалежним механізмом корекції подачі пального:
(
)
–
вплив тягарців з муфтою і пружиною на відхилення важеля регулятора, град; p
–
вплив на подачу пального через механізм корекції, мм
3
/цикл; Р
р
–
вплив навантаження на регулятор і хід рейки паливного насоса, кН; Х
–
хід рейки паливного насоса, мм
Формально залежність ходу рейки Х
паливного насоса для подачі пального можна подати т
акими залежностями:
-
для всережимного регулювання:
Х = f
(
р
)
;
-
для корекції подачі пального без зміни частоти обертання колінчастого вала:
Х = f
(
р
)
;
-
для комбінованого способу регулювання:
Х = f
(
р
,
р
)
.
С
писок ви
користаних джерел
1. Водяник І.І. Експлуатаційні властивості тракторів і автомобілів. —
К: Урожай, 1994. —
222 с.
2. Машиновикористання в землеробстві/ Ільченко В.Ю., Нагірний Ю.П., Джалос П.А. та ін.; за редакцією Ільченко В.Ю. і Нагірний Ю.П. —
К: Урожай, 1996. —
384 с.
3. Скотников В.А.
, Мащенский А.А., Солонский А.С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. —
М: Агропромиздат, 1986. —
384 с.
4. Долганов К.Е., Бурко А.С., Романюк В.И., Ковалёв С.А. Математическое моделирование псевдослучайного процесса колебаний момента сопротивлен
ия, действующего на коленчатый вал тракторного дизеля// Двигателестроение. —
1986. —
№ 2. —
С. 21 -
24.
5. Николаенко А.В. Теория, конструкция и расчет автотракторных двигателей. —
М.: Колос, 1984. —
335 с.
6. Крутов В.И. Автоматическое регулирование и уп
равление двигателей внутреннего сгорания. —
М.: Машиностроение, 1989. —
414 с.
315
А
ннотация
В
лияние неустоявшихся нагрузок на дизель
Чекменев В.В.
В статье проанализировано влияние неустоявшихся нагрузок со стороны исполнительных механизмов на дизель. Показан
ы пути уменьшения этих влияний при выборе систем и способов его регулирования. A
bstract
І
nfluence of unwithstand loadings on a diesel
V.
Che
с
men
о
v
The article analyses influence of
unwithstandable
loadings is from the point of executive mechanisms on a diesel. The ways of diminishing of these influences during the choice of the systems and methods of his adjusting are described.
УДК 631.311.001.57
С
ИСТЕМ
А
РІВНЯНЬ, ЩО ОПИСУ
Є
ПОДОВЖНІЙ РУХ НАВІСНОГО ОРНОГО МАШИННО
-
ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТУ
Калінін Є.І., асп
.
Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка
О
трима
н
о систему рівнянь, що опис
ує
подовжній рух навісного орного машинно
-
тракторного агрегату
.
Вступ. В даний час орний агрегат, що складається з плуга і трактора, є одним з основних сільськогосподарських агрегатів. Тому вдосконалення існуючих і створення нових більш продуктивних орних агрегатів є вельми важливим чинником підвищення продуктивності праці і врожайності с
ільськогосподарських культур.
Під час роботи на навісний сільськогосподарський агрегат діє складна просторова система розподілених сил. Мається на увазі силова взаємодія агрегату з опорною поверхнею та з оброблюваним середовищем (грунтом, рос
линами). Аналіз цих сил на робочому машинно
-
тракторному агрегаті є дорогим та тривалим за часом процесом. Саме тому використання математичного апарату для аналізу руху МТА агрегату представляє науковий та практичний інтерес.
Аналіз публікацій
. Проведений а
наліз публікацій показує, що всі рівняння, які описують рух орного агрегату, не враховую деякі змінні фактори. Так в рівняння, які отримані в роботах [
5,6
]
не входять реологічні характеристики двокомпонентної системи «грунт
-
колесо». Робота [
7
]
виключає 316
мож
ливість наявності пружних елементів як на самому тракторі, так і на робочій машині.
П
остановка задачі.
Розробити математичну модель подовжнього руху орного агрегату з урахуванням якомого більшого числа факторів, які впливають на рух. Створена модель повинн
а більш повно, але й більш елементарно описувати рух орного агрегату, для того, щоб мати можливість використання в практиці.
Вирішення поставленої задачі. Для складання рівнянь руху навісного агрегату найбільш доцільно використовувати рівняння Лагранжа дру
гого роду у формі
q
Q
q
Ф
q
П
q
T
q
T
dt
d
,
де Т
і П
–
кінетична і потенційна енергія агрегату; Ф
–
функція опору; q
–
узагальнена координата; q
Q
–
узагальнена сила, відповідна координаті q
.
Кінетична енергія T
навісного агрегату складається з кінетичної енергії трактора m
T
і кінетичних енергій нм
T
навісних машин в агрегаті, тобто
нм
т
Т
Т
Т
.
Для трактора в загальному випадку маємо
:
)
J
J
J
v
М
(
2
1
Т
2
2
2
2
от
т
т
,
де m
M
–
маса трактора; om
v
–
абсолютна швидкість центру мас трактора; J
, J
, J
–
моменти інерції маси трактора відносно осей рухомої системи координат .
Оскільки
2
m
2
m
2
m
2
om
z
y
x
v
,
то по виразу кінетичної енергії можна визначити кінетичну енергію трактора у фун
кції його узагальнених координат. Кінетична
енергія нм
Т
кожної навісної машини визначається
як сума кінетичних енергій ні
Т
окремих її частин, тобто
ні
нм
Т
Т
,
причому для кожної частини машини
2
ci
ні
ні
v
т
2
1
Т
де ci
v
–
абсолютна швидкість центру мас кожної частини машини.
Швидкість ci
v
неважко виразити через узагальнені координати агрегату. Практично швидкості ci
v
визначаються з план
ів швидкостей механізму навішування основної частини машини на трактор і механізмів зв'язку додаткових частин з основною [
2
,
3
].
Визначення потенційної енергії П
агрегату є більш складної задачею. До сил, що мають потенціал, відносят
ься вага трактора і навісної машини, а також сили пружності при урахуванні еластичності пневматичних шин і підрессоренності деяких мас агрегату.
317
В розрахунковій схемі, як вже наголошувалося, остов трактора розглядається як тверде тіло, що спирається на чот
ири пружні опори з жорсткостями з
с
і п
с
, причому еластичність опор в подовжньому і поперечному напрямах не враховується.
В навісній машини окремі її частини можуть бути забезпечені пружинами (система захисту корпусу від поломки) і іншими пристроями, в яких при роботі виникають сили пружності. Тому потенційна енергія навісного агрегату буде складатися в загальному випадку з п
отенційної енергії 1
П
сил ваги трактора і окремих частин навісної машини і потенційної енергії сил 2
П
пружності, тобто
2
1
П
П
П
,
причому
Gi
1
П
П
і cj
2
П
П
де Gi
П
–
потенційна енергія сили ваги і
-
о
ї
частини агрегату; cj
П
–
потенційна енергія j
-
ой
сили пружності.
Якщо позначити k
z
повну деформацію k
-
ої
пружної опори трактора, то при її жорсткості k
c
будемо мати
2
k
k
ck
)
z
(
c
2
1
П
і для всіх чотирьох коліс трактора
2
k
k
т
2
)
z
(
с
2
1
П
Величина деформації k
z
складається
із статичного стиснення k
в рівноважному положенні і зміни координати k
z
при русі по нерівностях поверхні поля.
Якщо позначити через k
z
координату точки поверхні поля
під відповідною опорою (колесом) трактора, то в збуреному положенні
k
k
k
k
z
z
z
.
При цьому
:
4
1
2
k
k
k
k
m
2
)
z
z
(
c
2
1
П
або 4
1
2
k
k
4
1
k
k
k
k
4
1
2
k
k
k
m
2
c
2
1
)
z
z
(
c
)
z
z
(
c
2
1
П
Значення k
z
у функції узагальнених координат:
k
k
k
m
k
z
z
((
4
,
3
,
2
,
1
k
).
Відповідно позначення на рис. 1, будемо мати
:
1
2
,
1
b
; 2
4
,
3
b
; k
k
a
318
Рис. 1. –
Схема орного машинно
-
тракторного агрегату в подовжньо
-
вертикальній площині.
Що стосується значення k
, то при поперечній базі трактора B
B
2
1
k
(верхній
знак для точок контакту лівих коліс, а нижній —
для точок контакту правих коліс трактора з грунтом). З урахуванням значень k
, k
і k
вираз
для всіх чотирьох коліс після ряду перетворень приводиться до наступного вигляду:
4
1
2
k
k
k
o
x
o
y
k
m
o
m
k
m
z
k
m
z
2
2
2
k
m
z
т
2
,
)
z
(
c
2
1
M
M
)
a
z
(
Z
A
A
)
a
z
(
A
)
a
z
(
C
C
2
1
C
2
1
)
a
z
(
С
2
1
П
де );
b
c
b
c
(
2
C
);
с
c
(
B
2
1
C
);
b
c
b
с
(
2
С
);
с
c
(
2
С
2
n
1
з
z
п
з
2
2
2
n
2
1
з
п
з
z
.
)
z
z
(
c
)
z
z
(
c
B
2
1
A
);
z
z
(
b
c
)
z
z
(
b
c
A
);
z
z
(
c
)
z
z
(
c
A
4
3
п
2
1
з
4
3
2
п
2
1
1
з
4
3
п
2
1
з
z
Коефіцієнти z
C
,
C
, C
і z
C
, які входять у вираз для т
2
П
можна, очевидно, розглядати як узагальнені показники жорсткості трактора.
В останніх співвідношеннях величини
1
z
і 2
z
характеризують профіль поверхні поля під задніми колесами, а 3
z
і 4
z
–
під передніми колесами
трактора (відлік по осі z
незмінного напряму). Розрахунковою характеристикою профілю поверхні поля
в подовжньому русі трактора будуть значення з
z
і п
z
, які характеризують профіль поверхні під задньою і передньою осями трактора (рис. 1), причому
)
z
z
(
2
1
z
2
1
з
; )
z
z
(
2
1
z
4
3
п
319
Що стосується постійних величин o
m
Z
, o
y
M
і o
x
M
, то вони представляють собою рівнодіючу (
o
m
Z
) вертикальних статичних реакцій ґрунту на колеса трактора і моменти її відносно осей y
і x
:
)
(
c
)
(
c
B
2
1
M
);
(
b
c
)
(
b
c
M
;
c
Z
4
3
n
2
1
з
o
x
4
3
2
n
2
1
1
з
o
y
4
1
k
k
o
m
Функцію опору Ф
для навісних агрегатів достатньо обмежити силами опору, пропорційними першому ступеню швидкості (сили в'язкого тертя).
Зокрема, для колісного трактора функцію опору можна записати в наступному вигляді:
4
1
2
k
k
т
)
z
(
d
2
1
Ф
де k
z
–
швидкість деформації k
-
ої
опори; k
d
–
коефіцієнт опору.
Оскільки
k
k
k
z
z
z
,
то
4
1
4
1
4
1
2
k
k
k
k
k
2
k
k
4
1
2
k
k
k
т
)
z
(
d
2
1
z
z
d
z
d
2
1
)
z
z
(
d
2
1
Ф
Враховуючи, що k
k
m
k
z
z
)
4
,
3
,
2
,
1
(
k
отримаємо
4
1
2
k
k
m
z
m
z
2
2
2
m
z
т
)
z
(
d
2
1
B
B
z
B
z
D
D
2
1
D
2
1
z
D
2
1
Ф
,
де
,
BB
2
1
B
);
z
z
(
b
d
)
z
z
(
b
d
B
);
z
z
(
d
)
z
z
(
d
B
);
b
d
b
d
(
2
D
);
d
d
(
B
2
1
D
);
b
d
b
d
(
2
D
);
d
d
(
2
D
z
4
3
2
п
2
1
1
з
4
3
п
2
1
з
z
2
п
1
з
z
п
з
2
2
2
п
2
1
з
п
з
z
причому з
d
і п
d
–
коефіцієнти опору для задніх і передніх коліс трактора.
Що стосується узагальнених сил q
Q
, то їхнє обчислення проводиться відомим методом, по окремих варіаціях узагальнених координат системи. З сукупності віртуальних переміщень виділяється
тільки те переміщення, в якому варіюється дана
уза
гальнена координата, а вся решта зберігає незмінні значення. Тоді елементарна робота k
)
W
(
прикладених сил і моментів
при варіації координати k
q
буде дорівнювати
320
k
k
k
)
q
(
Q
)
W
(
В подовжньому русі навісний орни
й агрегат можна розглядати як систему з трьома ступенями свободи. Узагальненими координатами агрегату в цьому русі будуть лінійні вертикальні переміщення m
z
і подовжньо
-
кутові коливання трактори, а також кут повороту п
нижньої тяги навішування навколо поперечної осі, що проходить через центри приєднувальних
шарнірів D
(рис. 1).
Для складання рівнянь подовжнього руху орного агрегату доцільно роз
глядати розрахункову схему з зведеною до осі підвісу M
масою плуга n
m
.
Зведену до осі підвісу масу np
m
плуга можна визначити з рівності кінетичних енергій мас:
2
c
n
2
м
np
v
m
v
m
, звідки n
2
м
2
c
np
m
v
v
m
Тут c
v
і м
v
–
швидкості відповідно центру мас плуга і точки зведення М
на осі підвісу. Оскільки значення np
m
залежить від положень механізм
у навішування, будемо надалі вважати const
m
np
, розуміючи під цим деяке середнє її значення в межах заданого робочого ходу нижньої тяги навішування. Якщо скористатися узагальненими координатами
m
z
, і n
, то отримаємо наступну систему рівнянь, що описують подовжній
рух орного агрегату