Рациональные параметры рабочей поверхности плоского сбрасывателя «Лишних» семян пневмовакуумного высевающего аппарата Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Наряду с этим представляет определенный интерес, как влияет постановка движителей треугольной формы на тяговые сцепные свойства в зависимости от скорости движения. Проводимые исследования показали, что в зависимости от скорости движения (со 2-й до 6-й передачи) тяговое усилие трактора с треугольным движителем изменяется от 12,1 до 15,7 кН, в то время как для трактора в колесном варианте соответственно составляет от 10,8 до 13,0кН. Таким образом, постановка треугольного движителя позволила повысить тяговое усилие больше чем на 10%.

Аналогичные исследования были проведены для МТА, состоящего из трактора класса 1,4 и БДТ-3, которое использовалось в качестве загрузочного устройства. Так, с изменением скорости движения тяговое усилие изменилось у трактора с полугусеничным ходом с 12,4 до 16,6 кН, а у трактора в серийном варианте соответственно с 11,0 до 14,9 кН. Постановка треугольного гусеничного хода в зависимости от скорости движения позволила повысить тяговые усилия более чем на 24% по сравнению с серийным, что является наиболее эффективным для использования данных типов движителей в условиях Амурской области.

Литература

1. Александров Г.А., Королёв Н.В. Влияние ходовых органов тракторов на структуру почвы // Техника в сельском хозяйстве. - 1974. - № 11. - С. 83-84.

2. Влияние конструктивных параметров гусеничного трактора на его тягово-сцепные свойства / В.А. Васильев [и др.]. - М.: Машиностроение, 1969. - 192 с.

3. Кацыгин В.В., Щрда А.Н., Котлобай А.Я. Влияние параметров колёсных движителей на тягово-сцепные свойства тракторов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1982. - №4. - С.28-30.

УДК 631.331.85 А.В. Яковец, А.Ю. Несмиян

РАЦИОНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПЛОСКОГО СБРАСЫВАТЕЛЯ «ЛИШНИХ» СЕМЯН ПНЕВМОВАКУУМНОГО ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА

На основании экспериментальных исследований по выявлению рационального угла установки рабочей поверхности выступа сбрасывателя «лишних» семян к мгновенной траектории их движения авторами прослеживается зависимость между углом установки рабочей поверхности выступа сбрасывателя к мгновенной траектории движения семян и их физико-механическими свойствами.

Ключевые слова: пропашные культуры, высевающий аппарат, сбрасыватель «лишних» семян, рабочая поверхность выступа, эксперимент.

A.V. Yakovets, A.Yu. Nesmiyan

WORKING SURFACE RATIONAL PARAMETERS OF THE «EXTRA» SEED FLAT KICKER OF THE PNEUMATIC AND VACUUM SOWING DEVICE

Dependence between the working surface installation angle of the kicker boss on the seed movement instantaneous trajectory and their physical and mechanical properties is observed by the authors on the basis of the experimental research on revealing the rational angle of the working surface installation of the "extra" seed kicker boss to the instantaneous trajectory of their movement.

Key words: tilled crops, sowing device, «extra» seed kicker, boss working surface, experiment.

Введение. Посев пропашных культур - наиболее важный этап в комплексе механизированных работ по их возделыванию. Пропашные культуры весьма чувствительны к площади питания, поэтому при густом посеве рядом стоящие растения мешают нормальному росту друг друга, а при редком - на незасеянной площади разрастаются сорняки. Посев пропашных культур осуществляется высевающими аппаратами сеялок точного высева (пропашных сеялок), которые должны выполнять равномерное однозерновое дозирование и подачу семян в борозду через равные интервалы [1].

Объект и цель исследования. Из анализа дозирующих систем сеялок точного высева [1] видим, что на отечественном рынке сельхозтехники в последнее время для посева пропашных культур наиболее широ-

ко представлены сеялки с пневмовакуумной системой дозирования семян, в которых равномерность подачи семян в значительной степени зависит от параметров и режимов настройки сбрасывателя (отражателя) «лишних» семян.

Объект исследования - процесс воздействия рабочей поверхности выступов сбрасывателя на семя, захваченное дозирующим элементом.

Цель исследования - выявление влияния расположения угла установки рабочей поверхности выступов сбрасывателя «лишних» семян к мгновенной траектории их движения на качество работы пневмовакуумного высевающего аппарата.

Задачи исследования:

1. Проанализировать процесс воздействия рабочей поверхности выступов сбрасывателя пневмовакуумного аппарата на семя, захваченное дозирующим элементом высевающего диска.

2. Определить критический угол установки рабочей поверхности выступов сбрасывателя «лишних» семян к мгновенной траектории их движения.

3. Экспериментально определить влияние угла установки рабочей поверхности выступа сбрасывателя «лишних» семян к мгновенной траектории их движения на качество работы пневмовакуумного высевающего аппарата.

Методы и результаты исследований. Исследования равномерности подачи семян пропашных культур пирамидальной и усечено-пирамидальной форм [2] проводились на высевающем аппарате наиболее распространенной на юге России сеялки МС-8 (ранее известной как СПБ-8К) производства ОАО «Миллеро-восельмаш» (рис. 1).

Хвостовик 2 сбрасывателя 1 «лишних» семян рассматриваемого аппарата имеет плоскую ступенчатую рабочую поверхность, состоящую из пяти выступов [3].

Рис. 1. Пневмовакуумный высевающий аппарат сеялки МС-8

Следует отметить, что чем жестче взаимодействие сбрасывателя «лишних» семян с семенами, тем эффективнее его работа. Однако при этом могут создаться условия, когда сбрасыватель будет удалять от дозирующих элементов (ячей) все семена. На рисунке 2 (I) представлена схема сил, оказывающих влияние на семя Б при взаимодействии с рабочей поверхностью (частью) выступа 1 сбрасывателя 2. На рисунке 2 (II) - элементарное смещение семени 1, захваченного дозирующим элементов высевающего диска, рабочей поверхностью выступа сбрасывателя «лишних» семян.

I 1

Анализ схемы сил, представленной на рисунке 2, показывает, что условие эффективной работы сбрасывателя «лишних» семян можно выразить следующим неравенством:

^рд * К (1)

где ^рд - сила трения семян о высевающий диск, Н; R - равнодействующая сил сопротивления, Н. Сила трения семян о высевающий диск определяется по формуле

Р = Р ■ т

трд пр ^ д' V-)

где ^р - сила присасывания семян о высевающий диск, Н; - коэффициент трения движения диска о семя. Сила присасывания семян [2]

пр ^ >

где к - коэффициент просасывания воздуха, к =1,00 [3]; H - разрежение в вакуумной камере, Па; dя - диаметр дозирующих ячей высевающего диска, м.

Равнодействующая сил сопротивления определяется следующим образом:

R - д/ R \ + RY ■

(3)

(4)

где R и R - проекции равнодействующей сил сопротивления R на оси Х и У соответственно, Н. Из рисунка 2 следует:

Rx = Ртрс ■ coss + Рш ■ coss + т- g- cosy + N • sins; (5)

RY =Рщб+ Pmpc ■sins + рш ■sins - N ■coss -m-g- sin(s + y); (6) N = i\o ■coss + Pmpd -sinls-m-g- sin( s + r), (7)

где P^ - сила трения сбрасывателя о семя, Н; Рин - сила инерции семени, Н;

£ - угол установки рабочей поверхности выступа сбрасывателя «лишних» семян к мгновенной траектории движения семян, рад; m - масса семени, кг; mg - сила тяжести семени, Н;

Y - угол между траекторией движения семян и вертикалью, рад; N - нормальная реакция сбрасывателя на семя, Н; Рцб - центробежная сила, Н. Сила трения сбрасывателя о семя

Pmpc=N-fc> (8)

где fe - коэффициент трения сбрасывателя о семя. Центробежная сила определяется по формуле

Рф=т-со2-Яя

(9)

где ы - частота вращения высевающего диска, рад/с;

Rя - радиус расположения центров дозирующих ячей диска, м. При определении силы инерции принимаем следующие допущения:

> выступ хвостовика сбрасывателя «лишних» семян работает от начала;

> пренебрегаем кривизной траектории движения дозирующих элементов, считая, что на элементарном участке они движутся по прямой;

> не учитываем скругление выступов. Сила инерции находится из выражения

с!28

Р = т--

ш Л2

(10)

где СБ - элементарное смещение семени рабочей поверхностью выступа сбрасывателя «лишних» семян, м; С - элементарное приращение времени, с.

Под отношением элементарного смещения семени выступом сбрасывателя к соответствующему приращению движения семени при его смещении понимается ускорение смещения семени вдоль выступа

с12 Б

'ж2

Л

С ^ \2 ах

с1Г

(Л2 ' d у"

(11)

где dx - элементарное смещение семени выступом сбрасывателя «лишних» семян по оси Х, м; dy - элементарное смещение семени выступом сбрасывателя «лишних» семян по оси У, м. С помощью рисунка 2 (II) определим элементарные смещения семени выступом сбрасывателя «лиш-

них» семян по осям:

dx = • $\х\(со1)Л1,

(12) (13)

где 1 - время преодоления семенем одного выступа, с.

Время преодоления семенем одного выступа сбрасывателя «лишних» семян определяется из выражения

с

/ = —(14) а-Щ

где Б - длина выступа хвостовика сбрасывателя, м.

Продифференцировав выражения (12) и (13), получаем

dx dt

и

dt

= -со-со^-^зе.

(15)

Тогда выражение (11), с учетом выражения (15), будет иметь вид

d2S

—Г = IL ■ С>У d^ У

•sin

+ tg £ .

(16)

Определим критический угол еф установки рабочей поверхности выступа сбрасывателя «лишних» семян к мгновенной траектории их движения, при котором они будут полностью отсекаться сбрасывателем от дозирующих элементов на примере наиболее распространенных пропашных культур - подсолнечника и кукурузы при частоте вращения высевающего диска ш=0,12 рад/с (соответствующей скорости высева семян 10 км/ч). В соответствии с заводскими рекомендациями [4] принимаем: вакуумное разрежение Н=4000 Па, диаметр дозирующих элементов с1я=0,003 м (для подсолнечника) и с1я=0,005 м (для кукурузы), длина выступа сбрасывателя Э=0,01548 м. Воспользовавшись данными исследований физико-механических свойств семян пропашных культур [5] и выражениями (2)-(10), (16), произведем расчет сил, оказывающих влияние на семя при взаимодействии со сбрасывателем, при помощи программы МаШСас! 14.0. По результатам расчетов построим графики сил (рис. 3), входящих в неравенство (1).

Рис.

3. Графики силы трения о диск и зависимости равнодействующей сил сопротивления от угла £

(для подсолнечника (I) и кукурузы (II))

Из выражения (1) и графиков рисунка 3 следует, что критический угол установки рабочей поверхности выступа сбрасывателя к мгновенной траектории движения семян Еф=0,б2рад=35,52° (для подсолнечника) и Еф=0,67рад=38,39° (для кукурузы). С учетом того, что форма исследуемых семян значительно отличается от шарообразной, эффективная работа сбрасывателя «лишних» семян пневмовакуумного высевающего аппарата будет обеспечена при условии е<< еф.

Для выявления влияния угла установки рабочей поверхности выступа сбрасывателя «лишних» семян к мгновенной траектории их движения е на качество работы пневмовакуумного высевающего аппарата пропашной сеялки МС-8 на кафедре «Механизация растениеводства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград, Ростовская область) был проведен ряд экспериментов.

В опытах сравнивалась равномерность однозерновой подачи семян пневмовакуумными высевающими аппаратами, в которых устанавливались сбрасыватели с различным количеством выступов рабочей поверхности хвостовика, варьирующих за счет изменения их линейных и угловых размеров, при этом длина рабочей части хвостовика сбрасывателя оставалась неизменной. В первом случае (рис. 4, I) количество выступов равнялось одному, во втором - трем (рис. 4, II), в третьем - пяти (рис. 4, III), в четвертом - семи (рис. 4, IV), в пятом - девяти (рис. 4, V), в шестом - одиннадцати (рис. 4, VI). При росте количества выступов увеличивался средний угол установки рабочей поверхности выступов сбрасывателя к мгновенной траектории движения семян е. При этом эксцентриситет рабочей поверхности опытных образцов и высота зубьев оставались постоянными и соответствовали параметрам серийного сбрасывателя (рис. 4, III).

Эксперименты проводились на некалиброванных семенах подсолнечника сорта Лакомка (пирамидальной формы) и кукурузы гибрида Зерноградский 282 МВ (усеченно-пирамидальной формы) как на наиболее распространенных пропашных культурах, районированных на юге России. Каждый опыт выполнялся при частоте вращения высевающего диска 45 об/мин (соответствующей скорости движения сеялки 2...2,5 м/с при высеве семян до 5 шт./м) в трех повторностях, число подач каждой повторности - 500 шт. При этом перед началом каждого эксперимента сбрасыватель «лишних» семян выставлялся в оптимальное положение.

Вестник,КрасТЛУ. 2012. №6

Рис. 4. Сбрасыватели «лишних» семян с различным количеством пилообразных выступов

Параметры работы высевающих аппаратов выбирались в соответствии с заводскими рекомендациями [4]: диаметр дозирующих элементов (ячей) высевающего диска равен 3 мм (для подсолнечника) и 5 мм (для кукурузы), количество ячей - 20 шт., разрежение в вакуумной камере равно 4,0 кПа.

По результатам лабораторных экспериментов определялись следующие показатели:

Р0, Р1, Р2 - вероятности подачи дозирующим элементом высевающего диска по 0, 1 и 2 семени соответственно, %;

М - средняя подача семян ячеями, шт.;

ст - среднеквадратическое отклонение от средней подачи семян дозирующим элементом, шт.;

V - коэффициент вариации подачи семян ячеями, %;

т - относительная ошибка коэффициента вариации по повторностям, %.

В данном случае в качестве критерия оптимизации как наиболее обобщенный показатель рассматривался коэффициент вариации подачи семян ячеями V.

Результаты исследований пневмовакуумных высевающих аппаратов с изменяемым количеством выступов сбрасывателя при высеве семян подсолнечника и кукурузы представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Результаты опытов при высеве подсолнечника

Кол-во выступов, шт. Средний угол ? 0 Ьср, Показатель

Р0, % Р1, % Р2, % М, шт. ст, шт. V, % Т %

1 0,00 1,8 94,6 3,6 1,02 0,232 22,75 0,70

3 1,32 1,2 95,6 3,2 1,02 0,209 20,49 0,63

5 5,23 0,8 96,1 3,1 1,02 0,196 19,22 0,60

7 12,77 1,7 97,0 1,3 1,00 0,173 17,30 0,56

9 19,95 0,5 98,3 1,2 1,01 0,130 12,87 0,40

11 20,58 1,2 96,1 2,7 1,02 0,197 19,31 0,60

Из таблицы 1 видно, что сбрасыватель «лишних» семян с 9 выступами при высеве подсолнечника (обладающий средним углом расположения рабочей грани хвостовика к мгновенной траектории движения семян Еср = 19,95°) обеспечивает более равномерную подачу семян пневмовакуумным высевающим аппаратом, коэффициент вариации которого равен 12,87 %.

Таблица 2

Результаты опытов при высеве кукурузы

Кол-во выступов, шт. Средний угол ? 0 Ьср, Показатель

Р0, % Р1, % Р2, % М, шт. ст, шт. V, % Т %

1 0,00 0,5 96,3 3,2 1,03 0,190 18,45 0,57

3 1,32 0,9 96,7 2,4 1,02 0,181 17,75 0,55

5 5,23 0,8 96,9 2,3 1,02 0,175 17,16 0,53

7 12,77 0,3 97,1 2,6 1,02 0,169 16,57 0,52

9 19,95 1,2 97,1 1,7 1,01 0,170 16,83 0,52

11 20,58 1,0 96,5 2,5 1,02 0,186 18,24 0,57

Из таблицы 2 следует, что сбрасыватель «лишних» семян с 7 выступами при высеве кукурузы (обладающий средним углом расположения рабочей грани хвостовика к мгновенной траектории движения семян

Еср = 12,77°) способствует более равномерной подаче семян высевающим аппаратом, коэффициент вариации которого равен 16,57 %.

Проведя анализ фрикционных свойств рассматриваемых сортов по материалу, из которого выполнен сбрасыватель «лишних» семян высевающего аппарата сеялки мС-8 (полиамид ПА6-210/310 ОСТ 6-06-С9-83) по известной методике [5], видим, что коэффициент трения движения семян для подсолнечника составляет 0,26, а для кукурузы - 0,22. Таким образом, угол трения движения семян подсолнечника и кукурузы по полиамиду равен 14,57 и 12,40° соответственно.

Выводы. По результатам исследований прослеживается зависимость между углом установки е рабочей поверхности выступа сбрасывателя к мгновенной траектории движения семян и физико-механическими свойствами семян. Вследствие этого для равномерности однозерновой подачи семян пропашных культур угол установки е рабочей поверхности выступа сбрасывателя к траектории движения семян должен быть примерно равен углу трения движения семян о поверхность сбрасывателя «лишних» семян и значительно меньше критического угла еф установки рабочей поверхности выступа сбрасывателя «лишних» семян к мгновенной траектории их движения.

Литература

1. Яковец А.В. Анализ дозирующих систем сеялок точного высева // Аграрная Россия. - 2011. - № 3. -С. 60-63.

2. Бузенков Г.М., Ма С.А. Машины для посева сельскохозяйственных культур. - М.: Машиностроение, 1976. - 272 с.

3. Зенин Л.С. Исследование пневматического высевающего аппарата точного высева: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Алма-Ата, 1962. - 19 с.

4. Сеялка пропашная блочносоставляемая МС-8 (базовая модель) // Руководство по эксплуатации (для оператора). - Миллерово, 2011. - 52 с.

5. Яковец А.В., Шумаков В.В. Физико-механические свойства семян пропашных культур // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. - 2011. - №3 (22). - С. 68-72.

УДК 60-7+628.385 З.В. Гаазе, А.Л. Межевич, О.Н. Бузиян

ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗА В УСТАНОВКАХ С ДВОЙНЫМ РЕАКТОРОМ

В данной статье рассмотрены особенности получения биогаза в установках с двумя сообщающимися реакторами, в которых выдерживаются различные температурные режимы. Проанализированы результаты исследований, указаны все достоинства и недостатки данного метода переработки отходов, а также выполнено сравнение указанного метода получения биогаза в установке с двойным реактором с методом анаэробного брожения в установке с одним реактором с соблюдением температурных режимов, идентичных однореакторной установке.

Ключевые слова: биогаз, биореактор, брожение, микроорганизмы, температурный режим.

Z.V. Gaaze, А±. Mezhevich, O.N. Buziyan BIOGAS MANUFACTURE PECULIARITIES IN THE INSTALLATIONS WITH DUAL REACTOR

Peculiarities of biogas production in the installations with two connected reactors in which various temperature regimes are held are considered in the article. The research results are analyzed; all advantages and disadvantages of this technique for waste recycling are shown; comparison of this technique for biogas production in the installation with dual reactor with the technique for anaerobic fermentation in the installation with one reactor in compliance of the temperature regimes, which are similar to the installation with one reactor, is conducted.

Key words: biogas, bioreactor, fermentation, microorganisms, temperature regime.

Введение. В сельскохозяйственном производстве животноводческие предприятия постоянно сталкиваются с проблемой утилизации и переработки навоза с учетом соблюдения требований охраны природной среды от загрязнения. Устаревшие технологии хранения и утилизации навоза, отсутствие очистных соору-