CC BY
17
(/X (Гф, Га, в, п, к, ю, ^ х0)Ж )2 + V = + (/ (ГФ,, в, п, к, ю, t, Xo)dt)2 + . (4)
| + (/ (Гф, г а, в, п, к, ю, t, Хо )Л )2
Закономерности изменения скоростей абсолютного движения точек диска в графическом виде показаны на рисунке 3.
По результатам анализа закономерностей, представленных на рисунке 3, следует, что чем больше радиус расположения рассматриваемой точки поверхности диска, тем значительнее интервал изменения скорости её движения за период взаимодействия с почвой. Данное свойство поверхности сферического диска является положительным для обеспечения самоочистки рабочей поверхности от налипшей почвы.
Составляющие ускорения точек поверхности диска определяются по зависимостям:
Ах4 ^) = /X (Гф, Га, в, п, к, ю, t, Хо) Л,
АУ4 Ц) = /у (Гф, Га, в, п, к, ю, t, Уо) Л, (5)
А4 Ц) = (Гф, Га, в, п, к, ю, t, го) Л.
Общее ускорение определяется по зависимости:
A =
(, rd,ß, п h, ю, t, x0)dt )2 + + (/¡(гф, rd, ß, П, h, ю, t, x0)dt)2 + . + (fZ (гф, rd, ß, П, h, ю, t, xo )dt )2
(6)
Графическая интерпретация закономерностей изменения ускорений точек представлена на рисунке 4.
Из анализа закономерностей, представленных на рисунке 4, следует, что в процессе перекатывания сферического диска по полю точки его поверхности испытывают ускорение в абсолютном движении. С увеличением радиуса диска абсолютные значения ускорения возрастают, увеличением радиуса сферы разности в значениях ускорения соседних точек поверхности диска — увеличивается.
Выводы. Предлагаемые модели кинематических характеристик элементарных участков сферического диска позволяют изучать природу воздействия криволинейной технологической поверхности рабочего органа, совершающей сложное движение относительно деформируемого объёма почвы.
Сущность предлагаемой методики изучения воздействия элементарного плоского клина, перемещающегося по сложной траектории, заключается в том, что осуществляется анализ механических и технологических характеристик деформации почвы.
Интервалы значений механических и технологических характеристик обеспечивают возможность определить оптимальные конструктивные и эксплуатационные параметры сферического почвообрабатывающего диска.
Литература
1. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчёт почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1977. 380 с.
2. Путрин А.С., Избасарова З.И. Уплотнение надсеменного слоя почвы повышенной влажности пневматическими спиральными катками сверхнизкого давления: монография. Оренбург: ОГАУ, 2009. 142 с.
Совершенствование технологического процесса скашивания зерновых культур навесной жаткой-накопителем
А.П.Ловчиков, д.т.н, профессор, В.П. Ловчиков, к.т.н, О.С. Шагин, аспирант, ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ
Технологически загрузить комбайн по пропускной способности молотилки и улучшить агротехно-логические показатели валков хлебной массы можно за счёт формирования широкополосных тонкослойных валков на базе жаток-накопителей.
Материал, методы и результаты исследования. Исследование базируется на общелогическом методе и математическом анализе.
При раздельной уборке валок хлебной массы должен устойчиво удерживаться на стерне (не должен ложиться на почву), а мощность его должна обеспечивать технологическую загрузку молотилки зерноуборочного комбайна [1—10].
Первое требование будет соблюдаться при условии:
(1)
где Каоп — допустимая концентрация валка, кг/м2;
K < K < P
min доп — н'
Рн — несущая способность стерни, кг/м2; Ктйп — минимальная концентрация валка (при которой толщина и связность валка исключают прошивание его стерней), кг/м2. Второе требование к хлебному валку обеспечивается, если его мощность (кг/пог м) равна:
3,6 • д
M =-
Уг
(2)
где q — пропускная способность молотилки комбайна, кг/с;
Ук — скорость движения зерноуборочного комбайна, км/ч.
Фактическая мощность валка (кг/пог м):
Мф = кф • Ъш, (3)
где КФ — фактическая концентрация валка, кг/м2; Ьш — ширина валка, м.
Жатка-накопитель (рис. 1) во время формирования широкополосных тонкослойных валков работает в режиме накопления и разгрузки. Во время накопления срезанные стебли укладываются
Рис. 1 - Принципиальная схема конструкции жатки-накопителя:
1 - платформа; 2 - мотовило
мотовилом на транспортёр, движущийся со скоростью Утн, меньшей скорости движения жатвенного агрегата Уж, и накапливаются на нём порцией, которая затем выгружается на стерню переводом валкообразующего транспортёра в режим выгрузки.
Сдвиг первоначального слоя стеблей по платформе жатки от режущего аппарата составит:
у = у V / V
с 1 тн ж •
(4)
где У — перемещение жатки на расстояние У за время м.
За время гх на первоначальный слой будет уложено планками мотовила N слоёв:
N _XV, У /2nRVт
(5)
где X — отношение окружной скорости мотовила к скорости жатки; Я — радиус мотовила, м.
При этом толщина слоя хлебной массы на платформе жатки составит:
h _ yV У / V l j
,lc ^ y ж с ' y тн emJ'
(6)
где У — урожайность хлебной массы над линией среза, кг/м2;
1ст — длина срезанного стебля, м; у — объёмный вес хлебной массы, кг/м3. Из уравнения (6) видно, что величина кс не зависит от ширины захвата жатки, а зависит от урожайности зерновых, сдвига слоя, скорости агрегата, длины стеблей и других факторов. Сдвиг (У = Д/Т, где ЫТ — длина накопительного транспортёра жатки-накопителя) слоя хлебной массы в валке в зависимости от параметров рабочих органов жатки.
Длина грузонесущего органа накопительного транспортёра с учётом пропускной способности молотилки, скорости движения комбайна и допустимой концентрации валка определяется по формуле:
MT _ - ■ т 2
3,6 ■ q
3,6 ■ q
V ■ ■ Pv V ■ K
' mi n -*- /-/ ' mQV n
(7)
где Утп, Утах — предельные значения рабочей скорости движения комбайна, км/ч; Кт1п, Рн — предельные значения допустимой концентрации валка и несущей способности
стерни, кг/м2.
Для жаток-накопителей длина (м) тягового органа накопительного транспортёра (рис. 2) равна:
Ыт _ 2 ■ lo + - ■ (d- + d 2),
(8)
где 10 — расстояние между осями ведущего и ведомого валов транспортёра платформы, м;
й2 — диаметр начальной окружности звёздочек соответственно для ведущего и ведомого валов, м.
Из выражения (8) видно, что длина грузо-несущей части (рис. 2, поз. 1) накопительного транспортёра жатки-накопителя зависит от мощности валка, необходимой для загрузки молотилки комбайна, допустимой концентрации валка и скорости движения комбайна. Максимальная конструктивная длина грузонесущей части транспортёра определяется длиной 10 платформы жатки, длиной стеблей 1с.
Рис. 2 - Технологическая схема накопительного транспортёра жатки-накопителя (2 - режущий аппарат)
Хлебная масса на накопительном транспортёре платформы жатки-накопителя формируется из отдельных порций, стыкуемых по ширине захвата жатки в единый валок непосредственно при рабочем ходе агрегата. Величина сдвига слоёв хлебной массы на платформе жатки-накопителя определяется скоростью движения накопительного транспортёра.
Путь, проходимый жаткой за один оборот мотовила [1, 8], равен:
Sж _ 2nR ■ ^
ж V
(9)
где 8ж — путь жатки за один оборот мотовила, м; Уж — скорость движения жатвенного агрегата, м/с;
Я — радиус мотовила, м; Ум — линейная скорость планки мотовила м/с. Путь (м), проходимый жаткой за время (1,) подачи порции стеблей планкой мотовила рассчитывается по формуле (10) и (11): ^ 2пЯ
S жж _
m m VM где m — количество планок мотовила, шт.
S _ = V ■ t _ У
Мт 2nR V
*т __
VHm m
ж
V„
(10)
(11)
где VHm — скорость движения транспортёра-накопителя, м/с.
Отсюда скорость (м/с) транспортёра-накопителя будет равна:
% ■ m ■ Vm
V _■
г нт
2nR
При неизвестных параметрах мотовила, задавшись величиной сдвига транспортёра (Ус=Д/т), можно определить его скорость. Например, если принять поступательную скорость жатвенного агрегата 1,5 м/с, скорость мотовила 2,1 м/с (соотношение скоростей 1,4), количество планок мотовила 5, радиус 0,7 м и величину сдвига 0,02 м, получим:
0,02 • 5 • 2,1 пп„0 ,
¥нш =—-- = 0,048 м/с.
нт 2 • 3,14 • 0,7
Аналогично можно записать выражение скорости транспортёра-накопителя через скорость жатки. Зная скорость движения транспортёра-накопителя, можно записать соотношение пройденного им расстояния за определённый путь жатвенного агрегата как:
(13)
5 V
нт _ нт
~ Vж '
Расчёт минимальной глубины платформы жатки-накопителя по скорости транспортёра в зависимости от урожайности зерновых культур представлен в таблице.
Минимальная глубина платформы жатки-накопителя по скорости транспортёра в зависимости от урожайности
Показатель Урожайность зерновых культур, т/га
0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4
Минимальная глубина платформы, м 1,50 1,29 1,16 1,04 0,96 0,78 0,60
Выводы. Для того чтобы накопить необходимую хлебную массу на платформе жатки-накопителя при скорости накопительного транспортёра 0,048 м/с и урожайности 0,6—1,2 т/га, минимальная
длина (глубина) платформы должна быть равна 1,50—1,16 м (табл.), поэтому минимальная длина накопительного транспортёра платформы жатки-накопителя принимается равной 1,5 м. В этом случае формируется валок хлебной массы мощностью 5,6—7,2 кг/пог м, что составляет 65,8—84,7% загрузки молотилки комбайнов класса 4 и выше по пропускной способности.
Литература
1. Ловчиков А.П. Технико-технологические основы совершенствования зерноуборочных комбайнов с большим молотильным аппаратом. Ульяновск: Зебра, 2016. 111 с.
2. Ловчиков А.П., Ловчиков В.П., Поздеев Е.А. Биологиза-ция земледелия в ресурсосберегающих технологиях возделывания зерновых культур // Международный научно-исследовательский журнал (International Researeh Journal): 1143. 4.2, Екатеринбург, 2016. С. 44-46.
3. Ловчиков А.П. Повышение эффективности технологических систем уборки зерновых культур (на примере регионов Южного Урала и Северного Казахстана СНГ): дисс. ... докт. техн. наук: Оренбург, ОГАУ, 2006. 271 с.
4. Ловчиков А.П., Ловчиков В.П., Иксанов Ш.С. Теоретический аспект технологического процесса прямого комбай-нирования зерновых культур с двойным срезом стеблей // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 3 (53). С. 92-95.
5. К обоснованию сроков уборки зерновых культур и технической оснащённости уборочного процесса в технологии производства кормового зерна / А.П. Ловчиков, В.П. Ловчиков, С.Ш. Иксанов, А.В. Корытко, П.А. Косов // Вестник КрасГАУ. 2012. № 9. С. 177-182.
6. Снижение потерь и механических повреждений зерна при уборке урожая: методические рекомендации / А.И. Завраж-нов, М.М. Константинов, А.П. Ловчиков, А.П. Козловцев, Л.А. Клаузер. Мичуринск: МГАУ, 2012. 82 с.
7. Ловчиков А.П. Формирование уборочно-транспортных комплексов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. № 10. С. 7-9.
8. Ловчиков А.П. Повышение качества зерна и эффективности использования комбайнов в условиях Южного Урала. Челябинск: РЕКПОЛ, 2002. 144 с.
9. Ловчиков А.П., Ловчиков В.П., Гриднева И.И. Снижение травмирования зерна в период уборки урожая // Хранение и переработка сельхозсырья. 2002. № 12. С. 35-38.
10. Ловчиков А.П., Ловчиков В.П. Влияние механических микроповреждений зерна колосовых культур на выход продукции при помоле: учеб. пособие. Челябинск: ЮжноУральский ГАУ, 1999. 61 с.
Математическая модель взаимодействия дискового сошника с почвой
Б.О. Киргинцев, аспирант, С.Н. Кокошин, к.т.н., ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
При посеве сельскохозяйственных культур одним из условий высокого урожая является соблюдение глубины посева семян. В Тюменской области для посева зерновых культур в силу применяемых технологий используют сеялки с дисковыми сошниками. При работе дисковой сеялки основным фактором, влияющим на траекторию его движения, являются физико-механические свойства почвы [1]. С увеличением рабочих скоростей посевного агрегата частота и амплитуда перемещения диска сошника относительно оси подвеса также увеличивается. В результате неустойчивого хода сошника появляется неравномерность
глубины посева семян, что приводит к снижению урожайности.
Для обеспечения установленной глубины необходимо исследовать процесс взаимодействия дискового сошника с почвой. Но существующие модели данного процесса недостаточно полно отображают влияние изменения глубины. Дело в том, что при заглублении сошника меняется не только значение силы, но и точка её приложения, а также угол между линией действия силы и горизонтом. В литературе данный процесс представлен абстрактно и в различных источниках точка приложения силы сопротивления почвы трактуется неоднозначно [2, 3]. Соответственно существующие уравнения равномерного движения сошника при посеве имеют определённую погрешность,
