ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПИТАЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА КАЧЕСТВО ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 631.51

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПИТАЮЩИХ УСТРОЙСТВ НА КАЧЕСТВО ВНЕСЕНИЯ

МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

АНДРЕЕВ Константин Петрович, ст. преп. кафедры организации транспортных процессов и безопасности жизнедеятельности), kosta066@yandex.ru

МАКАРОВ Валентин Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, гл. научн. сотрудник ВНИМС, г. Рязань, va_makarov@rambler.ru

НЕФЕДОВ Борис Александрович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры управления, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, b.a.nefedof@ mail.ru

УГЛАНОВ Михаил Борисович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка

КОСТЕНКО Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин, km340010@rambler.ru

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А.Костычева

Применение мягких контейнеров типа «Биг-Бэг» для хранения и транспортировки удобрений позволяет улучшить сохранность удобрений, снизить затраты труда на погрузочно-разгрузочные операции, растаривание. Однако их использование не в полной мере сочетается с существующими малогабаритными разбрасывателями, что может приводить к снижению качественных показателей работы, таких как доза внесения удобрений и равномерность их распределения. Для стабилизации процесса истечения минеральных удобрений из мягкого контейнера и разрушения слежавшихся комков и агломератов в бункере вращается ворошитель, который обеспечивает разрушение комков и локально-слежавшихся масс сыпучего материала, снижает вероятность сводообразования. В процессе внесения минеральные удобрения поступают к выпускным дозирующим отверстиям бункера-питателя и далее на разбрасывающий рабочий орган - диск. Равномерность подачи удобрений к разбрасывающему диску, исключение дробления гранул удобрений позволяют добиться повышения равномерности распределения и увеличения ширины внесения. Для исследования равномерности подачи удобрений дозирующим устройством варьировались углы установки ворошителя. При проведении экспериментов использовались гранулированные удобрения аммиачной селитры. Эксперимент осуществлялся следующим образом: в бункер машины для внесения удобрений марки СЗМВУ-0,5 загружали удобрения, включали привод от вала отбора мощности и через определенные промежутки времени взвешивали удобрения, собранные в лотке. По итогам лабораторных исследований установлены рациональные параметры ворошителя. В результате статистического анализа было выявлено, что наиболее значимым фактором, влияющим на измельчение в эксперименте, является угол подъема лопасти ворошителя. Применение усовершенствованного ворошителя позволит стабилизировать подачу удобрений к центробежному диску разбрасывателя при допустимом измельчении гранул удобрений.

Ключевые слова: бункер-питатель, минеральные удобрения, ворошитель, подача удобрений, равномерность внесения, измельчение удобрений

Введение

Применение мягких контейнеров типа «Биг-Бэг» для хранения и транспортировки удобрений позволяет улучшить сохранность удобрений, снизить затраты труда на погрузочно-разгрузочные операции, растаривание. Для внесения удобрений из мягких контейнеров применяются самозагружающиеся разбрасыватели. Однако использование мягких контейнеров типа «Биг-Бэг» не в полной мере сочетается с существующими малогабаритными разбрасывателями, что может приводить к снижению качественных показателей работы, таких как доза внесения удобрений и равномерность их распределения. Самозагружающаяся машина для внесения удобрений состоит из грузоподъемного приспособления, бункера-питателя

и разбрасывающего устройства. Бункер-питатель посредством несущей рамы шарнирно установлен на силовых тягах навесной гидравлической системы трактора. Внутри бункера расположена опорная рамка с закрепленным на ней пирамидальным четырехлезвийным ножом [4,5,6].

В процессе внесения минеральные удобрения из мягкого контейнера поступают к выпускным дозирующим отверстиям бункера-питателя и далее на разбрасывающий рабочий орган - диск. Для стабилизации процесса истечения минеральных удобрений из мягкого контейнера и разрушения слежавшихся комков и агломератов в бункере вращается ворошитель, который обеспечивает разрушение комков и локально-слежавшихся масс сыпучего материала, снижает вероятность

© Андреев К. П., Макаров В. А., Нефедов Б. А., Угланов М. Б., Костенко М. Ю., 2017г.

Технические науки

<1

сводообразования [3,5,7,8]. В процессе внесения удобрений ворошитель воздействует на истекающие массы до полного опорожнения удобрений из мягкого контейнера и способствует равномерной подаче их к разбрасывающим рабочим органам, что, в конечном итоге, ведет к повышению качественных показателей выполнения технологического процесса внесения минеральных удобрений.

Равномерность распределения и доза внесения удобрений при работе центробежных машин в значительной степени зависят от подачи удобрений к дозирующему устройству [1,2]. Для исследования влияния подачи гранулированных удобрений на параметры дозирующего и разбрасывающего устройств были проведены лабораторные исследования. Равномерность подачи удобрений к разбрасывающему диску, исключение дробления гранул удобрений позволяют добиться повышения равномерности распределения и увеличения ширины внесения.

Объекты и методы Исследования проводились на действующей установке СЗМВУ-0,5, агрегатированной с трактором МТЗ-82. Общий вид установки приведен на рисунке 1. Для сбора удобрений с разбрасывающего устройства применялось ограждение из деревянных досок, на нижней части которого закреплена пленка (рис. 2). Таким образом, ограждение представляло собой лоток для сбора удобрений

Рис. 1 -Общий вид установки СЗМВУ-0,5

25 секунд. На каждую партию удобрений составлялась специальная карточка, в которой указывались: название и состав удобрений; влажность (составляла от 0,2 до 0,5%); вес партии; масса и размер фракций.

Рис. 3 - Лабораторный рассев Измельчение гранул оценивали, сравнивая исходные значения распределения размеров частиц с полученными в результате эксперимента по подаче и дозированию. Для простоты нами рассчитывалось средневзвешенное значение по формуле:

х =

х: - средний размер гранул фракции удобрений, мм;

w¡ - масса фракции удобрений, г.

В ходе эксперимента исследовалось влияние углов установки лопасти ворошителя на изменение производительности подающего устройства (рис. 4).

Рис. 4 -Ворошители с разными углами подъема и поворота лопасти Матрица планирования эксперимента представлена в таблице.

Таблица - Матрица планирования эксперимента

Рис. 2 - Лоток для сбора удобрений Для исследования равномерности подачи удобрений дозирующим устройством варьировались углы установки ворошителя. Для исследования размеров гранул удобрений их помещали в лабораторный рассев (рис. 3). Для разделения на фракции использовались сита с диаметром отверстий 2,3,4 и 4,5 мм. Время рассева составляло

Углы ворошителя, град. Доза удобрений, г/с Измельчение гранул, %

Угол установки Угол поворота

15 5 У1

20 10 У2

25 15 У3

Экспериментальная часть

При проведении экспериментов использовались гранулированные удобрения аммиачной селитры. Эксперимент осуществлялся следующим образом: в бункер машины для внесения удобрений марки СЗМВУ-0,5 загружали удобрения, включали привод от вала отбора мощности и через определенные промежутки времени взвешивали удобрения, собранные в лотке с пленкой. Полученную массу удобрений взвешивали на весах марки «Витрина» до 30 кг с точностью 5 г. Повтор-ность эксперимента трехкратная.

Результаты Для обеспечения достоверных результатов эксперимент проводили в трехкратной повторно-сти для средней дозы внесения удобрений в течение промежутка времени 30 с. Для включения и выключения подачи применялось специальное устройство, смонтированное на разбрасывателе. Полученные результаты переводили в дозу внесения, исходя из производительности машины для внесения удобрений 8,0 га/ч. Полученные данные обрабатывались методом математической статистики Statistica v8. В результате получено уравнение регрессии, которое характеризуется коэффициентом детерминации R2=0,881 и коэффициентом корреляции R =0,939, что показывает высокую достоверность соответствия полученных данных уравнениям регрессии. У = - 290+51,6667*х+14,6667*у-1,4*х*х+0,4*х*у-1,2*у*у (1)

где У - доза внесения кг/га, х - угол подъема лопасти ворошителя, град; у - угол поворота лопасти ворошителя, град. Наибольшую значимость на дозу внесения оказывает угол подъема лопасти ворошителя. На основании представленного уравнения регрессии был построен график зависимости дозы внесения от углов подъема и поворота лопасти ворошителя (рис. 5).

ствии усовершенствованного ворошителя оценивали параллельно с исследованием влияния углов ворошителя на дозу внесения. В процессе исследований из партии удобрений бралась навеска массой 200г, которая помещалась в рассев. Полученные фракции удобрений взвешивались на весах ВЛТК-500 с точностью 20мг. Также на основании размеров применяемых решет определяли средний размер фракции. Полученные данные обрабатывались методом математической статистики Statistica v8. В результате получено уравнение регрессии, которое характеризуется коэффициентом детерминации R2= 0,961 и коэффициентом корреляции R = 0,980, что показывает высокую достоверность соответствия полученных данных уравнениям регрессии.

V = 0,0111+0,4333*х-0,19*у-0,0107*х*х+0,004*х* у+0,0073*у*у (2)

где V - измельчение гранул, %, х - угол подъема лопасти ворошителя, град; у - угол поворота лопасти ворошителя, град. В результате статистического анализа было выявлено, что наиболее значимым фактором, влияющим на измельчение в эксперименте, является угол подъема лопасти, хотя на графике (рис. 6) можно увидеть, что дальнейшее увеличение угла поворота лопасти может существенно увеличить измельчение гранул. Также установлено, что зона рациональных параметров ворошителя совпадает параметрами, установленными в предыдущем эксперименте.

т »ж»

■ <1К

П<яв

_

■I '216 I < 1ЧЬ М < I»

Рис. 5 - График зависимости дозы внесения от углов подъема и поворота лопасти ворошителя

Анализ зависимости дозы внесения удобрений от характеристик лопасти ворошителя показывает, что рациональным значением является угол поворота лопасти 10°, а угол подъема лопасти - 20°, что соответствует дозе внесения около 290 кг/га.

Измельчение гранул удобрений при воздей-

Рис. 6 - График зависимости измельчения гранул удобрений от углов подъема и поворота лопасти ворошителя

Выводы

По итогам лабораторных исследований установлены рациональные параметры ворошителя: угол поворота лопасти 10°, а угол подъема лопасти 20°, что соответствует дозе внесения около 290 кг/га и измельчению гранул удобрений - 4, 02 %. Применение усовершенствованного ворошителя позволит стабилизировать подачу удобрений к центробежному диску разбрасывателя при допустимом измельчении гранул удобрений.

Список литературы

1. Исследование работы самозагружающегося разбрасывателя минеральных удобрений / К. П. Андреев, В. А. Макаров, А. В. Шемякин, М. Ю. Ко-

стенко // Вестник Совета молодых ученых Рязанского государственного университета имени П.А. Костычева. - 2015. - № 1. - С -140-143.

2. Исследования движения частицы удобрений по лопасти ворошителя / А. В. Шемякин, К. П. Андреев, М. Ю. Костенко, В. А. Макаров, Н. А. Костенко // Вестник Рязанского государственного университета имени П.А. Костычева. - 2016. - № 4 (32). - С. 65-68.

3. Разбрасыватель минеральных удобрений с сепарацией крупных примесей / К. П. Андреев, А. В. Шемякин, М. Ю. Костенко, В. А. Макаров // Вестник Совета молодых ученых Рязанского государственного университета имени П.А. Костычева. - 2015. - №1. - С. 241-244.

4. Макаров, В. А. Самозагружающийся разбрасыватель удобрений / В. А. Макаров, М. Ю. Костенко, К. П. Андреев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2015. - №3. - С. 2-4.

5. Самозагружающийся разбрасыватель удобрений: пат. RU 2 363 133 С1, РФ, МПК А01С17/00 / В.Н. Буробин, А.М. Королев, К.П. Андреев. №

2008110352/12; заявл. 20.03.08; опубл. 10.08.09, Бюл. № 22.

6. Совершенствование центробежных разбрасывателей для поверхностного внесения минеральных удобрений / К. П. Андреев, В. А. Макаров, А. В. Шемякин, М. Ю. Костенко // Вестник Рязанского государственного агротехнологическо-го университета им. П.А. Костычева. - 2017. № 1 (33). - С. 54-59.

7. Андреев, К. П. Устройство самозагружающегося разбрасывателя удобрений / К. П. Андреев, М. Ю. Костенко, А. В. Шемякин // Инновационное развитие современного агропромышленного комплекса России : сборник научных трудов / Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева. - Рязань, 2016. - С. 15-18.

8. Устройство для разгрузки сыпучих материалов из бункера /А. В.Шемякин, К. В.Гайдуков, Е. Ю.Шемякина, В. В.Терентьев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2008. - № 7. - С. 47.

INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF PARAMETERS OF NUTRITION DEVICES ON THE QUALITY

OF MINERAL FERTILIZERS INTRODUCTION

Andreev Konstantin P., art. prep. Department of Organization of Transport Processes and Life Safety, kosta066@yandex.ru

Makarov Valentin A., Dr. Tech. Sci., Professor, Ch. scientific. employee of VNIIS, Ryazan, va_makarov@ rambler.ru

Nefedov Boris A., doctor of technical sciences. Sci., Professor, Professor of the Department of Management, Russian State Agrarian University - MAAA named after K.A. Timiryazeva, b.a.nefedof@mail.ru

Uglanov Mikhail B., doctor of technical sciences. Sci., Professor, Professor of the Department of Operation of the Machine-and-Tractor Park FSBUU V RATU

Kostenko Mikhail Yu., doctor of technical sciences., Professor, Chair of Metal Technology and Machinery Repair, km340010@rambler.ru

Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev

The use of soft containers such as "Big Bag" for storage and transportation of fertilizers can improve the safety of fertilizers, reduce labor costs for handling operations, and rastarivanie. However, their use is not fully combined with the existing small-size spreaders, which can lead to a decrease in quality performance such as: the fertilizer application rate and the uniformity of their distribution. To stabilize the process of mineral fertilizer outflow from a soft container and the destruction of caked lumps and agglomerates in the hopper, a tedder rotates, which ensures the destruction of lumps and locally clogged masses of bulk material reduces the probability of cob-forming. During the application, mineral fertilizers are fed to the discharge dosing holes of the hopper feeder and then to the spreading working part - the disc. The uniformity of feeding fertilizers to the spreading disc, eliminating the granulation of fertilizer granules allows to increase the uniformity of distribution and increase the width of application. To study the uniformity of the supply of fertilizers, the metering device varied the angles of mounting the tedder. During the experiments, granular fertilizers of ammonium nitrate were used. The experiment was carried out in the following way: Fertilizers loaded with fertilizer were loaded into the hopper of the fertilizer machines of SZMVU-0.5 grade, the drive was driven from the power take-off shaft and after a certain period of time the fertilizers collected in the tray were weighed. Based on the results of laboratory studies, rational parameters of the tedder are established. As a result of statistical analysis, it was revealed that the most significant factor affecting the grinding in the experiment is the blade lift angle. The use of an improved agitator will allow stabilizing the supply of fertilizers to the centrifugal disc of the spreader with permissible grinding of fertilizer granules.

Key words: bunker feeder, mineral fertilizers, agitator, fertilizer supply, uniformity of application, grinding of fertilizers

Literatura

1. Issledovanie raboty samozagruzhayushchegosya razbrasyvatelya mineral'nyh udobrenij / Andreev K.P., Makarov V.A., SHemyakin A.V., Kostenko M.YU. // Vestnik Soveta molodyh uchenyh Ryazanskogo gosudarstvennogo universiteta imeni P.A. Kostycheva, 2015 god - Ryazan': FGBOU VO RGATU, №1. - S

-140-143.

2. Issledovaniya dvizheniya chasticy udobrenij po lopasti voroshitelya / SHemyakin A.V., Andreev K.P., Kostenko M.YU., Makarov V.A., Kostenko N.A. // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo universiteta imeni P.A. Kostycheva. 2016. № 4 (32). S. 65-68.

3. Razbrasyvatel' mineral'nyh udobrenij s separaciej krupnyh primesej / Andreev, K.P. SHemyakin A.V., Kostenko M.YU., Makarov V.A. // Vestnik Soveta molodyh uchenyh Ryazanskogo gosudarstvennogo universiteta imeni P.A. Kostycheva, 2015 god - Ryazan': FGBOU VO RGATU, №1. - S -241-244.

4. Samozagruzhayushchijsya razbrasyvatel' udobrenij / Makarov V.A., Kostenko M.YU., Andreev K.P. // Mekhanizaciya i ehlektrifikaciya sel'skogo hozyajstva, №3, 2015. S. 2-4.

5. Samozagruzhayushchijsya razbrasyvatel' udobrenij: pat. RU 2 363 133 S1, RF, MPK A01S17/00 /V.N. Burobin, A.M. Korolev, K.P. Andreev. № 2008110352/12; zayavl. 20.03.08; opubl. 10.08.09, Byul. № 22.

6. Sovershenstvovanie centrobezhnyhrazbrasyvatelejdlyapoverhnostnogo vneseniyamineral'nyh udobrenij /Andreev K.P., Makarov V.A., SHemyakin A.V., Kostenko M.YU. // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. P.A. Kostycheva. 2017. № 1 (33). S. 54-59.

7. Ustrojstvo samozagruzhayushchegosya razbrasyvatelya udobrenij /Andreev K.P., Kostenko M.YU., SHemyakin A.V. // V sbornike: Innovacionnoe razvitie sovremennogo agropromyshlennogo kompleksa Rossii "Ryazanskij gosudarstvennyj agrotekhnologicheskij universitet imeni P.A. Kostycheva". 2016. S. 15-18.

8. SHemyakin, A.V. Ustrojstvo dlya razgruzki sypuchih materialov iz bunkera /A.V.SHemyakin, K.V.Gajdukov, E.YU.SHemyakina, V.V.Terent'ev // Mekhanizaciya i ehlektrifikaciya sel'skogo hozyajstva. - M., 2008. - № 7. - S. 47.

УДК 631.363

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ВИБРАЦИОННОГО РЕШЕТА ПРИ РАЗДЕЛЕНИИ НА ФРАКЦИИ СМЕСИ МОНО- И ПОЛИДИСПЕРСНЫХ СЫПУЧИХ ПРОДУКТОВ

СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

БЫШОВ Дмитрий Николаевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Эксплуатация машинно-тракторного парка»

КАШИРИН Дмитрий Евгеньевич, д-р техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение», kadm76@mail.ru

ГОБЕЛЕВ Сергей Николаевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение» ПРОТАСОВ Андрей Викторович, аспирант кафедры «Электроснабжение» Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева ЧАТКИН Михаил Николаевич - д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой сельскохозяйственных машин имени профессора А.И. Лещанкина ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева», chatkinm@yandex.ru

ГРИШИН Иван Иванович д-р техн. наук, профессор Рязанского государственного агротехноло-гического университета имени П.А. Костычева

Перга - конечный продукт, производимый пчелами в результате переработки пыльцы растений. Лечебные свойства этого продукта известны уже на протяжении нескольких столетий. В настоящее время перга совершенно необходима для лечения ряда сердечных заболеваний, а также применяется для поддержания сил в растущем или стареющем организме. Перга богата флавоно-идами, эфирами, высвобожденными аминокислотами и витаминами. Большой запас микро- и макроэлементов, смешанных с лактозой, делает ее уникальным, незаменимым продуктом в питании пчел. Многочисленные исследования, проведенные в ряде стран во второй половине двадцатого столетия, направленные на изучение возможности замены перги другими продуктами растительного и животного происхождения, доказали невозможность ее замены. Любая замена перги приводит к гибели пчел. Несмотря на ценные свойства этого продукта, большое количество его пропадает на мелких и крупных пчеловодческих пасеках, так как применяемые технологии переработки сотов несовершенны. Заготавливаемая перга представляет собой гранулы, заключенные в восковые ячейки пчелиного сота и имеющие, как правило, выраженные адгезионные свойства. При извлечении перги из сота получается продукт, сильно загрязненный воском и ульевым сором. Применять загрязненный продукт в медицинских целях не представляется целесообразным, так как он подвержен быстрой порче и содержит непригодные для приема в пищу вещества. В связи с вышесказанным целью настоящего исследования является обоснование параметров и режимов работы вибрационного ре© Бышов Д. Н., Каширин Д. Е., Гобелев Д. Е., Протасов А. В., Чаткин М. Н., Гришин И. И., 2017 г.