CC BY
11
FTAMP 68.85.35
Д. З. Есхожин1, С. О. Нвкешев2, Е. С. Ахметов3, К. Д. Есхожин4
1,2д.т.н., профессорлар, Техникальщ факультет, С. Сейфуллин атындагы Казак агротехникалык университетi, Астана к., 010011, Казакстан Республикасы;
3,4к.т.н., доценттер, Техникалык факультет, С. Сейфуллин атындагы Казак агротехникалык университет^ Астана к., 010011, Казакстан Республикасы е-mail: [email protected]
МИНЕРАЛДЫ ТЫЦАЙТЦЫШЦА АРНАЛ€АН 1Й1НД1ЦОПСЫТЦЫШТЫЦ КОНСТРУКЦИЯСЫН ЖеНЕ ПАРАМЕТРЛЕР1Н НЕГ1ЗДЕУ
Бул мацалада авторлар бYгiнгi тацда белгШ минералды тыцайтцышца арналган цурылгыларды талдау негiзiнде mrndi цопсытцыштыц конструкциясын усынды. Орындалган теориялыц жэне эксперименттж зерттеулер нэтижестде оныц технологиялыц оцтайлы кврсеткштерш аныцтады.
Кiлттi свздер: минералды тыцайтцыш, тыцайтцыш енгiзу машиналары, тыцайтцыш цопсытцыштар, ортадан тепкш инерцияныц моментi, сыртцы куштер, кинематикалыц режим.
К1Р1СПЕ
Астьщ eндiрiрудiц саны мен сапасын арттырудыц аса мацызды жолыныц 6ipi - топыракка кажетт мелшерде тыцайтцыш енпзу. Казахстан Республикасында астык беретiн епн жайдыц ауданы 20 млн. гектардан асады. Мундай аймакка органикалык тыцайткыш жеткiзу мYмкiн емес. Демек, епнжай топыраFыныц eнiмдiлiгiн арттырудыц бiрден-бiр мYмкiндiгi, ол топыракка бYршакталFан фосфорлы-азотты-калийлi минералды тыцайткыш енпзу.
НЕГ1ЗГ1 Б9Л1М
Минералды тыцайткыштыц ерекше касиетерiнiц бiрi, оныц ылFал тарткыштыFы. Каптан босаFан тыцайткыш шамалы уакыт ашык калса, атмосфера ылFалын бойына тартып, кебе келе эртYрлi eлшемдегi тYЙiр кесектерге езгередь Олар себу аппаратыныц алдына жинакталып, кYмбез курады. Ал соцFысы, тыцайткыш жэштнщ iшiндегi материалдыц себу аппаратына табиFи сусып аFуын тежейдi де, жумыс YДерiсiн токтатады [1, 2, 3].
ЖоFарыда айтылFан мэселенi шешу Yшiн, тыцайткыш жэшiгiнiц iшiне копсыткыш орнатады. Оныц кызметi, бiрiншi, тутасып калFан тыцайткыш кесектерiн усактап, тYЙiршiктерге езгерту, екiншi - осы тYЙiршiктердi себу аппаратыныц кабылдаушы бeлiгiне баFыттау [4, 5, 6].
К^рп кезецге дешн, минералды тыцайткышка арналFан копсыткыштардыц кептеген конструкциялары усынылды. Олар: урFыштар, калакшалар ебелектер, серiппелер тYрiндегi копсыткыштар. Бiрак, аталFан копсыткыштар eндiрiсте кец колданыс таба алмай келедi. Себеб^ бiрiншiден, олардыц конструкцияларыныц кYPДелiлiгi, екшшщен - орындайтын жумысыныц сапа тeмендiгi, Yшiншiден - кейбiр конструкцияныц тыцайткышты аса унтактап, унFа уксатып жiберетiндiгi [7, 8, 9].
Керсетшген кемшiлiктердi болдырмау максатында С. Сейфуллин атындаFы ^азак агротехникалык университетiнде, минералды тыцайткышка арналFан iиiнды копсыткыш усынылып, теориялык жэне зертханалык зерттеулерден етуде. 1-суретте iйiндi копсыткыштыц сулбасы керсетiлген. Ол Yш тiректен В, D, С жэне терт шшнен L, М, N, F турады. Iйiндердiц шетше кYрекшелер бекiтiлген. Iйiндi копсыткыштыц жумыс iстеу ретi келесiдей. ^опсыткыш В, D, С тiректерiнде ш бурыштык жылдамдыкпен айналFанда L, М, N F кYрекшелерi кезекпен тыцайткыш массасына сYЦгiп отырады. Осы сYЦгу барысында ол, кездескен тыцайткыш кесектерiн Yгiте отырып, себу аппаратыныц кабылдаушы терезесше жеткiзiп отырады жэне, соныц аркасында терезеге тыцайткыштыц табиFи куйылу YДерiсiн жолFа кояды.
Сурет 1 - Iйiндi копсыткыштыц сулбасы
Суретте терт iйiндi копсыткыш бейнеленген. ^ажет болFан жаFдайда екiншi шетiне еселеп жалFауFа болады. Бул сулбада L жэне N iйiндерi ху - горизонталь жазь^ында, ал М жэне F iйiндерi х z - вертикаль жазь^ында орналаскан.
Iйiндi бiлiктiц ортадантепюш инерциясыныц моментiн - Jxy, Jxz, Jyz-тi табамыз. Iйiндi бiлiктiц массасын L, М, N, F нYктелерiнде шоFырланFан жэне езара тец деп есептеуге болады, себебi х есшщ бойындаFы буындар ортадан тепкiш инерция бермейдь
Классикалык механика катты дененщ ортадантепкiш инерцияныц моментiн келесi формулалармен есептейдi [10, 11]:
(1)
(1) - тецдеулердеп сомалауларды массалары шоFырланFан ть, тМ, mN, mF нYктелерiне жiктеймiз:
}ух = ^ т1.х1. Уь = ^ьЧУь + тмхмум + гх„уы + тРхРуР
■ в[—(1,5а + 1,5е)] + тм(-в) (- + -) = 3 3 „
ав
в
(2)
= - - ть сш - - т, в" - тм — - тм — = = —т2ав — т2вг = — 2т(ав + в2) = —2тв(а + е);
п
]уг = ^ т±УьЧ + тмУм2м + тлУлг2лГ + тРуРгР = 0, к=1
себебi, у осi копсыткыштыц басты симметрия осi жэне ортадантепкiш инерция момент^ басты инерция осi мацында нелге тец.
(3)
— —2тав — 2, те2 — —2тв(а 4- е)
(2) жэне (3) - тецдеулерден шь^атын корытынды - iйiндi копсыткыштыц ортадан тепкiш инерциясыныц моментi езара перпендикуляр ею жазыкта тендж сацтайды:
Iйiндi копсыткыштыц бiр iйiнiнiц тыцайткыш ортасында жумыс iстеу Yрдiсiн карастырамыз. 2-суретте iйiндi копсыткыштын бiр Шш 0А керсетiлген. Ескеретiн бiр жаFдай, iйiннiц кYрекше белiгi А радиалды баFытка (г) перпендикуляр орналаспаFан - ^рекше мен 0А радиусi арасында 5 бурышы бар. Ол бурыштыц кызметш келесi талдаудан тYсiнуге болады. Егер кYрекше мен жанама баFыты сэйкес болса (5 = я/2), ^рекшке тыцайткыш массасына тiке сYЦгiйдi, сондыктан салыстырмалы козFалыс минималды болады.
Нэтижесшде копсыту YPДiсi де темен децгейде болуы тиiс. Егер ол бурыш 5 > я/2 болса, ^рекше астыцFы бетiмен тыцайткышты центрге (0) карай ты^ындайды, копсудыц орнына олар ныFыздала тYседi. Егер карастырып отырFан бурыш 5 < я/2 болса, ^рекше тыцайткышты центрден сыртка тебедi, демек копсыту YPДiсi YДейе тYседi.
Сурет 2 - Iйiндi копсыткышка эсер ететш сырткы кYштер
КYрекше Yстiндегi тыцайткышка эсер ететiн барлык сырткы ^штер езара тепе-тецдiк сактаса, тыцайткыш та салыстырмалы тыныштыFын сактайды. Тыцайткышка эсер ететш сырткы кYштер: N - ^рекше бетiнiц тыцайткышка нормальдi эсерц Р = mg - тыцайткыштыц салмактык кYшi; F = Ш - тыцайткышпен кYрекше арасындаFы Yйкелiс кYшi; иц = тш2! - тыцайткыштыц тасымалды козFалыстаFы ортадан тепюш кYшi; Г = tg ф - тыцайткыш пен металл арасындаFы Yйкелiс коэффициентi; ф - тыцайткышпен металл арасындаFы Yйкелiс бурышы; ш - iйiндi копсыткыштыц айналу бурышы; г - iйiн кYрекшенiц орналасу радиусу т - кYрекшемен байланыстаFы тыцайткыштыц массасы. КYрекше, Yстiндегi тыцайткышпен бiрге козFалыс, t уакыт еткенде шt бурышына бурылады. Оныц орны А нYктесiмен аныкталады. KозFалыс уакыты уакыты t1, t2,... ге узарса, кYрекше де тыцайткышпен бiрге жаца орьюта - Ар А2,... нYктелерiне орналасады. KозFалу бурышы шt ныц мелшерiне байланысты, жоFарыда аталFан ^штер де ез баFыттарын езгертiп отырады.
А1 нYктесiнде курекше 0У есше катынасты шt1 бурышына бурылFан. N жэне Р кYштерi карама карсы жэне тепе-тендiк сактайды. Крпсыту Yрдiсiне инерциалдык жэне Yйкелiс кYштерi иц, F эсер етедi. А2 нYктесiнде F, Р кYштерi бiр баFытта, оларFа карсы инерциалдык кYштiц проекциясы эсер етедi. А3 нYктесiнде N Р кYштерi жэне иц кYшiнiц проекциясы бiр баFытта копсытуFа катысады. А4 нYктесiнде F, Р кYштерi карама-карсы жэне тепе-тецдж сактайды. Крпсытуга иц кYшi катысады. Кез-келген орналасудаFы А нYктесiнiц параметрлiк тецдеулерш табамыз:
л- = г sin œt:
(5)
у = г cos œt.
Бiрiншi тyындылaры aркылы aтaлFaн тецдеyлерден ^рекшенщ жылдaмдьщтaрын a^i^rayFa болaды:
dx
Vx — — — ù) rcoscot-, dx
dy
(6)
Сонуы тецдеyлердiц тyындылaры aркылы кYрекшенiц Yдеyлерiн a^i^rayFa болaды:
d К
— —со r s into t;
(7)
Wr — —— — —ù)2rsinù)t: x dt
dVy
Wv = —— = —ùô^rCOSùJt. y dt
Егер TbiHatfrKbra кYрекшеге ^ты^с™ козFaлыссыз деп есептесек, тaбиFaй v eсiне кдтысты, бaрльщ кYштер тендiк сaктayы тиiс:
N+ U„ cos (ZU,, AN) = P cos (ZI AT). (8)
СонFы тендеyдегi бYрыштaрды тaбaмыз:
(8) - тендеy мYшелерiнiн мендерiн жене a^i^ranFaH бYрыштaрды пaйдaлaнy ap^im тaбылaды:
(9) - тендеуде шaртты белгiлеy кaбылдaнды:
к =-.
S (10)
Келешекте k белгiсiн iйiндi копсыт^штын кинемaтикaльщ режимiнiн кeрсеткiшi деп кaрaстырып, онын MeHiH ортaдaнтепкiш жене еркiн к¥лay yдеyлерiнiн ^a^ma^i ретiнде aньщтaймыз.
Егер ты^йт^™ кYрекшенiн есерiнде болсa, нормaльдi реaкция он менде 6олуы тшс, яFни N > 0. Бул жaFдaйдa келесi шaрт орындaлyы ^жет:
coi (0 -СУГ) Oin;ö. (ц)
СонFы тендеyдi тaлдaймыз:
cosÖ ■ coso)t + sinS ■ sin (út > ksinS;
(12) жене (13) - тендеулер аркылы iйiндi копсыткыштьщ кинематикалык режим керсетюшш, ол аркылы (6 - тендеу), копсыткыштьщ бурыштык жылдамдыFын о, онын радиусiн г жене кYрекшенiн орналасу бурышын 5 табуFа болады.
ffi^i копсыткыш ^ уакыт айналFанда, ол ot1 бурышына бурылып, кYрекше А1 жаFдайына келедi. Бул жаFдайда N = P, яFни тьщайткыш ^рекшемен байланысын жоFалтады да, одан белшш, езiнiн дербес козFалысын аткарады. АталFан жаFдайдын туатын кезенi ot1 жене 5 бурыштары тен болFанда:
ot1 = 5
Бул жаFдай Yшiн (12) - тендеудi баскаша жазуFа болады:
к < ctg o)t ■ cos cot 4- sin2 (út;
COS2ú)t + SÚMút
к <-:-: (14)
Sina)t У>
к <
sill cot
Сонгы тендеуден шы^атын корытынды, iйiндi копсыткыштын кинематикальщ режим кeрсеткiшi, iйiннiн айналу бурышыньщ синусына Kepi прапорционалды.
А1 жаFдайында KYpeкшeгe эсер eтeтiн сырткы ^штердщ тeпe-тeндiгiн карастырамыз:
£ х = N + иц cos - ó) - Р = 0;
(15)
Zy = U4sin£-s)-F = 0. KуpылFан тендеулер жYЙeсi мYшeлepiнiн мэндepiн коямыз:
N + ma>2rsinS = тд;
;mo2rcosS = /.V. (16)
(16) - жYЙeнiн eкiншi тендеушнен табылады:
N —-maj2rcosS.
■■ (17)
Теориялык механикадан бeлгiлi [10], айналдыру козFалысында массаны
оpтадантeпкiш инерция момeнтi аткара алады. Олай болса (4) - тендеуден х есше
катынасты ортадантепюш инерция момeнтiн табамыз:
/ = = \"8m262ía +CI- = 2\Ъ\с(а - с). (18)
(18) дi (17) ге кию аркылы табылады:
(16) - жуйенщ 6ipÍHiiii тендеушен (19) ды есептей отырып табылады: 1 —
— 2V2 ■ тв(а + e)ù)2rcosÔ + 2V2 ■ тв(а + в)м2rsinS — mg-, Алынган тендеущ (10) ды ескере отырып ендейьмз: 2кл[2- е(а + в) ( — cosS + sinÔ) = 1;
(20)
к < [2л/2 ■ в(а ф е) (^cosS + (20) - тендеy iйiндi копсыткыштын HerÍ3ri пaрaметрлерiн - бурыштьщ жылдaмдыFын, рaдиyсiн, кYрекшенiн орнaлaсy бурышын, козFaлыстaFы жYЙенiн инерциaлды жене YЙкелiс ^с^ттерт ескере отырып, бaйлaныстырaды.
Кесте 1 - Iйiндi копсыткыш кинемaтикaлык режимiнiн конструкторлык пaрaметрлер мен бaйлaнысы
r = 0,06 м S:a = 0,06 м в = 0,17 м К r = 0,06 м а:в = 0,17 м S = 60° К a = 0,06 м г:в = 0,17 м S = 60° К
50 1,257 0,04 1,515 0,05 1,652
55 1,315 0,05 1,449 0,06 1,377
60 1,388 0,06 1,388 0,07 1,18
65 1,474 0,07 1,333 0,08 1,033
70 1,582 0,08 1,274 0,09 0,918
Сурет 3 - ffi^i копсыткыш кинемaтикaлык режимiнiн конструкторлык пaрaметрлерiмен бaйлaнысы
суретте шшнщ радиусi в-Fa тец деп кабылдашан. (20) - тецдеудегi жэй жакша алдындаFы в тацбасы сол радиуст кeрсетедi. Келешекте кездесетiн есептердi шыFару Yшiн ол в ны г ге алмастырFан жен. Бул жаFдайда (20) - тецдеу к ел ее i ец кабылдайды:
АлынFан теориялык байланысты толык тYсiну Yшiн, Fылыми акпарат кeздерiнен (21) - тецдеуге катысты мYшелердiц сандык мэндерiн кабылдаймыз. СЗС-2,0 сепкiшiнiц себу аппаратыныц ара кашьщть^ы 23,0 см. Iйiндi копсыткыш осы сепюштщ жэшiгi iшiне орналасады. Сондыктан, копсыткыш калакшалары ара кашыктыFы да 23,00 см болуы тиiс. Конструкторлык белгiлi елшемдерге сYЙенiп, келесi параметрлердi кабылдаймыз [12, 13, 14]:
5 = 50 - 70° - iйiндi ^рекшелердщ орналасу бурышы; а = 0,04 - 0,08 м - копсыткыш ^рекшесшщ еш; в = 0,17 м - ею копсыткыш ^рекшесшщ ара кашыктыFы; г = 0,05 - 0,09 м - копсыткыш шшнщ радиусу
f = 0,5 - минералды тыцайткыш пен металл арасындаFы YЙкелiс коэффициента Есептеу нэтижелерi 1-шi кестеде жэне iйiндi копсыткыш кинематикалык режимiнiц конструкторлык параметрлермен байланысы графиктер тYрiнде, 3^i суретте берiлген. Суреттен кeрiнгенiндей, ^рекшенщ орналасу бурышы ескен сайын, кинематикалык режим кeрсеткiшi де есе тYседi. Керiсiнше, копсыткыштыц енi ескен сайын, кинематикалык режим кeрсеткiшi тeмендейдi. Осы кайшылыкты пайдаланып, оптимальдi режимдi аныктауFа болады. Суретте f (а) жэне f (5) графиктерi 5 = 60° жэне а = 0,06 м нYктесiнде киылысады. Булар ^рекшенщ орналасу бурышы мен кYрекше еншщ тиiмдi eлшемдерi. ОларFа k = 1,38 - кинематикалык режим кeрсеткiшi сэйкес келедь Сол сиякты f (а) жэне f (г) графиктерi а = 0,067 м жэне г = 0,062 м нYктесiнде киылысады. ОларFа сэйкес k = 1,34. Шъ^атын корытынды - iйiндi копсыткыштыц оптимальдi парам етрлерi: а = 0,06-0,067 м г = 0,062-0,07 5 = 60-64°
копсыткыштыц айналу жшлшн k = 1,34 - 1,38 мэш аркылы (10) - тецдеуден табылады.
Эзшщ физикалык-механикалык касиеттершщ эсерiнен, минералдык тыцайткыштар бойына ылFал тарткыш касиетiмен ерекшеленедi. Нэтижесiнде, олар эртYрлi eлшемдегi кесектерге езгеруге бешмдь Ол кесектер себу терезесiнiц алдына кYмбез курып, себу YДерiсiн токтатады. Белгiлi тыцайткыш копсыткыштардын сараптау нэтижесшде eндiрiске iйiндi копсыткаш усынылады. Орындаетан теориялык жэне эксперименттiк зертеулердiц нэжижесшде iйiндi копсыткыштыц оцтайлы параметрлерi аныкталады: копсыткыш кYрекшесiнiц енi а = 0,06-0,07 м; копсыткыш шшшщ радиусi г = 0,062-0,07 м; iйiндi кYрекшенiц орналасу бурышы 5 = 60°-64°; iйiндi копсыткыштыц кинематикалык режимi k =
(21)
КОРЫТЫНДЫ
1,34-1,38. Осы параметрлермен орындаетан копсыткыш, зертханалык сынактарды себу бiркелкiсiздiгiн 12,7 % - Fа кетеруге темендетуге мYмкiндiк бердь
ПАЙДАЛАНFАН ДЕРЕКТЕР Т1З1М1
1 Нукешев, С. О. Научные основы внутрипочвенного дифференцированного внесения минеральных удобрений в системе точного земледелия. Монография.
- Астана, 2011. - 358 с.
2 Nukeshev, S. O., Lichman, G. I., Marchenko, N. M. Substantiation of requirements to quality of application of mineral fertilizers In system of PRECISION agriculture // S. Seifullin Kazakh Agro Technical University Science Review. - Astana, 2007. - Vol. I (1). - Р. 59-67.
3 Измайлов, А. Ю., Личман, Г. И., Марченко, Н. М. Точное земледелие проблемы и пути решения // Сельскохозяйственные машины и технологии. -2010. - № 5. - С. 9-14.
4 Некешев, С. О., Есхожин, Д. З., Эбд1ров, А. М. Конусты-винтпк копсыткыштыц непзп керсетюштерш непздеу // Жаршы. -№ 4 (195). - 2009. - 66-69 б.
5 Нукешев, С. О., Есхожин, Д. З., Аскарова, А. Ж. Результаты теоретического исследования коническо-винтового ворошителя // Актуальные проблемы современности. Международный научный журнал. Серия «Технические науки». № 1 (35) - Караганды : Болашак-Баспа, 2009. - С. 63-65.
6 Преображенский, П. А. Расчёт двухспирального смесителя с сопряжёнными спиралями / П. А. Преображенский, Б. Ю. Ланге, А. А. Александровский // Спирально-винтовые транспортёры (гибкие шнеки) и смесители. - Казань, 1970. - С. 138-152.
7 Кленин, Н. И., Киселев, С. Н., Левшин, А. Г. Сельскохозяйственные машины: учебник и учебное пособие. - М. : Колос, 2008. - 816 с.
8 Сборник агротехнических требований на сельскохозяйственные машины и тракторы. - Т. XI. - М. : ЦНТИИТЭН сельхозтехники, 1990. - 342 с.
9 Адамчук, В. В. Обоснование процесса работы и параметров шнековых распределительно-высевающих систем машин для внесения твердых минеральных удобрений: Дисс. ... канд. техн. наук. - Глеваха, 1985. - 284 с.
10 Дронг, В. И. и др. Курс теоретической механики / Под ред. Колесникова К.С. М.МГТУ, 2005. - 736 с.
11 Маркеев, А. П. Теоретическая механика. Учебник для университетов. М. : 1999. - 572 с.
12 Кленин, Н. И., Сакун, В. А. Сельскохозяйтсвенные и мелиоративные машины. - Изд. 2. - М. : Колос, 1980. - 671 с.
13 Листопад, Г. Е. и др. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины.
- М. : Агропромиздат, 1986. - 688 с.
Материал баспаFа 12.12.17 тYстi.
Д. З. Есхожин, С. О. Нукешев, Е. С. Ахметов, К. Д. Есхожин
Обоснование конструктивных и технологических параметров коленчатого
ворошителя для минеральных удобрений
Технический факультет, Казахский агротехнический университет имени С. Сейфуллина, г. Астана, 010011, Республика Казахстан. Материал поступил в редакцию 12.12.17.
D. Z. Eskhozhin, S. O. Nukeshev, E. S. Akhmetov, K. D. Eskhozhin
Justification of the design and technological parameters of the cranked tedder for
mineral fertilizers
Technical Faculty, S. Seifullin Kazakh Agro Technical University,
Astana, 010011, Republic of Kazakhstan.
Material received on 12.12.17.
В данной статье авторами на основе анализа известных в настоящее время устройств для минеральных удобрений предложена конструкция коленчатого ворошителя. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований установлены его оптимальные параметры.
In this article, the authors based on the analysis of currently known devices for mineral fertilizers proposed the design of the agitator crank. On the basis of the performed theoretical and experimental studies the optimal parameters have been established.
