CC BY
10
сюкова // Физические основы электроискровой обработки материалов. - М.: Наука, 1966. -С. 74-85.
4 Дворник, М.И. Разработка физико-химических и технологических основ переработки вольфрамокобальтового твердого сплава электроэрозионным диспергированием: дисс. ... канд. техн. наук / Дворник Максим Иванович. - Хабаровск, 2006,-116 с.
Информация об авторах Агеев Евгений Викторович, кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроительных технологий и оборудования Юго-Западного государственного университета. E-mail: ageev_ev@mail.ru. Тел. 8-904-526-55-07.
Гадалов Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры материаловедения и сварочного производства Юго-Западного государственного уни-
верситета. E-mail: gadalov-vn@yandex.ru., тел. 8-908-128-49-70.
Серебровский Владимир Исаевич, доктор технических наук, профессор, проректор по учебной работе ФГОУ ВПО «Курская ГСХА», E-mail: serebrovskiy_vi @mail.ru
Семенихин Борис Анатольевич, ст. преподаватель кафедры машиностроительных технологий и оборудования Юго-Защднош государственного университета E-mail: borisss@bk.iu. Тел. 8-903-633-75-62.
Агеева Екатерина Владимировна, ст. преподаватель кафедры физической химии и химической технологии Юго-Западного государственного университета. E-mail: ageeva-ev@yandex.ru. Тел. 8-904-525-50-70.
Латыпов Рашит Абдуахакович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой металлургии сварочных процессов Московского государственного вечернего металлургического института. E-mail: latipov46@mail.ru. Тел. (499) 267-58-10.
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЖЕСТКОГО РОЛИКА-ОТРАЖАТЕЛЯ МЕЛКИХ СЕМЯН
А.А. Шварц, С.А. Шварц
Аннотация Теоретическими и экспериментальными исследованиями обоснован диаметр и место установки жесткого ролика-отражателя механического аппарата точного высева с вертикальным ячеистым диском при посеве мелкосеменных культур на примере рапса.
Ключевые слова: радиус высевающего диска, диаметр ячейки, глубина ячейки, ролик-отражатель, радиус ролика, размер семян, угол установки, давление массы семян, заполняемость ячеек, дробление семян.
Показатели работы высевающего аппарата во многом зависят от диаметра и положения ролика-огражягеля семян
Отражение семян роликом происходит за счет его вращения в сторону противоположную вращению высевающего диска. Если семя находится на поверхности высевающего диска, то оно будет отброшено без повреждений при любом диаметре ролика, но если оно частично вошло в ячейку, то без повреждений может быть отражено только роликом достаточно малого диаметра. Наиболее опасным является случай, когда в ячейку диска запало два самых маленьких семени. Поэтому расчет диаметра ролика-отражателя необходимо вести именно для этого варианта.
Допуская, что семена имеют круглую форму, в момент защемления они получают сжимающее усилие по линии АВ (рисунок 1) и касательные к ним силы трения семени о диск и ролик, играющих активную роль для отражения семян [1].
Рисунок 1 - Расчетная схема для обоснования диаметра и угла установки жесткого ролика-отражателя
По теореме косинусов для треугольника OAOl,
(R:1 + S + R)a = R2 + (Kt + г + ajr ■+ 2R(R:. + г + a) cosa s
где - радиус высевающего диска, м;
R.J- максимально допустимый радиус ролика-отражателя, м;
S - зазор между роликом и диском, м;
Г - радиус наименьшего семени, м;
а - расстояние от центра семени до прямой, проходящей через точки касания семени о диск, м;
Величина а меньше радиуса семени, так как семя частично входит в кольцевую проточку выталкивателя семян, что особенно важно для мелкосеменных культур. Поэтому имеем
а- (2)
ч
где Ь- ширина кольцевой проточки для выталкивателя семян, м.
Угол а может быть определен по величине запада-ния лишнего семени в ячейкуШ1 [3] из выражения
oís tí ■=!——. (3)
г
В свою очередь величину All (рисунок 2), с учетом, что угол заточки сверла 120°, можно определить по следующей зависимости
+ (4)
2V3
где Н - глубина ячейки, м;
- диаметр ячейки, м.
Зазор между роликом и высевающим диском определяем по величине выступания наибольшего из семени ячейки (рисунок 2).
S = г + (5)
2'V 3
где Г - радиус наибольшего семени, м.
После ряда преобразований выражения (1), с учетом (2),(3),(4) и (5), получим формулу для определения максимально допустимого радиуса ролика-отражателя
/ N /Ч )
4..................!-- Ah
\ j / J^-A;*^' I /
// \\ jjy
Рисунок 2 - Схема для расчета величины западания семян
R, =-
r--—-4-rJr2-—■-±lr'-H+^H^t -Щг'-Н
Для определения максимально допустимого угла установки ролика-отражателя ^ рассмотрим и решим треугольники 0А01,0Е01 и ОЕА (рисунок 1).
Для треугольника 01 АО по теореме синусов имеем
«Pi
отсюда
Kill ф |
(Rj+R+S)
R .З1к я
(?)
C.RL+:R+Sj
Из треугольников 0Е01 и ОЕА по теореме косинусов двумя способами определяем ЕО:
ЕО2 - OjO2 + (OjA + АЕ)2 - 200! - (АЕ + О A;i cosipi; (Ю С другой стороны,
ЕО2 - OA2 + АЕ2 - 2 OA • АЕ ■ cos а (9) Приравниваем выражения (8) и (9) и определяем величину АЕ
2-0 i А—2 - ООа -cos +2-0 А-с©з к Как видим, числитель выражения (10) равен нулю, а знаменатель не равен, поэтому величина АЕ равна нулю.
Для треугольника CL ОЕ по теореме синусов имеем
зшф^ гш ¡spF
отсюда
AfAE
sin щ
(3 I ф ■
т
(11)
Для случая, когда АЕ=0, с учетом выражения (9), формула (11) имеет вид
зт = —-С12)
Подставим в эту формулу выражения (7),(3),(4),(5) получим
<pv ■= arc sin-
(13)
И RjirR-f-r-Нн
Далее рассмотрим изменение давления массы семян на отражаемое семя в зависимости от изменения угла в промежутке от 0° до 90°. При Срт=0° сила давлений массы семян определяется следующим выражением [1]
Е» = ')'Щ> (14)
где у - удельный вес семян, Н/^;
С| - площадь семени, м2;
Ж - высота слоя семян, м.
Тогда при изменении угла в любой точке давление массы семян будет определиться следующим выражением
Р---удЛсоя фу 4- 2угд. (15)
График зависимости изменения давления массы семян на отражаемое семя есть гармонические колебания.
Для установления характера изменения давления достаточно построить график зависимости вида ДР = -
АСО З ф ,.+Ь (рисунок 3).
Как известно, что чем больше давление массы семян на отражаемое семя, тем хуже идет процесс удаления лишних семян из ячеек, что, в свою очередь, ведет к увеличению дробления. Анализ графика (рисунок 3) показывает, что наименьшее приращение давления массы семян наблюдается в диапазоне изменения угла Ср¥ от 0° до 30°. Именно в этом диапазоне должно находиться значение максимально допустимого угла установки ролика-отражателя лишних семян, определенное по формуле (13).
0 30 60 90 <ру, град
Рисунок 3 - Влияние угла установки ролика-отражателя на приращение давления массы семян
Кроме того, положение ролика-отражателя, относительно вертикальной оси диска, должно выбираться с учетом минимального повреждения семян при оптимальном заполнении ячеек.
При экспериментальных исследованиях использовались ролики диаметром 2,5; 3,75; 6,0; 8,0; 12,0 мм.
Изменение качественных показателей работы отражателей, т.е. заполняемость ячейки и дробление семян, в зависимости от размеров отражателей приведены, соответственно на рисунках 4 и 5.
Экспериментальные исследования подтвердили теоретические расчеты. Анализ графиков показывает, что при установке жесткого ролика наблюдается резкое увеличение дробления семян при диаметре отражателя более 6 мм. Наилучшие показатели получены при установке жесткого ролика-отражателя диаметром 3,75 мм.
Угол установки отражателей семян, определенный по формуле (13), равен 4°50', что соответствует опытным данным для угла 5°, при котором, по результатам серии опытов, дробление минимально, а заполняемость ячеек равна 100% только при Уд = 0,06 м/с. Поэтому, для получения заполняемое™ ячеек близкой
103
102
101
100
2 4 6 8 10 12 dn.Mii Рисунок 4 - Изменение степени заполнения (3) ячеек высевающего диска от размеров (с1д) жесткого ро-лика-отражателя лишних семян.
к 100% на всех исследуемых окружных скоростях диска угол установки приняли равным 10°, для которого величина дробления семян увеличилась в среднем на 0,6%, но находится в пределах нормы.
Список использованных источников
1 Бузенков, Г.М. Машины для посева сельскохозяйственных культур/ Г.М. Бузенков, С.А. Ма.-М.: Машиностроение, 1976.-272 с.
2 Шварц, С.А. Теоретические предпосылки выбора параметров ролика-отражателя семян аппарата точного высева. Материалы научной конференции «Повышение эффективности использования и ремонта с.-х. техники»/ С.А. Шварц.-Курск, КГСХА, 1999.
3 Василенко, В.В. Расчет рабочих органов почвообрабатывающих и посевных машин/ В.В. Василенко,- Воронеж.: Изд-во ВГУ, 1994.-288С.
Информация об авторах
Шварц Анатолий Адольфович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры оборудования перерабатывающих производств ФГОУ ВПО «Курская ГСХА», тел. (4712)39-61-21.
Шварц Сергей Анатольевич, кандидат технических наук, заместитель директора ООО Импэкстрейд-Агро, тел. (4712) 52-11-25.
ё0,мм
Рисунок 5 - Влияние размеров (с10) отражателя на дробление (О)семян
