Научная статья на тему 'Обоснование показателя кинематического режима работы ворошилки лент льна'

Обоснование показателя кинематического режима работы ворошилки лент льна Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
186
58
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВОРОШИЛКА / ЗУБЬЯ / ЛЕНТА ЛЬНА / КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ / TEDDING DEVICE / TEETH / FLAX STALKS BAND / KINEMATIC MODE

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Новиков Михаил Алексеевич, Павлов Сергей Борисович

Качественная работа ворошилки лент льна, а именно коэффициент растянутости ленты льна (доходит до 12%) и степень ворошения (оторванность стеблей льна от льнища), определяется конструктивными и кинематическими параметрами машины. На основании анализа конструктивных параметров ворошилки и взаимодействия зубьев с поднимаемыми стеблями льна установлен оптимальный кинематический режим работы ворошилки лент льна, который составляет 0,80-0,90.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SUBSTANTIATION OF THE KINEMATIC OPERATION MODE OF THE FLAX STALKS TEDDING DEVICE

Quality operation of the flax stalks tedding unit, namely, the coefficient of the flax stalks band stretching (up to 12%) and the degree of tedding (isolation of flax stalks from the flax base), are determined by the design and kinematic parameters of the machine. Based on the analysis of the tedding device design parameters and interaction of its teeth with the flax stalks being raised, the optimal kinematic mode of the flax stalks tedding unit operation, which is 0.80-0.90, has been determined.

Текст научной работы на тему «Обоснование показателя кинематического режима работы ворошилки лент льна»

Н. кПа 0&

0Л9

ом

0,39 0,34 0.29 0,21 0.19

^ - ~~11 х-

** о*

/ / /у,ъ

V

]\

11

21

31

И V н

Рис. 3 — Зависимость объёма воздушного пространства рабочей камеры от величины вакуума:

А — объём воздуха от 0,28 — 9,6 м3; В — объём воздуха от 0,45 — 12,24 м3; С — объём воздуха от 0,99 - 12,82 м2; Д - объём воздуха от 0,16 - 16,72 м3; F — объём воздуха от 0,192 — 20,35 м

Рис. 4 — Зависимости рабочих характеристик насоса НМУ-6 с серийным и экспериментальным рабочими колёсами: А — мощность насоса НМУ-6; В — мощность насоса экспериментального:

1 — напорная характеристика экспериментального насоса; 2 — напорная характеристика насоса НМУ-6; 3 — КПД насоса; Нс — характеристика насоса с серийным рабочим колесом; Нэ. — характеристика насоса с экспериментальным рабочим колесом

На рисунке 3 приведён график изменения объёма воздушного пространства рабочей камеры, накапливающегося в верхней части корпуса насоса в зависимости от величины вакуума.

При больших радиальных зазорах между рабочим колесом и корпусом насоса работа насоса невозможна ввиду того, что рабочая полость насоса заполнена большим объёмом воздуха.

На рисунке 4 представлены результаты сравнения работы насоса с экспериментальным рабочим колесом и серийного насоса НМУ-6.

Были проведены испытания молочных насосов НМУ-6, из них паспортной характеристике отвечали только четыре насоса. При работе в паспортном режиме удельный расход электроэнергии серийного насоса составляет 0,305 кВт, а у экспериментального — 0,123 кВт. Видно, что экономия электроэнергии с экспериментальным рабочим колесом равна 0,171 кВт.

Вывод. Производственный эксперимент показал, что разработанный вариант конструкции центробежного молочного насоса имеет значительные преимущества перед серийным насосом НМУ-6. Производительность экспериментального центробежного молочного насоса находится в пределах 4921 л/час, тогда как у серийного она составляет 3429 л/час. Экспериментальный центробежный молочный насос обеспечивает стабильность работы доильной установки и превосходит серийный насос НМУ-6 по производительности в 1,5 раза.

Литература

1. Ковалев Ю. Н. Оборудования молочных технологических линий животноводческих ферм и комплексов. М.: Россель-хозиздат, 1978.

2. Шведов В. А. Российский рынок пищевых насосов // Пищевая промышленность. 2000. № 7. С. 102 — 104.

3. Цой Ю.А., Мишуров Н.П., Кирсанов В.В. и др. Тенденции развития доильного оборудования за рубежом. М.: Росин-формагротех, 2000.

4. Петина И.К., Урбан В.А., Ураев А. В. Факторы и мероприятия, влияющие на продуктивность животных и качество продукции //Совершенствование инженерно-технического обеспечения технологических процессов в АПК: матер. междунар. науч.-практич. конф. Оренбург, 2015. С. 178 — 181.

5. Урбан В. А. Разработка и обоснование конструктивно-режимных параметров молочного насоса для доильных установок: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2005.

6. Мохнаткин В.Г., Шулятьев В.М., Русских В. М. Молочный насос многоцелевого назначения // Молочная промышленность. 2000. № 7. С. 49 — 50.

7. Пфлейдер Карл. Лопаточные машины для жидкости и газов. М.: Машиностроение, 1960.

8. Горбатов А.В., Косой В.Д., Виноградов Я. И. Гидравлика и гидравлические машины для пластинчато-вязких и молочных продуктов. М.: Агропромиздат, 1991.

Обоснование показателя кинематического режима работы ворошилки лент льна

М.А.Новиков,д.т.н, ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский ГАУ; С.Б.Павлов, к.т.н, ФГБОУ ВПО Новгородский ГУ

Ворошение лент льна — необходимая операция при возделывании льна-долгунца. Отрывая ленту льна от льнища и вспушивая её, ворошилка сохраняет качество льносырья в период вылежки, ускоряет сушку льна в лентах и создаёт благо-

приятные условия для работы рулонных пресс -подборщиков.

Качественная работа ворошилки лент льна, а именно коэффициент растянутости ленты льна (доходит до 12%) [1] и степень ворошения (оторванность стеблей льна от льнища), определяется конструктивными и кинематическими параметрами машины.

Траектория движения зуба ворошилки представляет собой циклоиду. Геометрическая форма циклоиды зависит от показателя кинематического режима X = у3/у„, где у3 — линейная скорость зуба, м/с; у„ — поступательная скорость машины, м/с. Если X > 1, то траектория точки имеет форму удлинённой циклоиды, если X < 1, то циклоида будет укороченной, т.е. не будет иметь петли [2—4].

Для определения кинематического показателя X представим схему расположения двух зубьев и траектории их движения и Тр2, смещённые на величину подач|^$ (рис. 1).

За время т = — одного оборота колеса с зубьями машина пройдёт путь:

5 = = 2П ,

п а Я

где К — радиус окружности, проведённой по концам зубьев, м.

X_

S _ S -lnR

(i)

m Xm

где m — число зубьев на диске. Рассматривая траектории концов двух последовательно работающих зубьев (рис.1), видим:

= V ■ ti — Reos, = V ■ ti + Reos,

или

V (ti — t2) =2Rcos, . (2)

За время t1 перемещения машины точка А конца зуба 1 повернётся на угол at1 = п — 2,, откуда

п-2®

Ч _—- ■ а

Так как , . е 2nR . 2п

Vn ■ Ч2 _ S3 _ > то Ч2 _ -■

Xm та .

Подставив значения t1 и t2 в уравнение (2) и решая его относительно X, получим:

п(1 - 2/т) - 2® 2cos®

(3)

Значение угла , определяем по рисунку i:

Y

arcsin| 1 - — |. Тогда выражение (3) примет вид:

X_

п(1 - 2/т) - 2 arcsin (i - Y-

R

(2RE - Ye )

(4)

Рис. 1 — Расчётная схема для определения показателя кинематического режима

Линейный шаг зубьев, т.е. расстояние между точками пересечения траекторий смежных зубьев, определяется по формуле:

Из выражения (4) следует, что показатель кинематического режима зависит от параметров ворошилки (К и т), а также является функцией величины (высоты пересечения траекторий двух последовательно работающих зубьев).

Радиус окружности R устанавливается по результатам теоретических и экспериментальных исследований.

К = Кох + ^ + ¿ь где ктах — максимальная высота ленты льна, м;

— фактическое расстояние перемещения стеблей льна по зубьям, м;

— расстояние от центра вращения до съёмной решётки, м.

По уравнению (4) построена номограмма (рис. 2). При известных параметрах ворошилки (X, К и т) можно определить высоту пересечения траекторий двух соседних зубьев (решение 1), а по допустимой величине можно определить показатель кинематического режима работы ворошилки (решение 2).

Для обеспечения ворошения всех стеблей в ленте (отрыва их от почвы) необходимо, чтобы траектории двух соседних зубьев пересекались как можно ближе к почве. При работе ворошилки вероятность того, что часть стеблей останется не

Рис. 2 — Номограмма определения показателя кинематического режима работы ворошилки X

2

оторванной от почвы, возникает на лентах, проросших травой, где плотность травостоя составляет более 0,2 кг/м2 [5], т.е. когда сила связи стеблей льна друг с другом в ленте меньше силы отрыва стеблей льна от льнища.

На основании экспериментальных исследований при плотности травостоя 0,2 кг/м2 и более точка пересечения траекторий двух соседних зубьев должна располагаться от почвы на расстоянии, не превышающем расположение верхней границы ленты льна:

Уц < Ьтох = Ь + Д, м;

где Ь — толщина слоя, м;

А — расстояние от почвы до нижнего слоя ленты, м.

С другой стороны, показатель кинематического режима ограничивается коэффициентом растянутости лент льна, с увеличением которого снижается качество льносырья в период вылежки

в тресту и ухудшаются условия сушки стеблей льна перед подбором.

На основании теоретических и экспериментальных исследований [5] установлен оптимальный показатель кинематического режима работы ворошилки , который составляет 0,80 — 0,90. Литература

1. Клёнин Н.И., Киселёв С.Н., Левшин А. Г. Сельскохозяйственные машины. М.: КолосС, 2008. 816 с.

2. Новиков М. А. Сельскохозяйственные машины. Технологические расчёты в примерах и задачах: учебное пособие / М. А. Новиков, В. А. Смелик, И. З. Теплинский, Л. И. Еро-шенко, А. С. Феофанова, В. А. Ружьев; под. ред. М. А. Новикова. СПб.: Проспект Науки, 2011. 207 с.

3. Адиньяев М.Д., Бердышев В.Е., Бумбар И.В. и др. Сельскохозяйственные машины: практикум / под ред. А. П. Тарасенко. М., 2000. 220 с.

4. Лурье А. Б. Сельскохозяйственные машины (машины для обработки почвы, посева, посадки, внесения удобрений и химической защиты растений) / А. Б. Лурье, В. Г. Еникеев, И. З. Теплинский, В. А. Смелик. СПб.: изд-во СПбГАУ, 1998. 368 с.

5. Павлов С. Б. Обоснование технологического процесса и параметров рабочих органов для ворошения льна: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Рязань, 1993. 20 с.

Создание профилированной поверхности почвы с заданными физико-механическими параметрами при возделывании овощей и картофеля

А.Б.Калинин, д.т.н., профессор, В. А. Смелик, д.т.н., профессор, И.З. Теплинский, к.т.н., профессор, ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский ГАУ

В условиях повышенной влажности почвы возделывание овощных культур и картофеля производится, как правило, на профилированных поверхностях, выполненных в виде гребней или гряд. Важной задачей при формировании таких поверхностей механизированным способом является создание в гребнях или грядах необходимых физико-механических параметров почвенного состояния. Управляемыми параметрами почвенного состояния при функционировании культиваторов, формирующих профилированные поверхности, можно считать плотность и структуру почвы.

Материал и методы исследования. Известно, что при воздействии на почву рабочих органов сельскохозяйственных машин в ней возникают нормальные и касательные напряжения [1 — 3]. Реологическое уравнение, описывающее изменение плотности почвы в зависимости от напряжений, возникающих под действием почвообрабатывающего орудия, имеет вид [4]:

Р = Ро + Ь • 1п(Ст + С • Ттох), (1)

где р — текущее значение плотности почвы; р0 — исходное значение плотности почвы; сш — среднее значение нормальных напряжений;

Tm

— максимальное значение касательных

напряжении;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ь и с — эмпирические коэффициенты, соответствующие конкретным почвенно-клима-тическим условиям.

Проведённые теоретические и экспериментальные исследования культиваторов, оснащённых активными катками, работающими с буксованием, показали, что применение таких катков при формировании профилированных поверхностей позволяет упрочнить верхний слой гребней или гряд на глубину до 2 — 4 см [5 — 7]. Упрочнённый таким образом поверхностный слой формирует арочный каркас гребня (гряды), который защищает его от разрушения в течение всего периода вегетации растений, сохраняя при этом внутри профилированной поверхности требуемые параметры почвенного состояния. Таким образом, появляется возможность с помощью активного катка осуществлять управление плотностью в различных слоях почвенного горизонта.

Для управления плотностью почвы в различных слоях профилированной поверхности необходимо выбрать рациональные режимы работы активных катов применительно к конкретным почвенным условиям. Несмотря на значительное количество компаний, производящих культиваторы с активными катками, до настоящего времени нет обоснованных рекомендаций для выбора таких режимов.

На основании ранее проверенных исследований [3] мы предлагаем в качестве информационного показателя режима работы активного катка использовать крутящий момент Мк на его валу. При этом

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.