CC BY
11
Используя выражения (2) и (3), формулу (1) можно представить следующим образом:
К = (Ц~ -1), Ом. (4)
и Ш
Из полученного выражения видно, что сопротивление почвы определяется двумя напряжениями — на источнике и на шунте.
Напряжение на источнике с течением времени может колебаться. Однако эксперимент показал, что на сопротивление почвы не влияет напряжение на датчике, а напряжение на шунте зависит только от тока в цепи.
Для удобства пользователя устройства на ЖК-индикатор 2 выводится не величина сопротивления почвы, а данные по количеству доступной влаги в почве Ж%, определяемой зависимостью:
V = 100(1 - ) (5)
где — сопротивление почвы при влажности завядания, Ом.
Выражение (5) устанавливает линейную зависимость свободной влаги от сопротивления почвы. Следовательно, значение Ж = 0% показывает, что свободная влага отсутствует, а Ж=100 % соответсвует полному насыщению почвы свободной влагой. Как паказывают исследования, сопротивление почвы на этом участке имеет не совсем линейную зависимость от влажности. Т.е. показания между 0 и 100% будут незначительно отличаться от действительных.
Перед эксплуатацией устройства пользователь вносит в память микроконтроллера уставку (ко-
личество доступной влаги в почве в процентах), при которой будет происходить запуск, и уставку остановки полива для каждого канала. Далее в процессе эксплуатации пользователь корректирует, если необходимо, уставки включения и отключения полива.
Включение и отключение полива осуществляется электромагнитными клапанами. На случай отказа клапана, отсутствия воды, обрыва провода датчика устройство сигнализирует об отказе и прекращает полив на соответствующем канале (контроль ведётся по изменению влажности во время полива и напряжению на шунтах).
Выводы. Разработанное устройство позволяет осуществлять автоматический полив овощных культур на пяти разных участках теплицы, ведёт постоянный мониторинг влажности, сообщает о неполадках в системе полива.
Неточное отображение влажности не сказывается на качестве полива, так как уставки изменяются, если необходимо, в соответствии с указанием специалиста.
В настоящее время устройство проходит производственные испытания, в ходе которых в устройство была дабавлена функция по контролю температуры внутри теплицы.
Литература
1. Котов В.П., Адрицкая Н.А., Пуць Н.М. Овощеводство: учебное пособие. М.: «Лань», 2017.
2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. 9-е изд. М.: «Высшая школа», 1996. 638 с.
3. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL, 5-е изд., стер. М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2008. 560 с.
Определение оптимальной ширины транспортирующего устройства порционной жатки с устройством образования кулис
И.Н.Глушков, к.т.н., ИВ.Герасименко, к.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Одним из ключевых направлений сельскохозяйственного производства было и остаётся возделывание зерновых культур. В этой связи вполне понятна важность такого процесса, как уборка урожая зерновых.
Часто сроки уборочных работ превышают сроки, установленные агротехническими требованиями. Это приводит к перезреванию зерна и, как следствие, к повышению потерь. Сведение потерь к минимуму позволяет получить прибавку урожая от 20 до 30%. Для этого выпускаются и используются высокопроизводительные комбайны [1 — 3]. Данная техника хорошо подходит для уборки вы-
сокоурожайных полей и вполне окупаема в таких условиях, а режимы работы этих комбайнов, в частности уровень загрузки молотильных аппаратов, соответствуют их паспортным характеристикам [3].
Однако далеко не во всех регионах Российской Федерации можно наблюдать стабильную высокую урожайность зерновых культур, и прежде всего по причинам не слишком благоприятных климатических и почвенных особенностей. Примером могут служить большая часть Оренбургской области, степные зоны Челябинской, Самарской, Саратовской и Волгоградской областей, северная часть Ставрополья, а также Северный Казахстан. В условиях невысокой урожайности, свойственной названным территориям, производительность высокопроизводительных зерноуборочных комбай-
нов возрастает не пропорционально пропускной способности. В результате уборка осуществляется низкими темпами, а себестоимость производства зерна фактически не снижается [1, 4 — 7]. Также можно отметить, что недогружаемые молотилки таких машин вынужденно функционируют в режиме неполной загрузки, что ведёт к их преждевременному выходу из строя. При значительной стоимости сменных деталей и узлов современных комбайнов это также является существенным минусом.
Материал и методы исследования. Обозначенные выше проблемы могут быть решены за счёт раздельной уборки. Однако существующие валковые жатки не обеспечивают полную загрузку молотилки комбайнов, формируют валки низкого качества, а потери зерна при работе данных жаток часто превышают допустимые значения [6, 7].
Анализ существующих конструкций и технологий работы существующих валковых жаток [1, 5, 8, 9] позволил нам разработать валковую порционную жатку с устройством образования стерневых кулис [10], конструктивная схема которой представлена на рисунке 1.
Основными узлами жатки являются основное мотовило 1, расположенный под ним режущий аппарат 2, устройства для отвода хлебной массы от колёс мобильного средства 3, установленные за режущим аппаратом, транспортёр 4, содержащий приводной ролик 5 и ленту 6. В конце транспортёра расположена заслонка 7 со щётками 8, соединённая с механизмом подъёма 9. По наклонному лотку 10 перемещаются на транспортёр колосья, срезанные при помощи устройства для образования стерневых кулис. Устройство состоит из мотовила с укороченными регулируемыми по высоте лучами 11 и режущего аппарата с изменяемой высотой установки. Помимо перечисленных узлов важную роль играют также механизмы привода и гидравлическая система привода рабочих органов, причём устройства для отвода хлебной
массы от колёс и сплошной транспортёр имеют общий привод.
Устройство для образования стерневых кулис состоит из режущего аппарата и мотовила для образования стерневых кулис. Срез в пределах работы данного устройства осуществляется под колос, оставляя стебель несрезанным, обеспечивая тем самым оставление стерневой кулисы для последующего снегозадержания.
Наклонный лоток расположен непосредственно за мотовилом и режущим аппаратом устройства для образования стерневых кулис и предназначен для перемещения (скатывания) колосьев, срезанных устройством, на платформу транспортёра для вовлечения их в общий поток хлебной массы.
Технологический процесс рассматриваемой жатки подразумевает аккумулирование скошенной хлебной массы на ленте транспортёра и её дальнейшую выгрузку на стерню в валковую полосу. Стебли после скашивания посредством мотовила и устройств для отвода массы от колёс МЭС перемещаются на транспортёр, на котором постепенно движутся к выгрузному окну. В момент достижения ими полосы формирования валка заслонка поднимается и повышается скорость транспортёра, в результате чего происходит разгрузка. Далее описанный процесс повторяется. Более подробно особенности данной жатки рассмотрены в ранее опубликованных работах [1, 4 — 7].
Результаты исследования. Из сказанного выше следует, что транспортёр порционной жатки является одним из ключевых узлов машины (рис. 2). В этой связи большое значение имеет вопрос правильного выбора его ширины.
Ширина транспортёра, точнее — его ленты, определяется в зависимости от расчётной производительности транспортёра по формуле:
Q = вРмУт, (1)
где 8 - площадь поперечного сечения хлебной массы на транспортёре, м2;
Рис. 1 - Порционная жатка с устройством образования стерневых кулис: 1 - основное мотовило; 2 - основной режущий аппарат; 3 - устройства для отвода хлебной массы от колёс; 4 - транспортёр; 5 - приводной ролик; 6 - лента транспортёра; 7 - заслонка; 8 - щётки; 9 - механизм подъёма заслонки; 10 - наклонный лоток; 11 - мотовило устройства для образования стерневых кулис; 12 - режущий аппарат устройства для образования стерневых кулис
рм - плотность груза на транспортёре, кг/м3; ут — скорость движения транспортёрной ленты, м/с.
В выражении (1) неизвестной величиной является площадь поперечного сечения груза (хлебной массы) на ленте, которая зависит от того, какие опоры поддерживают рабочую ветвь ленты.
При наличии в месте загрузки транспортирующего устройства наклонного участка в выражение для определения величины площади сечения следует вводить коэффициент Сн, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения слоя материала на ленте в результате рассыпания и уменьшения его расчётной высоты:
(3)
Однако рассматриваемый транспортёр подразумевает горизонтальную конфигурацию с однородной ровной трассой, поэтому принимаем значение коэффициента Сн, равное единице (Сн = 1) [1], что позволяет принять выражение (2) для конкретного рассматриваемого случая за окончательное. Подставляя его в выражение закономерности (1), получим:
0 = ЯрмУ^ф, (4)
откуда ширина ленты будет равна:
Рис. 2 - Схема транспортёра порционной жатки с устройством для образования стерневых кулис: 1 - ведущий вал; 2 - ведомый вал; 3 -транспортёрная лента; 4 - наклонный лоток; 5 - механизм натяжения; 6 - цепная передача; 7 - гидромотор привода транспортёра; 8 - карданный вал
Так как масса из скошенных стеблей не относится к грузам с высокой степенью сыпучести, а рама, кожухи и конструктивные уплотнители жатки обеспечивают достаточную защиту от ветрового раздувания, были применены прямые опоры [1].
B =
Q
Р mVT
-tgq.
(5)
Рис. 3 - Условный вид сечения хлебной массы на ленточном транспортёре при прямых опорах
При движении транспортёра на прямых роликовых опорах поперечное сечение скошенной хлебной массы не будет иметь чёткого ровного контура из-за относительно низкой взаимосвязи между элементами материала (стеблями). Для удобства расчёта примем допущение, что данное сечение можно рассматривать как равнобедренный треугольник с вершиной по центру транспортёра, с основанием В (ширина транспортёрной ленты) и углами при основании (рис. 3). Тогда площадь сечения груза на плоской ленте транспортёра определится как: ^ = Б^ф, (2)
где В — ширина ленты, м; tgф — тангенс угла откоса.
Полученная при расчёте ширина ленты должна быть округлена до ближайшей большей ширины по ГОСТу 20 - 85 [1].
Выводы. Установленные закономерности позволили выявить оптимальные параметры транспортёра: ширина ленты от края жатки до шнекового делителя равна 2,21 — 2,24 м, в центре (от одного делителя до другого) — 1,78 — 1,82 м. Следует также отметить, что транспортёр порционной жатки с устройством образования стерневых кулис может применяться в двух конфигурациях — полной и неполной. Второй вариант представлен на рисунке 3 — участок ленты не установлен за устройством образования кулис. Такой вариант целесообразен, если предполагается оставление кулис по всему полю. Если же есть необходимость образования стерневых кулис только на части убираемого поля, то участок ленты транспортёра за устройством следует установить.
Литература
1. Глушков И.Н. Обоснование параметров и режимов работы порционной жатки с устройством образования кулис: дисс. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2013. 184 с.
2. Бобрович Л.В. Современные проблемы науки и производства в агроинженерии / Л.В. Бобрович, А.С. Гордеев, В.И. Гор-шенин, С.А. Жидков, А.И. Завражнов, А.А. Завражнов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 11 — 1. С. 100 — 101.
3. Старцев А.С., Иванов С.А., Серебряков А.А. Зависимости мощности двигателя, массы и объёма бункера зерноуборочных комбайнов // Проблемы и перспективы инновационного развития мирового сельского хозяйства: матер. IV Междунар. науч.-практич. конф. / Под ред. И.Л. Воротникова. Саратов, 2013. С. 40 — 43.
4. Константинов М.М., Глушков И.Н., Пашинин С.С. Обеспечение процесса снегозадержания с использованием валковой порционной жатки с устройством образования стерневых кулис // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 6 (38). С. 81 — 83.
5. Константинов М.М. Расчёт гидропривода валковой порционной жатки с устройством образования стерневых кулис
/ М.М. Константинов, А.Н. Кондратов, И.В. Герасименко, И.Н. Глутков, С.С. Пашинин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2013. № 3 (41). С. 90 - 93.
6. Константинов М.М., Глушков И.Н. Оценка уровня потери зерна за порционной жаткой, оснащённой устройством для образования стерневых кулис // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 3 (59). С. 86 - 89.
7. Константинов М.М., Глушков И.Н., Пашинин С.С. Обоснование соотношения скоростей накопительного транспортёра и энергосредства порционной жатки // Научное обозрение. 2015. № 11. С. 24 - 30.
8. Старцев А.С., Попов М.Ю. Исследование влияния режимных параметров шнека-мотовила на потери семянок подсолнечника при уборке // Научное обозрение. 2011. № 6. С. 131 - 136.
9. Мкртчян С.Р., Очёсывающие жатки: состояние и перспективы развития / С.Р. Мкртчян, В.Д. Игнатов, Э.В. Жалнин, Н.И. Стружкин // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2013. № 4. С. 18 - 21.
10. Пат. 2493685 Российская Федерация, МПК А0Ш34/04, А3Ш57/18 Валковая порционная жатка с устройством образования стерневых кулис / Константинов М.М., Глушков И.Н. и др.; заявл. 23.03.2012; опубл. 27.09.2013. Бюл. № 27.
Конструктивно-техническое решение снижения влажности осадков
Нгуен Динь Дап, аспирант, Н.Т. Джумагулова, к.т.н., ФГБОУ ВО НИУ МГСУ
При выборе рациональной технологии обработки и утилизации осадков сточных вод необходимо учитывать основные экономические и экологические факторы: сокращение транспортных расходов на вывоз осадков, сокращение площадей, необходимых для захоронения, сокращение вредных выбросов в атмосферу. Обработка и удаление осадков представляют собой важнейшие проблемы при очистке сточных вод. На городских очистных станциях для обезвоживания осадков широко используются иловые площадки. Главным недостатком данного метода является отторжение значительных земельных территорий, загрязнение геосреды, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, а также потеря ресурсной ценности земли. При обработке осадков и их утилизации необходимо добиться минимума ущерба, наносимого окружающей среде, и возможности их использования в интересах народного хозяйства. Технологические схемы, применяемые для реализации этой задачи, отличаются большим многообразием [1-3].
Разработка технологии, позволяющей сократить площади, используемые для размещения осадков, является одной из первоочередных задач на станции очистки стоков г. Чехова. Очистные сооружения канализации были построены в 1976 г. с проектной производительностью 50 тыс. м3/сут. Фактическое количество поступающих на очистные сооружения городских и промышленных сточных вод составляет в настоящее время около 25 тыс. м3/сут.
В связи с освоением пригородных земель под жилищное строительство ожидается рост населения и увеличение производительности станции канализации до проектной мощности. Соответственно ожидается рост образования осадков после очистки сточных вод. Очистка воды на этих сооружениях осуществляется по классической схеме, включающей в себя механическую, биологическую очистку и доочистку. Обезвоживание осадков на протяже-
нии всего периода эксплуатации происходит на 17 иловых картах каскадного типа, созданных на естественном основании. Общая площадь данных очистных сооружений составляет 13,45 га, или 134500 м2, и определяется объёмом сбросов осадков, а также временем их естественного высыхания до состояния, пригодного для вывоза автомашинами на полигоны [4].
Материал и методы исследования. В целях улучшения экологической ситуации, снижения влажности и объёмов осадков было запроектировано механическое обезвоживание осадков и их подготовка к дальнейшему использованию в качестве органических удобрений в зелёном строительстве, лесоразведении, а также для биологической и технической рекультивации нарушенных земель и т.п. В процессе реконструкции иловых карт было принято решение предварительно обезвоживать осадок на сгустителях. В качестве основного оборудования для обезвоживания осадков были рекомендованы ленточные фильтр-прессы типа ЛФ-1500П в комплекте с ленточными сгустителями. Такой фильтр предназначен для обезвоживания осадков городских и промышленных сточных вод, гальвано-шламов, предварительно обработанных реагентами.
Технические данные сгустителя должны соответствовать техническим условиям (ТУ) и настоящему техническому описанию согласно таблице 1.
Результаты исследования. Фильтр состоит из горизонтальной рамы - сборно-сварной конструкции, изготовленной из сортового швеллера и покрытой цинком (метод горячего цинкования). Заливочный стол представляет собой сварной поддон из тонколистовой нержавеющей стали. Заливочный лоток представляет собой П-образный короб без дна с уплотнениями по контуру, соприкасающимися с подвижной сеткой. Положение короба по высоте относительно движущейся сетки может регулироваться. На фильтре устанавливаются две фильтрующие сетки. Их запасовка производится согласно схеме, прилагаемой к данному ТО (рис.).
Одна фильтрующая сетка ^1) скользит по заливочному столу. На заливочном столе установлен
