CC BY
51
УДК 631.333
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦ ТВЕРДЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ ПО ПОВЕРХНОСТИ РОТОРА СФЕРИЧЕСКОГО ТИПА
© 2010 г. Е.Н. Белоусов, А.Н. Курочкин
Приведенные зависимости позволяют определить скорости частиц твердых органических удобрений, находящихся в любой точке рабочей поверхности сферического ротора, и могут быть использованы при обосновании параметров и схемы расположения сферических рабочих органов разбрасывателей удобрений.
Ключевые слова: удобрение, разбрасыватель, ротор, сфера.
The resulted dependences allow to define speeds of particles of the firm organic fertilizers which are in any point of a working surface of a spherical rotor and can be used at a substantiation of parametres and schemes of an arrangement of spherical working bodies of spreaders of fertilizers.
Key words: fertilizer, spreader, rotor, sphere.
Сферические рабочие органы почвообрабатывающих машин имеют очень широкое применение. Однако на машинах для поверхностного внесения твердых органических удобрений (ТОУ) такие рабочие органы не использовались. Поэтому авторами настоящей статьи была разработана конструкция сферического ротора для разбрасывателя ТОУ. Такой рабочий орган имеет горизонтальную ось вращения и выполнен в виде сферы, в которой лопасти имеют форму секторов, боковые кромки которых проходят по эвольвентной кривой. При
этом величина сектора лопасти равна величине сектора промежутка.
Работает ротор следующим образом. Частицы удобрений, захватываемые сферическим ротором, совершают сложное движение: переносное вращательное вместе с ротором и относительное по его рабочей поверхности. В результате частица, поступающая на поверхность ротора в точке М0, начинает двигаться по траекториям 8а в абсолютном и 8Г в относительном движениях (рис. 1), через некоторое время окажется в точке М.
Абсолютная скорость частиц на поверхности диска представляет собой геометрическую сумму переносной ие и относительной игскоростей:
4
V =\ V„ + v„ + 2vv cosS.
(l)
где 6 - угол между направлением скоростей ие и иг, град.
Переносную скорость определяют угловой скоростью ротора а и местом расположения частиц на его поверхности:
ие = т, (2)
где г - радиус от оси вращения ротора до рассматриваемой частицы, м.
Угловую скорость ротора определим по формуле [1]
Положение частиц относительно оси вращения ротора
r = R sin р, (4)
где R - радиус сферы диска, м;
Ф - угол, определяющий положение частиц относительно оси вращения ротора, град.
С учетом (3) и (4) выражение (2) примет вид:
Ve =
vn R cos P sin ф
(5)
о =
vn cos P RB
(З)
где - поступательная скорость рото-
ра, м/с;
в - угол атаки ротора, град.;
Яр - радиус ротора, м.
Чтобы определить иг, необходимо составить и решить дифференциальные уравнения относительного движения частиц по ротору.
Частица удобрений М (рис. 2), находящаяся на поверхности диска, может совершать относительное движение по дуге ОА с радиусом сферы Я и по дуге окружности радиусом г.
АЛ
G*cosu
Однако в связи с тем, что частицы, находящиеся на поверхности ротора, постоянно подпираются валком удобрений, которые непрерывно поступают на ротор в ходе поступательного и вращательного движений, можно считать, что в относительном движении они перемещаются только по дуге ОА.
Рассмотрим этот случай в динамике. На частицу удобрений М действуют: сила тяжести О, центробежная сила инерции от вращательного движения ротора Рщ, центробежная сила инерции, вызванная относительным движением частицы по дуге сферы ротора Рц2, нормальная сила, приложенная к частице со стороны рабочей поверхности ротора Ы, сила трения РТР, сила Кориолиса РК, возникающая в результате вращательного движения ротора и отно-
шо
сительного движения частицы по дуге рабочей поверхности.
Сила тяжести
О = ш^,
где ш - масса частицы удобрений, кг;
£ - ускорение свободного падения, £=9,81 м/с2.
Центробежная сила инерции при вращении ротора
Рщ = ша2ЯБтр .
Центробежная сила инерции относительного движения
_ш°Г
Рц2 Я •
Нормальная сила, приложенная к частице со стороны рабочей поверхности ротора,
N = —^~ + mgбіпрсобС + та Ябіп р,
где а - угол поворота диска, град. Сила трения
= т — + g БІпрСОБС + а Я біп р Я
где / - коэффициент трения почвы о ма- С учетом сделанных допущений и
териал ротора. действующих сил дифференциальное
Сила Кориолиса уравнение относительного движения ча-
Р^ = 2гшогас®$'Ф. стицы удобрений по дуге ОА рабочей по-
верхности ротора имеет вид
Я
С . > ё р &
V
+ IЯ р = g СОБ р СОБ С +
а1 Я БІп2р 2
- /^ БІпрСОБС + а2Я БІП2 р). (6)
Уравнение (6) с учетом начальных условий (ф=ф0 и ф=0) имеет вид
р = -е
+
2/(ро-р)
4 ^ Л 2g
т--------т— І СОБ рп СОБ С +-------
(1 + 2/)я ) ро Я
( ( 1V V
4/
2
1 + 2/
БІП р0 +
уу
V / у
БІп2р0 - а2 біп2 р0
+
(1 + 2/ )Я
СОБ р СОБ С +
+
( ( 1 -
V V
4/
2 'Л
1 + 2/
БІП р +
УУ
(о}
V / у
біп 2р-а2 БІпр.
С учетом о2 = <Р Я2 найдем зависимость для определения относительной скорости
2
2
м2 _ ^f(ф-ф) v, = -е
4fg
+
f + 2 gR
v(l + 2f )R у
sin 2ф0 - о2R2 sin2 ф
cos ф0 cos а + 2gR
4fgR
4 f 2
l-
V v
f
l + 2f
Sin ф0 +
уу
+
cos ф cos а +
V
4 f 2
l-
VV
l + 2f
Sinф +
уу
l + 2f у
sin2ф-о2R^тф.
^о2 R2^
f
(7)
Подставив в выражение (7) значение ш, окончательно получим
.,2 _ ,,2f(Фo-Ф)
vr = - е
r4fgR} l + 2f.
cos ф0 cos а + 2gR
l-
V v
l + 2f
Sin ф0 +
уу
+ v
П
V RP у
cos2 P
sin2^ . 2
—- sin2 Фo
+
+ 2 gR
С ^4 f2 V
l-
V v
l + 2f
Sin ф + vr
уу
( R}2 V Rp у
4fgR l + 2f
cos2 P
cos ф cos а +
sin2ф . 2
---------Sin ф
f
\
(8)
Подставив в выражение (1) значения тельном движении только по дуге с радиу-
ие из (5) и иг из (8), а также с учетом того, сом сферы ротора Я угол ^=90°, получим
что при перемещении частиц в относи-
R
2
va =
v
п
V V Rp у
cos P sin ф
+<- е
2f (ф-ф)
У
4fgR l + 2f
\
+ 2gR
f f 4 f2 Vi
l-
V V
l + 2f
SІnФo +vL
уу
^ 2 V RP у
cos2 P
cos ф0 cos а +
"
sin2^ . 2
—- sin2 фo
f у
+
4fgR l + 2/.
cos ф cos а + 2gR
4 f 2
l-
V V
l + 2f
Sin ф+ vL
уу
f 2 V Rp у
cos2 P
sin 2ф
~T
+
Sin ф
. (9)
Заменив в (16) ф на arcsin(RР/—), sin ф на (—Р/—) и cos ф на 'JR2-— I —, найдем абсолютную скорость частиц в момент схода с ротора:
7 4fgR ^
v а =
{vn coS P)2
+<- е
2 f (ф-arcsin —Р )
l + 2f
cos ф0 cos а +
+ 2g—
l-
V V f
l + 2f
SinФo +vL
уу
'R '2
V Rp у
Г
cos2 P
sin2^ . 2
o sin2 ф0
Л
f
+
+
4&V—2 - — l + 2f
\
cos а + 2gR
4 f 2
l-
V V
l + 2f
Sinф +
уу
+ vr
^R}2 V RP у
cos2 P
2—p^ R2 - R
2R
2
f—2
V RP у
Следовательно, иа зависит от кон- ношения, а также от режимов работы (иП, /
структивных параметров (Я, ЯР) и их соот- углы ф, а, в).
2
2
Полученные зависимости позволяют определить скорости частиц твердых органических удобрений, находящихся в любой точке рабочей поверхности сферического
ротора, и могут быть использованы при обосновании параметров и схемы расположения рабочих органов разбрасывателей удобрений.
Литература
1. Синеоков, Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин [Текст] / Г.Н. Си-неоков, И.М. Панов. - М.: Машиностроение, 1977. - 328 с.
Сведения об авторах Белоусов Евгений Николаевич - канд. техн. наук, ассистент кафедры «Инженерная графика» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8-919-876-03-80.
Курочкин Александр Николаевич - студент Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8-908-184-27-05.
Information about the authors Belousov Yevgeniy Nickolaevich - Candidate of Technical Sciences, assistant of the department of engineering drawing, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8-919-876-03-80.
Kurochkin Alexander Nickolaevich - student, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8-908-184-27-05.
УДК 62-843.4
КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ С ИЗМЕРЕНИЕМ МОЩНОСТИ ВО ВРЕМЯ ДВИЖЕНИЯ
© 2010 г. А.С. Гуринов, Ю.А. Батищев
Приведены результаты разработки системы, позволяющей вычислять комплексные параметры двигателя внутреннего сгорания, включая крутящий момент, непосредственно на транспортном средстве во время движения. Изучена возможность создания комплексной бортовой системы контроля и диагностирования параметров силовой установки. Представленная система позволяет повысить ресурс силовой установки и предотвратить выход ее из строя.
Ключевые слова: система контроля и диагностики силовой установки, крутящий момент, тензометрические преобразователи.
Results of the system engineering are resulted, allowing to calculate complex parameters of an internal combustion engine, including twisting moment, is direct on a vehicle during movement. Possibility of creation of the complex onboard monitoring system and diagnosing of parameters of a power-plant is studied. The presented system allows to raise a resource of a power-plant and to prevent its exit out of operation.
Key words: the monitoring system and the power-plant diagnostics, the twisting moment, tensiometric converters.
