CC BY
4
12. Language of functional block diagrams [Electronic 13. FLProg visual programming for Arduino [Electronic
resource]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/FBD (Date of resource]. URL: https://flprog.ru/chto-takoe-flprog/ (Date of access: 04.10.2022). access: 04.10.2022).
Иван Петрович Адылин, кандидат технических наук, vanro1989@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4735-1935
Андрей Сергеевич Шилин, аспирант, shilin@bryansksekmash.ru
Ivan P. Adylin, Candidate of Technical Sciences, vanro1989@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4735-1935
Andrey S. Shilin, postgraduate, shilin@bryansksekmash.ru
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 05.12.2022; одобрена после рецензирования 20.12.2022; принята к публикации 10.01.2023.
The article was submitted 05.12.2022; approved after reviewing 20.12.2022; accepted for publication 10.01.2023.
-Ф-
Научная статья УДК 631.362.34
doi: 10.37670/2073-0853-2023-99-1-106-110
Оптимизация частоты вращения цилиндрического триера для условий Кабардино-Балкарской Республики
Аламахад Дошаевич Бекаров, Алий Халисович Габаев
Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет, Нальчик, Россия
Аннотация. Триер - одна из старейших сельскохозяйственных зерноочистительных машин. Наибольшее распространение в сельском хозяйстве получили цилиндрические триеры. Для работы цилиндры располагают почти горизонтально (с наименьшим углом наклона продольной оси) и придают им равномерное вращательное движение. Одновременно непрерывным потоком подаётся очищаемое зерно. Ячейки вращающегося триерного цилиндра, проходя под слоем зерна, заполняются частицами вороха. При дальнейшем движении частицы крупные (длинные) и плохо разместившиеся в ячейках выпадают уже при небольшом угле поворота цилиндра. Частицы короткие и хорошо разместившиеся в ячейках поднимаются вместе с ячейкой на больший угол, но всё равно выпадают из ячеек. Выпав из ячеек, эти частицы попадают в установленный внутри цилиндра неподвижный лоток (жёлоб), из которого удаляются шнеком, размещённым внутри лотка. Кабардино-Балкария обладает рядом специфических особенностей в отличие от центральных областей России, - географическая широта, высота расположения над уровнем моря, некоторые особенности обрабатываемого на зерноочистительных машинах вороха и т. п. Поскольку рекомендуемые в литературе параметры регулировок, в частности, триеров, получены в условиях Центральной России, была предпринята попытка уточнить эти параметры для условий Кабардино-Балкарии. В результате проведённых экспериментальных исследований установлено, что наилучшие показатели качества работы цилиндрического триера в условиях республики можно получить при частоте вращения цилиндра этой машины в пределах n = 42...43 об/мин. Отклонение от этого оптимума на величину 3 и более об/мин приводит к ухудшению всех трёх показателей работы триера.
Ключевые слова: триер, ворох, сепарация, потери, производительность, цилиндр, лоток, ячейка.
Для цитирования: Бекаров А.Д., Габаев А.Х. Оптимизация частоты вращения цилиндрического триера для условий Кабардино-Балкарской Республики // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 1 (99). С. 106 - 110. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2023-99-1-106-110.
Original article
Optimization of the rotation frequency of the cylindrical trier for the conditions of the Kabardino-Balkarian Republic
Alamahad D. Bekarov, Alii H. Gabaev
Kabardino-Balkarian State Agrarian University, Nalchik, Russia
Abstract. Trier is one of the oldest agricultural grain cleaning machines. Cylindrical triremes are the most widely used in agriculture. For operation, the cylinders are placed almost horizontally (with the smallest angle of inclination of the longitudinal axis) and give them a uniform rotational motion. At the same time, the cleaned grain is fed in a continuous stream. The cells of a rotating trier cylinder, passing under a layer of grain, are filled with heap particles. With further movement, particles large (long) and poorly located in the cells fall out already at a small angle of rotation of the cylinder. Particles that are short and well located in the cells rise
along with the cell at a larger angle, but still fall out of the cells. Having fallen out of the cells, these particles fall into a fixed tray (chute) installed inside the cylinder, from which they are removed by an auger located inside the tray. Kabardino-Balkaria has a number of specific features, in contrast to the central regions of Russia - geographical latitude, altitude, some features of the heap processed on grain cleaning machines, etc. Since the adjustment parameters recommended in the literature, in particular, trieres, were obtained under conditions Central Russia, an attempt was made to refine these parameters for the conditions of Kabardino-Balkaria. As a result of the conducted experimental studies, it was found that the best indicators of the quality of the work of a cylindrical trier in the conditions of the republic can be obtained at a cylinder speed of this machine within n = 42...43 rpm. A deviation from this optimum by 3 or more rpm leads to a deterioration in all three performance indicators of the trier.
Keywords: trier, heap, separation, losses, performance, cylinder, tray, cell.
For citation: Bekarov A.D., Gabaev A.H. Optimization of the rotation frequency of the cylindrical trier for the conditions of the Kabardino-Balkarian Republic. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2023; 99(1): 106-110. (In Russ.). https://doi.org/10.37670/2073-0853-2023-99-1-106-110.
Цилиндрические триеры с внутренней ячеистой поверхностью давно и успешно используются для очистки зернового вороха от длинных и коротких примесей. Те из них, которые предназначены для удаления длинных примесей, как известно, называются овсюжными, а для удаления коротких примесей - кукольными. За долгую историю использования триеров их неоднократно исследовали, вносили в их конструкцию различные изменения, не затрагивающие, впрочем, основного принципа действия [1, 2]. Однако все эти исследования (и полученные при этом рекомендации по регулировкам режимов работы триеров) проводились в условиях преимущественно Центральной России и Сибири. Кабардино-Балкария имеет ряд принципиальных отличий от Центральной России по географической широте, высоте над уровнем моря, влажности и составу обрабатываемого вороха и т.д. Эти отличия могут существенно влиять на показатели качества работы триера [3, 4].
С целью уточнения регулировочных параметров триера, в частности частоты вращения триерного цилиндра, для условий Кабардино-Балкарской Республики были проведены экспериментальные исследования.
Материал и методы. Из теории триеров известно, что на работу этих машин оказывает существенное влияние так называемый показатель кинематического режима работы триеров, представленный выражением:
К = ~, (1)
а
где ш - угловая скорость триерного цилиндра, мин-1;
Я - радиус триерного цилиндра, м; д - ускорение свободного падения, д = 9,81 м/с2. Но известно, что:
где п - частота вращения триерного цилиндра, мин-1.
Именно этот параметр (п - частота вращения триерного цилиндра) является переменным как в выражении (2), так и соответственно в выра-
жении (1). Остальные параметры в выражениях (1) и (2) постоянны для данного триера в данной местности [5 - 7].
Следовательно, главный регулируемый параметр кинематического режима триера - частота вращения его цилиндра [8, 9].
Показателями работы триера являются производительность, содержание примесей в продукте сепарации и процент потерь зерна (содержание зерна в отходовой фракции). Первый из них взяли в качестве критерия оптимизации, а два других - в качестве ограничивающих факторов, так как достижение даже очень большой производительности не имеет смысла, если это сопровождается большими потерями зерна и большой засорённостью продукта сепарации (очищенного зерна). Последние два параметра должны быть в пределах допускаемых агротехнических требований, предъявляемых к триерам [10 - 12].
Результаты и обсуждение. Опыты проводили в трёхкратной повторности с использованием рандомизации по стандартной матрице планирования эксперимента для трёх факторов - частоты вращения триерного цилиндра, угла установки лотка (жёлоба) и угла установки оси цилиндра к горизонтальной поверхности.
В данной статье рассматривается влияние одного из них - частоты вращения триерного цилиндра. Уровни варьирования этого фактора установили, руководствуясь априорной информацией: нижний - 35, верхний - 55 и нулевой - 45 об/мин.
Для обработки полученных в результате эксперимента данных использовали специальную программу для ПЭВМ. Полученные в результате обработки на ЭВМ математические модели оценивали по критериям: Кохрена (однородность дис-сперсии), Стьюдента (значимость действующих факторов) и Фишера (адекватность модели). По всем трём критериям получили положительный результат.
Были установлены оптимальные значения частоты вращения триерного цилиндра компьютерной обработкой полученных математических моделей для критерия оптимизации (производительности ПР) и ограничивающих
его факторов - содержания примесей в продукте сепарации СП, %, и потерь зерна в отходовой фракции - ПО, % (табл. 1).
1. Оптимальные значения частоты вращения триерного цилиндра и соответствующие им значения выходных параметров
Выходной параметр Частота вращения цилиндра, п, об/мин
ПР = 66,61 кг/мин 42,3
СП = 0,14 % 44
ПО = 0,03 % 43,9
куда должно поступать только очищенное зерно. И чем больше в пределах опыта растёт после 45 об/мин частота вращения, тем больше оказывается длинных примесей, не успевших выпасть до достижения кромки лотка. При этом получим более засорённое зерно после обработки на триере.
Влияние частоты вращения триерного цилиндра на величину потерь доброкачественного зерна проследим по графику на рисунке 3.
Рассмотрим характер влияния частоты вращения триерного цилиндра на каждый из выходных параметров по графикам, полученным компьютерной обработкой экспериментальных данных.
Влияние рассматриваемого фактора на производительность триера представлено на графике (рис. 1). По графику видно, что увеличение частоты вращения триера приводит к росту производительности машины. Такой рост продолжается до значений п = 41... 42,5 об/мин. При дальнейшем увеличении п сначала происходит сравнительно небольшое (до п = 45 об/мин), а затем более интенсивное снижение производительности. Снижение производительности с ростом частоты вращения (при п > 45 об/мин) можно объяснить тем обстоятельством, что рост частоты вращения выше определённого предела увеличивает центробежную силу, прижимающую частицы вороха к ячейкам. Сначала некоторые, а затем практически большинство компонентов, не могут выпасть из ячеек при достижении кромки лотка и даже при полном обороте. Другое следствие действия возрастающей центробежной силы - снижение скорости осевого перемещения вороха вдоль цилиндра при п > 42,5 об/мин. Поэтому и наблюдается снижение производительности триера. Следовательно, добиваться увеличения производительности увеличением частоты вращения цилиндра триера - дело бесперспективное.
Как влияет частота вращения триерного цилиндра на содержание примесей в продукте сепарации, другими словами, как чисто будет очищаться зерно от примесей, можно проследить по графику, представленному на рисунке 2.
По рисунку 2 видно, что увеличение частоты вращения до 44 об/мин даёт желаемое нами снижение содержания примесей в продукте сепарации. Дальнейшее же увеличение частоты вращения приводит к довольно интенсивному увеличению содержания примесей в очищенном ворохе. Это объясняется тем, что при увеличении частоты вращения более 45 об/мин часть длинных примесей не может выпасть из ячеек до достижения кромки лотка из-за возросшей центробежной силы и выпадает уже в лоток,
Рис. 1 - Зависимость производительности от
частоты вращения триерного цилиндра
Рис. 2 - Зависимость содержания примесей от частоты вращения триерного цилиндра
Рис. 3 - Зависимость потерь от частоты вращения триерного цилиндра
График на рисунке 3 показывает, что увеличение частоты вращения до 42...44 об/мин позволяет постепенно снижать величину потерь. А дальнейшее увеличение n приводит сначала к небольшому, а затем к более интенсивному по мере роста n увеличению потерь зерна. В данном случае, видимо, также действует возрастающая с ростом частоты вращения центробежная сила, не позволяющая некоторым доброкачественным зернам выпадать в лоток и оставляющая их с длинными примесями на дне цилиндра.
Исходя из вышеизложенного можно сделать следующие выводы:
1. Частота вращения цилиндра триера является одним из главных факторов, влияющих на показатели работы этой машины,
2. Оптимальным значением частоты вращения триерного цилиндра для всех трёх выходных параметров в условиях КБР можно признать n = 42.43 об/мин.
3. Для достижения наилучших показателей качества работы триера следует поддерживать частоту вращения триерного цилиндра в пределах рекомендованного выше оптимума; отклонение этого параметра на величину более ±3 об/мин приводит к ухудшению всех трёх показателей качества работы триера.
Список источников
1. Абидуев А.А. Очистка семян пшеницы от трудноотделимых примесей в условиях Западной Сибири: автореф. дис. ... канд. тех. наук. Новосибирск, 1987. 18 с.
2. Абидуев А.А., Климок А.И., Урханов Н.А. К вопросу очистки семян в Сибири // Совершенствование эксплуатации и ремонта техники в хозяйствах Западной Сибири: науч. тр. Новосибирск, 1979. Т. 126. С. 147 - 149.
3. Толщина слоя вороха на решете и её влияние на полноту выделения примесей / А.Д. Бекаров, Г.А. Бекаров, А.Х. Габаев, А.А. Мишхожев // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 6 (86). С. 160 - 163.
4. Бекаров А.Д. К вопросу технологического расчёта сепаратора сыпучих материалов конвейерного типа // Известия Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета им. В.М. Кокова. 2020. № 4 (30). С. 70 - 73.
5. Денисов Ю.В., Клинских Н.А. Теоретическая механика. Екатеринбург: УрФУ, 2013. 474 с.
6. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Г.Е. Листопад и др. М.: Колос, 1986.
7. Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. М.: Колос, 1980.
8. Абидуев А.А. Определение размеров ячеек триерных цилиндров для очистки семян пшеницы в условиях
Западной Сибири // Интенсификация процессов послеуборочной обработки зерна: сб. науч. тр. / ВАСХНИЛ. Сиб. отд. Новосибирск, 1985 С. 67 - 72.
9. Практикум по сельскохозяйственным машинам: учеб. пособ. / А.И. Любимов, З.И. Воцкий, В.В. Бледных и др. М.: Колос, 1999. 191 с.
10. Сельскохозяйственные машины: Технологические расчёты в примерах и задачах: учеб. пособ. / М.А. Новиков и др. СПб.: Проспект Науки, 2011. 208 с.
11. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н. Машины и аппараты пищевых производств: в 3-х кн. М.: Колос С, 2004. 2032 с.
12. Проектирование, конструирование и расчёт техники пищевых технологий / С.Т. Антипов, А.М. Васильев, С.И. Дворецкий и др.; под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. - СПб.: Издательство «Лань», 2013. 912 с.
References
1. Abiduev A.A. Purification of wheat seeds from hard-to-separate impurities in the conditions of Western Siberia: abstract Dis. ... Cand. Tech. Sci. Novosibirsk, 1987. 18 p.
2. Abiduev A.A., Klimok A.I., Urkhanov N.A. On the issue of seed cleaning in Siberia // Improving the operation and repair of equipment in the farms of Western Siberia: scientific. tr. Novosibirsk, 1979, vol. 126, pp. 147-149.
3. The thickness of the heap layer on the sieve and its influence on the completeness of the separation of impurities / A.D. Bekarov, G.A. Bekarov, A.Kh. Gabaev, A.A. Mishk-hozhev. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2020; 86(6): 160-163.
4. Bekarov A.D. On the issue of technological calculation of the separator of bulk materials of the conveyor type. Izvestiya of the Kabardino-Balkarian State Agrarian University. V.M. Kokova. 2020; 30(4): 70-73.
5. Denisov Yu.V., Klinskikh N.A. Theoretical mechanics. Yekaterinburg: UrFU, 2013. 474 p.
6. Agricultural and reclamation machines / G.E. Listopad et al. M.: Kolos, 1986.
7. Klenin N.I., Sakun V.A. Agricultural and reclamation machines. M.: Kolos, 1980.
8. Abiduev A.A. Determination of cell sizes of trier cylinders for cleaning wheat seeds in the conditions of Western Siberia // Intensification of post-harvest processing of grain: Sat. scientific tr. / VASKHNIL. Sib. otd. Novosibirsk, 1985. Р. 67-72.
9. Workshop on agricultural machines: textbook / A.I. Lyubimov, Z.I. Votsky, V.V. Blednykh et al. M.: Kolos, 1999. 191 p.
10. Agricultural machines: Technological calculations in examples and tasks: textbook / M.A. Novikov et al. St. Petersburg: Prospekt Nauki, 2011. 208 p.
11. Antipov S.T., Kretov I.T., Ostrikov A.N. Machines and apparatus for food production: in 3 books. M.: Kolos S, 2004. 2032 p.
12. Design, construction and calculation of food technology / S.T. Antipov, A.M. Vasiliev, S.I. Butler et al.; Ed. acad. RAAS V.A. Panfilov. St. Petersburg: Publishing house "Lan", 2013. 912 p.
Аламахад Дошаевич Бекаров, кандидат технических наук, доцент, https://orcid.org/0000-0003-2484-1747 АлийХалисович Габаев, кандидат технических наук, доцент, alii_gabaev@bk.ru, https://orcid.org/0000-0002-1973-9804
Alamahad D. Bekarov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, https://orcid.org/0000-0003-2484-1747
AliiH. Gabaev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, alii_gabaev@bk.ru, https://orcid.org/0000-0002-1973-9804
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 29.11.2022; одобрена после рецензирования 20.12.2022; принята к публикации 10.01.2023.
The article was submitted 29.11.2022; approved after reviewing 20.12.2022; accepted for publication 10.01.2023.
-Ф-
Научная статья
УДК 629.1
Электромеханическое управление запальной дозой топлива газодизельного двигателя Д-245
Иван Иванович Сторожев, Анатолий Тимофеевич Пальянов
Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
Аннотация. Конвертация двигателя под газодизельный процесс подразумевает создание двухтопливного двигателя. Разработана конструкция дополнительного механизма управления запальной дозой топлива, расположенного непосредственно на рычаге регулятора топливного насоса высокого давления. Проанализированы преимущества и недостатки газодизельного двигателя Д-245. При данной модернизации транспортное средство не утратит способности использовать дизельное топливо, сохраняется возможность при отключении газодизельного цикла вернуться к штатной работе дизельного двигателя. Экономически обоснована эффективность перевода трактора МТЗ-82 на газомоторное топливо (ДТ, 50 % + КПГ, 50 %). Разработана схема электромеханического привода с микропроцессорным блоком управления, который можно настроить в зависимости от конкретных задач для техники и определённой нагрузки двигателя. Рассчитано, что для запальной дозы можно использовать дизельное топливо от 10 до 50 %, замещение газом может составить от 50 до 90 %. Доказано, что в качестве топлива для газодизельного двигателя в автотракторном парке АПК наиболее целесообразно и эффективно использование метана.
Ключевые слова: газодизельный двигатель, запальная доза, цикловая подача, топливо, управление, механизм.
Для цитирования: Сторожев И.И., Пальянов А.Т. Электромеханическое управление запальной дозой топлива газодизельного двигателя Д-245 // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 1 (99). С. 110 - 115.
Original article
Electromechanical control of the ignition dose of the fuel of the D-245 diesel engine
Ivan I. Storozhev, Anatoly T. Palyanov
Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
Abstract. Converting an engine to a gas-diesel process implies the creation of a dual-fuel engine. A design has been developed for an additional mechanism for controlling the ignition dose of fuel, located directly on the lever of the high-pressure fuel pump regulator. The advantages and disadvantages of the gas-diesel engine D-245 are analyzed. With this modernization, the vehicle will not lose the ability to use diesel fuel, it remains possible to return to the regular operation of the diesel engine when the gas-diesel cycle is turned off. The efficiency of switching the MTZ-82 tractor to gas motor fuel (diesel fuel, 50 % + CNG, 50 %) is economically justified. A scheme of an electromechanical drive with a microprocessor control unit has been developed, which can be configured depending on specific tasks for equipment and a certain engine load. It is calculated that from 10 to 50 % diesel fuel can be used for the ignition dose, the replacement with gas can be from 50 to 90 %. It has been proved that the use of methane as a fuel for a gas-diesel engine in the auto-tractor park of the agro-industrial complex is most expedient and efficient.
Keywords: gas-diesel engine, ignition dose, cyclic supply, fuel, control, mechanism.
For citation: Storozhev I.I., Palyanov A.T. Electromechanical control of the ignition dose of the fuel of the D-245 diesel engine. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2023; 99(1): 110-115. (In Russ.).
Государственная политика и наличие больших разведанных запасов природного газа (метана) стимулируют его широкое использование в качестве замены традиционного топлива во всех областях народного хозяйства, в том числе и в агропромышленном комплексе. В то же время существует множество проблем, которые ослож-
няют реализацию известных методов перевода дизельных двигателей на газомоторное топливо и их эксплуатацию применительно к тракторам, комбайнам и другой мобильной сельскохозяйственной технике.
В работе системы питания дизельного силового агрегата ключевую функциональную позицию
