CC BY
72
УДК 631.331.54
ОСОБЕННОСТИ ОБОСНОВАНИЯ РАЗМЕРОВ ЯЧЕЕК ВЫСЕВАЮЩЕГО ДИСКА С ПРОТОЧКОЙ
С.Н. КОБЧЕНКО, кандидат технических наук, доцент
Курская ГСХА
E-mail: kobasw44@mail.ru
Резюме. Рассмотрены особенности размещения семян в цилиндрической ячейке высевающего диска с проточкой под выталкиватель. Выполнена оценка влияния ширины проточки на адаптацию ячейки к размерам семян. Получены расчетные зависимости для определения параметров ячеек с проточкой аппаратов точного высева.
Ключевые слова: аппарат точного высева, ячейка высевающего диска с проточкой, семена, адаптация.
Механические аппараты с дисковыми ячеистыми дозаторами остаются одними из наиболее простых и надежных конструкций для точного высева семян. Сменные диски с ячейками, адаптированными к высеваемым семенам, позволяют применять такие аппараты для посева различных пропашных культур.
Однако адаптация ячеек к семенам сельскохозяйственных культур, имеющим разнообразную форму (шаровидные, эллипсоидные и др.) и вариацию размеров, остается сложной задачей. Если размеры ячеки высевающего диска не в полной мере соответствуют геометрическим параметрам семян, то в нее попадает несколько семян или ни одного. В результате снижается точность высева и, как следствие, нарушается равномерность интервалов между растениями и уменьшается урожай.
Размеры семенной ячейки определяются с учетом двух основных условий - западания семени в ячейку и размещения семени в ячейке. Первое из них определил В.П. Горячкин в работе [1]. Длина ячейки из условия западания
^ > V« , (1) где ^ - длина ячейки, м; Укр - критическая скорость семени, м/с; г - радиус семени, м; д - ускорение свободного падения, м/с2.
Условие размещения единичного семени в ячейке при обосновании и расчете ее линейных размеров сформулировано в работе [2]: в ячейку должно укладываться одно самое большое и не должно размещаться два самых маленьких семени высеваемой фракции. Длина ячейки из условия размещения:
L=a +k; L<2 c
max ’ m
(2)
падания» и «размещения» семян в ячейках. Обоснованная с их учетом длина ячейки требует уточнения для вертикально-дисковых высевающих аппаратов, у которых есть такая конструктивная особенность, как проточка в виде прямоугольного паза по оси ячеек, в которой устанавливается пластинчатый выталкиватель семян. Ее глубина превышает глубину ячейки, что фактически увеличивает объем и длину ячейки. Часть семени размещается в объеме проточки; оставшийся свободный объем ячейки благоприятствует размещению второго семени.
Цель наших исследований оценить влияние ширины проточки под выталкиватель высевающего диска на адаптацию цилиндрической ячейки к размерам семян. Получить расчетные зависимости для определения параметров ячеек с проточкой для аппаратов точного высева.
Определим фактическую длину ячейки с учетом наличия проточки. Пусть она обоснована с учетом условий (1), (2) и равна диаметру ячейки О (рис.1). По оси ячейки выполнена проточка шириной I. В ячейке разместились два семени с центрами 01 и 02. Форма семян - эллипсоид с длиной а, шириной Ь и толщиной с. Длинные оси семян расположены параллельно образующей цилиндрической части ячейки, причем а < Н, где Н - глубина ячейки (на рис. 1 не показана). При таком положении семян эллипсоид в поперечнике представляет собой круг диаметром d. В нашем случае d = Ь = с. Для параметров ячейки и размеров семян выполняется соотношение 0 < ? < d < О.
Исходя из условия (2) размещение двух мелких семян на длине ячейки не должно иметь место, но она фактически увеличилась из-за наличия проточки и два семени могут разместиться на длине 1_г
Найдем фактическую длину ^ ячейки, обусловленную наличием проточки шириной ?. Она превышает рассчитанный диаметр ячейки на сумму сме-
где а и с - максимальная длина и минимальм max min м
ная толщина семени соответственно, м; k - зазор между стенкой ячейки и семенем, м.
В зависимости от физико-механических свойств семян, конструктивных особенностей высевающего аппарата, толщины слоя семян и иных параметров формулы (1), (2) могут трансформироваться и иметь другой вид, оставаясь по сути условиями «за-
Рис. 1. Схема размещения семян в ячейке с проточкой. Достижения науки и техники АПК, №05-2010
Рис. 2. Линии уровня поверхности отклика длины ячейки от ширины проточки Г и размера d семян.
щений семян в проточку диска
L1 = D + h1 + h2,
где h1 и h2 - смещение соответственно первого и второго семени в проточку диска, мм.
Определим смещение первого семени: h1 = BC = BF-CF. Обозначим угол M01F =у, угол MOF =8. Величину BF найдем как высоту сегмента [3] MNBM по формуле BF=(d1 /2){1 - cosy), где d1 - размер семени с центром 01, мм. Из A M01F имеем siny= t/ d1. С учетом cosy=/l-sin2j получим BF = 1/2{d1-/d12- t2).
Величину CF находим как высоту сегмента MNCM. Исходя из того, что угол MOF =в, имеем CF = {D / 2){1 - cos в).
Из A MOF: sine = t/D. Так как cosp=/1-sin2p, то CF=1/2■ {D-/D2-t2).
С учетом найденных значений BF и CF
h=1/2{ d1-/d~2-l2+^D2—t2-D).
После аналогичных преобразований для второго семени:
h2=1/2{d2- /d/-t2+ /D—F-D),
где d2 - размер семени с центром
02, мм.
Размеры проточки одинаковые на левой и правой сторонах ячейки. Соотношение диаметров семян может быть иным, чем на рис. 1 (левое мельче, правое крупнее или равные по размеру). При размещении других семян формулы для определения h3, h4... hn будут аналогичными h1, h2. С учетом этого, для среднего размера d семян из высеваемой партии h = {h1 + h2 +...+ hn) / n, тогда
h=1/2{ d-/d2—t2+ /D2- t2-D).
После подстановки 2-h вместо h1 + h2 в формулу (3)
L= d-/d2—t2+ /D—t2.
Такая формула справедлива не только для рассмотренного варианта размещения в ячейке семян эллипсоидной формы, но и для семян шаровидной формы диаметром d = а = b = c.
При неблагоприятных сочетаниях размеров (d , t )
“ “ “ “ ' min ’ max'
согласно нашему расчёту превышение фактической длины L1 ячейки над размером D может достигать 40 %, что способствует ее заполнению двумя семенами. Использование выровненного посевного материала с размерами d»D снизит L1 практически до величины D и сведет отрицательное влияние проточки к минимуму. Но сортировка требует дополнительных материальных затрат и приводит к непродуктивному отходу семенного материала. Более рациональный путь - корректировка обоснованной, например, из условий (1) и (2) длины ячеек, в сторону уменьшения на величину 2-h при разработке новых и модернизации имеющихся дисковых высевающих аппаратов с цилиндрическими ячейками и проточкой под выталкиватель. В нашем случае обоснованная длина ячейки - диаметр D. .Длина ячейки с учетом проточки
L= D-2-h=2-D-d+/d2- t2- /D2- t2, (4)
где L - длина ячейки с учетом проточки, мм. Достижения науки и техники АПК, №05-2010 __
Из формулы (4) следует, что при d = D и любой ширине t длина ячейки, определенная с учетом проточки, не будет превышать длины ячейки, обоснованной без учета проточки, L = D. При отсутствии проточки и размерах d < D, длина ячейки L = D. Если, как в нашем случае, проточку из конструкции исключить невозможно, то размер t необходимо снизить до минимума, используя выталкиватель семян минимально возможной толщины. В проточку не должно западать самое мелкое семя. При распределении d по нормальному закону, d = М ± 3о, где М и о математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение d соответственно. Максимальное значение t < М - 3 о.
На рис. 2 представлена зависимость длины L ячейки от ширины проточки и размера семян в виде линий уровня поверхности отклика, построенных по формуле (4) при фиксированном значении D = 5 мм, позволяющая определять параметры ячейки исходя из конкретных размеров семян.
На основании анализа полученной поверхности при посеве семян с размером d = М = 3,94 мм, у = ± 0,23 мм и L =4,9 мм. При d = М - 3 о = 3,25 мм максимальное
’ “ min ’
значение ширины проточки, исключающее двойное заполнение ячейки, t <1,3 мм.
’ max ’
Выводы. В высевающих аппаратах кольцевая проточка диска под выталкиватель увеличивает фактическую длину ячеек, в сравнении с диском без проточки. Разница может достигать 40 %, что приводит к заполнению ячеек двумя семенами. Использование полученных автором зависимостей при определении размерных параметров ячеек высевающих дисков с проточкой позволит адаптировать их к семенам с высокой точностью, что обеспечит стабильное заполнение ячеек одиночными семенами и повысит качество работы высевающих аппаратов.
Литература.
1. Горячкин В.П. Собрание сочинений: в 3 т. - 2-е изд. - М.: Колос, 1968. - Т. 1. - С. 245.
2. Бузенков Г.М., Ма С.А. Машины для посева сельскохозяйственных культур. - М. : Машиностроение, 1976. - С. 184.
3. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - 13-е изд. испр. - М. : Наука, Гл. ред. физ.-мат . лит., 1986. - С. 185.
FEATURES OF SUBSTANTIATION OF SIZE OF CELLS SOWING DISK WITHGROOVE S.N. Kobchenko
Summary. Features of placement of seeds in cylindrical cell of sowing disk with groove under pusher are considered. The estimation of influence of width of groove on adaptation of a cell to the sizes of seeds is executed. Settlement dependences for definition of parameters of cells with groove of devices of exact seeding are received.
Key words: device of exact seeding, cells of sowing disk with groove, seeds, adaptation.
УДК 631.371:621.311.004.18
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЯХ АПК
С.А. РАКУТЬКО, кандидат технических наук, доцент
Дальневосточный ГАУ E-mail: sergej1964@yandex.ru
Резюме. Рассмотрены этапы преобразования энергии в технологическом процессе облучения. В качестве обобщенного параметра эффективности передачи энергии на каждом этапе предлагается считать энергоемкость этапа. Изменение ее величины так же служит показателем эффективности усилий по энергосбережению на каждом этапе. Произведена численная оценка эффективности энергосберегающих мероприятий на примере выращивания растений в условиях светокультуры. Установлено, что в этом случае больше всего повышает эффективность использования энергии стабилизация электрического питания (в 1,6 раза), а при совместном применении рассмотренных ЭСМ она возрастает в 4,14 раза. Ключевые слова: оптические электротехнологии, технологический процесс облучения, энергоемкость, энергосбережение, светокультура.
Повышение энергетической эффективности оптических электротехнологий (ОЭТ), то есть технологических процессов, в которых оптическое излучение (ОИ) используется как специфический энергетический фактор - наиболее наукоемкая задача для сельскохозяйственного производства, по сравнению с другими технологиями.
В исследованиях эффективности использования энергии в ОЭТ АПК можно выделить несколько периодов.
Первый (до конца 70-х гг.) характеризовался экстенсивным развитием применения ОЭТ, чему способствовали низкие тарифы на электроэнергию для сельскохозяйственных потребителей и небольшие капитальные затраты на серийно выпускаемые светотехнической промышленностью источники излу-
68 -----------------------------------------------
чения (ИИ), что определяло высокую экономическую эффективность применения оптического облучения. Для этого периода характерна оценка совершенства ОЭТ по спектральной эффективности, определяющей степень согласования спектров излучения ИИ и поглощения облучаемого объекта (ОО).
Второй период (начало 80-х годов) характеризуется все большим вниманием исследователей к энергетическим аспектам ОЭТ в связи с увеличением потребления электроэнергии на облучение. В ряде исследований тех лет, касающихся наиболее энергоемкого ИК-облучения, сделаны первые комплексные оценки основных составляющих энергетического баланса ОЭТ [4,8].
Третий период ознаменовался выдвижением на первый план работ по фотометрическому совершенствованию системы «облучатель - объект». Научные основы исследований в этом направлении заложены в трудах [1].
На четвертом этапе была предпринята попытка поиска общих закономерностей процессов, происходящих в объектах ОЭТ, на основе рассмотрения термодинамики процесса облучения [2]. Были выявлены новые резервы повышения эффективности использования электроэнергии в ОЭТ Однако фундаментальные математические соотношения и закономерности, полученные с применением термодинамического подхода, а также применяемый математический аппарат оказались весьма сложными, что стало препятствием для их использования в практике энергослужбы предприятия.
Дальнейшим развитием этих исследований должен быть поиск более удобного критерия эффективности использования энергии в ОЭТ по результатам энергоаудита. Исследования необходимо направить на рассмотрение движения потока энергии в технологическом процессе через все этапы ее преобразования, определяющие общую эффективность применения энергии. Такой подход характерен для работ Н.В.Ксенза [3].
_ Достижения науки и техники АПК, №05-2010
