CC BY
45
Наибольшее применение в теории псевдоожижения для всех режимов обтекания частиц нашла универсальная формула О.М. Тодеса.
В реальных условиях разгрузки и транспортирования вследствие полидисперсности частиц различной формы, плотности и шероховатости, а также неравномерности распределения потока воздуха по сечению решет и возмущающего действия «пузырей», проходящих через слой, унос начинается при скоростях, ниже рассчитанных по формуле (9). Некоторые частицы материала, выброшенные из псевдоожиженного слоя при Уун, могут быть подхвачены воздушным потоком и вынесены за пределы камеры, поэтому величина Уун согласно формуле (9) должна корректироваться с учетом конкретных условий работы аэрожелоба.
Выводы
В настоящее время послеуборочной обработки зерна, а именно, в процессах активного вентилируемой и пневматической выгрузки зерна из сооружений, как бункерного, так и напольных типов, значительное место нашли аэрожелоба. Особо предпочтительными являются аэрожелоба трехканальной конструкции, отличающиеся более широкой раздачей воздуха в зерновую массу. В статье приводятся схемы трехканального аэрожелоба и зерновой насыпи с характеристикой состояний зернового слоя в процессе пневморазгрузки и расчета критической скорости, при которой начинается выгрузка воздухом.
Литература
1. Онхонова, Л.О. Научные основы создания и применения универсальных аэрожелобов в процессах послеуборочной обработки зерна и семян / под ред. акад. Россельхозакадемии В.И. Анискина. - М.: Изд-во ВИМ, 2000. - С.250.
2. Гинзбург, А.С. Сушка пищевых продуктов в кипящем слое / А.С. Гинзбург, В.А. Резчиков. - М.: Пищевая пром-сть, 1966. - С.196.
3. Тодес, О.М. Аппараты с кипящим зернистым слоем / О.М. Тодес, О.Б. Цитович. - Л.: Химия, 1970. - 296 с.
'-------♦------------
УДК 631.3.072 И.Е. Донцов
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ МТА (КМТА) С ФРОНТАЛЬНЫМИ И ЗАДНИМИ НАВЕСНЫМИ ОРУДИЯМИ
В статье описаны новые схемы КМТА, обеспечивающие устойчивость движения, уравнение колебаний, методы расчета основных параметров агрегатирования и результаты полевых испытаний. Ключевые слова: трактор, орудия, колебания, устойчивость движения.
I.E. Dontsov
DEVELOPMENT OF NEW COMBINED MACHINE-TRACTOR UNIT (CMTU) WITH FRONT AND REAR MOUNTED IMPLEMENTS
The new mechanisms of CMTU which ensure stability of motion, equation of fluctuations, techniques for calculation of the basic parameters of aggregation and field tests results are given in the article.
Key words: tractor, implements, fluctuation, stability of motion.
Основным условием работоспособности КМТА является устойчивое движение машин и орудий. В статье описаны новые схемы КМТА, обеспечивающие устойчивость движения фронтальных и задних навесных орудий, дифференциальное уравнение колебаний орудий, методы расчета основных параметров агрегатирования и результаты полевых испытаний.
Исследованиями [1] установлено, что для фронтальных и задних навесных орудий, по сравнению с жесткой схемой соединения орудий и трактора, предпочтительней шарнирная схема. При этом фронтальное орудие, как правило, неустойчиво, а заднее орудие, практически, всегда устойчиво. На рисунке 1 показаны
схемы агрегатирования трактора с навесными орудиями, обеспечивающие устойчивость фронтального орудия за счет заднего. Для этого на движение фронтального и заднего орудий накладывают ограничения, вводя между ними дополнительные кинематические связи. Для широкозахватных орудий (рис. 1, а) можно использовать простейшие связи в виде гибких стальных канатов, укрепленных по бокам орудий [2]. В узкобазовых КМТА (рис. 1, б) для тех же целей используют сообщающиеся гидроцилиндры, установленные, соответственно, между тягами фронтального и заднего механизмов навески.* Таким образом, механическая система «заднее + фронтальное орудия» имеет одну степень свободы. Если за обобщенную координату принять угол ср поворота фронтального орудия относительно трактора, то значение зависимой координаты <р поворота заднего орудия можно найти из соотношения
ср = 1(р (1)
где к - коэффициент пропорциональности. а1
Г А
б)
У А
Рис. 1. Схемы агрегатирования широкозахватных (а) и узкобазовых (б) орудий:1 - заднее орудие;
2 - трактор; 3 - фронтальное орудие; 4 - канат; 5 - гидроцилиндр; 6 - трубопровод
На схемах также обозначено: Я, Мо - главный вектор и главный момент сил сопротивления фронтального орудия с центром приведения в точке О; РЬ = - расстояние от точки Р присоединения тяг навески к трактору до оси подвеса орудия, на которой находится точка Ц ЬБ = ' - расстояние от точки I. до центра тяжести орудия (ЦТО) - точка § ЬБ = 1 - расстояние между точками ¡-¡лй] У о- скорость точки О в плоскости ХУ; 5 - угол между вектором скорости Уо и продольной осью орудия; х ~ угол между главным вектором R сил сопротивления и продольной осью орудия; a, Ь - расстояния между точками крепления тяг, соответственно, к трактору и орудию. Аналогичные обозначения параметров заднего орудия помечены штрихом, например, ^, M'D, й' и т.д.
Принято допущение, что колебания орудий малы и происходят в горизонтальной плоскости ХоУо, которая движется по неподвижной плоскости ХУ равномерно и прямолинейно со скоростью Ц вместе с центром тяжести трактора - точка О.
Для составления дифференциального уравнения колебаний механической системы «заднее + фронтальное орудия» воспользуемся полученным ранее [1] уравнением колебаний несвязанного фронтального орудия. Оно имеет вид
ахф \-а2ф \-аъср - ), (2)
где ах = п\1 + 1- г>]2 + 1- г)210;
* Заявка на патент РФ № 2008145546, приор. от 18.11.08.
э/2 [1+1-Ор
а7 = У а ---------------——■
■ К ’
а3= -Ы[(\-и)2а у - 1 -и)(а - )+ ].
В формулах (2) используются обозначения: а /3 - силовые параметры орудия, характеризующие пропорциональность, соответственно, х~ > и и = г/Ь - передаточное число навесного
устройства; р - 10И, где с/0 - расстояние до точки приведения, в которой ¡5 = ) и, соответственно, Мв = ), названное приведенной длиной орудия; /0 - момент инерции орудия относительно ЦТО; т -масса орудия.
Уравнение колебаний несвязанного заднего орудия имеет аналогичный вид [1]
а\ ф -ь<2'2 ф -ьяг'з ср = ), (3)
где а\ = 1^171= гс';/= - \и= *';,? = - ';/0 - г'0),
¿/'2 = 12(Я= ^';/= ■ \а -а ,и= 1',р р К= ло).
а'3 = а3(Я = Я';1 = -I ,а = х ;и = и'\р—э .
С учетом соотношения (1) имеем: (р = :ф , ф = :ф , ф = :ф . Откуда для механической системы «заднее + фронтальное орудия» получим уравнение колебаний в виде
(а1+кй1)ф ь а2+кс12')ф ь а3+кс13)(р = ). (4)
На основании критериев Рауса-Гурвица условия устойчивости рассматриваемой механической системы:
а2 + ка'2 > ) - колебательная устойчивость; (5)
а3 + кдз > ) - апериодическая устойчивость. (6)
Заметим, что всегда а2> ) и а'2> ). Поэтому для расчета параметров агрегатирования можно ограничиться условием (6) апериодической устойчивости. В формулу (6) вместо а3 и а'3 подставим их значения из выражений (2), (3) и перепишем условие устойчивости механической системы в виде
К’ <*-2, (7)
л1/' <2
где <2= 1 — и}2а э - \ — и){сс - )+ - удельный (безразмерный) обобщенный момент фронтального орудия, <2'=<2(а — х ,и = и',р= ? - удельный обобщенный момент заднего орудия.
Из формулы (7) следует, что при рациональном выборе основных параметров агрегатирования (к, и',
и, р', р) имеется возможность уравновесить «тяжелое» фронтальное орудие за счет более «легкого» заднего или, при прочих равных условиях, более длинное фронтальное за счет более короткого заднего орудия. Это в значительной степени расширяет список фронтальных орудий из числа тех, устойчивость которых нельзя обеспечить известными методами [1].
Для определения влияния параметров и, ао и р на значение О показан график (рис. 2) зависимости удельного обобщенного момента О от передаточного числа и навески при различных значениях ао и р. Как видим, во всех случаях удельный обобщенный момент возрастает с увеличением параметра р, т.е. с увеличением длины орудия. В то же время, с увеличением параметра ао при и > значение О уменьшается, а на интервале и < - увеличивается. Важным является то, что на графике виден экстремум (минимум) функции при некотором значении иопт на интервале и > . Причем на интервале и < значение удельного обобщенного момента довольно быстро растет.
Передаточное число навески (u), безразмер.
Рис. 2. Зависимость Q от передаточного числа навески и при различных значениях р и ао
Это означает, что для уменьшения дестабилизирующего момента от фронтального орудия нужно мгновенный центр вращения фронтальной навесной системы располагать впереди оси подвеса (и > ) с тем, чтобы и —» пт. Для увеличения стабилизирующего момента заднего орудия нужно сближать точки крепления тяг навески к трактору (г/'< ), стремясь к г/' —>• . Стабилизирующий момент будет еще больше, если тяги задней навески расположить крестообразно («'< ))[3].
Из решения полученного дифференциального уравнения вытекает, что быстрее всего (оптимальное сочетание параметров) колебания затухают при максимальном значении целевой функции
+ ka\ ) — /(о, + ka\ )2 — [(а, + ка\ )(а3 + ка\ )
tj = —------------------ —-------------------------------------------------------->- Lax. (8)
2(ах + ка\ )
Для проверки работоспособности предлагаемых КМТА на трактор ДТ-75К (кл. 30 кН), оснащенный фронтальным и задним механизмами навески (/= ),862м, Г= ),872л/), было установлено дополнительное гидравлическое оборудование по схеме, показанной на рисунке 1, б, с коэффициентом пропорциональности к - ,42...1,5. Передаточные числа навесных систем: и= ,59 (м = ,27), и'= ),45. Для фронтального навешивания выбран лесной двухотвальный плуг ПКЛ-70. Для работы впереди трактора плуг подвергся незначительным изменениям. Раму плуга повернули на 1800, как показано на рисунке 3, а. При этом все конструктивные элементы серийного плуга остались без изменений. Не требует больших затрат и вариант модернизации плуга в виде технологического модуля (рис. 3, б), который можно навешивать как сзади, так и впеоеди тоактооа.
Рис. 3. Плуг ПКЛ-70 для фронтального навешивания (а) и для навешивания сзади и впереди трактора (б):
1 - корпус плуга; 2 - рама
Полевые испытания на полигоне Учебно-опытного лесхоза ВГЛТА показали следующие результаты. КМТА на базе трактора ДТ-75К с навешенным впереди плугом ПКЛ-70, а сзади с посадочной машиной СБН-1А (ПКЛ-70 + ДТ-75К + СБН-1А) работает устойчиво, трактор управляем. Тяговые сопротивления и мас-
сы орудий: ПКЛ-70, соответственно, 5,8...6,2 кН и 420 кг, СБН-1А - 6,3...6,7 кН и 810 кг. Отклонения нарезанных борозд от заданной прямолинейной траектории на длине гона 100 м не превысили 12 см. Во всех случаях сошник посадочной машины ни разу не вышел за пределы нарезанной борозды. Были также испытаны КМТА различного технологического назначения: ПКЛ-70 + ДТ-75К + культиватор лесной бороздной КЛБ-1,7 (2,8...3,1 кН и 510 кг)*; ПКЛ-70 + ДТ-75К + культиватор дисковый для склонов КДС-1,8 (5,8.6,5 кН и 620 кг); ПКЛ-70 + ДТ-75К + культиватор ротационный лесной КРЛ-1А (1,5...1,9 кН и 305 кг). За исключением последнего все испытанные КМТА работали устойчиво. Была отмечена закономерность: чем меньше масса и тяговое сопротивление заднего орудия, тем хуже показатели прямолинейности борозд, нарезаемых фронтальным орудием.
Выводы
Описанные схемы КМТА дают возможность существенно расширить список фронтальных орудий из числа тех, устойчивость которых нельзя обеспечить известными методами. При этом значительно снижаются расходы по изготовлению фронтальных орудий. В результате получают технологический модуль, который можно навешивать как сзади, так и впереди трактора. Для специалистов-практиков это дает возможность из ограниченного набора орудий скомплектовать больше вариантов комбинированных МТА с различными качественными свойствами.
Литература
1. Донцов, И.Е. Устойчивость движения МТА с орудиями фронтальной или задней навески / И.Е. Донцов
// Тракторы и с.х. машины. - 2008. - № 9.- С. 31-34.
2. А.с. 1743400 СССР, МКИ5 А 01 В 59/04. Почвообрабатывающий агрегат / И.Е. Донцов (СССР). -№ 4750104/30-15; заявл. 17.10.89; опуб. 30.06.92, Бюл. № 24.
3. А.с. 1160953 СССР, МКИ4 А 01 В 59/04. Навесное устройство трактора / Ю.И. Полупарнев, И.Е. Донцов
(СССР). - № 3639895/30-15; заявл. 07.09.83; опуб. 15.06.85, Бюл. № 22.
'--------♦------------
УДК 336.083.3 С.М. Биркин, Н.М. Антонов
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК НА ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ФЕРМАХ И КОМПЛЕКСАХ
В статье приведены данные по обоснованию применения нетрадиционных источников энергии в виде биогазовых установок на животноводческих фермах и комплексах для переработки жидкого навоза. Ключевые слова: биогаз, навоз, анаэробный, энергия, установка, ферма.
S.M. Birkin, N.M. Antonov SUBSTANTIATION OF THE BIOGAS INSTALLATIONS APPLICATION AT CATTLE-BREEDING FARMS
AND COMPLEXES
The data on a substantiation of the untraditional energy sources application in the form of biogas installations at the breeding farms and complexes for the liquid manure processing are given in the article.
Keywords: biogas, manure, anaerobic, energy, installation, farm.
Развитие животноводства является одним из основных направлений производственной деятельности агропромышленного комплекса. Высокий уровень механизации животноводческих комплексов позволяет получать высококачественную продукцию с меньшими трудовыми и энергетическими затратами. Обеспечение жизнедеятельности животных осуществляется системой инженерных сооружений, специальным оборудованием, основными и вспомогательными помещениями, которые в свою очередь требуют соответствующего теплоснабжения.
* Здесь и далее в скобках указано тяговое сопротивление и масса заднего орудия.
