CC BY
12
Gabaev Aliy Halisovich, Candidate of Technical Sciences Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokova 1V Lenin Ave., Nalchik, Kabardino-Balkarian Republic, 360030, Russia E-mail: [email protected]
During operation, the machines are subjected to various operational influences, as a result of which their technical condition changes, which worsens their technical and economic indicators, operating speeds decrease, traction resistance increases, and productivity decreases. The main reasons for the decrease in the initial characteristics are a change in geometry as a result of wear. External factors affecting reliability include: climatic conditions, soil properties, level of maintenance and repair. Internal factors causing a change in the initial characteristics include imperfection of the structure (physicomechanical properties of the materials used for the manufacture of parts), technology for their manufacture and repair. Product reliability is a generalized property that includes the concepts of reliability and durability. Soil properties have a significant impact on longevity, especially when working in conditions of increased clogging with stones and crop residues. When working in difficult soil and climatic conditions, the load on the working bodies of agricultural machines increases by 1.5 to 3 times, the number of failures increases. The article presents the results of a study devoted to improving the reliability and reliability of the furrow-forming working bodies of sowing machines for conditions of high humidity and contamination with crop residues. The time required to restore health is 0.45 hours. for an experimental furrow-forming working body and 0.87 hours. for serial furrow-forming working body. The availability factor (stationary) was 0.995 for the experimental and 0.990 for the serial furrow-forming device, based on which we can conclude that the furrow-forming working body is more suitable for repair. The readiness coefficient (non-stationary) shows a higher degree of readiness for the work of the experimental furrow-forming working body in comparison with the serial opener.
Key words: soil; disk; opener; furrow.
-♦-
УДК 631.554 001.57
Разработка комбинированной системы очистки зернового вороха зерноуборочного комбайна
А.П. Ловчиков1, д-р техн. наук, профессор; А.О. Бжезовский1, аспирант;
З.В. Макаровская2, д-р техн. наук, профессор
1 ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ
2 ФГБОУ ВО Московский ГУПП
Исследование проведено с целью обоснования методического подхода к математическому моделированию сепарации зернового вороха при комбинированной очистке зерноуборочного комбайна. Исследование базируется на общелогическом методе и математическом анализе. В результате проведённого исследования установлено, что зерновой ворох на решётах очистки зерноуборочного комбайна можно рассматривать как многокомпонентную и многоскоростную смесь, которая характеризуется пористостью из-за #-го числа компонентов. Аналитические зависимости свидетельствуют о сложном характере движения компонентов в смеси зернового вороха, что необходимо учитывать как при разработке математической модели сепарации зернового вороха, так и в комбинированной системе очистки зерноуборочного комбайна.
Ключевые слова: зерноуборочный комбайн, очистка зернового вороха, комбинированная система, математическая модель сепарации.
Зерновой ворох, поступающий на воздушно-решётную очистку зерноуборочного комбайна, состоит из таких фракций, как зерновая масса, чешуйки колоса, измельчённые части колоса и стебля, внутри которого в качестве скелета присутствует технологический воздух [1 - 7]. При этом зерновой ворох очистки комбайна можно рассматривать как многокомпонентную и многоскоростную смесь, для которой характерна структура.
Исследование проводили с целью обоснования методического подхода к математическому моделированию сепарации зернового вороха при комбинированной очистке зерноуборочного комбайна. Исследование базируется на общелогическом методе и математическом анализе.
Результаты исследования. Поскольку зерновой ворох очистки зерноуборочного комбайна состоит из зерновой массы (полноценное, щуплое и дроблёное зерно), половы (остатки колоса и стебля) и технологического воздуха, его можно рассматривать как среду или смесь, состоящую из п - компоненты, в которой находятся зерновая масса / и поток технологического воздуха. Приведённая плотность /-й компоненты (/ = 1, 2... п), т.е. массу компоненты, приходящуюся на единицу объёма смеси, можно обозначить р,, а её истинную плотность - через . Тогда смесь (зерновой ворох) может быть описана уравнением, связывающим приведённую плотность р- с истинными плотностями компонентов:
ИЗВЕСТИЯ ОРЕНБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АГРАРНОГО УНИВЕРСИТЕТА
2020 • № 3 (83)
П + Г2 + + т = 1 Р1 Р2 Рп
(1)
Для лучшего понимания процессов, происходящих в зерновом ворохе на решётах очистки зерноуборочного комбайна, введём понятие пористость половы кп, которое определяется соотношением:
, = р,/р° (/ = 1, 2... п) (2)
и представляет собой объёмные доли компонент, что можно отразить аналитическим выражением: к/п = V, / V, (3)
где V, - объём, занимаемый ,-й компонентой (половой);
V - объём смеси (зернового вороха).
Наличие движения технологического воздуха в зерновом ворохе на решётах очистки с некоторым давлением Р позволяет рассматривать среду или смесь в некотором приближении как равномерную пористую.
Приведённую плотность зернового вороха на решётах очистки комбайна как пористой смеси рп можно определить через истинную плотность рЦ формулой:
рп = ту • рп, (4)
где ту - объёмная пористость.
Сквозь единицу площади поверхности зернового вороха, расположенной в данном сечении с поверхностной пористостью т*, за единицу времени протекает следующая масса:
рп •
тх • у„
(5)
нормальная к
где уп - компонента скорости рассматриваемому сечению. Тот же расход, выраженный через приведённую рп, будет равен р^ Уп. Следовательно:
о •
рп
тх • Уп
или
Тогда:
рп
0 • т =
Рп • Уп
Рп.
рп
0 • т =
ту • рп
или
Исходя из этого написанное уравнение на основе взаимно проникающего движения многокомпонентной и многоскоростной смеси в эйле-ровских переменных имеет вид [8]:
рп • (1 + / ) • = -т* • grad Р +
N
(7)
+ рп Е к/ п • (У/ • Уп ) + рп
• Fn
/=1
При этом
пр /
р,,
рп'
N /=1
где ^пр/ - коэффициент присоединённой массы ,-й компоненты к п-компоненте (дроблёного и щуплого зерна к полноценному или чешуек колоса к частям колоса и стебля).
Тогда уравнение сохранения массы зернового вороха на решётах очистки зерноуборочного комбайна примет вид:
Фп дг
N
+ ^ (рп • Уп ) = Е/ п = 1, 2... N.
/=1
(8)
тх = ту. (6)
Равенство (6) свидетельствует о том, что поверхностная пористость смеси (зернового вороха) равна её объёмной пористости.
Из выражения (6) следует равнозначность влияния как пористости поверхности, так и объёмной её доли на выделение свободного зерна из смеси. Кроме того, это равенство имеет большое значение для получения замкнутой системы уравнений, описывающих свойства зернового вороха очистки зерноуборочного комбайна как многокомпонентной и многоскоростной смеси.
Рассмотрим движение зернового вороха на решете очистки комбайна как многокомпонентной смеси, предположив, что сила взаимодействия компонент пропорциональна разности их скоростей, а сила взаимного сопротивления взаимно противоположна массе данной фазы.
Из выражения (8) следует, что изменение приведённой плотности ри смеси определяется прежде всего скоростными характеристиками её компонентов и интенсивностью / перехода массы из /-компоненты в 7-ю в единице объёма смеси в единицу времени, что необходимо учитывать при разработке как математической модели сепарации зернового вороха на решётах, так и комбинированной очистки зерноуборочного комбайна.
Вывод. В результате проведённого исследования установлено, что зерновой ворох на решётах очистки зерноуборочного комбайна можно рассматривать как многокомпонентную и многоскоростную смесь, которая характеризуется пористостью из-за ^го числа компонентов.
Кроме того, аналитические зависимости свидетельствуют о сложном характере движения компонентов в смеси зернового вороха, что необходимо учитывать как при разработке математической модели сепарации зернового вороха, так и в комбинированной системе очистки зерноуборочного комбайна.
Литература
1. Методический подход к моделированию технологического процесса зерноуборочного комбайна / Ловчиков А.П., Поздеев Е.А., Шагин О.С. [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 6 (74). С. 91 - 93.
2. К разработке стационарного процесса обмолота хлебной массы комбайном с классическим молотильно-сепарирующим устройством / А.И. Ряднов, А.П. Ловчиков, О.С. Шагин [и др.] // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2019. N° 2 (54). С. 314 - 322.
3. Методический подход к исследованию эффективности технологических процессов измельчения и разброса соломы зерноуборочного комбайна / А.П. Ловчиков, С.А. Турчани-
нов, А.О. Бжезовский [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2019. № 4 (78). С. 116 - 119.
4. Ловчиков А.П., Поздеев Е.А., Шагин О.С. Взаимопроникающие движения в воздушно-соломистой смеси при функционировании ИРС зерноуборочного комбайна // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. N° 5 (73). С. 152 - 154.
5. Результаты производственной проверки прямого комбайниро-вания с высоким срезом зерновых культур / А.П. Ловчиков, В.П. Ловчиков, Ш.С. Иксанов [и др.] // Известия Оренбург-
ского государственного аграрного университета. 2017. № 1 (63). С. 75 - 77.
6. Ловчиков А. П. Технико-технологические основы совершенствования зерноуборочных комбайнов с большим молотильным аппаратом. Ульяновск: Зебра, 2016. 111 с.
7. Снижение потерь и механических повреждений зерна при уборке урожая: метод. рекомендации / А.И. Завражнов, М.М. Константинов, А.П. Ловчиков [и др.]. Мичуринск: МГАУ, 2012. 82 с.
8. Рахимов Х.Р. Газовая и волновая динамика. М.: Московский университет, 1983. 200 с.
Ловчиков Александр Петрович, доктор технических наук, профессор Бжезовский Александр Олегович, аспирант
Институт агроинженерии ФГБОУ ВО «<Южно-Уральский государственный аграрный университет» Россия, 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 75 E-mail: [email protected]; [email protected]
Макаровская Зоя Вячеславовна, доктор технических наук, профессор ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств» Россия, 125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, 11 E-mail: [email protected]
The development of a combined system of grain-chaff separation of a grain-harvester-thresher
Lovchikov Alexander Petrovich, Doc postgraduate tor of Technical Sciences, Professor Brzhezovsky Alexander Olegovich
South Ural State Agrarian University 75 Lenin Ave., Chelyabinsk, 454080, Russia E-mail: [email protected]; [email protected]
Makarovskaya Zoya Vyacheslavovna, Doctor of Technical Sciences, Professor Moscow State University of Food Production 11 Volokolamsk highway, Moscow, 125080, Russia E-mail: [email protected]
The study was conducted in order to justify a methodological approach to the mathematical modeling of separation of grain heaps in the combined cleaning of a combine harvester. The study is based on the general logical method and mathematical analysis. As a result of the study, it was found that the grain heap on the sieves of cleaning the combine harvester can be considered as a multi-component and multi-speed mixture, which is characterized by porosity due to the N-th number of components. Analytical dependences indicate the complex nature of the movement of components in the mixture of grain heap, which must be taken into account both in the development of a mathematical model for the separation of grain heap and in the combined cleaning system of the combine harvester.
Key words: combine harvester, grain heap cleaning, combined system, mathematical model of separation. DOI 10.37670/2073-0853-2020-83-3-157-159
-Ф-
УДК 631.316.022
Результаты экспериментальных исследований взаимодействия рабочего органа культиватора с почвой при криволинейном движении
Н.Н. Устинов, канд. техн. наук; Ф.Р. Булатов, соискатель; А.В. Елизарова, аспирантка
ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
В статье приведены результаты экспериментальных исследований взаимодействия рабочего органа культиватора с почвой при криволинейном движении по дуге окружности. Для проведения эксперимента использовалась установка, позволяющая изучать взаимодействие рабочих органов почвообрабатывающих машин с почвой при движении по дуге окружности в полевых условиях. Измерение составляющих тягового сопротивления производилось одноточечными тензометрическими датчиками, установленными ортогонально, позволяющими измерить усилия, действующие на рабочий орган культиватора в окружном и радиальном
