СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ НА ДВИЖЕНИЕ МНОГООПОРНЫХ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Технические науки

<1

УДК 631.347.084.13

СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ НА ДВИЖЕНИЕ МНОГООПОРНЫХ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН

РЯЗАНЦЕВ Анатолий Иванович, д-р техн. наук, профессор кафедры технических систем в АПК, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, ryazantsev.41@mail.ru

АНТИПОВ Алексей Олегович, канд. техн. наук, магистрант кафедры технических систем в АПК, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, antipov. aleksei2010@yandex.ru

ЦВЕТКОВ Андрей Владимирович, инженер, Государственный социально-гуманитарный университет

Доказано, что эффективность применения многоопорных электрифицированных дождевальных машин (МЭДМ) определяется надежностью их процесса движения, обусловленной тяговыми характеристиками опорных тележек. Приведены данные исследований по оценке конструкции приводов на примере машины «Кубань-ЛК1». Даны рекомендации по снижению энергетических затрат при движении, посредством обоснования различных схем оснащения мотор-редукторами колесных систем. Отмечается, в целях исключения непроизводительных затрат мощности, необходимости постановки на кажноее колесо тележки машины независимого привода с высокоэффективным зубчатым зацеплением. Выявлено, что за счет оборудования привода ходовых тележек многоопорных электрифицированных дождевальных машин «Кубань-ЛК1» раздельными приводами с волновыми передачами повышается коэффициент полезного действия с 0,47 (для серийной машины) до 0,79 (для усовершенствованной), что обеспечивает снижение энергетических затрат на движение модернизированной машины на 57,2%.

Ключевые слова: дождевальная машина, энергетические затраты, электрифицированные машины, пневматические шины, электропривод.

Введение

На основе проведенных в последние годы исследований, с учетом зарубежных данных разработаны механико-технологические решения, которые позволят в короткие сроки повысить эффективность использования в хозяйствах дождевальных машин, в том числе далеко не новых и вновь поставляемых, посредством их усовершенствования.

Следует отметить, что вопросы по усовершенствованию, в том числе по снижению энергетических затрат, в полной мере относятся и к многоопорным дождевальным машинам, работающих в движении по кругу «Фрегат» и «Кубань-ЛК1» [1].

На серийных тележках электрифицированной дождевальной машины «Кубань-ЛК1» применяется привод, состоящий из мотора-редуктора, выходные валы которого через карданные соединения передают крутящий момент на входные валы колесных редукторов, приводящих во вращение колеса тележки. Данная конструкция привода из-за блокированных связей и применения в нем затратных червячных передач не обеспечивает экономного потребления энергии.

Исследование электропривода многоопорной дождевальной машины

Развиваемый электродвигателями опорных тележек электрифицированных дождевальных машин, например, "Кубань-ЛК1", крутящий момент через трансмиссию передается на ведущие колеса, величина которого определяется по зависимости:

(1)

где Мд - крутящий момент электродвигателя; jт - передаточное число трансмиссии; г|р - коэффициент полезного действия. При анализе затрат мощности основной характеристикой опорной тележки является тяговый показатель (пт), который выражают в виде произведения трехт коэффициентов полезного действия, учитывающих, кроме потерь в трансмиссии (пт), затраты на буксирование (пб) и перекатывание (гу:

Пт = Птр ■ Пб ■ гн (2)

Коэффициенты п, и пб характеризуют тяговые качества опорной тележки, а их произведение называется коэффициентом полезного действия ходовой системы птр. Величина его у опорных тележек машины колеблется в больших пределах и в основном зависит от условий работы, конструкции и параметров ходовой системы, а также весовой нагрузки.

Для передачи крутящего момента от двигателя к колесам в самоходных средствах нашли применение три основные схемы трансмиссии:

1. Момент подводится только к одной оси.

2. Момент подводится к обеим осям, связь между осями дифференциальная.

3. Момент подводится к обеим осям, связь между осями блокированная.

В общем случае может быть любая связь между колесами, в том числе и отключенные от привода ведомые колеса.

Основное условие при выборе трансмиссии

© Рязанцев А. И., Антипов А. О.,Цветков А. В., 2016г

в ходовых устройствах дождевальных машин с электроприводом (ременная, цепная, шестеренчатая и др.) - обеспечение малой скорости движения тележек с относительно небольшим числом передаточных пар (деталей), компактности, высоких к.п.д. и надежности. Это усложняется тем, что современные малогабаритные электродвигатели имеют высокую частоту вращения. Редуцирование частоты вращения можно осуществлять при помощи зубчатой, гидравлической и др. передач. Основным критерием выбора того или иного типа

передачи является металлоемкость. Самой низкой металлоемкостью обладают зубчатые передачи.

В настоящее время на опорных тележках дождевальной машины «Кубань-ЛК1» применяется привод, состоящий из мотора-редуктора, выходные валы которого через карданные соединения передают крутящий момент на входные валы колесных редукторов, приводящих во вращение колеса тележки (блокированная связь, рис. 1).

1 - мотор-редуктор; 2 - высокослойные шины 18,4-24 Рис.1 - Схема (а) и общий вид (б) серийной самоходной тележки дождевальной машины «Кубань-ЛК1»

При блокированном приводе в определенных случаях возможна циркуляция мощности в трансмиссии вследствие неравномерности окружных скоростей колес, что снижает к.п.д. машины и отражается на износе шин. Дифференциальный привод исключает циркуляцию мощности, но имеет другой недостаток, заключающийся в том, что если одно колесо попало в худшее условие сцепления, то другое колесо вследствие дифференциального эффекта, не может развить полностью сцепных качеств, хотя и находится в лучших сцепных условиях. У опорных тележек с блокированным приводом выравнивание поступательных

скоростей обоих колес может быть достигнуто только при условии буксования или скольжения одного из них.

Кроме того, значительные потери мощности привода происходят в трех червячных передачах, входящих в него (одна - в мотор-редукторе, две - в колесных редукторах), их к.п.д. не превышает 0,5.

Наилучшие тяговые показатели привода могут быть получены при оснащении каждого колеса тележек машины независимым мотор-редуктором с высокоэффективным зубчатым зацеплением (рис. 2), то есть момент подводится только к одной оси.

1 - мотор-редуктор; 2 - низкослойные шины 18,4-24; 3 - волновая передача Рис.2 - Схема (а) и общий вид (б) усовершенствованной самоходной тележки дождевальной машины «Кубань-ЛК1»

В настоящее время отечественная промышленность осваивает производство нового вида зубчатых передач, получивших название волновых. Отличительной особенностью последних является использование гибких зубчатых колес, за

счет чего передачи приобретают новые свойства и возможности. Возможность получения большего кинематического эффекта, малых габаритов, рациональной компоновки, осуществление передачи движения сквозь непроницаемые стенки и

Технические науки

<1

ряд других свойств волновых передач позволяют обеспечить широкое их внедрение на приводах опорных тележек дождевальных машин с электроприводом.

Волновые передачи имеют следующие преимущества:

1. Большое передаточное отношение - до 300 в одной ступени.

2. Большое число зубьев в одновременном зацеплении - до 40% от числа зубьев гибкого звена.

3. Сравнительно высокая кинематическая точность вследствие осреднения ошибки при большом числе зацепляющихся зубьев. Волновая передача имеет преимущество перед другими и по значению люфта.

4. К.п.д. волновых передач при одинаковых передаточных отношениях имеет примерно такие же значения, как и у планетарных, или многоступенчатых зубчатых передач (п = 0,8- 0,91).

5. Симметричность конструкции и, как следствие, малые нагрузки на валы и опоры.

6. Герметичность, при специальном исполнении позволяющая передавать движение в герметизированное пространство без скользящих уплотнений.

7. Уровень шума зубчатой волновой передачи ниже, чем у простой зубчатой передачи.

8. Широкий диапазон нагрузок и частот вращения.

9. Широкие кинематические возможности. По-

применять не только как редуктор или мультипликатор, но и как дифференциальный механизм (можно складывать два движения в одно или одно разделять на два). Известны конструкции волновых передач как вариаторов скорости.

10. Долговечность.

11. Многовариантность конструкции по типу генераторов, гибких колес, схемы взаимодействия кинематических звеньев и пр., что расширяет области применения.

12. Весьма заманчивым является возможность использования пространства внутри гибкого звена для расположения в нем двигателя или дополнительных устройств.

К недостаткам волновых передач можно отнести следующее:

1. Высокое значение нижнего предела передаточных отношений.

2. Сложность изготовления гибкого колеса и генератора волн, требующая специальной оснастки.

3. Сравнительно малая жесткость на начальном участке нагружения.

4. Отсутствие конструкций с перекрещивающимися осями.

Волновые передачи значительно расширяют области больших передаточных отношений и способствуют распространению быстроходных двигателей. Сочетание легкого двигателя с легкой передачей позволяет значительно уменьшить массу и габариты приводов.

добно планетарной, волновую передачу можно

В таблице 1 по данным исследований приведена сравнительная техническая характеристика при водов тележек серийной и усовершенствованной дождевальной машины «Кубань-лК1» [2,3].

Таблица 1 - Характеристика приводов электрифицированных дождевальных машин

Наименование показателей Тип привода

Серийный Усовершенствованный

1. Привод 4 АБАГ90L+ЗМЦ4-80 4АИРБ8004(Е)+МК-0,65

2. Количество электродвигателей 1 2

3.Тип связи блокированный Раздельный

4. Мощность электродвигателя, квт. 1,1 0,25

5. Частота вращения электродвигателя (выходного вала), об/мин 1440 (0,56) 1395 (0,67)

6. Общее передаточное отношение 2585 2082

7. К.П.Д. 0,47 0,79

8.Масса, кг 190 176

9. Тип шин высокослоистые 18,4-24 с удельным давлением 100 кПа низкослоистые 18,4-24 для слабых почв с удельным давлением 85 кПа

Как видно из таблицы, затрачиваемая мощность у усовершенствованного привода в целях устойчивого и надежного движения тележки машины не превышает 0,5 кВт (на два колеса), против 1,1 кВт, для серийного исполнения.

Заключение За счет усовершенствования привода ходовых тележек многоопорных дождевальных машин «Кубань - ЛК1» повышается коэффициент полезного действия с 0,47 (для серийной машины) до 0,79 (для усовершенствованной), обеспечивающий снижение энергетических затрат на движение модернизированной машины на 57,2%.

Список литературы

1.Рязанцев, А. И. Совершенствование тормозной системы дождевальной машины «Фрегат» [Текст] / А. И. Рязанцев, А. О. Антипов // Техника и оборудование для села. - 2015. - № 11.- С. 32-35.

2.Пат. 144001 Российской Федерации, МПК А0^25/09. Многоопорная дождевальная машина кругового действия [Текст] / А. И. Рязанцев, Н. Я. Кириленко, А. О. Антипов. - № 2014115759 ; заявл. 18.04.2014 ; опуб. 10.08.2014, Бюл. № 22. - 2 с.

3.Рязанцев, А. И. Проходимость многоопорных дождевальных машин [Текст] / А. И. Рязанцев. -Рязань : РГАТУ, 2015. - 237 с.

ENERGY CONSUMPTION REDUCTION FOR MULTIPLY SUPPORTED ELECTRIC SPRINKLERS DRIVE

Ryazantsev Anatoly I., doctor of technical sciences, professor of technical systems in agriculture, Ryazan State University named after PA Agrotechnological Kostychev, ryazantsev.41@mail.ru

Antipov Alexey O., Candidate of Technical Sciences, graduate student Department of technical systems in agriculture, Ryazan State University named after PA Agrotechnological Kostychev, antipov.aleksei2010@ yandex.ru

Tsvetkov Andrei V., Engineer, State social-humanitarian University

It is proved that the efficacy of MADM is determined by the reliability of their process of motion due to traction supporting trolleys. The data of researches on the assessment of the design of drives on the example machine "Kuban-HK1". Recommendations for reducing energy costs when driving through the justification of the various schemes of equipping a motor-reducer of wheel systems. It is noted, in order to avoid wastage of power, necessity of statement on kanoehe wheel truck car wheel independent with high-performance gearing.

It is revealed that due to the equipment driving the running telly electrified multisupport sprinkling machines "Kuban-HK1" separate drives with wave transmission, increases efficiency from 0.47 (forproduction machines) to 0.79 (for advanced), reduces energy costs for the movement of the upgraded machines by 57.2%.

Key words: irrigation system, energy costs, electric cars, pneumatic tires, electric

Literatura

1.Ryazantsev, A.I. Sovershenstvovanie tormoznoy sistemyi dozhdevalnoy mashinyi «Fregat» [Tekst]/A.I. Ryazantsev, A.O. Antipov// Tehnika i oborudovanie dlya sela. - #11. - 2015. - 32 - 35 s.

2.Pat. 144001 Rossiyskoy Federatsii, MPK A01G25/09. Mnogoopornaya dozhdevalnaya mashina krugovogo deystviya [Tekst] / A.I. Ryazantsev, N.Ya. Kirilenko, A.O. Antipov. - # 2014115759, zayavl. 18.04.2014, opub. 10.08.2014, Byul. #22. - 2 s.

3.Ryazantsev, A.I. Prokhodimost mnogoopornyih dozhdevalnyih mashin [Tekst] / A.I. Ryazantsev. -Ryazan: FGBOU VPO RGATU, 2015. - 237 s.

УДК (001.76:631.333):(547.992:631.87)

СНИЖЕНИЕ АБРАЗИВНОГО ИЗНОСА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ ИЗ ТОРФА УШАКОВ Олег Валентинович, канд. с.-х. наук, заведующий отделом, ovushakov62@mail.ru СОКОЛИН Виталий Михайлович, инженер, ст. научн. сотрудник, sokolin89@mail.ru Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации и информатизации агрохимического обеспечения сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИМС)

КОСТЕНКО Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, km340010@rambler.ru

Наиболее часто гуминовые удобрения производят из торфа. В состав торфа входит органическая часть: гумус, растительные остатки и их неперегнившие части, битумы, водорастворимые и легкогидролизуемые, гуминовые вещества, целлюлоза и минеральная часть: зола, песок, гравий, глинистые и землистые включения. Для переработки торфа и получения ценных гуминовых удобрений применяют предварительную механическую обработку сырья. Наличие в сырье твердых механических частиц, особенно песка, который из-за своих физических свойств отрицательно влияет на оборудование, приводя к износу абразивного типа, представляет собой большую проблему. При высоком содержании песка увеличивается расход щелочи для экстрагирования гуминовых веществ. Песок и другие твердые включения приводят к износу оборудования и появлению металлической микростружки, которая вступает в реакцию с гуминовыми веществами, переводя их в нерастворимые формы. Песок в торфе содержится в трех формах: свободной, механически связанной и химически связанной. Торф проходит предварительную подготовку на вибросите, где от основной массы отделяют твердые включения: корни растений и их неразложившиеся остатки, камни, слежавшиеся комки. В емкость реактора подаются вода, прошедшая через активатор, и подготовленный торф. После происходит перемешивание с образованием торфоводной суспензии в реакторе. Для анализа на содержание песка и дисперсность продукта отбирались образцы суспензии со всего объема. Затем весь объем суспензии перекачивался гомогенизатором в накопительную емкость, где добавляли щелочь и еще раз перекачивали через гомогенизатор. Разбавление водой торфа в соотношении 1:4 и гидродинамическое воздействие на торфяную суспензию позволяет эффективно удалять более 67% песка, свободно находящегося в торфе и физически связанного с торфяными частичками. Химически связанные частицы песка необходимо отделять на следующем этапе при совместном механическом и химическом воздействии, с осаждением в фильтрах.

Ключевые слова: торф, гуминовые удобрения, абразивный износ, песок, технологическая линия, принцип пескоотделения.

© Ушаков О. В., Соколин В. М., Костенко М. Ю., 2016г