CC BY
39
Выводы
1. Обоснована модель и разработан алгоритм оптимизации массоэнергетических параметров тракторов для операций основной обработки почвы.
2. Установлены рациональные скоростные режимы тяговых МТА для операций основной обработки почвы при изменении в широком диапазоне коэффициента приращения удельного сопротивления рабочих машин и агрегатов.
3. Разработаны принципы согласования тягово-скоростных характеристик трактора и рабочей машины, позволившие установить наиболее эффективные режимы их совместного функционирования в составе тягового МТА.
4. Определены рациональные тягово-скоростные режимы и массоэнергетические параметры тракторов общего назначения для операций основной обработки почвы.
Литература
1. Селиванов Н.И. Эффективное использование энергонасыщенных тракторов. - Красноярск, 2008. -231 с.
2. Селиванов Н.И. Расчет эксплуатационных параметров сельскохозяйственного трактора: метод. указ. -Красноярск, 2009. - 22 с.
3. Основы теории мобильных сельскохозяйственных агрегатов / В.А. Самсонов [и др.]. - М.: Колос, 2000. - 248 с.
4. Самсонов В.А. Оценка эффективности и сравнение тракторов при проектировании и модернизации // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2006. - № 3. - С. 11-16.
УДК 631.36 П.В. Бырдин, Д.В. Михальский
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОРЕХА ИЗ КЕДРОВОЙ ШИШКИ
В статье предложена методика устройства для извлечения ореха из кедровой шишки. Определена зависимость крутящего момента на валу шнека от геометрических параметров шнека, угла наклона упора a и от сил трения и реакции упора.
Ключевые слова: лесовосстановление, извлечение кедрового ореха, устройство, сила трения, реакция.
P.V. Byrdin, D.V. Mikhalsky
THEORETICAL RESEARCH OF THE DEVICE FOR THE NUT EXTRACTION FROM THE CEDAR CONE
The technique of the device for nut extraction from the cedar cone is offered in the article. Dependence of a twisting moment on a screw shaft on the screw geometrical paramétrés, stop a slope angle and on the friction forces and stop reaction is determined.
Key words: reforestation, ceder nut extraction, device, friction force, reaction.
Кедровые леса являются важнейшей лесной формацией. Они занимают обширный ареал, выполняют большую биосферную и средообразующую роль. Кедровые леса - это богатая пищевая база. Она может обеспечить население России высококалорийными продуктами питания, более ценными, чем продукты животноводства, так как белки и жиры, получаемые от кедровых орехов, особенно хорошо усваиваются человеческим организмом. В то же время кедровые леса являются неистощимой базой для получения древесины и важнейших химических продуктов высокого качества: живицы и ее производных лечебных веществ из хвои, ветвей и корней. Они служат благоприятной средой для обитания полезных животных и птиц, местом произрастания разнообразных ягод, грибов и лекарственных трав.
Проведенные вырубки кедровых древостоев в 70-90-х годах значительно истощили сырьевую базу в Сибири, что привело к необходимости увеличения объемов работ по их воспроизводству, то есть искусственному лесовосстановлению [1].
Для проведения работ по искусственному лесоразведению требуется большое количество орехов, которые в нашей стране и за рубежом в большинстве случаев заготавливаются при помощи ручного труда. Технологический процесс заготовки кедрового ореха состоит из двух основных операций - заготовки кедровой шишки и извлечения кедрового ореха из шишки.
В настоящее время существует множество устройств для извлечения из шишки кедрового ореха, принцип работы которых основан на разрушении кедровой шишки, то есть ее раскалывании, что приводит к нарушению целостности самого ореха и снижению производительности.
В этой связи для увеличения производительности работ по заготовке кедрового ореха и реализации искусственного восстановления кедровых лесов необходимо разрабатывать новые высокопроизводительные устройства для извлечения кедрового ореха без нарушения его целостности.
Для решения поставленной задачи было разработано устройство для извлечения ореха из кедровых шишек, общий вид которого представлен на рис. 1.
11 11 9 8 16 Я 15 П 18 12 19
Рис. 1. Схема устройства для извлечения ореха из кедровой шишки
Устройство для извлечения ореха из кедровой шишки содержит корпус 1 с установленным на нем электродвигателем 2, соединенным с ведущим валом 3, который установлен на подшипниковых опорах. На валу 3 установлен ведущий шкив 4, соединенный ременной передачей 5 с ведомым шкивом 6, установленным на валу 7. На валу 7 установлена шестерня 8, имеющая возможность приводить в движение кривошип 9, установленный на валу 10, который жестко прикреплен к пластине 11, соединенной с рабочим органом 12. Кривошип 9 имеет на одной стороне зубчатый венец 13, сопряженный с шестерней 8 и соединен с тягой 14, имеющей возможность приводить в движение толкатель 15, установленный на оси 16. Ось 16 установлена на стойке 17, жестко прикрепленной к рабочему органу 12. В корпусе устройства установлен желоб 18 для подачи шишки в рабочий орган 12. Рабочий орган 12 выполнен в виде усеченного конуса с упорами 19 на внутренней поверхности, в нижней части которого в половину диаметра сделаны отверстия 20 для прохождения вышелушенной массы, а в задней части - отверстия 21 для выхода остова шишки. Внутри рабочего органа 12 на валу 7 установлен шнек 22. Приемный бункер 23 выполнен в виде наклонной направляющей и сопряжен с входным отверстием 24 сортировочного барабана 25, выполненного в виде конусного цилиндра, закрепленного на валу 3 при помощи стальных прутков 26. Сортировочный барабан 25 состоит из двух секций: мелкой фракции 27 и крупной фракции 28. В секции мелкой фракции 27, имеющей по всей поверхности отверстия 29 для выхода технического ореха, на внутренней поверхности установлены кольцевые бурты 30. В секции крупной фракции 28 имеются по всей поверхности отверстия 31 для выхода семенного ореха на внутренней поверхности кольцевые бурты 32. Также сортировочный барабан 25 содержит выходное отверстие 33 для удаления крупных отходов, полученных при шелушении шишки.
При вращении вала 7 шнек 22 проталкивает шишку внутри рабочего органа 12, которая, в свою очередь, взаимодействует с упорами 19. В результате взаимодействия происходит отделение чешуек и ореха (отшелушенная масса) от остова шишки, который удаляется из рабочего органа 12 через отверстие 21. Отшелушенная масса через отверстия 20 в нижней части рабочего органа 12 попадает в приемный бункер 23, а из него в барабан 25, через входное отверстие 24. За счет вращения сортировочного барабана 25, установленного на валу 3 при помощи стальных прутков 26, приводимого во вращение электродвигателем 2, вышелушенная масса сортируется в секторе 27 мелкой фракции, где через выходные отверстия 29 происходит отделение технического ореха. Кольцевые бурты 30 и 32, установленные на внутренней поверхности сорти-
ровочного барабана 25, служат для обеспечения равномерности движения вышелушенной массы. Далее вышелушенная масса без технического ореха из сектора 27 мелкой фракции поступает в сектор 28 крупной фракции, где через выходные отверстия 31 происходит отделение семенного ореха. Через выходное отверстие 33 сортировочного барабана 25 удаляются крупные отходы, полученные при шелушении шишки.
Согласно конструктивному исполнению рабочего органа и принципу его действия, была разработана расчетная схема, представленная на рис. 2.
Рис. 2. Расчетная схема действия сил на шишку в устройстве для извлечения ореха из кедровой шишки
Шишка, опирающаяся на винтовую поверхность горизонтального конического шнека 22 и прижатая к упорам 19 на внутренней части рабочего органа 12 (рис. 1), в стационарном режиме имеет движение, описываемое дифференциальными уравнениями:
У + Ил • cos р — Ny sin а • —Рл • sin /? = О
■ ~^в ~ *cosР ~ • sin/? = 0 , 0)
Fq + Ny • sin а — G = О
где P - сила, действующая на шишку со стороны шнека; Ыл - нормальная реакция лопасти шнека;
Ny- нормальная реакция упора; Рл - сила трения шишки о лопасть шнека; FB - сила трения шишки о вал
шнека; F4 - центробежная сила инерции переносного движения; а - угол наклона упора относительно продольной оси шнека; /? - угол подъема винтовой линии шнека; G - сила тяжести.
Выражая из 2-го уравнения системы уравнений (1) Ыл и подставляя в 1-е уравнение этой же системы, получим:
/Рв + F„ • cos В\
Р — (-------:—--------1 • cos В — Nv • sin а — F,, • sin В = 0. (2)
\ sinjS / у
Действующая на шишку сила Р, равна [2]:
2к • Мв
P = D^¡T (3)
где Мв - крутящий момент на валу шнека; Ов - диаметр шнека; к - коэффициент, учитывающий, на сколько радиус шнека больше радиуса, на котором приложена равнодействующая сил сопротивления винта вращению.
Рис. 3. Исследование зависимости момента на валу шнека Мв от угла наклона упора относительно
продольной оси шнека а
Рис. 4. Исследование зависимости момента на валу Рис. 5. Исследование зависимости момента
шнека Мв от угла подъема винтовой линии шнека в на валу шнека Мв от нормальной реакции упора N
Подставляя выражение (3) в уравнение (2) и выражая Мв, получим:
Мв = ^К'81па-‘8р + р-+^)- (4)
Выражение (4) показывает зависимость крутящего момента на валу шнека от геометрических параметров шнека, угла наклона упора о/, и от сил (трения и реакции упора), возникающих в процессе извлечения ореха из кедровой шишки предлагаемым устройством.
Результаты исследований процесса извлечения ореха из кедровой шишки представлены на рис. 3-5.
Литература
1. Невзоров В.Н. Техника и технология выращивания посадочного материала в лесных питомниках Восточной Сибири. - Красноярск: Изд-во КГТА, 1996. - 192 с.
2. Зенков Р.Л., Ивашков И.И., Колобов Л.Н. Машины непрерывного транспорта. - 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1987. - 432 с.
УДК 630.378.3:532.59 В.П. Корпачев, Л.Н. Корпачева
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛН С ПЛАВУЧИМ ЛЕСОСПЛАВНЫМ ОБЪЕКТОМ ТИПА ПЛОТ
Разработка технических средств защиты берегов от размыва требует проведения экспериментальных исследований. В статье предложено обоснование закона моделирования силового воздействия волн на буксируемую единицу и волногаситель.
Ключевые слова: водохранилище, волны, размыв берегов, волногасители, защита от размыва, экспериментальные исследования, моделирование.
V.P. Korpachev, L.N. Korpacheva MODELING THE POWER INFLUENCE OF THE WAVES WITH BUOYANT FLOATING OBJECT OF THE RAFT TYPE
Development of the technical means for coast protection from erosion needs the experimental research conducting. The substantiation of the law of modeling the wave power influence on a towed unit and a wave damper is offered in the article.
Key words: water-storage basin, waves, coast erosion, wave dampers, protection from erosion, experimental research, modeling.
Освоение плавающей древесины на водохранилищах Ангаро-Енисейского бассейна связано с разработкой технологии и средств механизации, буксировкой лесотранспортных единиц. Эффективная работа технологических линий на водохранилищах в течение всей навигации будет обеспечена лишь в случае защиты их от волновых воздействий специальными плавучими нестационарными волногасителями, конструкция которых и эффективность гашения энергии волн может быть исследована на модели в лабораторных условиях. К нестационарным лесосплавным объектам (НЛО) относятся также и плоты, прочность и волно-устойчивость которых также изучается на модели.
Необходимость лабораторных исследований на моделях объясняется еще и тем, что полученные теоретические зависимости дают возможность установить лишь качественную сторону проблемы.
Для их практического использования необходимо введение корректирующих коэффициентов, значения которых находятся экспериментальным путем. Функциональное уравнение, определяющее силовое воздействие волн на НЛО, запишется как:
^р=4,М,Ем,р^,У,Н,т,И,и,Г'2 (1)
где I, M, Ем - параметры, характеризующие систему:
I - длина тела, м;
М - масса тела, кг;
Ем - модуль упругости якорных связей, кг/см2; р, g, V, H- параметры, характеризующие среду:
