CC BY
40
С учётом асимптотического возрастания плотности:
к, >1; к2 >1; к, < к2.
В этом случае внешнее воздействие на элемент материала в двухзаходном и однозаходном шнеках можно выразить отношением:
щ+дк1 дк
р---ДХ + р.---Д& „ , „ , , , ,
= 2 \ 2 1 = рРЛ±=НА > 1.(10)
р У Л Г р2 'к2 к2
Р2 ' 2 2
Полученный результат со всей очевидностью доказывает, что активная сила, воздействующая на материал в двухзаходном шнеке, превосходит аналогичную силу в однозаходном, что непременно должно отразиться на качестве технологического процесса.
Вывод. Двухзаходный шнек обладает рядом преимуществ перед однозаходным:
— наличие дополнительного гребня практически вдвое увеличивает осевое усилие, что приводит к значительному повышению давления;
— двухзаходность понижает скорость движения материала, но компенсирует это дополнительным приростом давления;
— контактная площадь винтовых каналов увеличивается в связи с наличием дополнительных гребней, что является следствием повышения за-полняемости каналов шнека.
Литература
1. Раувендааль К. Экструзия полимеров / пер. с англ. под ред.
A. Я. Малкина. Спб. : Профессия, 2008. 768 с.: ил.
2. Новиков В. В. Исследование рабочего процесса и обоснования параметров пресс-экструдера для приготовления карбамидного концентрата: дисс. ... канд. техн. наук. Саратов: СИМСХ, 1981. 157 с.
3. Харыбина Н. А. Повышение эффективности процесса экструдирования зерна с обоснованием конструктивно-режимных параметров зоны подачи пресс-экструдера: дисс. ... канд. техн. наук. Уфа, 2011, 167 с.
4.. Новиков В. В. Теория и расчёт одношнекового пресс-экструдера: монография. Самара, 2009. 127с.
5. Денисов, С. В. Повышение эффективности приготовления кормосмеси на основе стебельчатого корма и обоснование параметров пресс-экструдера: дисс. ...канд. техн. наук. Саратов, 2006. 142 с.
6. Орсик И.Л., Новиков В. В. Методологические аспекты теоретического определения производительности пресс-экструдера с коническим направителем // Нива Поволжья. 2016. № 1 (38).
7. Пат. № 131948 Российская Федерация, МПК7 А23К1/00, В02С13/00. Экструдер для приготовления кормовой массы /
B. В. Новиков, В. В. Коновалов, И. Л. Орсик, А. Л. Мишанин; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Самарская ГСХА. № 2013112063/13;заявл. 18.03.13; опубл. 10.09.13. Бюл. № 25. 5 с. : ил
8. Корякина М.А., Шахов В.А., Козловцев А. П. Структурно-параметрический синтез шнекового экструдера для отжима рапса: монография. Оренбург, 2016. 212 с.
9. Курочкин А. А. Научное обеспечение актуального направления в развитии пищевой термопластической экструзии: монография / А. А. Курочкин, П. К. Воронина, В. М. Зем-няков, А. Л. Мишанин, В. В. Новиков, Г. В. Шабурова, Д. Н. Фролов. Прага, 2015. 185 с.
10. Коновалов В. В. Определение подачи цилиндрического шне-кового пресса / В. В. Коновалов, В. В. Новиков, Д. В. Беляев, Л. В. Иноземцева // Нива Поволжья. 2010. № 2.
11. Бронштейн И.Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и студентов втузов. М.: Наука, 1981. 720 с.
Теоретическое исследование факторов, влияющих на устойчивость хода по глубине бороздообразующего устройства
А. Х. Габаев, ассистент, Х. А. Хамоков, д.с.-х.н, профессор, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ
Важным фактором повышения урожайности сельскохозяйственных культур является качественное проведение посева, когда семена заделаны на заданную глубину, положены на влажное твёрдое семенное ложе и присыпаны влажной почвой. Большое значение имеет и равномерность распределения семян по площади питания: чем они равномернее размещены, тем лучше условия питания и освещения растений, меньше конкуренция и, следовательно, выше урожай [1, 2].
Материал и методы исследования. В настоящее время отечественные и зарубежные машиностроители предлагают различные модификации сеялочных агрегатов, которые в той или иной мере отвечают требованиям посева [3]. Однако высокая стоимость большинства из них и низкая платёжеспособность сельхозтоваропроизводителей сдерживают их внедрение в производство. Поэтому в настоящее время (да и в ближайшем будущем)
наибольшее распространение получили рядовые дисковые сеялки типа СЗ-3,6, которыми высеваются практически все культуры сплошного посева [4]. Объектом исследования является модернизированное нами бороздообразующее устройство (патент РФ № 2511237) [5].
Результаты исследования. Как известно, для глубин 2 — 4, 4 — 5, 6 — 8 см допускаемое по агротехническим требованиям отклонение соответственно равно ±0,5; ±0,7; ±1 см. Необходимо, чтобы предлагаемый сошник обеспечивал указанную равномерность заделки. Так как возможность осыпания почвы со стенок борозды и захвата семян рабочими поверхностями сошника сведена к минимуму, то основным фактором неравномерности глубины заделки семян является изменение глубины хода бороздообразующих накладок.
Изменение глубины хода бороздообразующего устройства во время работы происходит в результате изменения внешних воздействий на него. При движении бороздообразующего устройства на него действуют следующие силы (рис.):
G — сила тяжести, Н;
RXl Rу — вертикальная и горизонтальная составляющие реакции почвы, Н;
Q — сила напряжения пружины, Н, I, в — расстояния от оси подвеса до точек приложения сил, м;
Н — высота подвеса сошника, м; к — глубина хода сошника, м; ф — угол отклонения поводка от вертикали. Как видно на рисунке: . к = I св8ф - Н +г1 (1)
При работе бороздообразующее устройство будет испытывать внешние воздействия в виде изменений реакций почвы Rx и Rу, зависящие от твёрдости почвы и изменения высоты подвеса Н, определяемые профилем поверхности поля.
Так как сопротивление почвы, характеризуемое твёрдостью, оказывает большее влияние на колебание глубины хода бороздообразующего устройства, чем профиль поверхности поля, то, следовательно, при расчётах можно принять Н=еот1. Реакции почвы Rx и Rу зависят от коэффициента объёмного смятия почвы д.
Изменение коэффициента д вызывает колебания бороздообразующего устройства относительно положения равновесия. Тогда уравнение колебаний сошника может быть записано:
= - 01а sinф + Ку1 &'тф + ЯХ1 со^ф - QlQ, (2) где / — момент инерции бороздообразующего устройства относительно оси подвеса, Нм2,
е — угловое ускорение бороздообразующего устройства.
Принимаем направление вектора Q перпендикулярным осевой линии поводка.
Представим ф = ф0+Лф, где ф0 — угол, заключённый между вертикалью и линией поводка в равновесном положении; Лф — отклонение бороздообразующего устройства от положения равновесия. Принимаем, из-за малости Лф, еодЛф = 1; зтЛф= Лф.
Подставляя ф в (2), получим:
Зе = -01а 8ш(р0 + Лр) + + ЛЯу) ■ 18т(р0 + Ар) + + (Я°х +ЛЯХ) ■ I С08(ро + Ар) - ^о +ЛQ) ■ ^, (3)
где Q0 — значения сил в равновесном по-
ложении,
ЛЯ у, ЛЯх, ЛQ0 — изменения. Представим:
Е= с2р= d (с1р dq) = d2Р(dq 2 + dр d2q ; (4) dt Л dq Л dq2 С1 dq Л2
ARx = Sp Ap + 0 SRx Sq Aq - 0 (5)
ARy = ЖУ Sp Ap + 0 R sq Aq - 0 (6)
Рис. - Схема сил, действующих на бороздообразующее устройство:
1 - бороздообразующие накладки, 2 - на-правитель семян, 3 - поводок, 4 - нажимная штанга с пружиной
AQ = Lq Ap-kn
(7)
где kn — коэффициент жёсткости пружины, Н/м.
Подставив выражения (4), (5), (6), (7) в (3) и выполнив преобразования, получим:
J (Ap'(q')2 + Ap'q") = EAp + DAq (8)
или, если принять, что q = const , то:
JAp"(q')2 = EAp + DAq , (9)
где q = — — скорость изменения коэффициента q
dt
по времени, Н/(м3*с);
Ap=dp-
dq2
E = -GlG cosp0 + R°lcosp0 -R"xlsinp0 -
l cosp0
knlQ + ¿Ry Sp l sinp0 + 0 SRx Sp
D = ¿Ry ¿1 l sin p0 + 0 Sq
l cosp0.
Решая дифференциальное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами (9), получим: при Е<0
A D^Jq ■ , |E| A , D A
~нг~smiJqyq)+EAq (Ю)
|E|
при Е>0
Ap = ^Jf (eJ 2E
-Aq
jtt aq d
ijq ) - D Aq . E
(11)
Значение коэффициента Е зависит от силы тяжести бороздообразующего устройства G и коэффициента жёсткости пружины кп. Поэтому по характеру зависимостей (10) и (11) видно, что чем больше масса бороздообразующего устройства и величина коэффициента кп, тем более устойчиво оно движется.
Преобразовав уравнение (1), получим:
h = h0-Apl2 -(h0 + H - rj)2, (12)
- e
где h — глубина хода бороздообразующего устройства в равновесном положении, Аф — определяем по выражениям (10) и (11).
Как видно из приведённых выше зависимостей, к конструктивным параметрам непосредственно бороздообразующего устройства (без учёта подвески), влияющим на изменение глубины его хода, относятся: радиус r, угол конусности а и ширина цилиндрической части b бороздообразующей накладки. Эти параметры оптимизируются в соответствии с требованиями равномерности заделки семян.
Усилие сжатия пружины, необходимое для заглубления сошника на глубину h0, определяется из условия статического равновесия:
во = впр + , (13)
где Qnp — усилие предварительного сжатия пружины, Н;
Аф — начальный угол отклонения поводка.
Выражение, определяющее максимальный угол отклонения поводка, будет иметь вид:
во - впр
Зависимость (14) свидетельствует, что с возрастанием Qnp уменьшается Афтах.
Выводы. Результаты исследований показывают, что для уменьшения колебания бороздообразующего устройства необходимо увеличивать усилие предварительного сжатия пружины. В результате семена заделываются на заданную глубину, укладываются на влажное твёрдое семенное ложе, что улучшает условия питания растений, создаются условия для получения более высоких урожаев. Литература
1. Габаев А.Х., Мишхожев А. А. Совершенствование средств механизации для посева семян зерновых культур // Novainfo. 2015. № 38. [Электронный ресурс]. URL://http: Novainfo.Ru.
2. Габаев А. Х. Влияние свойств почвы на процесс образования бороздки для семян // Известия Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета. 2013. № 2. С. 67 — 71.
3. Габаев А. Х. Обзор существующих бороздообразующих рабочих органов // Novainfo. 2016. № 41. [Электронный ресурс]. URL://http: Novainfo.Ru.
4. Габаев А.Х., Каскулов М. Х. Теоретическое исследование процесса высева и заделки семян в почву посевной секцией сеялки с магнитным высевающим аппаратом // Известия Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета. 2013. № 2. С. 77 - 83.
5. Патент RU № 2511237 С1 А01С7/20, Бюл. № 10 от 07.12.2014 г
Afmax =AÇ+AÇo =Aç + -
1q к
(14)
Определение сопротивления прессованию входной конической полости штемпельного пресса для грубых кормов
В. Ю. Полищук, д.т.н, профессор, Л. В. Межуева, д.т.н. профессор, Е. И. Панов, инженер, ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ
Формующие каналы штемпельных прессов для прессования брикетов из грубых кормов в местах перехода от камеры предварительного сжатия к прессующему цилиндрическому каналу имеют, как правило, конические полости. Входные конические полости являются обязательным элементом в фильерах пресс-грануляторов, вырабатывающих древесные пеллеты. Поэтому для определения технико-экономических параметров оборудования необходимо оценивать сопротивление сужающихся конических полостей экструдированию полуфабриката. Полученная модель применима конструкцией штемпельного пресса по патенту РФ № 2541020, разработанного авторским коллективом [1].
Напряжённое состояние полуфабриката при установившемся движении в канале фильеры отличается от его напряжённого состояния в момент начала движения [2, 3]. Будем полагать, что это различие сохраняется и для сужающейся конической полости.
Рассмотрим напряжённое состояние полуфабриката, пластически деформируемого в сужающейся входной полости с произвольным углом конусности относительно цилиндрической системы координат (г, ф, г) с началом в точке вершины конуса, образующего полость.
Будем полагать, что нормальные осевые напряжения ст2 зависят только от координаты г. Сечение конической полости плоскостью, содержащей ось Ог, показано на рисунке 1.
Рис. 1 — Схема напряжённого состояния системы конической сужающейся полости цилиндрического канала
