CC BY
8Вестник ФГБОУ ВПО РГАТУ, № 1 (25), 2015 -
тEORETICAL JUSTIFICATION OF CONSTRUCTIVE-TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF VOLUTE
MIXER
Utolin Vladimir Valentinovich, candidate of technical sciences, docent in the mechanization of livestock, E-mail: MCX-RGATU@yandex.ru
Grishkov Evgeniy Evgenevich, engineer in the mechanization of livestock, E-mail: evgengrichkov@mail.ru, Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev
Lavrov Alexander Mihaylovich, candidate of physical and mathematical sciences, docent in the EN and OPD, branch of Ivanovo State Polytechnic University, Ryazan, E-mail: 9106459141@yandex.ru
The main by-products of starch production are a mixture of corn mash extract, ground corn grain and oil cake. These components have different physical properties so when they are mixed using a mixer to receive the current feed zootechnical satisfying the requirement at low energy, is almost impossible. For the preparation of these forages staff of the Department "Mechanization of livestock" Ryazan State University Agrotechnological of the design of the spiral mixer. It is equipped with a conical body mounted on a welded frame has Unloading box and feeding tube. In case the mixer is installed a cylindrical helix, the ends of which are fixed and driven on the eccentric pin. The driven pin mounted in the tensioning device, with which moves in a direction parallel to the axis of the mixer to change performance. To justify the structural and technological parameters of the mathematical model is made up moving particle equation of the surface coil. Presents the empirical dependence of the average speed of movement particle. Obtained the dependence performance of the spiral mixer on speed, helical pitch and eccentricity.
Key words: mixer, spiral byproducts starch production performance equation.
Literatura
1. Berezin, E.N. Kurs teoreticheskoy mekhaniki [Tekst]/E.N. Berezin, Izd. 2-e pererab. i dop. M.: MGU, 1974. - 647 s.
2. Grigorev, A.M. Vintovye konveyery [Tekst]/A.M. Grigorev, M.: Mashinostroenie, 1972, 184 s.
3. Gruzdev, I.E. Teoriya shnekkovykh ustroystv [Tekst]/I.E. Gruzdev, V.G. Mirzoev, V.I. Yaniev L.: LGU, 1987, 143 s.
4. Isaev, Y.M. Dlinnomernie spiralno-vintovye transportiruyucshie ustroystva. Monografiya. [Tekst]. FGOU VPO «UGSH» / Y.M. Isaev. - Ulyanovsk: 2006. - 433 s.
5. Rashevskiy, P.K. Kurs differencialnoy geometrii [Tekst]/P.K. Rashevskiy, M.: URSS, 2014. 432 s.
6. Utolin, V.V. Smesitel. [Tekst]/ V.V. Utolin, E.E.. Grishkov, A.E. Grishkov, A.N. Topilskiy//Agrarnaya nauka - selskomu khozyaystvu: sbornik statey: v 3 kn. / IX Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferenciya. Barnaul: RIO AGAU, 2014. Kn. 3. - s. 55-56.
7. Utolin, V.V. Smesitel. [Tekst]/V.V. Utolin, E.E.. Grishkov, A.E. Grishkov, A.N. Topilskiy//Agrarnaya nauka - selskomu khozyaystvu: sbornik statey: v 3 kn. / IX Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferenciya. Barnaul: RIO AGAU, 2014. Kn. 3. - s. 55-56.
УДК 631.347
ТОРМОЖЕНИЕ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ «ФРЕГАТ» НА СКЛОНОВЫХ УЧАСТКАХ
РЯЗАНЦЕВ Анатолий Иванович, д-р техн. наук, профессор кафедры сельскохозяйственных, дорожных и специальных машин, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, ryazantsev.41@mail.ru
ТРИШКИН Иван Борисович, д-р техн. наук, доцент кафедры сельскохозяйственных, дорожных и специальных машин, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, iv.trishkin@yandex.ru
КИРИЛЕНКО Николай Яковлевич, канд. техн. наук, профессор кафедры машиноведения, Московский государственный областной социально-гуманитарный институт, kirilenko_nya@mail.ru
ТИМОШИН Юрий Николаевич, канд. техн. наук, доцент кафедры машиноведения, Московский государственный областной социально-гуманитарный институт, timoshin58@mail.ru
АНТИПОВ Алексей Олегович, аспирант кафедры сельскохозяйственных, дорожных и специальных машины, Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, antipov.aleksei2010@yandex.ru
© Рязанцев А. И.,Тришкин И. Б, Кириленко Н. Я.,Тимошин Ю. Н., Антипов А. О. 2015 г.
Технические науки
<1
Описан процесс движения дождевальной машины (ДМ) «Фрегат» на склоновых участках. Показано, что эффективность применения ДМ определяется надежностью технологического процесса, снижающейся против нормативных значений из-за чрезмерного скатывания на уклонах тележек машины и аварийной остановки ДМ. Приведены результаты исследований по оптимизации выбега тележек при их скатывании и скольжении. Рассмотрены вопросы уменьшения залипаемости почвой пневматических шин и ее влияния на процесс скатывания (скольжения). Даны рекомендации по повышению показателя надежности технологического процесса полива на склоновых участках посредством усовершенствования тормозной системы ДМ и оптимизации схемы установки пневматических шин по направленности почвозацепов.
Ключевые слова: дождевальная машина, ходовая тележка, склоновые участки, скатывание тележек, механический тормоз.
Введение
Как показывает опыт работы ДМ «Фрегат» на склоновых участках, при торможении ходовых тележек, оснащенных пневматическими шинами, может наблюдаться вследствие возникновения увеличенных инерционных нагрузок после срабатывания тормоза чрезмерное скольжение шин (более 60 см, допустимых по техническим условиям), вызывающее срабатывание гидравлической защиты и аварийную остановку машины, что значительно снижает показатель надежности технологического процесса полива [1,2].
Исследование процесса скатывания тележек дождевальной машины При движении дождевальной машины кругового действия «Фрегат» на сложном рельефе на тележку действует система сил, которая представлена на рисунке 1.
Решением этого уравнения является кубический сплайн, который и используется для описания «гибкой линии». Граничные условия сплайна задаются из условия минимальной кривизны «гибкой линии».
• Движение каждой тележки определяется движением по наклонной поверхности с заданным для соответствующей тележки, углом наклона.
• Условием торможения тележки является допустимая по ТУ величина изгиба трубопровода.
• Упругая сила трубопровода, как показывают расчеты, мала, а на процессе движения тележки сказывается лишь силы толкателя, скатывания и характеристики тормозной системы.
Таким образом, в системе координат оху система уравнений движения тележки имеет вид:
где f - коэффициент сопротивления качению; х - смещение тележки относительно других тележек, м; Ух. - скорость движения тележки, м\с; t - время движения тележки, с; Rx. - сила упругости в трубопроводе, Н\м2; i - порядковый номер тележки; т - масса участка трубопровода и тележки, кг;
Я,
Е1,,
X
III
справа
,III 1 слева
(2)
Fy - сила упругости в трубопроводе;
Fтр - сила трения качения или скольжения; mg - сила тяжести Рис.1 - Схема сил, действующих на тележку при скатывании
При разработке модели приняли следующие предположения.
• Расчеты проведены при условии скатывания определенного заданного числа тележек для соответствующего уклона местности при равномерном движении других.
• Упругая сила, возникающая в трубопроводе взаимосвязанного с тележками ДМ, рассчитывается по гипотезе «гибкой линии», уравнение прогиба которой имеет вид:
с14х _ _
¿у1 ~ '
х- третья производная расчетной упругой линии трубопровода (справа и слева) по координате, перпендикулярной направлению перемещения тележки и получается автоматически в процессе вычисления кубического сплайна.
Указанная зависимость (2) получена с учетом расчета «гибкой линии» по сплайн - модели [6].
I - момент сопротивления сечения трубопровода, определяемый по выражению:
тг04(1—/?4)
(3)
64
где
D - внешний диаметр трубопровода, м; d - внутренний диаметр трубопровода, м;
в = d / D.
Интегрирование системы уравнений (1) осуществляется методом Адамса с автоматическим выбором шага интегрирования и порядка точности метода.
Проведенные расчеты показывают, что величи-
Вестник ФГБОУ ВПО РГАТУ, № 1 (25), 2015
на скольжения пневматических колес тележек ДМ «Фрегат» на уклонах после начала торможения будет тем меньше и не превышать допустимые 0,60 м, чем раньше по времени в зависимости от почвенных условий сработает механический тормоз, и наоборот.
Привод механического тормоза 5 (рисунок 2) при его включении и отключении осуществляется через тросовую систему 4 от стержня 3 регулятора скорости движения 2 тележки 6, перемещающегося вперед или назад от изгиба трубопровода 1 в перпендикулярном его направлении.
Экспериментальная зависимость длины хода стержня регулятора скорости от длины пути выбегания при скатывании тележки приведена на рисунке 3.
Экспериментальная зависимость длины хода стержня регулятора скорости от длины пути выбегания при скатывании тележки приведена на рисунок 3.
ным увеличением скорости скатывания на участке до срабатывания тормоза (/=0,45м), а затем её падение при скольжении на длине L=0,40 м.
1 - трубопровод ДМ; 2 - регулятор скорости движения; 3 - стержень регулятора скорости;
4 - тросовая система; 5 - механический тормоз; 6 - тележка Рис. 2 - Кинематическая схема привода механического тормоза тележки ДМ «Фрегат» При выбеге тележки на /=0,60 м или перемещении её колес на четыре почвозацепа стержень регулятора перемещается на Х=0,02 м (20 мм) и при воздействии на гидравлические датчики вызывает срабатывание аварийной защиты машины.
Серийный механический тормоз тележки срабатывает при её выбеге ориентировочно на 1=0,45 м (перемещается на три упора приводного кольца) при длине хода стержня регулятора Х=0,015 м.
0,6
0,4
0,2
1 /
\ 2
3
/ ч
0,20 0,40 0,60 0,60 Цм
1 - зона скатывания, 2,3 - зона скольжения Рис. 4 - Зависимость скорости скатывания (скольжения) тележек ДМ «Фрегат» на уклоне при торможении (фс ~0,3)
/
2—
— 5
Рис. 3 - Зависимость длины хода стержня (х) от длины пути перемещения (I) (количества упоров)
пневматических колес тележки Как видно из рисунка 4, это связано с интенсив-
Фс
1 - серийный тормоз (срабатывание после 0,45 м выбега тележки), 2 - усовершенствованный тормоз
(срабатывание после 0,15 м выбега тележки), 3 - граница срабатывания гидравлической защиты,
4 - граница срабатывания серийного тормоза,
5 - граница срабатывания усовершенствованного
тормоза
Рис. 5 - Зависимость величины скатывания (скольжения) пневматических колес от коэффициента трения (сцепления) Как показывает расчеты, проведенные для указанного режима работы тормоза и усложненных почвенных условий, определяемых интенсивной водоподачей (т>500 м3/га; =0,3), общая величина выбега тележки составила около 0,85 м, включая L=0,40 м на скольжение (рисунок 4).
Для исключения выбега (скольжения) тележки за пределы 0,60 м необходимо обеспечить срабатывание механического тормоза при ходе стержня около Х=0,005м (5мм) (рисунок 3), соответствующем перемещению ходовых колес, как видно из рисунка 4, не более чем на 1=0,15 м (кривая 3) или на один упор приводного кольца колеса.
На рисунке 5 с учетом вышеприведенной математической модели, представлены графические зависимости, отражающие изменения общей величины выбега тележки в более широком диапазоне сцепных свойств почвы. То есть, допустимое искривление трубопровода ДМ (не более 0,60 м) обеспечивается после срабатывания серийной
Технические науки
3
тормозной системы при скатывании на 1=0,45 м и коэффициенте трения (сцепления) шин с почвой Фс=0,50 и более (т<300 м3/га), а при торможении 1=0,15 м пути скатывания, начиная с Фс=0,3 (т=500 м3/га).
Исследование залипаемости почвой пневматических шин при их скатывании
Для исключения вероятности залипания почвой пневматических колес «Фрегата» и её влияние на торможение при скатывании на уклонах, ниже рассмотрены вопросы очищаемости шины при энергетическом воздействии дождя машины.
Условие залипаемости почвозацепов пневматических колес самоходных машин по Бабкову В.Ф. [5] определяется следующим выражением:
С >и, (4)
где С - сопротивление грунта отрыву, Н; и -сила удерживающая грунт между почвозацепами, Н,
и = а + Ъ + г + 2(а + Ь)
/г(г + р • ytg(p), (5)
а - длина впадины протектора, м; Ь - ширина впадины, м; г - сцепление грунта с резиной, Н/м2; h - глубина впадины, м; р - максимальное удельное давление колеса на дне колеи, Н/м2; ф - угол внутреннего трения; Y - коэффициент бокового распора грунта.
При этом условие исключения залипаемости пневматических шин ДМ «Фрегат» при поливе дождеванием можно выразить следующим неравенством:
N
зал;
(6)
Ма = 0,0083??2 ■ ■ 1мг{кп/Ну)
0,67
(8)
диметра его капель; - диаметр капли дождя, мм; ''мг - мгновенная интенсивность дождя, мм/мин; hп - высота падения капель, м; Ну - высота падения капель при установившейся величине её скорости, м.
Изменение удельной мощности дождя под машиной с учетом выражения (5) и существующих исследований, как видно из рисунка 8, происходит в пределах от 0,5 Вт/м2 (в начале ДМ) до 3,0 и более (в конце ДМ).
Отмеченное изменение мощностных характеристик дождя на длине ДМ обусловлено различным типом дождевальных аппаратов, большие расходные модификации которых, исходя из круговой технологии полива, расположены ближе к консольной части.
где: N - мощность дождя, Вт;
^ал - мощность, затрачиваемая на процессе залипания почвозацепов пневматических шин, Вт: и-У-60
^зал =-1 (7)
0.36-1000
V - скорость движения ДМ, м/с.
Как показывает анализ, одним из способов снижения залипаемости ходовых систем и рабочих органов машин является нагнетание на залипае-мую поверхность воды и воздуха.
В условиях орошения дождеванием основными показателями, определяющими разрушительное воздействие дождя на почву, являются его силовые и энергетические характеристики, в конечном счете, обуславливавшие мощностные параметры осадков.
То есть, при производстве полива и качении тележек ДМ «Фрегат» главенствующим в уменьшении сцепных свойств почвы, как внутренних, так и внешних, а, следовательно, и залипаемости их ходовых систем, является мгновенная удельная мощность (Ка), определяемая по выражению:
где п - коэффициент, определяющий равномерное распределение дождя, который зависит от
1 - удельная мощность дождя; 2 - удельная мощность залипания колеса Рис. 6 - Изменение по длине ДМ «Фрегат» величины удельных мощностей дождя (залипания колес) Заключение
Для гарантированного и надежного торможения тележек ДМ «Фрегат» на пневматическом ходу в условиях склоновых земель разработаны технологические решения, основанные на усовершенствовании работы тормозной системы при отсутствии практического залипания шин при энергетическом воздействии дождя машины [3,4].
Список литературы
1. Рязанцев, А. И. Постановка тормозов на дождевальную машину [Текст] / А. И. Рязанцев, Н. Я. Кириленко, А. О. Антипов // Сельский механизатор. - 2013. - № 6.
2. Рязанцев, А. И. Торможение «Фрегата» на уклонах [Текст] / А. И. Рязанцев, Н. Я. Кириленко, А. О. Антипов // Сельский механизатор. - 2014.-№7.
3. Пат. 144001Российская Федерация, МПК51 А 01 G 25/00. Многоопорная дождевальная машина кругового действия [Текст] / А.И. Рязанцев, Н.Я. Кириленко, А.О. Антипов.; заявитель и патентообладатель А. И. Рязанцев, Н. Я. Кириленко, А. О. Антипов. - № 2014115759/13 ; заявл. 18.04.2014 ; опубл. 10.08.2014, Бюл. № 22. - 2 с.
4. Пат. 144004 Российской Федерации, МПК А0^25/09. Многоопорная дождевальная машина кругового действия [Текст] / А.И. Рязанцев, Н.Я. Кириленко, А.О. Антипов.; заявитель и патентообладатель А. И. Рязанцев, Н. Я. Кириленко, А. О. Антипов . - № 2014114097, заявл. 09.04.2014 ; опуб. 10.08.2014, Бюл. № 22. - 1 с.
ф
Вестник ФГБОУ ВПО РГАТУ, № 1 (25), 2015
5. Бабков, В. Ф. Проходимость колесных ма- 7. Рязанцев, А. И. Оптимизация широко-шин по грунту [Текст] / В. Ф. Бабков, А. К. Бируля. захватных дождевальных машин кругового дей-- М., 1959. ствия для сложных почвенно-рельефных условий
6. Строительная механика [Текст] / А. Е. [Текст] / А. И. Рязанцев, А. О. Гаврилица. - Киши-Саргсян и др. - М. : Высшая школа, 2000. - 416 с. нев : Штиинца, 1991. - 200 с.
SPRINKLING MACHINE "FREGAT" BRAKING ON SIDEHILLS
RYAZANTSEV Anatoly Ivanovich, doctor of technical Sciences, Professor of the Department of agricultural, road and special machines, Ryazan state agrotechnological University named after P. A. Kostychev, ryazantsev.41@mail.ru
Trishkin Ivan Borisovich, doctor of technical Sciences, associate Professor of agricultural, road and special machines, Ryazan state agrotechnological University named after P. A. Kostychev, iv.trishkin@yandex.ru
Kirilenko Nikolay Yakovlevich, candidate of technical Sciences, Professor of Department of mechanical engineering, Moscow state regional social-humanitarian Institute, kirilenko_nya@mail.ru
Timoshin Yuri Nikolaevich, candidate of technical Sciences, associate Professor of mechanical engineering, Moscow state regional social-humanitarian Institute, timoshin58@mail.ru
Antipov Alexey Olegovich, a graduate student in the Department of agricultural, road and special machines, Ryazan state agrotechnological University named after P. A. Kostychev, antipov.aleksei2010@ yandex.ru
Describes the process of moving pivot "Frigate" in sloping areas. It is shown that the effectiveness of sprinkler is determined by the reliability of the technological process, falling against normative values due to excessive rolling on slopes trucks cars and emergency stop sprinkler. The results of studies on optimization of run-on trucks when they are rolling and sliding. Considered the reduction issues thalipeeth soil pneumatic tires and their impact on the process of rolling (sliding). Recommendations for improving the reliability of the technological process of irrigation on sloping areas through improved brake system sprinkler and optimizing the installation of the pneumatic tires according to the direction of pacotaco.
Key words: sprinkler machine chassis truck, slope areas, rolling carts, mechanical brake.
Literatura
1. Ryazancev, A.I. Postanovka tormozov na dozhdeval'nuyu mashinu [Tekst] / A.I. Ryazancev, N.Ja. Kirilenko, A.O. Antipov // Sel'skiy mekhanizator. - №6. - 2013.
2. Ryazancev, A.I.Tormozhenie «Fregata» na uklonakh /A.I. Ryazancev, N.Ja. Kirilenko, A.O. Antipov [Tekst]// Sel'skiy mekhanizator. - №7. - 2014.
3. Pat. 144001 Rossiyskoy Federacii, MPK A01G25/09. Mnogoopornaya dozhdeval'naya mashina krugovogo deystviya [Tekst] / A.I. Ryazancev, N.Ja. Kirilenko, A.O. Antipov. - № 2014115759, zajavl. 18.04.2014, opub. 10.08.2014, Bjul. №22. - 2 s.
4. Pat. 144004 Rossiyskoj Federacii, MPK A01G25/09. Mnogoopornaya dozhdeval'naya mashina krugovogo deystviya[Tekst]/A.I. Ryazancev, N.Ja. Kirilenko, A.O. Antipov, № 2014114097, zayavl. 09.04.2014, opub. 10.08.2014, Bjul. №22. - 1 s.
5. Babkov, V.F. Prokhodimost'kolesnykh mashin po gruntu [Tekst]/ V.F. Babkov, A.K. Birulya. - M., 1959.
6. Sargsyan A.E. Stroitel'naya mekhanika [Tekst]/ A.E. Sargsyan i dr. - M: Vysshaya shkola 2000 - 416 s.
7. Ryazancev A.I. Optimizaciya shirokozahvatnyh dozhdeval'nyh mashin krugovogo dejstviya dlya slozhnyh pochvenno-rel'efnyh uslovij[Tekst]/A.I. Ryazancev, A.O. Gavrilica, Kishinev, SHtiinca, 1991 - 200 s.
УДК 001.57:637.125
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ДОИЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ВЫМЕНИ ОТ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВАКУУМА
УЛЬЯНОВ Вячеслав Михайлович, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой механизации животноводства, Е-таИ: u/yanov-v@/ist.ru
КОСТЕНКО Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности»
ХРИПИН Владимир Александрович, канд. техн. наук, докторант кафедры механизации животноводства, Е-таИ: к^1р'ю@та'1/.ги
КАРПОВ Юрий Николаевич, инженер кафедры механизации животноводства НАБАТЧИКОВ Алексей Викторович, аспирант кафедры механизации животноводства Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
© Ульянов В.М.,Костенко М. Ю.,Хрипин В. А.,Карпов Ю. Н., Набатчиков А. В. 2015г.
