CC BY
4в
естник АПК
Агроинженерия -; № 2(14), 2014 " "
65
УДК 631.331
Лебедев А. Т., Валуев Н. В., Марьин Н. А., Захарин А. В. Lebedev A. T., Valuev N. V., Marin N. A., Zaharin A. V.
ВЛИЯНИЕ ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ
ВЫСЕВАЮЩЕГО КОМПЛЕКТА ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕЯЛКИ НА КАЧЕСТВО ПОСЕВА ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР
EFFECT OF WEAR PARTS KIT AIR SEEDER SEED QUALITY PLANTING ROW CROPS
Детальный анализ пневматического высевающего аппарата показал, что основной причиной нарушения заданной схемы высева является снижение исходной работоспособности дозирующей системы. Это является следствием износа пары трения «диск-прокладка», что приводит к недосеву семенного материала и как следствие, возникают изрежен-ные всходы. В свою очередь, износ присасывающего отверстия приводит к захвату двух и более семян (при условии, что значение вакуума в системе выше или в пределах нормы), в результате возникает явление пересева и, как следствие, появляется загущенность всходов. Поэтому работа высевающей секции пневматической сеялки была изучена более подробно для выявления причин нарушения работоспособности и установления основных факторов, влияющих на них.
Для того, чтобы продлить срок службы пары трения «диск-прокладка» предварительно было предложено в продолговатых пазах вырезать глухие технологические отверстия и заполнить их сухой смазкой в виде графита, так как графит обладает низким коэффициентом трения, отличается низкой способностью к адгезии, хорошей прирабаты-ваемостью, теплопроводностью и стабильностью свойств. Технологические отверстия выполнены в виде окружности, разным диаметром на внешнем выступе прокладки, равным 3 мм, а на внутреннем 1,5 мм из-за разной ширины пазов, через каждые 15о. Окончательное количество точек смазки определяется из условий эксперимента.
Ключевые слова: высевающий диск, уплотнительная прокладка, износ, антифрикционный материал, графит.
Detailed analysis of pneumatic sowing machine showed that the main reason given schema violations sowing, is to reduce the initial performance of the metering system. This is due to the wear of the friction pair "drive - pad ", which leads to nedosevu seed, and as a consequence there are thinned seedlings. In turn, the deterioration of the suction holes leads to the capture of two or more seed (provided that the value of the vacuum in the system is higher or within normal) to subculture phenomenon occurs, and as a consequence there is gelled sprouting. Therefore, the work of the element ' air seeder has been studied in more detail to identify the causes of abnormal operation and the establishment of the main factors influencing them.
In order to extend the life of the friction pair "drive - pad " has been previously suggested in the oblong slots cut deaf technological holes and fill them with a dry lubricant in the form of graphite. Since graphite has a low coefficient of friction, has a low capacity for adhesion easily run, stability and conductivity properties. Process holes are formed in a circle, different diameters on the external gasket projection of 3 mm, and 1.5 mm inner width of the grooves because of the different, each 15°. The final number of lubrication points is determined from the experimental conditions.
Key words: seed disc, gasket wear, anti-friction material, graphite
Лебедев Анатолий Тимофеевич -
доктор технических наук, профессор кафедры
технического сервиса, стандартизации и метрологии
Ставропольский государственный
аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652) 35-65-52
E-mail: lebedev.1962@mail.ru
Валуев Николай Васильевич -
доктор технических наук,
профессор кафедры «Технический сервис в АПК» Азово-Черноморский инженерный институт Донской государственный аграрный университет» г. Зерноград
Марьин Николай Александрович -
аспирант кафедры
технического сервиса, стандартизации и метрологии
Ставропольский государственный
аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652) 35-65-52
E-mail: t707oa@rambler.ru
Захарин Антон Викторович -
кандидат технических наук, доцент кафедры
технического сервиса, стандартизации и метрологии
Ставропольский государственный
аграрный университет
г. Ставрополь
Тел.: 8(8652) 35-65-52
E-mail: anton-zaharin@mail.ru
Lebedev Anatoly Timofeevich -
Doctor in Technical Sciences, Professor of the Depatment of Technical Service, Standardization and Metrology Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8(8652) 35-65-52 E-mail: lebedev.1962@mail.ru
Valuev Nikolay Vasil'evich -
Doctor in Technical Sciences, Professor of Department of Technical Support in the Agricultural Sector Azov-Black Sea Engineering Institute Don State Agrarian University Zernograd
Marin Nikolay Aleksandrovich -
Ph.D. student of the Depatment
of Technical Service, Standardization and Metrology
Stavropol State
Agrarian University
Stavropol
Tel.: 8(8652) 35-65-52 E-mail: t707oa@rambler.ru
Zaharin Anton Victorovich -
Ph.D. in Technical Sciences, Assistant Professor of the Depatment of Technical Service, Standardization and Metrology
Stavropol State Agrarian University Stavropol
Tel.: 8(8652) 35-65-52 E-mail: anton-zaharin@mail.ru
66
,,„ „„„„, щ ^ Ставрополья
научно-практическии журнал
Пропашные культуры в нашей стране играют ведущую роль в севообороте. Основной культурой, на долю которой приходится около 75 % всей площади, занимаемой пропашными культурами, является подсолнечник. Продуктивность и качество урожая подсолнечника во многом определяются густотой (7 штук на погонный метр) и равномерностью посева. Качественно выполненный посев является основным фактором в получении высокого урожая продукции [1,2].
Для точного высева семян в условиях современного земледелия применяют высевающие аппараты различных конструкций [3]. Однако наибольшее распространение получили пневматические высевающие аппараты дискового типа благодаря ряду преимуществ, таких, как высокая производительность, равномерность и низкий процент повреждения семян при высеве. Однако наряду с положительными сторонами эксплуатации данного типа высевающих аппаратов на практике отмечается такой недостаток, как резкое увеличение неравномерности высева семян с увеличением времени эксплуатации.
Детальный анализ пневматического высевающего аппарата показал, что основной причиной нарушения заданной схемы высева является снижение исходной работоспособности дозирующей системы. Это является следствием износа пары трения «диск-прокладка», что приводит к недосеву семенного материала, и, как следствие, возникают изреженные всходы. В свою очередь - износ присасывающего отверстия приводит к захвату двух и более семян (при условии, что значение вакуума в системе выше или в пределах нормы), в результате возникает явление пересева и, как следствие, появляется загу-щенность всходов. Поэтому работа высевающей секции пневматической сеялки была изучена более подробно для выявления причин нарушения работоспособности и установления основных факторов, влияющих на них.
Уплотнитель-ная прокладка
служит для герметизации корпуса вакуумной и семенной камеры, и в совокупности с высевающим диском они образуют рабочий объем (ресиверную камеру, показанную на рисунке 1, которая служит для стабилизации силы присасывания и сглаживания пульсаций вакуума в системе). В результате этого создается нормальное давление и его запас в каждом присасывающем отверстии, что обеспечивает стабильное присасывание по одному семени. Все это является определяющим показателем силы присасывания, необходимой для прижатия высеваемого материала (семян) к присасывающему отверстию диска. Особенностью работы дозирующей системы является то, что высевающий диск перемещается (скользит) относительно неподвижной уплотнительной прокладки, по двум узким выступам, что является причиной износа этих контактирующих поверхностей.
Для обеспечения работы ресивера в конструкции уплотнительной прокладки в зоне контакта с высевающим диском равномерно по окружности выполнены два продолговатых паза высотой Л и шириной Ь1 и Ь2 каждый (рис. 1а).
Прогрессирующий износ деталей пары трения «диск - прокладка» в зоне их контакта постепенно изменяет высоту паза Л, что неизбежно сказывается на снижении объема воздухосборника. К тому же износ приводит к нарушению прямолинейности контактирующих профилей. С увеличением износа происходит неплотное прилегание сопрягаемых деталей, что вызывает уменьшение силы вакуума в зоне ресивера.
Рисунок 1 - Схема состояний работы пары трения «диск-прокладка»: а) новый высевающий комплект б) износ высевающего комплекта в контакте пары трения «диск-прокладка» в) отклонение от вертикальной оси
в
естник АПК
Ставрополья
:№ 2(14), 2014
Агроинженерия
67
В результате как следствие возникают пропуски семян и изреженные всходы. Все это приводит к нарушениям агротехнических норм по внесению семян пропашных культур, что снижает экономичность производства вследствие потерь сырья и конечного продукта.
В зависимости от наработки износ поверхности (высоты выступов уплотнительной прокладки) достигает 1 мм и более. Рабочая поверхность высевающего диска также изнашивается. В зоне контакта с первым выступом уплотнитель-ной прокладки максимальный износ - 0,26 мм, наблюдается на радиусе R1 = 88 мм. Во второй зоне на радиусе R2 = 103 мм максимальный износ составляет 0,45 мм, что в 1,7 раза больше, чем в первой зоне (рис.1б) [3].
Изменение высоты верхнего и нижнего паза уплотнительной прокладки может быть определено по формуле
Ahn = h - hn
где hn - износ высоты верхнего и нижнего паза уплотнительной про-кладки при контактировании с высевающим диском, мм.
Ресурс работы пары трения «диск-прокладка» во многом зависит от качества сопрягаемых поверхностей деталей.
На рисунке 1а показана работа нового соединения высевающего комплекта. С увеличением наработки и из-за непостоянства значений касательных скоростей в зоне контакта пары трения «диск-прокладка» образуются риски, задиры и царапины, которые приводят к неравномерному износу и не дают плотно контактировать между собой сопрягаемым деталям.
Следует отметить тот факт, что в связи с особенностями процесса изготовления высевающих дисков (метод штамповки) они обладают биением. Биение приводит к перекосу высевающего диска относительно жестко закрепленной уплотнительной прокладки на угол а' и а" максимальный. При этом появляется клин, площадь которого в несколько раз больше, чем суммарная площадь зазоров в поперечном направлении (рис. 1б, 1в). Все это усугубляется внешними факторами: налипанием абразивных частиц, которые поступают в высевающую камеру как с поля в результате распыления почвы, так и с посевным материалом, а также продуктов износа на внутренней и внешней стороне диска [4]. В результате этого происходит разгерметизация вакуумной камеры (ресивера), и присасывание семян в данный момент не происходит.
Отклонение высевающего диска от вертикальной оси на максимальный угол а" относительно выступов уплотнительной прокладки, можно определить по формуле
, Ahmax i
а" = arctg (-
R
)
Теоретические аспекты, изложенные выше, позволяют сделать вывод о том, что для дости-
жения заданной степени герметичности, которая определяет требуемую равномерность высева, в высевающем модуле необходимо улучшить условия контактирования пары трения «высевающий диск - уплотнительная прокладка» для снижения интенсивности её изнашивания.
Анализ факторов, влияющих на скорость изнашивания этой пары трения, позволил установить наиболее значимые факторы, такие, как шероховатость уплотнительной прокладки и высевающего диска (Яа); материал, из которого изготовлены уплотнительные прокладки и высевающие диски (МП, МД); концентрация абразивных частиц (к); сила присасывания (ГПР); скорость перемещения высевающего диска относительно уплотнительной прокладки (V); коэффициент трения (Т). В общем виде эту зависимость представим как
иизн = 1 (Яа, Мп, Мд, к, Гпр, V, Т).
Большинство рассмотренных выше параметров определяется на этапах проектирования с учетом особенностей конкретных сеялок (Яа, Гпр, МП, и, МД). Концентрация абразивных частиц в зоне контакта зависит от ряда эксплуатационных факторов, таких, как сроки посева, рабочая скорость машин, влажность, механический состав почвы, загрязненность семенного материала и др.
Поэтому наиболее подходящим для повышения износостойкости данной пары трения являются снижение коэффициента трения за счет смазки. При этом следует отметить, что в серийной паре трения «диск-прокладка» предусмотрено сухое трение без наличия смазки.
В паре трения «диск-прокладка» жидкие смазочные материалы являются неприемлемыми для использования в виде основной смазки из-за специфических условий работы пневмовакуумного высевающего аппарата и узла трения в целом. С одной стороны, она не удерживается в зоне контакта поверхностей вертикально расположенного высевающего диска и уплотнительной прокладки. С другой стороны, семенной материал будет впитывать жидкую смазку, что приводит к потере семенного материала, а абразивные частицы почвы, распыляемые при посеве и попадающие с семенным материалом, налипают на рабочие поверхности деталей пары трения. Наличие консистентных смазок (литол, солидол и др.) также вызывает перенасыщение абразивными частицами, что в конечном итоге значительно усиливает износ.
Для того, чтобы продлить срок службы пары трения «диск-прокладка» предварительно было предложено, в продолговатых пазах вырезать глухие технологические отверстия и заполнить их сухой смазкой в виде графита. Так как графит обладает низким коэффициентом трения, отличается низкой способностью к адгезии, хорошей прирабатываемостью, теплопроводностью
68
,,„ „„„„, Jj Ставрополья
научно-практическии журнал
Рисунок 2 - Схема прокладки с наличием точек сухой смазки
и стабильностью свойств. Технологические отверстия (рис. 2) выполнены в виде окружности разным диаметром, на внешнем выступе прокладки равным 3 мм, а на внутреннем 1,5 мм из-за разной ширины пазов, через каждые 15о. Окончательное количество точек смазки определяется из условий эксперимента. На данное техническое решение получен патент на изобретение [5]. Применение твердой смазки позволяет решить проблему теплового баланса на поверхностях трения, работающих в условиях вакуума.
Увеличение срока службы пары трения «диск-прокладка» за счет ис-пользования антифрикционного материала в условиях сухого трения достигается за счет эффекта самосмазывания. Суть этого эффекта заключается в том, что при контакте с уплотнительной про-кладкой,дополненной точками сухой антифрикционной смазки, контактируемые поверхности покрываются тонким слоем графита, в результате чего происходит заполнение микронеровностей и образование гладкой графитовой поверхности на границе раздела двух деталей. Дальнейший контакт пары трения происходит с прографиченными поверхностями, и, как следствие, коэффициент трения 1 снижается до 0,02...0,05. Это позволяет повысить износостойкость, снизить износ данной пары трения
и увеличить ресурс работы высевающего комплекта.
Экспериментальные данные, полученные в ходе лабораторных исследований, как серийной пары трения «высевающий диск - уплот-нительная прокладка», так и пары трения с наличием точек сухой смазки подтвердили эффективность предложенной модернизации. Для проведения
эксперимента использовалась универсальная машина трения МТУ-01, предназначенная для испытания на трение и изнашивание металлических и неметаллических образцов в условиях применения различных смазочных материалов.
В эксперименте использовались образцы стандартной и модернизированной пары трения с наличием точек смазки. Магазин смазки вводился в количестве 10...20 % от общей площади образца. Результаты эксперимента показывают, что в парах трения с наличием сухой смазки интенсивность износа снизилась в 1,8...2 раза.
Таким образом, проведенный теоретический анализ выявил основные направления в совершенствовании свойств рабочих поверхностей деталей высевающего аппарата за счет внедрения графитовой смазки. Экспериментальные исследования подтвердили, что снижение интенсивности износа этих деталей дает возможность обеспечить качественный однозерновой высев. При этом в дальнейших исследованиях следует обосновать величину предельно допустимого износа модернизированной дозирующей системы, который гарантированно обеспечивает требуемые показатели посева.
Для установления этого периода работы необходимо выполнить производственную проверку в реальных эксплуатационных условиях.
Литература
1. Шпаар Д., Гинапп X., Щербаков В. и др. Яровые масличные культуры / под общ. ред. В. А. Щербакова. Мн. : ФУЛинформ, 1999. 288 с.
2. Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растени-
References
1. Shpaar D., Ginapp X., Shcherbakov V. [et. al.] Spring oilseed ; ed. V. A. Shcherbakov. Minsk : FULinform, 1999. 288 p.
2. Initial requirements for basic machine manufacturing operations in the crop. Moscow : Rosinformagroteh. 2005.
в
естник АПК
Ставрополья
:№ 2(14), 2014
еводстве. М. : Росинформагротех, 2005.
3. Лебедев А. Т., Марьин Н. А., Каа А. В. Исследование неравномерности износа дозирующих дисков высевающих аппаратов пропашных сеялок // Вестник АПК Ставрополья. 2011. № 4. С. 38-42.
4. Лебедев А. Т., Марьин Н. А., Марьин А. Н., Лебедев П. А., Павлюк Р. В., Королёва Е. Н. Влияние состава почв на эффективность работы и износ пар трения высевающего аппарата // Сборник научных трудов ЭМогИ .Том 11. 2013. С. 91-95.
5. Пат. 2485749 Российская Федерация, А01С 7/04 (2006.01) - Уплотнительная прокладка для пневматического высевающего аппарата / А. Т. Лебедев, Н. А. Марьин, А. В. Каа, Д. И. Макаренко и др. ; заявитель и патентообладатель Ставропольский государственный аграрный университет (Яи). № 2012101155 ; за-явл. 11.01.2012 ; опубл. 27.06.2013 Бюл. № 18.
Агроинженерия
69
3. Lebedev, A. T., Marin N. A., Kaa A. V. Study of uneven wear of the metering disk seeding apparatus row seeders // Agriculture Bulletin of Stavropol Region. 2011. № 4. P. 38-42.
4. Lebedev A. T., Marin N. A., Marin A. N., Lebedev P. A., Pavljuk R. V., Koroleva E. N. Influence of soil composition on the performance and wear of friction pairs sowing // Proceedings SWorld. Vol. 11. 2013. P. 91-95.
5. Pat. 2485749 Russian Federation, A01S 7/04 (2006.01) - Seal and pneumatic sowing machine / A. T. Lebedev, N. A. Marin, A. V. Kaa, D. I. Makarenko, [et. al.]; applicant and patentee Stavropol State Agrarian University (RU). № 2012101155; appl. 11.01.2012; publ. 27.06.2013 Bull. Number 18.
