CC BY
35
Senkevich Sergey Yevgenievich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the tractors and cars department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zerno-grad).
Ternovoy Dmitryi Alexandrovich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the theoretical and applied mechanics department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd).
Sadov Sergey Vladimirovich - post-graduate student of the tractors and cars department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd).
Melikhov Sergey Gennadievich - post-graduate student of the tractors and cars department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd).
УДК 631:243.212:539.215:531.13
ВЛИЯНИЕ НАИБОЛЬШЕГО СВОДООБРАЗУЮЩЕГО РАЗМЕРА ВЫПУСКНОГО ОТВЕРСТИЯ БУНКЕРА НА ЕГО РАСХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
С 2013 г. H.A. Богомягких, С.Е. Сепькевич, Д.А. Терновой, H.H. Рябов
В статье решается задача по определению зависимости, учитывающей наибольший сводообразующий размер выпускного отверстия бункера.
Полученная зависимость точнее известных формул, в среднем, на 10^-15%.
Ключевые слова: бункер, зерновой материал, сводообразующий размер, выпускное отверстие.
The problem of the dependence considering the bunker outlet greatest bridging size is
solved.
The received dependence is more exact than known formulas, on the average, by 10^15 of %. Key words: bunker, granular material, bridging size, outlet.
Из практики эксплуатации бункеров известно, что истечение из них сыпучих материалов возможно только при условии, если > Rn.cn, где Яв и Я|| СН - соответственно, рабочий и наибольший сводооб-разующие размеры выпускного отверстия бункера.
При < Rh.ch над плоскостью выпускного отверстия бункера образуется статически устойчивый свод и истечение сыпучего из него прекращается. В результате бункер простаивает.
Подавляющее большинство теоретических зависимостей, определяющих расход qi сыпучего из бункера, не учитывает Ян. св [1, 2]. В работе [3] К н.си учитывается. Однако в ней зависимость qi = св) до-
статочно громоздка и её практическое использование при расчёте qi затруднено.
Для упрощения аналитического решения этой задачи в статье сделаны следующие допущения:
- сыпучий материал состоит из дискретных абсолютно твердых шаровых частиц с условным диаметром dv;
- поверхность частиц подчиняется закону сухого трения (закону Кулона);
- частицы в объёме бункера уложены горизонтальными слоями (рис. 1) и перемещаются в нём по взаимно-пересека-ющимся траекториям (линиям скольжения) (рис. 2), обуславливающим образование в бункере динамических сводов (см. рис. 2), переходящих при < Я„.св в статически устойчивые своды [3].
Рис. 1. Укладка шаровых частиц в бункере
Рис. 2. Линии скольжения шаровых частиц и «срывы» динамических сводов
Расход qi сыпучего через любые поперечные сечения бункера в общем случае при > К„.св может быть определён по формуле
* (о
ч
где VI - текущий объём сыпучего;
Ъ - время истечения объёма У; сыпучего.
Расход мелкозернистых сыпучих материалов через любое поперечное сечение бункера (например, из прямого усеченного конуса) (рис. 3) может быть также определён по формуле неразрывности потока [4].
Ф = 7(2) где - скорость перемещения
сыпучего через любое поперечное сечение бункера;
= > Я„.св - рабочий радиус выпускного отверстия прямого конического бункера (рис. 3).
Ко - входное (загрузочное) отверстие бункера;
11в - выпускное отверстие бункера.
Приравняв (1) и (2), получим
У^п^ги. (3)
В любом поперечном сечении бункера (кроме выпускного) ускорение слоев сыпучего
/ л \
а =
В плоскости выпускного отверстия бункера при Лв > Кп.св оно равно ускорению свободного падения g. Связано это с тем, что самый нижний слой сыпучего (см. рис. 1) снизу без подпора и поэтому = ё •
Решение этого дифференциального уравнения относительно г?[ имеет вид
При начальных условиях ^ = 0 и VI = 0; Сх = 0.
Тогда,
(5)
С другой стороны, скорость истечения любой частицы этого слоя на малом её перемещении (см. рис. 1), равном с1у, в первом приближении можно записать:
Приравняв (5) и (6), получим время выхода самого нижнего слоя сыпучего из плоскости выпускного отверстия бункера с
рабочим радиусом R, = Rfi > Rfi,сн. При этом, текущий объём Vj нижнего слоя дискретных частиц сыпучего
Vi=n-Rf-dy. (7)
Тогда, исходя из формул (1) и (7),
Ф = n-Rf-dy- If. (8)
Li v У
Но, как было уже отмечено, истечение сыпучего возможно (или всё равно qj >0), если 0 < Rj = RH > R„.CB. То есть, при Ri= 0 qj - 0;
При Rj= Rh.ch qi = 0; при R[ = RK > Rh.Ck qi>0.
Для определения qi с учетом RIIXB продифференцируем выражение (8) по dRj:
%=2x-Rrdy-JZ. (9)
Решение этого дифференциального уравнения с помощью определённого интегрирования в пределах от R[ = RH до "R-i= "Rii.cb имеет вид
ф = я- dy-(f-)°*-(R2u-Rlcu). (10)
ау
Из формулы (10) и графиков (рис. 4) следует, что при R[[ Cli = const и RB > R„.CB qj с увеличением или уменьшением Rtb соответственно, увеличивается или уменьшается по квадратичной параболе (I).
q,
/' с
~°н.с6.
кн.сб.
(м)
Рис. 4. Графики функций q,- = f(R({;R„.CB) при различных значениях RB и R„.Cb:
I - График функции qj = f(RB;R„.cb) при RH.CB = const и RB > R„.CB
II - График функции qi = f(RB;RHCB) при RB = const и RB > Rh.cb-III - График функции q\ = f(RB;R„>CB) при R„.CB = 0 и RB > 0
При R({ = const и R(i > R„.CB с увеличением или уменьшением RH.CB qi, соответственно, уменьшается или увеличивается по квадратичной параболе (II). При условии, что R„.CB = 0 и RB > 0 qj в зависимости от RB изменяется также по квадратичной параболе (III). При этом численные значения расхода qi в среднем на 10-15% больше действительного, определённого по формуле (10), что подтверждается расчётами и практической эксплуатацией бункеров сельскохозяйственного назначения [3].
Вывод
При расчётном определении объёмного расхода зернистых материалов из бункеров необходимо использовать фор-мулу, учитывающую Rh.cb- Она точнее известных формул в среднем на 10-15% для
сыпучих материалов, подчиняющихся закону сухого трения.
Литература
1. Гячев, Л.В. Движение сыпучих материалов в трубах и бункерах / Л.В. Гячев. - Москва: Машиностроение, 1968. - 184 с.
2. Гячев, Л.В. Основы теории бункеров / Л.В. Гячев. - Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 1992. - 309 с.
3. Богомягких, В.А. Интенсификация разгрузки бункерных устройств в условиях сводообразования зернистых материалов / В.А. Богомягких, А.П. Пепчук - Зерно-град: ВНИПТИМЭСХ, 1995. - 162 с.
4. Дересевич, Г.Н. Механика зернистой среды / Г.Н. Дересевич // Проблемы механики. - Вып. 3. - Москва, 1961. - 368 с.
Сведения об авторах Богомягких Владимир Алексеевич - д-р техн. наук, профессор кафедры тракторов и автомобилей Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зер-ноград). Тел. 8(86359)43-6-51.
Сенькевич Сергей Евгеньевич - канд. техн. наук, доцент кафедры тракторов и автомобилей Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерно-град).
Терновой Дмитрий Александрович — канд. техн. наук, доцент кафедры теоретической и прикладной механики Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград).
Рябов Николай Вениаминович — инженер, соискатель кафедры тракторы и автомобили Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград).
Information about the authors
Bogomyagkikh Vladimir Alexeevich - Doctor of Technical Sciences, professor of the tractors and cars department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)43-6-51.
Senkevich Sergey Yevgenievieh - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the tractors and cars department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd).
Ternovoy Dmitryi Alexandrovich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the theoretical and applied mechanics department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd).
Ryabov Nikolay Veniaminovich - engineer, graduand of the tractors and cars department, Azov-Black Sea State Agroengineering Academy (Zernograd).
УДК 631.333
НОВАЯ ТЕХНИКА - НАШИМ ПОЛЯМ.
ПЛУГ ДЛЯ ГЛУБОКОГО РЫХЛЕНИЯ ПОЧВЫ ПГР-4
© 2013 г. ЕЖ Хлыстов
Приведены результаты испытаний плуга-глубокорыхлителя ПГР-4, разработанного во ФГЪОУ ВПО АЧГАА и произведенного ЗАО «РТП Зерноградское», в процессе которых опытный плуг-глубокорыхлитель сравнивался с серийно выпускаемыми орудиями аналогичного назначения - с плугом-рыхлителем ПРБ-4А в агрегате с трактором К-701 и с плугом чизельным ПЧ-4,5П в агрегате с трактором John Deere 83 lOR.
Ключевые слова: глубокое рыхление почвы, сравнительные испытания, плуг-глубокорыхлитель, агротехнические требования, показатели качества работы, профиль борозды.
Results of tests of PGR-4 - a deep-ripper plow developed in Azov-Black Sea State Agro-engineering Academy and made by repair transport enterprise "Zernogradskoye7' in the course of which the skilled plow deep-ripper was compared to serially released tools of similar appointment - with PRB-4A plow ripper in the unit with the K-701 tractor and with a deep-ripper plow PCh-4,5P in the unit with the John Deere 8310R tractor are submitted.
The analysis of the obtained data is carried out, the conclusion is formulated.
Key words: deep loosening of the soil, comparative tests, plow deep-ripper, agrotechnical requirements, quality work indicators, furrow profile.
Одной из серьезных проблем в сель- уплотнение почвы вследствие воздействия скохозяйственном производстве является ходовых устройств машинных агрегатов.
