CC BY
56
такие системы не требуют сложных следящих устройств, поддерживающих постоянной производительность установки) и надежностью.
Литература
1 . Годунов С.К. Уравнения математической физики. - М.: Машиностроение, 1971.
2. Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. - М.: Машиностроение, 1964.
3. Малис А.Я. Пневматический транспорт сыпучих материалов при высоких концентрациях. - М.: Маши-
ностроение, 1969.
УДК 631.3 М.В. Запевалов
ВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ ДЛЯ ЛЕНТОЧНОГО ВНУТРИПОЧВЕННОГО ВНЕСЕНИЯ ОРГАНО-МИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ
Предложена конструкция машины, одним из основных процессов которой является высев удобрения в комбинированные сошники. Рассмотрен принцип взаимодействия рабочих органов высевающего аппарата с удобрением. Определены производительность распределяюще-высевающего барабана и допустимый угол отклонения удобрениепровода.
Ключевые слова: высевающий аппарат, внутрипочвенное внесение, машина, распределяюще-высевающий барабан, производительность, удобрениепровод, параметры.
M.V. Zapevalov SOWING DEVICE FOR BAND INTRASOIL ORGANO-MINERAL FERTILIZER INTRODUCTION
The machine design one of which basic processes is fertilizer seeding in the combined colters is offered. The principle of interaction of the sowing device operating units with fertilizer is considered. Productivity of the arranging and sowing drum and fertilizer line maximum acceptable angle is determined.
Key words: sowing device, intrasoil introduction, machine, arranging and sowing drum, productivity, fertilizer line, parameters.
Введение
Одним из основных факторов, влияющих на повышение урожайности сельскохозяйственных культур, является применение удобрения. С целью повышения эффективности его применения в Челябинской государственной агроинженерной академии был разработан способ ленточного внутрипочвенного внесения ор-гано-минерального удобрения и устройство для его осуществления [1]. Способ предусматривает нарезание на поверхности почвы, подготовленной под посев, открытой прямоугольной борозды, в которую дозировано подаются удобрение и почва. Удобрение с почвой перемешивается, смесь укладывается на дно борозды, которая затем засыпается почвой. Таким образом в почве располагаются удобренные ленты, в которые затем производится высев семян, посадка рассады овощных культур или клубней картофеля.
Для реализации данного способа на базе разбрасывателя твердых органических удобрений РОУ-6 разработана, защищена авторскими свидетельствами и патентом, изготовлена и прошла производственную проверку машина для ленточного внутрипочвенного внесения органо-минерального удобрения [2-4]. Машина представляет собой прицепное транспортирующее средство, включающее пневматическую ходовую систему, кузов для удобрения, высевающий аппарат и четыре комбинированных сошника (рис. 1). Привод рабочих органов машины осуществляется от вала отбора мощности (ВОМ) и гидросистемы трактора.
Высевающий аппарат, обеспечивающий внесение в рядки заданной дозы удобрения, является основным агрегатом машины.
Рис. 1. Машина для ленточного внутрипочвенного внесения органо-минерального удобрения:
1 - кузов; 2 - подающий транспортер; 3 - корпус высевающего аппарата;
4 - распределяюще-высевающий барабан; 5 - винтовой транспортер; 6 - дозирующая заслонка;
7 - комбинированный сошник; 8 - рама; 9 - навесное устройство; 10 - гидроцилиндр
Цель исследования - обеспечение равномерного высева в рядки заданного количества органоминерального удобрения при ленточном внутрипочвенном внесении. В задачи исследования входило определение производительности распределяющее-высевающего барабана и допустимого угла отклонения удобрениепровода.
Объект и методы исследования
Высевающий аппарат включает подающий цепочно-планчатый транспортер, дозирующую заслонку, распределяюще-высевающий барабан, винтовые распределяющие транспортеры и удобрениепроводы. От взаимодействия рабочих органов высевающего аппарата, их конструкции, режимов работы и физикомеханических свойств удобрения зависят доза и равномерность его высева.
Для устойчивого протекания процесса высева удобрения в комбинированные сошники должно выполняться условие
1¥П<1¥Р<1¥Г) (1)
где ,ШР,ЖТ - производительность подающего транспортера, распределяюще-высевающего
барабана и винтовых распределяющих транспортеров соответственно, кг/с.
Из условия (1) видно, что производительность высевающего аппарата зависит от подачи дозирован-
ной массы удобрения к распределяюще-высевающему барабану, которая определяется как
Цгп=ут-Вт-НД-у-к, (2)
где - скорость движения транспортера, м/с.
В - ширина транспортера, м.
Нд - высота дозированного слоя удобрения на транспортере, м.
у - плотность удобрения, кг/м3.
к - поправочный коэффициент.
Распределяюще-высевающий барабан дисками разделен на отдельные секции, в каждой из которых елочкой установлены лопасти. Удобрение цепочно-планчатым транспортером через дозирующее окно подается к распределяюще-высевающему барабану, где оно разделяется дисками на отдельные потоки и путем отделения частиц удобрения от общей массы лопастями сбрасывается на винтовые транспортеры.
Результаты исследования и их обсуждение
При поступательном движении удобрения и вращательном движении лопасти барабана процесс отделения частиц от общей массы аналогичен процессу фрезерования на высоту дозированного слоя удобрения, находящегося на транспортере Нл (рис. 2).
Рис. 2. К определению производительности распределяюще-высевающего барабана
Если в начальный момент взаимодействия лопасти с удобрением исходное положение лопасти принять нижнее, а начало координат поместить на линии движения оси распределяюще-высевающего барабана с радиусом Я, то координаты точки будут определяться уравнением траектории движения лопасти в виде [5]:
х = і? віл М + \’Ті , у - -ЯсоьМ,
(3)
где [1 - радиус барабана, м;
ш - угловая скорость вращения барабана, с1;
уг - скорость поступательного движения удобрения к барабану, м/с;
Ї - время, с.
При установке по периметру барабана нескольких лопастей, расположенных между собой под одинаковыми углами, абсцисса вершины последующей лопасти определится как
X- = К БІП СОІ +
соііп I К„
(4)
где Клоп - количество лопастей в ряду, шт.
Разность между значениями х2 и х даст толщину слоя удобрения, снимаемого лопастью за один оборот барабана. Проинтегрировав эту разность в интервале изменения ординаты от 0 до высоты поступающего к барабану слоя удобрения На или от 0 до угла ф, при котором лопасть выйдет из удобрения, найдем площадь поперечного сечения слоя удобрения снимаемого лопастью:
или
2 пК
л
Р= |(*г~ Х¥У
<Р
Г=\у.
2 т ЛЛ 2лК
т ------(К с о$ф)аф = ут--------
0
<оК„
соК
лоп 0
Б1Пф =
Нл
ґґ • ^ • г\\ г ' г • сі пчч 2тгЯ На 2.ттН ]
ут —— ((вігі — - БШ 0) + (81П(аГС81П(— -1) - 0)) = гг---------------------[1 + (— -1)] = —---------------
(о К 2 Я О) Я со К
(5)
(6)
при (р-соі,
Площадь поперечного сечения снимаемого слоя удобрения в значительной степени зависит от высоты дозирующего слоя удобрения и скорости поступательного движения подающего транспортера. При уста-
V
Т
0
новке на распределяюще-высевающем барабане нескольких рядов лопастей, его производительность составит
(7)
где - производительность распределяюще-высевающего барабана, кг/с;
^ - площадь поперечного сечения слоя удобрения, снимаемого лопастью, м2;
#л - ширина лопасти, м;
г - количество установленных на барабане рядов лопастей, ряд;
у - плотность удобрения, кг/м3;
пб - частота вращения распределяюще-высевающего барабана, мин-1.
Подача высеваемого удобрения в комбинированный сошник осуществляется по удобрениепроводу, который устанавливается под определенным углом наклона. Для устойчивого протекания технологического процесса и простоты обслуживания выполняется удобрениепровод в виде металлического желоба.
На частицу т , находящуюся на удобрениепроводе, действуют сила тяжести тц, нормальная реакция N и сила трения Т (рис. 3).
Рис. 3. Движение частицы удобрения по удобрениепроводу
Так как сила трения и нормальная реакция определяются уравнениями Т = И/ и N = пщ сое 5, то дифференциальное уравнение движения частицы удобрения по удобрениепроводу имеет следующий вид [6]:
ш— = пщ БІП 5 - /пщсо$8 = БІП 5 - / сове)) ,
л
(8)
где т - масса частицы удобрения, Н;
V - скорость движения частицы, м/с;
? - время, с;
- ускорение силы тяжести, м/с;
8 - горизонтальный угол наклона удобрениепровода, град;
/ - коэффициент трения удобрения об удобрениепровод.
При поступлении на удобрениепровод частица удобрения имеет первоначальную скорость ^, проинтегрировав уравнение (8) при условиях, когда у = у0;£' = ();? = О, получим формулу для определения скорости движения частицы по удобрениепроводу:
зт(с>-^)
со $,<рх
(9)
откуда
х=,у+8^£^).г, по
2соъср
где (р\- угол трения, град.
£ - путь частицы удобрения по удобрениепроводу, м.
Если срх > 8 , то частица удобрения, пройдя какое-то расстояние по удобрениепроводу, остановится через время
V,,
і = ----у----Г1_' (11)
qsm((pl -8)
Пройденный путь при этом будет составлять
,2
5 =----------. (12)
2с1$,т{срх -8)
Таким образом, для предотвращения остановки удобрения на удобрениепроводе необходимо, чтобы длина последнего была меньше пути, пройденного частицей удобрения до ее остановки, то есть Ь < £.
После преобразований формулы (12) получим уравнение для определения допустимого угла отклонения удобрениепровода а :
Л г • Л'оСОЗРь
а = ~ ~ (^1 ~ агс5ш( ). (13)
2 2gS
На основе полученных выражений в системе МаШСАО определены зависимости площади поперечного сечения удобрения, снимаемого одной лопастью распределяюще-высевающего барабана, от скорости подачи удобрения при разной высоте его слоя (рис. 4) и допустимого угла отклонения удобрениепровода (рис. 5).
Рис. 4. Зависимость площади поперечного сечения удобрения, снимаемого одной лопастью распределяюще-высевающего барабана, от скорости подающего транспортера V при различной высоте слоя Ш 1 - Н=0,2 м; 2 - Н=0,25 м; 3 - Н=0,3 м; 4 - Н=0,35 м
(I
град.
^О
35 -----------------------------------------
0 0,25 0.5 0,75 1 Б, м
Рис. 5. Зависимость допустимого угла отклонения удобрениепровода от величины пройденного пути частицы удобрения до его остановки Э при разном угле трения удобрения <рх: 1 - <рх =35°; 2 - <рг =40°;
3- <рх =45°; 4- <рх =50°
Исходные данные для определения зависимостей площади поперечного сечения удобрения, снимаемого одной лопастью распределяюще-высевающего барабана, и допустимого угла отклонения удобрениепровода: частота вращения распределяюще-высевающего барабана п = 127 мин -1; количество лопастей в ряду Клоп-Ат.\ начальная скорость частицы удобрения <рп =0,7 м/с.
Выводы
1. Разработанная конструкция высевающего аппарата позволяет обеспечить равномерный высев в рядки заданного количества органо-минерального удобрения при рядковом внутрипочвенном его внесении.
2. Определена площадь поперечного сечения слоя удобрения, снимаемого одной лопастью распре-деляюще-высевающего барабана, которая при заданных условиях находится в пределах от 0, 52х10-4 до 3,29х10-4 м2, позволяющая определить производительность высевающего аппарата и количество удобрения, высевающего в один рядок.
3. Обоснован допустимый угол отклонения удобрениепровода. Для обеспечения безостановочного движения удобрения по удобрениепроводу длиной 0,5 м и угле трения срх от 35 до 50 град., угол его отклонения составляет от 40 до 57 град.
Литература
1. А.с. 1794332. СССР. Способ внесения в почву сыпучих органо-минеральных удобрений и устройство для его осуществления / В.И. Виноградов, М.В. Запевалов, Н.А. Печерцев. Опубл. 08.10.92.
2. А.с. 1692326. СССР. Машина для внесения твердых органических удобрений / Виноградов В.И., Запевалов М.В., Хаданович В.В. Опубл. 23.11.91, Бюл. №43.
3. А.с. 1822632. СССР. Устройство для рядкового высева органических удобрений / Виноградов В.И., Запевалов М.В., Печерцев Н.А. Опубл. 23.06.93, Бюл. №23.
4. Пат. 2395189. Российская Федерация. Сошник для внесения удобрений / Запевалов М.В. Опубл. 27.07.2010, Бюл. №21.
5. Терсков Г.Д. Расчет зерноуборочных машин. - М.: Машгиз, 1961. - 211с.
6. Василенко П.М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин. - Киев: Изд-во Укр. акад. с.-х. наук, 1960. - 283 с.
