Теоретическое обоснование конструкции универсального дозирующего элемента высевающего аппарата вакуумной пропашной сеялки

г-

МЕХАНИЗАЦИЯ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ ЖИВОТНОВОДСТВА, РАСТЕНИЕВОДСТВА

УДК 631.331

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

УНИВЕРСАЛЬНОГО ДОЗИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ВЫСЕВАЮЩЕГО АППАРАТА ВАКУУМНОЙ ПРОПАШНОЙ СЕЯЛКИ

© 2011 г. А.Ю. Несмиян, В.В. Должиков

Представлен вывод условия выноса семян из семенной камеры пневматического высевающего аппарата. Определены силы, действующие на семя в процессе захвата и выноса из общей массы. Предложена модернизация пневматического высевающего аппарата, позволяющая повысить качество высева и ее теоретическое обоснование. Представлены результаты экспериментальных исследований, позволяющие установить эффективность применения модернизированного аппарата.

Ключевые слова: высевающий аппарат, семя, семенная камера, сила, дозирующий элемент, вакуумная камера.

The conclusion of blow-out seeds condition from pneumatic sowing apparatus seed chamber is presented. The forces acting to seed during taking and carrying out from whole mass is determined.

Modernization of pneumatic sowing apparatus for increasing sow quality and their theoretical substantiations results of experimental investigations for becoming efficiency of modernizing apparatus is offered.

Key words: sowing apparatus, seed, seed chamber, force, measuring element, vacuum chamber.

Традиционно в вакуумных высевающих аппаратах для присасывания семян используют круглые отверстия. В процессе работы высевающего аппарата, на присосавшееся к такому дозирующему элементу семя действуют силы, показанные на рисунке 1 [1].

Из схемы видно, что вынос семян происходит благодаря силе трения поверхности высевающего диска о присасываемое

семя F и силе подпора семян ворошителем РПВ . При этом на семя действуют и силы сопротивления выносу: сила трения

прилежащего слоя семян о присасываемую частицу РТР , сила вертикального давления вышележащего слоя семян РВ , сила тяже— dV

сти mg и сила инерции т-.

dt

Гарантированный вынос семени будет обеспечиваться, если выполнено условие

-^ 1,

X я

где Г - сила трения поверхности высевающего диска о присосанное семя, Н;

277? - сумма сил сопротивления выносу, Н.

Рис. 1. Схема сил, действующих на присасываемое семя в слое семян

Рис. 2. Пустоты в зоне захвата семян

Практические исследования работы серийного высевающего аппарата с круглыми присасывающими отверстиями [2] показали, что в результате «восходящего истечения», по мере выноса семян из полости семенной камеры, в зоне активного захвата семян и аэродинамического поля присасывающих отверстий за выносимым из семенной камеры семенем создаются пустоты (рис. 2).

Образованные таким образом пустоты препятствуют присасыванию и выносу семян из семенной камеры. Поэтому при

Рис. 3. Возможное расположение семян относительно присасывающего отверстия

работе высевающего аппарата появлялись групповые пропуски подачи семян (нулевые подачи) по 5...15 штук подряд.

Таким образом, из-за отсутствия семенного материала на траектории движения дозирующего элемента, а также из-за того, что семена не имеют идеальную круглую форму, которая принимается в допущениях [3], семя не всегда полностью перекрывает присасывающее отверстие.

Возможно следующее расположение семян на траектории дозирующего элемента (рис. 3).

Рис. 4. Схема расположения семян у дозирующего элемента модернизированного высевающего диска

При этом сила присасывания каждого семени будет определяться по формуле РПр = к • ^ • Н ,

где к - коэффициент просасывания воздуха, к =0,9.. .1,5;

- площадь семени, перекрывающая присасывающее отверстие, м2;

Н - разрежение в вакуумной камере,

Па.

Малые значения 83 ухудшают работу аппарата. Таким образом, присасыва-

ющие отверстия круглой формы не являются наиболее оптимальными с точки зрения процесса дозирования семян. В связи с этим предлагается изготавливать дозирующие элементы в виде радиальных прорезей, что позволит обеспечить гарантированное попадание хотя бы одного семени на траектории движения дозирующего элемента (рис. 4). Для увеличения ширины траектории движения дозирующего элемента, ее длина должна быть максимальной и приниматься, исходя из расстояния от кромки высевающего диска до стенки семенной камеры, с учетом максимального захвата семян в семенной камере.

Ширина радиально расположенных отверстий определяется, исходя из выражения [4, 5, 6]

t = (0,5...0,7) • с, (3) где I - ширина радиально расположенных отверстий, мм;

с - минимальная толщина высеваемых семян, мм.

Условие (3) позволяет предотвратить забивание семян в прорези дозирующих элементов.

Проведенные с помощью программы Mathcad, V13.0 расчеты показывают, что для серийного высевающего аппарата при высеве кукурузы отношение сил (1) лежит в диапазоне от 0,65 до 1,35. То есть процесс выноса семян из семенной камеры происходит в неустойчивом режиме. В модернизированном высевающем аппарате достигается устойчивое значение этого отношения ^/£К~1,34), что обеспечивает гарантированное присасывание семян к дозирующим элементам.

Недостатком предложенного дозирующего элемента является то, что он способствует образованию большого количества двойных и даже тройных подач. Это приведет к ухудшению условий работы сбрасывателя лишних семян и в конечном итоге снизит равномерность семенного потока. В связи с этим предлагается изменить форму вакуумной камеры, контактирующей с дозирующим элементом.

Стендовые испытания показывают, что наибольшее прилипание семян к при-

сасывающим отверстиям в высевающем диске наблюдается в самой нижней части семенной камеры [7]. Таким образом, вакуумная камера должна иметь наибольшую ширину рабочей зоны в нижней части семенной камеры (рис. 5). Далее вакуумная камера должна уменьшаться по ходу вращения диска до начала воздействия на посевной материал сбрасывателя лишних семян. Это позволит «облегчить» работу сбрасывателя лишних семян за счет сужения зоны присасывания семян (часть лишних семян падает в семенную камеру). После сбрасывателя лишних семян ширина вакуумной камеры остается постоянной. В этом случае на семя действуют силы, представленные на рисунке 6.

Центробежная сила Рц пренебрежимо мала, отсюда следует, что

^ « т • g.

С учетом условия

^ = к • БЗ • Н • /, где / - коэффициент трения семени о поверхность высевающего диска, _/=0,3.. .0,5.

Тогда

т • g = к • 8З • Н • /, т • g

% =

к • Н • /

И = ^ t

где к - ширина щели, м.

Для того чтобы обеспечить гарантированное удержание семени с учетом просасы-вания воздуха, принимаем коэффициент запаса кз=4. Тогда ширина щели к=3,2 мм.

Для проверки качества работы модернизированного аппарата были проведены сравнительные лабораторные испытания серийного вакуумного аппарата сеялки СПК-8 со стандартными высевающим диском и прокладкой и этого же аппарата с измененной конструкцией прокладки и высевающего диска.

Рис. 5. Прокладка вакуумной камеры

Рис. 6. Схема сил, действующих на семя после зоны воздействия сбрасывателя лишних семян

Эксперимент проводился на нека-либрованных семенах кукурузы средней фракции, при разрежении в вакуумной камере 4 кПа и диаметре круглых присасывающих отверстии серийного высевающего диска 5 мм. Каждый опыт проводился в трех повторностях, число подач каждой повторности - 300 шт.

Режимы работы аппарата, полученные данные и результаты их обработки приведены в таблицах 1 и 2.

При обработке данных критерии точности опытов определялись для сред-

ней подачи семян (М) дозирующими элементами по повторностям, как для наиболее обобщенного показателя.

В таблице приняты следующие обозначения: п - частота вращения высевающего диска, рад/с; п0 - количество нулевых подач, шт.; п2 - количество двойных подач, шт.; М - средняя подача семян одним дозирующим элементом, шт.; Р0 - частость нулевых подач, %; Р2 - частость двойных подач, %; оМ - среднее квадратичное отклонение подачи семян по повторностям; тМ - относительная ошибка опыта, %.

Таблица 1

Результаты экспериментальных исследований серийного высевающего аппарата

п, рад/с по, шт. п2, шт. М, шт. п0ер-, шт. п2ср, шт. Ро, % Р2, % Мер, шт. ом, шт. тм, %

0,25 1,0 8,0 1,02 1,00 5,67 0,33 1,89 1,01 0,005 0,269

1,0 4,0 1,01

1,0 5,0 1,01

0,45 3,0 4,0 1,02 3,00 3,67 1,00 1,22 1,01 0,008 0,467

2,0 4,0 1,01

4,0 3,0 1,00

0,65 2,0 5,0 1,01 4,00 5,33 1,33 1,78 1,00 0,009 0,543

5,0 2,0 0,99

5,0 9,0 1,01

1,0 33,0 1,11

5,0 34,0 1,10

Таблица 2

Результаты экспериментальных исследований модернизированного высевающего аппарата

п, рад/с по, шт. П2, шт. М, шт. п0ер-, шт. П2ср, шт. Po, % P2, % Мер, шт. Ом, шт. тм, %

1,0 2,0 1,003

0,25 1,0 2,0 1,003 0,67 2,33 0,22 0,78 1,005 0,003 0,190

0 3,0 1,010

1,0 1,0 1,000

0,45 1,0 1,0 1,000 0,67 2,00 0,22 0,67 1,004 0,006 0,353

0 4,0 1,013

2,0 0,0 0,993

0,65 0 2,0 1,007 1,33 0,667 0,44 0,22 0,998 0,007 0,382

2,0 0,0 0,993

Сравнительный анализ данных таблиц позволяет сделать вывод, что при работе аппарата с модернизированным высевающим диском наблюдается более качественный процесс высева семян. Количество нулевых и двойных подач модернизированного высевающего аппарата при частоте вращения высевающего диска п=0,65 рад/с в 3 и в 8 раз соответственно меньше, чем у серийного. Таким образом, внедрение модернизации позволит обеспечить значительную прибавку урожая за счет более рационального использования посевных площадей и позволит сократить затраты на посевной материал.

Литература

1. Лобачевский, П.Я., Хижняк, В.И., Несмиян, А.Ю. Проектирование сеялок для точного посева пропашных культур / П.Я. Лобачевский, В.И. Хижняк, А.Ю. Несмиян. - Зерноград, 2006. - 48 с.

2. Мушкетова, О.В., Мушкетов, А.В., Бондаренко, П.А. Характеристики посевного материала для условий точного дозирования семян огурцов / О.В. Мушкетова, А.В. Мушкетов, П.А. Бондаренко // Механика дискретных сред: межвузовский сборник научных трудов. - Зерноград, 2002. - С. 62-71.

3. Гячев, Л.В. О механической модели сыпучего тела / Л.В. Гячев // Механика сыпучих материалов: тез. докл. Всесоюз. конф. - Одесса, 1975. - С. 3-4.

4. Бондаренко, П.А. К методике определения оптимальных условий процесса однозернового высева семян сорго аппаратом сеялки СУПН-8 / П.А. Бондаренко // Проектирование рабочих органов почвообрабатывающих уборочных сельскохозяйственных машин и агрегатов для кормопроизводства. - Ростов-на-Дону, 1986.

5. Бузенков, Г.М., Ма, С.М. Машины для посева сельскохозяйственных культур / Г.М. Бузенков. С.М. Ма. - Москва: Машиностроение, 1976. - 272 с.

6. Зенин, Л.С. Исследование пневматического высевающего аппарата точного высева: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Л.С. Зенин. - Алма-Ата, 1962. - 19 с.

7. Несмиян, А.Ю., Должиков, В.В., Радченко, В.А. К вопросу захвата семян присасывающими отверстиями высевающего диска аппарата пропашной сеялки / А.Ю. Несмиян, В.В. Должиков, В.А. Рад-ченко // Совершенствование технических средств в растениеводстве: межвузовский сборник научных трудов. - Зерноград, 2010. - С. 107-109.

Сведения об авторах Несмиян Андрей Юрьевич - канд. техн. наук, доцент Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359)43-9-26, 8-904-346-83-54. E-mail: iap@achgaa.ru.

Должиков Валерий Викторович - аспирант Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8-908-512-97-27.

Information about the authors Nesmiyan Andrey Yurievich - Candidate of Technical Sciences, associate professor, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359)43-9-26, 8-904-346-83-54. E-mail: iap@achgaa.ru.

Dolzhikov Valeriy Viktorovich - post-graduate student, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8-908-512-97-27.

УДК 665.6:658.567

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННЫХ МОТОРНЫХ МАСЕЛ КАК ПОЛИДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СХЕМАХ РАБОТЫ ЦЕНТРИФУГИ

© 2011 г. А.Ю. Лихачев, А.В. Снежко

Предложена конструкция однокамерной центрифуги с реактивным приводом, в которой обеспечено разделение потоков жидкости, используемых в гидроприводе и для очистки. Приводится анализ эффективности процесса сепарации отработанных моторных масел данной центрифугой при различных схемах ее работы с учетом полидисперсного состава механических примесей. Исследуется влияние параметров логарифмически-нормального закона распределения частиц загрязнений в очищаемых маслах на эффективность их очистки центрифугой. На основании экспериментальных исследований делается вывод о наиболее рациональной технологической схеме работы центрифуги в составе маслоочистительной установки.

Ключевые слова: отработанное масло, фракционный состав, механические примеси, плотность распределения, коэффициент остатка загрязнения.

The single-compartment centrifuge construction with jet drive is offered. The division of the liquid flows, used for the hydraulic drive and for the cleaning is provided by this set. The separation process efficiency analysis of the waste motor oil by the use of this centrifuge in various working schemes by taking into account the poly-dispersed composition of the mechanical admixture is adduced. The influence of the pollution fraction logarithmic-normal distribution law parameters in cleaning oil for the centrifuge cleaning efficiency is investigated. The conclusion about rational technological working scheme of the centrifuge in the oil cleaning set structure is made on these experimental grounds.

Key words: waste motor oil, fractional composition, mechanical admixture, density of distribution, pollution rest coefficient.

Регенерация отработанных моторных масел технологически сложная и дорогая процедура. Зачастую рационально их вос-

становление лишь в той мере, которая достаточна для использования в иных условиях, например, в трансмиссиях или гидро-