УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТУКОВЫСЕВАЮЩИЙ АППАРАТ ДЛЯ ПОДКОРМКИ ПРОПАШНЫХ КУЛЬТУР

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно, к устройствам для внесения минеральных удобрений.
Уровень техники
Известен туковысевающий аппарат АТД-2, включающий бункер, высевающий диск, снабженный скребками и пальцевым ворошителем (В.М. Халанский, И.В. Горбачев Сельскохозяйственные машины. - М.: КолосС, 2006. - с. 143).
Недостатком данного аппарата является сложность конструкции, наличие шестеренного привода, трудность в установлении требуемой подачи с использованием скребков.
Известен катушечно-штифтовой туковысевающий аппарат состоящий из корпуса, штифтовой катушки, задвижек, донышка, механизма опорожнения. Гранулы туков выгребаются штифтовой катушкой и подаются в тукопроводы. Дозу внесения регулируют задвижкой и изменением частоты вращения штифтовой катушки (А.Н. Карпенко, В.М. Халанский, Сельскохозяйственные машины. - М.: Агропромиздат, 1989. - с. 110).
Основным недостатком данного туковысевающего аппарата является неравномерность внесения и сложность настройки с использованием задвижки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятой авторами за прототип является туковысевающий аппарат АТП-2, состоящий из бункера, высевающего механизма, представляющего собой приводной вал, на котором надеты два дозатора в виде спиральных пружин с левой и правой навивками. По концам расположены воронки, соединенные с тукопроводами. В бункере установлен указатель уровня туков (Н.Е. Руденко Механизация ухода за пропашными культурами. - Ставрополь: АГРУС, 2005. - с. 74…76).
В качестве недостатков необходимо отметить следующее. Аппарат может использоваться при внесении гранулированных минеральных удобрений, открытая зона дозаторов ухудшают сыпучесть туков, приводит иногда к их слипанию.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели, сводится к универсализации аппарата, позволяющей вносить все виды минеральных удобрений: гранулированные, кристаллические, порошковые, стабильности сыпучести туков, равномерности подачи.
Технический результат достигается тем, что универсальный туковысевающий аппарат для подкормки пропашных культур, содержащий бункер для туков с указателем уровня, двух дозаторов с левой и правой навивками, каждый из которых выполнен в виде двух цилиндров: внешнего и внутреннего с расположенными между ними трехзаходным винтом с плоскими витками образующими желоба, причем внутренний цилиндр надет и закреплен на приводном валу с возможностью изменения частоты вращения, при этом винт одного дозатора имеет левую навивку, другого - правую.
В концевых частях бункера для туков расположены воронки.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 - схема универсального туковысевающего аппарата для подкормки пропашных культур, вид спереди.
На фиг. 2 - дозатор с трехзаходным винтом, схема.
На фиг. 3 - дозатор с трехзаходным винтом, общий вид
Осуществление полезной модели
Универсальный туковысевающий аппарат для подкормки пропашных культур включает бункер 1 (фиг. 1) с установленным в нем указателем уровня туков 2. В нижней части бункера 1 размещены на два дозатора 3, 4. Каждый дозатор 3, 4 включает два цилиндра: внешний 5 и внутренний 6. Между цилиндрами расположены многоходовые винты (на фиг. не показано) с плоскими витками 7 образующие желоба 8, причем один дозатор 4 имеет левую навивку, другой 3 - правую. Винты выполнены трехзаходными (на фиг. не показано). Внутренние цилиндры 6 надеты и закреплены на приводном валу 9. На выходе туков в концевых частях бункера 1 размещены воронки 10, 11, которые соединяются с тукопроводами (на фиг. не показано). Плоские витки 7 винта (на фиг. не показано) улучшают процесс гравитационного перемещения туков. Указатель уровня туков 2 показывает уровень туков в бункере 1.
Туковысевающие аппараты в большинстве своем устанавливают на культиваторах для подкормки растений при междурядной обработке пропашных культур. Минеральные удобрения (туки) выпускают в виде гранул размером 1…7 мм, кристаллов и порошков.
Полученные винтовые поверхности представляют собой геликоид. При этом один дозатор 4 имеет левостороннюю навивку, второй 3 - правостороннюю. Дозаторы 3, 4, используя внутренние цилиндры, надеваются на приводной вал 9. В концевых частях дозаторов расположены воронки 10, 11.
Универсальный туковысевающий аппарат для подкормки пропашных культур работает следующим образом:
Туки из бункера 1 поступают к дозаторам 3, 4, выносятся в стороны и через воронки 10, 11 направляются в тукопроводы (не показано).
При поступлении в дозаторы 3, 4 туки захватываются плоскими витками 7 и поднимаются на угол подъема β.
При достижении угла подъема β туки под действием силы тяжести (гравитации) перемещаются вниз по виткам 7.
Это обеспечивает движение туков вдоль оси вращения. Угол подъема β превышает угол трения, так как на туки помимо силы трения действует центробежная сила Гц.
где R - радиус внешнего цилиндра 5, м;
m - масса перемещаемых туков, кг;
n - частота вращения дозатора, с1.
где ƒ - коэффициент трения туков по поверхности дозатора 3, 4. Равновесие наступает при условии:
Отсюда:
Угол наклона винтовой линии витка 7:
max
где γ - угол естественного откоса туков, град. Угол естественного откоса для туков варьирует по данным М.М. Клецкина в диапазоне 33…50°. При γ=50°, α≤[90-50]≤40°.
Таким образом, угол наклона винтовой линии плоских витков 7 принимаем α=40°.
Например, на пропашном культиваторе типа КРН-5,6А устанавливают четыре туковысевающих аппарата АТГ-2. На них размещены восемь дозаторов 3, 4.
Определяют подачу, которую должен обеспечить каждый дозатор 3, 4, исходя из требуемой дозы внесения.
н
где q - подача, кг/с;
B - ширина захвата культиватора, м;
р
V - скорость рабочего движения, м/с;
max
H - максимальная доза внесения туков, кг/га;
д
K - число дозаторов 3, 4 на культиваторе.
р
max
д
При B=5,6 м; V=3,3 м/с; H=450 кг/га; K=8:
Это максимальная подача, которую необходимо обеспечивать дозатору 3, 4.
Частота вращения дозатора 3, 4 должна быть такой, чтобы туки под действием центробежной силы не увлекались во вращение вместе с цилиндром 5. В этом случае движение материала вдоль оси прекращается.
2
Должно соблюдаться условие: m·w·R≤m·g.
Исходя из этого:
max
-1
Для винтовых конвейеров частоту вращения принимают в пределах n=2,0…2,1 с.
Тогда:
Принимаем: R=0,06 м.
Диаметр внешнего цилиндра 5:D=0,12 м.
в
с
Диаметр внутреннего цилиндра 6:d=d+2t,
в
где d - диаметр приводного вала 9, м;
с
t - толщина стенки внутреннего цилиндра 6, м;
в
с
При d=20 мм; t=2,5 мм:
d=25 мм.
Находят шаг винта (на фиг. не показано): S=D·tgα; S=0,12·tg40°=0,10 м.
S=0,83D.
Для повышения равномерности подачи туков дозатор делают многозаходным. Число заходов должно быть связано с шириной желоба 8, которая определяется размером гранул туков.
При этом необходимо выдерживать следующее условие:
з
где Ч - число заходов винта (на фиг. не показано);
r
d - диаметр гранул туков, мм;
При
з
Принимаем Ч=З, то есть дозаторы 3, 4 делают трехзаходными, что упрощает конструкцию и обеспечивает равномерность подачи.
Производительность дозатора определяется по следующей формуле:
где ψ - коэффициент заполнения дозатора 3, 4;
ρ - насыпная плотность материала, кг/м;
с
K - коэффициент сыпучести.
-1
3
с
При d=0,025 м; n=2,1 с; ψ=0,3; ρ=710 кг/м; K=0,4.
При полученных параметрах и режиме работы дозатора .Обеспечивается максимальная доза внесения туков. Как видно из формулы (9) дозы внесения регулируют изменением частоты вращения дозаторов 3, 4 n. Перемещение туков осуществляется в закрытом пространстве, что исключает их слипание и нарушение сыпучести.
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
- обеспечивается возможность вносить минеральные удобрения всех видов: гранулированные, кристаллические, порошковые;
- за счет закрытого механизированного пространства дозаторов 3, 4 повышается качество внесения минеральных удобрений, исключается слипаемость их;
- трехзаходные винты (на фиг. не показано) повышают равномерность подачи и скорость перемещения туков.