Обоснование условий метания зерна лопастным метателем

3) наличие двойной отбортовки по сравнению с одинарной отбортовкой по всему периметру повышает изгибную жесткость контура знака в 8,2 раза по сравнению с одинарной отбортовкой по всему периметру и в 256,6 раза по сравнению с жесткостью знака с вырубленными углами;

4) наличие двойной отбортовки увеличивает жесткость на кручение по сравнению с одинарной отбортовкой по всему периметру от 2,06 до 2,13 раза, а по сравнению с жесткостью знака с вырубленными углами от 2,17 до 2,38 раза.

Частным случаем дорожного знака прямоугольной формы можно считать знак квадратной формы, для которого также были выполнены расчеты жесткости в характерных сечениях.

Анализ сравнения изгибных жесткостей и жесткостей на кручение знаков квадратной формы с тремя вариантами выполнения контура выявил:

1) наличие вырезов в углах знака снижает жесткость знака в 62,6 раза, а жесткость на кручение на 5,7% по сравнению с одинарной отбортовкой по всему периметру знака;

2) выполнение одинарной и двойной отбортовки по всему периметру устраняет вышеуказанный недостаток и способствует выравниванию жесткости на кручение и изгиб по всему контуру знака;

3) наличие двойной отбортовки по сравнению с одинарной по всему периметру и с вырубленными углами повышает изгибную жесткость контура знака в 13,5 раза, а жесткость на кручение до 2,17 раза.

Выполненные расчеты позволяют сделать вывод, что знаки с двойной отбортовкой по всему периметру обладают не только большей жесткостью, но и меньшей травматичностью, что говорит о целесообразности их применения.

УДК 631.362.3 А.А. Абидуев, Ал.А. Абидуев

ОБОСНОВАНИЕ УСЛОВИЙ МЕТАНИЯ ЗЕРНА ЛОПАСТНЫМ МЕТАТЕЛЕМ

Рассмотрены условия метания зерна лопастным метателем. Обоснованы конструктивные и кинематические параметры метателя с диаметром барабана 0,5 м. Угол наклона лопасти к касательной окружности барабана 75...800, начальная скорость метания зерна 10...12 м/с (частота вращения барабана 380.460 мин-1), угол метания 450, толщина порции зерна 0,05 м.

Ключевые слова: очистка зерна, легкие примеси, порционное метание, лопастной барабан, ячейка, угол, скорость метания.

A.A. Abidueva, Al.A. Abidueva SUBSTANTIATION OF GRAIN THROWING CONDITIONS BY THE BLADE THROWER

The conditions of grain throwing by the blade thrower are considerd. Constructive and kinematic parametres of the thrower with drum diameter of 0,5 m are substantiated. Blade slope angle to the circle drum tangent is 75 ... 800, initial speed of grain throwing is 10 ... 12 km/s (frequency of drum rotation is 380 ... 460 min-1), throwing angle is 450, grain portion thickness is 0,05 m.

Key words: grain clearing, light impurities, portion throwing, blade drum, cell, angle, throwing speed.

На зернотоках хозяйств для предварительной очистки, подсушки и проветривания свежеубранного зерна используются зернометатели ЗМ-60 и МЗ-60. Указанные зернометатели выбрасывают зерно сплошной струей, при этом образуется сопутствующий воздушный поток, который ухудшает процесс очистки зерна от легких примесей.

При метании зерна порциями лопастным метателем обеспечивается повышение эффективности очистки материала от легких примесей по сравнению с метанием в виде сплошной струи [1, 2]. Данное явление объясняется тем, что отдельно летящая порция зерна хорошо пронизывается и продувается воздухом.

Обрабатываемый зерновой ворох подается из бункера метателя по зернопроводу в пространство между ведущим и кольцевым дисками, соединенными между собой лопастями. Лопасти расположены под пря-

мым углом к дискам, и поверхность ее наклонена под определенным углом к касательной окружности барабана. Барабан помещен в кожух, который в зоне выгрузки имеет выпускной патрубок. Поверхности дисков и лопастей образуют ячейки барабана.

Выход порции зерна из ячейки барабана в зоне выгрузки осуществляется скольжением частиц по ее задней стенке (передней поверхности лопасти). Схема сил, действующих на частицу (порцию зерна) при движении по лопасти барабана в зоне выгрузки, представлена на рисунке 1.

Дифференциальное уравнение движения частицы (порции зерна) по лопасти барабана при выгрузке из его ячейки имеет вид [3]

где I - расстояние центра массы частицы от оси барабана, м;

Ри - центробежная сила инерции частицы от вращательного движения, Н;

в - угол наклона радиуса, проходящего через центр массы частицы, к поверхности лопасти, град;

mg - сила тяжести частицы, Н;

а! - угол наклона радиуса, проходящего через центр массы частицы, к горизонтальному диаметру барабана, град;

Яр - сила трения частицы при движении ее по поверхности лопасти, Н.

Зона начала выгрузки зерна из ячейки барабана а зависит от угла метания а и определяется из соотношения а = Ю - ї Угол наклона лопасти <р определяется как угол между ее поверхностью и касательной окружности барабана, проведенной к основанию лопасти. Начальная скорость метания зерна ¥н = о (где ш - угловая скорость барабана, с1; Я - радиус барабана, м).

Центробежная сила инерции частицы Ри = псо 1. Сила трения зерна при его движении по поверхности лопасти = Щ (где / - коэффициент трения; N - нормальная составляющая силы давления зерна на лопасть, н). Значение нормальной составляющей силы давления зерна на лопасть может быть определено по выражению

ЯцСозР

Рис. 1. Схема сил, действующих на частицу (порцию зерна) при движении по лопасти

барабана в зоне выгрузки

ngcos(a -/3 - бгп /3 \- 7к,

где FK - кориолисова сила инерции зерна, Н.

Кориолисова сила инерции зерна определяется по выражению ^ = 1тсо гот (где Кот = ШЛ-

скорость движения зерна по поверхности лопасти, м/с). Подставив значения центробежной силы Pu и силы трения Fтр, получим дифференциальное уравнение движения зерна по лопасти барабана вида

а2і і___

йі2

m—^ = mcolcosf3-mg-sm(oc -/З -

Г и~\

-f^mg^cos

Ж \

Обозначив угол поворота лопасти в рассматриваемое время до момента начала движения зерна в и

М л -10 ^

учитывая, что со = —или т = —, получим дифференциальное уравнение вида Л со

со ^-!-+ \со / —- о 1

ёв ёв '

После преобразования правой части уравнения (4) получим дифференциальное уравнение вида

^2/ и ага 8

+ 2/-------/(cos/? f / sin /? =- —sin# zos/3 f/sin/3 +

dO dO со

+ — cos0 sin/?- fcos/3 .

CO

Выразим (cos/3 ь rsin /? = rz;(sin/? - r cos(3 = г. Тогда уравнение (6) примет вид

d2l . . dl 7m . „ 2n

----+ if--------w= - Vsm^-b Ц

dO dO со со

Уравнение (6) является линейным неоднородным второго порядка с постоянными коэффициентами. Общим решением данного уравнения является сумма частного решения неоднородного уравнения и полного решения соответствующего однородного уравнения. Определим полное решение однородного уравнения

’/— - т= - sin О + ^-cos0.

+ »/--------1т = ).

dв лв

Характеристическое уравнение его имеет вид

/г2 + \fh-m = ),

а его корни

К = - "+ //2 + *; К = - //2 +

Анализ корней характеристического уравнения (8) показывает, что при значении ! = 0,2.. .0,5 и в = 0...900 подкоренное выражение есть величина положительная. Следовательно, корни характеристического уравнения (8) действительны и различны. Поэтому полное решение однородного уравнения имеет вид

7 ~г ок,в , о^в /ИА\

II = 1 + ,2а

Правую часть уравнения (6) можно привести к виду _

Р1в,= '“К*, 005*6'+ ?

После приведения правой части уравнения (6) к виду (11) получим:

гх11 'гт

Ев) = ’—С08в- ’—^тв.

со со

277

Тогда, согласно уравнению (11): к = 0, Р^д = —;

о

'ГШ

м = 1,е(„= - -•

со

Так как число k + N = 0 + i не является корнем характеристического уравнения (8), то частное решение неоднородного уравнения ищем в виде

/2 = 4cos0+ ?sin в .

Для определения коэффициентов А и В значения соответствующих дифференциалов уравнения (13) подставляем в уравнение (6) и, приравняв коэффициенты при sin в и cos в в правой и левой частях полученного равенства, получим _

g 5 fn + п

В= [ , 4------'-у,

со у2 + т+ у

Л- % \т 2Мт + 1) + т{т + 1)2^

2]со I 4/2 + (т +1)2 ]

Общее решение уравнения (6) имеет вид

1= + 72а^2<^ + 4соз#+ ?8т#.

Продифференцируем уравнение (16) и получим переносную скорость Уо.

Г0=—= ;1/г1а/г^+ :2И2^в - 1зт<9 + Зсоьв с1в

с!1 сИ сН , 0и й 7 аи й л • ^

так как — = —, то —= о С^а 1 + .2/г2а 2 - 1зт6)+ Зсовб .

ёв со I (к

Значения коэффициентов С1 и С2 определяем из начальных условий уравнения (16). При 9 = во, 1= 1о,

У= У о получим

/д = + 72а^2^ + 1со8$ + ЗътО ,

Уд = о^Сфуа1^ + 72й2а^2^ - + Зсоъв ).

Значения коэффициентов С1 и Сг определяются из решения системы уравнений (17,18):

^ т/о- Ь70+ (В- Щ)~ (А+ Щ)_ мт

2_----------------------мТй-------------^—:-----------------------’ ( }

со 2

1 Г ¥0 ку^+соъв (В-АИ^-^тО (А + ВИу) 1

С1 = — -| /а —--------------1- ----------11-------------------------- I-

1 [ й>(А2-*1) *2-*1 ]

- -

Решая уравнения (16) графоаналитическим путем, можно определить траекторию движения зерна по лопасти барабана метателя в зоне выгрузки и обосновать угол ф наклона лопасти и параметры порции зерна при определенной начальной скорости Vн и угле метания а0.

При выгрузке зерна из ячейки барабана на направляющую поверхность выпускного патрубка метателя не должны изменяться параметры сформированной в ячейке порции обрабатываемого материала. С учетом этого рациональное значение угла наклона лопасти барабана метателя диаметром 0,5 м при начальной скорости метания 10.12 м/с (частоте вращения барабана 380.460 мин-1), угле метания 450, толщине порции зерна 0,05 м, определенное графоаналитическим путем, составляет 75...800.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили достоверность результатов теоретического исследования. Экспериментальным путем обосновано количество лопастей в барабане, равное 8.

Рекомендуемая начальная скорость метания зерна лопастным метателем соответствует установленной скорости метания материала существующими ленточными зернометателями, равной 8.21 м/с. Частота вращения барабана лопастного зернометателя (мин-1) определяется по выражению

60 V

п = ----,

7Т1

где п - постоянная, равная 3,14;

D - наружный диаметр барабана, м.

Ширина порции зерна, равная расстоянию между ведущим и кольцевым дисками барабана, составляет 0,1 м. При этом масса порции зерна равна 0,3 кг, а производительность зернометателя составляет 50 т/ч. При увеличении расстояния между дисками барабана соответствующим образом повышаются масса порции зерна и производительность зернометателя.

При повышении влажности и засоренности свежеубранного зерна следует уменьшить угол наклона лопасти к касательной окружности барабана и наоборот.

Таким образом, обоснованы конструктивные и кинематические параметры порционного лопастного зернометателя с диаметром барабана 0,5 м и разработана методика расчета его параметров.

Литература

1. Абидуев, АА Обоснование технологического процесса обработки зерна в лопастном метателе / АА Аби-дуев, НА Урханов, М.М. Мотошкин // Сб. науч. тр. ВСГТУ. - Улан-Удэ, 2004. - Вып.10. - С. 91-98.

2. Пат. 2250144 Россия, МПК В 07 В 11/06, В 65 6 31/04. Метатель сыпучих материалов / Н.А. Урханов,

В.Н. Урханов, А.А. Абидуев, Г.Р. Озонов, А.С. Бужгеев, М.М. Мотошкин; Восточно-Сибирский гос. тех-нол. ун-т. - №2003105450; заявл. 25.02. 2003; опубл. 20.04.2005, Бюл. №11.

3. Абидуев, А.А. Интенсификация процесса сепарации семенного зерна / А.А. Абидуев. - Улан-Удэ: Изд-во ФГОУ ВПО «БГСХА им. В.Р. Филиппова», 2007. - 131 с.

УДК 630*907.1; 630*43 М.В. Беженцев

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН ДЛЯ УСТРОЙСТВА МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ПОЛОС ПЕРЕД ФРОНТОМ ЛЕСНОГО ПОЖАРА

Предлагается навесное технологическое оборудование, технический результат которого заключается в обеспечении эффективного управления и безопасности работы оператора при проведении работ по локализации лесных пожаров, а также при устройстве минерализованных полос перед фронтом пожара.

Ключевые слова: лесной пожар, пожаротушение, лесохозяйственная машина, установка пожаротушения.

M.V. Bezhentsev PERFECTION OF FORESTRY MACHINES PARAMETERS FOR CREATION OF MINERALIZED STRIPS IN FRONT OF THE FOREST FIRE FRONT

The hinged technological equipment technical result of which consists of the efficient control and operator safety while conducting work on forest fire localisation and also in the process of mineralized strips creation in front of the fire front is offered.

Key words: forest fire, fire-fighting, forestry machine, fire-fighting facility.

В современных условиях активного освоения лесов применение более эффективной техники при тушении лесных пожаров неоспоримо. Данное навесное технологическое оборудование предлагается использовать в качестве сменного оборудования для базовых машин лесозаготовительного, лесохозяйственного назначения, а также специальных пожарных машин.

Несмотря на большие потери, леса Российской Федерации к настоящему времени не только не утратили своей национальной значимости, но приобрели глобальное экологическое и экономическое значение. Они имеют высокие показатели биологической продуктивности, выполняют существенные средообразующие функции, оказывающие большое влияние на экологическое состояние планеты, являются крупнейшим накопителем углерода в северном полушарии Земли. Это значит, что сохранение и воспроизводство российских лесов - не только национальная, но и общечеловеческая задача. Проблема восстановления, сохранения и преумножения лесного фонда заботит сегодня все активное мировое сообщество.

Бореальные леса выполняют исключительно важные экологические функции. Считается, что средообразующие и средостабилизирующие функции этих лесов по своей биосферной и экологической значимо-