Исследование процесса перемещения скошенной массы в приствольные полосы рабочими органами косилки для интенсивного садоводства

Таблица 2. Оптимальные значения факторов (пара- сторону наблюдается довольно резкий рост затрачи-

метров устройства разгрузки) ваемой мощности.

Установленные теоретические зависимости позволили получить картину технологического процесса, выявить ряд наиболее значимых факторов, а также возможность и целесообразность проведения исследований на экспериментально-лабораторной установке с заданными конструктивными параметрами.

Литература.

1. Завражнов А.И., Миронов В.В., Колдин М.С. // Обоснование поточной технологии ускоренного компостирования отходов на фермах КРС. / Вестник МичГАУ. №1/2006., стр. 162-170.

2. Установка для компостирования/Завражнов А.И., Капустин В.П., МироновВ.В., Колдин М.С., Никитин П.С.//Патент на полезную модыь РФ № 71116. Приоритет от 06.07.2007.

3. Завражнов А.И., Миронов В.В., Колдин М.С. // Исследование энергоемкости процесса разгрузки установки ускоренного компостирования органического сырья. / «Вопросы современной науки и практики. Университет им.В.И.Вернадского» №1(11)/2008., стр. 16-23.

4. Пустыгина М.Л. Циклоидальные кривые как основа расчета параметров рабочих органов сельскохозяйственных машин / Техническая механика в с/х производстве: труды МИИСП, т. 14., — Москва, 1977. Вып. 9. — с.5-10.

5. Ковалев Н.Г. Сельскохозяйственные материалы виды, состав, свойства. — М.: ЯК Родник, 1998г — 208 с.

DETERMINATION OF OPTIMAL CONSTRUCTIVE-SECURE PARAMETERS OF COMPOSTING

INSTALLATION DISCHARGE ARRANGEMENT

A.I. Zavrazhnov, V.V. Mironov, M.S. Koldin

Summary. The work contains information about theoretical study of factors influencing power costs of faster composting installation during discharging with use of disc discharge arrangement. The research permitted to determine theoretical value dependences of power total costs during discharging subject to different constructive and security parameters. Key words: discharging arrangement, disc cutters, cutting, power factors, power, energy intensity.

Наименование параметра Материал

Затрачиваемая мощность - Л/т/„, Вт Угловая скорость вращения фрез - Шфр, с'1 Шаг установки дисковых фрез - р<, м Угол установки ножей дисковых фрез - сг„,° 4885 4760 12,0 13,0 0,115 0,115 37 35

УДК 631.352.5

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ СКОШЕННОЙ МАССЫ В ПРИСТВОЛЬНЫЕ ПОЛОСЫ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ КОСИЛКИ ДЛЯ ИНТЕНСИВНОГО САДОВОДСТВА

A.И. ЗАВРАЖНОВ, академик РАСХН

К.А. МАНАЕНКОВ, кандидат технических наук, доцент

B.В. ХАТУНЦЕВ, инженер Мичуринский ГАУ E-mail: nich@mgau.ru

Резюме. Исследован процесс перемещения скошенной массы из междурядий в приствольные полосы рабочими органами косилки для интенсивного садоводства. Установлены пределы дальности полета травы в зависимости от конструктивных и технологических параметров. Предложена схема компоновки устройства для осуществления технологического процесса. Ключевые словаинтенсивный сад, междурядье, приствольная полоса, мульчирование, косилка, рабочий орган, скошенная масса.

В современных интенсивных садах свободную часть междурядий залужают многолетними травами, а приствольные полосы содержат под черным паром.

Траву в междурядьях систематически скашивают. Для этого используют обычные косилки или косилки-измельчители [2]. В первом случае скошенную массу желательно удалять из сада, потому что под ней травостой выпревает [3]. Во втором — скошенная трава остается на поверхности междурядий в виде сечки.

Почву в рядах деревьев обрабатывают механически или гербицидами.

Однако вне зависимости от способа обработки приствольных полос, без предохранения их поверхности от воздействия ветра и высоких температур трудно обеспечить оптимальное содержание продуктивной влаги в верхнем слое почвы в течение продолжительного промежутка времени и проводить регулирование влагонакопления. Эту проблему можно решить путем капельного орошения приствольных полос или если их поверхность покрыта мульчей. С агрономической точки зрения лучше всего подходит выращивание будущего материала для мульчирования в междурядьях сада залуженных многолетними травами [3].

В Мичуринском ГАУ разработана схема косилки с роторами, вращающимися в одну сторону и ори-

ентированными определенным образом по отношению к направлению движения агрегата 14], ножи которых снабжены отбивающими пластинами (рис. 1).

пластина.

Цель нашей работы — аналитическое описание процесса скашивания травостоя в междурядьях сада с одновременным перемещением ее в приствольные полосы, уточнение методики расчета и конструкции рабочего органа для осуществления указанной опреации.

Можно выделить следующие этапы технологического процесса:

срез стеблей;

движение срезанной массы по лопасти ножа;

выброс срезанной массы на определенное расстояние.

Если первый из них достаточно изучен [1], то два последующих требуют детального анализа.

Рассмотрим движение стебля по отбивающей пластине (рис. 2) под действием силы сопротивле-

ножа.

ния воздуха и центробежной силы инерции (весом стебля и силой Кориолиса, как показываю расчеты, можно пренебречь).

Уравнение движения стебля по пластине в векторной форме имеет вид:

|яа = ^+/гч,+Лв >

где т — масса стебля, кг; а — ускорение стебля, м/с2; Р" — центробежная сила инерции, Н, Ртр — сила трения стебля об отбивающую пластину, Н, Я — ветровая нагрузка, Н.

Центробежная сила определяется по формуле:

F=m а> г

где ш — скорость вращения ротора, с '; г — расстояние от центра вращения ротора до стебля, м. Ветровую нагрузку можно рассчитать по уравнению:

где к — коэффициент сопротивления воздуха; у — удельный вес воздуха, Н/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2, Р — миделево сечение или площадь проекции стебля на плоскость, перпендикулярную к направлению скорости, м2.

В плоскости х, Ог, силу трения можно представить как

= /' N = / • ^п<Р - яв со^ ) >

где N — нормальная реакция со стороны пластины от действующих сил, Н;/— коэффициент трения ротора об отбивающую пластину, <р — угол атаки ножа, рад.

Тогда уравнение (1) будет иметь вид:

т

тх.

(x'J т(х[У .

4 17 cosy? -/•—+

г г

У Z7 Л/V „і — , лЛ

+ k — F(x[J siny> + Jk—F(x['j cos <p g g

или

= [coS

где ku =k------F — коэффициент парусности [5].

mg

Решение уравнения (5) — выражение, определяющее составляющую относительной скорости стебля:

i [см*>(1+/-*„т >sin^ (г*„ -/)]

у =ег Х1

При длине отбивающей пластины равной L, относительная скорость стебля в плоскости Oz, равна:

- [cos(D (!+/•*„ -г )«т*> (г кп-/ )]

.

В плоскости у, Ozt силу трения можно представить

как

Fr,lr, = f -N = fRB sin/?

гдер — угол наклона отбивающей пластины в вертикальной плоскости, рад.

В этом случае уравнение (1) будет иметь вид:

ту" = к---Р-(у[)2со$р -/ -к- —-Р -(у[)2 бш/? g £

или

у" = кп-{у[)г{™ьР-/-*™Р)-

Решение уравнения (8) — выражение:

к

е

ft — екпУ\{cosQ3 )-/sinQS))

При высоте отбивающей пластины И относительная скорость стебля в плоскости ух Ог1 равна:

ft _ е*л-А-(«ю(0 )-/-sin(/3)) У\

Зная составляющие относительной скорости дви-Достижения науки и техники АПК, №8-2008

жения по отбивающей пластине Их1 и & , можно найти угол вылета скошенной массы в плоскости х[ Оу1:

д = аг

-[со«у?

Она будет сходить с отбивающей пластины в горизонтальной плоскости по направлению проекции абсолютной скорости (рис. 3):

вающей пластины в горизонтальной плоскости.

+0^ 5т<Р

где 9 — окружная скорость резания, м/с.

Абсолютная скорость схода стебля с пластины:

ь«с=К2+№-2-К-в*-™Р .

После схода скошенной массы с лопасти имеет место движение стебля в вертикальной плоскости с начальной скоростью 90 =9^ под углом д к горизонту с учетом силы сопротивления воздуха (рис. 4).

my' = -mg-Rв

Решением уравнения (13), после разделения переменных и интегрирования, будет выражение

9 = 90 соей • е~к"х

где &0 — начальная скорость полета стебля, м/с. Для определения дальности полета выражение (15) необходимо проинтегрировать по времени:

—ек"х = 90 совд • С + —

к к

п п

Упростив и логарифмируя это выражение, мож-

но найти зависимость дальности полета в функции времени:

1п

* =---------~к--------

Кп

Однако в уравнении (16) два неизвестных х и /. Для его решения требуется привлечь дополнительные условия, поэтому рассмотрим движение стебля по вертикали.

Уравнение (14) представим в виде: у' = =^-кп-{у')2

После разделения переменных и интегрирования уравнение движения частицы по оси у приобретет вид: ________________________Я + Лг,^,,2 з!п2(5________

у =---------1п-

2 к„

агсі£

&0 віпсЗ I— V ё

\Л

Таким образом, траектория движения стебля (рис. 5) после схода с отбивающей пластины характеризуется уравнениями (16) и (17).

У<1)

Рис. 5. Траектория движения стебля.

Для того, чтобы определить наибольшую дальность вылета, необходимо из выражения (17) найти / с учетом того, что в конце полета у — 0:

( г г.—\ >

&

arctg

90зіп<5 — ё

= ±90зіп(5 -р- (18) ё

Рис. 4. Схема движения стебля после схода с отбивающей пластины.

Дифференциальное уравнение движения стебля имеет вид:

т х" = -Кв(х')2

Анализ выражения (18) показывает, что имеется две точки, в которых траектория пересекает ось х. / = 0 и

2агсі%

Э0 вігій

і = -

л/^Г

После подстановки последнего выражения в (16), можно определить наибольшую дальность полета стебля:

1п

2 • | — 90 сс«(5 • arctg І

90 вігкЗ

V 8

+ 1

Из выражения (19) видно, что наибольшее влияние на дальность полета скошенной массы, помимо угла схода <3 и начальной скорости &0, оказывает коэффициент парусности кп.

Моделирование движения скошенной массы с ис-

О 10 20 30 40

V

к

Рис. 6. Зависимость дальности полета скошенной массы х: а — от начальной скорости Э0 при кп - 2 и <5 = 45"; 6 — от коэффициента парусности кц при 6 = 45" и Э0 =3^.

пользованием выражений (1)...(19) позволило получить зависимость дальности полета стебля от начальной скорости схода с лопасти г>0 (рис. 6а) и от коэффициента парусности кп при угле д = 45° и начальной скорости равной скорости схода с лопасти (рис. 66).

Кроме того, дальность полета измельченных частиц зависит от высоты и ботанического состава травостоя (рис. 7).

На основе проведенных исследований мы разработали устройство для скашивания травы в междурядьях интенсивных садов с одновременным мульчированием приствольных полос (рис. 8).

Конструкция крепится через параллелограм-ный механизм 1 к задней навеске трактора. Крутящий момент от ВОМ передается на рабочие органы 4 через карданный вал 2, конический редуктор 3 и ременные передачи. Задняя часть роторов закрыта кожухом 5.

Технологический процесс работы заключается в следующем. Перед началом работы устанавливают требуемую высоту среза перестановкой опорных колес 6 и 7 относительно рамы. При движении агрегата по междурядью сада зеленая масса скашивается вращающимися в одну сторону ножами роторов. Часть скошенной массы по ходу вращения отбрасывается в ряд деревьев за счет удара, сообщаемого отбивающими пластинами ножей. Другая часть срезанной травы попадает в зону действия ножей следую-

і

а

і.

б

Рис. 7. Зависимость дальности полета скошенной массы х от высоты травостоя £: а — злаковые; б — бобовые

Рис. 8. Схема косилки.

Рис.9. Опытный образец косилки

щего ротора и процесс повторяется. Вследствие того, дальность отбрасывания травы и формирование рав-

что линия центров роторов расположена под неко- номерного мульчирующего слоя в ряду деревьев,

торым углом атаки, получается необходимый для Испытания опытного образца косилки (рис. 9) выполнения технологического процесса сектор выб- показали, что устройство качественно выполняет

роса скошенной массы. Пропорционально уменына- технологический процесс перемещения скошенной

ющиеся диаметры роторов обеспечивают различную массы в ряд деревьев.

Литература.

1. Босой Е.С. Режущие аппараты уборочных машин. — М.: Машиностроение, 1967. — 167с.

2. Машины для механизации работ в садоводстве: Каталог техники. / Под общей редакцией член-корреспондента РАСХН И.М. Куликова. - М., 2005. - 120 с.

3. Придорогин М.В., Придорогин В.К. Концепция залужения почвы в молодых плодовых садах, способы ее осуществления и оценка эффективности: Практ реком. — Тамбов: Изд-во ТГУим. Г.Р. Державина, 2005. — 385 с.

4. Роторная косилка для слаборослого садоводства: Патент 2265984РФ/Манаенков КА., Хатунцев В.В., Ланцев В.Ю. — №2004104799/ 12; Заявл. 18.02.2004; Опубл. 20.12.2005. - Бюл. №35.

5. Турбин Б.Г., А.Б. Лурье, С.М. Григорьев, Э.М. Иванович, С.В. Мельников Сельскохозяйственные машины. Теория и технологический расчет — Ленинград.: Машиностроение, 1967. — 583 с.

MOVEMENT PROCESS INVESTIGATION OF MASS MOWED DOWN TO THE ZONES NEAR TRUNKS BY MOWER MOVABLE OPERATING ELEMENT FOR INTENSIVE HORTICULTURE A.I. Zavrazhnov, K.A. Manaenkov, V.V. Khatuncev

Summary. The movement process of mass mowed down from spaces between rows to the zones near trunks by mower movable operating elements for intensive horticulture was researched. The limits of grass flight range subject to constructional and technological parameters were determined. The layout drawing of arrangement for technological process realization is offered.

Key words: intensive garden, space between rows, zone near trunks, mulching, mower, movable operating element, mass mowed down.

УДК 621.822.6.004.67:668.3:631.3.02

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ И РЕМОНТЕ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

Р.И. ЛИ, доктор технических наук, профессор М.В. ЩЕТИНИН, С.И. КОНДРАШИН,

А.В. БОЧАРОВ, инженеры Мичуринский ГАУ E-mail: nich@mgau.ru

Резюме. В результате теоретических исследований получен критерий подобия, определяющий связь между параметрами неподвижного соединения, восстановленного полимерным материалом, его долговечностью и нагрузкой на подшипник. Приведены результаты экспериментальных исследований теплового баланса подшипниковых узлов, восстановленных акриловым адгезивом АН-105. Изложена технология восстановления неподвижных соединений подшипников качения акриловым адгезивом АН-105.

Ключевые слова: подшипник качения, полимерный материал, технология, изготовление, восстановление, долговечность.

В результате НИОКР, проведенных сотрудниками Мичуринского ГАУ на средства гранта Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере по теме «Разработка конструкции металлополимерных подшипников качения

(МПП) повышенной долговечности» были изучены технические характеристики МПП различных типоразмеров (динамическая и статическая грузоподъемность, предельная частота вращения, толщина полимерною покрытия), а также предложена технология их изготовления. Она включает шлифование наружного кольца подшипника, обезжиривание, нанесение полимерного покрытия на наружное кольцо подшипника и отверждение покрытия при температуре 150 °С в течение 3 ч.

Наличие полимерного покрытия приводит к большей деформации желоба наружного кольца и увеличению площади пятна контакта с нагруженными телами качения, повышению деформации наружного кольца в радиальном направлении и увеличению коэффициента распределения нагрузки от 0,55 до 0,74. Из-за этого, снижаются напряжения в зоне контакта нагруженных тел с дорожкой качения наружного кольца подшипника и повышается долговечность подшипника. Исследования долговечности МПП на базе подшипника 209 показали, что при толщине покрытия 0,1 мм она составляет 220,73 млн об. Это в 5,4 раза превышает расчетную долговечность (40,62 млн об.). Такие металлополимерные подшипники качения рекомендуются д ля использования в продукции машиностроительных предприятий.