Результаты исследования работы ротационных рабочих органов с активным приводом

Дополнительным преимуществом привода, содержащего эксцентриковый механизм, является то, что он сам обеспечивает редукцию, то есть исключает необходимость применения отдельного редуктора. Таким образом, снижается металлоёмкость конструкции.

Исследования [2] показывают, что форма колебаний может влиять на эффективность процесса очистки зерна в ситовых сепараторах. Автором выполнены расчеты и разработана конструкция экспериментальной модели ситового сепаратора зерна (рисунок 4). Устройство работает следующим образом. Электродвигатель передаёт вращение двуплечему кривошипу 1, который через шатуны передаёт колебательное движение нижнему и верхнему ситам 2, 3. При этом частота и амплитуда колебаний сит определяется размерами кривошипа 1. Кривошип 1 выполнен с использованием двух зубчатых эксцентриковых подшипников со смещённой ведущей шестерней.

Модификация не повлекла усложнение конструкции. Ожидаемый эффект (согласно данным [2]) - повышение производительности ситового сепаратора на 10-20 %.

Рисунок 4 - Экспериментальная модель ситового сепаратора зерна

Список литературы

1 Пат. 2352839 РФ. Эксцентриковый механизм для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное или колебательное / Волков Г. Ю., Курасов Д. А. № 2007127129/11; заявл. 16.07.07; опубл. 20.04.09., Бюл. № 11. - 20 с.

2 Гортинский В. В., Демский А. Б., Борискин М. А. Процессы сепарирования на зернообрабатывающих предприятиях. - М.: Колос, 1980. - 304 с.

УДК 631.3.02

А. А. Курач, М. А. Амантаев

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ РОТАЦИОННЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ С АКТИВНЫМ ПРИВОДОМ

КОСТАНАЙСКИЙ ФИЛИАЛ ТОО «КАЗАХСКИЙ НИИ МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА», КАЗАХСТАН

A. A. Kurach, M. A. Amantayev RESULTS OF RESEARCH HOW ROTATIONAL WORKING BODIES WITH ACTIVE DRIVER WORK KOSTANAY DEPARTMENT OF "KAZAKH SCIENTIFIC RESEARCH INSTITUTE OF MECHANIZATION AND ELECTRIFICATION IN AGRICULTURE" LTD., KAZAKHSTAN

Представлен разработанный почвообрабатывающий ротационный рабочий орган для поверхностной обработки почвы, работающий с активным приводом от вала отбора мощности трактора. Рабочий орган представляет собой конусовидный кольцевой обод с режущей кромкой, установленный под углом атаки к направлению движения. Исследованы различные режимы: со скольжением, с буксованием, без скольжения и буксования. Представлены полученные экспериментальные зависимости мощности на выполнение технологического процесса при разных режимах.

Ключевые слова: энергозатраты, активный привод, сцепной вес, буксование, почвообрабатывающая техника.

The developed soil-cultivating rotational working body for a surface soil treatment, working with the active drive from a tractor shaft is presented. The working body represents a cone-shaped ring rim with the cutting edge, installed at an attack angle to the movement direction. Various modes are investigated: with sliding, with slipping, without sliding and slipping. The received experimental dependences of power on realization technological process are presented at different modes.

Keywords: energy consumption, active drive, coupling weight, slipping, soil-cultivating equipment.

Александр Александрович Курач

Alexander Aleksandrovich Kurach кандидат технических наук, заведующий лабораторией механизации обработки почвы и посева зерновых культур

Максат Амантайулы Амантаев

Maksat Amantayuly Amantayev научный сотрудник

В Северном Казахстане широкое применение ре-сурсо- и энергосберегающих технологий сдерживается отсутствием необходимой почвообрабатывающей

техники. Почвообрабатывающие орудия с пассивными стрельчатыми рабочими органами не обеспечивают требуемое качество поверхностной обработки почвы,

78 Научный журнал Вестник Курганской ГСХА

имеют низкую производительность и высокие энергозатраты на выполнение технологического процесса. Кроме того, тракторы с такими орудиями работают в тяговом режиме, т. е. всю мощность двигателя передают через движители, находящиеся в постоянном контакте с почвой. Такой способ передачи энергии имеет низкий КПД (не превышающий 0,5-0,6) и сопровождается высоким буксованием движителей, что ведет к распылению и деградации плодородного слоя почвы. Для реализации необходимой силы тяги при выполнении технологических операций тракторы имеют большой сцепной вес, который требует дополнительных (30-40 % мощности двигателя) затрат энергии на свое перемещение и негативно влияет на переуплотнение почвы [1].

Одним из перспективных направлений развития почвообрабатывающей техники, улучшения качества поверхностной обработки почвы и снижения энергозатрат на ее выполнение является применение орудий с рабочими органами с активным приводом. Использование почвообрабатывающих орудий с активным приводом рабочих органов позволяет снизить буксование движителей трактора и их отрицательное воздействие на почву, расширить интервал влажности почвы, в котором обеспечивается требуемое качество обработки.

Целью исследований, проводимых в Костанай-ском филиале КазНИИМЭСХ, является снижение энергозатрат на поверхностной обработке почвы.

С этой целью разработаны почвообрабатывающие ротационные рабочие органы для поверхностной обработки почвы, работающие с активным приводом от ВОМ трактора. Рабочий орган представляет собой конусовидный кольцевой обод 1 с режущей кромкой, посредством спиц 2 соединенный со ступицей 3, установленный под углом атаки а к направлению движения и перемещающийся с поступательной скоростью V (рисунок 1). Внешний диаметр обода О рабочего органа равен 450 мм, угол конусности обода у=50°, его ширина В составляет 30 мм.

A v

1 - конусовидный обод; 2 - спица; 3 - ступица Рисунок 1 - Ротационный рабочий орган

Технологический процесс обработки почвы осуществляется следующим образом. Ротационные рабочие органы, собранные в батареи, установленные под углом атаки а и приводимые во вращение от ВОМ трактора, перемещаясь в почве на заданной глубине, производят её рыхление, подрезание сорняков, вынос их на дневную поверхность и выравнивание поверхности поля.

Кинематический режим работы почвообрабатывающих ротационных рабочих органов характеризуется отношением их окружной скорости V к поступательной V:

е п = Va/Ve,

В зависимости от величины п различают следующие режимы работы:

П<1, рабочий орган движется со скольжением (бесприводной режим);

П>1, рабочий орган движется с буксованием (приводной режим);

П=1, рабочий орган движется без скольжения и буксования (приводной режим).

Формула (1) применима для ротационных рабочих органов, у которых плоскость вращения совпадает с направлением поступательного движения. Для рабочих органов, плоскость вращения которых отклонена от направления движения на определенный угол (угол атаки) применимо следующее выражение:

V

П = -•

Ve  cos а

Здесь знаменатель равен агебраической проекции вектора поступательной скорости Ve на плоскость вращения рабочего органа.

Для оценки влияния угла атаки а и кинематического режима работы h ротационных рабочих органов на тяговое сопротивление R' крутящий момент на их привод М и затраты мощности N на выполнение технологического процесса были проведены экспериментальные исследования. Условия: тип почвы - чернозем южный, средний суглинок; влажность почвы в слое 0-5 см - 8,8 %, 5-10 см - 10,8 % и в слое 10-15 см - 12,0 %; твердость почвы в указанных слоях - 1,29, 2,92 и 3,42 МПа соответственно; глубина обработки равнялась 7,2 см при а = 0,9 см, скорость движения - 9,2 км/ч. Диапазон кинематического режима работы п для каждого угла атаки рабочих органов различен. Нижняя граница кинематического режима соответствует движению без привода, верхняя граница - движению с отклонением вектора абсолютной скорости от поступательной скорости движения на угол 110°.

Полученные зависимости тягового сопротивления рабочих органов Rx и крутящего момента на их привод М приведены на рисунке 2.

0,7 0,9 1,1 13 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 I]

б)

1 - а =10°; 2 - а =20°; 3 - а =30°; 4 - а = 40°; 5 - а =50°  оДф - бесприводной режим; •♦ - приводной режим.

Рисунок 2 - Зависимости тягового сопротивления рабочих органов Кх (а) и крутящего момента на их привод М (б) от величины п

С увеличением Ь тяговое сопротивление рабочих органов Кх уменьшается в 1,5-2 раза, а с увеличением угла атаки а с 10 до 50° наблюдается рост тягового сопротивления в 2-2,6 раза (рисунок 2, а).

Крутящий момент на привод рабочих органов М с ростом Ь увеличивается по степенной зависимости, абсолютный рост М наблюдается при больших углах атаки (рисунок 2, б).

На рисунке 3 приведены зависимости затрат мощности N на выполнение технологического процесса обработки почвы рабочими органами от кинематического коэффициента п для различных углов атаки а.

Из графиков видно, что с ростом п затраты мощности N при всех вариантах угла атаки сначала уменьшаются, а затем резко возрастают. Минимальные значения N получены при коэффициенте кинематического режима работы рабочих органов п, равном 0,9-1,1.

0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 г]'

1 - а =10°; 2 - а =20°; 3 - а =30°; 4 - а = 40°; 5 - а =50°  оД0 - бесприводный режим;  •♦ - приводный режим.

Рисунок 3 - Зависимости затрат мощности N на выполнение технологического процесса обработки почвы рабочими органами от п

В сравнении с затратами мощности N в бесприводном режиме минимальные значения N в приводном режиме ниже на 11-14 %.

Следует отметить, что с ростом угла атаки затраты мощности в приводном режиме увеличиваются интенсивнее, чем в бесприводном режиме. Аналогичные результаты получены и для скоростей движения 8 и 10 км/ч.

В результате исследований установлено, что применение предложенных ротационных рабочих органов, работающих в приводном режиме, на поверхностной обработке почвы позволяет снизить затраты мощности и, следовательно, затраты энергии на 11-14 % в сравнении с бесприводным режимом.

Список литературы

1 Ветохин В. И., Панов И. М., Шмонин В. А., Юз-башев В. А. Тягово-приводные комбинированные почвообрабатывающие машины (монография). - Киев, «Феникс», 2009. - 263 с.