WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Бункер мульчирователя должен обеспечивать по возможности наиболее эффективную и равномерную разгрузку субстрата, при этом его объем должен обеспечивать мульчирование всей длины посевной ленты за один проход. Согласно расчетам объем бункера, отвечающего этим требованиям составляет 1,8 м3 при средней длине гона 100 м. Рациональной формой бункера в нашем случае является призма. Угол наклона боковых стенок бункера () устанавливается в соответствии с углом естественного откоса субстрата () (опилок) при его (субстрата) максимально возможной для работы мульчирователя влажности Wmax p, т.е. = Wmax p. Это обеспечит параметры бункера, при которых процесс истечения опилок максимально приблизится к гидравлическому.

Для анализа момента сопротивления загружаемой в бункер рабочей смеси (опилок) при работе мульчирователя (рассмотрены 2 типа рыхлителей – шнековый и ступенчатый) полагаем, что рыхлитель помещен в замкнутый контейнер без крышки. Бункер полагаем имеющим форму усеченного конуса. Рабочую смесь рассматриваем как сплошную вязкоупругую среду, для которой касательное напряжение определяется зависимостью, где G - модуль сдвига,,- деформация и скорость сдвига, - коэффициент структурной “вязкости”. Так как мульча слабо восстанавливает свою форму после снятия нагрузки, рассматриваем только силы “вязкого” сопротивления, то есть, учитываем только второе слагаемое в выражении для касательного напряжения. Силы “вязкого” сопротивления, действующие на лопасти шнекового рыхлителя, и геометрические параметры рыхлителя приведены на рисунке 1.

1 прикатывающий каток с почвозацепами; 2 дозатор;

3 рыхлитель в бункере

Рисунок 1. Кинематическая схема и геометрические параметры мульчирователя со шнековым рыхлителем

Величина расхода QI в единицу времени рабочей смеси, перемещаемой винтовым ребром вдоль оси рыхлителя равна:

, (1)

где: U1- осевая составляющая скорости поверхности лопастного ребра; S- площадь лопастного ребра рыхлителя.

С другой стороны, количество массы, перемещенное винтовыми ребрами, должно соответствовать количеству массы, перемещенной из полости бункера на одном торце рыхлителя в полость на другом его торце. Это возможно при наличии перепада давления вдоль оси рыхлителя.

Такой расход QI можно представить состоящим из двух слагаемых:

, (2)

где: Q*I - расход массы за счет “вязкого” сопротивления при ее перемещении через зазор между внутренней поверхностью бункера и наружной поверхностью винтового ребра (движение по кольцевому каналу); Q**I - расход массы при ее перемещении за счет перепада давления по винтовому каналу, образованному поверхностями лопастных ребер и наружной поверхностью оси рыхлителя (движение по каналу вдоль оси рыхлителя).

Наличие перепада давления обуславливает силы “вязкого” сопротивления. Как видно из рисунка 1, такая сила складывается из двух взаимно-перпендикулярных составляющих:

. (3)

Силы направлены вдоль оси рыхлителя в одну сторону и создают дополнительное давление вдоль оси.

Силы создают на каждом витке шнекового ребра рыхлителя момент сопротивления, равный:

. (4)

для расчета момента сопротивления механизма со шнековым рыхлителем используем следующие формулы:

,

,,,

;,.

Математическая модель действует при следующих ограничениях:

; ; ;.

В при расчете используются следующие параметры: [м] - внутренний радиус катка с почвозацепами; [м] - внешний радиус катка без учета почвозацепов; [м] - радиус звездочки дозатора; - передаточное число редуктора от дозатора к рыхлителю; [м/с] - скорость движения трактора; [м] - радиус оси рыхлителя; [м] - максимальный радиус ребра рыхлителя; Rkmin, Rkmax [м] - минимальный и максимальный радиусы бункера; H [м] - высота шнековой линии рыхлителя; [град.] - угол наклона ребер рыхлителя; [Пас = Нс/м2] - коэффициент структурной “вязкости” рабочей смеси.

Кинематическая схема мульчирователя, со ступенчатым рыхлителем, представлена на рисунке 2.

1 прикатывающий каток с почвозацепами; 2 дозатор; 3 рыхлитель в бункере

Рисунок 2. Кинематическая схема механизма рыхлителя со ступенчатой формой лопастей

1 бункер; 2 ось рыхлителя; 3 выступ на лопасти рыхлителя

Рисунок 3. Исследование движения рабочей смеси в зазоре между подвижной поверхностью рыхлителя и неподвижной внутренней поверхностью бункера

Зазор между внутренней поверхностью бункера со средним радиусом и рыхлителем можно разбить на две зоны, ограниченные соответственно углами и (рисунок 3). Для каждой из этих зон имеет место свой характер движения рабочей смеси. Таких участков на каждой лопасти 2m, где m – число пар выступов на лопасти. Очевидно, что справедливо соотношение:

. (5)

Инерционные силы при движении (рисунок 3) рабочей смеси на участках зазора близких к выступу, оказывают влияние на перепад давления между зоной А до выступа и зоной В после него. На участках зазора, не относящихся к области близкой к выступу, движение смеси можно считать безинерционным. Это означает, что влияние сил инерции характеризуется скачкообразным перепадом давления в непосредственной близости к выступу, как это показано на рисунке 3.

Равенство расходов Q в зоне А и в зоне В, дает два уравнения:

,, (6)

где: Q – секундный расход рабочей смеси; V - скорость подвижной границы зазора; - коэффициент структурной “вязкости” рабочей смеси; - величины зазоров в зонах А и В; - давление в зонах А и В.

Полный момент сопротивления вращению ступенчатого рыхлителя:

, (7)

где: - нормальная составляющая момента сил сопротивления, обусловленная наличием выступов ступенчатой формы на рыхлителе [н*М]; - касательная составляющая момента сил сопротивления, обусловленная “вязкими” силами трения [н*М]; m - число пар выступов на лопасти рыхлителя; - число секций с выступами.

,

,

,,,.

Математическая модель действует при следующих ограничениях:

; ;.

В при расчете используются следующие параметры: [м] - внутренний радиус катка с почвозацепами; [м] - внешний радиус катка без учета почвозацепов; [м] - радиус звездочки дозатора; - передаточное число редуктора от дозатора к рыхлителю; [м/с] - скорость движения трактора; [м] - радиус оси рыхлителя; [м] - радиус ребра рыхлителя; [м] - минимальный и максимальный радиусы бункера; H1 [м] - высота оребренного выступами ступенчатого рыхлителя; [м] - толщина выступа ребра рыхлителя; [град] - угловой размер выступа; m - число пар выступов на лопасти рыхлителя; - число секций с выступами. [Пас = Нс/м2] - коэффициент структурной “вязкости” мульчи.

При изучении сопротивления дозатора было установлено, что оно существенно (более чем в 25 раз) меньше сопротивления рыхлителей и поэтому им можно пренебречь.

Для анализа момента сопротивления прикатывающего катка с почвозацепами (каток является ведомым) при его работе рассмотрим отдельно такой каток с почвозацепами, совершающий качение по почве (рисунок 4). Суммарный момент сопротивления почвы при качении прикатывающего катка с почвозацепами складывается из момента сопротивления почвы, приходящегося на цилиндрическую поверхность МсЦ и на почвозацепы МсГ:

. (8)

1 цилиндрическая поверхность катка; 2 почвозацепы

Рисунок 4. Прикатывающий каток мульчирователя

с почвозацепами

Математическая модель момента сопротивления почвы при качении прикатывающего катка мульчирователя с почвозацепами:

,

,,

,,,

,,

Математическая модель работает при следующих ограничениях:

;.

Исходные данные для расчета момента сопротивления почвы при качении прикатывающего катка мульчирователя с почвозацепами: [м] - внешний радиус катка без учета почвозацепов; - величина продавленности почвы под действием веса мульчирователя [м]; - высота почвозацепа [м]; - ширина почвозацепа [м]; - длина контакта почвозацепа с почвой [м]; - ширина цилиндрической поверхности прикатывающего катка мульчирователя [м]; - вес мульчирователя, оказывающий давление на прикатывающий каток с почвозацепами [Н]; N - число почвозацепов.

Построенные математические модели (4), (7), (8) позволяют решать разнообразные задачи по расчету или выбору характеристик и параметров рассматриваемого мульчирователя с целью обеспечения его эффективного функционирования. Для реализации построенных соотношений математической модели и автоматизированного решения задач, разработан и адаптирован к вычислительной среде персональных компьютеров программный комплекс “MULCH”. При проведении компьютерных экспериментов были получены следующие результаты (рисунок 5, 6)

Рисунок 5. Зависимость момента сопротивления почвы от глубины продавленности

Рисунок 6. Моменты сопротивления рыхлителей в зависимости

от скорости движения агрегата

В результате проведения теоретических исследований установлено, что:

- рациональной формой бункера для мульчи является щелевая труба с вертикальными боковыми стенками и передней и задней стенками, расположенными в соответствии с углом естественного откоса мульчирующего материала (450).

- эксплуатационный вес мульчирователя, приходящийся на прикатывающий каток составляет G=1000 Н; радиус прикатывающего катка R2=0,15 м; варьирование передаточного числа редуктора от дозатора к рыхлителю возможно в пределах k=0,92…3,0; допустимо применение звездочек для привода дозатора радиусами R4 от 0,03 до 0,12 м; диапазон допустимых скоростей поступательного движения агрегата V0 при использовании шнекового рыхлителя составляет 1,0…1,3 м/с, ступенчатого рыхлителя – 1,0…1,1 м/с.

- момент сопротивления дозатора мульчи существенно (более чем в 25 раз) меньше моментов сопротивления ступенчатого или шнекового рыхлителей.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» представлены программа и задачи экспериментальных исследований, а также методики их проведения.

Основной задачей экспериментальных исследований являлось изучение факторов, оказывающих влияние на процесс подачи мульчирующего материала на поверхность посевной ленты и его (материала) равномерное распределение по поверхности посевов.

Решение поставленной задачи достигалось путем изучения конструктивных и кинематических параметров, влияющих на подачу мульчи из бункера к дозатору и на посевную ленту, и равномерность распределения мульчи. Экспериментальные исследования базировались на методиках Л.В. Гячева, Б.А. Доспехова, С.В. Полетаева и др.

В вопросах компьютерного моделирования и проведения экспериментов использовали методики М.Р. Ефимовой и др. авторов. Обработка первичных данных лабораторных и полевых исследований осуществлялась на ПК с использованием программ Statistica 5.5, MS Excel 2003.

Полевые опыты проводились на базе питомника филиала ОГУ «Саратоврегионлес» Тургеневский межрайонный лесхоз.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» при проведении лабораторных исследований установлено, что средний коэффициент вариации для опилок березы составляет 27,72%, дуба – 34,01, сосны – 45,71, т.е. фракционный состав имеет сильную изменчивость. Однако такое значение изменчивости определяется фракциями, удельный вес которых достаточно мал. В результате определения коэффициентов динамического и статического трения опилок по различным рабочим поверхностям установили, что оптимальный угол наклона передней и задней стенок бункера составляет 450, материал изготовления – листовая оцинкованная сталь.

При проведении лабораторных исследований установлено, что для достижения оптимального результата необходима установка дозатора на минимальной высоте над мульчируемой поверхностью (0,1 м) и использование опилок дуба черешчатого при их влажности 70%. Также можно отметить, что на равномерность распределения слоя мульчи оказывает влияние фракционный состав опилок.

В качестве объекта исследований при проведении полевых опытов использовали: посевы, произведенные сеялкой СЛУ-5-20 с последующим мульчированием МСН-0,75 (участок 0); посевы, произведенные сеялкой СКП-5/10 поверхностным строчным способом с использованием базового мульчирователя (участок 1); посевы, произведенные сеялкой СКП-5/10 поверхностным строчным способом с использованием исследуемого мульчирователя (участок 2); посевы, произведенные сеялкой СКП-5/10 поверхностным разбросным способом с использованием исследуемого мульчирователя (участок 3); посевы, произведенные сеялкой СКП-5/10 поверхностным разбросным способом с использованием базового мульчирователя (участок 4).

Как показали результаты полевых исследований в среднем на 21-й день (рисунок 7) сохранность слоя мульчи после мульчирования МСН-0,75 была на 68%, а базовой конструкцией мульчирователя лесной комбинированной сеялки на 47% меньше, по сравнению с экспериментальным устройством.

Согласно наблюдениям за сроком появления, дружностью и динамикой количества всходов (рисунок 8) можно также сделать выводы о большей эффективности применения экспериментального мульчирователя лесной комбинированной сеялки в сравнении с базовыми устройствами (более раннее (на 2 – 5 дней) и дружное появление всходов и незначительный отпад на начальных этапах роста и развития). Средние показатели выхода стандартного посадочного материала за 2-х летний период (посев 2005 и 2006 гг.), при использовании экспериментального мульчирователя, превысили производственные на 40,5%.

Рисунок 7. Средние значения сохранности слоя мульчи

в течении периода появления всходов и начального их роста

по вариантам закладки опытов в 2005-2007 гг.

Рисунок 8. Средние значения количества всходов по вариантам закладки опытов в 2005-2006 гг.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»