WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

; (5)

, (6)

а) вид сбоку

m – масса зерновки; Fmpe – сила трения покоя; Те – касательная составляющая силы тяжести в состоянии покоя; G – сила тяжести; Ne – сила нормального давления в состоянии покоя; Nre – сила реакции в состоянии покоя; Fmpk – сила трения в состоянии вибрации; Tk – касательная составляющая силы тяжести при вибрации; Nk – сила нормального давления в состоянии вибрации; Nrk – сила реакции в состоянии вибрации; e – угол естественного откоса в состоянии покоя; k – угол естественного откоса в состоянии вибрации

б) вид сверху

N – сила реакции; Fmp – сила сухого трения; U – скорость вибрационного движения горизонтальной трубы; Vn – скорость движения зерновки вдоль трубы;

Fu – проекция силы сухого трения на ось Х; Fv – сила трения; V – суммарная скорость зерновки; – угол поворота полного вектора силы трения от линии действия скорости движения зерновки по трубе

Рисунок 3 – Расчетная схема движения семян

в горизонтальной распределительной трубе при вибрации

где – касательная составляющая силы тяжести при вибрации, Н;

– касательная составляющая силы тяжести в состоянии покоя, Н.

Подставив формулу (6) в уравнение (4), получим формулу для движения сыпучего материала в трубах:

, с-1. (7)

Или, подставив из выражений (1-3), имеем:

(8)

где Н – высота слоя семян (напор) над осью щели, м;

hг – максимальный перепад высоты слоя семян от центра до края горизонтальной трубы;

, м (9)

здесь dmp – диаметр трубы, м; b – высота щели, м; dэ– эквивалентный диаметр зерновки, м.

Полученное выражение (8) позволяет определить угловую частоту колебаний распределительной трубы в зависимости от нормы высева семян N, скорости движения посевного агрегата Va, угла естественного откоса семян е, амплитуды колебаний распределительной трубы A, ее внутреннего диаметра dmр и длины L трубы.

Из рисунка 4 видно, что с увеличением диаметра трубы dmр и уменьшением длины трубы L заданную норму высева N можно получить при малых значениях амплитуды А и частоты колебаний распределительного устройства. Однако выбор рациональных значений диаметра и длины трубы зависит от конструктивных параметров сошника, используемого для подпочвенно-разбросного посева. Для сошника сеялки СЗС-2,1 с высотой подсошникового пространства 0,05 м и шириной захвата 0,36 м рациональной является горизонтальная распределительная труба с внутренним диаметром dmр = 0,02 м и длиной L = 0,27 м. Из графика можно определить значения угловой частоты и амплитуды колебаний, обеспечивающих норму высева N = 5 млн шт./га.

1 – dmр = 0,025 м; 2 – dmр = 0,020 м; 1 – L = 0,210 м; 2 – L = 0,270 м;

3 – dmр = 0,015 м 3 – L = 0,330 м

Рисунок 4 – Зависимость угловой частоты от амплитуды колебаний

при различных внутренних диаметрах dmр и длинах L горизонтальной

распределительной трубы при норме высева N = 5млн шт./га

При известных значениях, А, dmp и L можно определить расход семян через щель длиной 0,5L:

, м3/с (10)

где – коэффициент расхода;

Sот– площадь щели, м2;

– площадь сечения частицы сферической формы, м2;

n – коэффициент пропорциональности;

Fу – сила бокового давления, Н;

fa – фаза сдвига.

Тогда норма высева семян N определяется зависимостью

. (11)

В дальнейшем заданное количество семян должно быть равномерно распределено по поверхности посева.

В момент выпадения зерновки из щели скорость семян в направлении движения агрегата

, м/с (12)

где – скорость зерновки относительно неподвижной системы координат, м/с;

– скорость агрегата, м/с;

Vру– скорость горизонтальной распределительной трубы относительно рамы агрегата, м/с;

– скорость выхода семян из щели (скорость семян относительно горизонтальной распределительной трубы), м/с,

где Рст – статическое давление, Па;

Ра – динамическое давление, Па.

Вертикальная составляющая скорости семян в момент выхода их из щели распределительного устройства равна нулю, т.е..

Тогда время нахождения семян в полете от момента выпадения из щели до соприкосновения с поверхностью поля

, с (13)

где hn – высота расположения щели над поверхностью посева, м;

g – ускорение свободного падения, м/с2.

При этих условиях уравнение для расчета координат расположения семян на поверхности поля запишется в следующем виде:

, м (14)

Ширина разброса семян В, м, в направлении колебаний горизонтальной трубы

В = Х2 – Х1,

где Х1 – крайняя левая координата падения семян, м;

Х2 – крайняя правая координата падения семян, м.

Результаты расчетов по полученным формулам (11) и (14) представлены в виде графиков (рисунок 5).

Видно, что с увеличением угловой частоты и амплитуды А колебаний норма высева N и ширина разброса семян В увеличиваются.

1 –А = 3 мм; 2 – А = 6 мм; 3 – А = 9 мм

Va = 2 м/с

Рисунок 5 – Зависимость нормы высева N и ширины разброса семян В

от угловой частоты и амплитуды колебаний А распределительной трубы

По полученным теоретическим зависимостям для выбранных dmр и L и заданных нормы высева семян N и скорости движения агрегата Va определены кинематические параметры распределительной трубы (, А) и проведены экспериментальные исследования для проверки адекватности теоретических зависимостей реальному процессу.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложены программа и методики экспериментальных исследований; описаны экспериментальные установки, приборы и оборудование, применяемые при исследованиях.

Для исследования процесса распределения семян по площади посева сошником с вибрационным распределительным устройством была разработана и изготовлена лабораторная установка. Ее конструкция позволяет изменять три параметра: поступательную скорость перемещения сошника Va от 0,5 до 3,0 м/с механизмом привода тележки; амплитуду колебаний A от 3 до 9 мм перестановкой оси вращения семяпровода; угловую частоту колебаний от 40 до 120 с -1 вибровозбудителем.

Исследования проводились классическим методом, с изменением одного фактора при постоянстве других. Перед началом эксперимента на основании априорной информации и предварительных поисковых опытов были выбраны режимы вынужденных колебаний распределительного устройства и поступательной скорости движения сошника.

Статистическая обработка результатов экспериментов, проверка адекватности полученных уравнений осуществлена средствами электронных таблиц МS Excel.

В разработку методики экспериментальных исследований и оценки показателей работы сошника с вибрационным распределительным устройством были положены требования и рекомендации государственных и отраслевых стандартов.

Точность измерений оценивалась перед началом опытов по предельной ошибке, по окончании – по наибольшей статистической ошибке полученных результатов.

В четвертой главе «Обоснование параметров вибрационного распределительного устройства сошника» представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Представленная на рисунке 7 экспериментальная зависимость нормы высева семян от угловой частоты и амплитуды колебаний показывает, что с увеличением угловой частоты и амплитуды колебаний норма высева увеличивается, что идентично результатам теоретических исследований (см. рисунок 5). Из рисунка видно, что при амплитуде колебаний А = 3 мм для обеспечения нормы высева диапазон угловых частот сдвинется в сторону увеличения, что нежелательно по конструктивным соображениям. При амплитуде колебаний А = 9 мм согласно результатам теоретических исследований ухудшается равномерность распределения семян по поверхности посева. Поэтому для нормы высева N = 3…6 млн шт./га рациональным рабочим диапазоном угловых частот можно считать = 52…76 с-1, а рабочей амплитудой – А = 6 мм.

Нами также изучено влияние типа выходного окна (щель или отверстие) на норму высева при различных частотах и амплитуде колебаний А = 6 мм. Установлено, что истечение семян из щели размером 4270 мм идентично истечению семян из отверстий размерами 810 мм, расположенных вдоль горизонтальной трубы через 30 мм, что подтверждает выдвинутое в теоретической части работы предположение о возможности представления истечения семян через щель как истечение жидкости из отверстия (рисунок 8).

На норму высева семян при работе агрегата с вибрационным распределением семян оказывает влияние скорость движения агрегата Va (рисунок 9). С увеличением скорости движения агрегата норма высева семян снижается.

Изучено также влияние частоты и амплитуды А колебаний горизонтальной распределительной трубы на равномерность распределения семян по поверхности посева. Наименьшее значение коэффициента вариации распределения семян по поверхности посева (41%) соответствует угловой частоте колебаний = 64 с-1 и амплитуде колебаний А = 6 мм (рисунок 10). Представленные данные показывают, что амплитуда колебаний сошника А = 6 мм является рациональной по обеспечению нормы и равномерности высева семян.

1 – А = 3 мм; 2 – А = 6 мм; 1 – экспериментальная зависимость,

3 – А = 9 мм размер щели 4270 мм;

размер щели 4270 мм; 2 – теоретическая зависимость;

скорости движения Va = 2,0 м/с 3 – экспериментальная зависимость,

Рисунок 7 – Зависимость нормы размер отверстия – 810 мм; А = 6мм

высева семян N от угловой частоты Рисунок 8 – Зависимость нормы высева

колебаний при различных семян N от угловой частоты колебаний

амплитудах колебаний А при различных формах отверстия

1 – Vа = 0,8 м/с; 2 – Vа = 1,4 м/с; 1 – А = 9 мм; 2 – А = 6 мм; 3 – А = 3 мм

3 – Vа = 2 м/с скорость движения сошника Vа = 2 м/с

амплитуда колебаний А = 6 мм Рисунок 10 – Зависимость коэффици-

Рисунок 9 – Зависимость нормы высева ента вариации равномерности расп-

семян N от угловой частоты колеба- ределения семян по площади посева

ний при различных скоростях посту- от угловой частоты колебаний

пательного движения сошника Va

Экспериментальные исследования показали, что при колебаниях горизонтальной трубы наибольшая часть семян (до 70%) высыпается из щели, когда труба движется от среднего положения к крайнему левому в направлении, противоположном движению посевного агрегата, и от крайнего левого до среднего положения по ходу движения агрегата. При движении горизонтальной трубы от среднего положения в направлении движения агрегата и обратно из щели высыпается не более 30% семян, так как в данной части периода колебаний происходит их отток от щели к противоположной стенке трубы. Гистограмма распределения семян представлена на рисунке 11.

Из рисунка 12 видно, что расход семян Q, шт./с, практически одинаков по всей длине горизонтальной распределительной трубы L. Поэтому ширина засеваемой полосы равна длине трубы L, и сошник с вибрационным распределительным устройством обеспечивает посев на всю ширину захвата сошника. Коэффициент вариации расхода семян по ширине захвата лапы = 4,2% при угловой частоте колебаний = 55…68 с-1, что находится в пределах агродопуска.

1 – расчетные данные; Угловая частота колебаний = 52 с-1;

2 – экспериментальные данные амплитуда колебаний А = 6 мм

угловая частота колебаний = 70 с-1; щель 4270 мм

амплитуда колебаний А = 6 мм; 1 – экспериментальная зависимость;

щель 4270 мм 2 – теоретическая зависимость

Рисунок 11 – Гистограмма распреде- Рисунок 12 – Изменение расхода се-

ления семян в направлении колебаний мян Q по длине горизонтальной

горизонтальной трубы распределительной трубы L

По результатам исследований с учетом обоснованных рациональных параметров распределительной трубы dmр и L, а также амплитуды колебаний А разработана номограмма для установки угловой частоты колебаний распределительного устройства для заданной нормы высева семян N при различных скоростях движения агрегата Va, которая используется для настройки сеялок на заданные условия работы (рисунок 13).

1 – Vа = 1,4 м/с; 2 – Vа = 2 м/с; 3 – Vа = 2,6 м/с; 4 – А = 6 мм

Рисунок 13 – Номограмма настройки распределительного устройства

на заданную норму высева N

В пятой главе «Технико-экономические показатели результатов исследований» представлены оценка экономической эффективности посевного агрегата, модернизированного предложенным сошником с вибрационным распределительным устройством, разработанные рекомендации по модернизации посевных агрегатов для подпочвенно-разбросного способа посева путем использования сошника с вибрационным распределительным устройством.

Внедрение предложенной конструкции сошника, как показали результаты расчетов, позволит получить годовой экономический эффект 71630 рубля на посевной агрегат в год.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Установлено, что cошник с вибрационным распределительным устройством за счет создания непрерывного истечения потока семян из щели при колебаниях горизонтальной трубы обеспечивает равномерное распределение семян в подсошниковом пространстве.

2. Изучен процесс распределения семян в подсошниковом пространстве; установлено, что коэффициент вариации равномерности распределения семян по поверхности посева вибрационным распределительным устройством составляет 41…45%, а коэффициент вариации распределения семян по ширине захвата лапы - 4,2%, что находится в пределах требований агротехники.

3. Обоснована конструктивная схема вибрационного распределительного устройства для сошников стерневых сеялок с шириной лапы 0,36 м и установлены рациональные конструктивные параметры горизонтальной распределительной трубы: высота расположения высевающей щели над ложем для семян hn= 25 мм; внутренний диаметр dmр = 0,02 м; длина L = 0,27 м; высота высевающей щели b = 4,0…4,5 мм.

4. Установлены рациональные кинематические параметры вибрационного распределительного устройства, обеспечивающие высев семян с нормой N = 3…6 млн шт./га, и их равномерное распределение по площади посева: амплитуда колебаний А = 6 мм; угловая частота колебаний = 52…76 с-1.

5. Разработана номограмма для установки нормы высева семян пшеницы. Для обеспечения нормы высева в пределах 3…6 млн шт./га угловая частота колебаний при амплитуде колебаний А = 6 мм должна регулироваться в пределах 52…76 с-1.

6. Разработана конструкция вибрационного распределительного устройства сошника, применение которого позволит получить годовой экономический эффект в размере 71630 рублей на один посевной агрегат.

Основные положения диссертации опубликованы

Pages:     | 1 || 3 |






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