WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

- сила тяжести G = (0, 0, - mg);

- нормальная составляющая силы реакции ;

- сила трения ;

- сила сопротивления воздуха.

Основное уравнение динамики для несвободно движущегося зерна, будет иметь вид:

, (3)

Используя множитель Лагранжа, получаем схему расчёта скорости зерна соответствующее уравнению (3), при скольжении в следующем виде:

(4)

где f – коэффициент трения,

m – масса зерна, кг.

При рассмотрении движении зерна, в зоне II - воздушного потока, закон движения можно описать следующей системой дифференциальных уравнений:

(5)

где Vx, Vy, Vz - проекции скоростей зерна на оси координат, м/с;

,, -коэффициенты, учитывающие изменения направления

воздушного потока (начальные их значения = = =1);

Систему (5) дополним следующими начальными уравнениями:

(6)

где - проекции скорости зерна движущихся в семяпроводе под действием воздушного потока.

С учетом уравнений (5) и начальными условиями (6) получим разностную схему первого порядка для расчёта скорости зерна в данной зоне:

(7)

На движущееся зерно, на данном участке, действуют следующие силы:

  • сила тяжести,
  • сила инерции,
  • сила реакции,
  • сила трения,
  • сила воздушного потока в семяпроводе,

где - координаты движущегося зерна,

- скорость зерна.

Дифференциальные уравнения движения зерна по внутренней поверхности семяпровода можно представить в следующем виде, на этом участке:

(8)

где - коэффициент трения качения;

- масса зерна, кг;

R – величина характеризующая силу реакции поверхности, направленную вдоль нормали.

При рассмотрении движения зерна в зоне III - подлапового пространства, необходимо учитывать условие ограничения поверхностью сошника и распределителя.

Попадая в сошник, семена ударяются о поверхность распределителя. Чтобы равномерно заполнить подлаповое пространство семена, должны двигаться согласно схеме, представленной на рисунке 4

Рисунок. 4. Схема полёта зерновки в подлаповом пространстве после удара о поверхность распределителя.

где g – ускорение свободного падения, м/с2;

d – горизонтальная составляющая траектории полёта зерна, м;

h – высота падения зерновки, после соударения с распределителем, м;

V1 – скорость зерновки в момент начала удара о распределитель, м/с;

V2 – скорость зерновки после удара о поверхность распределителя, м/с.

V1n, V2n, - нормальные составляющие скорости, в начале и в конце удара, м/с;

V1, V2, - тангенциальные составляющие скорости, в начале и в конце удара, м/с;

– угол между вектором скорости V1 и нормалью к поверхности, распределителя, град;

– угол образованный вектором скорости V2 и нормалью к поверхности распределителя, град;

– угол образованный вектором скорости V2 и горизонтальной плоскостью, град;

– угол образованный поверхностью распределителя и горизонтальной плоскостью, град.

Скорость, которой будет обладать зерновка, после соударения с поверхностью распределителя, для перемещения на расстояние d, при высоте удара h, от опорной поверхности стрельчатой лапы определяется по формуле.

, (9)

Выразив угол через известный параметр, с учетом что угол =, получаем формулу для расчёта необходимой скорости полёта зерна после соударения с поверхностью распределителя:

, (10)

Пользуясь известными зависимостями, через V2 находим:

, (11)

где k – коэффициент восстановления скорости зерна после удара.

Зная скорость зерна после удара о поверхность распределителя, можно определить конструктивные параметры воздушной подачи, чтобы добиться равномерного распределения семян, и заданной ширины рассева 2d.

Рассмотрим движение зерна в зоне IV - движение зерна у поверхности почвы.

Математическое ожидание времени вылета одной зерновки равна:

(12)

где - расход зерна, шт/с.

Для обеспечения нужной средней нормы высева семян (N = 350 шт/м2) нужно выбрать значение параметра из следующего соотношения:

, (13)

где 2B - ширина свободного подлапового пространства,

V - скорость движения сеялки, м/с;

N - норма высева, шт/м2.

На основе теоретических исследований по определению расположения семян в зависимости от параметров и режимов работы элементов пневмомеханической высевающей системы была разработана программа написанная на языке Visual Basic.6.0, позволяющая определять равномерность распределения семян по площади питания.

На рисунках 5 - 7. представлены теоретические зависимости равномерности распределения семян по длине Крд и ширине Крш полосы от высоты подвода воздушного потока Н; скорости воздушного потока подающегося в семяпровод с; угла подвода воздушного потока к семяпроводу ; диаметра воздухопровода d.

а. б.

Рисунок 5. Поверхность отклика: Кр = f(Н, с),

= 150; d = 13 мм; V=2,5 м/с (9 км/ч); N = 3,5 мл. шт/га (Q = 240 шт/с).

а – вдоль полосы, б - по ширине полосы.

Поверхности отклика зависимости Крд = f(Н, с) и Крш = f(Н, с) показывают, что максимально высокая равномерность по длине полосы Крд достигается при высоте подведения воздушного потока от 50 до 400 мм относительно выходного конца семяпровода в зависимости от изменения скорости воздуха поступающего в семяпровод. Максимальная равномерность по ширине Крш полосы достигается при изменении высоты подвода от 300 до 600 мм.

а. б.

Рисунок 6. Поверхность отклика: Кр = f(d, с),

Н =350 мм; = 150; V=2,5 м/с (9 км/ч); N = 3,5 мл. шт/га (Q = 240 шт/с).

а – вдоль полосы, б - по ширине полосы.

При вариации диаметра воздухопровода наблюдаются пиковые области при значениях 13 мм. и диапазоне значений 20…25 мм, достигается максимальная равномерность распределения семян по площади.

а. б.

Рисунок 7. Поверхность отклика: Кр = f(, с),

Н =350 мм; V=2,5 м/с (9 км/ч); N = 3,5 мл. шт/га (Q = 240 шт/с); d = 13 мм.

а – вдоль полосы, б - по ширине полосы.

При подведении воздушного потока к семяпроводу под углом = 150 достигается наибольшая равномерность распределения семян как вдоль Крд так и по ширине полосы Крш при любой скорости воздушного потока.

Анализ зависимости равномерности распределения Кр от расхода зерна и скорости движения посевного агрегата при фиксированных значениях остальных рабочих параметров пневмомеханической высевающей системы показал, что изменение расхода зерна и скорость движения агрегата не оказывает существенного влияния на равномерность распределения по длине и ширине полосы рассева.

В результате теоретического исследования движения зерна в условии пневмомеханической подачи теоретически найдены рациональные значения конструктивных параметров: диаметр воздухопровода d =13 мм; угол подвода воздушного потока к семяпроводу =150. Определены диапазоны варьирования конструктивных параметров: высоты подвода воздушного потока относительно оси семяпровода Н от 50 до 600 мм; скорости воздушного потока подающегося в семяпровод (при d=13 мм) с от 21 до 32 м/с. Влияние технологических параметров работы высевающей системы: расход зерна Q и скорость движения агрегата V была рассмотрена при проведении лабораторно-полевых исследованиях.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» изложены программа, общая и частные методики экспериментальных исследований, с описанием оборудования, применяемого в лабораторных и полевых исследованиях.

Программа исследований предусматривала:

1) изучение процесса движения потока семян в условии пневмомеханической подачи с определением конструктивных параметров воздухопровода и режимов пневматической подачи посевного материала;

2) изучение влияния режимов и рабочих параметров пневмомеханической высевающей системы на распределение семян по длине и ширине подсошникового пространства в лабораторных и полевых условиях.

3) проведение сравнительных лабораторно-полевых исследований посевной машины с пневмомеханической высевающей системой.

Обработка полученных результатов осуществлялась на ЭВМ с использованием специализированных статистических программ.

Перед началом лабораторных исследований, с учетом теоретических расчетов был составлен план эксперимента (таблица 1), с помощью которого появляется возможность выявить влияние четырёх факторов на равномерное распределение семян по длине Крд и ширине Крш полосы рассева.

Так как в теоретических расчетах принималась скорость воздушного потока поступающего в семяпровод, то при проведении экспериментальных исследований был сделан перерасчёт на скорость установившегося потока в семяпроводе для принятого значения диаметра воздухопровода d = 13 мм и угла подачи воздушного потока к семяпроводу =15о.

Таблица 1. Уровни варьирования факторов.

Фактор

Высота подведения воздушного

потока Н, мм

Скорость установившегося воздушного потока

в семяпроводе С, м/с

Скорость движения агрегата V,

км/ч /м/с

Норма высева N,

млн. шт/га

Кодированное обозначение

X1

X2

X3

X4

Основной уровень

600

13

5,4/1,5

3,5

Интервал варьирования

250

1

1,8/0,5

1

Верхний уровень

850

14

7,2/2

4,5

Нижний уровень

350

12

3,6/1

2,5

Звёздная точка

1100

15

9/2,5

5,5

Звёздная точка

100

11

1,8/0,5

1,5

Лабораторные исследования проводились на лабораторных установках позволяющих имитировать посев зерновых культур в реальных условиях, таких как: имитационный стенд с движущейся липкой лентой и почвенного канала, для поиска рациональных значений конструктивно-технологических параметров оказывающих влияние на равномерность распределения семян.

Закладка полевых опытов проводилась для определения влияния типа высевающих систем обеспечивающих различные способы посева (рядовой, полосной, разбросной), на урожайность зерновых культур, при разных приемах предпосевной обработки, на полях СибМИС.

Оценка результатов полевых исследований осуществлялась по общепринятой методике ОСТ 10.5.1-2000 «Машины посевные. Программа и методы испытаний».

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» представлены основные результаты лабораторных и полевых экспериментов, дан их анализ. Перед началом экспериментальных исследований, был составлен план многофакторного эксперимента.

Лабораторные опыты показали, что наименьшая равномерность достигается при работе серийного сошника сеялки СЗС – 6/12 и составляет 49,27% и 51,59% по длине и ширине полосы соответственно (рисунок 8).

Рисунок 8. График зависимости равномерности распределения семян, по длине и ширине полосы, от способов посева, в условиях почвенного канала:

1 – рядовой посев сошником без распределителя (СЗС – 6/12);

2 – полосной посев сошником с распределителем (контроль);

3 – разбросной посев с вводом пневмоподачи в верхней части семяпровода (эксперимент);

4 – разбросной посев с вводом пневмоподачи в средней части семяпровода (эксперимент);

5 – разбросной посев с вводом пневмоподачи в нижней части семяпровода (эксперимент).

Как видно из графика, посев в условии воздушного потока подведённого в среднюю и нижнюю части семяпровода, позволил получить максимальную равномерность распределения 74-75% и 75-76% по длине и ширине полосы рассева соответственно.

После реализации эксперимента в лабораторных исследованиях и обработки данных, были получены уравнения регрессии:

(14)

(15)

(16)

где Крд – коэффициент равномерности распределения семян вдоль полосы посева, %;

Крш – коэффициент равномерности распределения семян по ширине полосы посева, %;

Н – высота подвода воздушной подачи относительно длины семяпровода, мм;

С – скорость установившегося воздушного потока в семяпроводе, м/с;

N – нормы высева, млн. шт/га;

V – скорости движения посевного агрегата, м/с;

L – ширина полосы рассева, мм.

На основании уравнений (9, 10) построены поверхности отклика – зависимости равномерности распределения по площади при различных значениях параметров работы пневмомеханической высевающей системы (рисунок 10-11).

а. б.

Рисунок 9. Поверхности отклика: а – Крд = f(C,H), V = 9 км/ч, N = 1,5 млн. шт/га;

б – Крд = f(N, V), С = 15 м/с, Н = 350 мм.

а. б.

Рисунок 10. Поверхности отклика: а – Крд = f(C,H), V = 9 км/ч, N = 3,5 млн. шт/га; б – Крд = f(N, V), С = 15 м/с, Н = 850 мм.

Pages:     | 1 || 3 |






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