автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Интенсификация разгрузки и улучшение дозирующей способности бункеров сельскохозяйственных машин

?Г5 ОН

2 2 |дод на правах рукописи

Трембич Виталий Петрович

Интенсификация разгрузки и улучшение дозирующей способности бункеров сельскохозяйственных машин

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Зерноград 1998 г.

Работа выполнена в Ростовском филиале Российской инженерной академии менеджмента и агробизнеса

Научный руководитель- доктор технических наук

профессор Богомягких В. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор Дьяченко Г.Н. кандидат технических наук доцент ЕСосилов О.Н.

Ведущее предприятие- Северо-Кавкззкая государственная машиноиспытательная станция

Зашита состоится "Р^¿¿¿¿?/Л%7 1993 г. в " часов

на заседании диссертационного совета К 064. 88. 01 в Ростовской-на- Дону государственной академии сельскохозяйственного машиностроения по адресу: 344023, Ростов-на-Дону, пл. Страна Советов, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГАСХМ. Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета кандидат техннчесю (х наук _____

додан Димитров В.П.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы исследования. В сельскохозяйственном производстве для транспортировки, погрузки, выгрузки и переработки сыпучих материалов созданы разнообразные машины, составной частью которых являются бункеры различных форм и размеров. Наряду с положительными их свойствами они имеют и серьезные недостатки. К ним относятся перебои в выдаче и дозировании сыпучих материалов, причиной которых являются образующиеся у выпускных отверстии бункеров статически устойчивые н неустойчивые своды. Так, например, своды, которые образуются в емкостях сеялок и культиваторов-растениепитателей приводят к снижению равномерности дозирования зерна и туков в среднем на 30-35% вместо ±10% по ОСТу, что приводит к снижению урожая а среднем на 4 - б и/га. Существующие сводоразрущаюише устройства, применяемые, например, в емкостях сеялок и культиваторов-растеннепитателей - недостаточно эффективны, а совершенствование их или разработка иных конструкций требуют научного обоснования режимов их работы, конструктивного оформления, места размещения в емкости.

В связи с этим создание научно обоснованных конструкции езодоразру-шаюишх устройств для емкостей сельскохозяйственных машин и в том числе сеялок и кудьтиваторов-растениепитателей - является актуальным.

Цель исследования - обоснование теорегических предпосылок интенсификации и улучшения разгрузки бункеров сельскохозяйственного назначения и разработка иа их основе научных методов расчета « проектировал™ технических средств, стимулирующих процесс истечения сыпучих материалов.

Объект исследования - процесс истечения семян сельскохозяйственных культур и туков в условиях образования статически устойчивых и неустойчивых сводов в полостях бункерных устройств сельскохозяйственных машин.

Методика исследований. Физико-механические свойства сыпучих тел определялись по общепринятым методикам. Исследование параметров процесса истечения сыпучих тел проводилось с помощью скоростной съемки, тензомет-рирования и визуального наблюдения. Результаты исследований обрабатывались на ЭВМ методами математической статистики.

Научная новизна исследований темы заключается в теоретическом раскрытии и экспериментальном подтверждении потенциальных возможностей и направлений интенсификации и улучшения процесса разгрузки бункерных устройств сельскохозяйственных машин на основе использования эффектов явлений, свойствеш1ЫХ процессу сводообразованпя сыпучих материалов в их полостях.

Практическая значимость работы состоет в том, что выявлено перспективное направление в развитии конструкций сводоразрушагощих устройств для буикероо сеялок и культиваторов-растениегиггателей, позволяющее интенсифи-

цировать и улучшать процесс истечения из, них сыпучих материалов. Внедрение этих технических средств позволяет увеличивать производительность бункеров сеялок и культиваторов-расгениетгтателей на 30 - 40%, улучшать их дозирующую способность на 35 « 60% и повышатьих технологическую надежность не менее чем в три раза.

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований внедрены в учебно-опытноы хозяйстве Ростовского филиала Российской инженерной академии менеджмента и агробизнеса (1996) и в ОПХ "Манычское" Зерноградско-го района Ростовсхой области (1997).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научных конференциях СтавропольскойТСА (1996), Ставропольском институте повышения квалификации (с.Шпаковское, 1996), ВНИПТИМЭСХ (г.Зерноград, 1997), Ростовском филиале РИАМА (г.Зерноград , 1997).

Публикация результатов исследований. Основные результаты исследований изложены в научном сборнике РФ РИАМА (г.Зерноград, 1997), двух книгах общим объемом 15 п.л. (Изд. ВНИПТИМЭСХ,1997) и в описании патента на изобретение (положительное решение, 1996).

Структура и объем диссертации, Диссертационная работа состоит из введения, юти глав, выводов и предложений, списка использованной литературы, включающего 101 наименование, га них 6 на иностранных языках и Приложения/Изложена диссертация на 122 страницах, в том числе 96 страниц машинописного текста, содержи 10 таблиц, 32 рисунка.

На защиту вынесены следующие, обоснованные в ходе исследований, научные и практические результаты:

- комбинированная механическая модель дискретного сыпучего тела, позволяющая на оснавемсгода эквивалентного неустойчивого свода определять осиотые зависимости, рас/срьшагощне взаимосвязь параметров бункеров и сво-доразрушающпх устройств с параметрами находящихся в них сыпучих тел;

- методы и реализующие их технические средства, интенсифицирующие процесс опорожнения и улучшающие дозирующую способность бункеров сель-скохозяйстветюго назначения, в частности, бункеров сеялок и культиваторов-растеииегаггателса. Обоснование последних достигнуто в результате установления причинных и функциональных связей" между явлениями, возникающими в бункерных устройствах при их взаимодействии с , сыпучим материалом, и учетом этих связей при решении практических задач по эффективному использованию бункерных устройств сельскохозяйственных машин.

Содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы, дана краткая характеристика работы, йзлозкены основные положения, выносимые назащшу.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследований" раскрыты особенности функционирования бункерных устройств в условиях сводообразо-вания сыпучих материалов, даны классификация и анализ сводоразругпающих устройств и их приводов, приведен анализ существующих теоретических зависимостей для определения параметров и режимов работы еводоразрушающих устройств. Из последнего следует, что, несмотря на кажущуюся простоту функционирования бункерных устройств и побудителей истечения сып}чих тел, происходящие в емкостях процессы сложны и многообразны и мало изучены (Варсанофьев В.Д., Арефьев А.И., Гениев Г.А., Платонов П.Н., Покровский Г.И., Линчевский Н.П., Семенов В.Ф. и др.). Сыпучий материал, помещенный в емкость, при вибрации подвергается воздействию всесторошшх нагрузок, изменяет (в сравнении со статическим состоянием) свои свойства и параметры, в результате чего его поведение трудно описать аналитически (Лукьянов П.И., Банит Е.А., Циборовски Я.С., Бандзыньски М.Т. и др.). Это обстоятельство создает определенные трудности при создании и использовании еводоразрушающих устройств в бункерных выгрузных системах сельскохозяйствешшх машин (Гячев Л-В., Богомягких В.А.).

В связи с изложенным в настоящей работе решаются следующие основные задачи:

- Обоснование механической модели сыпучего тела, находящегося в бункере.

- Определение аналитических зависимостей, определяющих параметры процесса сводообразуюшего истечения сыпучих тел го бункеров.

- Разработка методики и алгоритма расчета еводоразрушающих устройств бункерных выгрузных систем сельскохозяйствешшх машин.

В качестве научной рабочей гипотезы в работе принято предположение о том, что параметры процесса сводообразуюшего истечения сыпучих тел должны определяться с учетом характеристик сводчатых структур, возникающих в полостях бункерных устройств при истечении из них сыпучих материалов с различными физико-механическими свойствами.

Во второй главе "Теоретические предпосылки определения параметров процесса сводообразуюшего истечения сыпучих тел из бункеров" приводится модель сыпучего тела и обосновываются ее основные допущения. В работе принята комбинированная • механическая модель дискретного сыпучего тела проф. Богомягких В. А., которая, кроме известных допущений бессводообра-зуюшей модели сыпучего тела проф. Гячева Л. В., включает допущения, позволяющие рассматривать процесс формирования и движения сыпучих тел в бункерах с точки зрения образования и разрушения в них неустойчивых сводов и их переход в статически устойчивые своды. Эта мехшшческая модель сыпучего тела представляет собой совокупность одинаковых абсолютно твердых шаровых частиц, подчиняющихся закону сухого тречия, несоразмерных с габарита-

ми бункера и уложенных в его объеме послойно с некоторым средпестатислгче-ским углом укладки. Модель также предполагает, что движение ее реальных шаровых частиц в потоке сыпучего тела происходит без относительного вращения по пересекающимся линиям скольжения, эквидистантным образующей поверхности скольжешм потока. Исходя из существующих типов плотной укладки шаровых частиц в объеме бункера, определено, что среднестатистическое значение угла их укладки (упаковки) равно (3=т22°12', что приближается к одной из самых плотных укладок - тефаэдральной ((3=30").

'Шаровая форма частиц, условно принятая в модели сыпучего тела, учитывает форму частиц реального зернистого материала с помощью коэффициента Кф отклонения формы реальных частиц от шаровой . Этот коэффициент определяется из условия раьсиства объемов и масс условной (шаровой) и реальной частиц. Диаметр условной частицы опр.еделяется по формуле

где b - длина реальной частицы;

Кф - коэффициент, учитывающий форму реальных частиц; а - максимальный размер поперечного сечения реальной частицы.

Коэффициент формы частиц Кф для различных зернистых частиц различен. Так, для гречихи (тетраэдр) он равен 0,54; для семян подсолнечника ( близки к пирамиде) - 0,86; для зерна кукурузы (близко к пространственному кишу) -0,98; для гранул туков ( цилиндр) - 1,15; для зерна пшеницы (эллипсоид) =1,0; для гороха (близок к шару) =1,0.

Угол наклона к вертикали эквидистантных линий скольжения, по которым движутся частицы сыпучего тела к выпускному отверелио бункера, определяется по формуле

где р - угол укладки частиц в объеме бункера;

Ч' - угол внутреннего трения между отдельными частицами сыпучего

тела;

Фпр- приведенный угол трения потока частиц по плоскости скольжения , образованной неподвижными частицами самого сыпучего тела.

Эта формула справедлива для нормального вида истечения сыпучего тела. При гидравлическом виде истечения в указанной формуле должно быть заменено на 9 - угол трения потока частиц сыпучего тела, движущегося по стенке бункера.

Исхода из указанной модели, рассмотрен процесс смолообразования и движения сыпучих тел в полостях бункерных устройств (рис. 1.).

(1)

<Xu = 90°-p-i;/-<p.,p,

(2)

Рис.1. Характер образованна динамических сводов в бункере

(На - высота бункера: К,-размер выпускного отверстия бункера;

Г - стрела свода; х - угол устойчивости свода в его опоре)-

Процесс сводообразования рассмотрен как процесс стохастический (вероятностный как по времени, так и по месту образования динамических сводов в бункере), обусловленный случайным столкновением частиц в бункере в результате их движения к выпускному отверстию по пересекающимся линиям скольжения ( на рис.1 - пуикгирные линии ). В результате математического анализа динамический свод описан детерминированным уравнением (для симметричных бункеров)

где

х = a,|yfW т,2у2 + п,

Н2 sin2cb, tgg, а,=° R/-H' sin4, tgfot,

_ RpH sina. m' R^-H sin'a» tg^ct, ;

Rn2H*cosa. = Ro'-H sin-ct^tg-a, .

(3 )

Динамическое сводообразование наблюдается как при неустановившемся, так и при установившемся режимах истечения. По продолжительности неустановившийся режим истечения сыпучего тела по сравнению с установившимся весьма краток и поэтому нами не рассматривался .

Установившийся режим истечения относительно продолжителен и обусловлен непрерывным образованием и разрушением неустойчивых сводов по всей высоте движущегося потока. При этом неустойчивые (динамические ) своды образуются через произвольные иятервшш времени и имеют различные периоды существования. Всякий раз, когда возникает неустойчивый свод, движение вышележащих слоев сыпучего материала временно прекращается и он .определенное вре,чя выдерживает их давление, что приводит к резкому скачку величины давления в рассматриваемом сечении бункера Как показали экспериментальные исследования, стохастический процесс образования и разрушения сводчатых структур при установившемся истечении сыпучего тела близок по своим свойствам основным свойствам стационарного марковского процесса Используя их и граф переходов процесса образования и разрушения неустойчивых сводов в бункере, получена вероятность отношения частоты образования к частоте разрушения неустойчивых сводов в бункере в любом его поперечном сечении

То есть, число неустойчивых сводов, имеющихся в бункере ( как образующихся X, так и разрушающихся ц) при установившемся режиме истечения в произвольный момент времени I распределено по закону Пуассона. При этом нормальное функционирование бункера возможно только лишь при условии ?1=[1. Если же Л>ц, то динамические своды могут перейти в статически устойчивые и истечение сыпучего тела прекратится.

С другой стороны, установившийся режим истечения характеризуется постоянством средней скорости и расхода сыпучего тела, выходящего из бункера. Это постоянство обусловлено как бы периодическим возникновением и разрушением в бункере среднестатистического неустойчивого свода, устойчивость которого равна средней устойчивости всех возникающих в потоке сыпучего тела неустойчивых'сводов. По своему влиянию на процесс истечения сыпучего тела среднестатистический свод эквивалентен всем возникающим в бункере неустойчивым сводам. Математическое ожидание высоты расположения сечения б>~скера; где "возникает" эквивачештшй неустойчивый свод, определено из условия пропорциональности функции распределения случайной величины И ириращению угла % (см. рис.1.), характеризующему относительную устойчивость неустойчивых сводов в определяющей истечение зоне бункера

- я

(4)

мт ^(КуКнстХКе-Ки п) г, Кц-Кис» ^ Ир-К. 1 , г л

ОМ^о. (5)

Полость бункера, где "возникает" эквивалентный неустойчивый свод, находится по формуле

Н3= 2[о], я^^у. где а - среднеквадратическое отклонение Н, от М (Н>м>)

бункера-

а - бункер заполнен сыпучим материалами; б - истек объем Ус сыпучего тела; в - истекает объем V,) сыпучего тела.'

На основашш изложенного следует, что установившийся процесс истечения сыпучего тела из бункера может быть описал схемой, представленной на рисунке 2. Из этой схемы следует, что вначале "вытекает" объем сыпучего тела \'е, затем свод авс "деформируется", превращаясь в перемычку ас, и далее "вытекает" объем У^. После этого процесс повторяется, т.е. происходит истечение сыпучего материала дозами. Время выхода одной дозы сыпучего тела или время одного пульса (периода) истечения сыпучего тела определяется выражением

тл = 1,+12 + г3, (6)

где 11 - время выхода объема V",, сыпучего тела из выпускного отверстия бункера;

12 - время выхода объема Л'<) сыпучего тела; - время разрушения ( "деформирования") свода авс.

= (7)

Чср 1 Чср Чср

где qqj- средний объемный расход сыпучего тела из бункера в бессводообразукяцем режиме его работы (по теории Гячева II. В.);

- коэффициент, характеризующий относительную осевую податли

, tga„-tgx

востъ иеустоичивого свода, л0 = ————

lg ОСц

Угол х - это угол между касательной к кривой свода в его пяте и горизонталью.

Этот угол определяется по формуле

X—arctg ^.^„sm^tga,, ^

Физический смысл суммы ti +12- это " чистое '• время истечения сыпучего тела из выпускного отверспя бункера, а t3 - пауза между истекающими из выпускного отверстия бункера дозами сыпучего тела.

Отсюда следует, что полный период истечения любой дозы сыпучего тела из выпускного отверстия бункера определится выражением

Tn- XoVd+Q-O-JVe (9)

Формула (9 ) написана для случая, когда бункер постоянно подпитывает-ся сыпучим материалом. В этом случае Т„= const.

В случае, если подпитка бункера сыпучим материалом отсутствует ( случай функционирования большинства бункеров сельскохозяйственных ма-

шин ) Тп - const и он изменяется от Т„, определяемого формулой ( 9 ), до T„i, когда Vd= 0, т. е. до значения, определяемого формулой

т - П+У,У. " Мер, - (10)

Тогда среднее значение периода истечения доз сыпучего тела определится зависимостью

т - ?LoVd+2(l+Ao)Vc '

а средняя частота выхода доз сыпучего тела ш выпускного отверстия бункера -

V 2 ^^__(12 •)

41 AoV^d+^Vc • 1 '

В выражении ( 12 ) объемы Уси Уй определяются по известным формулам стереометрии.

Имея ввиду, что при функциога1ровашга бункеров без нх подпитки сыпучим материалом истекающий из бункера объем Уд сыпучего тела изменяется от до 0, а объем сыпучего тела Ус остается примерно постоянным, расход сыпучего тела с учетом влияния эквивалентного неустойчивого свода определится 1С выражения

Чср "—■уу " КспЧф 1 (13)

^ *пср

где Ксв - коэффициент, характеризующий интенсивность процесса истече ния сыпучего тела из бункера без его подпитки сыпучим материалом

_ Яр (У<1 +2УС)_

?ч>Уа+2(1+Хо)Ус ' К }

Значения этого коэффициента могут изменяться от 0 (при А.о =0 ) до у^+4У ^ ПРИ ^ =1 ). При этом, если эквивалентный свод образуется в плоскости выпускного отверстия бункера (когда Уа = 0), то К«, = 0,5 ; если же лот свод не образуется ( но теории проф. Гячева Л.В. [20]), то К„= 1 (Уе = 0).

Средний объемный расход яФ сыпучего тела может быть определен по формулам проф. Гячева Л.В.. которые не учитывают влияние на процесс истечения сыпучего тела сводоооразующих факторов. Для бункеров с круглыми или правильной формы многоугольными выпускными отверстиями он равен

а для бункеров с щелевыми выпускными отверстиями -

В формулах расход "= 0 при Лв = 0. Однако, в действительности расход Яф- 0 не только при 1?, = 0, но и при К, - Я^,.. То есть, в приведенных зависимостях не учитывается влияние на средний расход сыпучего тела наибольшего сводообразующего размера Ивсв. выпускного отверстия бункера. Другими словами, при определении среднего объемного расхода сыпучего тела в работах проф. Плева Л.В. неверно установлены пределы интегрирования. Поэтому, учитывая это, формулы для определения среднего объемного расхода сыпучего тела соответственно запишутся:

.¡А- . (П)

Чср-2 -(И^-^1-5)^

1Ёои > ^ Тп^р , (18)

а средние скорости истечения сыпучего тела определятся по формулам:

(19) . (20)

В указанных зависимостях Р, - площадь выпускного отверстия бункера Формула (13) может быть приведена к виду

Чср 2 (21)

удобному для решения задачи по определению зависимости, характеризующей влияние частоты пульсации сыпучего тела на равномерность выхода его доз го выпускного отверстия бункера

При этом средняя скорость выхода доз сыпучего гела определится по формуле

X . (22)

Формула ( 21 ) определяет средний объемный расход сыпучего тела при его установившемся истечении га выпускного отверстия бункера Средняя же весовая доза сыпучего тела, выходящая из выпускного отверстия бункера за время 1, определится зависимостью

где у - плотность сыпучего материала.

Неравномерность выхода доз с пучего тела из выпускного отверстия бункера определяется по известной формуле

Ч=-~100% (24)

Подставив Q из ( 23 ) в (24), получим

' 2о_

n (V^VJv^yt - (25)

Таким образом, неравномерность выхода доз сыпучего тела из выпускного отверстия бункера ( различная плотность потока сыпучего тела во времени ) обратно пропорциональна средней частоте разрушения эквивалентного динамического свода, образующегося в бункере. Для различных значений с при одном и том же диапазоне существует семейство гипербол, определяющих зависимость г| от vcp . Гипербола не имеет экстремумов и , следовательно, превалирующее значение Vq,. должно находиться в некотором интервале частот v. Для каждого конкретного случая системы " бункер-сыпучее тело " этот интервал частот вполне конкретен и определяется в зависимости от того: разработка сво-доразрушающего устройства осуществляется для вновь проектируемого бункера или уже существующего; для сводоразрушаюшего устройства с активным приводом или же пассивным.

В третьей главе "Экспериментальные исследования" поставлены цель и сформулированы задачи экспериментальных исследований. Цель экспериментальных исследований - проверить адекватность теоретических предпосылок реальному процессу. В задачи исследований входило определение физико-механических свойств исследуемых сыпучих материалов; определение скорости, расхода и частоты выходящих нз выпускных отверстий емкостей доз сыпучих тел.

В качестве необходимого оборудования и приборов использовались: установка TM-21 для определения статических и кинематических (динамических) коэффициентов трения сыпучих материалов; устройство для определения углов естественного откоса сыпучих тел и определения плотности сыпучих материалов; девятиканаггьный самописец Н320-9; чегырехканальный индуктивный тен-зометрический прибор (два прибора); весы типа ВНЦ; индуктивные датчики конструкции РИИЖТА; секундомер; скоростная киносъемка СКС-1; частотомер электронно-счетный 43-28; экспериментальные установки.

В соответствии с принятой моделью сыпучего тела изучались физико-механические свойства сыпучих материалов, подчиняющихся закону сухого трения: кукуруза -12%; пшеница -14%; горох -10,8%; овес - 13%; суперфосфат гранулированный - 3 - 5%; костер, эспарцет, суданская трава, ячмень в пределах 14%.

В главе приведены частные методики проведения экспериментальных исследований.

Исследования проводились для. ряда экспериментальных бункеров с различными параметрами, а также для бункеров сеялки СЗТ-3,6 и культиватора -растениегштателя КРН - 4,2. При проведении опытов использовалась" бегущая дорожка " конструкции ВНИПТИМЭСХ. Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась по общепринятой методике с определением С|, Г) и О-

В результате экспериментальных исследований установлены зависимости скорости и расхода сыпучего тела (пшеницы) при его истечении из экспериментальных конических бункеров от времени и величины выпускного отверстия.

Установлено, что с течением времени значения средней скорости и среднего расхода сыпучего тела увеличиваются и стремятся к предельным значениям, характеризующим установившийся роим истечения сыпучего тела. Это увеличение происходит по параболическим кривым.

С увеличением размера выпускного отверстия бункера значения предельных скорости и расхода сыпучего тела (пшеницы) также увеличиваются по параболическим кривым. Это объясняется тем, что с увеличением размеров выпускного отверстия бункера устойчивость динамических сводов снижается и, следовательно, снижается сопротивление движению потока сыпучего тела в бункере.

С увеличением размеров выпускного отверстия щелевого бункера частота выхода доз сыпучего тела (гороха) увеличивается по параболе, как при работающем , так и отключенном сводоразрушаюшим устройстве . При этом час-тога выхода доз сыпучего тела из бункера при работающем сводоразрушающем устройстве в среднем в 1,4 раза больше, чем при отключенном. Изменение частоты выхода доз сыпучего тела (гороха) от угла наклона стенки дшш/а щелевого бункера к вертикали показано на рисунке 3. Из него следует, что с увеличением этого угла для бункеров, предназначенных для гидравлического вида истечения сыпучего тела (0 < а 5 а^), частота выхода доз сыпучего тела уменьшается, как при работающем(кривая 1,ус= 4 Гц), так и отключенном (кривая 2) сводоразрушающем устройстве. Для бункеров, предназначенных для нормального вида истечения сыпучего тела (Оц> < а 5 тс/2), частота-выхода доз сыпучего тела с увеличением угла а остается постоянной, как при работающем (кривая 1, ус = 4 Гц), так и отключенном сводоразрушающем устройстве (кривая 2). Однако при любом воде истечения сыпучего тепа его частота выхода из выпускного стерстия бункера в средпем в 1,4 раза больше при работающем, чем при отключенном сводоразрушающем устройстве.

Для различных статических смешений "С" пластины (различных выпускных отверстий) (рис.4.) расход <«мял костра безостого с увеличением частоты колебаний сводоразрушающего устройства буккера сеялки С3т-3,6 увеличивается. При этом наиболее интенсивное увеличение расхода наблюдается при смещениях пластины сводоразрушакмцего устройства от 10 мм до 0 и частоте

О 40 ло ЗО 40 оС,гл>Ъ.

Рис.3. Зависимость частоты V выхода доз гороха от утла а наклопа стенки днища экспериментального бункера (Н5= 1,0 м; И, =0,02 м; 1 = 2 ) при работающем (кривая 1, ус = 4 Гц) и отключенном ( кривая 2 ) сводоразрушающем устройстве

ее колебаний от 4 Гц и выше.

Неравномерность выхода доз различных сыпучих тел ( рис.5.) (зерна ячменя, семян эспарцета, костра безостого) го бункера сеялки С3т-3,б снижается с увеличением частоты колебаний сводоразрушающего устройства до значений, предусмотренных ОСГом.

В результате анализа данных теоретических и экспериментальных исследований было определено, что частота колебаний сводоразруающих устройств должна соответствовать частоте возникновения и разрушения эквивалентного неустойчивого свода. Для бункеров сельскохозяйственных машин, з частности, бункеров сеялки СЗГ-3,6 и культнваторз-растениешггателя КРН-4,2 и сыпучих материалов, подчиняющихся закону сухого трения, диапазон частот выхода доз сыпучих тел лежит з интервале от 4 до 10 Гц, а амплитуда "колебаний" эквивалентного свода - от 5 до 15 м«ч.

Указанные режимы работы сродоразрушаюиигх устройств обеспечивают формирование потока сыпучих тел одинаковой но времени плотности, не превышающей неравномерность выхода доз сыпучих материалов я среднем 5 - 8%. Месторасположение активной части сводоразрушающего устройства - это зона 1/3 Н{, считая от плоскости выпускного отверстия бункера.

В_четвсрто1путапе''Метолика рзечета параметре;; и режимов работы сводо-разрушаюших устройств" приводятся общие положения методики, последова-' тельность расчета сиодлразрушакнинх устройств, а также гримеры их расчета для емкости сеялкиСЗТ-3,6 и ¡сультиватора-растениешпате:::; КРН- 4,2.

г*

оа£ о,аз

I

С01

Рис.4. Зависимость ¡расхода я семян костра безостого от частоты \'с колебаний сводоразрушаюшего устройства сеялки СЗТ - 3,6

Ч*

во

го

Рис.5. Изменение коэффициента вариации т] выхода доз зерна ячменя (I) семян эспарцета (2) и костра безостого (3) из выпускного отверстия бункера сеялки СЗТ-3,6 при С = 0 от частоты колебаний \'с сводоразрушаюшего устройства

/ Л 3 * ¿Г $%/?,

1ч \ч ч Ч V • 1 ОА Г7

\ 3

Ч • N N £ /

п

о ¥ Л 3 4 644

В основу методики полажен принцип адекватности стационарного процесса возникновения и разрушения эквивалентного неустойчивого свода колеба-

тельному процессу, который в первом приближении описывается уравнением гармонических колебатш. В этом слу-те период возникновения (разрушения)

эквнватентного неустойчивого свода Т„| равен периоду гармонических

колебаний Т^^р то есть о « Следовательно, для обеспечения ттк называемого резонансного режима истечения сыпучего тела колебательный элемент сводоразрушаюшего устройства должен иметь следующие кинематические параметры:

- круговую частоту колебаний 2тгг,

- амплитуду колебаний, равную стреле эквивалентного неустойчивого свода ( от 5мм до 15 мм);

- максимальную фазу колебаний 2ти

Для пассивных колебательных элементов, представляющих собой, как правило, упругие элементы или элементы с упругими связями а возбуждающихся от периодически возникающих и разрушающихся неу стойчивых сводов в зоне наиболее вероятного "возникновений эквивалентного неустойчивого свода, необходимо, чтобы жесткость этих элементов или их упругих связей соответствовав периоду "возникновения" и "разрушения" эквивалентного неустойчивого свода, то есть, чтобы выполнялось условие

т.«4—ап/т-'

где ш - масса колебательного элемента сводоразрушаюшего устройства; с - жесткость упругого колебательного элемента или жесткость его упругой связи.

с = 0,4у"ш (кг/см) или с

В пятой главе "Экономическая эффективность внедрения сводоразру-шшошнх устройств в сельскохозяйственное производство" показан годовой экономический эффект от внедрения сводоразрушающих устройств в бункерах сеялок СЗТ-3,6 и культиваторов типа КРН с емкостям» АТП-2. Годовой экономический эффект для сеялки СЗТ-3,6 соегавляет^^Ця? руб, для культиватора -■ руб, а окупаемость соответственно составляет 3 и 5 дней.

Выводы и предложения

1. Обосновано перспективное направление в разработке и развитии конструкций сводоразрушающих устройств, позволяющих осуществлять резонансный режим истечения сыпучих материатов из бункеров. Для сельскохозяйственных сыпучих материатов диапазон частот колебаний сводоразрушающих устройств находится в диапазоне от 4 Гц до 10 Гц, а амплитуда колебания - от 5мм до 15 мм.

2. Установлена степень влияния факторов сводообразования на технологические параметры сужающихся бункеров. В качестве основного показателя, характеризующего эту степень влияния, принят коэффициент интенсивности истечения сыпучего тела Ксе, который для бункеров сельскохозяйственных машин изменяется в пределах от 0,5 до 0,8.

3. Разработана методика расчета конструктивных и режимных параметров сводоразруглшощих устройств, учитывающая сводообразующне факторы как самих бункеров сельскохозяйственных машин, так п находящихся в них сыпучих материалов. Методика позволяет осуществлять разработку конструкции сводоразрушшощих устройств для бункеров сельскохозяйственных машин, определять режимы их работы и места установки их в полости бункера.

4. Колебательный элемент сводоразрушающего устройства с активным приводом, обеспечивающий резонансный режим истечения сыпучих материалов, должен иметь следующие кинематические параметры: круговую частоту вращения - 2~v; максимальную фазу колебания - 2,5~; амплитуду колебаний, равную стреле эквивалентную неустойчивого свода.

5. Колебательный элемент сводоразрушающего устройства должен устанавливаться на высоте 1/3 Нз, считая от плоскости выпускного отверстия бункера, и обладать жесткостью, равной 0,4v" m.

6. В бункерах, размеры выпускных отверстии которых близки или равны наибольшим сводообразующим размерам, различного рода сводоразрушающне устройства с активным приводом необходимо устанавливать над плоскостью выпускных отверстий на высоте, равной стреле статически устойчивого свода. При этом минимальная частота их колебаний или частота вращения должны определяться по относительной осевой податливости неустойчивого свода равной единице.

7. Сводоразрушающие устройства, обеспечивающие резонансный ре-жим истечения сыпучих материалов, позволяют увеличивать расход сыпучих материалов из бункеров на 20 - 40% и улучшать их дозирующую способность на 25 -45%.

8. Годовой экономический эффект от внедрения сводоразрушающих устройств в сельскохозяйственном производстве (на примере культиватора-расташегоггателя КРН-4,2 и сеялки C3T-3,6) составляет в среднем на одну сельскохозяйственную машину^^ТУ рублей '

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Теоретические основы резонансного режима дозироватш сыпучих материалов / Тезисы докладов научно-практической конференции РФ РИАМА. -Зерногрдд, 1997. с. 34-35 (в соавторстве).