автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование конструктивно-режимных параметров низкорамной машины для внесения минеральных удобрений



оа

1

На правах рукописи

Лепшеев Олег Михайлович

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ НИЗКОРАМНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ВНЕСЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Белгород - 1998

Работа выполнена в Курской государственной сельскохозяйственной академии имени профессора И.И Иванова

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Репетов А.Н.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

старший научный сотрудник Гуреев И.И.

- кандидат технических наук, старший научный сотрудник Исаев И.К.

Ведущее предприятие - Центрально-Черноземная машиноиспытательная станция

Защита состоится «<3 » _ 1998 г. в

___часов на заседании диссертационного совета К. 120.62.03

при Белгородской государственной сельскохозяйственной академии по адресу:

309103, Белгородская область, Белгородский район, поселок Майский, улица Вавилова, 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белгородской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан ««?_£_» _ 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

доцент Корнейко А. А.

ОБЩАЛ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о росте урожайности сельскохозяйственных культур на 40. .50% за счет внесения удобрений.

Анализ затрат труда и денежных средств на погрузку, подготовку, транспортирование и внесение минеральных удобрений показывает, что 70% из них приходится на транспортирование и внесение удобрений.

При использовании машин 1-РМГ-4 с тракторами МТЗ-80 на перевозке минеральных удобрений на 5 км и внесении по 300 кг/га время чистой работы агрегатов на загоне составляет 54%. Увеличение грузоподъемности машин для внесения туков до 16 т повышает время внесения до 70%, но возрастает расход металла, а твердость почвы после прохода Т-150К с РУМ-8 по сравнению с МТЗ-80 и 1-РМГ-4 увеличивается в 1,6 раза. Решение этой проблемы возможно при применении низкорамной технологической машины, приспособленной для загрузки удобрениями из обычных автомобилей-самосвалов и равномерного распределения их по полю.

Цель работы состоит в обосновании параметров машины для внесения минеральных удобрений, позволяющих повысить производительность и снизить затраты труда, денежных средств.

Объект исследования - технологические процессы перегрузки и внесения минеральных удобрений.

Методика исследований^ Методической основой явились аналитические и синтетические методы, физическое моделирование процесса перегрузки удобрений в разбрасыватель, планирование регрессионного эксперимента. Теоретические исследования параметров, низкорамной машины проверялись в лабораторно-полевых и производственных условиях.

Научную новизну исследования представляют закономерности перегрузки и распределения удобрений от конструктивно-режимных параметров низкорамной машины.

Достоверность основных положений, выводов я рекомендаций подтверждена сходимостью теоретических исследований с экспериментальными данными, полученными в лабораторно-лолевых и производственных условиях.

Практическая ценность и реализация результатовлсследо вания. Результаты исследований являются основой для совершенствования машин на внесении минеральных удобрений и могут быть использованы в сельскохозяйственных предприятиях и конструкторских бюро.

Результаты исследований подтверждены опробованием машины на внесении минеральных удобрений в кооперативе им. Капустина Большесолдатского района Курской области.

Затраты труда на перевозку и внесение минеральных удобрений новой машиной по сравнению с 1- РМГ-4 снизились на 12,5...25%, а приведенные эксплуатационные затраты денежных средств - на 13... 22,2%.

Апробация работы. Основные материалы диссертации обсуждались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Курской государственной сельскохозяйственной академии им. профессора И.И.Иванова в 1995-1997гг., на кафедре эксплуатации машинно-тракторного парка МГАУ (1997г.), в Большесол-датском районном управлении сельского хозяйства.

Публикации, По теме диссертации опубликовано шесть статей и одна статья находится в печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, общих выводов и рекомендаций производству, списка использованных источников из 131 наименования, в том числе пяти на немецком языке и пяти приложений.

Основная часть диссертации изложена на 140 страницах машинописною текста и дополнительно включает 51 таблицу, 27 рисунков и 5 приложений с 81 таблицей и 30 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ. Обоснованы актуальность темы, сформулированы цель исследований и основные положения, которые выносятся на защиту.

В первом разделе - «СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ» приведен анализ влияния способов внесения минеральных удобрений на экономическую эффективность применения машин, показаны основные направления развития их конструкций и сделан обзор работ предшественников по теме диссертации.

Вопросам механизации внесения минеральных удобрений посвящены работы Назарова С И., Марченко Н.М., Василенко П.М., Хо-менко М.С., Сергеева М.П., Гуреева И.И., Иванова Ю.В., Якимова Ю.И., Репетова АН., Скурятина Н.Ф. и многих других авторов. Анализ их показывает, что большинство исследователей изучали рабочие органы - центробежные аппараты в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Академик Василенко П.М. разработал общую теорию рассева минеральных удобрений горизонтальными дисками.

Профессор Хоменко М.С. установил наиболее рациональное расположение питательного тукопровода над горизонтальным разбросным диском.

Профессор Сергеев М.П. и к.т.н. Хабиров Л.Х. выявили факторы, влияющие на качество распределения туков при сходе частиц с конца лопастей мелких и порошковидных удобрений.

Основное практическое значение в теории горизонтальных центробежных аппаратов имеет дальность полета частиц, закономерность распределения удобрений и определение мощности, необходимой для привода центробежных дисков. Однако многими закономерностями воспользоваться трудно.

Наименее изученными остались вопросы по перегрузке удобрений и их распределение с малой высоты от поверхности поля.

Исходя из этого в данной работе необходимо было решить следующие задачи:

1.Исследовать процесс перегрузки удобрений в низкорамную машину. 2.Обосновать форму и размеры кузова разбрасывателя. 3.Определить конструктивно-режимные параметры ротора с горизонтальной осью вращения и закономерности распределения удобрений. 4. Определить параметры и режимы работы низкорамной машины.

Во втором разделе - «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ НИЗКОРАМНОЙ МАШИНЫ» обоснованы форма и размеры кузова машины для внесения минеральных удобрений, определены параметры и режимы работы пневмомеханического рабочего органа с горизонтальной осью вращения, установлена грузоподъемность разбрасывателя.

Теоретические исследования работы машин на внесении минеральных удобрений показывают, что для повышения производительности их предлагается использовать машины по перегрузочной и прямо точной технологиям.

Время цикла машины при эксплуатации ее по перегрузочной технологии с применением обычных самосвалов включает:

1ц=1т+1га1+1д+1р+1Х+1н, (1)

где 1:т - время подъезда обычного автомобиля - самосвала к разбрасывателю, ч;

^ ~~ время подъема платформы и выгрузки части удобрений в кузов разбрасывателя, ч;

Ь, - время перемещения разбрасывателя по ходу движения, необходимое для полной выгрузки удобрений из автомобиля, ч; 1р - время, затраченное на внесение удобрений, ч; 1Х- время поворота в конце гона, ч;

^ - время простоя агрегата по техническим и технологическим неполадкам, ч. В свою очередь:

ЮС_

' р ~ В р V р Н '

где в - масса удобрений, вмещающаяся в кузове разбрасывателя, т, Вр - ширина полосы внесения удобрений с учетом перекрытия между смежными проходами, м; Ур - рабочая скорость движения, км/ч; Н - норма внесения удобрений, т/га. Тогда производительность машины на внесении удобрений будет:

СВрУрН

10С + ВрУрН-(1т + 1п'п + 1д+1х + 1н) Исходя из работы низкорамной машины для внесения мине ральных удобрений определили, что грузоподъемность ее зависит от грузоподъемности транспортной машины.

Кузов машины для внесения минеральных удобрений может быть в форме прямоугольного параллелепипеда и призмы, у которой основания прямоугольники, расположенные в параллельных плоскостях. Исследования показывают, что наиболее равномерно размещаются удобрения в кузове разбрасывателя в форме призмы. Вместимость ее определяется по формуле:

V. +Ьг), (4)

где а] - длины сторон нижнего и верхнего оснований кузова, принятые равными;

Ь>1 и Ь2 - соответственно короткие стороны нижнего и верхнего оснований боковин кузова разбрасывателя; И - высота бортов кузова.

Производительность машины на внесении минеральных удобрений можно повысить при применении разбрасывающего аппарата с оптимальными параметрами.

В настоящей работе исследован случай движения частиц по лопатке ротора с воздушным напором.

Рассмотрены условия, когда удобрения равномерно подаются к ротору транспортером и шнеком

В результате вращения ротора частицы начинают перемещаться по лопатке, как по направляющей.

Из физического смысла процесса видно, что частица совершает сложное движение, поэтому приходится различать скорости движения

этой частицы и ускорения.

Па частицу действуют силы трения Рь центробежная сила Я, сила Кориолиса Р' и сила давления воздушного потока Р„ (рис. ] .)

Рис 1. Схема сил, действующих на частицу удобрения при положительном расположении лопаток ротора : 1 - кожух; 2 - диск ротора; 3 - вал; 4 - лопасть ротора.

Сила трения о поверхность лопатки от действия силы Р'к =2таг'{ и от действия силы Ррп^Г равна тД2©г^), где т - масса частицы удобрений,

Г- коэффициент трения частицы о лопатку; и- угловая скорость;

г' - скорость движения частицы по лопатке; % - ускорение силы тяжести. Центробежная сила Я = шгсо2, где г - радиус ротора. Сила давления воздушного потока определяется опытным путем.

Лопатки ротора расположены по радиусу г при а=0 и в противоположные стороны под углом а к радиальному направлению.

Дифференциальные уравнения перемещения частицы по лопатке будут иметь вид:

1. приа=0 шг" = шгоз2 - шГ(2<зг' + + Рн, (5)

2. приа<0 гпг" = (тги)2 + Рн) • (соад- Гвтсх - т-(втс**-Гсозсх + 2щг'1 (6)

3. приа>0 тг" = (тп»2+Рн)-(со5а+Г$ига' + п^па- Гш-(осоза+ 20)0, (7) где г*,г',г ~ соответственно ускорение, скорость и путь при движении

частицы по лопатке. Рассматривая произведение тг"=Т как силу, действующую на

частицу удобрений, направленную вдоль лопатки и сравнивая уравнения (5...7), находим, что максимум силы получается по уравнению (7) при а>0. Это происходит потому, что сила трения удобрений о лопатку в этом случае имеет наименьшее значение.

Заменив в уравнении (7) тг"=Т, тго£Ж, 2Гтсог'=Р^, пу> = Р, получим : Т=(К + Рн)-(соза + Г5та) + Рз1па-(РГсоза + Р^) (8)

Дальность полета 1 частицы удобрений, слетевшей с лопатки ротора с начальной скоростью Уа, проходящей через патрубок кожуха, наклоненного под углом ср к горизонту, определяется по формуле:

-—-II-¿.--(9)

8

\2

25г

н--со± а)

\

эт 2 (р

где кп- коэффициент парусности; п - частота вращения ротора, мин"1;

8 - путь, пройденный частицей за время нахождения ее на лопатке; ф- угол поворота лопатки ротора, соответствующей времени нахождения частицы удобрений на ней, рад.

ф' - угол поворота лопатки с момента попадания частицы на нее до схода в град; знак (+) принят при отрицательном расположении лопатки к радиусу, знак (-) - при положительном расположении

Теоретические разработки положены в основу обоснования конструктивно-режимных параметров низкорамной машины.

Теоретические предпосылки проверялись экспериментальным

путем.

В третьем разделе - «ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ», представлена методика для определения формы и размеров кузова низкорамной машины, исследована производительность ленточного транспортера при различных условиях работы, определены закономерности распределения минеральных удобрений от различных конструктивно-режимных параметров рабочего органа, проведены тяговые испытания машины.

Форму и размеры кузова определяли опытным путем. С этой целью в Курской ГСХА на кафедре эксплуатации машинно-транспортного парка и безопасности жизнедеятельности была изготовлена лабораторная установка. Она состоит из подвижной платформы для установки моделей кузовов автомобилей-самосвалов, механизма подъема и приемного бункера (с изменяющимися параметрами).

Число главных и второстепенных факторов устанавливали на основании математической теории планирования экспериментов. Отсей-

вающие опыты проводили по двум - трем точкам. Отсюда уравнение отклика с учетом кодированных факторов будет .

V = 4,87 - 1.069Х, +1,66Х2 +- 0,644 Х3 - 0,506Х,Х2, ^ } где X, - высота платформы разбрасывателя от поверхности поля;

Х2 - длина кузова разбрасывателя;

Х3 - ширина кузова разбрасывателя.

Анализ уравнения (10) показывает на положительное влияние длины и ширины кузова, отрицательное - его высоты от поверхности поля.

В задачу экспериментального исследования входило определение полноты опорожнения кузова автомобиля-самосвала при различной высоте, ширине, длине кузова разбрасывателя и определении времени выгрузки удобрений. С учетом изложенного, а также ГОСТ 24056-80 были проведены лабораторные исследования, для чего изготовили пять моделей кузовов автомобилей-самосвалов ЗИЛ-ММЗ-555, ЗИЛ-ММЗ-554М, КамАЗ-55102, ГАЗ-САЗ-53Б и САЗ-3508.

Высоту подъема приемного бункера изменяли с помощью подкладок от 0 до 28 мм (через 7 мм), что соответствует действительной высоте платформы кузова разбрасывателя от 0,3 до 0,8 м (через 0,1 м).

Ширину днища кузова изменяли в пределах 0,053-0,144 м (через 0,013 м), что соответствует ширине днища кузова 0,8-2,2 м (через 0,2 м).

Большие сменные боковины кузова устанавливали к днищу под углом 60°, 75° и 90°.

Опыты проводили на гранулированных и мелкокристаллических минеральных удобрениях.

Для определения возможности применения ленточного транспортера без накладок в качестве подающего органа на кафедре изготовили вторую лабораторную установку. Она состоит из ленточного транспортера, червячного редуктора, электродвигателя постоянного тока, регулятора напряжения, латора и пульта управления.

Скорость перемещения минеральных удобрений регулировали в пределах 0,00167-0,069 м/с. Угол наклона транспортера принимали 0°; 8°; 16°; 24° и 32°. Загрузка на 1 м грузонесущего элемента изменялась от 2,5 кг/м до 12,5 кг/м через 2,5 кг/м.

На лабораторной установке определяли влияние скорости перемещения туков, угла наклона транспортера и массы удобрений на его производительность.

Исследования проводили в соответствии с ГОСТ 23728-79 -ГОСТ 23730-79 и ГОСТ 24056-80.

Для определения конструктивно-режимных параметров разбрасывателя в кооперативе им. Капустина Большесолдатского района Кур-

ской области изготовили низкорамную машину (рис.2). Она состоит из рамы 1, приемного бункера 6 с ленточным транспортером 7, вертикального ротора 14, подающего шнека 15 и ходового аппарата с коленчатой осью 22. Частота вращения ротора -600... 1048 мин'1, шнека -200... 318 мин"1.

Рис.2 Схема низкорамной машины для внесения минеральных удобрений: 1 -рама; 2 - карданная передача; 3 - редуктор; 4 - редуктор цилиндрический; 5 - рабочий орган; 6 - бункер; 7 - ленточный транспортер; 8 - звездочка г=23; 9 - опора; 10 - звездочка г=15; 11 - звездочка г=12; 12 - звездочка г=17; 13 - выбросной патрубок; 14 - ротор; 15 - шнек; 16 - желоб; 17,24 - звездочки транспортера; 18 - ведущий вал транспортера; 19,20,23 - поперечные балки; 21 - колесо; 22 - коленчатая ось; 25 - вал транспортера; 26 - кронштейн червячного редуктора; 27 - соединительная муфта; 28 - редуктор червячный; 29 - звездочка г=22; 30 - звездочка г=25; 31 - редуктор конический ; 32- карданный вал; 33 - звездочка 2=26; 34 - опорная плита; 35 - звездочка 2=26.

Привод рабочих органов машины осуществляется от ВОМ трактора. Агрегатируегся с колесными тракторами класса 1,4.

Скорость движения ленты транспортера разбрасывателя равна 0,0008...0,013 м/с.

Дозы внесения минеральных удобрений при скорости движения низкорамной машины 5. ..15 км/ч составляли 0,1.. .2 т/га.

Норма высева удобрений изменяется рычагом переключения передач редуктора 4 и заменой звездочек 8 и 35.

В 1996-1997 гг. исследовали работу низкорамной машины на внесении минеральных удобрений в соответствии с программой и методами испытаний РД 1071-89 и ГОСТ 28714-90. Для проведения лабо-раторно-полевых исследований длина контрольной площадки составила 50 м, ширина 20 м, на которой устанавливали пробоотборники. За 20 м до первого ряда машина включалась в работу. Попавшие в формочки удобрения взвешивались на технических весах.

Повторность опытов, установленная по номограмме достаточно больших чисел, трехкратная. Исследование равномерности распределения минеральных удобрений проводились при движении машины со скоростью 0,7...4 м/с.

В процессе опытов частота вращения ротора с кожухом и без него принималась 600, 700, 800, 900, 1048 мин"1; влажность минеральных удобрений находилась в пределах 3...8%. Среднее значение скорости воздушного потока определялась по формуле

¥, =4лДмГ> (И)

где Ид- динамический напор;

1 - количество точек замера.

Для измерения воздушного потока, поступающего из выбросного окна ротора, применялся чашечный микроманометр ММН с пределами измерения от 0 до 200 мм водяного столба. Плотность технического спирта, равная 0,81 г/см3, изменялась нефтеденсиметром ГОСТ 128957 №118.

Скорость движения воздушного напора находилась в пределах 39...50 м/с.

Опытные данные обрабатывались методами математической статистики, установлены корреляционные зависимости. В четвертом разделе приведены «РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ».

Испытания машины, осуществленные в производственных условиях, показали, что ее можно использовать без применения дополнительных погрузчиков на краю поля и без самосвалов с предварительным подъемом платформы.

Исследованиями установлено, что полнота выгрузки (П, %) минеральных удобрений от высоты (Ь, м) платформы изменяется по линейной

а б

Рис. 3. Зависимость полноты выгрузки (П, %) минеральных удобрений из автомобилей-самосвалов от высоты платформы (Ь, м) разбрасывателя при различной ее ширине (В, м): а) В= 0,8 м; б) В= 1,2 м: 1- САЭ-3508; 2- Зил-ММЗ-555; 3-ГАЗ-САЗ-5ЭБ; 4- Зил-ММЗ-554М; 5- КамАЗ-55102

Корреляционные уравнения полноты выгрузки (П, %) минеральных удобрений (при ширине платформы 0,8 м) имеют вид

П! =-37,5411+ 67,55 (для САЭ-3508);

П2 = -55,7511 + 70 (для ЗИЛ-ММЗ-555);

П3 = -2311 + 43,4 (для ЗИЛ-ММЗ-554М);

П4 = -22,75Ь + 49,1 (для ГАЗ-САЭ-53Б);

П5 = -28,7511 + 37,33 (для КАМАЗ-55102);

Анализ уравнений показал, что полнота выгрузки удобрений у автомобиля ЗИЛ-ММЗ-555 на 28% больше, чем у ЗИЛ-ММЗ-554М.

Это объясняется конструктивными особенностями автомобилей-самосвалов.

На рис.4 показана зависимость длины Ь кузова машины для внесения удобрений от его ширины В при различной высоте платформы

от поверхности поля. Вычислены соответствующие корреляционные зависимости (при высоте кузова от поверхности поля 0,3 м): и = (3,01В + 5,23)/В (для ГЛЗ-СЛЗ-53Б);

Ь2 = (31,8 В + 4,66ув (для ЗИЛ-ММЗ-555),

Ь3 = (ЗВ ь 6,56)/В (для ЗИЛ-ММЗ-554М);

Рис. 4. Зависимость длины кузова (Ь, м) от его ширины (В, м) при различной высоте платформы при выгрузке удобрений из различных автомобилей-самосвалов: а) ГАЗ-САЗ-53Б; б) ЗИЛ-ММЗ-554М

Анализ уравнений и рис.4 показывает, что длина кузова разбрасывателя возрастает с увеличением высоты платформы от поверхности поля и снижается с увеличением ее ширины.

Для обеспечения полной выгрузки минеральных удобрений из автомобиля-самосвала ЗИЛ-ММЗ-554М при высоте днища кузова 0,3 м и ширине его 1 м длина кузова разбрасывателя равна 10 м и на 20% больше, чем при выгрузке из автомобиля ЗИЛ-ММЗ-555.

С увеличением плотности удобрений с 0,71 до 1 т/м3 длина кузова разбрасывателя уменьшается на 24%. Лонжероны рамы автомобиля должны находиться на высоте не менее 900 мм от поверхности поля.

Погрузочная высота машин для внесения минеральных удобре-

ний, измеренная до пола платформы, должна быть не более 300 мм, высота левого борта (по ходу агрегата), через который производится выгрузка из автомобиля-самосвала, равна 500 мм, правого - 1000 -1100 мм.

Ширина нижнего основания кузова 0,8-1 м, верхнего- 1,4-1,5 м, длина кузова - 6-7 м.

Средневзвешенное расстояние перевозок минеральных удобрений в хозяйствах Центрально-Черноземной зоны, рассчитанное с учетом структуры посевных площадей, доз внесения и внутрисменных расстояний, составляет 5,5 км.

Вместимость кузова разбрасывателя равна 5...6 м3. Грузоподъемность низкорамной машины для внесения удобрений - 4,5...5 т.

Неравномерность внесения минеральных удобрений кузовными машинами определялась по ГОСТ 26759-85.

На ширину рассева и неравномерность распределения удобрений влияет их влажность, норма внесения, радиус и частота вращения ротора, число лопаток и угол их установки.

Для обеспечения нормы внесения минеральных удобрений 0,1...2 т/га скорость движения ленточного транспортера находилась в пределах 0,0008...0,013 м/с.

В качестве подающего транспортера предлагается прорезиненная лента, обладающая малой гигроскопичностью. Во избежании ее пробуксовывания в качестве тягового элемента рекомендуется использовать цепь.

Для обеспечения стабильной подачи удобрений угол наклона транспортера не должен превышать 8°.

Это обеспечит нормальные условия работы распределительного устройства с горизонтальной осью вращения.

Ширина рассева удобрений (Вр, м) при норме Н=0,378 т/га и угле наклона лопаток а = +12° возрастает с увеличением диаметра ротора (Б, м) с кожухом по дробно-рациональной зависимости:

В ^8,290-1,65 (12)

р В

С увеличением диаметра ротора с 0,5 до 0,92 м ширина рассева удобрений увеличилась на 10%. Диаметр его принимаем 800...900 мм.

Неравномерность внесения минеральных удобрений (М, %) снижается с увеличением числа лопаток (Ъ, шт):

_ 13Дг+5,4 (13)

р 2

Анализ уравнения (13) показывает, что с увеличением лопаток от одной до трех неравномерность внесения удобрений снизилась на 3,6%. При увеличении числа лопаток с четырех до шести неравномер-

ность распределения туков уменьшилась на 0,9% и при этом возрастает масса ротора. Поэтому число лопаток принимается равным 3...4.

Ширина полосы внесения удобрений при установке лопаток по радиусу равна 14... 16 м. При установке лопаток под углом а = 42° (относительно радиуса ротора в сторону его вращения)ширина полосы внесения возрастает на 4,4%. При а = -15° ширина распределения туков по отношению с радиальным расположением лопаток снизилась на 6,5%. Следовательно, наиболее рациональным является угол установки 0... + 120.

Опытами установлено, что с увеличением частоты вращения ротора (п, мин"1) возрастает ширина внесения удобрений (В, м):

Вр =3,55.1<Т3я+13 (И)

Незначительное увеличение ее объясняется тем, что с увеличением частоты вращения ротора удобрения приобретают пылевидное состояние. При частоте вращения ротора 1048 мин'1 и норме внесения удобрений Н = 95 кг/га с кожухом ширина рассева составляет 14 м. При частоте вращения ротора 600 мин"1 ширина внесения туков снижается на 7% и составляет 13 м. С увеличением нормы внесения удобрений с 95 кг/га до 650 кг/га ширина рассева возрастает до 17 м. Коэффициент парусности равняется 0,05...0,32.

Исследования показали, что при частоте вращения ротора 800... 1048 мин"1 и норме внесения 378 кг/га ширина полосы распределения составляет 16.. . 16,5 м, а неравномерность рассева снижается на 0,56%. Поэтому частота вращения ротора рекомендуется 800...900мин'\

Лабораторно-полевые исследования, проведенные в кооперативе им. Капустина Курской области, показали, что неравномерность внесения минеральных удобрений ротором с кожухом равна 9,6-16,6%, без кожуха - 13,2-28% (рис.5).

При распределении минеральных удобрений горизонтальными дисками, установленными на машине 1-РМГ-4, неравномерность их равна 31%. Поэтому вертикальный ротор с кожухом можно использовать на машине для внесения минеральных удобрений.

Неравномерность внесения минеральных удобрений (Ы, %) возрастает с увеличением скорости (V, м/с) движения машины (Н = 95 кг/га с кожухом):

Ы1 = 1,18У +13,18 (15)

При увеличении скорости движения машины с 0,7 до 4 м/с и внесении туков по 287 кг/га ротором с кожухом неравномерность возросла на 4%. С увеличением нормы внесения удобрений с 95 кг/га до 378 кг/га неравномерность уменьшилась на 2,2%. При работе ротора без кожуха неравномерность распределения удобре-

ний по ширине внесения возрастает. Так, при внесении удобрений по 378 кг/га и скорости движения машины 2,9 м/с неравномерность увеличилась с 14,4% (с кожухом) до 22,2%. Это объясняется неравномерностью подачи туков к распределяющему органу, различным рельефом поля, меньшим воздушным напором и завихрением туков над ротором.

а б

Рис.5 Зависимость неравномерности внесения минеральных удобрений (4%) ротором с кожухом и без кожуха от скорости движения машины (V, м/с) при различных нормах внесения туков (Н, т/га): а - без кожуха; б - с кожухом.

Опыты показали, что мощность, потребляемая ротором, возрастает с увеличением секундной подачи по линейной зависимости.

Потребляемая мощность на работу машины для внесения удобрений показывает, что ее необходимо агрегатировать с тракторами тягового класса 1,4-МТЗ-80/82.

В пятом разделе «ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОПЫТНОЙ НИЗКОРАМ-НОИ МАШИНЫ» приведены результаты производственных испытаний.

Сравнительные испытания опытной низкорамной машины проводили в производственных условиях с кузовной машиной для внесения минеральных удобрений 1-РМГ-4. При использовании низкорамной машины удобрения на край поля доставляли на автомобиле-самосвале и

выгружали их в кузов разбрасывателя (рис.6).

± 2

Рис. 6 Выгрузка удобрений из автомобиля-самосвала в кузов низко-

рамного разбрасывателя.

Для этого тракторист опускает машину (1) в крайнее нижнее положение. Затем автомобиль-самосвал (2) задним ходом подъезжает к левому борту кузова в передней части его и поднимает платформу самосвала с грузом. После этого тракторист включает первую передачу и перемещает машину по ходу движения до пол ной выгрузки удобрений из кузова автомобиля-самосвала. Время подъезда его к машине и выгрузки удобрений из кузова автомобиля-самосвала составляет 40 ... 60 с.

В результате обработки данных установили, что производительность опытной машины за час сменного времени равна 8 га, базовой -5,7 га. Рост ее объясняется увеличением ширины захвата с 10 до 14 м. Рабочая ширина лопатки составляет 50. ..80 мм.

Увеличение скорости движения машин на 32% повышает их производительность на 20%, а сопротивление и мощность, расходуемую через ВОМ на перекатывание - на 23%, расход топлива снижается на 26,8%.

Внедрение низкорамной машины в сельском хозяйстве снизит затраты труда по сравнению с базовой машиной 1-РМГ-4 на 12,5...25%, а приведенные затраты - на 13...22,2%. Годовой экономический эффект от применения низкорамной машины составит 39508 руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

На основании проведенного теоретического и экспериментального исследования можно сделать следующие выводы и рекомендации производству

1. Кузов машины для внесения минеральных удобрений необходимо изготовлять в форме призмы. Ширина нижнего основания его равна 0,8... 1 м, верхнего 1,4... 1,5 м, длина кузова 6.. 7 м. Высота левого борта по ходу агрегата (через который загружаются удобрения из авто- в мобиля-самосвала) равна 0,5 м, высота правого борта - 1 ...1,1 м. Средняя высота удобрений в кузове разбрасывателя после его заправки составляет 0,7...0,8 м. При длине кузова 6 м, ширине нижнего основания 0,8 м, верхнего - 1,4 м вместимость кузова разбрасывателя равна 5 м3.

2. Грузоподъемность низкорамной 'машины равна 4,5 ... 5 т при эксплуатации с тракторами тягового класса 1,4 кН.

3. С увеличением радиуса ротора с 0,25 м до 0,46 м ширина рассева удобрений возрастает на 10% (Н = 0,378 т/га). При диаметре ротора равном 0,8. ..0,9 м, необходимое количество лопаток равно 3. ..4.

Рациональный угол установки лопаток относительно радиуса ротора в сторону его вращения при внесении гранулированных удобрений а = 0... + 12°, рабочая ширина лопатки равна 50.. .80 мм.

4. Повышение частоты вращения ротора с бООмин"1 до 900мин~1 (Н = 0,095 т/га) увеличивает ширину рассева удобрений на 7%. Ширина рассева удобрений ротором с кожухом при Н=0,095.. 1,218 т/га составляет 14... 19 м, без кожуха - 12... 16 м. С дальнейшим увеличением частоты вращения ротора с 800 до 1048 мин"1 ширина внесения возрастает незначительно (на 3%), поэтому частоту вращения ротора принимаем 800...900 мин"1.

5. Неравномерность внесения минеральных удобрений распределительным устройством с горизонтальной осью вращения с кожухом равна 9,6 ... 16,6%, без кожуха - 13,2 ... 28 %. При распределении минеральных удобрений горизонтальными дисками, установленными на машине 1-РМГ-4, неравномерность внесения их равна 31 %.

6. С увеличением скорости движения опытной машины на внесении минеральных удобрений с 0,7 до 4 м/с при норме внесения 287кг/га с кожухом неравномерность внесения их возросла на 4% и удовлетворяет агротехническим требованиям.

7. Опытную низкорамную машину с трактором МТЗ-80 рекомендуется использовать по перегрузочной технологии с применением обычных однотипных автомобилей-самосвалов.

Часовая производительность опытной машины по сравнению с 1-РМГ-4 при внесении туков по 0,4 т/га и расстоянии перевозок 5 км

возросла в 1,74 раза.

Внедрение низкорамной машины в сельском хозяйстве позволит снизить затраты труда на внесение минеральных удобрений по сравнению с 1-РМГ-4 на 12,5 ..25 %, приведенные затраты денежных средств - на 13...22,2 %. Годовой экономический эффект составит 39508 руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Лепшеев О.М. Результаты исследований процессов рассева минеральных удобрений центробежным вертикальным ротором. -Курск:: Изд-воКГСХА, 1997,- С..51-55.

2. Лепшеев О.М. О повышении производительности машин на внесении минеральных удобрений. -Курск: Изд-во КГСХА, 1997.- С. 24-25.

3. Репетов АН., Лепшеев О.М. Низкорамная машина для внесения минеральных удобрений // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1996. -№11. -С. 8-9.

4. Репетов АН., Лепшеев О.М. Совершенствование механизации внесения минеральных удобрений // Кукуруза и сорго,- 1997. -№6. С. 16-18.

5. Репетов А.Н., Лепшеев О.М. Кузов низкорамной машины для внесения минеральных удобрений. // Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1997. - №4. -С. 13-14.

6. Репетов А.Н., Лепшеев О.М. Машина для внесения минеральных удобрений И Тракторы и сельскохозяйственные машины. -1997. -№8. -С. 10-11.

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.