автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров пружинно-винтового ворошителя минеральных удобрений для зернотуковой сеялки

На правах рукописи

НУКЕШЕВ САЯХАТ ОРАЗОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРУЖИННО-ВИНТОВОГО ВОРОШИТЕЛЯ МПНЕРАЛЪНЫХ УДОБРЕНИЙ ДЛЯ ЗЕРНОТУКОВОЙ СЕЯЛКИ

05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Республика Казахстан Алматы 1998

Работа выполнена в Акмолинском аграрном университете им.С.Сейфуллина.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Д.З.Есхожин

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, член - корреспондент АН РК и Российской АСХН Алшынбай М.Р.

кандидат технических наук, доцент Жаксыбаев Ч. Ж.

Ведущая организация: Казахский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки

заседании диссертационного совета К 14.37.03 по присуждению ученой степени кандидата наук при Казахском Государственном Аграрном Университете по адресу:

480021, Республика Казахстан, г. Алматы, пр.Абая 8, КазГосАгр. Университет, корпус 1, ауд. 84.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан " ¿с* 1998 г.

Защита состоится

1998 г, в /4 часов на

Ученый секретарь диссертационного совета

г

КОНЫСБАЕВ К. К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. По Республиканской программе стабилизации, пост-■фиватизационпого развития и поддержки АПК к 2005 году прогнозируется до-зести объем производства зерна до 15-18 млн. тонн в год. При этом одним из эсновных условий увеличения урожайности зерновых является рациональное и эффективное использование минеральных удобрений.

Существующие зернотуковые сеялки для внутриггочвенного, локального знесения минеральных удобрений не в полной мере отвечают агротехническим гребованиям. Основной причиной некачественного внесения является образо-зание сводов в туковом ящике над высевными окнами, что связано с сложными физико-механическими свойствами гуков, которые резко меняются в зависимо-;ти от содержания влаги. При повышении влажности некоторые туки переходят 5 пластическое, тестообразное состояние, а другие образуют комья различной зеличины, скапливающиеся у высевных окон. В результате нарушается техно-югический процесс высева, что ведет к неравномерности посевов и недобору фожая.

Для получения устойчивого и надежного высева минеральных удобрений гребуется разрушение сводов над высевными окнами, принудительная подача гуков к высевающим катушкам. Несмотря на то, что известно большое количе-;тво конструктивных и исследовательских попыток решить эту проблему, она тродолжает оставаться узким местом в системе посевных машин, требует глубокого теоретического и экспериментального изучения, создания перспектив-шх, универсальных конструкций и поэтому является актуальной.

Настоящая работа выполнена в рамках планов НИР кафедры "Техническая механика и инженерная графика" аграрного университета им. С.Сейфуллина -.Астаны на 1993-1998 гг.

Целью работы является обоснование параметров ворошителя для мине->альных удобрений, установливаемого в туковом яхцике сеялки СЗС-2,0 и обес-1ечивающего катушечно-штифтовый высевающий аппарат непрерывным потоком удобрений.

Задачи исследования:

1. Разработать и обосновать конструктивную схему ворошителя для мине->альных удобрений и теоретически обосновать основные зависимости между ;го конструктивными и технологическими параметрами;

2. Определить оптимальные значения технологических и конструктивных гараметров и выявить основные зависимости между ними и качеством работы;

3. Проверить работоспособность ворошителя с туками различной влажности \ дать сравнительную оценку высева с разрабатываемым ворошителем и без ¡его;

4. Провести технико-экономическую оценку экспериментального аппарата.

Объект исследования. Пружинно-винтовой ворошитель минеральных

/добрений.

Предмет исследования. Технологический процесс высева минеральных одобрений зернотуковой сеялкой.

Научная новизна исследования. Разработана классификация ворошитель-ных устройств; обоснована рациональная конструкция винтового ворошителя в виде цилиндрической пружины сжатия с одним скользящим концом, новизна которого подтверждена предварительным патентом РК KZ (В) (11) 4879; получено дифференциальное уравнение движения частицы минерального удобрения по витку пружины, решение которого определяет основные зависимости между конструктивными и технологическими параметрами винтового ворошителя; экспериментально получены зависимости неравномерности высева от конструктивных и технологических параметров ворошителя, позволяющие оптимизировать процесс равномерного внесения туков; экспериментально определены значения основных параметров принудительной вибрации ворошителя. Новизна конструкции винтового ворошителя с принудительной вибрацией подтверждена предварительным патентом Республики Казахстан К2(А)(И)6444.

Практическая ценность работы. Результаты исследований могут быть использованы проектно-конструкторскими организациями при разработке туко-высевающих аппаратов посевных машин. Винтовой ворошитель позволяет соблюдать агротребования по локальному внесению минеральных удобрений. При его использовании в 2-5 раз (в зависимости от влажности) уменьшается неравномерность и неустойчивость высева, в 2,5-4 раза увеличивается предел влажности удобрения, при котором обеспечивается требуемое качество высева. Ворошитель может изготавливаться в хозяйственных условиях.

Внедрение. Сеялка с винтовыми ворошителями внедрена в совхозе "Софи-евский" Акмолинской области. Результаты исследования винтового ворошителя приняты АО "АГРОМАШ" г. Астаны для использования при разработке машин для растениеводства.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены на научно-технических конференциях Акмолинского аграрного университета им.С.Сейфуллина в 1995-1998 гг., на юбилейной конференции КазНИИМЭСХ в 1998 г., на международной научно-практической конференции КазНИИЭО АПК и на расширенном заседании кафедры "Машиноисполь-зование" Казахского Государственного Аграрного Университета в 1998 году.

Публикация. По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей, получены 2 предварительных патента на изобретение Республики Казахстан.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников и приложения. Работа изложена на 162 страницах, в том числе 43 рисунков, 9 таблиц, 106 наименований использованных источников и 40 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, изложена цель исследования, новизна работы и приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены физико-механические и технологические свойства минеральных удобрений, существенно влияющие на работу посевных машин, агротехнические требования, предъявляемые к процессам дозирования

и распределения удобрений, приведен обзор конструкций сводоразрушающих устройств, ворошителей и дан анализ исследовательских работ.

Наиболее известными исследователями в области совершенствования посевных машин являются такие ученые как: В.П.Горячкин, М.Н.Летошнев,

A.Н.Семенов, А.Б.Лурье, М.Р.Алшынбаев, А.Н.Карпенко, П.В.Сысолин,

B.Е.Комаристов, Мордухович, С.В.Кардашевский, Н. Б. Бок и др. Ими создана теория технологического процесса высева, которая позволяет совершенствовать качественные показатели высевающих аппаратов. Вопросам повышения равномерности истечения путем применения сводоразрушающих и вороши-тельных устройств посвящены работы А.Г.Тарасова, Д.З.Есхожина, Л.И.Нуждова, О.М.Кошанова, М.А.Адуова и др.

Существующие конструкции ворошительных устройств по виду движения, совершаемого рабочим органом, могут быть классифицированы на вращательные, возвратно-поступательные, колебательные, вибрационные и комбинированные.

Несмотря на их многообразие, практическое применение нашли простые по конструкции лопастные, пальцевые, дисковые вращающиеся ворошители. Эти ворошители могут быть эффективными при внесении туков стандартной влажности, при высеве мелкосеменных культур. Но на практике в основном приходится высевать слежавшиеся, комковатые, влажные, липкие и вязкие удобрения. Так одно и то же минеральное удобрение в зависимости от влажности обладает различными свойствами, оказывающими значительное влияние на работу туковысевающих устройств. Как отмечают М.Г.Догановский и Е.В.Козловский, повышенная влажность для большинства минеральных удобрений недопустима, так как в этом случае становится невозможным их механизированный рассев.

Интенсивная технология предусматривает внесение в почву различных норм удобрений, от 50 до 600 кг/га. Меньшие нормы вносятся при рядковом, припосевном внесении, которое требует небольших размеров высевных отверстий, что в свою очередь обуславливает неизбежность образования сводов над высевными окнами. Образование сводов настолько сложный процесс (для влажных удобрений неизбежный процесс), что создать универсальное сводо-разрушающее, ворошительное устройство, эффективно работающее в различных бункерах с любым трудносыпучим материалом, до настоящего времени не удалось.

На основании проведенного обзора конструкций и анализа исследовательских работ был сделан вывод, что существующие ворошительные устройства не способны к внесению минеральных удобрений повышенной влажности. Отсюда следует необходимость разработки ворошителя, исключающего сводообразование и застойные зоны, измельчающего комки и обеспечивающего туковысевающий аппарат непрерывным потоком удобрений.

Исходя из вышеизложенного в конце главы сформулированы задачи исследования.

Во второй главе обоснована конструкция ворошителя в виде винтовой спирали и проведено теоретическое обоснование основных зависимостей между его конструктивными и технологическими параметрами.

В конструктивные требования создания ворошителя входят эффективность устранения застойных зон и крепи сводов над высевным окном, способность принудительно подавать удобрения к высевающему аппарату. Исходя из формы и места сводообразования был разработан винтовой ворошитель, выполненный в виде цилиндрической пружины сжатия и закрепленный одним концом жестко на вращающемся валу. Схема винтового ворошителя приведена на рисунке 1а. Винтовая спираль 4 расположена соосно валу ворошителя, напротив высевных окон. Один конец пружины свободно скользит по валу, что позволяет ей работать на растяжение и сжатие и способствует самоочистке, т.е. исключает налипания туков на спирали. Винтовой ворошитель предупреждает образование сводов и застойных зон, измельчает комки в удобрениях, препятствует прямому попаданию их в высевные окна и принудительно подает туки в дозирующие устройства.

Для внесения удобрений повышенной влажности предлагается другой вариант ворошителя, с принудительной вибрацией, рис. 16.

Экспериментальный винтовой ворошитель

1 - зерновой ящик; 2 - туковый ящик; 3- штифтовая катушка; 4- винтовой ворошитель; 5 - вибратор.

Рисунок 1

Принудительные колебания пружины осуществляются за счет вибратора 5, которая работает по принципу кулачковой предохранительной муфты. Одна половина кулачка жестко закреплена к свободно скользящему концу пружины, а другая - к корпусу бункера. При вращении пружины с подвижной частью

вибратора происходит проскальзывание последнего относительно неподвижной части. Меняя высоту и количество кулачков можно получить определенные значения амплитуды и частоты колебания пружины.

Для теоретического обоснования основных зависимостей между конструктивными и технологическими параметрами винтового ворошителя рассмотрена материальная частица (частица минерального удобрения) М, с массой т, находящаяся на вращающейся винтовой поверхности под действием различных сил в равновесном состоянии, рис.2а. На этом рисунке изучаемое явление представлено в наглядном изображении, а на рис.26 - на фронтальном и справа видах, где

шв N1 № N2

¿N2 тш2г

тп

тг

а (р т/^

а2

2 тг— ей

а

1=г tg а

Л

Л

<р

- сила веса материальной частицы;

- нормальная реакция винтовой поверхности на частицу;

- сила трения частицы о винтовую поверхность;

- нормальная реакция окружающей среды (среды минерального удобрения);

- сила трения частицы об окружающую среду;

- центробежная сила инерции в переносном движении, в движении частицы вместе с винтовой поверхностью;

- центробежная сила инерции в относительном движении, при скольжении частицы по винтовой поверхности;

- тангенциальная сила инерции в относительном движении;

- аксиальная сила инерции в относительном движении;

- Кариолисова сила;

со - угловая скорость вращения винтового ворошителя;

г - радиус винтовой поверхности (измеренный по средней

линии винтовой поверхности);

- угол подъема винтовой линии;

- постоянная винтовой поверхности;

- коэффициент трения частицы о материал винтовой поверхности;

- коэффициент внутреннего трения;

- угол поворота в переносном движении (точки винтовой поверхности за время 1);

- угол поворота в относительном движении (скольжении частицы по винтовой поверхности за время 0;

8 - угол, определяющий абсолютное движение частицы в

момент времени 1

Составлены уравнения равновесия действующих на материальную частицу сил по направлениям подвижных осей N1, N2 и ^N5.

К теоретическому обоснованию основных зависимостей

Рисунок 2

с!2

1 1 2 (Иг

— -пщСо£=О (1) ск )

/¡Ж =

I 1 1 1 ¿// Л2

После математических преобразований получено неоднородное дифференциальное уравнение второго порядка

ДГ^ + = Г + /Д (2)

йГ Л 2 4/ 2

где

\-tgaSina-fiSina

IV ^

/^та-Сояа «г.

ч ч

где г) - коэффициент, определяющий отношение относительного перемещения к переносному.

В общем случае линейное однородное уравнение (2), если правая часть равна нулю, описывает колебательный процесс, где постоянные при первом и втором дифференциалах дают параметры затухания и собственную круговую частоту. Правая часть уравнения (2), не равная нулю называется возмущающей функцией или реакцией на внешнюю нагрузку. В нашем случае общее решение неоднородного уравнения с постоянными коэффициентами ищут как сумму общего решения однородной и частного решения неоднородной частей, т.е.:

<Р = <РХ + <Р2 с3)

Тогда решения и <рг будут найдены в уравнениях, соответственно:

Щ +1фх =/2К,

(4)

Nip +L<p = Sin(l-T])wt + f2Cos(l-r})wt

2

отсюда

_f2K t N(f2K~L<p0)

1 L L2

l-e~N

v

(5)

(6) (7)

Угол скольжения частицы по витку ворошителя, закон движения частицы окончательно имеет вид

И(/2К-Ь1Ъу>)( £Л

(р =

L

Lr

1-е "

+

(8)

w L

Уравнение (8) определяет зависимости относительного перемещения частицы материала от различных конструктивных и технологических параметров ворошителя.

В этой формуле:

cor - включает частоту вращения и

^ = 2/, К2 ~ ~~ радиус пружины;

Ч

N =

1 - J\Sina - Sinatga flSina - Cosa

- зависит от угла подъема винтовои линии а;

Теоретический анализ уравнения (8) проведен с привлечением ПЭВМ. Варьируя значениями а, г и со и задаваясь коэффициентом ворошения г|, определены их оптимальные сочетания.

В третьей главе изложены задачи, программа экспериментальных исследований, описана экспериментальная установка, а также методика экспериментальных исследований.

В основу методики экспериментальных исследований и оценки показателей работы винтового ворошителя были приняты требования и рекомендации существующих ОСТов.

Основные эксперименты, осуществлялись на основе центрального композиционного ротатабельного плана второго порядка. В них определялись влияние конструктивных и технологических параметров винтового ворошителя на неравномерность высева между аппаратами и неустойчивость высева и оптимальные значения параметров винтового ворошителя. За неравномерность вы-

сева между аппаратами принимается коэффициент вариации массы удобрений, попавшей на отдельные противни, установленные на общую ширину перпендикулярно направлению движения. А за неустойчивость высева принимается коэффициент вариации средней массы удобрений, высеянные за повторности. Устанавливались зависимости количества и качества высева катушечно-штифтового аппарата с винтовым ворошителем от влажности гранулированных и порошковидных туков. При этом увлажнение удобрений произведены искусственным путем, начиная от исходной с интервалом через 4%.

Выявлялась степень разрушения гранул удобрений ворошителем. Метод ее определения основан на пропускании каждой фракции (поЗ кг) удобрений (от 1 до 2; от 2 до 3; от 3 до 5; от 5-15 мм) через винтовой ворошитель. Отношение веса фракций, прошедших в нижний класс к исходному весу составляет степень повреждения гранул.

Неравномерность высева вдоль рядка определена путем высева одним аппаратом на бегущую ленту, разлинеенную на участки по 5 см, где закреплены блок противней, на которые производится высев.

В лабораторных опытах также установлена зависимость неравномерности высева от частоты, амплитуды колебаний при принудительной вибрации пружины и определены их оптимальные значения. Лабораторно-полевые исследования с целью выявления эффективности винтового ворошителя с оптимальными конструктивными параметрами, установленного в туковом ящике сеялки СЗС-2,0, проведены на припосевном внесении гранулированного суперфосфата. Контрольные опыты проведены сеялкой аналогичной марки без ворошителя.

В четвертой главе представлены результаты исследования влияния кон-труктивных и технологических параметров винтового ворошителя на качественные показатели высева удобрений.

По данным поисковых опытов с винтовым ворошителем на высеве гранулированного нитроаммофоса установлено, что фактор Х4 - толщина проволоки пружины в выбранных пределах (4-5 мм) варьирования на неравномерность и неустойчивость высева не влияет. Увеличение интервала варьирования Х4 вызовет чрезмерную жесткость пружины и она будет работать в качестве транспортера или наоборот, мягкая пружина в среде удобрений будет скручиваться и применение ее станет неэффективным из-за сильного уменьшения межвитково-го пространства, что ведет к снижению эффекта ворошения и увеличению перетирания гранул.

Поэтому данный фактор был исключен из числа входных и зафиксирован на нулевом уровне (4,5 мм).

При проведении основных лабораторных исследований устанавливалась зависимость качества высева от конструктивных и технологических параметров аппарата. В ходе этих экспериментов переменными факторами приняты наружный диаметр Б, мм (Х1), шаг пружины Б, мм (Хг) и соотношение частот вращения высевающей катушки и ворошителя К (Х3). Выходными параметрами для оценки качества высева приняты неравномерность высева между аппаратами и неустойчивость высева. После реализации намеченных опытов в соответствии с

принятой матрицей планирования и обработки результатов опытов получены уравнения качественных показателей высева в канонической форме: У, -1,86 = 2,4431^ +1,211XI + 0.60X*, (9)

У2 -1,48 = 2,ШХ\ + \,ЗХ1 + 0,58Л'32, (10)

где У1 - неравномерность высева между аппаратами;

У2 - неустойчивость высева.

Рассматривая математические модели неравномерности и неустойчивости высева следует отметить, что поверхности отклика представляют собой эллипсоиды вращения и имеют минимум функции в центре фигуры, так как все коэффициенты модели имеют положительные знаки. Координаты центра фигуры являются оптимальными значениями конструктивных параметров ворошителя. Для их определения применен графоаналитический способ, основанный на рассмотрении двумерных сечений поверхности отклика Уь совмещенных с двумерными сечениями поверхности отклика У2 и выборе условных экстремумов. Совмещенные двумерные сечения поверхностей откликов У1 и У г, при фиксированном значении О (Х1) показаны на рисунке 3.

Совмещенные двумерные сечения поверхностей откликов, характеризующие неравномерность и неустойчивость высева

5

30 25

20

(5 10

\ ч N^4

/ с '/// / * - / [ш '-Зе у * ТП

-А г\ 1 /

К

0,Ч5к 0,909 1,363 Ц18 2.273 Отношение частоты вращения ворошителя к частоте вращения катушки

-неравномерность высева между аппаратами

---.неустойчивость высева

Рисунок 3

Также были построены и анализированы совмещенные двумерные сечения поверхностей откликов при фиксированных оптимальных значениях 8(Х2) и К(Хз) При раскодировании факторов получены: диаметр пружины Б-56мм, шаг пружины Б=21 мм и соотношение частот вращения ворошителя и катушки

К=1,25.

С учетом этих значений была сделана корректировка теоретической зависимости (8), после чего она приняла вид

Ф = 0,5а)1 + 37,85(1 -е°>0035ог) + (4Д78тО,5«й + 2,75со30,5о*)-^, рад (11)

Важным показателем работы ворошителя является возможность внесения переувлажненных удобрений. Для определения разницы между гравитационным (без ворошителя) дозированием удобрений и с применением винтового ворошителя были проведены сравнительные эксперименты. Сравнение показало, что применение винтового ворошителя в 2,5-4 раза увеличивает пределы влажности при котором соблюдается устойчивый и равномерный высев (рис.4, 5, 6). Пределом влажности, при котором неравномерность и неустойчивость высева катушечно-штифтовым аппаратом с использованием винтового ворошителя не превышают допустимых отклонений, являются: для гранулированного нитро-аммофоса - 20-21%, для порошковидного суперфосфата 18-20%.

Зависимости количества высева гранулированного нитроаммофоса от его влажности ■

« и го 21 влажность, %

Рисунок 4

Количество высева, г/мин

ръ

о

о

я В о л>

а °

ц я

ь 2

§

II

к

ча

о о

о

Е к ч г»

¡3 СИ

I

га о

о\ о из

И

о

43

о е

д

И п й а

га

и р

с*

О-

О о ч

/ ./1 1! / | )\ /1

4 1 Г ! 1 1

I г 1 / / / ■/

А / / у / /

V.' ^

V 1

со 0> га к о а

о о ч £

-2 о

■э- я

о л

О о

^ 2

рэ Ч

ч га

ы »=

Я я О ТЗ

ч о = Е

о о

о

-5 О

о/

Неравномерность высева между аппаратами, /о ¡а

с> ^ С а

О -1 о

И

Дальнейшее повышение влажности удобрений приводит к резкому снижению производительности штифтового высевающего аппарата и увеличению неравномерности высева. Такой же характер высева наблюдаете я и при работе ка-тушечно-штифтового высевающего аппарата без ворошителя, но уже при низких значениях влажности. При этом пределы влажности составляют: для гранулированного нитроаммофоса - 4-6%, для порошковидного суперфосфата - 68%. Это объясняется налипанием туков между штифтами. В результате удобрения увлекаются только за счет сил трения.

В лабораторных опытах определена степень разрушения гранул удобрений винтовым ворошителем. При этом каждая фракция удобрения была пропущена через винтовой ворошитель при снятых штифтовых катушках и открытых высевных окнах, что позволило раздельно оценить повреждающую способность ворошителя. Данные опытов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Разрушение гранул нитроаммофоса винтовым ворошителем

Влажность - 4,2%

' Размер гранул, мм Разрушение гранул, %

>5 14,64

3-5 3,38

2-3 2,95

1-2 2,84

Степень повреждения гранул размером 1-5 мм незначительна. Очевидно частицы небольшого размера успевают пройти межвитковое пространство практически без повреждений. Так как они составляют основную часть удобрений (около 90%), то можно утверждать допустимость степени разрушения гранул винтовым ворошителем.

Экспериментально установлены зависимости неравномерности высева от амплитуды, частоты колебания и шага пружины при ее принудительной вибрации. Проведенные многофакторные эксперименты и анализ полученной модели позволили установить следующие оптимальные значения: амплитуда колебания - А=8-9 мм, частота колебаний - >.=210-220 мин'1 и шаг - 8=15-20 мм.

Были изготовлены из капролакгама вибраторы с вышеуказанными оптимальными параметрами и определялось неравномерность и неустойчивость высева гранулированного нитроаммофоса с влажностью 21,2%, которое является критической при высеве с винтовым ворошителем без принудительной вибрации. Полученные результаты незначительно отличаются от соответствующих показателей при высеве без вибрации. Поэтому можно заключить, что применение принудительной вибрации для винтового ворошителя нецелесообразно (усложнение конструкции), так как штифтово-катушечный аппарат неработоспособен при повышении влажности гранулированных удобрений более 20%.

Лабораторно-полевые испытания сеялки СЗС-2,0 с винтовыми ворошителями проводились в период посевных работ 1995-1998 гг. на территории совхоза "Софиевский" Акмолинской области.

Результаты производственных опытов приведены в таблице 2.

Прирост урожая на опытных полях по сравнению с контрольными объясняется качественным распределением удобрений по площади, в результате чего растения получают оптимальное минеральное питание, повышается засухоустойчивость и устойчивость к заболеванию корневой гнилью. Средние урожайности при высеве без ворошителя и без применения удобрений отличаются незначительно. Это объясняется тем, что без ворошителя забивались высевные окна, образовывались своды и прекращался высев.

Таблица 2

Результаты производственных опытов

№ делянки Площадь, га Урожайность, и/га Средняя урожайность, и/га

1996 1997 1998 1996 1997 1998

1 с воро- 2 шите- 3 лем 0,4 11,67 8,81 7,2 11,92 9,04 7,58

0,4 12,3 9,13 7,7

0,4 11,79 9,17 7,85

4 без 5 вороши- 6 теля 0,4 8,9 6,5 5,22 8,91 6,61 4,78

0,4 9,13 6,9 4,62

0,4 8,7 6,43 4,5

без удобр. 100 8,6 6,5 4,48 8,6 6,5 4,48

В пятой главе определена экономическая эффективность от внедрения винтовых ворошителей на припосевном внесении гранулированного суперфосфата. Годовой экономический эффект от внедрения одной сеялки СЗС-2,0 с тремя винтовыми ворошителями составляет 282 311 тг или 3 485 долларов США.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Несмотря на многообразие сводоразрушающих и ворошительных устройств, практическое применение нашли простые по конструкции лопастные, пальцевые, дисковые ворошители, которые могут быть эффективными при внесении туков стандартной влажности. Обзор конструкций и анализ исследовательских работ позволяет заключить, что существующие ворошительные устройства не способны к внесению минеральных удобрений повышенной влажности.

2. Предложенная классификация ворошительных устройств, в основу которой заложен вид движения рабочего органа и особенности исполнения его конструкции позволяет проследить перспективу их развития и осуществить выбор эффективного ворошительного устройства для влажных туков.

3. Обосновано применение конструкций ворошителя в виде цилиндрической пружины сжатия, с одним закрепленным концом на горизонтальном вращающемся валу, расположенного напротив высевных окон. Его конструкция защищена двумя предварительными патентами Республики Казахстан.

4. Получено дифференциальное уравнение движения частицы минерального удобрения по витку пружины, решение которого выявляет основные зависимости между конструктивными и технологическими параметрами винтового ворошителя.

5. Получены математические модели второго порядка, адекватно описывающие зависимости неравномерности и неустойчивости высева от конструктивных и технологических параметров. Определены оптимальные параметры винтового ворошителя, установленного в туковом ящике сеялки СЗС-2,0:

- наружный диаметр пружины Б=56 мм;

- шаг пружины 8=21 мм;

- соотношение частот вращения винтового ворошителя и штифтовой катушки К= 1,25;

- толщина проволоки пружины с!=4,5 мм;

- длина пружины 11^=450 мм;

6. Выявлено, что штифтово-катушечный аппарат при влажности гранулированного нитроаммофоса 7-8% и порошковидного суперфосфата 8-10% - практически перестает высевать. Применение винтового ворошителя, в 2,5-4 раза увеличивает пределы влажности, при котором соблюдается устойчивый и равномерный высев.

Степень разрушения гранул винтовым ворошителем у частиц больших размеров (5-15 мм) выше в сравнении с частицами меньших размеров. Степень повреждения гранул размером 1-5 мм незначительна и находятся в пределах 2,83,4%.

7. Экспериментатьно определены оптимальные значения параметров принудительной вибрации пружины:

- амплитуда колебания А=8-9 мм;

- частота колебания Я=210-220 кол/мин;

- шаг пружины 15-20 мм.

8. Установлено, что применение принудительной вибрации для винтового ворошителя, при повышении влажности туков более 20% нецелесообразно.

9. Производственные опыты показали, что урожайность посева сеялкой с винтовыми ворошителями выше урожайности контрольного участка на 2,433,01 ц/га.

Годовой экономический эффект от внедрения одной сеялки с винтовыми ворошителями составляет 282 311 тг или 3 485 долларов США.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Нукешев С.О. Обоснование конструкций винтового ворошителя для удобрителей //Вестник науки АСХИ №4.1996. -с.295-296.

2. Нукешев С.О., Тасщанов Б.Д. Некоторые результаты исследования винтового дозатора и ворошителя минеральных удобрений // Научные труды Куста-найского СХИ, часть1. Кустанай, 1996. -с.149-150.

3. Нукешев С.О. и др. Предварительный патент РК №4879. Высевающее устройство. Опубл. 15.08.97.

4. Нукешев С.О. и др. Предварительный патент РК №6444. Высевающее устройство. Опубл. 12.05.98.

5. Нукешев С.О. О путях повышения качества внесения минеральных удобрений в производстве зерна // Материалы научно-технической конф. /Сборник научных трудов АкмАУ им. С.Сейфуллина, т.2. Акмола: 1998. -с.21-23.

6. Нукешев С.О., Есхожин Д.З. Винтовой ворошитель минеральных удобрений и теоретическое обоснование его параметров // Информ. Листок №40-98. Акмолинский ЦНТИ, Астана: 1998. -4с.

7. Нукешев С.О. Анализ конструкций сводоразрушающих устройств и ворошителей/Аналитический обзор. Акмолинский ЦНТИ. Астана: 1998. -34с.

8. Нукешев С.О., Есхожин Д.З. О поиске оптимальных параметров винтового ворошителя для минеральных удобрений // Вестник сельскохозяйственной науки Казахстана. -Алматы: "Бастау", №7. 1998. -с.113-122.

9. Нукешев С.О., Есхожин Д.З. Результаты экспериментальных исследований винтового ворошителя минеральных удобрений // Вестник науки АкмАУ им. С.Сейфуллина, т.П. Акмола: 1998. -с.69-72.

Нукешев Саяхат Оразович.

«Дон жэне млнералды тьщайткыштарды сспыш курылшга арналган сершпельшшт тсктсс копсыткыштьщ параметрлерш непздеу». 05.20.01. - Ауыл шаруашылыга енд1р1сш механикалавдыру мамандыгы бойынша техника шлымдарынъщ кандидаты деген кьшыми дэрежеш алу ушш дайындалран диссертация.

ТТЙ1Н

Бул ецбекте тыцайткыш сешаш аппаратгарды узджс1з тьщайткыштармсн камтамасыз етстш, кумбездерд1 болдыртпайтын сершпел1-винт тектес копсыткыштьщ конструкциясы усынылды. Оньщ оптимадды параметрлср1 жэне тьщайткыштардыц 6ipKeJiKi, б1ркалыпты, агротехникалык талаптарга сэйкес ce6biyi камтамасыз етшетш ылгалдыльщ шеп аныкталды.

Nukeshev Sayekhat Orazovich

«Basik of spring-spiral agitator's parameters for mineral fertilizers». Thesis for a candidate's of technical science on specialty 05.20.01. - Mechanization of an agricultural manufacture.

THE SUMMARY

A design of the spring-spiral agitator is proposed. It eliminates vault formation and stagnant zones and provides fertilizer-distributing with continuous flow. Its optimum parameters are defined and limits of mineral fertilizers' humidity are exposed. These limits allow the agitator to get even and stable sowing in accordance with agricultural demands.