автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение качества высева семян пневматическими зерновыми сеялками путем совершенствования шнекового питателя

) OA

{{jQ{{ ',CC7 МИНСЕЛЬХОЗПРОД РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

УДК 631.331.02:62-189.2

АДАСЬ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЫСЕВА СЕМЯН ПНЕВМАТИЧЕСКИМИ ЗЕРНОВЫМИ СЕЯЛКАМИ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ШНЕКОВОГО ПИТАТЕЛЯ

05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации па соискание ученой степени каидидата технических наук

Горки -1997

Работа выполнена з Белорусской сельскохозяйственной академии ( БСХА).

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент,

заслуженный работник с/х РБ КУРИЛОВИЧ К.К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор СТЕПУК Л. Я.

кандидат технических наук, доцент

ЛЫСЕВСКИЙ Г.Н.

Оппонирующая организация - Белорусский аграрный технический университет (БАТУ).

Защита состоится " ¿//¿'/¿С 199^г. в

на заседании совета по защите диссертаций Д 05.30.02 в Белорусской сельскохозяйственной академии по адресу: 213410, г.Горки, ул. Мичурина, 5, БСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БСХА Автореферат разослан "

а(<£Ъ\' 199/г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций ХЖ^^г Н.В.Чайчиц

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сжатые сроки проведения посевных работ требуют применения высокопроизводительных машин и агрегатов. Перспективным направлением развития посевных машин является разработка широкозахватных сеялок с пснвматическими централизованными высевающими системами (ПЦВС).

Сеялки с ПЦВС менее материалоёмкие, более производительны, централизованный семенной ящик сокращает время на заправку сеялки и ее обслуживание. Однако по качественным показателям посева, а именно по равномерности распределения семян, по устойчивости высева такие сеялки уступают сеялкам с индивидуальными высевающими аппаратами. Это обусловлено несовершенством процесса высева семян, недостатками конструкций дозирующих и распределяющих рабочих органов ПЦВС.

В пневматических сеялках важное значение имеет сочетание дозаторов с устройствами для ввода материала в пневмопровод. К таким устройствам относятся эжекторы, камерные и шлюзовые питатели. Несогласованность параметров этих устройств приводит к нарушению технологического процесса.

В связи с изложенным, актуально изыскание технических решений и проведение экспериментально-теоретических исследований по совершенствованию высевающих устройств зерновых сеялок с ПЦВС.

Связь работы с научными программами, темами. Работа выполнена в Белорусской сельскохозяйственной академии на кафедре сельскохозяйственных машин в соответствии с планом научно-исследовательских и опыгно-конструкторских работ БСХА на 1991-1995гг. по темам №47 и №70 (№ ГР 19961063) "Испытание и доработка экспериментального образца широкозахватной зерновой сеялки к тракторам МТЗ".

Цель н задачи исследования. Целью исследований является повышение равномерности и устойчивости высева семян пневматическими сеялками при посеве зерновых культур.

Задачи исследования:

- изыскать конструкцию питателя пневматической сеялки, обеспечивающего устойчивый ввод и равномерное дозирование семян зерновых культур; - теоретически обосновать геометрические и технологические параметры питателя для посева зерновых культур; - экспериментально проверить теоретические предпосылки путем проведения лабораторных исследований и полевых испытаний пневматической сеялки с разработан-

ным питателем; - определить энергетическую и технико-экономическую эффективность пневматической сеялки с разработанным питателем при посеве зерновых; - разработать методику расчета шнековых питателей пневматических зерновых сеялок.

Научная новизна полученных результатов: разработан шкековый питатель, позволяющий более равномерно и устойчиво осуществлять дозирование и ввод семян в пневмопровод заявки № 00157-01, № 960355; получены математические выражения для определения производительности разработанного шнекового питателя; предложена методика оценки качества работы дозаторов пневматических централизованных сеялок ; разработана методика расчета шнековых питателей для установки их на зерновых сеялках с ПЦВС.

Практическая значимость полученных результатов. Разработанный шнековый питатель использован в конструкции экспериментального образца широкозахватной навесной сеялки к тракторам МТЗ. Экспериментальная сеялка СЗП-7,2 включена в систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства Республики Беларусь на период до 2000 года (п. 1.11.2.1). Результаты исследований внедрены в АТП "Горецкое" Горецкого района и рекомендованы Могилевским областным комитетом по сельскому хозяйству и продовольствию для проектирования дозаторов сыпучих материалов.

Экономическая значимость полученных результатов. Сравнительный энергетический анализ показал, что посев с использованием экспериментальной сеялки СЗП-7,2 со шнековым питателем снижает прямые затраты на 23,3 % по сравнению с сеялкой СПУ-6, а показаель интенсификации по полным энергозатратам повышается в два раза.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту: аналитические выражения для определения параметров шнекового питателя; методика и экспериментальная установка для исследования работы дозаторов сеялок централизованного высева с определением точности дозирования в течение оборота рабочего органа дозатора; конструкция питателя для пневматической зерновой сеялки; результаты экспериментальных исследований влияния конструктивных параметров и режима работы питателя на производительность, равномерность и энергоёмкость процесса дозирования; методика расчёта шнекового питателя для ПЦВС.

Личный вклад соискателя. Соискатель в результате анализа существующих конструкций устройств для дозирования и ввода семян в ПЦВС предложил конструкцию нового шнекового питателя, сочетающего в себе

две эти функции. Теоретически обосновал параметры шнекового питателя, форму выводящей поверхности и минимальную длину кожуха шнека. По результатам теоретического анализа разработал и изготовил лабораторную установку для исследований параметров шнекового питателя. Предложил новый метод оценки качества работы дозаторов сеялок с ПЦВС и изготовил установку для отбора проб. Провел экспериментальные исследования. Разработал методику расчета параметров шнекового питателя пневматических централизованных сеялок.

Апробация результатов диссертации. Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на научно- производственной конференции факультета механизации сельского хозяйства (БСХА, г.Горки, 1993 г.), научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов (СПГАУ, Г.Пушкин, 1995 г.), на второй республиканской научно-технической конференции "Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин" (БАТУ, г.Минск, 1996г.), на международной научно-практической конференции (г.Горки, 1996 г.).

Опубликованность результатов. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ, в том числе в научных статьях - 3, тезисах научных конференций - 3.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы, пяти глав, выводов, списка литературных источников (155 наименований, из них 12 на иностранном языке) и 12 приложений на 26 страницах.

Диссертационная работа изложена на 183 страницах машинописного текста, включающих 59 рисунков и 11 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении и вбщей характеристике работы обоснована актуальность работы, сформулирована цель исследования, дана характеристика работы.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" рассмотрены пути повышения производительности и качества посева зерновых сеялок. Отмечено, что перспективным направлением развития посевных машин является разработка широкозахватных сеялок с ПЦВС. Сеялки с такими системами находят все большую популярность во многих странах мира. Пневматические сеялки нашли широкое применение в США, Канаде, Австралии, Германии, Швеции, Франции и других странах. Сохраняя

единый принцип централизованного высева, высевающие системы этих сеялок отличаются как по компоновочным схемам, так и по типу дозирующих и распределительных устройств.

Дозирование и ввод семян в высевающую систему является важным элементом процесса централизованного высева. Именно от работы дозаторов зависят устойчивость и стабильность высева, дробление и равномерность подачи семян в семяпроводы.

Особенностью сеялок централизованного высева является наличие одного или нескольких дозаторов, обеспечивающих подачу семян на всю ширину захвата сеялки. Неравномерность дозирования, получаемая за целое число оборотов рабочего органа дозатора при постоянной частоте его вращения, как правило, невысокая. Однако в пределах одного оборота этот показатель значительно снижается, и его улучшение особенно важно для зерновых сеялок централизованного высева.

Подача материала шнеком по сравнению с катушечным дозатором более равномерная, однако также имеет пульсирующий характер и изменяется в пределах одного оборота от наименьшего до наибольшего значения по синусоидальному закону: у восходящей ветви она выше, у нисходящей ниже. Ленточный дозатор обеспечивает более равномерную подачу, но требует дополнительных устройств для ввода семян в воздушный поток, что усложняет конструкцию сеялки.

Определяющими факторами при выборе конструкции дозатора являются показатели качества дозирования семян. Вместе с тем они сами должны обеспечивать ввод семян в пневмопровод или их работа должна быть согласована с работой дополнительных устройств для ввода семян.

Анализ конструкций устройств для дозирования и ввода материала в пневмосистему показал, что шнековый дозатор в сравнении с другими проще по конструкции, надежнее в работе, удобнее в эксплуатации, имеет наименьшую удельную металлоемкость. Кроме того, он может создавать запирающий слой из транспортируемого материала, что позволяет обойтись без дополнительных устройств для ввода семян в пневмосистему.

Вопросам исследования и создания шнековых дозаторов и питателей для стационарных установок, кормораздатчиков, машин для внесения удобрений посвящены многие работы отечественных и зарубежных ученых П.М.Василенко, А.М.Григорьева, В.В.Красникова, С.И.Назарова, И.С.Нагорского, Л.Я.Стедука, А.А.Омельченко, К.В.Федюковой, З.Ф.Каптура, А.Я.Малиса, Ю.П.Каюшникова, В.С.Сымановича и др. В этих работах приведены теоретические и экспериментальные основы для

проектирования и эксплуатации соответствующих машин. Теоретических и экспериментальных исследований шнековых питателей пневмотранс-портных установок пока недостаточно для обеспечения требований предъявляемых к дозаторам пневматических сеялок. На решение этих задач и направлена настоящая работа.

Во второй главе "Теоретическое обоснование параметров и режимов работы шнекового питателя пневматической зерновой сеялки" обоснована конструктивная схема, основные параметры шнекового питателя, изложены теоретические основы процесса равномерной подачи семян шнековым питателем и условия минимальной длины запорной пробки, обеспечивающие надежное запирание воздуха и устойчивый ввод материала в зону с повышенным давлением.

Для удовлетворения этих требований на основании сравнительных исследований различных конструкций питателей были приняты новые технические решения: радиальное расположение выгрузного окна в верхней части кожуха, наличие жестко посаженного на вал шнека торцевого диска и выводящей поверхности, расположенной с нерабочей стороны выгрузного витка шнека. Конструкция заборной камеры должна обеспечивать полное заполнение питателя.

Предварительный расчет основных параметров шнекового питателя проводили на основании известных теоретических и экспериментальных исследований, а также дополнительного анализа с учетом конкретных условий работы питателя ПЦВС.

Параметры питателя выбираются исходя из требуемой его производительности, определяемой, как произведение максимальной нормы высева семян на производительность сеялки.

Наибольшая равномерность дозирования и наименьший расход воздуха через питатель, по результатам многочисленных исследований, обеспечиваются при диаиетре шнека О - 0,08 м. Для уменьшения травмирования семян шнеком зазор между наружной кромкой винта и внутренней поверхностью кожуха шнека определим из условия

^к^+Улш+Уот. (1)

где а - толщина зерна, м;

УдИ[1- стрела прогиба вала, соответствующая числу оборотов п,м;

Уст - стрела прогиба вала под собственным весом, м.

Шаг винта 8 для шнеков с коэффициентом заполнения к3=1 определяли по выражению

Б^мгЦ-Ок, (2)

■3 1 — т

где т = (1/Е) - отношение диаметра вала к диаметру винта; ик- внутренний диаметр кожуха шнека, м; Гм - коэффициент трения материала. Критическая частота вращения питателя 12011*.,.

мин , (3)

2RL+2S^

*СЛ3Ж-Г2)кт Г.

где [1„ - радиус внутренней поверхности кожуха шнека, м; И - радиус шнека, м; г - радиус вала шнека, м;

ку - скоростной коэффициент, учитывающий отставание средней осевой скорости материала от скорости шнека; л.и- коэффициент, учитывающий потери на трение о стенки бункера; g - ускорение свободного падения, м/с2. Рабочая частота вращения шнека должна быть меньше или равна пкр.

Длина Ь3 отверстия заборной камеры определяется по уравнению

а,1Д-Ь3Ь3-с3-0, (4)

где а,; Ь3; с3- коэффициенты, зависящие от конструктивных параметров шнека, режимов его работы и физико-механических свойств семян.

За образующую продольно-вертикального сечения выводящей поверхности принята парабола (у = аг2 + с). Разность объемов подаваемых "нисходящей" и "восходящей" ветвями витка шнека при верхней выгрузке составляет 10%. Чтобы не уменьшилась производительность шнека, объем, отсекаемый выводящей поверхностью, должен составлять также 10% от объема разгрузочной камеры. Для завершения поверхности вращения торцевой диск принят за виток шнека с нулевым шагом.

Уравнение выводящей поверхности в цилиндрических координатах имеет вид

Р =

, , -г +г при 0<г<- ,

Б ю 2гс

<5}

0,3(11 - г) ( ЯфУ 8ф

——-— \ +г при—<г<8,

(8-8ф/2тс)Ч 2 -к) У 2л

где ф - угол поворота витка шнека при выгрузке материала, рад.

Форма выводящей поверхности, длина и место расположения выгрузного окна должны обеспечить свободную (без сгруживания ) разгрузку се-

мян. Для анализа процесса разгрузки и оценки параметров выгрузного устройства рассмотрим траекторию движения частиц (семян), лежащих в начале выгрузного окна на валу шнека, т.е. имеющих наиболее затруднительные условия разгрузки.

' В нашем случае к материальной точке приложены следующие силы (рис.1): в - сила тяжести частицы (семени); Ык- нормальная реакция кожуха шнека в месте выгрузки; N = ХЛ!" - нормальная реакция выводящей поверхности; Ртр - сила трения материала о выводящую поверхность; Рд= (т1/4)р(Окс1в)2Уо2 - движущая сила потока материала в момент выгрузки; Рб= ХбБд- сила статического давления материала на стенки кожуха; = то2 И - переносная центробежная сила инерции; Фс = 2ттУг - кориолисова сила инерции.

е. --^

Рис.1. Схема сил, действующих на материальную точку движущуюся по выводящей поверхности.

12,57шхл/х239,4/иф:2 +у2) ¿7" 0,4Щь

шХ=—?======—н--— + Я—---- Ксобсг,

' 2 2

12,57ту-]х2+}2 39,4щу{х2 +>>2) Я 0,4Щ> "9 = +-— +Л1Г - -•-, вша;

,/±2 +г2 пй = Р„ -Я~г -

+ у2+?

где х, у, г - координаты материальной точки в пространстве;

х. у, z - первые производные; х, у, 7. - вторые производные.

Для нахождения траектории движения материальной точки был применен численный метод Рунге - Кутты и разработана программа для персонального компьютера в табличном редакторе Qattro Pro. Траектория движения материальной точки представлена на рис.2.

Рис.2. Теоретическая траектория движения материальной точки по выводящей поверхности при п = 6 мин"1.

Из рисунка видно, что материал, лежащий на валу шнека у начала выгрузного окна, полностью выгружается за один оборот шнека при частоте его вращения от 6 мин"' и более и длине равной шагу шнека. Траектория движения материальной точки в плоскости ХОУ позволяет определить верхнее расположение нижней кромки выгрузного окна, при котором исключается циркуляция материала в выгрузной камере.

Длина запорной пробки или транспортирующей части шнека Ьк зависит от статического давления воздуха Рст в смесительной камере, параметров шнека и режима его работы, а также от самого транспортируемого материала и определяется по выражению

Ь>Рст/крТ, (7)

где кр - коэффициент уплотнения материала шнеком;

у - объемная масса материала, кг/м3. Формула (7) справедлива для материала, находящегося в покое. Для подвижного слоя материала

Р -Р

—(8) Укр

где ¥д - движущая сила потока зерна.

Формулами (7) и (8) можно пользоваться для предварительных расчетов, так как с изменение длины транспортирующей части изменяются утечка воздуха через питатель и мощность на привод шнека. Окончательную длину кожуха шнека следует выбирать с учетом изменения обоих этих показателей.

В третьей главе приведены программа и методика проведения экспериментальных исследований шнекового питателя зерновой пневматической сеялки, применяемые установки и измерительные приборы.

Программа исследований предусматривала определение производительности питателя, равномерности и устойчивости подачи семян, утечки воздуха через питатель и его энергоемкости при следующих изменяющихся параметрах: частота вращения шнека п = 6...80 мин"1; углы наклона питателя 0...+150; статическое давление воздуха в месте ввода Рсх~ 0...11 кПа; длина питателя Ц = 0,3 ...0,6 м.

' Для проведения лабораторных исследований были изготовлены экспериментальные установки: для испытаний шнекового питателя; для оценки равномерности дозирования; для исследования ввода зерна в зону повышенного давления. В зависимости от решаемой задачи установки использовались или отдельно, или в сочетании, дополняя друг друга.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований шнекового питателя, которые проводились с целью уточнения параметров и режимов работы питателя, полученных в результате предварительных расчетов и проверки достоверности теоретических исследований.

Установлено, что при частоте вращения шнека до 40 мин"' расчетная производительность практически совпадает с опытной. С увеличением частоты вращения шнека разница между ними возрастает, причем расчетная производительность превышает опытную. Максимальное отклонение получено в наших опытах при частоте вращения шнека 80 мин'1 и для разных культур находится в пределах 9... 14 %. Такая разница недопустима в расчетах производительности питателей сеялок, так как отклонение установленной нормы высева не должно превышать 3 % от заданной.

На основании анализа уравнения производительности шнеков, работающих в режиме полного заполнения, наиболее вероятной причиной отклонения опытной производительности от расчетной следует считать сни-

жение коэффициента уплотнения кр, т.е. этот коэффициент не является постоянным для одной культуры, а зависит от частоты вращения шнека (рис.3).

-а—о-—

кР ^¿Х 1.1

О 10

-«—рожь -о—овес

-Ж- ШШ1В

20

30

40 50 -а— лкпин —й— ячмень ■ в - срэдве

60

-1

II, ИН1

-Палщюмжльдьй (средке)

Рис.3. Зависимость коэффициента уплотнения материала кр от частоты вращения шнека п.

кр = -2 х 10~5 -п2 +0,0006п + 1,1191 .

Среднее значение коэффициента уплотнения для различных культур можно описать функциональной зависимостью

(9)

Неустойчивость высева шнекозым питателем на всех исследуемых нами скоростных режимах шнека не превышает 1 %.

Анализ результатов исследований влияния продольных и поперечных углов наклона питателя показал, что наиболее неблагоприятны для работы шнека продольные углы наклона питателя. При продольном наклоне до +10° снижение производительности находится в пределах 3 %, при дальнейшем увеличении угла наклона снижение производительности возрастает и при +15° составляет 5...7,5 % для разных зерновых культур. Поперечный угол наклона питателя на производительность шнека существенного влияния не оказывает, однако вызываемое при этом изменение расположения выгрузного окна приводит к изменению неустойчивости высева и энергоемкости процесса дозирования.

С целью уточнения оптимальных параметров выгрузного окна питателя (без выводящей поверхности) на лабораторной установке изучалось влияние частоты вращения шнека пСХО, длины выгрузного окна ЬВ(Х2) и

угла его расположения Р(Х3) на ошибку дозирования \(У) в пределах одного оборота шнека. Реализация полного трсхфакторного эксперимента позволила получить соответствующее уравнение регрессии. Методом пошаговой множественной регрессии была получена уточненная модель (множественный коэффициент корреляции R=0,98)

У = 12,26-4,45Х1 - 2,48Х2 - 1,28Х3 + 5,57Х^ + 0,75XjX2 -

-0,35X^3 + 8,17X^-1,6X2X3 + 5,82X3 . (10)

Статистическая характеристика уравнения регрессии для У = v G = 0,1867 <GT = 0,3346;

ДЬо = 0,033; ДЫ = ДЬ2 = АЬЗ = 0,061 ;

ДЫ2= ДЬ13 = ДЬ23= 0,041 ;ДЫ1= ДЬ22= ДЪЗЗ = 0,075 ;

Fp = 1,1475 <FT= 2,1 .

Анализ уравнения (10) проводился с помощью двухмерных сечений поверхности отклика (рис.4).

10 0.06

Р, град.

L»,m

0.12

Рис. 4. Поверхность отклика ошибки дозирования в функции от длины Ц и угла р расположения выгрузного окна при частоте вращения шнека п =

46 мин'1.

Минимальных значений параметр оптимизации достигает при длине выгрузного окна Ьв= 0,095...0,099 м и угле расположения нижней кромки выгрузного окна (3 = 93...94° для заданного диапазона частоты вращения шнека.

• В целях определения влияния вводимых технических решений в конструкцию известных шнековых дозаторов и определения равномерности дозирования были проведены исследования предлагаемого питателя с выводящей поверхностью, шнеков с нижней и верхней выгрузкой и катушечного дозатора (системы типа "Accord"). Исследования проведены на высеве семян ячменя и люпина с отбором проб в сектора делительного стола. Массу семян поданных за один полный оборот рабочего органа делили на 36 частей и определяли ошибку дозирования, которая оценивалась коэффициентом вариации. Результаты опытов приведены на рис.5.

v, % | Г

О 10 20 30 . 40 50 60 nW

Рис. 5. Влияние частоты вращения рабочего органа на ошибку дозирования

1- предлагаемый питатель;

2 - шнек с верхним расположением выгрузного окна;

3 - шнек с нижним расположением выгрузного окна;

4 - катушечный дозатор сеялки "Accord".

На основании анализа сравнительных исследований различных конструкций дозаторов можно сделать вывод,-что предлагаемый шнековый питатель с выводящей поверхностью и верхним расположением выгрузного окна имеет наименьшую ошибку дозирования на всех скоростных режимах.

Путем постановки факторного эксперимента были определены зависимости производительности, утечки воздуха через питатель и мощности затрачиваемой на его привод от статического давления в месте ввода, длины кожуха питателя и частоты вращения шнека для различных культур. Полученные уравнения регрессии проанализированы с помощью двухмерных сечений поверхностей отклика.

Зависимость скорости встречного потока воздуха проходящего через слой семян движущихся в питателе от частоты вращения шнека представлена на рис.6

и, и/с

2.4

2.2 2 1.8 1.6

О 10 20 30 40 50 60 70 адшн"1

Рис.6. Влияние частоты вращения п шнека на скорость утечки воздуха и через питатель.

Установлено, что утечка воздуха через питатель уменьшается с увеличением числа оборотов шнека до п = 12...48 мин"1, при дальнейшем увеличении частоты вращения шнека она увеличивается. Расход воздуха через питатель в наших исследованиях не превысил 5,1 % от общего расхода в системе.

Уточненное выражение производительности питателя с учетом влияния повышенного давления воздуха в месте ввода имеет вид

С^РБпукукскрка кг/ч, где Р - полезное (рабочее ) сечение питателя, м2;

кр- уточненный коэффициент уплотнения материала (рис.3); ка- опытный коэффициент учитывающий снижение производительности от статического давления в месте ввода материала;

кЛ- скоростной коэффициент, учитывающий отставание средней осевой скорости материала от скорости шнека;

• кс- коэффициент влияния угла наклона шнека на производительность.

С учетом предельной частоты вращения шнека (3) для шнека диаметром О = 0,08 м производительность питателя при дозировании семян пшеницы- 5808 кг/ч, люпина - 5868 кг/ч, овса - 4398 кг/ч. Такие параметры при норме высева 300 кг/га и максимальной рабочей скорости движения 15 км/ч позволят создать сеялку шириной захвата до 14 м. При необходимо-

сти создания посевных агрегатов с большей шириной захвата обеспечить общую производительность дозирования можно или установкой двух и более питателей, или путем применения питателей с большим диаметром шнека, однако необходимо иметь ввиду, что согласно многочисленным исследованиям, с увеличением диаметра шнека снижается равномерность дозирования.

В пятой главе представлены стендовые и полевые испытания экспериментальной зерновой сеялки и ее экономическая оценка.

Сеялка зерновая пневматическая шириной захвата 7,2 м (принятая марка СЗП-7,2) агрегатируется с тракторами класса 1,4 - 2,0 с передним навесным устройством и состоит из двух частей, которые навешиваются на переднее и заднее навесные устройства трактора. На раме задней части сеялки расположены: семенной ящик с двумя шнековыми дозаторами, два вентилятора с приводом от ВОМ трактора. На раме передней части сеялки находятся делители первой и второй ступени, сошниковые секции. Делители между собой и с сошниками соединены семявоздухопроводами. Задняя и передняя части сеялки соединены между собой двумя быстросъем-ными пневмопроводами.

Испытания сеялки показали надежную работу всех узлов и.механизмов. Не отмечалось забивания семенами высевающей системы, не было срывов в подаче семян, а также поломок механизмов. Неустойчивость высева,как в стационарных, так и в полевых условиях находилась в пределах 0,5...2,0 %, отклонение фактической нормы высева - 0,8...3,0 %. Средняя неравномерность распределения семян по сошникам в стационарных условиях составила 5,3 %, в полевых - 7,6 % (определяли по взошедшим растениям).

Полевые исследования проводились в сравнении с серийной сеялкой СЗ-3,6-04, а энергетическая и экономическая оценка - еще и с пневматической сеялкой СПУ-6.

Результаты расчетов показывают, что' использование новой сеялки СПУ-6 позволяет снизить прямые затраты на 28,7%, а применение экспериментальной сеялки СЗП-7,2 - почти в два раза. Усложнение конструкции сеялки СПУ-6 вызвало увеличение косвенных затрат на 28,6%, в то время как у сеялки СЗП-7,2 они остались почти на уровне базовой модели, т.е. уменьшились на 1,1%. Показатель интенсификации по полным энергозатратам для сеялки СЗП-7,2 составил 38,3 %, а у сеялки СПУ-6 - 19,7 %.

Для сеялки СЗП-7,2 отмечается экономия живого труда в два раза по сравнению с базовым вариантом, а металлоемкость сеялки значительно

меньше. Так, на 1 м ширины захвата сеялки С3-3,6А приходится 389 кг, а сеялки СЗП-7,2 - 167 кг.

Годовой экономический эффект от эксплуатации экспериментальной сеялки по сравнению с сеялками СПУ-6 и С3-3,6А соответственно составил - 11 206 983 руб (498,1 USA $) и 40 194 371 руб (1786,4 USA $).

ВЫВОДЫ

1. Дозирование и ввод семян в зону избыточного давления являются важнейшими элементами технологического процесса ПЦВС. Шнек может совмещать эти две операции, однако известные конструкции шнековых питателей не отвечают требованиям по равномерности дозирования семян. Расположение выгрузного окна в верхней четверти кожуха и выполнение выводящей поверхности с нерабочей стороны витка шнека, обеспечивают равномерное дозирование семян и устойчивый ввод их в пневмосистему сеялки.

2. Полученные аналитические выражения для определения уравнения выводящей поверхности (5), радиального зазора между наружной кромкой винта и стенкой кожуха (1), шага шнека, критической частоты вращения шнека (3), длины заборного отверстия (4), диаметра смесительной камеры, позволяют спроектировать питатель для дозирования и ввода семян в пневмосистему зерновых сеялок.

3. Решение полученной системы дифференциальных уравнений, описывающих движение материальной точки по выводящей поверхности, позволяет установить режимы работы шнека, при которых материал, лежащий на валу шнека у начала выгрузного окна, полностью выгружается за один оборот рабочего органа.

4. На основании экспериментальных данных путем решения уравнения регрессии (10) уточнены размеры выгрузного окна питателя: длина L=(1,06...1,1)S, угол расположения нижней кромки ß=93...94°.

5. Экспериментально установлено, что при давлении воздуха в зоне ввода в пределах до 10 кПа увеличение частоты вращения шнека от 0 до 40 мин*1 снижает утечку воздуха через питатель до 3,2 %, при этом производительность дозирования семян снижается всего на 3 % в сравнении с дозированием без ввода материала в пневмосистему; при дальнейшем увеличении частоты вращения шнека утечка воздуха возрастает, достигая 5,1 % при 80 мин"1, при этом производительность снижается на 15 %.

6. Разработанная на основании теоретических и экспериментальных исследований методика расчета позволяет определить оптимальные пара-

метры и режимы работы шнекового питателя для зерновых пневматических сеялок централизованного высева. Для сеялок с шириной захвата до 14 м и рабочей скоростью до 15 км/ч основные параметры следующие: диаметр винта D = 0,08 м, диаметр внутренней поверхности кожуха D„= 0,105 м, шаг винта S = 0,09 м.

7. Стендовые и хозяйственные испытания экспериментальной зерновой сеялки со шнековым питателем подтвердили эффективность его применения. Неустойчивость высева при различных скоростных режимах шнека находилась в пределах 0,5...2 %. Неравномерность распределения семян по сошникам составила: для семян ржи - 5,1 %; для люпина - 7 %.

8. Сравнительный энергетический анализ выполнения посева с использованием сеялок С3-3,6А; СПУ-6 и СЗП-7,2 показал, что применение сеялки СЗП-7,2 позволяет снизить прямые затраты почти в два раза по сравнению с С3-3,6А. Показатель интенсификации по полным энергозатратам у сеялки СПУ-6 составил 19,7 % у СЗП-7,2 - 38,3 %.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ:

1. Адась A.B. Анализ технологического процесса и конструкций аппаратов для дозирования и ввода семян пневматических централизованных систем //Механизация обработки почвы и посева при интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур: Сб. науч. тр. БСХА1 Горки, 1993 - С.60-65.

2. Адась A.B., Курилович К.К.,Метелица В.А. Шнековый питатель пневмотранспоргной установки// Официальный бюллетень гос.патентного вед.РБ. - 1994, №2. - С.12.

3. Адась A.B. Моделирование процесса дозирования семян шнековым питателем пневматической сеялки// Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин. Тез. док. II республиканской науч.техн. конф. -Минск, 1996 - С.44.

4. Адась A.B., Шаршуков И.А. Моделирование процесса пневматического транспортирования семян в горизонтальном семяпроводе// Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин. Тез. док. II республиканской науч.- техн. конф. - Минск, 1996 - С.43.

5. Курилович К.К.,Адась A.B.,Метелица В.А.,Татуев А.А.,Шаршуков И.А. Испытание и доработка экспериментального образца широкозахватной зерновой сеялки к тракторам МТЗ: Отчет о НИР,№ ГР 19961063/ Бе-лорус.сельхоз.акад. - Горки, 1992. - 61 е.: Деп. в кн-те "Белинформпрогноз".- № Д 199624.

6. Курилович К.К.,Адась A.B.,Метелица В.А.,Татуев А.А.,Шаршуков И.А. Испытание и доработка экспериментального образца широкозахватной зерновой сеялки к тракторам МТЗ: Отчет о НИР,Л» ГР 19961063/ Бе-лорус.сельхоз.акад. - Горки, 1995. - 61 е.: Деп. в ин-те "Белинформпрогноз".- № Д 199625.

7. Адась A.B. Сравнительная оценка зерновых сеялок по технико-экономическим показателям в условиях рыночной системы хозяйствова-ния//Белорусское село: прошлое, настоящее, будущее. Тем. сб. мат.-в международной науч.- произвол, конф,- Горки, 1996.- Ч.1.С.206-207.

8. Адась A.B. Сравнительная оценка работы дозаторов зерновых сеялок централизованного высева// Пути повышения эффективности сельскохозяйственной и мелиоративной техники: Сб. научн. тр. БСХА/ Горки, 1997.

9. Курилович К.К., Адась A.B. Обоснование параметров шнека в разгрузочной камере питателя зерновой пневматической сеялки// Пути повышения эффективности сельскохозяйственной и мелиоративной техники: Сб. научн. тр. БСХА/Горки, 1997.

РЕЗЮМЕ АДАСЬ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ВЫСЕВА СЕМЯН ПНЕВМАТИЧЕСКИМИ

ЗЕРНОВЫМИ СЕЯЛКАМИ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ШНЕКОВОГО ПИТАТЕЛЯ

Ключевые слова: сеялка зерновая, пневматический высев, высевающий аппарат, дозатор семян, шнековый питатель.

Объект исследования: шнековый дозатор семян, шнековый питатель зерновой пневматической сеялки централизованного высева.

Цель работы: разработать шнековый питатель и обосновать его параметры для сеялок с пневматической централизованной высевающей системой.

Методы исследования и аппаратура: принцип статистического подхода к изучению процессов функционирования дозаторов зерновых сеялок, метод оценки равномерности выходящей из питателя зерновой струи в течении одного оборота рабочего органа; стандартное оборудование и экспериментальные установки, ПЭВМ.

Подученные результаты и их новизна: усовершенствован шнековый питатель; получены уточненные выражения для определения производительности шнекового питателя и определения его минимальной длины; разработана методика расчета шнековых питателей для установки их на зерновых сеялках с ПЦВС; разработана методика оценки качества работы дозаторов общего высева. Степень использования: результаты исследований использованы при создании экспериментальной пневматической зерновой сеялки СЗП-7,2 разработанной в БСХА.

Область применения: высевающий аппарат, дозатор сыпучих материалов, питатель пневмотранспортной установки.

РЭЗЮМЭ

АДАСЬ АНДРЭЙ УЛАД31М1РАВ1Ч

ПАВЫШЭННЕ ЯКАСЩ СЯУБЫ ПНЕУМАТЫЧНЫМ1 ЗЕРНЕВЫМ1СЕЯЛАКАМ1 ШЛЯХАМ УДАСКАНАЛЬВАШЯ ШНЭКАВАГА С1ЛКАВАЛЬНГКА

Ключавыя словы: сеялка зерневая, пнеуматычная сяуба, высявальны апарат, дазатар насення, сшкавалыпк пнеуматранспартнай устаноую.

Аб'ект даследвання: шнэкавы дазатар нассння, шнэкавы сшкавальшк зерневай пнеуматычнай сеялю центр ашзаванай сяубы.

Мэта працы: павышэнне раунамернасщ 1 устошнвасщ сяубы насення пнеуматычнымг сеялкам!.

Метады даследвання 1 апаратура: прынцып статыстычнага падыхода да вывучэння працэсау функцыянавання дазатарау зерневых сеялак; метад ацэню раунамернасщ зерневага струменя, яю выходзщь з с'ткавальтка на працягу аднаго абарота рабочага органа; стандартнае абсталяванне, ла-бараторныя устаноую, ПЭВМ.

Атрыманыя вынт \ ах наивна: удасканалены шнэкавы сшкавальшк; атрыманы удакладнёныя выразы для установи прадукцыйнасщ шнэкава-га сткавальшка \ яго мЫмальнай даужыш; дапоунена методыка шжынернага разлжу шнэкавых ылкавальшкау для устаноута на зерневых пнеуматычных сеялках; распрацавана методыка ацэню якасш працы дазатарау.

Ступень выкарыстання: вышк! даследвання, выкладзеныя у дысерта-цыйнай працы, выкарыстаны для стварэння эксперыментальнай пнеуматычнай зерневай сеялю СЗП-7.2, распрацаванай у БСГА. Вобласнь выкарыстання: высявальны апарат, дазатар сыпучых магэрыяау, сшкавальшк пнеуматранспартнай устаноукь

IMPROVMENT OF QUALITY SOWING BY PNEUMATICS DRILLS THROUGH PERFECTION OF AUGER FEEDER

Key words: seeding drill, pneumatic seeding, seeding mechanism, metering of seeds, metering of seeds into airstream.

Object of research: seeding mechanism, auger feeder.

The purpose of work: improvement of uniformity and stability sowing by pneumatic drill.

Methods of research and equipment: a principle of the statistical approach to study of processes of functioning seeding mechanism grain drill, method of evaluation of uniformity of a grain jet leaving from feeder in duration of one turn-over of a working body; the standard equipment and experimental installations, IBM PC.

Received results and their novelty: it is advanced auger feeder; specified expressions for definition of productivity auger feeder and definition of its minimum length are received; a technique of engineering auger calculations of feeders for installation them on grain drills with pneumatic system is complemented; technique of evaluation of quality of work metering is developed.

Degree of usage: the results of researches are used at creation experimental pneumatic grain drill developed in Byelorussian agricultural Academy.

Area of application: seeding mechanism, feeder of loosed materials, pneumatic feeder of installation.

SUMMARY

ADAS ANDREJ VLADIMIROVICH