автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка технологической схемы и обоснование параметров роторного туковысевающего аппарата

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ; . "АРМСЕЛЬХОЗМЕХАШЗАЩЯ"

—и |

На правах рукописи

АГДЦКАНШ АРМЕНАК ЖИРАЙРОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РОТОРНОГО ТУКОШСЕВАЩЕГО АППАРАТА

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Ереван - 1990.

.Работа выполнена а лаборатории ио.гашзацки укргыть'о «и-иоградчрстза научао-производственлого объединения "Армсегьхоа-цвханипацйя".

Научцы». руководитель - к.т.н. старший научный сотрудник

ПогосЗскял C.B.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Григорян lï.i.io

кандидат технических наук, с.н.с. Балаоа.чин О .Г.

Ведущее предприятие - Грузинский научно-исследовательский институт моханиза-ци a хшагра-;;.ш;ации сельского хомн-стиа (ГрузН.1«ыаСл).

Защита диссертации состоитсяду' "t&jHitzSh.Jfii "■ -'• в /У часов на заседании епециализированббго соз^са д rik ,01 по защите диссертаций на соискание ученой стапЕ:-ш ;р;:тора наук при ¡1110 "Армсельхозмеханизацня" по адресу: Республика Армения, Паирийскнй район, поселок йео-дн ::.:0 "Армсельхозмеханизацня".

С диссертационной работой можно ознакоиитьея в объединения.

Автореферат разослан "/S ^ .

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, стара;:;; научний сотрудник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Акт^альность_темы- В соответствии с осноенши направлениями экономического и социального развития СССР на 1985-1990 годы и на период до £000 года, -большое значение придается обеспечен™ страны продуктами питания, а перерабатывающей промышленности-сырьем. Решения поставленной задачи можно достичь, в том числе в виноградарстве и садоводстве, путем согдания новой техники и применения "прогрессивных технологий.

Технология возделывания многолетних насаждений, в частности, на орошаемых зонах весьма сложна и трудоемка. В зависимости от поч-венно-климатических условий зоны возделывания за период вегетации требуется произвести многочисленные операции по обработке почвы, удобрения, борьбе с вредителями и болезнями и ряд других.

В комплексе мероприятий по повышению плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур особое место отводится удобрению почвы. Эффективность данного мероприятия зависит от совершенства технологии внесения удобрения и конструктивных особенностей технических средств.

Дальнейшее развитие сельскохозяйственного производства обусловлено совершенствованием технологии и созданием принципиально новых машин, обеспечивающих комплексную механизацию производства сельхозпродукции в различных природных зонах с учетом их особенностей.

Существующая технология внесения минеральных удобрений и средства для ее осуществления не позволяют обеспечитй одновременное внесение двух видов удобрений, в результате чего снижается производительность процесса и увеличиваются затраты на производство единицы продукции. Данный недостаток,помимо указанных, вызывает необходимость проведения повторных проходов агрегата, что приводит к ускоренному уплотнению почвы и ухудшению ее физико-механических свойств. Отсюда возникает необходимость создания такого высевающего аппарата, который обеспечивал бы высев заданной дозы удобрения и его равномерное распределение по полю, а также создавал возможность одним аппаратом осуществлять высев различных видов сыпучих удобрений.

Из изложенного следует, что разработка новых технических средств для высева сыпучих минеральных удобрений, позволяющих обеспечить дозированный высев одновременно двух видов удобрений является актуальной.

Ш5Ь_и_задачи^сслздований. Целью настоящей работы является разработка роторного туковысевающего аппарата для дозированного

высева двух видов сыпучих минеральных удобрений и обоснование технологической схемы процесса.

Поставленная цель достигается решением следующих задач, требующих теоретико-экспериментальных исследований и опытно-конструкторских разработок:

- научное обоснование и выбор технологической схемы, рациональной конструкции роторного туковысевающего аппарата для одновременного высева нескольких видов удобрений;

- обоснование оптимальной формы и параметров туковысевающего аппарата, формы и параметров бункера;

- обоснование режимов работы туковысевающего аппарата в зависимости от его конструктивных параметров, физико-механических свойств удобрений и нормы юс высева;

- экономическое обоснование разработанного устройства на примере внесения удобрения в виноградниках.

Объекты_исследований. Объектами исследований являлись три вида минеральных удобрений: гранулированная аммиачная селитра, суперфосфат и калийная соль, экспериментальные установки трех разработанных туковысевающих аппаратов и туковысевающее приспособление к плугу-рыхлителю МПВ-1А.

Научная_новизна. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований обоснованы технологическая схема роторного туковысевающего аппарата для дозированного одновременного высева двух видов удобрений за один проход агрегата, предложена конструкция и рациональная компановка технических средств.

Аналитически определены основные параметры ротора в зависимости от нормы высева, режимов и условий работы. Экспериментально подтверждены результата теоретического анализа и установлено влияние различных факторов на качество выполнения технологического процесса. ■

Новизна технических решений.подтверждена двумя авторскими свидетельствами на изобретения.

. М§!Е2Дйк§_2££'£ёЯ&1§ШШК Теоретические исследования проводились с применением положений аналитической геометрии, теоретической и земледельческой механики. Эксперименты проводились как при однофак-торном изменении параметров, так и методом математического планирования многофакторных экспериментов. Обработка и анализ результатов опытных данных проводились методами математической статистики.

Реализация_2§з^льтатов_иссл§дований. По результатам исследо-

ваний в ШЮ " Армсельхозмеханизация" разработан и изготовлен макетный образец приспособления с роторными туковысевающими аппаратами к плугу-рыхлителю МПВ-1А, прошедший ведомственные испытания (приказ № 395-СК Госагропрома Армянской ССР и акт ведомственных испытаний) . Материалы исследований переданы ГСКТВ НПО "Крмсельхозмеха-низация" и использованы при разработке туковысевагащих аппаратов к плугам для работы в виноградниках и садах.

Апробация_2абогы. Основные результаты диссертационной работы и ее отдельные положения докладывались и обсуждались на секции механизации Госагропрома Арм.ССР ( 1988-1990г.г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Земледельческая механика и программирование урожая" ( Волгоград, 1990г.), заседаниях лаборатории механизации укрывного виноградарства АрмНИШЭСХ ( 1988-1990г.г.), на совместном заседании отдела механизации растениеводства АрмНИИМЭСХ и П конструкторского отдела ГСКТБ НПО "Армсельхозмеханизация"(1990г.).

Публикация. Результаты проведенных исследований опубликованы в 5-ти научных работах, в числе которых 2 изобретения.

СтщктуЕа_и_об-ьем_работы. Диссертация состоит из введения,-5 глав, включающих состояния вопроса и задачи исследования, теоретическую и экспериментальную части с изложением программы, методики, результатов исследований, экономического обоснования, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы и приложений.

Диссертация изложена на 1Н6 страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка, 9 таблиц, 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

1_П§Е1&Й_главе проведен анализ существующих технологий и технических средств внесения минеральных удобрений и подкормки многолетних насаждений, изучены существующие технологии и конструктивные особенности дисковых, тарельчатых, катушечных и шнековых туковысе-вающих аппаратов.

Установлено, что в настоящее время для внесения минеральных удобрений в виноградниках наиболее широко применяются дисковые и шнековые туковысевагощие аппараты, Однако, они не полностью обеспечивают дозированный одновременный высев более одного вида удобрений, чем снижается эффективность проводимых агротехнических мероприятий и производительность процесса. Кроме этого, шнековые туко-высевающие аппараты не обеспечивают высев минимальных доз, предусмотренных агротехническими требованиями.

- б -

Исследованиям технологических процессов и обоснованием конструкций, оптимальных параметров и режимов работы устройств для внесения минеральных удобрений посвящены работы Г.Н.Миганджиева, A.M. Мардуховича, А.К.Марутяна, А.С.Бойков, Г.К.Демидова, А.О.Болыаикя-на, А.С.Левицкого, В.Я.Зельцера и др. Эти исследования внесли значительный вклад в дело разработки и внедрения в производство более . совершенных технических средств для внесения минеральных удобрений. Однако, вопросы дозированного внесения одновременно нескольких видов удобрений, являющегося по мнению специалистов-производственников наиболее перспективным в условиях орошаемого виноградарства, практически не исследованы.

Анализ состояния вопроса внесения минеральных удобрений в виноградниках и садах показал:

- существующие туковысевающие аппараты не обеспечивают одновременный, дозированный высев нескольких видов сыпучих, порошковидных и гранулированных минеральных удобрений;

-^ высокую эффективность мероприятий по удобрению почв многолетних насаждений можно обеспечить при комбинированном способе, т.е. одновременном внесении нескольких видов минеральных удобрений с возможностью раздельного регулирования дозы внесения;

- исследованиям процессов механизированного внесения минеральных удобрений под многолетние насаждения посвящен ряд работ, однако вопросы комбинированного способа с широким диапазоном регулировки доз каждого вида вносимого удобрения практически не изучены;

- установлено, что дозировку внесения различных видов сыпу-

1 чих минеральных удобрений туковысевающим устройством можно обеспе-I чить и при отсутствии активного слоя.

§2_22£22Й_Х5§§§ диссертации уточнена технология дозирования и совмещенного внесения отдельных видов удобрений.

Известные туковысевающие аппараты отечественной и зарубежной ■ конструкции не обеспечивают дозированное внесение различных видов минеральных удобрений. Для внесения отдельных видов удобрений-ам-миачной селитры, суперфосфата и других, агрегатами выполняются многократные проходы, что приводит к увеличению материальных затрат и уплотнению почвы.

Разработана рабочая гипотеза технологического процесса внесения различных видов удобрения туковысевающим аппаратом, согласно которой отдельные виды удобрения заправляются в различных секциях

бункера с возможностью индивидуальной регулировки нормы их высева.

В отличие от известных туковысевающих аппаратов, удобрения из каждой секции поступают на отдельные высевающие роторы, спаренные между собой и разделенные шайбой. Такая технологическая схема высева I удобрений позволяет предотвратить перемешивание удобрения непосредственно на высевающем роторе и тем самым,исключается возможность прилипания удобрения к несущим поверхностям туковысевающего аппарата. Кроме того, разделение ротора и бункера.на отдельные секции, позволяет регулировать норму высева различных видов удобрения.

ТУковысевающий аппарат ( рис.1) состоит из бункера,разделенного на две секции I и 2 посредством стенки 3. В нижней части бункера, на неподвижной оси барабана 4 установлен вал 5 высевающего ротора. Последний состоит из двух секций 6 и 7, разделенных шайбой 8. Внутри бункера установлена ворошилка 9. Норма внесения удобрения регулируется заслонками 10 и II.

На усеченной части неподвижного барабана установлены чистики 1£. Для выноса удобрений к секциям ротора закреплены тукопро-воды 13. Привод туковысевающего аппарата осуществляется гидромотором 14, через цепную передачу 15.

Рабочий процесс туковысевающего аппарата роторного типа можно разделить на следующие последовательные фазы: вынос удобрений из бункера на рабочую поверхность ротора; транспортирование удобрений ротором до места сброса; сбрасывание удобрений ячейками ротора; транспортировка удобрений по тукопроводу в борозду. Процесс вмноса удобрений из бункера происходит по закону истечения сыпучего материала через отверстие. к

Для установления зависимости между конструктивными и эксплуатационным! параметрами рабочего процесса воспользуемся обобщенной характеристикой высевающего аппарата - рабочим объемом ротора Д)^, под которым понимают объем удобрений, высеваемых ротором за один оборот. Рабочий объем ротора складывается из объема удобрений, ркнэсеннкх ячэГ;ками ротора \<1р, и объема удобрений, прошедших через зазор между ротором и стенкой корпуса аппарата

+ з * (I)

Так как зазор между ротором и стенкой корпуса аппарата незначителен, можем принять, что =0. Таким образом

С 2 )

оначенил \JpMa) изменяется пропорционально объему ячеек и

может быть выражено следующей зависимостью:

. (3)

где % - коэффициент заполнения ячеек, Т = 0.8 + 0,95

г?/- число ячеек одного ряда, ¿2- число рядов ячеек ротора, объём одной ячейки, см .

~\г

ч ■ Г1ПП:1

* ЛНЦЦ^'ШАх,

Рис.1. Технологическая схема туковысевающего аппарата.

I и £ - секции бункера; 3 - стенка; 4 - ось неподвижного барабана; 5 - вал ротора; 6 и 7 - секции ротора; 8 - шайба; 9 - ворошилка; 10 и II - заслонки; 1£ г чистик; 13 - тукопровод; 14 - гвдромотор; 15 - цепная передача.

Объём одной йчейки, которая представляет собой цилиндрическое отверстие определяем по формуле:

где Я—- радиус ячейки, см.

- наружный радиус ротора, см.

tu - внутренний pa.aiyc роггора, си.

Для расчета параметров туковысевающего аппарата необходимо определить и обосновать число ячеек одного ряда, число рядов ячеек ротора, диаметр ячейки, наружный и внутренний радиусы ротора, а также рабочий режим ротора.

Центральный угол (рис.С) соответствующий диаметру ячейки lUsr, определим из выражения

% = 2 dtesin <55

Рис.2 Схема к расчету параметров ротора.

Центральный угол между соседними ячейками, соответствующей толщине перемычки А& , равен Л о

Очевидно, что

(7)

Толщина перемычки между соседними ячейками до (см) должна быть .наименьшим положительным числом, таким, чтобы выполнялись следующие условия:

а) число ячеек одного ряда должно быть целым числом;

б) соседние ячейки не должны перекрывать друг друга, т.е. Пуг&ДСдолжна содержать точку В, это означает, что

\jBCbO

Выполнение условия (б) означает, что ГДе гя • ^

ул = а*с*м (9)

Угол дУ>д определяется из выражения

2 (сигат гсзш (Ю)

ь л

Угол А $£-это центральный угол, соответствующий толщине перемычки Л6, в том случае, когда точки 3 к С сходятся, т.е. дуга

ВС- 0. Ясно, что следовательно можем написать

(И)

Истинную величину

лё можно представить в ввде

одного ряда

агс^п -*>]

а число ячеек одного ряда

(12)

(13)

1

Глубина ячейки ротора определяется

Я,5С , (14)

где С -средний диаметр высеваемых удобрений.

Диаметр ячейки определяется в зависимости от- ее глубины. . Диаметр ячейки по известным данным должен быть примерно в два раза большим, чем глубина ячейки.

Имея значение ж, выражение (Ю можно рассматривать как функцию — ^■('Х) . Так как мы знаем, что ¿у , целое число, задаваясь значениями ¿у , можем определить внутренний радиус ротора и выбрать оптимальный вариант ( табл.1).

Таблица к определению ¿/ и е! .

Таблица I

2 3 4 5 б 7 8 9,

8 9,2 11,3 6,2 16 . 18,4 20,9 23,4

10 II 12 13 14 15 16 17

25,9 28,4 30,9 33,4 36 38,5 41.03 43,8

' Рекомендуемое число ячеек для обеспечения-наименьшей прерывистости высева- от 8 до 16. Оптимальным является - число ячеек одного ряда 16, внутренний радиус ротора должен быть пределах 41,03 <Ъ<- 43,8 мм. Принимаем ? = 43,5мм; 16.

Так как /чг = 10мм, тогда наружный радиус ротора будет 43,5 мм.

Проверим для данного роторного гуковысевающего аппарата величину допустимого расстояния между отдельными порциями удобрений вдоль направления движения Л .

Если считать, что содервимое ячейки полностью истекает как только ячейка полностью открывается', то пренебрегая воздействием поступательного движения агрегата щ вращательного движения ротора, получим, что высыпанное удобрение вдоль движения образует конусообразную форцу.

Параметры конуса зависят от объема удобрений в ячейке Уд) и угла естественного откоса удобрений .

Вычислим радиус■ основания образованного конуса ( 2/ ).

Ч/сон = ¿5 , (15)

где объем образованного конуса

А - высота конуса , А—'Х^'бдУ (16)

Так как объем образованного конуса равен объему^удобрений в ячейке, то

$4* = -3-(17)

Отсюда

' (18)

С другой" стороны расстояние £ между центрами оснований двух последовательных конусов определяется из выражения

V У>'+л<Р <»>

0 4" а)

. Так что, расстояние Л между двумя.последовательными порциями удобрений не больше чем

я <1- г av его)

В действительности, так как агрегат перемещается со скоростью Ум, то основания конусов удобрений вдоль движения растянуты в' сторону поступательного движения. Так что Л. намного меньше, чем

l-Zti.

„ Для изучения технологического процесса высева удобрений роторным аппаратом »определения конструктивных параметров барабанов возникает необходимость аналитически определить угол схода частицы удобрения с поверхности стенки ячейки, который можно представить в следующем виде: ¿

> у>- ctvcsin ( Щ*?- ¿os if) • (а)

. Проанализировав формулу, можно заключить, что угол схода частицы со стенки ячейки зависит от угловой скорости и диаметра ротора. С увеличением этих параметров, уменьшается угол схода частицы с поверхности стенки ячейки.

Для повышения тёхнологических возможностей разработанного туковысевающего аппарата весьма существенным является определение емкости бункера. Полнота использования емкости бункера позволяет сократить число .заправок, что тем самым способствует повышению производительности процесса.

Расчет емкости бункера произведен исходя из условия обеспечения устойчивости движения навесного агрегата при полной заправке, с учетом массы навесного почвообрабатывающего орудия и подъемного веса навесной системы трактора.

Исходя из технологических и конструктивных особенностей в верхней части бункер выполнен в форме прямоугольника, а в нижней части в. виде трапеции, и через стенку разделен на две секции.

Отношение емкостей секций должно быть таким, чтобы удобрения расходовались одновременно.

Получены выражения для определения объемов секций.

Voy = o^ulshtQt+hz (ау+аг)],

Уаг = 0,5¿z[fay + tfj)].

(23)

где flitflz- высоты прямоугольной и трапециодальной частей секции, см;

О/, Og- размеры верхнего и нижнего оснований трапециодальной части бункера; см 1-4,1*2 - длины оснований 1-ой и 2-ой секции бункера, см Vo/,V£g~ объем отдельных секций, см3. Тогда общий объем бункера будет:

V0=V>y+Vw = о,б(Li (а^ал)] (ад

Размеры O-i, , выбираются исходя из допустимо-

го объема удобрений, подлежащих заправке. Значение Дг рассчитывается исходя из величины OL^ и угла трения удобрений о наклонную стенку бункера.

Принимая угол наклона боковой стенки трапециодальной части бункера к горизонту равным углу трения ^ , получим

Ал=со5(ал-а,)%уа (25)

Величина /jj , т.е. высота прямоугольной части.бункера определяется по выражению (д,+ая) ~~

"t- ущгирщг ал (26)

Объем отдельных секций выбираем с учетом норм внесения удобрений.

По расчетным данным, объемы отдельных секций одного бункера соответственно составляют 95 и 55 дм3, а общий объем двух бункеров составляет 300 дм3.

Затраты энергии на привод роторного высевающего аппарата определяются в основном трением удобрений захватывающих ротором о вышележащие слои удобрений и трением/^ удобрений о поверхность неподвижного барабана. .

Сила трения при движении удобрений

где Рп - давление удобрений на поверхность ротора,кг/м^; ft - площадь высевного отверстая,м*"; fit - коэффициент трения удобрений о металл; у) - угол естественного откоса удобрений;

коэффициент заполнения ячеек. Расход мощности определяется по формуле

V- VK'VM&v+iASttV*) (£8)

' ~ 2000 '

где Л/ - коэффициент,учитывающий сопротивление удобрений к дроблению.

Установочная мощность гидромотора для высевающего аппарата -определяется по формуле' , и - , ./ _

- ~Т~ ' (¿9)

где коэффициент, учитывающий потери на трение рабочих органов высевающего аппарата; = 1,1 -г- 1,£ 7 - коэффициент полезного действия приводного механизма.

В_третьей_главе диссертации приведен» программа и методика экспериментальных исследований и описание конструкций и принцип работы разработанных туковысевающих аппаратов.

Задачами экспериментальных исследований являлись: уточнение основных параметров высевающих аппаратов; определение рациональных режимов и качественных показателей их работа, как в лабораторных, так и в полевых условиях.

В соответствии с поставленными задачами программа экспериментальных исследований предусматривала:

- установление влияния частоты вращения ротора на производительность высевающего аппарата,

- установление влияния величины высевного отверстия и диаметра ячейки на производительность высевающего аппарата,

-• выявление влияния параметров ротора высевающего аппарата на качество выполнения технологического процесса внесения удобрений в зависимости от:

а) вида удобрений; б) состояния удобрений; в) смеси удобрений.

- определение энергетических показателей роторного туковы-севагацего .аппарата на экспериментальной установке в зависимости от степени загруженности бункера удобрениями.

Экспериментальные исследования проведены в два этапа: лабораторные и лабораторно-полевые.

Для проведения экспериментальных исследований были разработаны и изготовлены рабочий орган винтового конвейера на уровне изобретения, роторные туковысевающие аппараты двух типов, отличающиеся по конструктивным признакам.

Отличительный-конструктивна й технологический признак рабочего органа винтового конвейера к туковысевающему аппарату заключается в той, чтобы в зависимости от режима работы агрегата обеспечить плавную регулировку производительности аппарата, путем

изменения угла захода транспортирующих поверхностей-лопастей.

В основу конструкции экспериментальных установок положены следующие требования: возможность определения производительности, равномерности и энергоемкости аппаратов при внесении различных видов удобрений в зависимости от конструктивных параметров и режимов работы.

Лабораторные исследования проводились в лаборатории механизации горного земледелия ШО'иАрмсельхозмеханизацияп на раэработан-яой экспериментальной установке с роторными туковысевающими аппара-| тами с набором роторов различных параметров.

Целыз лабораторно-полевых исследований являлось определение качественных и энергетических показателей приспособления с роторными туковысевающими аппаратами к машине МПВ-1А.

Приспособление состоит из двух роторных гуковысевающих аппаратов, установленных на раме виноградникового плуга-рыхлителя МПВ-IA, оборудованнбго двумя отпашнкми корпусами и плоскорезным рабочим органом. Бункера аппаратов разделены на две секции и снабжены заслонками для регулирования высевного окна.

Приспособление агрегатировалось с тракторами Т-70ви ДТГ75М. Привод туковысеващих аппаратов осуществлялся от гидромотора OMR -160 через цепную передачу, а регулировка частоты вращения производилась при помощи изменения расхода жидкости.

Затраты мощности на привод туковысевающих аппаратов определены с использованием гидродатчиков. Для определения частоты вращения ротора применялись герметические контакты,укрепленные на корпусе гидромотора и постоянные магниты, вращающиеся вместе с Балом. Скорость агрегата определялась секундомером, при проходе между контрольными вешками.

Результаты экспериментальных исследований обрабатывались методами математической статистики.

В_четве2той_главе приведены результаты экспериментальных исследований по уточнению основных параметров и режимов работы роторного туковысеваицего аппарата.

Результатами исследований туковысевающего аппарата в виде винтового конвейера ( а.с. Jf I09365I) было установлено, что в статическом положении, без привода аппарата, происходит частичное самовысыпание сыпучего материала. С учетом данного недостатка,нами изыскивались пути создания туковысевающих аппаратов таких' типов, которые исключали самовысыпание материала и обеспечивали

дозированный высев нескольких вццов удобрений.,

Результаты исследования роторного туковысевающего аппарата, снабженного заслонкой и розеткой показали, что аппарат обеспечивает дозированный высев без саловысыпания высеваемого материала. Исследования по изысканию возможности осуществления дозированного высева одновременно двух видов удобрений не дали положительных результатов. Наблюдалось залипание и забивание несущих поверхностей высевающих рабочих органов.

Лабораторные исследования роторного высевающего аппарата (А.с.№ 1496670) позволили изучить влияние основных параметров и режимов работы на процесс высева. Исследования проведены для трех видов удобрений: калийной соли, суперфосфата и аммиачной селитры.

Составлена математическая модель, характеризующая высев аппаратом калийной соли. В качестве критерия оптимизации выбрана производительность аппарата.

У =0,035+0,0079^-0,0166Х2-Ю,00ш3-0,0041Х22+0,ООЗЭХ^,кг/с (30).

Расчет модели произведен посредством бланка алгоритма. Анализ полученной модели и изучение взаимного влияния факторов показывает, что на высев влияют все рассматриваемые факторы, частота вращения ротора Хр число рядов ячеек Х£, диаметр ячеек Хд, при этом большое влияние оказывают число рядов ячеек Х^ и частота вращения ротора Х^

На графике рис.3 сплошными линиями показана зависимость количества высева от частоты вращения ротора Х^ и диаметра ячейки Хд ( 0. — &) ) , когда число рядов ячеек ротора равно трем,

что соответствует центральному значению плана по фактору Х^. На том же графике пунктирными линиями показана зависимость высева калийной соли от частоты вращения ротора Х^ и числа рядов ячеек ротора Х^( О.— ^ (<*), ), когда диаметр ячеек £ = 14мм, т.е. совпадает с центром плана.

Как видно из графинов (Х- /(о?, О), увеличение диаметра ячеек от 12мм до 16мм равнозначно уменьшению частоты вращения до 0,023-0,027 сек"*. Это означает, что одинакового высева за единицу времени можно достичь при изменении диаметра ячеек от максимума до минимума, путем увеличения частоты вращения ротора на 0,0230,027 сек"*, при высеве от 0.03...0,038 кг/с.

Анализ графиков зависимости <Э («ь>, , показал, что число рядов ячеек (¿Ер оказывает большее влияние на высев, чем диаметр ячеек. Исходя из этого, регулирование высева в аппарате

производится путем изменения числа рядов ячеек ротора. Если при . минимальном высеве одного ряда ячейки соответствует изменение частоты вращения ротора в пределах от 0,07 сек до О,III сек" , то при максимальном высеве частота вращения снижается до 0,03 сек- .

Установлено, что с увеличением всех трех факторов высев увеличивается и наоборот, уменьшение факторов приводит к уменьшению высева.. Данная зависимость имеет место для всех трех ввдов удобрений, однако в зависимости от их физико-механических свойств закономерность изменяется по иному.

Рис.3. Зависимость высева (3 калийной соли от частоты вращения ротора Х| и диаметра ячеек Хд.

На графиках ( рис.4) приведены результаты исследований по установлению зависимостей изменения высева порошковидного суперфосфата от тех же параметров ротора и режимов работы, что и в предыдущем случае.

Составлена математическая модель, характеризующая высев аппаратом суперфосфата.

£"¿ 0,0015+ О.ООбЗХ^ 0,ОИ4Х2+ 0,0036Х3+0,0018Х22+

+0,0044Х1Х2+ 0,0023Х1Х3 + О.ООГТХ^ (31)

Анализируя уравнение ( 31) можно сделать вывод, что на высев преимущественно влияют число рядов ячеек Х«> и частота вращения ротора л^.

Первое, что обращает внимание, это уменьшение высева за единицу времени при тех же параметрах и режимов работы ротора по сравнению с калийной солью. Это следует объяснить физико-механическими свойствами суперфосфата, который по сравнению с калийной солью обладает меньшей сыпучестью.

Анализ графика ( на рис.4 сплошные линии) пока-

зывает, что диаметр ячейки более существенно влияет на высев суперфосфата, чем на высев калийной соли. При меньших значениях диаметра ячеек в пределах 12-14мм, высев за единицу времени по сравнению с калийной солью намного меньше и не становится возможным обеспечить норму высева.

Анализ результатов по определению количества высева от числа рядов ячеек ^ и частоты вращения Х2 ), показал,

что с увеличением числа рядов ячеек и частоты вращения ротора хотя и происходит увеличение высева за единицу времени, но интенсивность роста при одинаковых диаметрах ячеек по сравнению с калийной солью намного меньше.

Рис.4. Зависимость высева О, суперфосфата от частотч вращения ротора и диаметра ячеек Хд.

По результатам исследованж зависимостей высева гранулированной аммиачной селитры от параметров рогора к режимов его работы, составлена математическая модель, харч?:херизузчая вкеег ной селитры.

у" = 0.С19+- 0,С049л1+ 0,С10бл£+ 0,0032Х3+

+ С.ОО^Л^Х- + С,С0£7Х1Хз+ 0,СС25л?Х3 (3£)

На графике (рис.5) показана зависимость количества высева от частоты вращения ротора и диаметра ячеек л^ ( & )

(сплошные линии) и от частотц вращения Х^- и нисла г>ядов открытых ячеек Хг ( @ = £ (со, ^)), (пунктирные линии), по центральному значению плана.'

Как видно кз графика, увеличение диаметра ячеек и частоты вращения ротора приводит к увеличению высева, однако интенсивность роста высева по сравнению с суперфосфатом небольшая. Это следует объяснить тем, что хотя гранулированная аммиачная селитра обладает большой сыпучестью,'чем обеспечивается полнота заполнения ячеек, однако ввиду образования пористости между гранулами и меньшего удельного веса, высев за единицу времени увеличивается незначительно, всего на 12-1452,

Анализируя график б? =_/■"( замечаем, что максимальное

количество высева на тех же режимах работы по сравнению с суперфосфатом на 5-6% меньше. Это опять же следует объяснить тем, что ввиду меньшего удельного веса аммиачной селитры количество высева несколько меньше.

Установление зависимости изменения количества высева аммиачной селитры от диаметра ячеек и числа их рядов при частотах вращения О) =0,21 сек-* и (/7=0,£7 сек-* показало, что можно достигнуть адекватного результата за счёт открытия ряда ячеек, взамен увеличения частоты вращения от 0,21 сек-* до 0,27 сек"*. Так, если при частоте вращения сО =0,21 сен~* и диаметре ячеек 16 мм, можно достичь 0,02 кг/сек высева, при числе рядов ячеек -3, то при частоте вращения 0,27 сек такого же высева можно достигнуть при числе рядов -2. Анализ данных показывает, что на высев за единицу времени, как и в предыдущих случаях, больше влияют число рядов ячеек и частота вращения ротора и меньше диаметр ячейки.

Диаметр ротора и ячеек выбираются из условий обеспечения минимального и максимального количества высева с учётом требований, предъявляемых агротехникой. Помимо этого, опыты показали что выбор диаметра ячеек обусловлен также от сыпучести удобрений. Для высева суперфосфата, при диаметре ячеек 12...14 мм, не становится возможным обеспечить как полноту заполнения ячеек, так и их полную выгрузку. Исходя из этого бйло установлено, что диаметр ячеек должен быть X) >16 мм, а оптимизацию высева следует осуществить путём из-

Рис.5 Зависимость высева <2, гранулированной аммиачной селитры, от частоты вращения ротора Х^ и диаметра ячеек Хд.

менения числа открытых рядов ячеек ротора и частоты вращения ротора.

Анализ результатов исследований по определению потребляемой высевающими аппаратами мощности,показал, что при минимальной дозе высева 100-150 кг/час (двумя аппаратами) расход мощности составляет около 3 кВт, а при максимальной дозе высева, 700-750*кг/час-3,25 - 3,3 кВт.

Во время полевых опытов были определены показатели характеризующие качество выполнения технологического процесса; устойчивость дозы высева в заданном диапазоне; равномерность распределения удобрений по длине строки и между отдельными строками.

На рис.6 показаны зависимости, полученные в результате определения степени неравномерности А высева удобрений по длине стро-; ки, при внесении различных корм гранулированной аммиачной селитры, 'порошковидного суперфосфата и калийной соли при V =0,96 м/с. Из графика водно, что с увеличением О , в пределах примерно до 400 ! кг/га степень неравномерности А снижается при внесении всех трёх видов удобрений, отличающихся физико-механическими свойствами, гранулометрическим составом, гигроскопичностью и степенью слежа-лости.

Степень неравномерности внесения порошковидной калийной соли, отличающейся в данном случае, наилучшей сьтучестью^не превышает 4,5% при малых дозах внесения ( (2=200 кг/га), а при увеличении нормы до 800-900 кг/га снижается до 1,8%. Порошковидный суперфосфат, сыпучесть которого значительно ниже, чем у порошковидной калийной соли и гранулированной аммиачной селитры, характеризуется сравнительно большой степенью неравномерности внесения по длине строки, причем чем ниже норма внесения Л , тем в большей степени ухудшается качеств? высева этого вида удобрения по сравнению с двумя другими. Так, если при О. =900 кг/га, величина Л составляет 3,9-4$, что всего на 2,2% больше чем в случае внесения калийной соли (кривые I и 3), то при (2 =200 кг/га степень неравномерности достигает,10,8$ и здесь разница уже составляет 6,2%. В целом же результаты проведенных экспериментов выявили, что равномерность внесения удобрений, находящихся в кондиционном состоянии отвечает агротехническим требованиям.

Анализ результатов опытов по определению степени неравномерности подачи удобрений между отдельными секциями аппаратов показал, что она снижается с увеличением числа открытия рядов ячеек, причем наименьших значений неравномерность подачи достигает в зависимости от степени заполненности бункера, при полностью открытых высевных отверстиях.

Снижение степени заполненности бункера оказывает незначительное влияние на степень неравномерности подачи удобрений между отдельными секциями аппаратов.

В производственных условиях для эффективности использования предложено го роторного туковысевающего аппарата, практическое значение имеет установление нормы высева удобрений в зависимости от условий и режимов работы. С этой целью предложена номограмма для регулирования нормы высева путём Изменения величины высевного отверстия в зависимости от частоты вращения гидромотора, вида удобрений, скорости агрегата1 и междурядного расстояния.

В_пот£й_главе_приводятся результаты производственных испытаний приспособления с разработанным роторным туковысевающим аппаратом.

Т^ковысевающее приспособление к машине ЧПВ-1А прошло хозяйственные испытания в совхозе Агавнадзор Ехекнадзорского района Армянской ССР и ведомственные испытания в совхозе Касах Наирий- , ского района Армянской ССР.

\ \«

—----

*а> вл> лж> в№к

Рис.6. Зависимость неравномерности высева удобрений Д по длине строки от нормы О, внесения удобрений при V =0,96 м/с.

I - калийная соль; 2 - аммиачная селитра; 3 - суперфосфат.

По'результатам этих испытаний установлено, что туковысеваю-щие аппараты обеспечивают дозированный высев удобрений в пределах агротехнического допуска, не допускают самовысыпание высеваемого материала, предотвращая тем самым загрязнение окружающей среды, и за счёт совмещения высева, за один проход агрегата двух видов удобрений, позволяют сократить количество проходов агрегата и тем самым становится возможным повысить производительность процесса, уменьшить уплотнение почвы и сократить издержки производства.

В качестве базы для сравнения при расчёте экономической эффективности принята обычная технология внесения минеральных удобрений с использованием вйноградниковых плугов-рыхлителей, используемая в виноградарческих зонах. Годовой экономический эффект от применения одного приспособления составляет 619 руб.

Общие выводы и рекомендации.

I. Известные туковысевающие аппараты, осуществляющие высев

активно« слоем, а тягасе аппатаск дискового V шек^гого •-■чг'з не полностью обеспечиваю:1 установлен-.л'^ дозу к еп ->д»;п технологический прожог производят внесение только о-юго г п.-а удобрвклч.

Г.. Установлено, что туг.оР}!сеьа:ог;иГ. аппяра:, Бтолнзнн!.в виде винтового конвейера (а.с. ''."1093651) допускяот с ?.мо высыпание сыпучих минеральных удобрений, не сбеспочисяет их дозиро?яншй высев. ^

3. Конструкция гукогчхевающего аппарата роторного типа, снабжённая розеткой и заслонкой сложна, не позволяет осущестглять за один проход агрегата висев более одного ьлда удобрений.

4. Для повышения эффективности работы, "сокращения количества проходов агрегата, повышения производительности наиболее рационал! ным является использование роторного высевающего аппарата»снабжённого заслонками.

5. Исходя из минимальной и максимальной доз высева аналитическим путём определены конструктивные параметры и режимы работы туковысевающего аппарата роторного типа,снабжённого заслонкой: наружный диаметр ротора ^=107 мм; внутренний диаметр ротора

{{=87 мм; диаметр ячеек 2^=16 * £0 мм; пределы числа рядов ячеек -1+8; частота вращения ротора - 0,15 - 0,27 с-*.

6. На процесс высева О., влияют следующие факторы: частота вращения ротора X/, число открытых рядов ячеек Ха; диаметр ячеек ротора Ху. С увеличением значений всех рассматриваемых факторов высев увеличивается и наоборот,, уменьшение факторов приводит к уменьшению количества высева. При одинаковых параметрах ротора

и режимах его работы наибольший высев за единицу времени обеспечивают калийная соль и гранулированная аммиачная селитра, наименьший - суперфосфат.

7. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены рациональные параметры и режимы работы ротора: диаметр ячеек >0г=16 мм; число рядов 1...5; глубина ячеекЬ =10мм; частота вращения СО= 0,15 ...0,27 сек-* при высеве калийной соли и гранули- • рованной аммиачной селитры; 13 мм и число рядов ячеек 2...8, при постоянстве остальных параметров для суперфосфата.

8. По результатам энергетической оценки туковысевагащих аппаратов установлено, что расход мощности на приводдвух туковысевая-щих аппаратов составляет 2,9..¿3,25 кВт, а крутящий момент 225 --250 Нм.

9. На основании результатов экспериментальных исследований разработана номограмма, позволяющая исходя из нормы высева, в за-

висимости от ширины междурядья и скорости агрегата регулировать величину входного окна.

10. Разработанный роторный туковысевающий аппарат в качестве приспособления к почвообрабатывающей виноградникорой машине МПВ-1А успешно прошёл хозяйственные и ведомственные испытания. Годовой экономический эффект от применения одного приспособления составляет 619 руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В ЫЩ1Щ РАБОТАХ:

1. Сравнительная оценка туковысевающих аппаратов для.удобрения многолетних насаждений и пути их соверщенствования. - Агро-пром: Наука и производство №4(382), 1990.

2. К вопросу определения'параметров гуковысевающего аппарата роторного типа для внесения удобрения в садах и виноградниках.

- Агропро'м: Наука и производство №8(386) , 1990.

3. Ту ковысевающий аппарат для дозированного внесения удобрений. - Тезисы.докладов всесоюзной научно-технической конференции "Земледельческая механика и программирование урожая", Волгоград, 1990.

4. Рабочий орган винтового конвейера. Авторское свидетельство №1093651. (в соавторстве).

5. ТУковысевающий аппарат. Авторское свидетельство I,'1496670. (в соавторстве).

Тярак:Т20/

Заказ 1 !

Филиал № 1 типографии цветной печати Государственного комитета по «слан издательств, полиграфии и книжной торговли Армянской ССР, Ереван, ул. КалииЕва, .56.