автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование процесса распределения твердого навоза многолопастными рабочими органами роторного типа

На прав ах рукописи

БРОВЧЕНКО Алексей Дмитриевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОГО НАВОЗА МНОГОЛОПАСТНЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ РОТОРНОГО ТИПА

Специальность 05.20.01-Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 0 ЯН5 2011

Воронеж 2010

004619249

Работа выполнена на кафедре «Эксплуатация машинно-тракторного парка» ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки».

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Дьячков Анатолий Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Скурятин Николай Филиппович

кандидат технических наук, доцент Глазков Виктор Иванович

Ведущая организация: ГНУ Воронежский научно-исследовательский институт сельского хозяйства ЦентральноЧерноземной полосы им. В. В. Докучаева РАСХН

Защита диссертации состоится «<У » января 2011г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.010.04 при ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки» по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки».

Автореферат размещен на сайте http://www.vsau.ru Автореферат разослан « » декабря 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Как показывает научный и практический опыт земледелия урожайность сельскохозяйственных культур зависит от многих показателей. Доведение показателей плодородия почв до оптимального уровня - одно из условий получения высоких урожаев культур.

Одним из основных факторов повышения плодородия является внесение органических удобрений. Их рассматривают как средство обеспечения не только пищевого режима растений, но и регулирования интенсивности и объема малого биологического круговорота энергии в агроэкосистемах.

В начале 90-х годов объемы внесения органических удобрений в России составляли более 480 млн. т, т.е около 0,35 кг/м2. По данным государственных комитетов статистики в последние годы этот показатель снизился до уровня 50...60 млн.т. (0,025 кг/м2).

Для поддержания бездефицитного баланса гумуса на поля нашей страны ежегодно необходимо вносить 850 млн.т органических удобрений, или в среднем 0,65-0,7 кг/м2. Для этого необходимо располагать высокопроизводительной техникой, обеспечивающей выполнение работ с соблюдением требований агротехники и экологии.

В настоящее время для внесения твердых органических удобрений выгодно использовать двухфазную технологию с использованием роторных разбрасывателей удобрений, имеющих высокую производительность в сравнении с кузовными разбрасывателями. При использовании данной технологии отсутствует жесткая связь между разбрасывателями и транспортными средствами, как по времени, так и по грузоподъемности.

Однако, широкое использование этого типа машин, до сих пор сдерживается высокой неравномерностью распределения удобрений.

Целью работы является повышение равномерности распределения твердого навоза рабочими органами роторного типа с горизонтальной осью вращения за счет выбора их рациональных параметров.

Объект исследования: процесс основного внесения твердого навоза рабочими органами роторного типа.

Предмет исследования - закономерности изменения качественных показателей работы и энергопотребления рабочими органами роторного типа от их конструктивных и режимных параметров.

Методика исследований - аналитические исследования выполнены на основе математического моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторно-полевых и производственных условиях с использованием опытного образца разбрасывателя твердого навоза с рабочими органами роторного типа. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались статистическими методами с применением ЭВМ.

Научная новизна заключается:

- в разработке математической модели процесса распределения частиц удобрений многолопастными роторными рабочими органами, отличающаяся учетом конструктивных особенностей рабочих органов (количество радов

лопастей, радиус лопастей каждого ряда и угол их установки относительно радиального положения), относительного количества материала поступающего на лопасти роторов, что позволяет определить рациональные значения выше названных конструктивных параметров, обеспечивающих распределение удобрений соответствующее агротехническим требованиям;

- в разработке нового технического решения для реализации рациональных параметров многолопастных рабочих органов роторного типа;

- в теоретически установленных и экспериментально подтвержденных закономерностях процесса распределения частиц удобрений с учетом конструктивных особенностей и режимов работы многолопастных рабочих органов роторного типа.

Практическая значимость:

- реализация, нового технического решения разбрасывателя твердого навоза с многолопастными рабочими органами роторного типа (патенты РФ №2222883 и №2289905) обеспечивает качественные показатели работы в диапазоне основных доз внесения твердых органических удобрений, соответствующие агротехническим требованиям.

Реализация результатов исследований. Работа выполнена согласно плану научно-исследовательских работ Воронежского ГАУ. По результатам исследований разработан, изготовлен и испытан в лабораторно-полевых и производственных условиях опытный образец разбрасывателя твердого навоза с рабочими органами роторного типа. Отдельные результаты исследований используются в учебном процессе и дипломном проектировании студентами агроинженерного факультета Воронежского ГАУ.

Достоверность научных положений подтверждается результатами лабораторно-полевых исследований, полученных с использованием измерительной аппаратуры при достаточном количестве повторностей опыта, обработкой опытных данных с использованием методов математической статистики и актом проверки результатов исследований в лабораторно-полевых и производственных условиях.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Воронежского государственного аграрного университета им. К. Д. Глинки (2002, 2008-2010 гг.). Опытный образец разбрасывателя удобрений демонстрировался на выставках: «Оптовая ярмарка продуктов питания» (2003 г.) и «АГРОСЕЗОН-2010. Современная техника и технологии в земледелии и животноводстве» (2010 г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в их числе 2 — в центральной печати, 2 патента на изобретения РФ, общим объемом 3,3 усл. п. л. (авторских 1,58 усл. п. л.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованных источников (144 наименований) и приложений. Диссертация изложена на 164 страницах машинописного текста и включает 7 таблиц, 23 рисунка. Кроме того, содержит приложения на 39 страницах с 13 таблицами и 15 рисунками.

На защиту выносятся:

- математическая модель процесса распределения частиц удобрений многолопастными роторными рабочими органами, отличающаяся учетом конструктивных особенностей рабочих органов (количество рядов лопастей, радиус лопастей каждого ряда и угол их установки относительно радиального положения), относительного количества материала поступающего на лопасти роторов, и позволяющая определить рациональные значения выше названных конструктивных параметров, при различных секундных подачах удобрений на роторы;

- новое техническое решение для реализации рациональных параметров многолопастных рабочих органов роторного типа, обеспечивающих равномерность распределения удобрений в диапазоне основных доз внесения, соответствующее агротехническим требованиям;

- закономерности изменения качественных показателей процесса распределения удобрений с учетом конструктивных и режимных параметров многолопастных роторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, сформулированы: цель работы, объект и предмет исследований, научная новизна. Представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе «Состояние вопроса и задачи исследования» проведен анализ исследований по совершенствованию роторных рабочих органов для распределения твердых органических удобрений (ТОУ) из валка.

Анализ исследований показал, что одной из причин неравномерного распределения удобрений серийно выпускаемыми валкователями-разбра-сывателями является несовершенство конструкций их распределяющих устройств.

Вопросами совершенствования конструкций рабочих органов роторного типа занимались А. И. Дементьев, Н. К. Линник, Н. 3. Макеев, М. П. Сергеев, Н. И. Евтухов, И. Т. Внуков, В. С. Киров, А. И. Аникеев, А. Н. Красно-руцкий, А. М. Бондаренко и др. В работах этих ученых отмечается, что качественные показатели валкователей-разбрасывателей во многом определяются конструктивными и режимными параметрами роторных рабочих органов, а также целым рядом других факторов. Однако выводы различных исследователей о влиянии этих факторов на распределение материала по ширине внесения и о характере этого распределения противоречивы.

Анализ технологического процесса работы роторных разбрасывателей показал, что даже при разбрасывании удобрений из равномерных по полноте валков, качество распределения не отвечает агротехническим требованиям. Это происходит в силу ряда причин:

- во время работы роторов, в оптимальном направлении выброса (до 45° к поверхности почвы) поступает только половина удобрений, которые движутся по лопастям, а остальная часть удобрений выбрасывается вверх и даже в противоположную сторону;

- величина подачи удобрений на лопасти ротора находится в пределах

4...6 см/об. При работе разбрасывателя, в начальный период происходит не захват удобрений, а их отталкивание, что приводит к их спрессовыванию до определенной степени, после чего они захватываются лопастями в чрезмерном количестве;

- поступление удобрений на лопасти носит пульсирующий характер.

Все это приводит к неравномерному распределению удобрений по полю, а также к повышенным затратам энергии на процесс распределения.

По результатам проведенного анализа и в соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Обосновать принципиальную схему многолопастного роторного рабочего органа, обеспечивающего качественное внесение твердого навоза соответствующее агротехническим требованиям.

2. Разработать математическую модель процесса распределения твердого навоза многолопастным рабочим органом роторного типа, позволяющую обосновать рациональные конструктивные параметры и режимы работы предлагаемого устройства.

3. Выполнить экспериментальную проверку показателей работы усовершенствованных рабочих органов роторного типа.

4. Определить экономическую эффективность целесообразности применения предложенного технического решения.

Во втором разделе «Теоретические исследования процесса работы рабочих органов роторного типа разбрасывателя твердого навоза» - представлено обоснование принципиальной схемы разбрасывателя удобрений с многолопастными рабочими органами роторного типа и описан технологический процесс его работы (рисунок 1).

В разбрасывателе на трапецеидальную раму установлены роторы 5 с несколькими рядами I, II, III, IV лопастей 6. Причем лопасти 6 в разных рядах 1, II, III, IV выполнены разновеликими, их длина увеличивается от начала роторов против хода движения разбрасывателя. За счет разности длин лопастей 6 в разных рядах I, II, III, IV роторов скорость схода частиц материала, а, следовательно, и дальность их полета будут различными, что позволит повысить равномерность распределения удобрений и снизить энергоемкость процесса внесения. Лопасти 6 каждого последующего ряда, начиная от начала ротора, равномерно смещены в сторону противоположную вращению на некоторый угол, образуя, тем самым, на валах роторов многозаходные навивки. Под последними рядами IV лопастей установлен подъемный нож 7 с режущей кромкой и делителем потока 8. Его назначение - поднять удобрения с поверхности почвы и направить их к ряду лопастей IV наибольшего диаметра. Кроме того, рама разбрасывателя снабжена опорно-регулировочными катками 10 с механизмами регулировки 11, позволяющими изменять расстояние от режущей кромки подъемного ножа 7 до земли (расстояние Нр), регулируя тем самым количество удобрений остающихся в зоне конструктивной ширины захвата машины. С целью обеспечения направленного выброса удобрений в зоне последних рядов IV лопастей установлены выбросные пороги 9.

а-вид спереди; б-вид слева; 1 - навеска; 2 -приводной вал; 3 - редуктор; 4 - цепная передача; 5- многолопастные роторы; 6 - лопасти; 7 - подъемный нож; 8 - делитель потока;

9 - выбросной порог;

10 - опорно-регулировочные катки; 11-механизм регулировки, I, И, III, IV-ряды лопастей роторов.

Рисунок 1-У совершенствованный разбрасыватель с многолопастными рабочими органами роторного типа.

Технологический процесс работы рабочих органов роторного типа складывается из нескольких взаимосвязанных фаз:

- захват удобрений из валка лопастями роторов;

- движение частиц удобрений по лопасти роторов и сход с нее;

- свободный полет частиц в сопротивляющейся среде (воздушное пространство) и их распределение по поверхности поля.

Первая фаза технологического процесса включает в себя движение лопасти в валке удобрений. Рассмотрим поперечное сечение валка сформированного после прохода валкообразоватсля (рисунок 2).

Примем, что лопасти всех рядов ротора установлены радиально, а лопасти первого ряда (самые короткие) имеют радиус Rb тогда при вращении они будут захватывать слой удобрений, равный площади Si-

Используя известные выражения пространственной геометрии, определим искомую площадь

-S«,. =i-KM -MN -sin(l80 -ф)+

ЭДКМЫ

п ■ R] 360

•arceos

1-

KN

2 Л

2-R

i J

1 2 •

---R? - sin

2

arccos

v

1-

KN

2 Л

2-R

i /

и-:-з-.-^

В, Е-соответственно нижнее и верхнее основания валка, м; Ь, е-соответственно половины нижнего и верхнего оснований валка, м; Ь - высота валка, м; ф-угол естественного откоса удобрений, град; 5-угол, образованный у вершины трапеции валка, град; Ь, Н-координаты центров вращения роторов, м; Я,, Й2, Яз-радиусы лопастей соответственно первого, второго и третьего рядов роторов, м; в], во, Бз, 84-площади поперечного сечения валка, захватываемые лопастями соответственно первого, второго, третьего и четвертого рядов ротора, м ; Бобщ-общая площадь поперечного сечения валка, м ^ М-точка пересечения верхнего основания и боковой стенки валка; 14, N, N -точки пересечения крайних кромок лопастей соответственно первого, второго и третьего рядов с верхним основанием валка; К, К, К-точки выхода крайних кромок лопастей соответственно первого, второго и третьего рядов из массы валка; е-угол, образованный отрезками соединяющие центр вращения с точками пересечения крайней кромки лопасти с валком, град; Х№ Хк, У№ Ук-координаты точек N и К по оси X и по оси У, м.

Рисунок 2-Схема к определению относительного количества удобрений, захватываемых лопастями роторов.

Аналогично можно определить площади 82, 83...82, определяющие относительное количество удобрений, захватываемое вторым, третьим и последующими рядами лопастей

=8,„1/ь,/ — в], (2)

Ч^+вг), (3)

8:,=8мм"к»

(4)

где г — количество рядов лопастей.

Координата загрузки материалом Ь01 лопастей Iй2 ряда будет определяться отрезком ОМ (рисунок 2)

ОМ

= ^ь)2 + (Ь-Н)2

(5)

При взаимном расположении центров вращения роторов и валка таким образом, что во время захвата удобрений лопастями первого ряда их радиус Ri не будет пересекать точку М, координата загрузки Loi будет равна

L01=H-h (6)

Координаты загрузки лопастей последующих рядов ротора для обоих рассмотренных случаев будут соответственно равны

L02 =R1 ; L03 =R2> L0z -RZ-1 (7)

L„ ГО

0z — координата загрузки лопастей z~ ряда ротора, м;

R" го

z - радиус лопастей z~ ряда ротора, м. Если лопасти ротора наклонены на некоторый угол 8 относительно радиального положения, то возникает необходимость в корректировке зоны (радиуса) захвата удобрений из валка лопастями разных рядов ротора, так как при этом радиусы будут уменьшаться. Это было учтено в математической модели.

Вторая фаза технологического процесса характеризуется движением удобрений, поступивших на лопасти роторов. При этом материал совершает сложное движение: вращательное вместе с лопастью и поступательное вдоль ее плоскости.

Для определения скорости относительного движения Vr рассмотрим силы, действующие на частицу навоза при ее движении по лопасти ротора, вращающейся вокруг горизонтальной оси О с постоянной угловой скоростью (О. При этом лопасть установлена под, углом (+0) к радиусу ротор а (положительный угол - вперед по ходу вращения ротора) (рисунок 3).

На частицу распределяемого материала массой m, поступившую на лопасть на расстоянии Го от центра вращения ротора О, действуют: сила веса

2

частицы — m -g; центробежная сила - m-г-со ; сила, вызываемая ускорением Кориолиса - 2 ■ m • со • Vr ; сила трения - f • N,

где g - ускорение свободного падения тела, м/с2;

f- коэффициент трения частицы материала о лопасть; N - нормальная реакция лопасти, Н. Составляя сумму проекций сил в плоскости лопасти, приравнивая ее к произведению массы на ускорение и проведя соответствующие преобразования, получили дифференциальное уравнение движения частицы по лопасти

d2x 2 / а -, j- dx

—— — г - (о -cos w + g • cos (cat 1-2 ■ f -а---

dt2 dt (8)

-f-g-sin(cot)-f-r-co2 -sin\|/ где p - угол, заключенный между направлением действия силы веса и плоскостью лопасти, рад; у — угол, заключенный между направлением действия центробежной силы и плоскостью лопасти, рад; г — текущее расстояние от частицы до оси вращения ротора, м.

х — текущее расстояние от точки шарнира до частицы, м; а - угол заключенный между плоскостью лопасти и прямой, проведенной через точку шарнира и осью вращения, рад; I - расстояние от точки шарнира А до конца лопасти, м.

Рисунок З-Схема сил, действующих на материальную частицу при ее движении по лопасти ротора с горизонтальной осью вращения

Если лопасть отклонена на угол (-0) к радиусу ротора (отрицательный угол - против направления вращения ротора), то перед выражением f ■ г • со2 ■ sin V)/ уравнения (8) вместо знака минус необходимо поставить знак плюс. Если плоскость лопасти имеет радиальное положение то уравнение (8) примет вид

-ю2 + g-cos(<ot)-2-f-co-^-fg-sin(<Dt) (9)

Выразим текущее расстояние г от частицы до оси вращения ротора

Согласно теореме синусов запишем

i _ ОА sin(a-9) sin 8

Выполнив соответствующие преобразования, получим выражение

sina-ctg9~cosa =

Обозн ачим Q = ctg9, Т = , тогда

тогда

(¡> • эта-сова = Т (11)

Решая уравнение (11) относительно а получим значение заданного угла.

Из теоремы синусов можно записать

= созу^-^пу)2 (12)

г

Решение выше приведенных уравнений осуществлялось с помощью широко известного метода численного интегрирования и дифференцирования Рунге-Кутта усовершенствованного Фелбергом четвертого и пятого порядков с начальными условиями 1 = 0, х = г0=Ь0г, х = 0.

Третья фаза технологического процесса включает в себя: сход частиц удобрений с лопасти с абсолютной скоростью Уа под углом к горизонту у0 (рисунок 4); их движение в сопротивляющейся среде (воздушное пространство); распределение частиц по поверхности почвы.

k •■ л

Vy ' XNk.

r \

\\\ \\\ \\\ \\\ \\\ \\\ \\\ \\\ Рисунок 4-К определению дальности полета частицы

При установке лопастей ротора радиально абсолютная скорость схода частицы с рабочего органа равна

Определим угол схода у0 между вектором абсолютной скорости схода частицы и линией горизонта

y0 = P-A. = p-arctg-i

(14)

где р - угол поворота ротора с момента поступления частицы на

лопасть и до ее схода, рад. При установке лопастей ротора на угол 9 относительно радиального положения (рисунок 5) абсолютная скорость схода частицы с рабочего органа равна

Va = Vve2 + V2 - 2 ■ Ve • Vr ■ cos Q = Vve2 + Vr2 - 2-Ve ■ Vr -sinG (15)

Q = 90 + e

Учитывая то, что i=90-p, тогда искомый угол y0 определится выражением

V.

а ми, град; 1 - угол между на-

£1 - угол между направлением скорости переносного движения и проекцией относительной скорости частицы, град; Х{ - угол между направлениями абсолютной и относительной скоростя-

правлением относительной скорости и линией горизонта, град.

Рисунок 5 - Коррек-

тировка угла вылета частицы удобрений.

у0 = arcsin

A/ve2 + vr2-2ve-vr-sine

= -cos9 -90 - Р (16) • sin 0

\

ч

Определив угол схода частицы и значение ее абсолютной скорости, можно перейти к рассмотрению дальности полета любой из частиц массива, сходящих с лопасти ротора.

Пусть частица материала массой т вылетела с лопасти под углом у0 к горизонту с начальной скоростью У0 = Уа (рисунок 5). При движении в сопротивляющейся среде (воздушное пространство) на нее действуют две силы: сила веса частицы - т • g, и сила сопротивления среды , направленная по касательной к траектории тела в сторону, противоположную направлению скорости V, и являющаяся ее функцией.

Проектируя силы, действующие на частицу, по оси х и у, приравнивая сумму действующих сил к произведению массы частицы на ускорение, сделав соответствующие преобразования, получим дифференциальные уравнения полета частицы в стандартном виде

В уравнении (18) верхний знак (-) относится к восходящему движению частицы, а нижний знак (+) к нисходящему.

Данная система уравнений не линейна и в таком виде не поддается интегрированию. Решение этих уравнений проводилось численным методом с помощью программы Maple 7, с учетом начальных условий, что позволило определить дальность полета частиц массива сходящих с лопасти.

Для радиально установленных лопастей начальные условия примут следующий вид

(17)

(18)

х(0) = Я2-ипР; у(о)= Н --совР; х(0)= Уа-сову; у(о)=Уа-мпу. Для лопастей, отклоненных от радиального положения на угол 0, начальные условия будут следующими

<(0)=Я

1сг '

81П Р

Р

СОБ — 2)

соз| |-е); у(о)=н + нь-

г (а

бш р • эт! ^ — (

Р

СОБ — 2

-сое 8

*(°) = Уа • 005 У> У(°)= Уа ' ^ У

Уравнения (8), (9), (17) и (18) с указанными начальными условиями, а также остальные выше приведенные выражения являются математической моделью процесса распределения частиц удобрений многолопастными рабочими органами роторного типа. Эта модель была реализована в виде компьютерной программы с использованием типовых средств программирования.

В третьем разделе «Программа и методика экспериментальных исследований» - изложена программа экспериментальных исследований, дало описание объекта исследования, измерительного оборудования и приборов, методики проведения и обработки результатов опытов.

В соответствии с поставленными задачами программой экспериментов было предусмотрено следующее:

1. Проверить работоспособность предложенных рабочих органов, а также получить данные о характере распределения материала с заданными сочетаниями параметров роторов для уточнения математической модели распределения удобрений.

2. Определить физико-механические свойства твердого навоза с целью получения данных для уточнения математической модели.

3. Оценить адекватность расчетов, проведенных в ходе теоретических исследований. На данном этапе необходимо было осуществить экспериментальную проверку в лабораторно-полевых условиях рациональных сочетаний параметров рабочих органов, полученных с помощью математического моделирования, при различных секундных подачах материала, а также влияние на качество распределения навоза таких параметров как: ширина лопастей роторов, угол установки лопастей относительно радиального положения.

Основные показатели для оценки рабочих органов: равномерность распределения удобрений и рабочая ширина внесения при разных секундных подачах удобрений.

4. Определить энергетические показатели рабочих органов и на основании полученных данных уточнить их конструктивные параметры.

Для проведения экспериментальных исследований был изготовлен опытный образец разбрасывателя с многолопастными рабочими органами роторного типа, агрегатируемый с тракторами тягового класса 3,0 (рисунок 6).

Показатели качества работы разбрасывателя определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 28718-90. Обработку полученных результатов прово-

ШёЙЁ

111

Рисунок 6 - Опытный образец раз- Рисунок 7 - Измерительная аппаратура, брасывателя агрегатируемый с установленная на разбрасывателе,

трактором Т-150.

дили с применением ЭВМ.

При проведении энергетической оценки рабочих органов многолопастного разбрасывателя использовали электротензометрирование (рисунок 7).

В четвертом разделе «Результаты исследований и их анализ» представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований.

С помощью математической модели, реализованной в компьютерной программе, определены зависимости дальности полета частиц удобрений ЬПшах от радиуса лопастей К последнего ряда роторов при различных их углах установки 0 относительно радиального положения (рисунок 8).

11

и

¿«а

Ьз.пр, и

Рисунок 8- Теоретические за- Рисунок 9-Теоретические зависи-

висимости максимальной дальности мости «предельной» зоны загрузки от

полета частиц удобрений от радиуса угла наклона лопастей при различной

лопастей последнего ряда роторов длине лопастей, при разных углах наклона лопастей относительно радиального положения.

Для того чтобы обеспечить ширину внесения удобрений не ниже чем у серийных машин принят радиус лопастей последнего ряда роторов равный Н=0,4 м, обеспечивающий теоретическую дальность полета, при радиальном

расположении лопастей, в пределах Ьп=20,4 ...23,5 м в одну сторону при среднем коэффициенте парусности к„-0,15 м"1, что соответствует общей ширине рассева В=41...47 м.

Теоретические расчеты показали, что при увеличении зоны загрузки лопастей Ь, увеличивается сектор рассева частиц удобрений. При этом они распределяются на различное расстояние от роторов. При определенном значении зоны загрузки начинается перераспределение частиц удобрений. Такое значение зоны загрузки было обозначено как «предельная» зона загрузки Ьзпр лопастей ротора.

В связи с этим получена зависимость «предельной» зоны загрузки от угла наклона лопастей при их различной длине (рисунок 9). «Предельная» зона загрузки лопастей при их радиальном положении находиться в пределах 0,05...0,12 м и в среднем составляет 0,08м. Учитывая максимальную высоту валков удобрений (И = 0,4 м), ограничивающуюся размером проходного окна ваткообразователя и дорожным просветом тракторов тягового класса 3,0, получили максимальное количество рядов лопастей на роторах равное 4.

С целью проверки работоспособности конструкции, получения данных о параметрах формирования валков удобрений и данных для математической модели проведены предварительные испытания опытного образца, в ходе которых были сформированы три валка удобрений, соответствующие определенной секундной подаче материала на роторы и проведено их профилирование.

В ходе экспериментов по каждому из трех уложенных валков определяли характер распределения удобрений двумя конструктивными вариантами роторов: использовали однорядные (1л) или четырехрядные (4л) роторы.

По полученным графикам распределения, согласно методике экспериментальных исследований, рассчитывались следующие показатели: неравномерность распределения на общей ширине внесения V, доза внесения на рабочей ширине внесения Овр; общая В и рабочая ширина внесения Вр, перекрытие смежных проходов Р (таблица 1).

Таблица 1-Результаты расчетов параметров распределения удобрений

(предварительные испытания опытного образца)

Определяемые показатели Сформированные валки удобрений, соответствующие секундным подачам дс. кг/с

122 165 316

1л 4л 1л 4л 1л 4л

1. Неравномерность внесения V, % 54,2 47,7 79,7 68,1 77,6 71,6

2. Доза внесения на рабочей ширине внесения Овр, кг/м2 4,43 3,9 4,88 4,21 8,32 6,88

3. Общая ширина внесения В, м 48 45,5 46 46 43 41,5

4. Рабочая ширина внесения Вр, м 16,5 18,5 21 24 22,5 27,5

5. Перекрытие Р, м 14,5 12.5 11,5 10 9,5 6,5

Анализ данных показал, что во всех вариантах секундных подач удобрений, преимущество имеют четырехрядные роторы, по такому показателю как рабочая ширина внесения. Явное преимущество просматривается при увеличении секундной подачи удобрений.

Для проверки адекватности разработанной математической модели, исходные данные, полученные в ходе предварительных испытаний опытного образца, были заложены в математическую модель работы много лопастных роторов. В результате получены теоретические кривые распределения частиц удобрений.

Как видно из графиков (рисунок 10) теоретические и экспериментальные кривые достаточно близки, что говорит об адекватности математической модели.

1 ряд лопастей (эксперимент) — 1 ряд лопастей (теоретическая)

гА Ч

\\

V

/

..........

15

20

25

Рисунок 10—Сравнение теоретических и экспериментальных эпюр распределения частиц удобрений (для валка с секундной подачей 165 кг/с)

Хорошая сходимость теоретических и экспериментальных исследований позволила определить наиболее рациональные значения таких параметров как количество рядов ротора и радиус лопастей каждого ряда с помощью «вычислительных» экспериментов.

Проведенные многочисленные компьютерные расчеты распределения частиц рабочими органами, с разными соотношениями выше названных параметров, позволили выявить наилучшие варианты роторов с определенными конструктивными параметрами, для различных секундных подач удобрений (таблица 2).

Таблица 2-Результаты теоретических исследований по обоснованию

Расчетные показатели Варианты валков удобрений, соответствующие секундным подачам удобрений, кг/с

99 161 222 283 348

1. Радиусы лопастей Я рядов роторов, м 1*1=0,4; 1*2=0,32 1*1=0,4; 1*2=0,24 1*1=0,4; 1*2=0,16; 1*з=0,12 1*1=0,4; 1*2=0,28; 1*3=0,16 1*1=0,4; 1*2=0,32; 1*з=0,18; 114=0,16

2. Теоретическая неравномерность распределения ут, % 73,4 70,2 63,2 60,7 61,9

3. Теоретическая рабочая ширина внесения Вот, м 27,5 29 33,5 35 37,5

Как видно из таблицы 2, в диапазоне секундных подач материала от 90 до 170 кг/с выгодно использовать двухрядные роторы; при секундных подачах от 200 до 290 кг/с лучшие результаты показали трехрядные роторы, при секундных подачах свыше 300 кг/с следует использовать четырехрядные роторы. Наилучшие варианты рабочих органов определяли по теоретической рабочей ширине внесения.

С целью определения влияния на качество распределения такого параметра как угол установки лопастей относительно радиального положения проведены дополнительные вычислительные эксперименты для выбранных рациональных параметров роторов (таблица 2) по каждому расчетному валку.

Анализ полученных зависимостей (рисунок 11) показал, что практически во всем диапазоне секундных подач наибольшая теоретическая рабочая ширина внесения соответствует ориентации лопастей под углом 9= 0...-50.

Следующим этапом на- Врт, м ших исследований была экспериментальная проверка теоретических предпосылок.

В начале экспериментальных исследований необходимо было проверить качественные показатели распределения удобрений многолопастными роторами с рациональными параметрами, полученными в ходе теоретических исследований, для различных секундных подач материала.

За основные показатели качества рассева принималась неравномерность распределения удобрений на общей и рабочей ширине рассева.

Для реализации первого этапа экспериментов на разбрасыватель устанавливали сменные комплекты лопастей согласно таблице 2. Все лопасти на роторе устанавливали радиально. Ширина лопастей равнялась Ьл=0,13 м.

Результаты исследований представлены на рисунке 12. Однако, в таком виде они малоинформативные. Для более наглядного представления результатов экспериментов, они были обработаны методами математической статистики согласно ГОСТ 28718-90 и представлены в виде таблицы 3.

ш, г 2000

35

30

25

20

— _

у

/ '

-20 -10 0

-qc = 99 кг/с--qc = 161 кг/с

---qc = 283 кг/с----qc = 348 кг/с

в, град 10 1 20

- - qc = 222 кг/с

Рисунок 11-Теоретические зависимости рабочей ширины внесения от угла наклона лопастей рядов ротора

В, м 20 25

— qc = 99 кг/с (|С = 161 кг/с qc = 222 кг/с — qc = 283 кг/с -*- qc = 348 кг/с

Рисунок 12-Характер распределения удобрений выбранными рациональными вариантами рабочих органов для различных валков

Таблица 3-Сводные результаты экспериментальных исследований

Показатели Валки удобрений, (кг/с)

99 161 222 283 348

Общая ширина внесения В, м 49 50 49 49 47,5

Неравномерность на общей ширине внесения V, % 75,5 73,5 67,3 65,03 59,9

Рабочая ширина внесения В„, м 26,5 28,5 31 32,5 33,5

Неравномерность на рабочей ширине Внесения \'0, % 24,32 24,43 24,38 24,3 24,25

Перекрытие смежных проходов Р, м 12 И 9 8 6,5

Доза внесения Бво, кг/м"1 2,01 3,46 4,37 5,16 6,29

Данные таблицы 3 показывают, что в диапазоне доз внесения Цвр=2,0...6,3 кг/м2 многолопастные роторы обеспечивают рабочую ширину внесения Вр=26,5...33,5 м при перекрытии смежных проходов Р=6,5...12 м. При этом неравномерность распределения составляет ур=24,25...24,43%. Соответственно будет обеспечиваться рабочая ширина внесения на уровне машин серийного производства (РУН-Ф-15В, «Буран») у которых она (по технической характеристике) составляет Вр=30...35 м.

Следующий этап экспериментальных исследований был посвящен поиску рациональных значений ширины и угла установки лопастей.

Анализ полученных зависимостей (рисунок13) рабочей ширины внесения от ширины лопасти показал, что при увеличении ширины лопасти Ьл от 0,11 м до 0,14 м рабочая ширина внесения увеличивается при всех секундных подачах удобрений. Дальнейшее увеличение ширины лопасти не приводит к значительным изменениям рабочей ширины внесения.

Угол установки лопастей также влияет на качество распределения удобрений. Анализ представленных графиков (рисунок 14) показывает — наибольшие значения рабочей ширины внесения получены при углах установки лопастей 9 = -5...00, что подтверждает результаты теоретических исследований.

в, град 15 20

♦ Яс = 99кг/с ■ цс »161 кг/с *ЧС = 222 кг/с

х чс = 283 кг/с Очс = 348 кг/с

Рисунок 13-Эависимость ра-

Рисунок 14-Зависимость рабо-

бочей ширины внесения от ширины чей ширины внесения от угла наклона лопастей лопастей ротора

На рисунках 15 и 16 представлены результаты энергетической оценки работы многолопастных роторов в зависимости от их конструктивных параметров.

♦ qc = 99 кг/с ♦ qc= 161 кг/с * qc= 222 кг/с

■ qc = 283 кг/с • qc= 348 кг/с

♦ qc = 99 кг/с ■ qc = 161 кг/с A qc = 222 кг/с

X qc = 283 кг/с • qc = 348 кг/с

Рисунок 15-Зависимость мощности Рисунок 16-Зависимость мощно-на привод роторов от ширины сги на привод роторов от угла на-лоп астей клон а лоп астей

Анализ результатов показал, что ширина лопастей незначительно влияет на потребляемую мощность роторов (рисунок 15). При увеличении заданного параметра затраты мощности возрастают при всех секундных подачах материала. Это связано с увеличением затрат мощности на преодоление сопротивления воздуха вращению ротора. Несмотря на то, что наименьшие затраты энергии получены при ширине лопасти Ьл=0,11 м, необходимо использовать лопасти шириной Ь„=0,14 м, так как при этом обеспечивается наибольшая рабочая ширина внесения удобрений.

При установке угла наклона лопастей 8 от -15°...+5° потребляемая мощность значительно не изменяется при всех секундных подачах удобрений (рисунок 16). При увеличении углов наклона лопастей потребная мощность на привод роторов увеличивается.

Таким образом, наименьшие затраты мощности получены при углах наклона лопастей роторов 8= -10°...0° и составляют N=12,5...22,3 кВт в заданном диапазоне секундных подач удобрений.

В пятом разделе «Технико-экономическая оценка эффективности применения многолопастных роторных рабочих органов при распределении твердого навоза» - представлены результаты расчетов технико-экономических показателей эффективности использования роторного разбрасывателя. В качестве объекта для сравнения выбрана серийно выпускаемая роторная приставка «Буран».

Анализ полученных данных показал, что несмотря на несколько более высокие показатели, такие как прямые эксплуатационные затраты и затраты труда в проектируемом варианте, годовой экономический эффект может быть достигнут за счет дополнительно полученной продукции. Для озимой пшеницы, при средней урожайности 27 ц/га и средней площади под заданную культуру 771 га, стоимость дополнительно полученной продукции может составить более 1 млн. рублей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Снижение неравномерности распределения ТОУ рабочими органами роторного типа возможно за счет разделения массы валка удобрений на несколько отдельных потоков. Для улучшения качественных показателей распределения удобрений по поверхности поля разработана конструкция многолопастных рабочих органов роторного типа (патенты на изобретения РФ №2222883 и №2289905).

2. Разработана математическая модель технологического процесса распределения ТОУ многолопастными рабочими органами роторного типа, учитывающая конструктивные особенности рабочих органов (количество рядов лопастей, радиус лопастей каждого ряда и угол их установки относительно радиального положения), относительное количество материала поступающего на лопасти роторов, и позволяющая обосновать конструктивные параметры и режимы работы предлагаемого устройства.

3. С помощью математической модели получена зависимость дальности полета частиц удобрений от радиуса лопастей последнего ряда роторов. Для обеспечения ширины внесения удобрений не ниже чем у серийных машин, выбран радиус лопастей последнего ряда роторов равный 0,4 м, обеспечивающий теоретическую дальность полета в пределах 20,4 ...23,5 м в одну сторону при среднем коэффициенте парусности 0,15 м"1, что соответствует общей ширине рассева 41...47 м.

4. Для определения максимального количества рядов лопастей получена теоретическая зависимость «предельной» зоны загрузки лопастей от их радиуса. При радиусе лопастей в интервале 0,15...0,4 м, при их радиальном положении, «предельная» зона загрузки варьируется от 0,05 до 0,12 м и в среднем составляет 0,08 м. Учитывая максимальные размеры валков удобрений, получено количество рядов лопастей на роторах равное 4.

5. На основании результатов теоретических исследований обоснованы рациональные значения таких конструктивных параметров многолопастных роторов как количество рядов лопастей и радиус лопастей каждого ряда в зависимости от секундной подачи материала на рабочие органы.

При подаче 99 кг/с следует использовать двухрядные роторы с радиусом лопастей 0,4 м и 0,32 м, при подаче 160 кг/с — следует использовать двухрядные роторы с радиусом лопастей 0,4 м и 0,24 м, при подаче 220 кг/с следует использовать трехрядные роторы с радиусом лопастей 0,4 м, 0,16 м и 0,12 м, при подаче 280 кг/с следует использовать трехрядные роторы с радиусом лопастей 0,4 м, 0,28 м и 0,16 м, при подаче 350 кг/с следует использовать четырехрядные роторы с радиусом лопастей 0,4 м, 0,32 м, 0,18 м и 0,16 м.

6. Определена зависимость теоретической рабочей ширины внесения от угла установки лопастей роторов относительно радиального положения. Исходя из полученной зависимости, угол наклона лопастей при различных секундных подачах материала должен находиться в пределах -5.. .0°.

7. Экспериментальные исследования многолопастных роторов показали, что при подаче удобрений 99...348 кг/с разбрасыватель обеспечивает дозы внесения от 1,89 до 6,24 кг/м2, при рабочей ширине внесения 27,5...33,5 м, неравномерности распределения 24,25...24,43% и перекрытии смежных проходов 6...10,5 м. При этом, ширина лопастей должна составлять 0,14...0,15 м., аугол наклона лопастей -10...0°.

8. Энергетическая оценка работы разбрасывателя показала, что при заданных рациональных параметрах много лопастных роторов во всем диапазоне секундных подач удобрений затраты мощности на привод роторов составляют^ 12,5...22,3 кВт.

9. Годовой экономический эффект от реализации дополнительной полученной продукции за счет повышения качества выполнения технологического процесса может достигнуть 1063980 руб.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Дьячков А. П. Математическое моделирование распределения удобрений многолопастными роторами /А. П. Дьячков, А. Д. Бровченко //Механизация и электрификация сельского хозяйства, - 2008. - №10. -С. 12-13.

2. Дьячков А. Роторный разбрасыватель органических удобрений /А Дьячков, А. Бровченко //Сельский механизатор. - 2008. - №2. - С.13.

Изобретения и полезные модели

3. Пат. 2222883 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 3/06, 15/00. Разбрасыватель органических удобрений / Дьячков А. П., Бровченко А. Д.; заявитель и патентообладатель Воронежский государственный аграрный университет им. К. Д. Глинки. - 2002115216/12; Заявл. 06.06.2002; опубл. 10.02.2004, Бюл. №4. -2с.: ил.

4. Пат. 2289905 Российская Федерация МПК8 А 01 С 3/06. Разбрасыватель органических удобрений / Дьячков А. П., Теплинский Н. И., Перегудов С. Т., Бровченко А. Д., Федюнин Д. С.; заявитель и патентообладатель Воронежский государственный аграрный университет им. К. Д. Глинки. -2005118546/12; Заявл. 15.06.2005; опубл. 27.12.2006, Бюл. №36. -Зс.: 4 ил.

Статьи в сборниках научных трудов и отраслевых журналах

5. Бровченко А. Д. Совершенствование технологии и конструкции рабочих органов для внесения твёрдых органических удобрений // Совершенствование технологий и технических средств механизации сельского хозяйства: Сб. науч. тр. / Воронеж, гос. аграр. ун-т. - Воронеж, 2003. — С.103 - 106

6. Бровченко А. Д. Совершенствование конструкции рабочих органов для внесения твёрдых органических удобрений // Вклад молодых учёных в развитие аграрной науке в начале XXI века: Материалы научно-практической конференции. - Ч. II. - Воронеж: ВГАУ, 2003. - С. 198-200.

7. Дьячков А. П. Обоснование конструктивных параметров рабочих органов разбрасывателя органических удобрений из куч / А.П. Дьячков,

А. Д. Бровченко // Новые разработки технологий и технических средств механизации сельского хозяйства: Сб. науч. тр. / Воронеж, гос. аграр. ун-т. -Воронеж, 2004,—С.207 - 211.

8. Колесников Н. П. Методика определения неравномерности внесения удобрений и мелиорантов с использованием ЭВМ /Н. П. Колесников, А. П. Дьячков, А. Д. Бровченко //Повышение эффективности использования, надежности и ремонта сельскохозяйственных машин: Сб. науч. тр. / Воронеж, гос. аграр. ун-т. - Воронеж, 2005.—С.144 - 148.

9. Колесников Н. П. Использование ЭВМ при определении неравномерности внесения удобрений и мелиорантов /Н. П. Колесников, А. П. Дьячков, А. Д. Бровченко //Перспективные технологии, транспортные средства и оборудование при производстве, эксплуатации, сервисе и ремонте: Межвуз. Сб. науч. тр./ВГЛТА. - Воронеж, 2007. - Вып. 2. - С. 120-124.

10. Дьячков А. П. К вопросу захвата органических удобрений лопастями рабочих органов роторного типа /А. П. Дьячков, А. Д. Бровченко //Мировой опыт и перспективы развития сельского хозяйства: Сб. науч. тр. // Воронеж, гос. аграр. ун-т. - Воронеж, 2008. - Ч. 1 - С.152 - 155.

11. Дьячков А. П. Обоснование принципиальной схемы многолопастных рабочих органов роторного разбрасывателя удобрений /А. П. Дьячков, А. Д. Бровченко //Инновационные технологии механизации сельскохозяйственного производства: Сб. науч. тр. // Воронеж, гос. аграр. ун-т. — Воронеж, 2009. - С.64 - 68.

12. Дьячков А. П. Теоретическое определение энергетических затрат на привод многолопастных рабочих органов роторного типа /А. П. Дьячков, А. Д. Бровченко //Инновационные технологии механизации сельскохозяйственного производства: Сб. науч. тр. // Воронеж, гос. аграр. ун-т. - Воронеж, 2009.-С.68-71.

Подписано в печать 15.12.2010 г. Формат 60х80'Лб. Бумага кн.-журн.

П.л. 1,0. Гарнитура Тайме. Тираж 100 экз. Заказ № 4678. Типография ФГОУ ВПО ВГАУ 394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Обзор и анализ исследований по совершенствованию конструкций рабочих органов и машин для распределения твердого навоза из валка.

1.2. Анализ результатов теоретических исследований технологического процесса распределения удобрений рабочими органами роторного типа.

1.3. Обзор теоретических и экспериментальных исследований энергетики привода рабочих органов роторного типа.'

1.4. Постановка вопроса и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТВЕРДОГО НАВОЗА РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ РОТОРНОГО

ТИПА.

2.1. Обоснование принципиальной*схемы рабочих органов*.

2.2. Математическое моделирование процесса распределения частиц удобрений многолопастными рабочими органами роторного типа.

2.3. Определение энергозатрат на привод многолопастных роторов.

3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Программа исследований.

3.2. Методика проведения экспериментальных исследований.

3.2.1. Общие вопросы методики экспериментов.

3.2.2. Методика определения физико-механических свойств навоза.

3.2.3. Определение качественных показателей работы.

3.2.4. Методика эксперимента по энергооценке.

3.3. Методика обработки результатов эксперимента.

3.3.1. Определение неравномерности внесения навоза.

3.3.2. Обработка результатов энергетических испытаний.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ.

4.1. Обоснование конструктивных параметров разбрасывателя и результаты предварительных испытаний опытного образца.

4.2. Результаты исследований по обоснованию конструктивных параметров многолопастных роторов.

4.3. Результаты экспериментальных исследований рациональных параметров рабочих органов.

4.4. Энергетическая оценка многолопастных роторов.

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОЛОПАСТНЫХ РОТОРНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПРИ РАСПРЕДЕЛЕНИИ ТВЕРДОГО НАВОЗА.

5.1. Реализация результатов исследований и их экономическая эффективность.

5.1.1. Общие положения методики расчета экономической эффективности.

5.1.2. Расчет экономической эффективности предложенного технического решения.

Как показывает научный и практический опыт земледелия урожайность сельскохозяйственных культур зависит от многих показателей. Доведение показателей плодородия почв до онтималыюго уровня - одно из условий получения высоких урожаев культур.

Одним из основных факторов повышения плодородия является внесение органических удобрений. Их рассматривают как средство обеспечения не только пищевого режима растений, но и регулирования интенсивности и объема малого биологического круговорота энергии в агроэкосистемах.

В начале 90-х годов объемы внесения органических удобрений в Рос-) сии составляли более 480 млн. т, т.е около 0,35 кг/м?. По данным государственных комитетов статистики в последние годы этот показатель снизился до уровня 50.60 млтт.т. (0,025 кт/м ).

Для поддержания, бездефицитного баланса гумуса на поля нашей страны ежегодно необходимо вносить 85 0 млн .т органических удобрений, или в у . среднем 0,65-0,7 кг/м~. Для этого^необходимо располагать высокопроизводительной! техникой, обеспечивающей: выполнение работ с соблюдением требований агротехники и экологии. ■

В настоящее время для внесения твердых-органических удобрений выгодно^ использовать двухфазную технологию с испол ьзов ан и ем роторных разбрасывателей удобрений, имеющих высокую производительность в сравнении с; кузовными* разбрасьшателями. При использовании данной технологии отсутствует жесткая связь между разбрасывателями и транспортными средствами, как по времени, так и по грузоподъемности.

Однако, широкое использование этого типа машин, до сих пор сдерживается высокой неравномерностью распределения удобрений.

Целью работы является повышение равномерности распределения твердого навоза рабочими органами роторного типа с горизонтальной осью вращения за счет выбора их рациональных параметров.

Объект исследования: процесс основного внесения твердого навоза, рабочими органами роторного типа.

Предмет исследования - закономерности изменения качественных показателей работы и энергопотребления рабочими органами роторного типа от их конструктивных и режимных параметров.

Методика исследований — аналитические исследования выполнены на основе математического моделирования. Экспериментальные исследования проводились в лабораторно-полевых и производственных условиях с использованием опытного образца разбрасывателя твердого навоза с рабочими органами роторного типа. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались статистическими методами с применением ЭВМ.

Научная гипотеза: разделение массы валка удобрений на несколько отдельных потоков при ее распределении роторными рабочими органами повысит качество их внесения.

Научная новизна заключается:

- в разработке математической модели процесса распределения-частиц удобрений многолопастными роторными рабочими органами, отличающаяся учетом конструктивных особенностей рабочих органов (количество рядов лопастей, радиус лопастей каждого ряда и угол их установки относительно радиального положения), относительного количества материала поступающего на лопасти роторов, что позволяет определить рациональные значения выше названных конструктивных параметров, обеспечивающих распределение удобрений соответствующее агротехническим требованиям;

- в разработке нового технического решения для реализации рациональных параметров многолопастных рабочих органов роторного типа;

- в теоретически установленных и экспериментально подтвержденных закономерностях процесса распределения частиц удобрений с учетом конструктивных особенностей и режимов работы многолопастных рабочих органов роторного типа.

Практическая значимость: реализация нового технического решения разбрасывателя твердого навоза с многолопастными-рабочими органами роторного типа (патентьъРФ'№2222883 и №2289905) обеспечивает качественные показатели работы в диапазоне основных доз внесения твердых органических удобрений, соответствующие агротехническим требованиям.

Реализация результатов исследований. Работа выполнена согласно плану научно-исследовательских работ Воронежского ГАУ. По результатам исследований разработан, изготовлен и испытан в лабораторно-полевых и производственных условиях опытный образец разбрасывателя твердого навоза с рабочими органами роторного типа. Отдельные результаты, исследований используются в учебном процессе и дипломном проектировании студентами агроинженерного*факультета Воронежского ГАУ.

Достоверность научных положений подтверждается результатами лабораторно-полевых исследований, полученных с использованием измерительной аппаратуры при достаточном количестве повторностей опыта, обработкой опытных данных с использованием методов математической статистики и актом' проверки результатов исследований в лабораторно-полевых и производственных условиях.

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и одобрены на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов Воронежского государственного аграрного университета им. К. Д. Глинки (2002, 2008-2010 гг.). Опытный образец разбрасывателя удобрений демонстрировался на выставках: «Оптовая ярмарка продуктов питания» (2003 г.) и «АГРОСЕЗОН-2010. Современная техника и технологии в земледелии и животноводстве» (2010 г.).

На защиту выносятся:

- математическая модель процесса распределения частиц удобрений много лопастными роторными рабочими органами, отличающаяся' учетом конструктивных особенностей рабочих органов (количество рядов лопастей, радиус лопастей каждого ряда и угол их установки относительно радиального положения), относительного количества материала поступающего на лопасти роторов, и позволяющая определить рациональные значения выше названных конструктивных параметров, при различных секундных подачах удобрений на роторы;

- новое техническое решение для реализации рациональных параметров много лопастных рабочих органов роторного типа, обеспечивающих равномерность распределения удобрений в диапазоне основных доз внесения, соответствующее агротехническим требованиям; закономерности изменения качественных показателей процесса распределения удобрений с учетом конструктивных и режимных параметров много лопастных роторов.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в их числе 2 — в центральной печати, 2 патента на изобретения РФ, общим объемом 3,3 усл. п. л. (авторских 1,58 усл. п. л.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованных источников (144 наименований) и приложений. Диссертация изложена на 164 страницах машинописного" текста и включает 7 таблиц, 23 рисунка. Кроме того, содержит приложения на 39 страницах с 13 таблицами и 15 рисунками.

1. А. с. 1741637 СССР, МКИ5 А 01 С 3/06. Рабочий орган к разбрасывателю органических удобрений /Н. 3. Макеев, А. И. Аникеев, А. А. Романа-шенко, А. Н. Красноруцкий (СССР). - №4786918/15; заявл. 30.01.90; опубл. 23.06.92, Бюл. №23.-3 с.

2. А. с. 1813330 СССР, МКИ5 А 01 С 3/06. Разбрасыватель органических удобрений /Н. 3. Макеев, А. И. Аникеев, А. А. Романашенко, А. Н. Красноруцкий (СССР). №4932353/15; заявл. 01.03.91;опубл. 07.05.93, Бюл. №17.-3 с.

3. А. с. 397145 СССР, МКИ3 А 01 С 3/06. Валкообразователь органических удобрений /3. Н. Козак, В. П. Кустарев (СССР). №1605650/30-15; заявл. 30.12.70; опубл. 17.09.73, Бюл. №37. - 2 с.

4. А. с. 740177 СССР, МКИ2 А 01 С 3/08. Разбрасыватель органических удобрений /Н. 3. Макеев (СССР). №2717382/30-15; заявл. 09.01.79; опубл. 15.06.80, Бюл. №22.-4 с.

5. Валеев А. В. Методика расчета рабочих органов роторного типа / А. В. Валеев //Механизация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. /Рязанский сельскохозяйственный институт им. проф. П. А. Костычева. Рязань, 1966. -Вып. 14.-С. 182-186.

6. Вшжователь-разбрасыватель органических удобрений из кучсРУН-ФИВ. Паспорт №668. — Берегово, Береговский опытно-экспериментальный завод, 1990.-20 с.

7. Варламов Г. П. Результаты испытания машин для внесения органических удобрений'/Г. П. Варламов //Тракторы и сельхозмашины. 1965. — №7.-С. 26-28.

8. Василенко П. М. Теория движения частицы по шероховатым поверхностям сельскохозяйственных машин /П. М. Василенко. К., 1960. - 283 с.

9. Ветмаер Я. Роторный навозоразбрасыватель /Я. Ветмаер //Техника в сельском хозяйстве. — 1961. №9. — С. 84.

10. Внуков И. Новый рабочий орган к разбрасывателю удобрений РУН-15А /И. Внуков, Л. Холодова //Техника в сельском хозяйстве. 1971. — №3. — С. 57.

11. Волков В. А. Приближенный расчет движения тел в сопротивляющейся среде /В. А. Волков //Труды Всесоюзного научно-исследовательского института сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМ). М., 1959. -Вып. 24. -11 с.

12. Высоцкий П. Н. Исследование рабочего процесса роторного разбрасывателя удобрений /П. Н. Высоцкий, Н. 3. Макеев //Механизация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. /Курский сельскохозяйственный институт. — Курск, 1967.-Т. IV.-С. 21-35.

13. Гимейн С. М. Физико-механические свойства навоза /С. М. Гимейн //Механизация и электрификация сельского хозяйства. — 1962. — № 4. — С. 49-50.

14. Гиталов А. Набор машин для внесения навоза /А Гиталов, Н. Весна //Техника в сельском хозяйстве. 1965. - №10. - С. 12-14.

15. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика /В. Е. Гмурман М-.: Высш.шк., 2003. - 479 с.

16. Горбунов М. С. Статистическая обработка,осциллограмм на приборах /М. С. Горбунов, В. П. Вяйзенен, Ю. П. Никонов //Вестник сельскохозяйственной науки. 1969:- №9. - С. 94-100.

17. ГОСТ 28718-90. Машины сельскохозяйственные и лесные. Машины для внесения твердых органических удобрений. Методы испытаний. — Введен впервые; введ. 1991-07-01. М.: Стандартинформ; 2005. - 9 с.

18. ГОСТ 53056-2008. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки; введ. 2009-01-01. -М.: Стандартинформ, 2009. -20с.

19. Григоренко Я. Разбрасыватель навоза /Я. Григоренко //Техника в сельском хозяйстве. 1960. -№5. - С. 85-86.

20. Дементьев А. И. Исследования роторного разбрасывателя органических удобрений: автореф. дис.канд. техн. наук /А. И. Дементьев; Саратовский институт механизации сельского хозяйства им. М. И. Калинина. Саратов, 1965.-23 с.

21. Дементьев А. И. Технология работы и баланс мощности роторных разбрасывателей органических удобрений /А. И. Дементьев //Механизация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. Саратовского СХИ. Саратов, 1968. -С. 90-94.

22. Дементьев А. Организация работы роторных навозоразбрасывателей /А. Дементьев, А. Остроухов //Техника в сельском хозяйстве. — 1968. — №6. С 66.

23. Догановский М. Г. К определению параметров роторных разбрасывающих механизмов /М. Г. Догановский, В. В. Рядных //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1965. - №4. - С. 8-11.

24. Догановский М. Г. Механизация внесения удобрений /М. Г. Догановский, Е. В. Козловский. Л.: Колос, 1976. - 320 с.

25. Дроздов В. Как. улучшить внесение органических удобрений-на поля /В. Дроздов, А. Демиховский //Техника в сельском хозяйстве. 1968. — №1. - С. 11-15.

26. Дубаков В. Повысить производительность навозоразбрасывателей /В. Дубаков //Техника в сельском хозяйстве. 1964. - №2. - С.13-14.

27. Дьячков А. П. Математическое моделирование распределения удобрений многолопастными роторами /А. П. Дьячков, А. Д. Бровченко //Механизация и электрификация сельского хозяйства, — 2008. — №10. -С. 12-13,

28. Дьячков А. Роторный разбрасыватель органических удобрений / А. Дьячков, А. Бровченко //Сельский механизатор. 2008. - №2. - С. 13.

29. Дьячков А.П. Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Особенности эксплуатации машинно-тракторного парка в условиях рыночных отношений» /А.П: Дьячков, М.Т. Золотых, C.B. Семынин. Воронеж: ВГАУ, 2009. - 53 с.

30. Евтухов Н. И. О качестве распределения органических удобрений роторным рабочим органом /Н. И. Евтухов, А. Ф. Попова//Труды Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства. — Свердловск, 1967.-T. VII.-С. 437-444.

31. Евтухов Н. И. Об энергетических» показателях открытых роторных метателей /Н. И. Евтухов //Труды Уральского научно-исследовательского инстатута сельского хозяйства (УралНИИСХ). Свердловск, 1967. — Т. VII. -С. 445-454.

32. Евтухов Н. И. Обоснование рабочих органов разбрасывателей органических удобрений /Н. И. Евтухов //Труды Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства. Свердловск, 1965. -Т. VI.-С. 536-554.

33. Евтухов Н. И. Теоретическое определение мощности, потребляемой роторным рабочим органом /Н. И. Евтухов // Труды Уральского научно-исследовательского института сельского хозяйства (УралНИИСХ). — Свердловск, 1965. Т. VI. - С. 555-560.

34. Еремеевский Е. Разбрасыватель органических удобрений /Е. Еремеевский, В. Платонов //Техника в сельском хозяйстве. 1966. - №5. - С. 91-92.

35. Завалишин Ф. С. Методы исследований по механизации сельскохозяйственного производства /Ф. С. Завалишин, М. Г. Мацнев. — М.: Колос, 1982.-231с.

36. Затолокин А. В. О движении частицы в однородном поле силы тяжести и воздушной среды /А. В. Затолокин //Сборник статей научно-исследовательских работ по созданию сельскохозяйственных машин и их рабочих органов. Ростов-на-дону, 1972. — С. 43-47.

37. Иофинов С.А. Справочник по эксплуатации машинно-тракторного парка / С.А. Иофинов, Э П. Бабенко, Ю.А. Зуев; под общ. ред. С.А. Иофино-ва. М.: Агропромиздат, 1985. - 272 с.

38. Исрафилов Н. А. Исследование лопастного рабочего органа канаво-очистительных машин /Н. А. Исрафилов //Тракторы и сельхозмашины. — 1963.-№10.-С. 29-31.

39. Киров В1 С. Анализ деталей рабочего процесса вентиляторов бро-скового типа /В. С. Киров //Механизация и электрификация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. /Ленинградский сельскохозяйственный институт. — 1963. — Т. 93. С. 273-277.

40. Киров В. С. Повышение эффективности процессов внесения удобрений и химмелиорантов за счет оптимизации конструктивных и технологических параметров агрегатов: дис.д-ра, техн. наук: 05.20.01: защищена 26.06.97 /Киров В. С. СПб., 1997. - 378.с.

41. Киров В. С. Сельскохозяйственные машины: Лабораторный практикум /В. С. Киров, А. Ф. Кошурников; Пермск. с.-х. ин-т: Пермь, 1994. -207с.

42. Киров В. С. Статистическая модель процесса распределения твердых органических удобрений /В. С. Киров //Совершенствование конструкций и эксплуатации сельскохозяйственной техники в растениеводстве: Сб. науч. тр. /Пермский СХИ. Пермь, 1990. - С. 11-18.

43. Клименко Н. Внесение удобрений валкователем-разбрасывателем РУН-15Б /Н. Клименко; Н. Корсун //Техника в сельском хозяйстве. 1975; -№10.-С. 6-9.

44. Колесников Н. П. Совершенствование технологии и технических средств внесения дефеката за счет выбора их рациональныхшараметров:. дис. .канд. техн. наук: 05.20.01: защищена25.03.04: утв. 2.07.04/Колесников

45. Корн ев Ю. Разбрасыватель органических удобрений /Ю. Корнев //Техника в сельском хозяйстве: 1969. - №4. - С. 71.

46. Кузнецов П. В. Навесной разбрасыватель удобрений РУН-15М /П. В. Кузнецов //Тракторы и сельхозмашины. 1964. -№4. - С. 30-31.

47. Кукибный А. А. Метательные машины /А. А. Кукибный. М.: Машиностроение, 1964.— 196 с.

48. Лосина Н: С. Выбор технологических схем и агрегатов для внесения органических удобрений /Н. С. Лосина, В. И. Пятаченко //Техника В'сельском хозяйстве. 1979. - №2. - С. 14-16.

49. Марченко Н. М. Комплексная механизация приготовления и внесения удобрений /Н. М. Марченко, М. А. Литвинов, В. М. Верховский. М.: Колос, 1974.-400 с.

50. Марченко Н. М. Механизация внесения органических удобрений /Н. М. Марченко, Г. И. Личман, А. Е. Шебалкин. М.: ВО «Агропромиздат», 1990.-207 с.

51. Марченко Н. М. Состояние и основные направления механизации внесения органических удобрений /Н. М. Марченко //Научные основы механизации органических удобрений: Сборник статей. — М.: Колос, 1974. — С. 3-16.

52. Марченко Н. М. Технология и система машин для приготовления, транспортирования и внесения органических удобрений. //Вопросы дальнейшего ■ развития химизации сельского хозяйства. — М.: Колос, 1971. — С. 298-305.

53. Механизация применения удобрений: Справочник агрохимика / И. К. Рябченко и др.. -М.: Колос, 1982. 192 с.

54. Николай Е. Л. Теоретическая механика, /Е. Л. Николай. М.: Гос-техтеоретиздат, 1975. — Ч. И. — 347 с.

55. ОАО «ТАМБОВПОЛИМЕРМАШ». Сельскохозяйственное оборудование Электронный ресурс. /ОАО ТАМБОВПОЛИМЕРМАШ» Электрон, дан. - Тамбов: ОАО «ТАМБОВПОЛИМЕРМАШ», 2003 - Режим доступа: http://www.polimennash.tmb.ru/prod/razbras.htm, свободный. - Загл. с экрана.

56. ОСТ 70.7.2-82. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для внесения твердых органических удобрений. Программа и методы испытаний. Взамен ОСТ 70.7.2-74; введ. 1983-04-01. - М., 1983.-46 с.

57. Панев'Б. Н. Электрические измерения: справочник /Б. Н: Панев. -М.: Агропромиздат, 1987. 117 с.

58. Перов С. Авиационные газотурбинные двигатели в сельском хозяйстве /С. Перов //Техника в сельском хозяйстве. 1976. -№5. — С. 14-15.

59. Петров В. Роторный разбрасыватель органических удобрений /В. Петров, С. Проплеткин //Техника в сельском хозяйстве. — 1973. -№4. С. 90-91.

60. Размыслович И. Р. Сопротивление плуга с роторными, рабочими органами /И. Р. Размыслович, В. Я. Козловский //Научные труды Белорусского института механизации сельского хозяйства. Мн., 1968. - Вып. 11. -С. 13-21.

61. Рунчев М. С. Комплексная механизация внесения удобрений /М. С. Рунчев, Е. А. Губарев, В. И. Вялков. М.: Россельхозиздат, 1986. - 191 с.

62. Рядных В. В. О качестве распределения удобрений роторным разбрасывателем /В. В. Рядных //Тракторы и сельхозмашины. 1965. - №10: -С. 27-29.

63. Рядных В. Как улучшить работу роторных навозоразбрасывателей /В. Рядных, В. Солодун //Техника в сельском хозяйстве. — 1969. №3.C. 16-18.

64. Сергеев М: П. Обоснование параметров ротора разбрасывателя органических удобрений /М. П. Сергеев, Н. И. Евтухов//Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1966. - №4. - С. 15-17.

65. Середенко Б. Машины для внесения органических удобрений /Б. Середенко, Н. Кононенко //Техника в сельском хозяйстве. 1961. - №11. -С. 20-24.

66. Соколов В. М. Обоснование перспективных технологических процессов внесения органических удобрений /В. М. Соколов, Л. П. Ятченко //Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1967. - №9. - С. 18-22.

67. Справочник агронома (Центрально-Черноземный регион) / Г. В. Коренев и др.; под ред. Г. В. Коренева. Воронеж, 1996. - 314 с.

68. Справочник по планированию агропромышленного-производства ЦЧЗ. Часть 2 /К. С. Терновых и др.; под. ред. К. С. Терновых. Воронеж: Издательство «Истоки», 2003. - 280с.

69. Терентьев И. А. Исследование функциональных характеристик-навоза /Н. А. Терентьев //Техника в сельском хозяйстве. 1997. - № 6. - С. 3 Г-32:

70. Технология и технические средства для внесения органических удобрений /И. М. Марченко и др.. -М.: Росагропромиздат, 1991. 190 с.

71. Турбин Б. Г. К анализу работы швырялки /Б. Г. Турбин, В. С. Киров //Механизация и электрификация сельского хозяйства: Сб. науч. тр. /Ленинградский сельскохозяйственный институт. 1962. — Т. 88. - С. 149-153.

72. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений (методы исследований, приборы, характеристики) /ВИСХОМ. -М.: Колос, 1970. 423.

73. Хайлис Г. А. Исследования сельскохозяйственной техники и обработка опытных данных /Г. А. Хайлис, М. М. Ковалев. М.: Колос, 1994, - 169с.

74. Хальбаев С. Навесной роторный навозоразбрасыватель /С. Халь-баев //Техника в сельском хозяйстве. 1967. — №3. - С. 79.

75. Чегодарь Н. Работа разбрасывателя РУН-15А /Н. Чегодарь //Техника в сельском хозяйстве. 1972. - №2. - С. 10-11.

76. Чернова Т.В. Экономическая статистика: Учебное пособие / Т. В. Чернова; Таганрогский гос. радиотехнический ун.-т. — Таганрог: ТРТУ, 1999.- 140 с.

77. Эксплуатация машинно-тракторного парка: учеб. пособие для студентов вузов по агрономическим специальностям / А.П. Ляхов и др.; под ред. Ю.В. Будько. -Мн.: Ураджай, 1991. 336 с.

78. Kampf G. Theoretishe und experimentelle Untersuchungen an Wurf-gezläsen. VDI Forschungsheft 466, 1958.