CC BY
78
4. Патент RU № 2399189. Сошник / В.И. Курдюмов, Е.С. Зыкин, И.В. Бирюков; Опубл.
20.09.2010. Бюл. № 26.
5. Патент RU № 2408180. Сошник / В.И. Курдюмов, Е.С. Зыкин, И.В. Бирюков; Опубл.
10.01.2011. Бюл. № 1.
6. Патент RU № 100872. Комбинированный сошник / В.И. Курдюмов, Е.С. Зыкин, И.В. Бирюков; Опубл. 10.01.2011. Бюл. № 1.
УДК62-837:631
АНАЛИЗ РАБОТЫ ПРИВОДА РЕШЕТНОГО СТАНА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Линенко Андрей Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрические машины и электрооборудование», раб. тел. 8(347)2526610, e-mail: [email protected] Туктаров Марат Фанисович, аспирант кафедры «Электрические машины и электрооборудование», раб. тел. 8(347)2526610, e-mail: Marat.TukZar@ yandex.ru
Акчурин Салават Вагимович, аспирант кафедры «Электрические машины и электрооборудование», раб. тел. 8(347)2526610, e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»
Ключевые слова: линейный асинхронный электродвигатель, электропривод, эффективность сепарации, экспериментальная зерноочистительная установка, перпендикулярная составляющая, сложные колебания.
В данной статье приведены экспериментальные исследования работы привода решетного стана зерноочистительной установки с использованием линейного электродвигателя. Доказана способность линейного двигателя создавать сложное колебательное движение, что обеспечивает снижение динамических нагрузок на зерноочистительную машину и оказывает положительное влияние на сепарацию зернового материала.
Увеличение производства сельскохозяйственной продукции неразрывно связано с дальнейшим развитием и совершенствованием сельскохозяйственных машин. Устранение прямых и косвенных потерь зерна в период уборки с одновременным уменьшением энергетических затрат на послеуборочную обработку зернового материала является дополнительным резервом увеличения валовых сборов зерна и сохранения его качества.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом проводятся исследования по замене традиционных прямолинейных колебаний решет на сложные колебания. Отмечается положительное влияние наложения на прямолинейные колебания решетного стана перпендикулярных колебаний, что позволяет увеличить перемещение зерна
по решету. При этом происходит увеличение взаимодействия частиц с продольными кромками отверстий, в результате чего повышается ориентированность проходовых частиц. Основным недостатком машин, осуществляющих данный тип колебаний с использованием асинхронного электродвигателя, является большая металлоемкость, громоздкость и сложность привода решетных станов сепарирующих машин [1].
Одним из наиболее рациональных вариантов создания сложных колебаний сепарирующей поверхности является использование в приводе решетного стана плоского линейного асинхронного двигателя (ЛАД), который реализует сложные колебания решетного стана непосредственным преобразованием электрической энергии. ЛАД при включении одновременно развивает силу
тяги F, направленную по оси ОХ и совпадающую с направлением схода зернового материала, а также силу притяжения Fy, направленную по оси OY перпендикулярно силе тяги F [2]. Наложение на
х 1 л
продольное колебательное движение решетного стана сепарирующей установки, обусловленного силой F, колеба-
х
тельного движения под
V ш—
действием силы F позволяет улучшить ориентирующую способность зернового материала, находящегося на решетном стане, относительно сепарирующих ячеек решет и увеличить суммарную траекторию движения зерна по решету.
Для подтверждения теоретических предпосылок и определения эффективности работы колебательного линейного электропривода решетных станов разработана и изготовлена экспериментальная зерноочистительная установка (рис. 1), удовлетворяющая следующим требованиям:
- простота конструкции и удобство в эксплуатации;
- устойчивость режимов работы и возможность регулирования кинематических и технологических параметров;
- возможность визуального наблюдения процесса сепарации.
Рис. 2 наглядно иллюстрирует отсутствие механической связи между индуктором 8 ЛАД, жестко установленном на основании 3, и бегуном 10 ЛАД, жестко закрепленном на решетном стане 5.
Зерноочистительная установка рабо-
Рис. 1 - Экспериментальная зерноочистительная установка (обозначения в тексте)
тает следующим образом. Блок управления
Рис. 2 - Привод решетного стана с использованием линейного электродвигателя
9 подключает индуктор 8 плоского ЛАД к источнику напряжения, при этом на индукторе создается бегущее электромагнитное поле. Взаимодействие бегущего электромагнитного поля индуктора 8 с бегуном 10 заставляет последний, а следовательно, и решетный стан, двигаться в направлениях сил Fx и F. Решетный стан 5, подвешенный на упругих элементах 12 (цилиндрических винтовых пружинах), при включении ЛАД
^ I-
под действием силы F притягивается к индуктору 8 и под действием силы Fx приходит в поступательное движение в сторону бегущего электромагнитного поля. При этом упругие элементы 12 деформируются.
В какой-то момент времени происходит отключение индуктора ЛАД от источника питания. Под действием потенциальной энергии, накопленной в упругих элементах 12,
и і—
решетный стан 5 возвращается в исходное состояние. При этом за счет резкого изменения направления ускорения решетного стана на обратное (при возврате в исходное состояние) происходит инерционное перемещение подаваемого из бункера 6 зернового материала, что обеспечивается правильным подбором жесткости упругих элементов. Далее процесс повторяется. Таким образом, решетный стан совершает возвратнопоступательное движение с поперечными колебаниями. Частицы зерновой смеси, не прошедшие сквозь решето, поступают на лоток 13 проходовой фракции, а частицы, прошедшие сквозь ячейки решет, попадают на лоток 11 сходовой фракции.
В предлагаемом техническом решении для исключения соприкосновения бегуна 10 с неподвижным индуктором 8 ЛАД под действием силы F на основании 3 зерноочистительной установки установлены подпружиненные упорные ролики 7, ограничивающие перемещение решетного стана в направлении силы F. Болтовое соединение фиксирует положение рамки-регулятора 2 относительно основания 3 и позволяет изменять угол наклона сепарирующей поверхности решетного стана к горизонту в пределах от 0° до 20°. Изменение продольной амплитуды колебаний решетного стана в пределах от 7 мм до 20 мм осуществляют с помощью блока управления.
Экспериментальное изучение эффективности процесса сепарации было проведено на многокомпонентной смеси, состоящей из полноценных семян пшеницы и различных сорных примесей. Исследования проводили по следующей методике. В бункер установки засыпали зерновой материал, фиксировали подачу зерна q из бункера на решетный стан, угол наклона решетного стана а, амплитуду колебаний решетного стана в продольном Ах и поперечном А2 направлениях, а также частоту колебаний сепарирующей поверхности ш с варьированием одного из факторов при постоянстве других. Ис-
следования проводили при значениях этих факторов в диапазоне Ах = 13...20 мм, А2 =
0,1...3 мм, частоты ш < 5 Гц, угла наклона решета а = 5...14° до величин, при которых появлялись значительные потери зерна в сход. Установку запускали в работу, и после того, как устанавливался устойчивый рабочий режим, отбирали фракции зернового материала в течение 30 секунд для определения эффективности сепарации. Количественную оценку процесса сепарации зерна определяли по просеиваемости, то есть выходу проходовой фракции в единицу времени.
Для снятия рабочих характеристик решетного стана и их дальнейшего анализа на раме зерноочистительной установки были закреплены следующие датчики и измерительное оборудование, снимающие показания одновременно с процессом сепарации:
- датчик 1 продольного и датчик 4 поперечного перемещений, представляющие собой переменные ползунковые резисторы с линейной вольтамперной характеристикой, с выхода которых снимали сигнал об изменении подаваемого на них напряжения, после чего сигнал посредством двухканального аналого-цифрового преобразователя (АЦП) Velleman РСБ64і передавался на компьютер с выводом в программе WinDSO FG32 и последующим сохранением рабочих характеристик;
- датчик тока CSLA1CF 0149МЕХ, также имеющий выход на АЦП;
- вольтметр Э515;
- электронный секундомер ПВ-53л.
В результате проведенных экспериментов установлены численные значения эффективности Е выделения сорной примеси из зернового материала (минимальное значение Е . составляет 67,66 %, мак-
тт ' '
симальное - Етт = 79,62 %), что по данному критерию сравнения с зерноочистительным машинами подобного класса является вполне приемлемым, а в большинстве случаев и превосходит их показатели.
На рис. 3 показаны опытные осциллограммы изменения продольного и поперечного перемещений решетного стана в установившемся режиме, которые с учетом необходимого масштабирования переве-
дены в графические зависимости А^) и А2(t). При этом необходимо учитывать, что масштабы по оси ОХ1 и ОХ2 различны (у графической зависимости А значение 0,8 В соответствует 10 мм продольного перемещения; у графической зависимости А2(^ значение 0,1 В равно 1 мм поперечного перемещения). Рис. 4 иллюстрирует сложную траекторию движения решетного стана, подтверждая предположения о возможности создания линейным двигателем сложного колеба-
Рис. 3 - Осциллограммы продольного и поперечного перемещений решетного стана в установившемся режиме
тельного движения.
Анализ графических зависимостей А(^ и А2(^, а также имеющихся экспериментальных данных об эффективности сепарации показал, что наиболее эффективно сепарация зернового материала происходит при продольном перемещении, составляющем 13...20 мм, и поперечном, равном 2,5 мм. При этом сила тока остается практически неизменной и находится в пределах 3,2.3,5 А. По полученным осциллограммам (рис. 3) видно, что колебания стабильны, амплитуда, частота и траектория перемещения решетного стана неизменны в течение длительного рабочего времени.
Оптимальный угол наклона сепарирующей поверхности составляет 9°. Максимальная мощность зерноочистительной установки в установившемся режиме при и
/L мм
'■15
'■10
-4 -3 -2 \ -1 : '-О Ґ 2 3 І
'--5 '
■ -10
'--15
А„ мм
Рис. 4 - Траектория сложного движения решетного стана зерноочистительной установки
= 220 В, f = 50 Гц, I = 5,2 А и cos ф = 0,6 равна 0,63 кВт. Производительность установки при данных показателях составляет 1,89 т/ч.
Таким образом, полученные сложные колебания решетного стана обеспечивают снижение динамических нагрузок на зерноочистительную установку и улучшают сепарацию зернового материала.
Библиографический список
1. Лапшин, И.П. Расчет и конструирование зерноочистительных машин [Текст] : учебное пособие / И.П. Лапшин, Н.И. Коси-лов. - Курган: ГИПП «Зауралье», 2002. - 168 с.
2. Аипов, Р.С. Основы построения и теории линейных асинхронных приводов с упругими накопителями энергии [Текст] : учебное пособие / Р.С. Аипов. - Уфа: БашГАУ, 2006. - 295 с.
УДК 621.431
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ БЕНЗИНОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ МЕТАЛЛИЗАЦИЕЙ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРЕНИЯ
Салахутдинов Ильмас Рифкатович, инженер кафедры эксплуатации мобильных машин и технологического оборудования;
е-mail: [email protected];
Хохлов Алексей Леонидович, кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатации мобильных машин и технологического оборудования;
е-mail: [email protected];
ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия им. П.А. Столыпина»
432063, г. Ульяновск, бульвар Новый Венец, 1, тел. 8(84231) 5-11-75
Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, трибоузел, гильза цилиндров, металлизация, износ
Представлены результаты исследований по повышению износостой-кости гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания металлизацией рабочей поверхности трения. Лабораторными исследованиями оптимизиро-ван угол наклона металлизированной вставки. Предложен технологический процесс металлизации гильз цилиндров. Описана методика и приведены результаты сравнительных стендовых и эксплуатационных исследований автомобилей, оснащенных двигателями в штатной (типовые гильзы) и экспериментальной (металлизированные гильзы) комплектации.
Гильзы цилиндров двигателя внутреннего сгорания (ДВС) работают в условиях высокотемпературного износа и должны соответствовать целому ряду важных параметров. В первую очередь, гильза должна быть износостойкой и иметь низкий коэффициент трения. Во-вторых, сохранять в процессе работы стабильные размеры и при этом выдерживать высокое давление, механические и тепловые нагрузки, а также обладать хорошей теплопроводностью и коррозионной стойкостью в активных средах.
Одной из причин возникновения из-
носа является нарушение условий пластического оттеснения материала одной из трущихся поверхностей. Под воздействием нагрузки увеличивается глубина внедрения микронеровностей поверхности, что приводит к переходу от упругой к пластической деформации и далее - к микрорезанию или задиру (переход внешнего трения, при контакте двух тел, во внутреннее) [1]. Условие прекращения обтекания, соответствующее переходу внешнего трения во внутреннее, описывается выражением:
