Элементы взаимодействия зерна с лопаткой барабана метателя Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Результаты обработки биопрепаратами (культура — яровая пшеница, сорт Экада-70)

Место проведения опытов Урожайность

Схема опыта ц/га прибавка

ц/га %

Уфимский р-н, УНЦ БГАУ 1. Контроль (обработка семян фунгицидом Клад (0,4 л/т). Обработка ПСБ-1,5 2. Опыт Фитоспорин-МЖ (1 л/т) + Гуми-20 (0,2 л/т). Обработка ПС-10 3. Опыт Фитоспорин-МЖ (1 л/т) + Гуми-20 (0,2 л/т). Обработка ПСБ-1,5 32,2 33.0 37.1 0,8 4,9 2,4 15

протравливания, проходя через завихрители, воздух движется в барабане по спиральной траектории. Разгрузку протравленных семян можно производить как в мешки, так и в транспортные средства, так как выгрузной шнек съёмный.

Результаты исследования. Исследования по определению влияния технологического процесса обработки посевного материала в барабанном протравливателе на жизнедеятельность бактерий рода Bacillus subtilus проводили по представленной ранее методике [3]. Биопрепараты четырёх штампов распылили пневматическим распылителем и в течение 60 мин. вращали в барабане с семенным материалом. С интервалом 10 мин. производили отбор проб непосредственно из барабана вместе с семенами. Приведённые на рисунке 3 данные показали, что воздействие давления воздушного потока и механического вращения в барабане не оказывает существенного влияния на развитие колоний микроорганизмов.

Результаты производственных испытаний при обработке яровых культур представлены в таблице, по которой видно, что предпосевная обработка семян яровой пшеницы биопрепаратами разработанным ПСБ-1,5 даёт прибавку урожая на 15—20% по сравнению с обработкой серийным ПС-10, это происходит за счёт того, что в барабанных устройствах не происходит угнетения действия микроорганизмов.

Выводы. Производственные и лабораторные испытания позволили установить, что разработанный на основе моделирования в программном комплексе FlowVision протравливатель семян барабанного типа ПСБ-1,5 уменьшает повреждаемость семян на 25%, увеличивает степень покрытия до

7%, увеличивает полноту протравливания на 2—4% и снижает расход рабочей жидкости на 0,5 л/т по сравнению с протравливателем ПС-10. Кроме того, даёт прибавку урожая на 15—20% по сравнению с обработкой серийным ПС-10 за счёт того, что в барабанных устройствах не происходит угнетения действия микроорганизмов.

Литература

1. Смелик В.А., Кубеев Е.И., Дринча В.М. Предпосевная подготовка семян нанесением искусственных оболочек: монография. СПб.: СПбГАУ, 2011. 272 с.

2. Хасанов Э.Р. Предпосевная обработка семенного материала защитно-стимулирующими препаратами: монография. Уфа: Лань, Башкирский ГАУ, 2013. 176 с.

3. Хасанов Э.Р., Байгускаров М.Х. Пути решения вопросов экологии при протравливании // Актуальные экологические проблемы: сб. науч. тр. IV междунар. науч.-практич. конф. Уфа: БирГСПА, 2009. С. 247-250.

4. Габитов И. И., Мударисов С. Г., Юхин Г. П. и др. Система машин и оборудования для реализации инновационных технологий в растениеводстве и животноводстве. Ч. 1. Растениеводство: монография. Уфа: Башкирский ГАУ, 2014. 327 с.

5. Лачуга Ю.Ф., Габитов И.И. О вопросах технической оснащённости аграрного производства в Российской Федерации и Республике Башкортостан в современных условиях // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2013. № 3 (27). С. 96-100.

6. Камалетдинов Р.Р., Хасанов Э.Р., Хайруллин Р.М. Особенности машин для обработки сельскохозяйственных культур биопрепаратами // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. № 6. С. 2-3.

7. Камалетдинов Р.Р., Хасанов Э.Р., Галлямов Ф.Н. Снижение повреждаемости семян при протравливании // Матер. всеросс. науч.-практич. конф. с междунар. участ. к XIX Междунар. специализ. выставке «АГРОКОМПЛЕКС-2009». Уфа: Башкирский ГАУ, 2009. Ч. I. С. 82-84.

8. Хасанов Э.Р. Анализ процесса инкрустации семян в барабанном протравливателе-инкрустаторе // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2013. № 1. С. 87-90.

9. Хасанов Э.Р. Инкрустация семян зерновых культур при разработке конструкции барабанного протравливателя-инкрустатора семян // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2012. № 1. С. 52-56.

10. Хасанов Э.Р., Мударисов С.Г. Моделирование процесса образования монодисперсного аэрозоля при предпосевной обработке семян // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. № 4 (48). С. 72-74.

Элементы взаимодействия зерна с лопаткой барабана метателя

С.Н. Шуханов, д.т.н., профессор, ФГБОУ ВО ИрНИТУ

Развитие агропромышленного комплекса на современном этапе предполагает создание машин нового поколения, работающих на инновационных принципах. Не составляют в этом плане

исключения машины и аппараты для послеуборочной обработки зерна, в частности метатели зерна [1].

Анализ показывает, что наиболее эффективные с точки зрения качества работы это барабанные (порционные) метатели зерна [2, 3].

Рис. - Схема действия сил

Для разработки таких машин возникла необходимость аналитического исследования движения зерна в лопастном барабане. На рисунке приведена схема действия сил.

При проведении аналитических исследований использовали методы математического анализа.

Дифференциальное уравнение движения зерна по лопатке барабана метателя имеет вид:

d 2l

п

mdk2 = Рц С08в - Fmp + G C0S(2 + a - L)

где Рц = mloo2 — центробежная сила (здесь ш — угловая скорость лопасти, рад/с); G = mg — сила массы;

Fmp — N — сила трения (здесь N — нормальная составляющая силы давления зерновки на лопатку, Н; f — коэффициент трения зерновки по лопасти); m — масса зерновки, кг;

I — расстояние от центра зерновки до центра вращения лопатки, м.

Условие равновесия зерновки на лопатке имеет следующий вид:

п

N + Рц sin р + G sin(— + a - L) - Рк = 0, (2)

dl 2 где Рк = 2шю— — сила Кориолиса. dt

Обозначив угол поворота лопатки в рассматриваемое время до момента начала движения зерновки L, угол наклона лопатки к оси a и учитывая, что

. dl

dl

п

со— или dt— и N = Рк - Рц sin р-G sin(— + a - L),

dt со 2

получим дифференциальное уравнение движения

зерновки вида:

d 2l

dL

— + 2 / — -1 (C0SP + f sin P) =

ш2

cos

'п

—+ a — L 2

+ f sin

'п

—+ a — L

2

(3)

Данное уравнение является линейным неоднородным второго порядка с постоянными коэффициентами. Общим решением такого

уравнения является сумма частного решения и полного решения соответствующего однородного уравнения.

Определим полное решение однородного уравнения:

d 2l

dl

— + 2f--l(cosP + f sin в) = 0.

dL

dL

(4)

(6)

Характеристическое уравнение его имеет вид: h 2 + 2 fh-(cosp + sin p) = 0, (5)

а его корни

h =-f + 4 f 2 + (cosp + f sin в),

h2 =- f -д/ f 2 + (C0sp + f sin в).

Анализ выражения (6) показывает, что при значениях f = 0,2—0,5 и р = 0—90° (угол наклона центробежной силы к поверхности лопатки) подкоренное выражение есть величина положительная, следовательно, корни характеристического уравнения (5) действительны и различны. Поэтому общее решение однородного уравнения имеет вид:

l = + 026^

(7)

Правую часть равенства (3) можно привести к виду:

F( l) = emL [ cos" L + Q^sin "L ]. (8)

Тогда согласно уравнению (8) при m = 0, n = 1 получим:

g

P(L) ^^2(cosy+ f sinY), ш2

Q(L) = ^r(sinY— f cosY), п

Y = —+ a.

2

В связи с тем что число m + ni =0+1/ не является корнем характеристического уравнения (5), частное решение неоднородного уравнения вытекает из формулы:

l = A cosL + B sin L.

(9)

Далее:

l = C-eh + C2eh2L + A cosL + B sin L. (10)

Значение коэффициентов C и C2 находим из начальных условий. Продифференцировав уравнение (10), получим выражение переносной скорости:

U = C^ + C2eh2L — A sin L + B cosL. (11) При L=Lo, / = /0, U= Uo получим:

_o = C^ + C2ehlh — A sin Lo + B cosLo, (12)

hL

U o = (ü(C1h1eh^Lo + C2 he1^0 — A sin Lo + B cosLo).

h?Lo

Из выражений (12) и (13) находим С1 и С2.

Вывод. В ходе проведённых аналитических исследований удалось математически описать процесс движения зерна в лопастном барабане. Полученные результаты будут использованы при проектировании метателя зерна барабанного типа.

Литература

1. Шуханов С.Н. Устройство порционного типа для метания зерна // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2010. № 6. С. 9-10.

2. Шуханов С.Н., Рыков И.Г. Совершенствование технических средств для метания зерна // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 4. С. 17-19.

3. Шуханов С.Н., Токмакова А.Л. Обзор конструкций зер-нометательных машин // Вестник ИрГСХА. 2013. № 59. С. 111-115.

Результаты исследования производительности шнекового измельчителя корнеклубнеплодов

В.В. Новиков, к.т.н., профессор, О.А. Камышева, инженер, А.С. Грецов, инженер, ФГБОУ ВО Самарская ГСХА

Сочные корма значительно отличаются не только по физико-механическим свойствам, но и по величине, в связи с чем возникает необходимость доводить их до определённого размера в соответствии с зоотехническими требованиями [1].

В Самарской ГСХА разработан и изготовлен шнековый измельчитель, в котором гребни шнека разделены на несколько частей. Каждая часть выполняет роль резания и перемещения перерабатываемого продукта (рис. 1) [2].

Цель работы — исследование технологического процесса измельчения кормовой свёклы.

Задачи исследования:

— определить производительность установки;

— получить регрессионные модели;

— определить корреляцию между данными теоретических зависимостей и экспериментальных значений.

Производительность является количественным показателем технологического процесса измельчения корнеклубнеплодов. В лабораторных исследованиях использовали плоды свёклы среднего фракционного состава.

Целью опытов по определению производи -тельности рассматриваемого процесса являлось

получение регрессионных моделей и определение корреляции между данными, полученными на основе теоретических зависимостей, и данными, полученными в результате обработки экспериментальных значений.

Для получения регрессионной модели по производительности реализован полный факторный эксперимент 23, уровни и интервалы варьирования независимых факторов выбирались на основании конструктивных особенностей предложенного технического решения и особенностей рассматриваемого процесса [3-6]. Матрица планирования эксперимента и полученные в ходе реализации опытов данные представлены в таблице 1.

Дальнейшую проверку на однородность и обработку полученных данных проводили по общепринятой методике [7, 8]. В результате обработки было получено уравнение регрессии, адекватно описывающее производительность установки для измельчения кормовой свёклы:

{1 = 925,892 +186,4X + 57,47 + +717,62 - 22,835X2 +

+22,16372 + 55,161Z2 - 94,25XY + +159,25XZ +126,75YZ - 74,25XYZ,

(1)

где X =

n - 51 20

Y = Бш -120 , 40 ;

Z = Х~ °,625. (2) 0,375

Рис. 1 - Шнековый измельчитель:

1 - корпус; 2 - загрузочная горловина; 3 - подающий шнек; 4 - выгрузное окно; 5 - дека; 6 - серповидный нож; 7 - нож; 8 - вал; 9 - режущая кромка; 10 - редуктор