CC BY
72
УДК 631.333
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОВЕРХНОСТНОГО ВНЕСЕНИЯ ТВЕРДЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ ПО ДВУХФАЗНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
© 2009 г. канд. техн. наук Е.Н. Белоусов
Азово-Черноморская государственная Azov-Blacksea State Agroengineering
агроинженерная академия, г. Зерноград Academy, Zernograd
Приведен краткий анализ технологий внесения твердых органических удобрений и технических средств для их реализации. Рассмотрена взаимосвязь технологических и конструктивных параметров роторного разбрасывателя. Приведены результаты экспериментальных исследований разбрасывателя роторного типа с шарнирно-сочлененными лопатками. Определена величина перекрытия смежных проходов, что позволяет повысить равномерность распределения удобрений.
Ключевые слова: удобрение, технология, качество, разбрасыватель, ротор.
The short analysis of the technology of solid organic fertilizers application and engineering tools is given in the article. The interrelation of technological and design parameters of rotor-type broadcaster is considered. The results of experimental investigations of rotor-type broadcaster with articulated blades are given here; the quantity of adjacent passes overlapping is determined, that allows increasing the equitability of fertilizers distribution.
Key words: fertilizer, technology, quality, broadcaster, rotor.
Существующие в настоящее время машины для внесения твердых органических удобрений (ТОУ) не отвечают современным требованиям по качеству распределения удобрений. В Южном федеральном округе (ЮФО), где площади полей достаточно велики, широкое применение находит технология внесения ТОУ из куч с применением валкователей-разбрасывате-лей по
двухфазной технологии.
Исходя из этого, целью исследований является совершенствование процесса поверхностного внесения ТОУ по двухфазной технологии.
Анализируя технологические схемы внесения ТОУ, пришли к выводу, что наиболее приемлемой для ЮФО является двухфазная технология. Она имеет ряд существенных преимуществ: на вывозке удобрений могут быть использованы все самосвальные транспортные средства, которыми располагает хозяйство; вывозку удобрений можно осуществить
заблаговременно, обеспечив более
рациональную загрузку имеющегося транспортного парка; благодаря большой производительности разбрасывающих устройств из куч представляется возможным вносить удобрения в сжатые агросроки.
Предназначенные для работы по двухфазной технологии разбрасыватели по характеру взаимодействия с
обрабатываемым материалом можно разделить на две основные группы: устройства для разбрасывания из сформированного валка и устройства для разбрасывания непосредственно из куч. Известны две схемы компоновки рабочих органов валкователей-разбрасывате-лей органических удобрений: совместная и
раздельная.
Совместная схема компоновки валкователя и разбрасывателя имеет два существенных недостатка:
1) в процессе работы агрегата трактористу, находящемуся в кабине трактора, ограничена обзорность из-за
потоков удобрений от разбрасывающего устройства;
2) потеря устойчивости агрегата из-за перегрузки одной из осей трактора.
Основным преимуществом агрегатов с раздельной компоновкой являются хорошая обзорность из кабины трактора, возможность визуального контроля за образованием валка и распределением его по полю.
Учитывая анализ конструкций разбрасывателей, можно предположить, что повышение качества распределения ТОУ по поверхности поля роторным разбрасывателем может быть достигнуто метанием частиц удобрений с разных радиусов (возрастающих по ходу движения) и под разными углами за счет использования лопаток, закрепленных в шарнирах.
Внесение ТОУ валкователем-разбра-сывателем происходит следующим образом. Агрегат подходит к куче органических
удобрений, перемещает ее по ходу движения и формирует валок заданных размеров, который под действием рабочих органов роторного типа распределяется по полю. Материал, захваченный лопастью, некоторое время перемещается
относительно нее под действием
центробежной силы. Достигнув конца лопасти, материал выбрасывается ротором в виде веера, получив некоторую начальную скорость для свободного полета и рассева по поверхности поля (рис. 1).
Основными показателями качества выполнения технологического процесса валкователем-разбрасывателем являются: доза внесения, равномерность
распределения удобрений по ширине и ходу движения агрегата.
По выражению (1) дальность полета частицы удобрений зависит от конструктивных и режимных параметров разбрасывающего органа [1].
L
KmnR cos ©(mnR sin 2 2at + yjm2n2R2 sin 2 2аг- + 7200g(h1 - h0 )cos2 a)
1800g ’
(1)
где L - дальность бросания порции материала рабочим органом, м;
К - коэффициент, учитывающий физико-механические свойства удобрений и сопротивление воздуха полету частицы;
n - частота вращения разбрасывающего органа, об/мин;
Ri - радиус окружности, описываемой концом лопасти разбрасывающего рабочего органа, м;
g - ускорение свободного падения,
м/с2;
а - угол отклонения лопатки от радиального положения, град.;
0 - угол сектора рассева удобрений,
град.;
ho - высота выброса материала рабочим органом от поверхности земли, м;
hi - максимальная высота полета материала от поверхности земли, м.
Рис. 1. Схема работы ротора с шарнирно-сочлененными лопатками
Таким образом, лопасть сначала захватывает верхнюю часть валка участком R и разбрасывает удобрения в
непосредственной близости от
разбрасывателя. Затем участком R2 лопасть захватывает среднюю часть валка и разбрасывает удобрения на расстояние, большее расстояния, на котором разбросаны удобрения участком Rj.
Последним участком лопасть захватывает
нижнюю часть валка и бросает ее на максимальное от разбрасывателя расстояние.
Учитывая конструкцию рабочего органа, и, приняв допущение, что объем навоза, захватываемый одной лопастью, представляет собой полый цилиндр, т.к. поступательная скорость мала, определим по формуле [2]:
V =
360
■ R - R;2 )l+r^2^.(R2 _ R| )1+| . (R32 _ r )
360
360
■ В,
(2)
где VH - объем навоза, захватываемого одной лопастью, м3;
В - ширина лопасти, м; yi - угол захвата удобрений лопастью ротора, град.;
RB - радиус окружности,
описываемой по касательной к верхней плоскости валка, м.
Тогда производительность
разбрасывателя с двумя роторами определим по выражению [2].
Nл ■ п ■Рн ■ в ■
Qa^p
{VL.R 2
360 ' 1
R )V|
vl.(r
360
«;)).|g.(,; _«)
15
1, (3)
где Qap - производительность агрегата, т/ч;
Ыл - количество лопастей на одном роторе, шт.;
рн - плотность удобрений, т/м3.
С учетом технологических параметров машины доза внесения удобрений будет определена по формуле [2]:
10000 • Мл • nр-рн • В • 'K.(r,2 - R2 )1 1360 v 1 2 ’) + [V2*M -Rl)] 1360 v 2 3 ’) + - у)]] 1360 v 3 6
15Уагр RmRi • cos0• sin2 at + Jx2n2R2 • sin2 2a.t + 7200g•(h1 -h0)• cos2 ai
i а 900g
,(4)
где а - расстояние между крайними точками схода частиц с лопаток роторов, м;
¥агр - скорость движения агрегата, м/с.
Для проведения полевых опытов была разработана и изготовлена экспериментальная установка (рис. 2), которая состояла из рамы 1, редуктора 2, предохранительной муфты 3, двух роторов 4 и задвижки 5. На лопастях одного из
роторов установлены шарнирные элементы 6, расположенные на теоретически
обоснованных радиусах от оси вращения, причем одна из ступенек (крайняя по ходу движения) выполнена цельной [3]. Привод рабочих органов и изменение числа их оборотов осуществлялось от ВОМ трактора через карданную передачу. Число оборотов роторов разбрасывателя изменяли в пределах n=250...350 об/мин.
Рис. 2. Схема экспериментального образца роторного разбрасывателя
Определение равномерности
распределения удобрений реализовывали путем постановки нескольких
однофакторных экспериментов. Наиболее значимым фактором была определена частота вращения роторов. В процессе проведения эксперимента частоту вращения роторов изменяли от 250 об/мин до 350 об/мин. Поступательная скорость
движения агрегата была постоянной и составляла 2,5 км/ч.
Результаты экспериментальных
исследований роторного разбрасывателя с шарнирно-сочлененными лопатками
показали следующее.
При n1 =250 об/мин неравномерность распределения удобрений составила v=60,9% при ширине внесения 32 м. При перекрытии полос, равном 6 м,
неравномерность снизилась до v=22,54%. При этом рабочая ширина внесения твердых органических удобрений составила 20 м.
При п2 =300 об/мин неравномерность составила v=72,21% при ширине внесения 40 м. При перекрытии 7 м неравномерность снизилась до v=23,89%. Рабочая ширина составила 26 м.
Наибольшая ширина распределения удобрений составляет 46 м при п3=350 об/мин и неравномерности v=62,43%. При перекрытии 6 м неравномерность снизилась до v=24,96%. Рабочая ширина -34 м.
Неравномерность распределения удобрений по ходу движения агрегата при п1 =250 об/мин; п2 =300 об/мин; п3=350 об/мин составила соответственно 9,26%; 9,5% и 9,61% при требуемой - 10%.
По результатам экспериментальных исследований производительность
составляет около 130 т/ч чистого времени. Такая производительность достигается при неизменных размерах дозирующего окна путем соответствующей раскладки куч в рядах на определенном расстоянии в зависимости от их массы, с учетом того, что ширина разбрасывания также является постоянной и составляет 34 м.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белоусов Е.Н. Обоснование качественных параметров распределения твердых органических удобрений роторным разбрасывателем [Текст] / Е.Н. Белоусов // В сб. научн. трудов АЧГАА: Совершенствование процессов и технических средств в АПК. -Зерноград, 2006. - Вып. 7. - С. 44-47.
2. Белоусов Е.Н. Повышение качества поверхностного внесения в почву твердых органических удобрений по двухфазной технологии: автореф. дис. ... канд. техн. наук [Текст] / Е.Н. Белоусов. - Зерноград, 2008. - 19 с.
3. С1 2287252 RU 7 А01 С3/06 Рабочий орган к разбрасывателю органических удобрений из куч / А.М. Бондаренко, Е.Н. Белоусов, В.Ф. Яламов (АЧГАА). -№ 2005112964/12; Заявл. 28.04. 2005 // Изобретения. Полезные модели. - 2006. - № 32.
