CC BY
05. Иншаков, А. П. Способ диагностирования системы воздухоподачи тракторного дизеля / А. П. Иншаков, И. И. Курбаков, А. Н. Кувшинов // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. -2014. - № 3. - С. 67-71.
6. Zheng, X. Experimental investigation of surge and stall in a turbocharger centrifugal compressor with a vaned diffuser / X. Zheng, Z. Sun, T. Kawakubo, H. Tamaki // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016yj.expthermflusci.2016.11.036.
7. Pastoretal, J. V. Mechanical Systems and Signal Processing. - 2012. - №32. - P. 292-305.
8. Dyk, S. Effect of various analytical descriptions of hydrodynamic forces on dynamics of turbochargers supported by floating ring bearings / S. Dyk, L. Smolik, M. Hajzman // Tribology International. - 2018. - №126. - P. 65-79. D0I:10.1016/j.triboint.2018.04.033.
Bibliography
1. Pat. 2640460 Russian Federation, IPC G01M 15/14 (2006.01), G01M 15/02 (2006.01). Stand for «cold» running turbochargers power plants / I. I. Kurbakov, A. P. Inshakov, V. N. Karpov [et al.] ; patentee Kurbakov I. I. -№2017100435 ; appl. 09.01.2017 ; publ. 09.01.2018, Bull. №1. - 2 р.
2. Inshakov, A. P. Diagnostics of turbochargers with the help of a measuring complex / A. P. Inshakov, I. I. Kurbakov, A. N. Kuvshinov // Energy-saving technologies and systems : interuniversity collection of scientific works. - Saransk : publishing House of the University of Mordovia, 2013. - P. 142-143.
3. Inshakov, A. P. Use of the dynamic characteristics of the engine and turbocoupes-Sora to diagnose supercharging system / A. P. Inshakov, I. I. Kurbakov, M. S. Kurbakova // Bulletin of the Samara state agricultural Academy. -2017. - № 3. - P. 34-39.
4. Pat. 145761 Russian Federation, IPC G01P3 / 00. A device for measuring the speed of the shaft of the turbo-charger / Inshakov A. P., Kurbakov I. I., Kuvshinov A. N., Kornauhov O. F. ; the patent holder FSBEI HVE Ogarev Mordovia State University. - № 2013157453 ; declared. 24.12.2013 ; publ. 27.09.2014, Bul. № 27. - 2 p.
5. Inshakov, A. P. Method of diagnostics of the system of the tractor diesel engine of the air-Inshakov, the method of diagnostics of the airin / A. P. Inshakov, I. I. Kurbakov, A. N. Kuvshinov // Bulletin of the Samara state agricultural Academy. - 2014. - № 3. - P. 67-71.
6. Zheng, X. Experimental investigation of surge and stall in a turbocharger centrifugal compressor with a vaned diffuser / X. Zheng, Z. Sun, T. Kawakubo, H. Tamaki // Experimental Thermal and Fluid Science. - 2016. DOI: http://dx.doi.org/10.1016yj.expthermflusci.2016.11.036.
7. Pastoretal, J. V. Mechanical Systems and Signal Processing. - 2012. - №32. - P. 292-305.
8. Dyk, S. Effect of various analytical descriptions of hydrodynamic forces on dynamics of turbo-chargers supported by floating ring bearings / S. Dyk, L. Smolik, M. Hajzman // Tribology International. - 2018. - №126. - P. 65-79. DOI :10.1016/j.triboint.2018.04.033.
DOI 10.12737/23616 УДК 631.331
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ СЕМЯН ПО ПРИЕМНОМУ ЛОТКУ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ СЕЛЕКЦИОННОЙ ПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СЕЯЛКИ
Петров Александр Михайлович, канд. техн. наук, проф. кафедры «Сельскохозяйственные машины и механизация животноводства», ФГБОУ ВО Самарская ГСХА.
446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2. E-mail: [email protected]
Сыркин Владимир Анатольевич, старший преподаватель кафедры «Электрификация и автоматизация АПК», ФГБОУ ВО Самарская ГСХА.
446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2. E-mail: [email protected]
Ключевые слова: семена, сеялка, лоток, аппарат, селекционная, катушечно-штифтовый, высевающий.
Цель исследований - повышение эффективности процесса посева семян экспериментальной селекционной пневматической сеялкой с катушечно-штифтовым высевающим аппаратом. Для исследования работы экспериментального катушечного штифтового высевающего аппарата разработана экспериментальная сеялка на базе селекционной сеялки ССНП-16. Подача семян из экспериментального
высевающего аппарата в эжектор пневматической системы распределения семян сеялки осуществляется при помощи наклонного приемного желобка под действием собственной силы тяжести. Для обеспечения стабильной и равномерной подачи семян требуется провести теоретические исследования процесса движения семян по приемному желобку. Путь, пройденный семенами от высевающего аппарата по приемному желобку до эжектора пневмо-распределительной системы, разбивается на участки, на которых от его начала и до конца действуют одни и те же силы. Начальная скорость движения семян на выходе из высевающего аппарата принимается с учетом расчетных данных и составляет 0,07м/с. Под действием силы тяжести семена падают с клапана высевающего аппарата по наклонной траектории на наклонную поверхность приемного желобка. Выполненный расчет определил путь, пройденный семенами при падении, время падения и скорость в точке касания семян поверхности желобка, которая составила 0,82 м/с. На следующем участке семена скатываются по наклонной поверхности желобка. На данном участке на семена действует сила тяжести, сила реакции желобка и сила трения семян о поверхность желобка. По выполненным расчетам определено время движения семян по лотку и скорость, с которой семена падают с лотка в эжектор пневмо-распределительной системы, равная 1,23 м/с. Таким образом, семена скатываются по наклонному приемному желобку с ускорением, обеспечивающим стабильное транспортирование, угол наклона лотка в 43 градуса является наиболее оптимальным.
THEORETICAL JUSTIFICATION OF THE SEEDS MOVEMENT ALONG THE RECEPTION TRAY OF THE EXPERIMENTAL SELECTIVE PNEUMATIC SEEDING MACHINE
Petrov A. M, cand. of techn. sciences, prof. of the department «Agricultural machines and mechanization of livestock breeding», FSBEI HE Samara SAA.
446442, Samara region, settlement Ust'-Kinelsky, Uchebnaya st., 2. E-mail: [email protected]
Sirkin V. A., senior teacher of the department «Electrification and Automation of Agrarian and Industrial Complex», FSBEI HE Samara SAA.
446442 Samara region, settlement Ust'-Kinelsky, Uchebnaya st., 2. E-mail: [email protected]
Keywords: seeds, seeding machine, tray, device, selective, coil and pin, sowing.
The purpose of the research is to increase the efficiency of the sowing process of an experimental selective pneumatic seeding machine with a coil and pin sowing device. In order to investigate the operation of the experimental coil and pin sowing device, an experimental seeding machine has been developed based on the SSNP-16 selective seeding machine. The seeds are fed from the experimental sowing device into the ejector of the pneumatic system of seed distribution of the seeding machine by means of an inclined receiving tray under the action of its own gravity. In order to ensure a stable and uniform seed supply, it is required to conduct theoretical studies of the process of seed movement along the receiving tray. The path that the seeds pass from the sowing device along the receiving tray up to the ejector of the pneumatic distribution system is divided into sections where the same forces act from the beginning to the end. The initial speed of the seeds at the exit of the sowing device is taken based on the calculated data and is 0.07 m/s. Under the action of gravity, the seeds fall from the valve of the sowing device along an inclined path onto the inclined surface of the receiving tray. The performed calculation determined the path traveled by the seeds during the fall, the time of the fall and the speed at the point of contact of the seeds with the tray; this speed was 0.82 m/s. In the next section, the seeds roll along the inclined surface of the tray. At this section, the seeds are affected by gravity, the response reaction of the tray and the force of friction of the seeds with the surface of the tray. According to the calculations, the time of movement of seeds along the tray and the speed at which the seeds fall from the tray into the ejector of the pneumatic distribution system that is equal to 1.23 m/s are determined. Thus, the seeds roll down the inclined receiving tray with acceleration that ensures stable transportation; the tray tilt angle of 43 degrees is the most optimal.
Современные тенденции развития посевной сельскохозяйственной техники и в частности селекционных сеялок направлены на повышение эффективности процесса посева сельскохозяйственных культур для получения более высоких урожаев. Одним из перспективных направлений является использование в существующих селекционных сеялках новых более эффективных высевающих аппаратов, которые способны решать задачи по снижению неустойчивости высева, повышению равномерности распределения семян в рядках и обеспечению более точной нормы высева.
Исследования, проводимые в области посевной техники, показали, что большое разнообразие семян различных сельскохозяйственных культур с их физико-механическими свойствами требуют различные пути подхода в решении задач, связанных с их дозированием и высевом. В результате возникло большое количество технических решений в совершенствовании высевающих систем и высевающих аппаратов, ставших на замену традиционных высевающих аппаратов, таких как катушечно -желобчатый высевающий аппарат [1, 6, 7].
В процессе разработки и исследования работы новых по своему техническому решению высевающих аппаратов, возникает вопрос о проведении полевых экспериментальных исследований, позволяющих определить качественные и количественные показатели процесса посева семян и работы посевного агрегата в целом. При этом часто возникает вопрос адаптации экспериментального высевающего аппарата к уже существующим элементам и системам сеялок. В результате появляется задача поиска конструктивно-технологической схемы связующего звена и его теоретического обоснования [1, 6, 7].
Цель исследований - повышение эффективности процесса посева семян экспериментальной селекционной пневматической сеялкой с катушечно-штифтовым высевающим аппаратом.
Задачи исследования: разработать конструктивно-технологическую схему экспериментальной пневматической сеялки с катушечно-штифтовым высевающим аппаратом; провести теоретическое обоснование процесса движения семян от экспериментального высевающего аппарата по приемному лотку в эжектор пневмо-транспортирующей системы селекционной сеялки.
Материалы и методы исследований. Для исследования влияния катушечно-штифтового высевающего аппарата на качество высева посевного агрегата была разработана экспериментальная селекционная сеялка на базе сеялки ССНП-16. Для этого у селекционной сеялки ССНП-16 базовый катушечно-желобчатый высевающий аппарат был заменен на экспериментальный катушечно-штифтовый высевающий аппарат. При этом, учитывая отличающиеся конструктивные и режимные параметры экспериментального аппарата, была разработана схема приемного лотка, обеспечивающего подачу семян под действием собственной силы тяжести из высевающего аппарата в эжектор пневмо-транспортирующей системы [2, 3, 4].
Экспериментальная селекционная пневматическая сеялка состоит из семенного бункера 1 (рис. 1), экспериментального высевающего аппарата 2, опорно-приводных колес 3, привода 4, центрального воздушного патрубка 5, приемного лотка 6, эжекторного устройства 7, вентилятора 8, распределителя 9, пневмосемяпроводов 10, дисковых сошников 11, загортачей 12. Все элементы установлены на раме навесного типа [5].
9
Рис. 1. Экспериментальная селекционная пневматическая сеялка
В процессе работы бункер 1 заполняют семенами, откуда они, при движении агрегата по полю, под действием силы тяжести попадают в высевающий аппарат 2. В процессе движения опорно-приводное колесо 3 посредством цепных передач и редуктора 4 приводит во вращение штифтовую катушку аппарата 2. Семена, попавшие в семенную коробку высевающего аппарата, увлекаются штифтами к краю клапана и сбрасываются в приемный лоток 6 и далее в эжекторное устройство 7. Поток воздуха, подаваемый вентилятором 8, подхватывает семена и транспортирует их к распределителю 9, где происходит их распределение по семяпроводам 10. По семяпроводам 10 семена через сошники 11 попадают на дно борозды, где засыпаются почвой загортачами 12 [5].
Так как в процессе работы семена из высевающего аппарата попадают на приемный лоток и далее по нему поступают в эжектор пневмо-транспортирующей системы, необходимо определить стабильность и равномерность их движения.
Проведем теоретические исследования процесса движения семян по приемному лотку и определим основные конструктивные и технологические параметры.
Результаты исследований. Рассмотрим путь, пройденный семенами из высевающего аппарата по наклонной поверхности приемного лотка до падения в эжектор пневмо-транспортирующей системы сеялки (рис. 2).
Рассмотрим движение семян на участке АВ (рис. 2), когда семена транспортируются штифтами катушки по клапану высевающего аппарата. На них действуют силы тяжести в, нормальная реакция N и сила трения Г. Клапан высевающего аппарата в точке В семена покидают со скоростью
Ов = 0,07 м/с [4-7].
Рассмотрим далее движение семян на участке ВС, когда семена падают под действием силы тяжести с края клапана на наклонную поверхность приемного желобка. На них действует только сила тяжести в. Составляем дифференциальные уравнения движения в проекции на оси X, У:
X
(1)
(2)
Рис. 2. Схема движения семян по приемному лотку
Дважды интегрируем уравнения:
* = Q. у=&+Q;
х = Qt + C5, у = g2/2 + C4t + Q. Для определения постоянных интегрирования Сз, С4, С5, Сб используем начальные условия (при t = 0): хо = О, уо = О, х0 = ив, у0 = 0.
Находим: х0 = С3, => С3 = vB, = С4, => С4 = О.
хо = C5, ^ C5 = 0, yo = Сб, ^ Сб = 0. Получаем уравнения: х = ив, y = gt.
х = ивt; (3)
У = gt2 / 2. (4)
Исключаем из формул (3) и (4) параметр t, получаем уравнение траектории движения:
у = gx2/(2u¡). (5)
В точке С при t = T: х = d; у = h; h -1,5 = (d + 0,015)tanfí (рис. 2) [8]. Принимая fí = 43o, получаем:
d = uB T id = üBT
¡ = gT V2; [(d + 0,015) tan fí + 0,015 = gT2 ¡2'
Решая систему уравнений, получаем:
(pBT + 0,015) tan fí + 0,015 = gT2 /2;
gT2 /2 -uB tan fíT - 0,015( tan fí +1) = 0;
D = v2B tan2 fí- 0,03g (tan fí +1);
Ts2 = (ub tan fí ±у/ив tan2 fí + 0,03g(tan fí +1) g. (7)
При подстановке в формулу (7) числовых значений получаем:
Ti = - 0,071 c; T2 = 0,084 c. Выбираем T = T2 = 0,084 c, тогда
d = vB T= 0,0059 м,
h = gT V2 = 0,0345 м. В точке С скорость у = gt = 0,794 м/с, х = 0,07 м/с.
(6)
VC = 7х2 + у2 = V0,072 + 0,822 = 0,825 м/с. Рассмотрим движение зерна на участке CD. На него действуют силы тяжести G, нормальная реакция N и сила трения F. Составляем дифференциальное уравнение движения в проекции на ось Хь
mx = Gúnfí-Fmp; (8)
111 х = mg sin fí - mgf cos fí; mx = g(sin/?-/cos/?). (9)
Дважды интегрируя уравнение (9), получаем:
x = g(ún(3-f cos /?)í + C7;
X :
(11)
= g (sin p- f cos p) t2 /2 + Cnt + C8. (10)
По начальным условиям (при t = 0; хю = 0 и при неупругом ударе xl0=vcsin ¡3 =
0.825.sin 43 o =0,825-0,68=0,561 м/c ) находим С7 и Св: C7 = 56,1, Св = 0.
Для определения üB и тиспользуем условия: в точке B (при t = т),
X = l = <sj( 0,15 - h + 0,015)2 +(0,16 - d - 0,015)2 = y¡0,1332 + 0,142 = 0,193 м. x = g(sinp-f cos/?)í + 0,561 = ис X = g(sinp- f cosp)t2/2 + 0,561t '
Решая систему уравнений, находим:
g (sin p- f cos p) t2/2 + oct -1 = 0. (12)
Решая квадратное уравнение, находим:
t = -vc + 2g (sin p - f cos p)l
1,2 g" (sin p- fcos p)
Получаем г = - 0,577 c, г = 0,216 c. Принимаем т= 0,216 c.
vD=x = g(sin P - /eos P)t + vc= 1,23 м/с.
Проекции скорости движения зерна на горизонтальную и вертикальную оси в момент отрыва от наклонной плоскости равны соответственно:
uDx = 0,90 м/с и Vpy = 0,84 см/с.
Таким образом, теоретические исследования процесса движения семян по наклонному приемному лотку, показали равноускоренное движение семян по его поверхности, расположенной под углом 43 градуса, исключающее возможность остановки потока и забивания лотка. Также исключаются хаотичное и беспорядочное движение семян по поверхности лотка, что создает предпосылки для повышения равномерности посева семян экспериментальной селекционной пневматической сеялкой с катушечно-штифтовым высевающим аппаратом.
Библиографический список
1. Крючин, Н. П. Повышение эффективности распределительно-транспортирующих систем пневматических посевных машин : монография / Н. П. Крючин. - Самара : РИЦ СГСХА, 2008. - 176 с.
2. Пат. 2473200 Российская Федерация. Высевающий аппарат / Петров А. М., Сыркин В. А., Васильев С. А. [и др.]. - № 2011122286/13 ; заявл. 01.06.2011 ; опубл. 27.01.2013, Бюл. №3. - 7 с. : ил.
3. Сыркин, В. А. Обоснование конструкционно-технологической схемы катушечно-штифтового высевающего аппарата / В. А. Сыркин, А. М. Петров, С. А. Васильев // Известия Самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - №3 - С. 44-46.
4. Сыркин, В. А. Разработка катушечно-штифтового высевающего аппарата для селекционной сеялки ССНП-16 / А. М. Петров, В. А. Сыркин // Вклад молодых ученых в аграрную науку Самарской области : сб. науч. трудов. - Самара, 2011. - С. 105-107.
5. Исследование процесса дозирования семян селекционной сеялки с дисково-ленточным высевающим аппаратом : отчет о НИР (промежуточ.) / рук. Петров А. М. ; исполн. : Зелева Н. В., Васильев С. А., Сыркин В. А. - Кинель, 2013. - 72 с. - № ГР 01.201177655.
6. Повышение эффективности работы посевных машин и комплексов путем разработки высевающего аппарата точного высева с электронным управлением : отчет о НИР (промежуточ.) / рук. Петров А. М. ; исполн. Зелева Н. В., Васильев С. А., Сыркин В. А. - Кинель, 2013. - 72 с. - № ГР 01.201177655.
7. Коновалов, В. В. Обоснование угла установки емкости и длительности перемешивания сухих смесей барабанным смесителем / В. В. Коновалов, Н. В. Димитриев, С. А. Кшникаткин, А. В. Чупшев // Нива Поволжья. - 2013. - № 1 (26). - С. 46-50.
Bibliography
1. Kryuchin, N. P. Increase in efficiency of the distributive transporting systems of pneumatic sowing machines : monograph / N. P. Kryuchin. - Samara : PC Samara SAA, 2008. - 176 p.
2. Pat. 2473200. Russian Federation. Planting unit / Petrov A. M., Sirkin V. A., Vasilyev S. A. [et al.]. -№ 2011122286/13 ; appl. 01.06.2011 ; publ. 01.27.2013, Bul. №3. - 7 p.
3. Syrkin, V. A. Justification of the constructional and technology scheme of the bobbin and bayonet sowing device / V. A. Syrkin, A. M. Petrov, S. A. Vasilyev // Bulletin of the Samara state agricultural academy. - 2011. - №3. -P. 44-46.
4. Syrkin, V. A. Development spool pin-seed sowing machine for selection SSNP-16 / A. M. Petrov, V. A. Syrkin // Contribution of young scientists in the field of agricultural science Samara : sat. scientific proceedings. - Samara, 2011. - P. 105-107.
5. A research of dispensing seeds process of a selection seeder with the disk and tape sowing device : report on research project (intermediate) / head Petrov A. M. ; perform. Zeleva N. V., Vasilyev S. А., Sirkin V. A. - Kinel, 2013. - 72 p. - №SR 01.201177655.
6. Increase in overall performance of sowing machines and complexes by development of the sowing device of exact seeding with electronic control: report report on research project (intermediate) / head Petrov A. M. ; perform. Zeleva N. V., Vasilyev S. А., Sirkin V. A. - Kinel, 2013. - 72 p. - №SR01.201177655.
7. Konovalov, V. V. Justification of an installation angle of capacity and duration of dry mixes hashing by a drum mixer / V. V. Konovalov, N. V. Dimitriyev, S. A. Kshnikatkin, A. V. Chupshev // Niva Povolzhya. - 2013. - №1 (26). -P. 46-50.
DOI 10.12737/23621 УДК 629.021
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА НАГРУЗОК СИЛОВОГО ЭЛЕМЕНТА МОБИЛЬНОГО ПРИЦЕПА ПРИ ПОПЕРЕЧНОМ УКЛОНЕ
Зайцев Владимир Юрьевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Технология машиностроения», ФГБОУ ВО Пензенский ГТУ.
440039, Пенза, проезд Байдукова/ул. Гагарина, 1а/11.
E-mail: [email protected]
Коновалов Владимир Викторович, д-р техн. наук, проф. кафедры «Технология машиностроения», ФГБОУ ВО Пензенский ГТУ.
440039, Пенза, проезд Байдукова/ул. Гагарина, 1а/11.
E-mail: [email protected]
Петрова Светлана Станиславовна, канд. техн. наук, доцент кафедры «Механика и инженерная графика», ФГБОУ ВО Самарская ГСХА.
446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2.
E-mail:[email protected]
Ключевые слова: нагружение, рычаг, моделирование, прицеп, уклон.
Цель исследований - повышение прочности силового элемента мобильного прицепа при поперечном уклоне. Задачи исследования - определить силовое воздействия на опорный рычаг колесного прицепа с изменяемой высотой расположения кузова при наличии бокового уклона и установить зависимости для определения действующей нагрузки на элементы опорного рычага. Для перемещения грузов используются разнообразные самоходные, навесные, полунавесные и прицепные устройства и транспортные средства. Однако, для перемещения животных, транспортировки посадочного и иного материала требуются и перспективны технические средства, способные изменять высоту расположения кузова или бункера относительно земли (клиренс): при погрузке и выгрузке - малый просвет, при транспортировке - увеличенный. Скорость подобных устройств как правило не превышает 40 км/ч. При этом параметры прицепа влияют на работу всего агрегата в составе трактора и прицепа, включая надежность, управляемость и работоспособность. В работе рассмотрены схемы статического нагружения мобильного прицепа, расположенного на поверхности, имеющей наклон к горизонту относительно оси, проходящей вдоль колесного прицепа. Установлены закономерности, описывающие внешние и внутренние нагрузки в зависимости от угла наклона опорной поверхности. Исследуются численные значения продольных и поперечных сил, возникающих в местах крепления силового элемента к внешним элементам конструкции, а так же
