CC BY
0q, л/с
Рис. 2. Изменение комплексной энергетической характеристики (КЭХ) дождя вдоль трубопровода ДМ «Фрегат» с различными типами дождевателей
Лучшие результаты имеет ДМ «Фрегат» с УПД, формирующий дождь с хорошими агротехническими параметрами (d = 1,2 мм, рср = 0,5 мм/мин, рмг = 1,5 мм/мин). Это обеспечивает снижение комплексной энергетической характеристики дождя и повышает норму полива до стока с 230-280 до 350-390 м3/га. Наличие резерва в снижении мощности дождя и повышении нормы полива до стока у ДМ «Фрегат» очевидно. Перевод существующего парка машин на комплектацию дождевальными насадками с установкой их на устройства приповерхностного полива позволит повысить их эффективность и сохранить сотни тысяч м3 воды.
Заключение. Исследования серийных ДМ «Фрегат» и оборудованных короткоструйными насадками, установленными на устройствах приповерхностного дождевания, свидетельствуют о явном преимуществе последних и позволяют на 60-65% снизить энергетическое воздействие дождя на почву и растения.
Библиографический список
1. Пат. 74033 Российская Федерация, МПК A01G 25/09. Дождевальная машина / Слюсаренко В. В., Рыжко Н. Ф., Гур-кин Е. И. [и др.]. - № 2008105594/22 ; заявл. 13.02.08 ; опубл. 20.06.08, Бюл. № 30. - 5 с.
2. Надежкина, Г. П. Совершенствование устройств приповерхностного полива дождевальной машины «Фрегат» : дис. ... канд. техн. наук / Надежкина Галина Петровна. - Саратов, 2014. - С. 98-104.
3. Рыжко, Н. Ф. Резервы экономии электроэнергии на насосной станции при работе с низконапорными ДМ «Фрегат»/ Н. Ф. Рыжко, В. В. Слюсаренко, Г. П. Надежкина // Научное обозрение. - 2013. - №10. - С. 20-28.
4. Надежкина, Г. П. Снижение потерь воды при поливе дождеванием / Н. Ф. Рыжко, В. В. Слюсаренко // Научная жизнь. - 2013. - №6. - С. 57-61.
5. Надежкина, Г. П. Пути совершенствования дождевателей ДМ «Фрегат» / Г. П. Надежкина, Н. Ф. Рыжко, В. В. Слюсаренко // Научное обозрение. - 2011. - №6. - С. 31 -34.
6. Слюсаренко, В. В. Повышение ветроустойчивости струй дождевателей ДМ «Фрегат» / Н. Ф. Рыжко, В. В. Слюсаренко, Г. П. Надежкина // Научное обозрение. - 2012. - №2. - С. 256-262.
7. Рыжко, Н. Ф. Совершенствование технических средств и технологии орошения в Поволжье : монография. - Саратов : Саратовский источник, 2007. - 110 с.
УДК 631.363.7
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СКРЕБКОВО-ТРОСОВОГО
КОНВЕЙЕРА КОРМОРАЗДАТЧИКА
Лянденбурский Владимир Владимирович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Эксплуатация автомобильного транспорта», ФГБОУ ВПО Пензенский ГУАС.
440039, Пензенская область, г. Пенза, ул. Кордон Студеный, 34.
E -mail: [email protected]
Петрова Светлана Станиславовна, канд. техн. наук, доцент кафедры «Механика и инженерная графика», ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА.
446442, Самарская область, г. Кинель, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2.
E-mail: [email protected]
Коновалов Владимир Викторович, д-р техн. наук, проф. кафедры «Теоретическая и прикладная механика», ФГБОУ ВПО Пензенский ГТУ.
440039, Пензенская область, г. Пенза, проезд Байдукова, 1 а.
E-mail: [email protected]
Ключевые слова: конвейер, транспортирование, сыпучие, материалы, корма, скребково-тросовый.
Цель исследования - теоретически обосновать основные параметры скребково-тросового конвейера кормораздатчика. Для транспортирования сыпучих грузов, включая зерно и продукты его переработки, широко
используются канатно-скребковые конвейеры с тросошайбовым или цепочно-шайбовым рабочим органом. В силу эксплуатационных особенностей и большой тяговой способности троса, данный рабочий орган имеет существенные преимущества. Одним из недостатков таких рабочих органов является образование пробки из материала перед движущимся скребком. Она приводит к росту сопротивления при перемещении рабочего органа. Указанный недостаток можно уменьшить, оптимизируя конструкцию шайбы конвейера. Для оптимизации конструкции рабочего органа скребково-тросового конвейера проведены теоретические исследования, позволяющие осуществить расчет основных показателей работы конвейера с подобным рабочим органом. В статье дается описание скребково-тросового конвейера непрерывного действия стационарного кормораздатчика сухих кормов. Работа конвейера состоит из трех последовательных процессов: загрузки материала в материалопровод, перемещения материала по всей длине транспортирования, разгрузки материала под собственным весом через выгрузное отверстие в нижней части трубы материалопровода. Представлены результаты и теоретически обоснована форма чаши скребка в виде полусферы с углом относительно направляющей трубы не менее угла трения материала о стенки чаши, а также установлены выражения, позволяющие расчитать основные параметры скребково-тросового конвейера.
Для транспортирования сыпучих грузов, включая зерно и продукты его переработки, широко используются канатно-скребковые конвейеры с тросошайбовым (рис. 1) или цепочно-шайбовым рабочим органом [1, 2, 6]. В силу эксплуатационных особенностей и большой тяговой способности троса, рабочий орган имеет существенные преимущества. Одним из недостатков таких рабочих органов является образование пробки из материала перед движущимся скребком. Она приводит к росту сопротивления при перемещении рабочего органа [2-5, 7]. Указанный недостаток можно уменьшить, оптимизируя конструкцию шайбы конвейера.
Цель исследования - теоретически обосновать основные параметры скребково-тросового конвейера кормораздатчика.
Задачи исследований: обосновать рациональную форму чаши скребка конвейера; определить выражения для расчета основных параметров работы скребково-тросового конвейера.
Материалы и методы исследований. В процессе проведения теоретических исследований осуществлялось определение выражений по расчету основных показателей рабочего процесса транспортирования материала скребками по трубопроводу круглого сечения и аналитическое обоснованию рациональных параметров формы скребка конвейера. Скребково-тросовый конвейер (рис. 1) конструктивно представляет трубчатый материалопровод 1, внутри которого перемещается тяговый орган 2, состоящий из троса и скребков, выполненных из полимерного материала. Изменение направления поступательного перемещения материала достигается с помощью поворотных узлов 3, которые находятся в плотно закрытых корпусах.
Привод рабочего органа осуществляется ведущей звездочкой приводной станции 4. Загрузка конвейера происходит при помощи бункера 5, на любом участке контура. Работа конвейера состоит из трех последовательных процессов: загрузки материала в материалопровод, перемещения материала по всей длине транспортирования, разгрузки материала под собственным весом через выгрузное отверстие в нижней части трубы материалопровода.
Рис. 1. Схема скребково-тросового конвейера кормораздатчика: 1 - трубопровод 2 - канатно-скребковый рабочий орган; 3 - поворотный узел; 4 - приводная станция; 5 - загрузочный бункер
Результаты исследований. Рассмотрим силовое воздействие скребка 3 на перемещаемый перед скребком материал 4,5 (рис. 2). Допустим, длина пробки 5 от нижнего края скребка 3 до переднего ее края постоянна. В таком случае у передней кромки пробки образуется откос с углом асм полного сдвига транспортируемого материала по поверхности материала материалопровода - трубы 1. Вследствие воздействия скребка 3 перед его нижним краем возникает плоскость внутреннего сдвига слоев материала под углом аэ. При постоянной длине пробки ее масса и объем Уо будут постоянны. Соответственно, сила сопротивления перемещению пробки Го также будет постоянна. При этом объем материала 4 в непосредственном контакте со скребком 3 по мере перехода от выпуклой формы скребка (рис. 2, а) к вогнутой (рис. 2, в) растет, а нормальная проекция сил воздействия скребка (клинящих материал в трубе материалопровода) изменяет направление от радиально-наружного к центрально направленному (уравновешивающих частично сами
себя). Тем самым, скребки вогнутой формы способны обеспечить рост производительности и снижение удельных затрат мощности транспортирования. В результате, возникающее боковое распорное давление оказывает существенное влияние на энергоемкость процесса транспортирования.
Рис. 2. Схема воздействия скребка на материал: а - выгнутый скребок; б - плоский скребок; в - вогнутый скребок в виде чаши; 1 - трубопровод; 2 - трос; 3 - скребок; 4 - слой материала, непосредственно воздействующий на скребок; 5 - слой материала, образующий кормовую пробку
Для снижения энергоемкости необходимо уменьшить боковое давление в межскребковых пространствах материалопровода. Это возможно достигнуть при использовании скребка в форме чаши с кромками, направленными в сторону перемещения материала (рис. 3).
Рис. 3. Рабочие органы скребково-тросового конвейера: 1 - тросо-шайбовый; 2 - тросо-чашечные с различной глубиной чаши
При этом должно соблюдаться условие полной выгрузки корма в зоне выгрузного отверстия. Коническая форма чаши приведет к залипанию материала у вершины конуса возле троса, снижая тем самым производительность. Поэтому возле троса угол поверхности чаши относительно троса следует увеличить до максимума (90°), т.е. полусфера. Полная выгрузка чаши будет происходить при условии: а>ас, где а - угол наклона кромок чаши относительно горизонта, град; ас - угол полного сдвига транспортируемого материала по поверхности материала скребка, град.
Точные параметры скребка определяются графо-аналитическим методом, (рис. 4). Уравнение окружности в выбранной системе координат будет иметь вид:
(X - Я)2 + У2 = Я2, (1)
где R - радиус чаши скребка, м.
Рис. 4. Схема обоснования оптимальной рабочей поверхности внутреннего профиля скребка
Уравнение прямой m:
Y = X • tga + R • (cosa — tga + tga • sina). (2)
Уравнение прямой mi:
Yt = —X • tga + R • (cosa + tga • sina). (3)
Поверхность, расположенная внутри участка, ограниченного точками CBOB1C1 будет соответствовать условию свободной выгрузки материала из чаши и наибольшему внутреннему объему самой чаши, т.е. тем самым определена оптимальная рабочая поверхность скребка - полусфера с углом относительно направляющей трубы не менее угла трения материала о стенки чаши. Производительность конвейера в общем виде выразится как:
Qu = Q3, (4)
где Кз - коэффициент пропорциональности; Оз - производительность поступления материала из загрузочного бункера кг/с; Qk - производительность конвейера, кг/с. Или, подставив конструктивные показатели:
(ßl — S2 — dlln-dlly-dlSsina^ nvpk3 = „ _ в „ I да3в3 ( 1+sinj) (5)
V 2 Н ) 4 3 33 y¡2f(a3 + в3 )(1 - s inj)' ^ '
где аз - длина загрузочного отверстия, м; вз - ширина загрузочного отверстия, м; g - ускорение свободного падения, м/с2; f - коэффициент внутреннего трения материала; j - угол внутреннего трения, град.; di - диаметр скребка (рис. 5), м; d2 - диаметр троса, м; d3 - диаметр цилиндрической части, м; 5 - толщина скребка,
Рис. 5. Схема к определению параметров рабочего органа
Из формулы (5) определяем основные параметры скребково-тросового трубчатого транспортера и загрузочного бункера.
Пропускная способность выгрузного отверстия Ов должна удовлетворять условию:
0в>0т. (6)
Предпочтительным условием выгрузки корма из материалопровода является выгрузка материала сплошным потоком. Следовательно, наиболее рациональным следует принять ширину выгрузного отверстия конвейера, стремящуюся к диаметру материалопровода.
Для скребка в виде чаши путь, пройденный за время I схода транспортируемого материала с рабочей поверхности скребка (рис. 6), а соответственно и длина выгрузного отверстия определяются выражением:
со о R + со о R2+ 2 д S(s in а - fMC со s а) н R
1в = u(--Г- + | -------С2), (7)
g(s in а - fMc со s a) J \6д е - 2 2 д(3 /мс с о s р - s in/3)
где Гмс - коэффициент трения корма по материалу скребка; и - скорость перемещения скребка, м/с; юо - угловая скорость движения материальной точки по окружности, рад/с.
В процессе движения скребково-тросового рабочего органа по внутренней поверхности трубчатого кожуха условия перемещения материала могут меняться. Различают следующие участки: материалопровод и поворотное устройство.
Рис. 6. Схема к определению длины выгрузного отверстия скребково-тросового конвейера
Сила, необходимая на перемещение материала, находящегося в межскребковом пространстве на прямолинейном участке материалопровода, расположенного под углом к горизонту (рис. 7) запишется следующим образом:
/-»„ »„ W.T • ГЛ пр d3 д (е 4fcmkbHk зк кки - i)(fcm+s in в)
Fi=g (Мм + М р0)(fcm + s in в) + -¿—Ш-—-^--, (8)
где Мм - масса корма, находящегося в полости чаши скребка, кг; Мро - масса рабочего органа, приходящаяся на скребок, кг; 9 - угол наклона материалопровода относительно горизонта, град; fCT - коэффициент трения материала о внутреннюю поверхность трубы материалопровода; kb - коэффициент бокового давления; кз - коэффициент заполнения межскребкового пространства кормом; kk - конструктивный коэффициент; ки -коэффициент исключения давления части корма, находящегося в полости скребка, на стенки кормопровода.
Рис. 7. Схема сил, действующих на скребок при перемещении материала в материалопроводе
Значения коэффициентов заполнения кз, конструктивного кк и исключения ки определяются по формулам:
к3 = V; кк = 1- ^; ки = 1- £ (9)
Ун Ун Уд
где Уд - действительный объем корма в межскребковом пространстве материалопровода, м3; Ун - объем межскребкового пространства материалопровода, м3; Уро - объем, занимаемый рабочим органом, м3; Ус -объем материала, находящийся в полости скребка, м3.
При перемещении материала в поворотном устройстве на скребок кроме указанных сил, воздействуют центробежные силы: Рс - материала в полости скребка, Рро - рабочего органа, Рт - материала на участке В. С учетом этих сил усилие, оказываемое на скребок в поворотном устройстве, запишется:
=-^Th-' (11)
F2 = (Мм+МР0 +M0) coZRn + 9(MM+MP0)(fcm + sine ) fomkb Hk32k k"-(10)
где йп - угловая скорость звездочки поворотного устройства, с-1; Rn - радиус поворотного устройства, м; Мо - масса материала в межскребковом пространстве материалопровода, без Мм, кг.
Необходимая на привод мощность N (Вт) пропорциональна длине рабочей трубы L, поэтому целесообразно рассматривать не абстрактную необходимую на привод мощность, а мощность привода при работе с трубой, имеющей длину L (м).
Энергоемкость Nw (Дж/кгм) определится:
v(F1^Zi+Fr£2 • щ)
Qt^ h
где Zi - количество межскребковых пространств, заполненных материалом на прямолинейном участке; Z2 -количество межскребковых пространств, заполненных материалом в поворотном устройстве; П2 - количество поворотных устройств; ц - КПД привода.
Заключение. Теоретически обоснована форма чаши скребка в виде полусферы с углом относительно направляющей трубы не менее угла трения материала о стенки чаши; установлены выражения, позволяющие расчитать основные параметры скребково-тросового конвейера.
Библиографический список
1. Сыроватка, В. И. Новые технические решения приготовления комбикормов в хозяйствах / В. И. Сыроватка, Н. В. Обухова, А. С. Комарчук // Кормопроизводство. - 2010. - №7. - С. 42-45.
2. Лянденбурский, В. В. Совершенствование канатно-скребкового кормораздатчика для птицы с обоснованием его конструктивно-режимных параметров : дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 / Лянденбурский Владимир Владимирович. -Саратов, 1997. - 164 с.
3. Лянденбурский, В. В. Канатно-скребковый кормораздатчик для птицы / В. В. Лянденбурский, В. Н. Стригин // Птицеводство. - 2002. - №8. - С. 23-26.
4. Лянденбурский, В. В. Совершенствование канатно-скребкового кормораздатчика для птицы / В. В. Лянденбурский, В. Н. Стригин // Механизация и электрификация в сельском хозяйстве. - 2002. - №9. - С. 31-33.
5. Прохоров, А. В. Совершенствование буккерного кормораздатчика для свиней с регулировкой захватывающей способностью шнековых дозаторов : дис....канд. техн. наук : 05.20.01 / Прохоров Алексей Владимирович. - Тамбов, 2001. -139 с.
6. Пат. 2452173 Российская Федерация, А01К5/02 Раздатчик комбикормов / Повалихин Н. В., Андрюхина О. Л., Скор-кин В. К. [и др.] ; заявитель и патентообладатель ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии. - №2010140068/13 ; заявл. 29.09.2010 ; опубл. 10.06.2012.
7. Кульпин, И. М. Обоснование режимов работы цепного кормораздатчика для птиц : дис. канд. техн. наук : 05.20.01 / Кульпин Илья Михайлович. - Уральск, 2003. - 163 с.
УДК 664.732.7
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ДИСКОВОГО
ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ КОРНЕПЛОДОВ
Петрова Светлана Станиславовна, канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА. 446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2. E-mail: [email protected]
Коновалов Владимир Викторович, д-р техн. наук, проф. кафедры «Теоретическая и прикладная механика», ФГБОУ ВПО Пензенский ГТУ.
440039, Пензенская область, г. Пенза, проезд Байдукова, 1 а. E-mail: [email protected]
Волков Сергей Васильевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Теоретическая и прикладная механика», ФГБОУ ВПО Пензенский ГТУ.
440039, Пензенская область, г. Пенза, проезд Байдукова, 1 а. fpk [email protected]
Воронова Инна Александровна, канд. с.-х. наук, доцент ФГБОУ ВПО Пензенская ГСХА. 440014, Пензенская область, г. Пенза, ул. Ботаническая, 30. E-mail: sha [email protected]
Ключевые слова: корнеплоды, клубнеплоды, измельчитель, ножи, энергоемкость, мощность, производительность.
Цель исследования - аналитически обосновать зависимости по определению основных показателей работы дискового ножевого измельчителя корнеплодов. Повышение молочной продуктивности коров требует
