CC BY
24
AGRICULTURAL SCIENCES
The theoretical justification for graincleaning machine Baishugulova Sh. (Republic of Kazakhstan) Теоретическое обоснование зерноочистительной машины Байшугулова Ш. К. (Республика Казахстан)
Байшугулова Шырын Кадрменденовна /Baishugulova Shyryn - докторант PhD, кафедра технической механики, Казахский агротехнический университет имени С. Сейфуллина, г. Астана, Республика Казахстан
Аннотация: в статье рассматриваются результаты исследований зерноочистительной машины. Также теоретически описан принцип работы рабочего органа зерноочистительной машины.
Abstract: the article describes the results of studies of grain cleaners. Also theoretically principle of working body grain cleaning machine is described.
Ключевые слова: зерно, зерноочистительные машины, рабочий орган. Keywords: grain, grain-cleaning machines, working body.
Производство зерна является важнейшей сферой агротехнического комплекса, оказывающее наибольшее влияние на степень обеспечения населения продовольствием и на уровень развития кормовой базы для ряда отраслей Агропромышленного комплекса.
Одной из трудоемких и важных операций при производстве зерна является его послеуборочная первичная (до базисных кондиций продовольственного зерна) и семенная очистка. Однако конструктивные технологические недостатки и несовершенство и износ основных технических средств не позволяют хозяйствам своевременно и качественно проводить послеуборочную обработку зерна.
Замена физически и морально устаревших зерноочистительных машин новыми продолжается многие годы, так как нет заметного сдвига в создании новых отечественных и эффективных зерноочистительных машин, совершенных способов очистки зерна. В связи с тем в хозяйствах отсутствуют высокопроизводительные зерноочистительные машины. В результате, при получении даже высокого урожая, хозяйства несут большие убытки от значительных потерь зерна при послеуборочной обработке.
Важнейшей задачей, стоящей сегодня перед создателями конкурентоспособных зерноочистительных машин и агрегатов, является обоснование рациональных схем и технических средств для поточных технологий очистки и сортировки семян зерна, обеспечивающих высокие показатели с минимальными приведенными затратами, что в дальнейшем обеспечит разработку и выпуск высокопроизводительной сельскохозяйственной техники для послеуборочной обработки зерновых культур.
В настоящее время создание новой техники идет преимущественно по пути совершенствования традиционных принципов и усложнения базовых конструкций, увеличения их металлоемкости и энергонасыщенности, что не привело к существенному улучшению их технологической надежности и удельных показателей технического уровня. Это объясняется тем, что существующие традиционные методы разработки и проектирования технологических процессов и технических средств (зерноочистительных машин и поточных линий) базируются на традиционной последовательности выполнения технологических операций и использовании существующих базовых машин. Повышение послеуборочной очистки и сортировки зерновых невозможно без осуществления прогрессивных технологий и создания зерноочистительных машин нового поколения [1].
В связи с этим, для разработки зерноочистительных машин с высокими технико-экономическими показателями назрела необходимость в решении возникшей проблемы путем оптимизации рациональной совокупности частных операций и параметров
17
зерноочистительных машин, определяющие последовательные или поэтапные высокоэффективные схемы очистки. Они должны обеспечить выполнение заданных показателей назначения при минимизации суммарных приведенных затрат на очистку и получение семенного и продуктового материала.
Одной из важнейших особенностей современных зерноочистительных машин является возвратно-поступательное движение их решет, что является причиной возникновения на ведущих и ведомых валах, в корпусе решетного стана и на раме зерноочистительной машины знакопеременных нагрузок. Эти нагрузки приводят к снижению прочности деталей, надежности работы машины в целом, требуются массивные противовесы, увеличивается расход металла и энергии [2]. Для решения этой проблемы предлагается новый принцип очистки и сортировки зерна. Целью предлагаемого теоретического принципа является совершенствование качества работы зерноочистительной машины путем сообщения рабочим органом сложного движения. Это достигается заменой кривошипно-шатунного механизма на планетарный [3].
Предлагаемая машина сконструирована на кафедре технической механики Казахского аграрного университета им. С. Сейфуллина (рис. 1). На него получен инновационный патент [4].
Рис. 1. Рабочие органы зерноочистительной машины
Задачами предлагаемой машины являются: повышение качества разделения зерновой смеси и увеличение производительности решетного рабочего органа, которые достигаются путем исключения знакопеременных и центробежных нагрузок на него [5].
Схематическое изображение решета с планетарным движением решета показано на рисунке 2. Водило 1 вращает ось решета 01 с угловой скоростью ш вокруг центра 0. На ось
решета 2 жестко насажен сателлит 3, который огибает солнечную шестерню 4, при этом решето 2 вращается и вокруг центра 01. Зерно поступает на решето из бункера 5.
Рис. 2. Решета с планетарным движением Уравнение движения точки решета М0 определится из равенств:
Откуда
X =ОЬ + ЬТ У =ОгЪ + М0К
X = Г СОБ ШЬ + Д0 СОБ У]Ш Ь, У = Г5ШО) Ь + Я 0Б\ПГ1 со Ь. (1)
р = 0со5(Т^?7)<сСГ;
п г Б1па>Ь+Я$+2гЯо соз(1—г])а)Ь £ Я" о =--(2)
Т СОБ СОЬ + Я СОБ 7]СОЬ
íüi
О)
= ^-коэффициент, характеризующий соотношение угловых скоростей водила и
решета.
Рассмотрим материальную точку (зерно), находящуюся на решете, совершающем планетарное движение. Без относительного движения за время t материальная точка М вместе с решетом занимает положение М0. Однако за счет относительного движения, скользя по решету, за то же время она переместится в положение М. Принимаем следующие обозначения величин: Ve г — скорость точки в переносном движении относительно т. 0j; Vep — скорость точки в переносном движении относительно т. 0; 7e — переносная скорость т. М!; VR — перносная скорость т. М;
R' — радиальная составляющая относительной скорости; R <р — тангенциальная составляющая относительной скорости; V^ — абсолютная скорость материальной точки; < = М0О гМ —угол относительного скольжения; т с 2R — центробежная сила переносного движения около т. 0j; центробежная сила переносного движения около т. 0; кариолисова сила; сила трения;
суммарная угловая скорость в т. М.
Исходя из рисунка, можно предположить, что угол между относительной скоростью и ее тангенциальной составляющей примерно равен углу относительного скольжения.
Согласно принципу Даламбера составим уравнение действующих сил, в проекции на естественные оси [6]:
тш\Я + тш2р cos(a^t — cp — в) — 2mcúR ■ cos cp — fmg cos(90 — cp) = 0. тш2р sinCoiit — cp — в) + 2mcú'vR sin cp — fmg sin(90 — cp) = 0. (3)
Сократим все члены на m:
В 00]М: с 0 ! = [9 0 - (ш tt -cp ) + (9 0 + ш t) ] = л - ш tt + ш t + р;
< 0 = б - cot <М = [л-(< 0х+«< 0)] = cú^ - в.
ш2р ■ cos(a^t — <р — в) — 2ü)'vr cos cp — fg sin cp = —co2R. ш2р ■ sinOi^t — cp — в) —2co'vR sin cp — fg cos cp = 0. (4)
Относительную скорость можно выразить через ее составляющие:
VR = Vfi12 +R2cp'2 = Rjl + cp
2
(5)
Тогда:
— = sin (В
T/r, ~
R
(6) .
Преобразуем уравнения (4) с помощью выражения ( 6 ) :
ш2р cos(a^t — cp — в) — 2cú Rep — tg sin cp = —co2R. ш2р ■ sin(o)1t — cp — 0) + 2cú'R' — tg ■ eos cp = 0. (7)
Получена система дифференциальных уравнений первого порядка, характеризующая относительное движение материальной точки на поверхности горизонтального решета, совершающего планетарное движение.
Решение полученных уравнений трудоемко [7]. Поэтому проведем их преобразование: Из второго уравнения (7) имеем:
1
2а> = —- [tg cos ср — со2р sinG^t — ср — 0)]. R
Подставим (8) в первое уравнение (7).
Rep' со2р ■ cos(o)1t — ср — в) + co2R — fg sin<p R' tg coscp — (о2 p sin(o)1t — ср — в)
Правую сторону (9) обозначим:
со2р cos(rjcot — ср — в) — tg sin ср + r]2a>2R tg cos ср — со2 p sin(rjcot — ср — в)
Все величины, входящие в (10), зависят от с и г]. Меняя их значение, можно добиться, чтобы А = const. При этом уравнение (9) запишется:
R' 1
J^'=t9(P = J =const С11)
Интегрирование этого уравнения дает:
Получено уравнение логарифметической спирали. Отсюда следует, что материальная точка до схода с решета совершает логарифмическую спираль. Характеристика спирали зависит от А и . При , чем меньше , тем больше будет количество витков
спирали и материальная точка дольше будет находиться на решете. При этом зерновая масса очистится отсортируется. Отсутствие знакопеременных нагрузок позволяет задавать решетам возможно высоких угловые скорости, что способствует увеличению их производительности. Лабораторные исследования экспериментальной установки показали высокую эффективность её работы.
Литература
1. Есхожин Д. З., Байшугулова Ш. К. Зерноочистительная машина со сложным движением рабочего органа / Сборник научных статей по материалам XI Международной научно -практической конференции, посвященной 65-летию факультета механизации сельского хозяйства «Актуальные проблемы научно-технического прогресса в АПК». Ставрополь, 2015. С. 14-18.
2. Капов С. Н., Шепелев С. Д. Повышение эффективности зерноуборочного и зерноочистительного процессов согласованием их работы. Достижения науки и техники АПК, 2010. № 12. С. 76-78.
3. Капов С. Н., Шепелев С. Д. Структурный анализ технологии уборки зерновых культур / Вестник ЧГАА, 2010. Т. 56. С. 98-102.
4. Bayhugulova Sh. K., Eskhozhin D. Z., Capov S. N. Improving the quality of the grain cleaning machine by posts working body complex motion / The Seventh international Conference on Eurasian scientific development / Austria. Venna, 30 November 2015.
5. Bayshugulova Sh. K., Eskozhin D. Z., Carov S. N. To improve the quality of grain cleaners cleaning machines // С. Сейфуллин атындагы К^азак; агротехникальщ университетшщ
21
(8) (9)
(10)
Fылым жаршысы / Вестник науки Казахского агротехнического университета им. С. Сейфуллина, 2015. № 4 (87). С. 74-82.
6. Байшугулова Ш. К., Есхожин Д. З. / Астьщ тазалагыш машинаньщ жана Yлгiсiн непздеу/ Сборник ст. По материалам НЬ1 международной заочной науч.-практ. конф. / Н 34 Научная дискуссия: вопаросы технических наук. № 12 (30). М. Изд. «Интернаука», 2015. 182 с.
7. Шипачев В. С. Высшая математика. 2-е изд. М.: Высшая школа, 1990. 490 с.
Agricultural development in time Gibadullin A. (Russian Federation) Развитие сельского хозяйства во времени Гибадуллин А. А. (Российская Федерация)
Гибадуллин Артур Амирзянович / Gibadullin Artur - студент, кафедра физико-математического образования, факультет информационных технологий и математики, Нижневартовский государственный университет, г. Нижневартовск
Аннотация: статья посвящена временным особенностям развития земледелия и животноводства. Используются временные пространства.
Abstract: the article is devoted to temporal characteristics of agriculture and animal husbandry. Temporal spaces are used.
Ключевые слова: земледелие, животноводство, сельское хозяйство. Keywords: agriculture, animal husbandry, farming, temporal space.
Сельское хозяйство играет важную роль в становлении и существовании цивилизации. Оно обеспечивает население продовольствием, промышленным сырьем, значимо для экономики [1] [15]. Включает в себя животноводство и земледелие. Предположительно, сельское хозяйство появилось около 10 тысяч лет назад. Это указывает на его долгую историю и длительное развитие во времени. Оно заключалось в приручении и одомашнивании диких животных и растений. Таким образом, первый аспект сельского хозяйства, связанный со временем, - это его развитие. Для его изучения подходят временные пространства, состоящие из асимметричных времен [2]. Они представляют собой фундамент авторской многовременной теории [11].
В данных пространствах объяснены характерные свойства времени [5]. При этом достигнуто их квантование [6]. Им свойственна особая однонаправленная и обменная метрика [7].
Земледелие неразрывно связано со временем, оно способствовало развитию календаря. Оно представляет собой периодический процесс во времени, которому соответствует спиральная модель. Возделывание почвы оставляет след в верхнем слое Земли [16]. Животноводство нацелено на увеличение поголовья скота. Оно моделируется расширяющимся временным пространством [4]. Данный вид пространств уже применен для описания геометрии Вселенной [3]. Благодаря ему, создана авторская модель Суперобъединения [12]. Построена новая релятивистская модель [10]. Она является частью многовременной теории всего [14].
Таким образом, автором показаны значение временных пространств и их пригодность для изучения сельскохозяйственных процессов. При этом применялись многомерные временные пространства [8]. В том числе и те, что пригодны для моделирования жизни и живых организмов [9]. Использовался подход, объединяющий все явления и процессы [13].
