Обґрунтування параметрів дозованої видачі мінеральних добрив бункерами машин для їх поверхневого внесення

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА

УДК: 631.333.5 (043.3)

ОБГРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ДОЗОВАНОЇ ВИДАЧІ МІНЕРАЛЬНИХ ДОБРИВ БУНКЕРАМИ МАШИН ДЛЯ ЇХ ПОВЕРХНЕВОГО ВНЕСЕННЯ

05.05.11 - Машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

A в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Гуцаленко Олександр Володимирович

Харків 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному аграрному університеті

Науковий керівник - кандидат технічних наук, професор, член-кореспондент УААН Войтюк Дмитро Григорович, Національний аграрний університет, завідувач кафедри “Сільськогосподарські машини”

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, професор Сичов Іван Петрович, Харківський державний технічний університет сільського господарства, професор кафедри технічної експлуатації машин та обладнання

кандидат технічних наук, професор Пащенко Володимир Филимонович, завідувач кафедрою механізації сільського господарства, Харківський державний аграрний університет ім.. В.В. Докучаєва

Провідна установа: - науковий національний центр “ІМЕСГ” УААН, смт. Глеваха, Київська обл.

Захист відбудеться “14” березня 2002 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої Ради Д64.832.01 по присудженню наукового ступеня кандидата технічних наук в Харківському державному технічному університеті сільського господарства за адресою: 61002, м. Харків-2, вул. Артема, 44.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці університету.

Автореферат розісланий “5” лютого 2002 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої Ради Т.С. Скобло

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Підвищення якості внесення мінеральних добрив є важливою сільськогосподарською задачею. Рішення цієї задачі сприяє впровадженню вдосконалених розкидачів мінеральних добрив, що забезпечувало б більш рівномірне їх внесення по ширині розкидання, а звідси і підвищення рівня ефективності родючості ґрунтів, забезпечення високих і стабільних врожаїв сільськогосподарських культур.

Як показала практика експлуатації розкидачів мінеральних добрив кузовного типу, нерівномірність внесення добрив, їх суміші по ширині захвату складає в середньому 40%, а в окремих випадках досягає 60 - 80%.

Однією з основних причин порушення технологічного процесу внесення добрив розкидачами кузовного типу є формування нерухомих ущільнених зон мінеральних добрив усередині кузова (бункера), що спричиняє зниження стабільності подачі добрив до місця пошарового розподілу, а в окремих випадках подача добрив повністю припиняється. Такі порушення призводять до зниження якості розподілу мінеральних добрив розкидаючими робочими органами.

Тому подальше вдосконалення конструкцій розкидачів із системами бункерів для підвищення їх надійності та якості роботи є актуальною задачею.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконувалась за програмою “Продовольство-95” Агропромкомплексу України та Державного комітету науки і техніки СРСР “Повысить технический уровень, качество и надежность машиностроительной продукции значительного народнохозяйственного значения”.

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є обґрунтування конструктивних і технологічних параметрів ємності розкидача мінеральних добрив для забезпечення підвищення стабільності їх подачі до місця пошарового розподілу.

Об'єкт дослідження - процес внесення мінеральних добрив бункерами розкидачів.

Предмет дослідження - обґрунтування параметрів дозованої видачі мінеральних добрив бункерами машин для їх поверхневого внесення.

Для поставленої мети потрібно вирішити такі задачі:

знаходження закономірностей процесу пошарового розподілу мінеральних добрив бункерами кузовного типу з визначенням впливу на ці процеси швидкості руху транспортеру, конструктивних параметрів бункера, фізико-механічних властивостей мінеральних добрив, норм внесення добрив;

розробити методику розрахунку тягового опору, швидкості витікання мінеральних добрив при їх пошаровому розподілі;

- розробити методику розрахунку раціональних конструктивних та технологічних параметрів бункера кузовного типу розкидача мінеральних добрив залежно від фізико-механічних властивостей мінеральних добрив (розміру та коефіцієнта різнозернистості частинок гранул, питомого зчеплення частинок, вологості, кута внутрішнього тертя та ін.), технологічних параметрів (товщини розподіленого шару, швидкості транспортера);

визначення критеріїв оцінки роботоздатності бункера, який характеризується коефіцієнтом витікання мінеральних добрив.

Методика дослідження. Відповідно до поставлених задач методикою передбачалося проведення досліджень як у лабораторних так і в виробничих умовах. Лабораторні дослідження проводилися на спеціальних лабораторних стендах за програмою, що включала використання ЕОМ, фотоциклограми, спеціальної апаратури (зсувний прилад, щільномір, індуктивний токсіометр та ін.). В процесі досліджень визначалися фізико-механічні властивості мінеральних добрив, закономірність процесу витікання мінеральних добрив усередині бункера кузовного типу, характер процесу витікання та його вплив на якість пошарового розподілу, вплив різних факторів на коефіцієнти витікання і руху мінеральних добрив, якість внесення добрив тощо.

Теоретичні дослідження базувалися на методах класичної механіки, диференціальної геометрії, теорії імовірності та математичної статистики.

Результати лабораторно-стендових і теоретичних досліджень перевірялися в польових умовах. Обробка експериментальних даних проводилася за загальноприйнятою методикою.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в визначенні закономірності процесу витікання мінеральних добрив усередині бункера кузовного типу розкидача та впливу різних факторів на якість шару і стабільність подачі мінеральних добрив до місця їх пошарового розподілу, розробці методики розрахунку раціональних конструктивних і технологічних параметрів ємності (бункера) розкидача, що дозволяє підвищити якість та надійність роботи розкидачів мінеральних добрив.

Практичне значення одержаних результатів полягає в розробці:

рекомендацій, дотримання яких дозволить підвищити надійність та якість внесення мінеральних добрив;

номограм для визначення питомого зчеплення частинок гранул добрив і довжини розвантажувального отвору вздовж бункера залежно від різних факторів;

номограм для визначення коефіцієнта витікання добрив.

Впровадження вдосконаленої конструкції бункера розкидача мінеральних добрив дозволяє забезпечити нерівномірність внесення мінеральних добрив по ширині 6,34% замість 26%, знизити тяговий опір від пошарового розподілу мінеральних добрив у 2,9-3,3 рази. Економічний ефект від впровадження вдосконаленого розкидача мінеральних добрив складе 132,1 грн/га.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є самостійною роботою, викона-ною автором на кафедрі сільськогосподарських машин НАУ в 1995-1999рр. Автором досліджено процеси витікання мінеральних добрив у бункерах розки-дачів кузовного типу та розроблено методику розрахунку раціональних кон-структивних і технологічних параметрів ємності (бункера) розкидача, яка доз-воляє підвищити якість та надійність роботи розкидачів мінеральних добрив.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідалися на науково-технічних конференціях НАУ (1996-1999 рр.), ДДАУ (1998-2000 рр.), ВДСГІ (1996-1999 рр.), на засіданні наукового семінару в ЛДАУ (1999 р.), науково-практичній конференції ВДАУ (2000р.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано чотири статті у збірниках науко-вих праць (одна - підготовлена у співавторстві, три - самостійно підготовлених).

Обсяг та структура дисертаційної роботи. Дисертація складається з всту-пу, п'яти розділів, висновків та рекомендацій, списку літератури та додатків. Загальний обсяг дисертації становить 188 сторінок., в тому числі 146 сторінок. основного тексту, включаючи 16 таблиць, 77 рисунків. Бібліографічний список містить 106 літературних джерел. До роботи включено 11 додатків.

добриво бункер розкидач мінеральний

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету досліджень, дано загальну характеристику роботи.

В першому розділі “Огляд та аналіз досліджень роботи бункерів розкидачів мінеральних добрив”, встановлено, що бункери кузовного типу розкидачів мінеральних добрив відносяться до бункерів пошарового розподілу.

Відомі роботи, в яких досліджувався процес вільного витікання матеріалів з бункерів під дією сил тяжіння, не в повній мірі вирішують задачу якісного розподілу мінеральних добрив по поверхні поля відповідно до агротехнічних вимог.

Цей напрямок у достатній мірі розвинутий завдяки роботам Алферова К.П, Карпенка О.М., Семенова А.Н., Владимирова А.Ф., Василенка П.М., Зенкова Р.Л., Степанова А.Л., Богомягких В.А., Новикова А.Н., Генієва Г.А., Арефєєва А.І., Бериштейна М.С., Мерзлякова І.П., Ємелянова Л.М., Імермана А.Г., Гутьяра Є.М., Юхенсона Д.Р., Дженіке Е.В. та інших.

Роботи, присвячені дослідженням бункерів пошарового розподілу, в літературі висвітлені недостатньо.

Тому вивчення характеру і закономірностей процесу пошарового розподілу мінеральних добрив усередині бункера кузовного типу розкидачів і його вплив на якість внесення мінеральних добрив є досить актуальною задачею.

Невивченість процесів, що проходять усередині бункерів кузовного типу розкидачів, є перепоною в створенні науково-обгрунтованої методики розрахунку раціональних конструктивних та технологічних параметрів бункерів розкидачів мінеральних добрив, що дозволить забезпечити стабільну подачу мінеральних добрив, якість внесення їх на полі.

У другому розділі “Теоретичні дослідження руху мінеральних добрив у бункері” розглянуто рух мінеральних добрив з урахуванням опору Р_f від тертя частинок гранул добрив виділеного елементу об площадки ковзання, та сил P_c зчеплення частинок гранул.

Диференціальне рівняння руху виділеного елементу буде мати вигляд:

m = G - P_f - P_c P = P₀ - P, (1)

де G - сила ваги елементу мінеральних добрив;

- прискорення руху елементу мінеральних добрив;

P₀ = G - P_f - P_c - осьова сила, яка діє на виділений елемент;

m - маса виділеного елементу:

m = Z Y dx, (2)

де - об'ємна маса мінеральних добрив;

Z, Y - розміри виділеного елементу:

Z = 2x • tg_kp + L_д,

Y = x • tg_kp + B, (3)

де _kp - критичний кут ковзання мінеральних добрив;

B - ширина розвантажувального отвору;

L_д - довжина рухомої частини добрив в зоні формування шару, яка є функцією критичного співвідношення (кр).

L_д=.

Секундна витрата добрив, що проходять через який-небудь переріз бункера буде дорівнювати

,

звідки швидкість витікання мінеральних добрив усередині бункера з урахуванням виразу для секундної витрати визначиться як:

.(4)

Прискорення виділеного елементу визначається диференціюванням швидкості відносно часу

.(5)

Підставляючи значення (5), (3), (2) в рівняння (1), визначимо силу Р, яка діє на мінеральне добриво в бункері

(6)

В кінці руху витікання мінеральних добрив сила Р приймає значення

(7)

Швидкість витікання мінеральних добрив у кінці руху, враховуючи, що
x = 0, буде дорівнювати з виразу (4)

. (8)

Підставляючи в формулу (7) значення швидкості витікання добрив (8), визначаємо

(9)

В практиці проектування бункерів для розподілу мінеральних добрив відсутня чітка оцінка здатності добрив до витікання.

Як показали дослідження, здатність мінеральних добрив до витікання усередині бункера залежить від багатьох факторів: фізико-механічних властивостей добрив (розміри гранул d₅₀, вологість , наявність частинок d < 0.01мм об'ємна маса г, питоме зчеплення частинок C_п, кута зовнішнього ц₁ та внутрішнього ц₂ тертя), конструкції та параметрів бункера (довжина L розвантажувального отвору, висота бункера H і ширина B).

Коефіцієнт витікання можна виразити таким чином:

. (10)

Процес витікання мінеральних добрив усередині бункера буде стабільним при умові:

KВ ? 0.45

Суттєвий вплив на коефіцієнт витікання (KВ) мінеральних добрив усередині бункера розкидача чинить питомий опір частинок гранул добрив C_п.

При збільшенні питомого опору частинок добрив C_п знижується здатність витікання добрив до місця їх пошарового розподілу, а також знижується KВ. Встановлено, що KВ ? 0.45 забезпечується при таких фізико-механічних властивостях мінеральних добрив: а) гранульований суперфосфат C_п ? 10.5 H/м²;

= 6.4%; ц₂ = 47⁰; d₅₀ 1.7 мм; ? 3%; б) гранульований суперфосфат подвійний C_п ? 11 H/м²; = 9%; ц₂ = 45⁰; d₅₀ 1.2мм; ? 3%; в) суміш 2:1 C_п ? 8.0 H/м²; = 3.5%; ц₂ = 25⁰; d₅₀ 3.0мм; ? 1%; г) аміачна селітра C_п ? 13.2 H/м²; = 7.4%; ц₂ = 37⁰; d₅₀ 1.75мм; ? 5%.

Як показали дослідження, КВ залежить також від висоти завантаження (H) бункера мінеральними добривами, ширини (В) і товщини шару (h).

При зменшенні висоти завантаження H коефіцієнт витікання збільшується.

Товщина розподіленого шару h також впливає на KВ. Вона залежить від норми внесення добрив, тому KВ також залежить від норми їх внесення.

При малих нормах внесення h < 0,15 м, KВ < 0,45, тому для якісної роботи необхідно зменшувати висоту завантаження H або збільшувати ширину розвантажувального отвору B.

Тяговий опір при пошаровому розподілі мінеральних добрив бункером складається з двох складових: опору руху добрив у зоні формування шару і ковзання добрив у зоні підрізання його стовпа , тобто тяговий опір дорівнює

W_рд = + .

Аналітично отримана формула для розрахунку тягового опору від пошарового розподілу добрив бункером

W_рд = P₀ exp tgц₂. (11)

Тяговий опір пошарового розподілу мінеральних добрив залежить у цілому від їх типу, параметрів бункера (співвідношення довжини розвантажувального отвору L до товщини розподіленого шару h, ширини розвантажувального отвору B, висоти завантаження H).

Найменший тяговий опір від пошарового розподілу мінеральних добрив виникає, коли .

Швидкість витікання мінеральних добрив залежить від швидкості руху транспортера V_тр, фізико-механічних властивостей мінеральних добрив або критичного співвідношення (Kp).

При цьому швидкість витікання V_д, враховуючи =(Kp), можна уявити як V_д=V_тр/(Kp).

Як показали експериментальні дослідження, із збільшенням кута внутрішнього тертя ц₂ та питомого зчеплення частинок гранул С_п критичне співвідношення (Kp) зменшується. Отже, швидкість витікання із зменшенням кута ц₂ та С_п збільшується за рахунок скорочення довжини рухомої зони L_д.

Швидкість витікання V_д по висоті завантаження бункера H розподіляється нерівномірно. Найбільша швидкість витікання V_д має місце біля розвантажувального отвору, найменша - в верхньому шарі добрив. Для різних добрив швидкість витікання V_д суттєво змінюється. Найменша швидкість витікання V_д усередині бункера при внесенні суміші 2:1, найбільша - гранульованого суперфосфату.

У третьому розділі “Експериментальне дослідження процесу витікання мінеральних добрив у лабораторних умовах” основною задачею експериментальних досліджень було вивчення закономірностей процесу пошарового розподілу мінеральних добрив, впливу різноманітних факторів на якість розподілу мінеральних добрив, зниження споживаної потужності на привод транспортера.

Для цього в роботі проводились такі експериментальні дослідження:

визначення фізико-механічних властивостей мінеральних добрив;

вивчення закономірностей процесу витікання мінеральних добрив усередині бункера кузовного типу;

визначення впливу характеру процесу витікання мінеральних добрив на якість їх пошарового розподілу;

вивчення впливу різних факторів на KВ та коефіцієнт руху K мінеральних добрив усередині бункера кузовного типу.

В результаті експериментальних досліджень отримано залежність питомого зчеплення частинок мінеральних добрив від різних факторів (C_п - питоме зчеплення частинок, H/м²; - вологість мінерального добрива, %; - вміст частинок розміром d < 0.01мм, %; d₅₀ - розмір частинок гранул, мм).

Для вивчення закономірностей процесу витікання мінеральних добрив усередині бункера кузовного типу та впливу характеру процесу витікання на якість пошарового розподілу на транспортер була використана експериментальна установка. Вона складається з рами 1, живильного транспортера 2, кузова (бункера) 3, відцентрового диску 7 з гідродвигуном, приводу живильного транспортера, приводу візка.

Оцінка якості пошарового розподілу проводилась двома показниками: коефіцієнтами нерівномірності товщини розподіленого шару K_h та відносної щільності розподіленого шару K.

Коефіцієнт нерівномірності товщини розподіленого шару мінеральних добрив являє собою

, (12)

де h - задана товщина шару; h_min - дійсна мінімальна товщина шару.

Коефіцієнт відносної щільності розподіленого шару мінеральних добрив дорівнює

, (13)

де _max, _min - відповідно максимальна та мінімальна щільність розподіленого шару мінеральних добрив.

Для визначення відносної щільності розподіленого шару використовувався вимірювач щільності ДОРНДІ з площею наконечника F₁₀₀ = 100см² (замість F₁ = = 1 см²).

Відносна щільність шару визначалася як:

_i = K C_y , (14)

де K - питомий коефіцієнт пропорційності, який визначається лабораторним шляхом; C_y - кількість ударів вимірювачем щільності.

Вологість мінеральних добрив визначається методом висушування за допомогою експресвологоміра ВЛК-01.

Для визначення осьової сили тиску застосовувалася спеціальна установка. Вона виконувалась у двох варіантах: перший - з регульованою довжиною розвантажувального отвору, другий - з регульованою шириною розвантажувального отвору. Під час виконання лабораторних досліджень змінювалися такі параметри бункера L_д = 0.2-1.6; B = 0.1-1.0; H = 0.50-2.0 м.

В результаті експериментальних досліджень були визначені два характерні процеси пошарового розподілу мінеральних добрив: локальний та гідравлічний (рис. 1).

Локальний процес має місце при умові, що відношення довжини розвантажувального отвору L до товщини шару розподілу h більше критичного співвідношення , тобто .

Критичне співвідношення залежить тільки від фізико-механічних властивостей мінеральних добрив: кута внутрішнього тертя ц₂ та питомого зчеплення часток C_п (рис. 2, 3).

При зростанні питомого зчеплення часток гранул C_п від 0 до 14 H/м² критичне співвідношення зменшується: для гранульованого суперфосфату - від 2,8 до 2,1; для гранульованого суперфосфату подвійного - від 2,35 до 1,6; для суміші 2:1 - від 4,8 до 4,0; для аміачної селітри - від 2,9 до 2,3.

Осьова сила тиску P₀ мінеральних добрив істотно впливає на властивість добрив витікати усередині бункера. Чим більша осьова сила тиску, тим більший КВ добрив. Одночасно зростає тяговий опір при їх пошаровому розподілі.

Дослідження проводилися з використанням гранульованого суперфосфату для двох його станів: сухого, коли питоме зчеплення частинок гранул C_п = 0, кут внутрішнього тертя ц₂ = 35⁰, d₅₀ = 1.042 мм, вологого - C_п =10 H/м², = 6%, ц₂ = 47⁰, d₅₀ = 1.042 мм.

Осьова сила тиску Р₀ отримана експериментально та залежить від критичного співвідношення , ширини розвантажувального отвору В, висоти завантажування Н, питомого зчеплення частинок гранул добрив С_п. Рекомендована емпірична формула для її розрахунку.

Із збільшенням співвідношення від 10,6 до 24 коефіцієнт нерівномірності товщини розподіленого шару K_h зростає в межах від 0,07 до 0,8.

При співвідношенні відбувається гідравлічний процес витікання, тобто добрива рухаються по всьому периметру бункера плоскопаралельно і розпушуються, коефіцієнт K_h не перевищує 0,03.

Відношення також впливає на коефіцієнт відносної щільності K. При коефіцієнт K зростає. Із зменшенням питомого зчеплення частинок гранул добрив C_п від 10,0 Н/м² до 0 значення коефіцієнтів K_h та K відповідно знижуються від 0,8 до 0,028 та від 0,27 до 0,030.

Як показали дослідження, при локальному процесі руху добрив усередині бункера, коли , відхилення нерівномірності внесення добрив по довжині шляху S коливається в широкому діапазоні Q від 4% до 60%, середнє значення відхилення складає 24,3%, коефіцієнт варіації 0,53.

При гідравлічному процесі, коли , добрива рухаються плоскопаралельно по всьому відсіку бункера і розпушується. Це забезпечує стабільну подачу добрив до місця розподілу. Відхилення нерівномірності внесення добрив на довжині шляху S коливається в межах від 3% до 11%. Таким чином, при гідравлічному процесі руху мінеральних добрив усередині бункера забезпечуються стабільна подача добрив до місця пошарового розподілу та середнє значення відхилення нерівномірності внесення 5,6%, коефіцієнт варіації 0,82.

В четвертому розділі “Дослідження удосконаленого бункера розкидача мінеральних добрив у польових умовах” викладено програму досліджень, описано установки, прилади та обладнання, наведено результати досліджень.

Польові дослідження вдосконаленого розкидача мінеральних добрив проводились у СТОВ “Нива” с. Майдан Вінницького району Вінницької області. Дослідження були спрямовані на перевірку якості розподілу мінеральних добрив, тобто на визначення:

характеристики процесу подачі мінеральних добрив у зону пошарового розподілу на транспортер;

відхилення нерівномірності внесення мінеральних добрив на полі;

тягового опору транспортеру від розподілу мінеральних добрив.

Дослідження проводились для вдосконаленого бункера розкидача (рис. 4) та існуючого бункера розкидача МВУ-8.

Довжину транспортеру 3 в порівнянні з існуючим на розкидачеві МВУ-8 зменшено з 2,5 м до 1,2 м, тобто майже в два рази. В передній частині кузова встановлена криволінійна рухома стінка 3, яка внизу опирається на ролики 10, крім цього, вона опирається роликами на бокові стінки кузова. В рух стінка 9 приводиться за допомогою телескопічного гідроциліндра. Криволінійна форма стінки забезпечує рух добрив доверху з послідуючим їх опусканням, що, в свою чергу, сприяє розпушуванню мінеральних добрив.

В якості мінеральних добрив застосовувався гранульований суперфосфат з d₅₀ = 3,1 мм, = 7,3%, вологістю = 6%, ц₂ = 48. Норма внесення добрив складала Q = 0.6 т/га.

Як показали результати польових випробувань існуючого розкидача, у середині бункера спостерігалося утворення нерухомої ділянки в передній частині кузова. Шар добрив утворювався з нерівномірною поверхнею і розривами. Відносна щільність шару мінеральних добрив протягом роботи розкидача є нерівномірною і коливається в межах від 7.4 kH/м² до 9.8 kH/м².

Контроль якості розподілення мінеральних добрив, виконаного існуючим розкидачем, показав таке:

- спостерігалося відхилення товщини шару розподілу мінеральних добрив - замість 0,12 м товщина шару на транспортері коливалась в межах від 0,06 до 0,11 м. В окремих місцях шляху розподілення шару мінеральних добрив призупинялось.

- середнє значення відхилення нерівномірності внесення мінеральних добрив на ділянці поля складало 25,94%.

Зважене середнє квадратичне відхилення складало 1,72.

Для вдосконаленого бункера розкидача над горизонтальним розвантажувальним отвором спостерігався гідравлічний процес витікання мінеральних добрив. Вони витікали плоскопаралельно без перемішування в розпушеному стані. Утворення нерухомих ущільнених зон не спостерігалось. Розподіл шару мінеральних добрив на транспортер відбувався на всій довжині шляху рівномірно і з рівномірною щільністю. Величина відносної щільності складала 8,1 kH/м². Середнє відхилення нерівномірності внесення не перевищило 6,34%. Зважене середнє квадратичне відхилення складало 0,486.

Найбільший тяговий опір від пошарового розподілу для існуючого розкидача складає 11,0-11,2 kH, а для вдосконаленого розкидача - 3,4-3,8 kH. Таким чином, прийняття раціональних параметрів бункера дозволить знизити тяговий опір від розподілу в 3,3-2,9 рази.

В п'ятому розділі “Рекомендації за результатами досліджень бункерів розкидачів мінеральних добрив кузовного типу” розроблено практичні рекомендації по визначенню за номограмами питомого зчеплення частинок С_п, довжини розвантажувального отвору в бункері L, коефіцієнта витікання мінеральних добрив; рекомендовано конструкції бункерів залежно від величини КВ; розроблено методику розрахунку раціональних конструктивних та технологічних параметрів бункерів. Економічний ефект від впровадження вдосконаленого розкидача мінеральних добрив складе 132,1 грн/га.

Загальні висновки і рекомендації

Досвід експлуатації розкидачів мінеральних добрив кузовного типу показав наявність порушень у технологічному процесі, які призводять до нерівномірності внесення добрив по ширині до 40% і більше. Однією з причин таких порушень є формування усередині бункера (кузова), в передній його частині нерухомої ущільненої зони мінеральних добрив, що призводить до зниження стабільності подачі мінеральних добрив до місця пошарового розподілу на транспортер, що, в свою чергу, сприяє погіршенню якості внесення добрив на полі.

Експериментально досліджено фізико-механічні властивості основних мінеральних добрив та визначено емпіричні залежності для розрахунку питомого зчеплення частинок гранул добрив залежно від розміру частинок, вологості, коефіцієнта різнозернистості частинок.

3. Визначено раціональний процес витікання мінеральних добрив - “гідравлічний” і умови його здійснення, при яких відхилення нерівномірності внесення добрив знаходиться в проміжку від 3% до11%, середнє значення відхилення досягає 5,6%, коефіцієнти варіації 0,82, асиметрії 0,15.

4. Досліджено вплив різних факторів (кута внутрішнього тертя, питоме зчеплення частинок гранул мінеральних добрив) на критичне відношення довжини розвантажувального отвору до товщини розподіленого шару:

із збільшенням кута внутрішнього тертя мінеральних добрив від 22⁰ до 68⁰ відношення (Kp) зменшується від 4,8 до 1,35;

із зростанням питомого зчеплення частинок гранул добрив від 0 до 14⁰ критичне співвідношення зменшується від 4,8 до 2,1.

5. Розроблено математичну модель процесу витікання мінеральних добрив і схему сил, що діють на елемент добрив у бункері, і, як результат, отримано рівняння руху кінцевого об'єму добрив.

6. Експериментально визначено вплив різних факторів на осьову силу тиску P₀ мінеральних добрив (питомого зчеплення частинок гранул, висоти завантаження, ширини розвантажувального отвору бункера, критичного співвідношення довжини розвантажувального отвору уздовж бункера до товщини шару добрив) і отримано емпіричну формулу для розрахунку осьової сили тиску.

7. Досліджено вплив на КВ мінеральних добрив різних факторів:

- KВ ? 0,45 для різних видів мінеральних добрив забезпечується при C_п < 8H/м², 3,5%, d₅₀ 1,7-3,0 мм, ? 1,0%, ? 0,4;

- при збільшенні товщини шару від 0,1 м до 0,5 м КВ зростає від 0,25 до 0,7.

Отримано формулу для розрахунку КВ мінеральних добрив.

8. Складено математичну модель руху мінеральних добрив у зоні формування шару; визначено зони опору; зона формування шару та ковзання в зоні підрізання нерухомого стовпа добрив. Досліджено вплив різних факторів (відношення , висота завантаження H, ширина розвантажувального отвору B, фізико-механічні властивості мінеральних добрив) на тяговий опір від пошарового розподілу добрив.

Найменший тяговий опір виникає при “гідравлічному” процесі і знижується в 2,3-4,35 рази порівняно з існуючим “локальним”.

9. Розроблено методика розрахунку раціональних конструктивних та технологічних параметрів бункерів розкидачів мінеральних добрив, завдяки якій забезпечується стабільна подача мінеральних добрив у зону пошарового розподілу на транспортер, покращується якість внесення добрив на полі.

10. Запропоновано практичні рекомендації в вигляді номограм для визначення питомого зчеплення частинок мінеральних добрив, довжини розвантажувального отвору бункера, коефіцієнта їх витікання, варіанти удосконалених конструкцій розкидачів для різних значень коефіцієнта витікання мінеральних добрив. Використання удосконалених конструкцій розкидачів мінеральних добрив кузовного типу забезпечує нерівномірність внесення добрив по ширині від 5,6% до 7,3%. Тяговий опір при пошаровому розподілі добрив знижується в 2,9-3,3 рази. Економічний ефект від їх впровадження складе 132,1грн/га.

Список опублікованих праць

Гуцаленко О.В. Методика дослідження закономірностей процесу витікання мінеральних добрив усередині бункера, та характер їх пошарового розподілу // Механізація сільськогосподарського виробництва: Зб. наук. праць НАУ. К.: Вид-во НАУ. 1999. Том V. С. 215-226.

Гуцаленко О.В. Особливості основних технологій та машин для внесення мінеральних добрив // Механізація сільськогосподарського виробництва: Зб. наук. праць НАУ. К.: Вид-во НАУ. 1999. Том VІ. С. 225-230.

Гуцаленко О.В. Методика розрахунку конструктивних та технологічних параметрів бункерів розкидачів мінеральних добрив // Механізація сільськогосподарського виробництва: Зб. наук. праць НАУ. К.: Вид-во НАУ. 2000. Том VІІ. С. 260-267.

Панченко А.Н., Гуцаленко А.В. Повышение качества внесения минеральных удобрений бункерами разбрасывателей центробежного типа. Праці / Таврійська державна агротехнічна академія. вип. 2, Т.15. Мелітополь: ТДАТА, 2000. 154 с. Особистим внеском у даній статті є визначення характерних процесів пошарового розподілу мінеральних добрив усередині бункера, а також розробка методики розрахунку параметрів бункера розкидача.

Анотація

Гуцаленко О.В. Обґрунтування параметрів дозованої видачі мінеральних добрив бункерами машин для їх поверхневого внесення. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Національний аграрний університет, Київ, 2001. \

Дисертація присвячена питанням визначення закономірності процесу витікання мінеральних добрив усередині бункера кузовного типу розкидача, впливу різних факторів на якість шару і стабільність подачі мінеральних добрив до місця їх пошарового розподілу.

Розроблено математичну модель процесу витікання мінеральних добрив у бункерах та методику розрахунку конструктивних та технологічних параметрів бункерів розкидачів мінеральних добрив.

Запропоновано практичні рекомендації у вигляді номограм для визначення довжини розвантажувального отвору, коефіцієнта витікання мінеральних добрив, варіанти вдосконалених конструкцій розкидачів.

Ключові слова: бункер розкидача, мінеральні добрива, нерухомі ущільнені зони, пошаровий розподіл, розвантажувальний отвір.

Аннотация

Гуцаленко А.В. Обоснование параметров дозировочной выдачи минеральных удобрений бункерами машин для их поверхностного внесения. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - машины и средства механизации сельскохозяйственного производства. Национальный аграрный университет, Киев, 2001.

Диссертация посвящена вопросам определения закономерностей процесса истечения минеральных удобрений внутри бункера разбрасывателя.

В диссертации обоснована актуальность темы, сформулирована цель исследований, дана общая характеристика работы.

Проводится анализ исследований работы бункеров разбрасывателей минеральных удобрений, где указывается об неизученности процессов, которые происходят внутри них, что является преградой в создании научно-обоснованной методики расчета рациональных конструктивных и технологических параметров даных бункеров разбрасывателей.

Представлены теоретические исследования движения минеральных удобрений внутри бункера. Разработана математическая модель движения элементарного объема минеральных удобрений и составлены дифференциальные зависимости их движения.

Определено тяговое сопротивление от послойного распределения удобрений бункерами на транспортере.

Приведены результаты экспериментальных исследований по изучению закономерностей процесса послойного распределения минеральных удобрений и влияние различных факторов на качество распределения, снижение потребляемой мощности на привод транспортера.

Изложена программа исследований, описаны установки, приборы и оборудование, приведены результаты исследований.

Представлены практические рекомендации по выбору параметров бункеров разбрасывателей минеральных удобрений и методика их расчета.

Ключевые слова: бункер разбрасывателя, минеральные удобрения, неподвижные уплотненные зоны, послойное распределение, разгрузочное отверстие.

Abstract

A.V. Gutsalenko. Substantiation of Parameters of Mineral Fertilizers Proportioned Distribution from the Spreader Bins for their Surface Speadinq. - Manuscript.

Theses being submitted for the scientific degree of Candidate of Technical Sciences on speciality 05.05.11 - machines and means of mechanization for Agricultural Production. National Agricultural University, Kiev, 2001.

The dissertation work is devoted to the problems of the definition of determination of process patterns of mineral fertilizers running out inside the bin of body-type spreader and the influence of various factors on quality of the layer and stability of supplying the mineral fertilizers to the point of their in-layers distribution.

Mathematical model of the process of mineral fertilizers running out inside the bins and methods of calculating the structural and technological parameters of the bins of mineral fertilizers spreaders have been developed.

Practical recommendations in the form of alignment charts for the determination of the unloading opening length, coefficient of mineral fertilizers running out, alternative improved designs of fertilizers spreaders are being suggested.

Key words: bin of the spreader, mineral fertilizers, motionless compressed zones, in-layer distribution, unloading opening.

Размещено на Allbest.ru

...