Центробежный аппарат с подачей материала вдоль лопаток

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кубанский государственный аграрный университет

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ АППАРАТ С ПОДАЧЕЙ МАТЕРИАЛА ВДОЛЬ ЛОПАТОК

Припоров Евгений Владимирович

Картохин Сергей Николаевич

Своевременное и качественное внесение минеральных удобрений - необходимое условие восполнения плодородия почвы. Минеральные удобрения до 80% потребной нормы вносятся в период основной обработки почвы и остальная часть в период вегетации. Основное внесение минеральных удобрений вносится с большой нормой, и поэтому требуется обеспечить равномерность распределения по поверхности почвы. Высокая неравномерность внесения оказывает существенное влияние на плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.

Основными средствами механизации для поверхностного внесения минеральных удобрений - машины с центробежными рабочими органами. Эти средства механизации успешно применяют на подкормке озимых, основного внесения минеральных удобрений под основную обработку почвы. Для поверхностного внесения минеральных удобрений выпускаются навесные машины, оснащенные центробежным рабочим органом. Объем бункера колеблется в интервале от 0,5 до 1,5 м. куб.

Такие машины оснащены однодисковым или двухдисковым центробежным аппаратом. Двухдисковые машины обеспечивают большие дозы внесения. На диски закреплено от 4 до 6 лопаток установленных радиально. Диск вращается в горизонтальной плоскости.

Основное достоинство навесных машин для внесения минеральных удобрений с центробежным рабочим органом - высокая маневренность и производительность. Минеральные удобрения из бункера перпендикулярно плоскости вращения диска в определенное место. При вращении диска часть поступающего материала захватывается лопатками.

Частицы удобрений, приобретают кинетическую энергию во время совместного движения и покидают диск. Подача материала перпендикулярно плоскости вращения диска имеет следующие недостатки:

- дробление частиц удобрений и залипание внутренней поверхности лопаток. Залипание внутренней поверхности лопаток затрудняет движение частиц и увеличивает неравномерность рассева;

- отражение частиц от рабочих кромок лопаток и горизонтального диска является причиной неорганизованного слета частиц и увеличения неравномерности рассева удобрений центробежным аппаратом.

На кафедре эксплуатации машинно-тракторного парка Кубанского ГАУ разработан однодисковый центробежный аппарат с подачей материала вдоль лопаток. Схема центробежного аппарата с подачей материала вдоль лопаток представлена на рисунке 1.

Центробежный аппарат включает бункер 1, в нижней части которого установлен дозатор цилиндрической формы. В цилиндре выполнен вырез для сектора подачи с центральным углом б. Высота выгрузного окна 5 регулируется заслонкой. Величина подачи удобрений на диск регулируется заслонкой, которая перемещается вертикально по образующей цилиндра. Материал из бункера 1 через выгрузное окно дозатора 5 поступает на рассеивающий диск 2 вращающийся в горизонтальной плоскости. По мере вращения диска материал захватывается внутренним торцовым отгибом лопатки. При вращении диска дефлектор подает воздух через приемное окно в пространство между диском 2 и кольцом 6. Во время слета частиц воздушного потока образуется веер рассева относительно продольной оси агрегата. Частицы материала, двигаясь вдоль лопаток, приобретают кинетическую энергию. В момент схода с лопатки частицы подхватываются воздушным потоком, и создается веер рассева относительно продольной оси машины. Радиальная подача материала дозатором обеспечивает мягкий контакт частиц с внутренней поверхностью лопатки, что исключает дробление и отражение материала.

Отражение от плоскости диска исключается путем соответствующего согласования кинематических параметров дозатора и лопатки. При этом должно быть полностью исключено просыпание через край рабочей зоны лопатки. Поэтому, объем материала, заключенного в торцовом отгибе лопатки ограничивается высотой.

Рисунок 1. - Однодисковый центробежный аппарат с подачей материала вдоль лопаток:

Где:

1 - бункер;

2 - рассеивающий диск;

3 - внутренний торцевой отгиб лопатки;

4 - дефлектор;

5 - выгрузное окно дозатора;6-кольцо отражательное;

7 - приемное окно дефлектора.

Пусть диск имеет z лопаток, а частота вращения диска мин.^-1.

Тогда масса нашего материала, приходящаяся на лопатку, составляет следующий объем:

Где:

Q - секундная подача дозатора на диск, кг/с.

Величина секундной подачи на диск зависит от площади выгрузного окна, скорости истечения и плотности материала:

Где:

F- площадь выгрузного окна цилиндра, м. кв.;

х - скорость истечения, м/с.

Площадь выгрузного окна определяется как площадь прямоугольника со стороной l равной центральному углу б, а высота прямоугольника равна высоте открытия заслонки сектора подач hq.

Подставляя известную формулу длины дуги, имеющей центральный угол б, получаем площадь выгрузного окна:

Секундная подача на диск, с учетом выражения 3 составит:

Где:

rq -радиус дозатора, м.;

hq - высота подъема заслонки дозатора, м

б - сектор подачи на диск дозатора, рад;

х - скорость истечения материала, м/с;

k - коэффициент учитывающий наличие пор.

Зависимость секундной подачи материала на диск от высоты подъема заслонки дозатора представлена на рисунке 1. При построении графика приняты следующие исходные данные: радиус дозатора 0,075 м., плотность мочевины 1250 кг/м. куб., частота вращения дна дозатора 540 мин.^-1, центральный угол сектора подачи 1600.

Анализ графика свидетельствует, что увеличение высоты подъема заслонки более 0,3 м. приводит к необходимости увеличения высоты цилиндрической части дозатора более 0,5 м. Увеличение высоты дозатора приводит к увеличению общей высоты бункера и самой машины. Большая высота затрудняет загрузку бункера удобрениями. Анализ конструкций бункерных машин свидетельствует, что высота машины не должна превышать 1,4-1,6 м. Зависимость подачи на диск от радиуса дозатора представлена на рисунке 2.

Рисунок 2. - Зависимость секундной подачи дозатора от высоты открытия заслонки:

Рисунок 3. - Зависимость секундной подачи на диск от радиуса дозатора:

При построении графика приняты следующие исходные данные: высота открытия заслонки дозатора 0,2 м., частота вращения дна дозатора 540 мин.^-1, плотность мочевины 1250 кг/м. куб. Анализ рисунка 2 свидетельствует, что диаметр дозатора не существенно влияет на величину подачи на диск. Подача материала через выгрузное окно дозатора на лопатку:

Максимальный объем материала, заключенный в приемной части внутреннего отгиба, представляет собой часть цилиндра. Основание последнего - сектор, ограниченный центральным углом б1 с радиусом кривизны л. Объем отмеченного цилиндра определяется по известной формуле и составляет:

Тогда, масса сыпучего материала, подаваемого лопаткой:

Где:

ko - коэффициент, учитывающий наличие промежутков и пор;

rл - радиус кривизны торцового внутреннего отгиба лопатки, м.;

hл - высота лопатки, м.;

с - плотность материала, кг/м. куб.

Просыпание через лопатку будет исключено, если соблюдается равенство масс поступающего и удаленного лопаткой материала.

Вектор относительной скорости поступающих частиц должен быть параллелен окружной скорости кромки торцевого отгиба лопатки. Учитывая выражения (2), выражение (4) и подставляем в выражение (5). Из полученного выражения определяем радиус кривизны отгиба лопатки.

Скорость истечения материала из выгрузного окна дозатора в момент вращения диска определяется по выражению:

Где:

n - частота вращения дна;

n = 540 мин.^-1.

Качество работы центробежного аппарата с подачей материала вдоль лопаток будет обеспечено при согласовании конструктивных параметров рассеивающего диска и технологических параметров дозатора сыпучего материала. Оптимальное значение конструктивных параметров рассеивающего диска устанавливается на основе анализа литературных источников. По мнению многих исследователей, диаметр рассеивающего диска Dq рекомендуется принимать в интервале 0,4-0,6 м. Число оборотов рассеивающего диска составляет 720 мин.^-1 при частоте вращения ВОМ трактора 540 мин.^-1. Угловая скорость вращения рассеивающего диска определяется по известной формуле:

Где:

щ - угловая скорость вращения диска, с^-1;

n - частота вращения рассеивающего диска, мин.^-1.

Определение конструктивных и технологических параметров центробежного аппарата с подачей определяется в следующей последовательности. Выбирается максимальная секундная подача дозатора на диск для обеспечения требуемой агротехнической нормы внесения:

Где:

Q - секундная подача удобрений на диск, кг/с;

H - норма внесения удобрений, т/га;

Bp - рабочая ширина захвата, м.;

хр - рабочая скорость, км/ч.

В зависимости от величины секундной подачи устанавливается высота открытия заслонки дозатора по рисунку 1. В лабораторных условиях определяется место подачи на диск для модельного материала с коэффициентом трения f1. Место подачи модельного материала на диск должно обеспечивать оптимальное распределение по углу разбрасывания при высоком качестве рассева.

Это место подачи на диск принимается исходным. В производственных условиях симметричность распределения по ширине захвата при рассеве материала с коэффициентом трения f2 достигается за счет корректировки места подачи путем поворота дозатора вокруг вертикальной оси на величину угла ДQ. Изменение места подачи на диск в зависимости от коэффициента трения рассеваемого материала определяется по выражению:

При рассеве материала с коэффициентом трения f2 ? f1 поворот дозатора осуществляется против направления вращения диска. В случае, если f2 ? f1 поворот по направлению вращения диска.

Предложена методика расчета технологических и конструктивных параметров дозатора центробежного аппарата с подачей материала вдоль лопаток. Так диаметр центробежного диска составляет 0,4-0,6 м. Диаметр цилиндрической части дозатора 0,120-0,240 м.

Величина центрального угла центральный угол сектора подачи не должна превышать 160-1700. Место подачи устанавливается для модельного материала с коэффициентом трения f1 и фиксируется. В процессе эксплуатации дозатор поворачивается вокруг вертикальной оси в зависимости от коэффициента трения рассеваемого материала f2.

Список литературы

1. Припоров Е.В. Параметры процесса распределения гранулированных минеральных удобрений и семян риса горизонтальным однодисковым аппаратом. Дисс. канд. техн. наук. Краснодар, 2003. 122 с.

2. Припоров И.Е. Параметры усовершенствования процесса разделения компонентов вороха семян крупноплодного подсолнечника в воздушно-решетных зерноочистительных машинах. Дисс. канд. техн. наук. Краснодар, 2012. 149 с. технический центробежный дозатор

3. Пат. РФ 2197807 Центробежный разбрасыватель сыпучих материалов / Якимов Ю.И. Припоров Е.В., Заярский В.П., Селивановский О.Б: заяв. и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет, заяв. 20.04.2001, опубл. 27. 03. 2003 бюл. №9.

4. Тарасенко Б.Ф. Теоретические основы расчёта энергетических параметров механизированных процессов обработки почвы / Б.Ф. Тарасенко // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2011. - №66(02). - 8 с.

Размещено на Allbest.ru