Обоснование выбора типа рабочего органа для высева удобрений

Технологический процесс внутрипочвенного внесения должен обеспечивать равномерную подачу твердых органических удобрений в зону залегания основной массы корней растений. Научная гипотеза о возможности осуществления этого процесса представлялась следующим образом [24,25] равномерность высева можно достичь путем создания потока материала за счет использования колебательного движения, которое характеризует ослабление связи между частицами и под действием вибрации сыпучий материал приходит в состояние, позволяющее устранить эффект скоростного подпора у высевного окна.

Перемещение материалов идентичных по физико-механическим свойствам органоминеральным удобрениям осуществляют устройствами двух типов: с принудительной подачей и с подачей материала под действием собственной силы тяжести. Из опыта эксплуатации и результатов исследований машин для внесения органических удобрений можно сделать вывод о том, что для осуществления предусмотренного научной гипотезой способа подачи удобрений, устройства второго типа не пригодны и в данном случае не рассматриваются. Поэтому разработанная классификация и схема подающих устройств относятся к первому типу (рис. 1.18).

ТИПЫ ПОДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ

МЕХАНИЧЕСКИЕ

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ

МАТРИЧНЫЕ ПРЕССЫ

ВИБРАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

ПОРШНЕВЫЕ ПРЕССЫ

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ВЫСТРЕЛИВАНИЯ

КОНВЕИРНЫЕ ЛЕНТЫ

ВИНТОВЫЕ ЭКСТРУДЕРЫ

ГАРМОНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

НЕГАРМОНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

ПОРЦИОННОГО ДЕЙСТВИЯ

 

 

Рисунок 1.18 Классификация устройств для подачи твердых органических удобрений в почву

В основу классификации положен технологический признак, то есть принцип воздействия рабочих органов на материал. Наиболее распространены механические, пневматические и гидравлические устройства. Пневматические и гидравлические устройства используют, как правило, в стационарном варианте. Более универсальными и простыми являются механические устройства: конвейерные ленты, подающие механизмы вибрационного типа, поршневые и матричные прессы, винтовые экструдеры. Более приемлемым в рассматриваемом аспекте являются конвейерные ленты и вибрационные устройства.

Они отличаются простотой конструкции, широким диапазоном угловых скоростей и производительности, небольшими габаритами, не высокой стоимостью, позволяют избежать наличия шарнирных сочленений, находящихся в контакте с удобрениями. Созданные конструкции вибротранспортеров позволяют судить об них меньшей, по сравнению с конвейерными, металлоемкости и большей эксплуатационной надежности.

Основными достоинствами вибрационных высевающих устройств являются:

- небольшой износ грузонесущего органа даже при перемещении высоко абразивных материалов.

- простота конструкции, почти полное отсутствие трущихся и быстроизнашивающихся поверхностей.

- невысокая стоимость изготовления и затраты на ремонт.

Условно можно выделить следующие режимы колебания, при которых осуществляется перемещение материала:

- рабочий орган совершает колебательное движение под углом к горизонту, а его амплитуда и частота колебаний выбраны такими, что возможен отрыв материала и ее направленное перемещение относительно грузонесущего органа, которое при этом испытывает переменное давление.

-рабочий орган совершает колебательное (поступательное) движение под углом к горизонту, но при этом амплитуда и частота колебаний выбраны такими, что отрыв материала от дна грузонесущего органа не происходит. Движение материала осуществляется непрерывным воздействием вибрирующего устройства на частицы материала, которые в свою очередь, получая периодические подбрасывающие импульсы, совершает скачкообразные перемещения по лотку. В этом режиме дно рабочего органа также испытывает переменное давление груза.

- рабочий орган имеет кинематически неодинаковый закон колебаний возвратно - поступательного движения (разные скорости и ускорения при движении грузонесущего органа в одном (вперед) и в другом (назад) направлении. При прямом ходе лотка груз по инерции продолжает перемещаться вперед, скользя по поверхности лотка.

В работах Блехмана И.И. [26] рассматривается движение частиц цилиндрической и шарообразной формы. Показано, что такие частицы, в отличие от частиц плоской формы, не могут подниматься по наклонной шероховатой поверхности и всегда скатываются вниз. Исследованию движения частицы по вибрирующей поверхности посвящены также работы Р.Юнга [27], И.Ф.Гончаревича [28], А.О.Спиваковский [29].

В настоящее время рядом авторов определены зависимости для нахождения скорости вибрационного перемещения грузов, многолетняя практика исследования и проектирования вибрирующих устройств указывает на целесообразность применения формулы В.А. Баумана [30].

 

V = (k₁ k₂ sin ) A cos (1.10)

где k₁ и k₂ – поправочные коэффициенты транспортабельности: знак «+» берется при перемещении по наклонной плоскости вниз «-» на подъем.

 

При К>1 выражение под корнем квадратным стремится к единице и тогда формула примет следующий вид:

V = (k₁ k₂ sin ) A cos (1.11)

Из полученной формулы видно, что скорость перемещения зависит от параметров вибрации A, , , и от физико-механических свойств груза (коэффициент транспортабельности определяется в любом случае опытным путем). При постоянных конструктивных размерах грузонесущего органа требуемую производительность можно получить путем различных сочетаний кинематических параметров вибрации. Так в работах А.О.Спиваковского и И.Ф.Гончаревича кинематические режимы оцениваются по коэффициенту передачи грузонесущим органом скорости перемещаемому материалу, который возрастает с повышением величины ускорения колебания лотка.

Установлено, что скорость перемещения материала увеличивается с повышением амплитуды и частоты колебаний. При этом увеличивается как скорость, так и ускорение грузонесущего органа. Однако по данным [26], одному и тому же значению ускорения грузонесущего органа соответствует несколько скоростей перемещения груза, которые уменьшается по мере увеличения частоты колебаний грузонесущего органа. Поэтому в вибрационном устройстве с заданным ускорением грузонесущего органа рекомендуется как для снижения динамических нагрузок в системе, так и для повышения скорости перемещения применять меньшие значения частоты и большие значения амплитуд колебаний. Это подтверждено исследованиями других авторов. Известно, что виброперемещение под уклон способствует повышению скорости перемещения и производительности (рис. 1.30-1,31) [93,99]. При этом целесообразно увеличивать амплитуду и уменьшить частоту колебаний.

V						V
м/с		5	4 3	β=30^о		м/с			4	β=30^о
0,5				2,5		0,5				2,5
0,4						0,4
0,3				1,5		0,3				1,5
0,2				А=1 мм		0,2				А=1 мм
0,1						0,1
				ω с^-1						ω с^-1

а) б)

 

 

Рис.1.19 Зависимость скорости горизонтального перемещения сухой комбикормовой смеси (а) и влажной смеси (б) от амплитуды и частоты колебаний грузонесущего органа [29].

 

V						V
м/с				β=30^о		м/с				β=30^о
0,5	А=15 мм				0,5
0,4						0,4
0,3						0,3
0,2						0,2				А=2 мм
0,1						0,1
				ω с^-1						ω с^-1

а) б)

Рисунок 1.20 Зависимость скорости виброперемещения песка (а) и угля (б) от частоты колебаний при различных амплитудах колебаний грузонесущего органа [29]

 

Таким образом, проведенные исследования позволяют считать, что процесс виброперемещения материала достаточно изучен. Тем не менее, по ряду вопросов у исследователей единства нет. Требуется дальнейшее теоретическое и практическое развитие исследований по виброустройствам применительно к условиям сельскохозяйственного производства.

В результате проведенного обзора и анализа научно-исследовательских работ по изучению процесса внутрипочвенного внесения удобрений установлено:

1. Внутрипочвенное внесение твердых органических удобрений с одновременной нарезкой гребней является прогрессивным приемом, направленным на повышение эффективности использования удобрений и защиту окружающей среды.

2. В известных работах и исследованиях не содержится достаточного количества исходных данных по проектированию и производству машин для внесения в почву твердых органических удобрений.

3. Равномерность высева можно достичь за счет использования колебательного движения, характеризуемое ослаблением связи между частицами и под действием вибрации материал приходит в состояние, позволяющее устранить эффект скоростного подпора у высевного окна.