РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ
ВНУТРІШНЬОРЕБРИСТОГО АПАРАТУ
2.1. Порівняльний аналіз формування потоку посівного матеріалу в котушковому та
внутрішньоребристому висівних апаратах
В процесі аналізу формування потоку сипкого матеріалу в апаратах порівнювали їх
продуктивність, характер силового впливу на активні шари потоку, поле
швидкостей шарів, умови, що заважають безперервному просуванню зернового
потоку, а також вплив факторів на пошкодження посівного матеріалу. Розглянемо
зазначені характеристики на прикладі котушкового і запропонованного
внутрішньоребристого висівних апаратів.
2.1.1. Формування потоку посівного матеріалу в котушкових висівних апаратах
Дослідження процесу формування потоку посівного матеріалу в котушкових висівних
апаратах [3,7,27,49,81,95,116,119] свідчать про те, що дозування ними
здійснюється за рахунок захоплення зерен пошаровим тертям (активний потік) в
обертальний рух і за рахунок утворення додаткового робочого об'єму між котушкою
і жолобками, або іншими елементами. Маса матеріалу, винесеного з апарату за
один оберт котушки, визначається за формулою:
, (2.1)
де — відповідно винесена маса матеріалу за рахунок активного потоку та за
рахунок робочого об'єму котушки.
Враховуючи конструктивні параметри жолобчастих котушкових висівних апаратів,
вираз (2.1) набуває вигляд:
, (2.2)
де Сзв — зведена товщина активного потоку; Lk — робоча довжина котушки; g ?
об'ємна маса матеріалу; Dk — зовнішній діаметр котушки; S — площа поперечного
перерізу жолобка котушки; Z — кількість жолобків котушки; m — коефіцієнт
заповнення жолобків.
В роботах [7, 27, 114, 117], присвячених експериментальним дослідженням
технологічного процесу роботи котушкових висівних апаратів. Зазначається, що
рух шарів в активному потоці з віддаленням від робочої поверхні котушки,
поступово уповільнюється. Тому, припустивши, що рух шарів сипкого матеріалу в
апараті має сталу швидкість, активний потік можна розглядати, як поле
швидкостей (рис. 2.1).
Враховуючи, що швидкість прилеглого до робочої поверхні шару сипкого матеріалу
приблизно дорівнює лінійній швидкості жолобків котушки vk. Швидкість наступних
шарів спадає.
Рис.2.1. Схема роботи та основні параметри котушкового висівного апарата
Це дає змогу описати рух активного потоку диференціальним рівнянням:
, (2.3)
де b0 к — коефіцієнт пропорційності, що визначається експериментально.
Цей коефіцієнт залежить від конструктивних особливостей робочої поверхні, а
також коефіцієнта внутрішнього тертя сипкого матеріалу. Знак мінус характеризує
факт зменшення швидкості шарів в активному потоці.
Рівняння (2.3) є диференціальним рівнянням з відокремлюваними змінними,
загальний розв’язок якого має вигляд:
. (2.4)
Вираз (2.4) свідчить про те, що пошаровий розподіл швидкостей в активному
потоці має експоненціальний характер. Його можна використати для оцінки
секундної продуктивності апарату за рахунок лише активного потоку:
= , (2.5)
де dS = LkdС — площа вихідного вікна; С1k— висота вихідного вікна – зазор між
денцем апарата і робочою поверхнею жолобків.
Врахувавши, що, маємо:
, (2.6)
де п — частота обертання котушки; дk- зовнішній діаметр котушки.
Вираз (2.6) дає можливість визначити масу матеріалу, висіяного за один оберт
котушки активним потоком:
. (2.7)
З виразів (2.2) та (2.7), порівнянням їх правих частин, можна визначити зведену
товщину активного шару:
(2.8)
Зазначимо, що мінімальне значення величини вихідного вікна за висотою С1k з
умов, неушкодженності сипкого матеріалу в апараті при його можливому
затисненні.
Затиснення насіння між денцем і котушкою, спостерігається у випадку коли сила
тертя F насіння о денце буде більшою за зсувне зусилля Р, тобто F>Р.
З рисунку 2.1 можна визначити, що
F = fNcosak; Р = Nsinak, (2.9)
деe N — зусилля затиснення; f= tgj — коефіцієнт тертя насіння о поверхню денця;
ak — кут між напрямом сили тиску котушки на насіння та прямою, проведеною з
центра котушки через точку контакту насіння з денцем.
Враховуючи малість кутів j і ak (tgj.»j ; соsak ®1; sinak ®ak).
Умову затиснення можна подати у вигляді:
, (2.10)
де j ? кут тертя насіння об денце.
У випадках, коли затиснення мало імовірне зазор С1 між площиною жолобків
котушки і денцем можна визначити із співвідношення:
, (2.11)
де dk — максимальна ширина насіння, а для плоского насіння — його товщина.
Крім цього, відомо [46,47,65,95], що в процесі висіву котушковим апаратом
спостерігаються значні пульсації, які обумовлені характером захоплення насіння
жолобками з активного потоку. Пульсуючий потік є нестабільним і погіршує якість
висіву.
2.1.2. Формування потоку посівного матеріалу в внутрішньоребристих висівних
апаратах
На сьогодні відсутня загальна теорія формування потоку у внутрішньоребристому
апараті. Оскільки характер виведення апаратом матеріалу з корпусу цьому випадку
суттєво відрізняється від котушкових і має природу вільного винесення
матеріалу. Характерним є те, що при формуванні суцільного активного потоку у
таких апаратах, посівний матеріал виноситься робочою, ребристою поверхнею
диска.
За характером формування потоку сипкого матеріалу можна прослідкувати
використавши прозору бічну стінку й за фіксування за допомогою цифрової камери.
Для зручності інформацію слід вивести на монітор ПЕОМ [54].
Внутрішньоребристі висівні апарати запропонованої конструкції характерізуються,
як конструктивними так і технологічними параметрами. До конструктивних
параметрів належать діаметр диску Dд (на практиці Dд=90...105мм) і відстань h
від вала
- Київ+380960830922