РАЗДЕЛ 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ К ВЫБОРУ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РОТОРНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА РАЗБРАСЫВАТЕЛЯ
2.1. Выбор способа подачи удобрений на рабочий орган
Проанализировав работу известных рабочих органов разбрасывателей твердых органических удобрений роторного типа [56 - 62 и др.], можно прийти к выводу, что подача удобрений на их рабочую поверхность осуществляется преимущественно двумя способами: первый - боковой (рис. 2.1 а), когда удобрения подаются по нормали к плоскости вращения ротора; второй - под некоторым углом к той же плоскости (рис. 2.1 б).
абвРис. 2.1. Варианты подачи удобрений на лопатку ротора
(1 - диск, 2 - лопатка, 3 - удобрения): а - боковая подача (по нормали
к плоскости вращения); б - угловая подача (под углом к плоскости вращения); в - торцевая подача (по нормали к оси вращения) Разбрасыватель твёрдых органических удобрений из куч с угловой их подачей на ротор, ранее уже разрабатывался Лунёвым Ю.И. [56]. Рабочий процесс такого разбрасывателя предполагал круговые движения агрегата вокруг кучи. Рабочий орган представлял собой ротор диаметром 1,25 м с шестью лопастями. Подача удобрений на лопасть, как уже было сказано, осуществлялась под углом к ней. Ширина захвата такого рабочего органа напрямую зависит от его размеров. Чем больше диаметр ротора, тем больше удобрений он может разбросать за один оборот вокруг кучи. Но чрезмерное увеличение диаметра: во-первых, неизбежно влечет повышенный расход мощности двигателя трактора; во-вторых, приводит к необоснованно большому радиусу разброса. Снижение дальности разброса удобрений таким рабочим органом за счет снижения его скорости вращения приводило к снижению устойчивости технологического процесса.
Таким образом, принятая угловая скорость вращения ротора с-1 и его диаметр 1,25 м это компромисс между производительностью агрегата и устойчивостью технологического процесса, что безусловно является не столько достижением, сколько недостатком известной конструкции. В конечном итоге такой разбрасыватель все равно имел недостаточную производительность, а, значит, высокие удельные затраты энергии.
В предложенной конструкции рабочего органа предполагается торцевая подача удобрений на лопатку (рис.2.1 в). Эта особенность отличает его от известных рабочих органов разбрасывателей роторного типа.
Мотивацией к выбору такого конструктивного решения в основном послужило то обстоятельство, что известные конструкции роторов не компонуются в барабан, а, значит, собственными размерами, которые выбираются из позиций производительности и работоспособности, ограничивают ширину области забора удобрений. Предлагаемый к применению способ подачи удобрений позволяет создавать рабочие органы, как в виде роторов, так и в виде их наборов, т.е. барабанов.
В самом общем понимании, ротор представляет собой диск с закрепленными на нем подвижными или неподвижными лопатками. Барабан набирается из нескольких таких дисков (роторов). С точки зрения ширины захвата такого рабочего органа его диаметр значения не имеет, ведь ширина захвата теперь определяется шириной барабана (количеством роторов в наборе) а, значит, путем уменьшения его диаметра открывается возможность снизить энергетические потери. В отношении частоты вращения такого рабочего органа нет оснований изменять выбранное в работе [56] значение, равное с-1.
2.2. Описание конструкции рабочего органа
Рис. 2.2. Рабочий орган разбрасывателя органических удобрений Предлагаемый рабочий орган [35] (рис. 2.2) представляет собой барабан, включающий в себя основание с валом 1, на котором смонтированы диски 2. На дисках жестко закреплены при помощи болтов 3 ножи 4 и лопатки 5. Внутренние кромки лопаток удалены от центра диска на расстояние , а внешние - на . Длина рабочей поверхности лопатки определяется параметром . По отношению к наружной кромке диска, диаметр которого равен , лопатки расположены таким образом, что . Барабан имеет горизонтальную ось вращения и снабжен нижним выбросным порогом 6. Порог охватывает барабан по внешнему контуру в пределах угла охвата , тем самым определяет момент начала схода удобрений с лопатки. Ориентация плоскостей каждой лопатки и ножа, по отношению к радиусу диска, задается, соответственно углами и .
Ключевым размером рабочего органа является его радиус , который опираясь на известную работу [56] и выше приведенные рассуждения был принят равным 0,4 м и в опытах не изменялся.
2.3. Рабочий процесс, его описание и деление на фазы
Технологический процесс работы барабана заключается в следующем. При его вращении ножи отделяют слой удобрений от основной их массы, а лопатки захватывают отделенный слой и накапливают на своей поверхности. В это время удобрения движутся по рабочей поверхности лопатки в направлении центра их вращения, распределяясь и заполняя собою всю рабочую поверхность лопатки. Объём накопленных на лопатке удобрений зависит от величины подачи их на лопатку в единицу времени.
При дальнейшем вращении барабана накопленная масса удобрений, сначала, главным образом, под воздействием центростремительных сил останавливается, а затем под их же воздействием начинает перемещаться по поверхности лопатки на ее периферию. Одновременно с этим, в своем вращательном движении находясь на лопатке, заодно с ней, порция удобрений перемещается к краю выбросного порога.
Далее под действием инерционных сил, получив начальную скорость, порция удобрений сходит с лопатки. Сам процесс схода удобрений с лопатки протяжен во времени. Удобрения покидают ее не одномоментно, а постепенно, по частям. Та часть порции удобрений, которая была ближе к периферии сходит с лопатки первой. За ней следуют остальные. Направления отрыва элементарных частей порции удобрений ориентированы веерообразно, под некоторым углом к поверхности поля.
Таким образом, рабочий процесс распределения удобрений по поверхности поля каждой лопаткой ротора, можно условно разделить на три фазы: первая - заполнение лопатки удоб