914

массу 1041 кг, а мощность двигателей – 6,3 кВт. Вместе с тем известно [4,5,6,7,8], что пневмосортировальный стол очищает семена по комплексу физико-механических свойств и позволяет выделить фракцию семян с высокой натурой. В этой связи, нами проведены исследования на опытном образце пневмосортировального стола с усовершенствованным рабочим процессом [1] по разделению семян ячменя урожая 2023 года кондиционной влажности, засоренных овсюгом и прошедших предварительную очистку.

Целью исследований является выявление закономерностей изменения оценок разделения семян, прошедших предварительную очистку: степени отделения семян ячменя от овсюга из основной фракции, получаемой в результате очистки на пневмосортировальном столе, изменения натуры и относительного содержания (выхода) этой фракции в зависимости от установки клапана приёмника фракций.

Материалы и методы. Опыты проведены на комплексе послеуборочной обработки семян учебно-научного опытного поля ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ на опытном образце (рис. 1) пневмосортировального стола [1] на семенах ячменя сорта «Память Чепелева», прошедших предварительную очистку на воздушно-решетной машине с цилиндрическим решетом.

Условия проведения опытов: средние значения засоренности семян ячменя оставшимися крупными примесями, а также мелкими, выделенными на решете с прямоугольными отверстиями шириной 1,5 мм, семенами овсюга, влажности и натуры, прошедших предварительную очистку, составляли, соответственно: 3,2%, 13,6% и 584 г/дм3; среднее относительное содержание семян овсюга в ячмене составило 702 шт./кг; среднее значение натуры семян после выделения оставшихся после предварительной очистки крупных примесей на решете с прямоугольными отверстиями шириной 3,6 мм, мелких – на решете с прямоугольными отверстиями шириной 1,5 мм и семян овсюга составило 609 г/дм3.

а б Рисунок 1 ‒ Комплекс послеуборочной обработки семян:

а - схема пневмосортировального стола; б-опытный образец пневмосортировального стола: 1 – дека машины; 2 – рама; 3 – воздушный канал; 4 – входное окно вентилятора 5; 6 – эксцентрик; 7, 10 – шкивы; 8 – ремень клиновой; 9 – шатун;

11 – электродвигатель; 12 – стойки; 13 – рамка деки; 14 – воздуховыравнивающая поверхность; 15 – механизм изменения

продольного угла наклона деки; 16 – приемники семян

241

Параметры, режимы работы машины и приборы, применяемые при её исследо-

вании: среднее значение удельной нагрузки семян ячменя на деку составило 3,48 т/ч·м2; частота колебаний деки - 435 мин-1 при амплитуде- 0,015м; угол продольного наклона деки - 40 при поперечном угле равном 0º; скорость воздушного потока над движущимися по деке семенами - 1,0-1,2 м/c, регулируемая заслонкой входного окна вентилятора.

Приборы, используемые при проведении опытов, приведены в таблице. Оценками работы машины служили: степени отделения семян овсюга; относи-

Методика проведения опытов. В процессе опытов, проведенных с трехкратной повторностью, изменяли положение клапана, ограничивающего расходную характеристику основной фракции в приемнике 16 (Рис.1,а) семян. Для обеспечения различных расходных характеристик основной фракции, клапан устанавливали в первом, втором и третьем опыте, на расстоянии от стенки соответственно, на 120, 80 и 40 мм. Клапан приемника промежуточной фракции устанавливали в положение, обеспечивающее потери семян в отходы, не превышающие 10%. Отбор семян, выходящих из приёмника, проводили на установившемся режиме работы машины в течение 15 секунд. Отобранные пробы семян взвешивали и определяли их засоренность и натуру. Расчетом определяли относительное количество фракций и степень отделения примесей. С использованием средних численных значений оценок работы машины в зависимости от положения клапана, ограничивающего выход очищенной основной фракции, строили графические зависимости.

Результаты исследований. На рис. 2 представлены закономерности изменения степени отделения семян овсюга из основной фракции, её выхода и натуры в зависимости от установки клапана приемника очищенной основной фракции семян ячменя.

Из графиков следует, что: степень отделения семян овсюга из ячменя изменяется в пределах 86,3% до 90%, а натура очищенной основной фракции ячменя увеличилась и составила 648-650 г/дм3 при выходе этой фракции в пределах от 14,8% до 48,7% от подачи исходного материала. При этом промежуточная фракция семян ячменя имела натуру, изменяющуюся в диапазоне 612-617 г/дм3.

Выводы и предложения. При послеуборочной обработке малых партий семян ячменя кондиционной влажности, после их предварительной очистки на машине с подсевным решетом, можно выделить на усовершенствованном пневмосортироваль-

242

«Пермский гос. аграрно-технологический университетт им. акад. Д.Н.Прянишникова».- Пермь: ИПЦ «ПрокростЪ», 2017 – 170 с.

2.Галкин, В.Д. Технологии, машины и агрегаты послеуборочной обработки зерна и подготовки семян: монография / В.Д. Галкин, А.Д. Галкин; Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». Пермь: ИПЦ «Прокростъ», 2021 – 234 с.

3.Майсурян, Н.А. Биологические основы сортирования семян по удельному весу / Н.А. Майсурян // Тр. ТСХА. –М.: ТСХА, 1947. - Вып. 3. С.12-20с.

4.Гладков, Н.Г. Зерноочистительные машины. Конструкция, расчет, проектирование и эксплуатация. Изд. 2-е, перер. и доп. / Н.Г. Гладков: Машгиз, 1961. – 246с.

5.Дринча, В.М. Применение и функциональные возможности пневмосортировальных столов./ В.М. Дринча, И.Б. Борисенко //Научно-практический журнал НВ НИИСХ− №2 (83). −

2008. − С. 33-35.

6.Дринча, В.М. Исследование сепарации семян и разработка машинных технологий их подготовки. / В.М. Дринча. − Воронеж. Издательство НПО «МОДЭК», 2006. – 384 с.

7.Тарасенко, А. П. Качество очистки семян на пневмосортировальных столах/ А.П. Тарасенко, В.И. Оробинский, Д.Н. Мироненко// Механизация и электрификация сельского хозяйства.- 2009.- №3.- С. 10-11.

8.Саитов, В.Е. Исследование выделения склероций спорыньи из зернового материала в водном растворе соли./ В.Е. Саитов, Р.Ф.Курбанов, А.В.Саитов/Вестник Казанского государственного аграрного университета. − 2022. − Т.17, №1(65). − С.83-88.

УДК 631.362

НАУЧНЫЕ РАЗРАБОТКИ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МАШИН И ИХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА

(к 100-летию создания кабинета сельскохозяйственных машин и 70-летию кафедры сельскохозяйственных машин)

В.Д. Галкин, В.А. Хандриков, А.С. Волегов

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

E-mail: shm@pgatu.ru

Аннотация. Представлены научные разработки по совершенствованию картофелесажалок, машин для внесения удобрений, уборки кормов, высевающих аппаратов сельскохозяйственных культур, технологий и машин для сушки, основной и окончательной очистки семян, выполненные на кафедре сельскохозяйственных машин, в том числе, с участием ООО «Техноград».

Ключевые слова: картофелесажалки, внесение удобрений, высевающие аппараты, зерносушилки, пневмосортировальные столы.

Введение. В текущем году исполняется 100 лет с даты создания кабинета сельскохозяйственных машин на агрономическом факультете Пермского университета и 70 лет с момента образования кафедры сельскохозяйственных машин на факультете механизации сельского хозяйства в Пермском сельскохозяйственном институте. Учебный

244

процесс на созданной кафедре начал тесно сочетаться с научно-исследовательской деятельностью преподавателей и студентов, направленной на совершенствование сельскохозяйственных машин и их рабочих органов (повышение производительности и качества работы в различных условиях, снижение удельных затрат). В эти годы З.С. Торбеев – заведующий кафедрой, закончивший отделение машиноведения факультета земледелия Ленинградского сельскохозяйственного института (ЛСХИ), начал исследования, направленные на повышение производительности картофелепосадочных машин. Для проведения экспериментов он привлек Н.М. Постникова, одного из молодых преподавателей кафедры, который, поступив в заочную аспирантуру (руководитель – М.Н. Летошнев) на кафедру сельскохозяйственных машин Ленинградского СХИ, с участием студентов проводил исследования и в 1958 году защитил кандидатскую диссертацию. С этого периода преподавателями кафедры совместно со студентами для повышения качества подготовки выпускников и создания инновационных разработок, в том числе по хозяйственным договорам, постоянно совершенствовались машины для посадки картофеля, внесения удобрений, посева сельскохозяйственных культур, уборки кормовых культур, технические средства для предварительной очистки семян, их сушки, основной и окончательной очистки).

Материалы и методы. При проведении 4 направлений научно-исследовательских работ по созданию усовершенствованных машин использовали методы классической механики, теории вероятностей, многофакторные методы планирования экспериментов с применением действующих лабораторных установок, испытания экспериментальных образцов рабочих органов и машин в производственных условиях.

Результаты исследований. При проведении исследований по тематике первого направления усовершенствованы высаживающие аппараты и сошники картофелепосадочных машин. Новизна усовершенствованных рабочих органов защищена 4 авторскими свидетельствами. Результаты исследований использованы при изготовлении машин и защищены в диссертациях З.С. Торбеева (кандидатская), Н.М. Постникова (кандидатская и докторская) и его учеников – Шаврина С.С. (кандидатская), В.Н. Посохина (кандидатская) и изложены в двух монографиях «Картофелепосадочные машины: теория, конструкция и расчет». [1].

В рамках второго направления исследований «Совершенствование машин для внесения удобрений и заготовки кормов» (научный руководитель - д.т.н. В.С. Киров) разработаны экспериментальные образцы машин для заготовки кормов (рис.1) и внесения жидких и твердых органических удобрений (рис.2).

Рисунок 1 ‒ Опытный образец кормоуборочного комбайна

245

Рисунок 2 ‒ Экспериментальный образец машины для внутрипочвенного внесения жидких органических удобрений

Машины и их рабочие органы защищены 13 авторскими свидетельствами и патентами РФ. Опытные образцы машин использовались в хозяйствах Пермского края, а экспериментальные машины для внесения удобрений с усовершенствованными рабочими органами - в учебном процессе и защищены в докторской диссертации доцентом кафедры В.С. Кировым [3].

В рамках третьего направления исследований «Разработка математических моделей, компьютерных программ для анализа технологических процессов сельскохозяйственных машин и совершенствование рабочих органов сеялок и технических средств для ухода за посевами» (научный руководитель: профессор А.Ф. Кошурников) разработаны уточненные математические модели технологических процессов, выполняемых сельскохозяйственными машинами. На основе моделей созданы компьютерные программы, предусматривающие выбор параметров рабочих органов и определение технологических характеристик рабочих органов почвообрабатывающих, посевных машин, рабочих органов машин для внесения удобрений и защиты растений (плуги, фрезы, культиваторы, бороны, лущильники, сеялки, центробежные диски, опрыскиватели); уборочных машин и технических средств для послеуборочной обработки урожая. Созданы экспериментальные образцы высевающих аппаратов сеялок точного высева

(рис. 3-6).

Созданные высевающие аппараты сеялок точного высева позволяют сократить затраты на производство пропашных культур в 1,3…1,9 раза за счет снижения расходы семян, количества технологических операций и увеличения урожайности. Новизна разработанных высевающих аппаратов и сеялок защищена 11-ю авторскими свидетельствами и патентами. Результаты исследований в виде учебных пособий, компьютерных программ используются в учебном процессе кафедры и более чем в половине аграрных вузов Российской Федерации.

Усовершенствованные технологии и машины для возделывания пропашных культур прошли производственную проверку в сельскохозяйственных предприятиях Пермского края [2]. По материалам исследований защищены 3 диссертации, в том числе докторская (А.Ф. Кошурников – 2000 г.) и две кандидатские (А.Ф. Кошурников –

1967 г, Б.С. Гордеев – 1977 г.) [4, 5].

246

В рамках четвертого направления исследований «Разработка зональных технологий и технических средств для сушки и очистки зерна и семян» (научные руководители: д.т.н., проф. В.Д. Галкин; д.т.н., А.Д. Галкин) разработаны технологии и технические средства для сушки и предварительной и основной очистки семян (рис. 7-9), созданы машины для окончательной очистки семенного материала в вибропневмоожиженном слое (рис.10-13). Ряд машин выпускается ООО «Техноград» Пермского края. С участием студентов-практикантов в период в весенне-летний период предприятием

ООО «Техноград», с использованием новых технологий и машин, реконструировано за последние 30 лет более 60 поточных линий в хозяйствах края и других регионах стра-

ны [6, 7].

Выводы и предложения.

1.Разработанные усовершенствованные рабочие органы картофелесажалок и машин для внесения удобрений позволяют повысить производительность технологических процессов и качество выполняемых операций. Новизна технических решений подтверждается 17 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения и полезные модели. Результаты исследований доведены до опытных образцов машин и защищены в 4 кандидатских диссертациях и докторской.

247

Рисунок 7 ‒ Агрегат для двухэтапной технологии сушки зерна семян, выпускаемый ООО «Техноград»

2. Исследования по совершенствованию математических моделей технологических процессов машин для производства продукции растениеводства позволили разработать более 20 компьютерных программ, которые используются в учебном процессе на кафедре, в более чем в половине аграрных вузов России. Созданные и изготовленные высевающие аппараты сеялок точного высева позволяют сократить затраты на производство пропашных культур в 1,3…1,9 раза за счет снижения расхода семян, количества технологических операций и увеличения урожайности. Их новизна подтверждена 11-ю авторскими свидетельствами и патентами. На основе исследований защищены 3 диссертации - докторская и две кандидатских.

3. Результатом исследований преподавателей кафедры и студентов совместно с

ООО «Техноград» по теме «Разработка технологий и технических средств для сушки и очистки зерна и семян» явились усовершенствованные технологии послеуборочной обработки семян сельскохозяйственных культур, изготовленные опытные образцы машин и оборудования для сушки и очистки семян, позволяющие увеличить производительность и снизить удельные затраты энергии в 1,2-1,8 раза в зависимости от заменяемого оборудования и повысить выход семян требуемого качества. Часть разработанных машин выпускается ООО «Техноград» по заявкам хозяйств. Новизна технологий и технических средств подтверждена более чем 50-ю авторскими свидетельствами и патентами. Результаты проведенных исследований защищены в 4 кандидатских и 2 докторских диссертациях.

4.Для использования студентами результатов проведенных исследований подготовлены и изданы 5 монографий, 16 учебных пособий, в том числе 8 их них с ГРИФами МСХ РФ и УМО по агроинженерному образованию вузов РФ и 5 сборников рекомендаций для специалистов сельскохозяйственных предприятий для повышения эффективности производства продукции растениеводства с использованием созданных технологий и машин.

Список литературы

1. Торбеев, З.С. Картофелепосадочные машины. Теория, конструкция и расчет/ З.С. Торбеев, Н.М. Постников . − М., Свердловск: Гос. научно-техн. изд-во машиностроительной литературы. 1963. – 146 с.

249

2.Волошин, В.А. Индустриальная технология выращивания кормовой свеклы: Рекомендации для специализированных хозяйств / В.А. Волошин, А.Ф. Кошурников, А.С. Кротких.

Пермь, 1991. – 72 с.

3.Киров, В.С. Повышение эффективности процессов внесения удобрений и химмелиорантов за счет оптимизации конструктивных и технологических параметров агрегатов: дис. … д-ра техн. наук: 05.20.01/ В.С. Киров. − Санкт-Петербург-Пушкин, 1997. - 516с.

4.Кошурников, А.Ф. Методологические аспекты использования компьютеров для исследования, совершенствования и изучения моделей технологических процессов сельскохозяйственных машин: дис. …. в виде научного доклада на соискание ученой степени д-ра техн. наук: 05.20.01 и 13.00.08./ А.Ф. Кошурников. − Санкт-Петербург-Пушкин, 2000. - 83с.

5.Кошурников, А.Ф. Пунктирный посев пропашных культур и формирование густоты насаждений: монография/А.Ф. Кошурников. МСХ РФ, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА.-Пермь: ИПЦ «Прокростъ», 2015. - 218с.

6.Галкин, В.Д. Технологии, машины и агрегаты послеуборочной обработки зерна и подготовки семян: монография / В.Д. Галкин, А.Д. Галкин; Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский государственный аграрно-технологический университет имени академика Д.Н. Прянишникова». − Пермь: ИПЦ «Прокростъ», 2021 – 234 с.

7.Галкин, В.Д. Сепарация семян в вибропневмоожиженном слое: технология, техника, использование: монография/ В.Д. Галкин, В.А. Хандриков, А.А. Хавыев; под общ. ред. В.Д. Галкина; М-во с.-х РФ; федеральное гос. бюджетное образов. учреждение высш. образов. «Пермский гос. аграрно-технологический университет им. акад. Д.Н. Прянишникова».- Пермь: ИПЦ «ПрокростЪ», 2017 – 170 с.

УДК 539.4

ОЦЕНКА НА ПРОЧНОСТЬ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКОЙ СТРЕЛЫ ПОДЪЁМНОГО КРАНА С ПРИМЕНЕНИЕМ СИСТЕМЫ MATHCAD

В.А. Елтышев, Ю.А. Барыкин

ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ, г. Пермь, Россия

E-mail: eltyshev.v@mail.ru, mkc-bya@mail.ru

Аннотация. В статье рассмотрена задача, в которой выполнена оценка на прочность двухступенчатой телескопической стрелы подъёмного крана с применением сис-

темы MathCad.

Ключевые слова: телескопическая стрела, подъёмный кран, гидроцилиндр, метод сечений, изгибающий момент, осевой момент сопротивления сечения изгибу, условие прочности, опасное сечение.

Введение. Решение инженерных задач, связанных с прочностью силовых элементов наземного транспорта, представляет собой достаточно трудоёмкую работу. С помощью инженерной системы MathCad становиться возможным решение такого рода задач в компактном исполнении с автоматизированными графиками.

Материалы и методы.

Схема телескопической двухступенчатой стрелы крана представлена на рисунке 1, где стрела рассматривается в качестве статически определимой двухопорной балки. Исходные данные к оценке следующие:

250