- •Передмова
- •1.1.1. Завдання та наукові основи механічного обробітку ґрунту
- •1.1.2. Операції, способи, машини і знаряддя для обробітку ґрунту
- •1.1.3. Ґрунт як об’єкт обробітку
- •1.2.1. Теоретичні основи технологічного процесу оранки
- •1.2.2. Ножі та теорія різання ґрунту лезом
- •1.2.3. Плужні корпуси та взаємодія клину з ґрунтом
- •1.2.5. Визначення параметрів польової дошки
- •1.2.7. Особливості швидкісних робочих поверхонь плужних корпусів
- •1.2.8. Сили, що діють на плужний корпус
- •1.2.9. Тяговий опір плуга
- •1.2.10. Обґрунтування схеми розміщення робочих органів на рамі плуга
- •1.2.11. Умови рівноваги плуга
- •1.3. Теорія та розрахунок дискових ґрунтообробних машин і знарядь
- •1.3.1. Основні геометричні параметри дисків
- •1.3.2. Регульовані технологічні параметри та процес роботи дисків
- •1.3.3. Силова характеристика і тяговий опір дискових робочих органів
- •1.4. Теорія та розрахунок зубових борін
- •1.4.1. Робочі органи і процес роботи зубових борін
- •1.4.2. Розміщення зубів на рамі борони
- •1.4.3. Рівновага і тяговий опір зубової борони
- •1.5. Теорія та розрахунок культиваторів
- •1.5.1. Робочі органи культиваторів та їхні параметри
- •1.5.2. Дія полільних і універсальних лап на коріння бур’янів
- •1.5.3. Взаємне розміщення полільних і універсальних лап
- •1.5.4. Дія розпушувальних лап на ґрунт і їх взаємне розміщення
- •1.5.5. Система кріплення лап до рами та стійкість ходу по глибині
- •1.5.6. Визначення основних параметрів культиваторів
- •1.6.1. Робочі органи фрез, проріджувачів і штангових культиваторів
- •1.6.2. Процес роботи і траєкторія руху робочих органів фрези та проріджувача
- •1.6.3. Основні параметри роботи фрези
- •1.6.4. Витрати потужності для роботи фрези
- •1.6.5. Визначення основних параметрів фрези
- •1.7. Теорія та розрахунок котків
- •1.7.1. Процес дії котка на ґрунт
- •1.7.2. Визначення параметрів котка
- •1.7.3. Опір перекочуванню котка
- •Основи теорії та розрахунку машин для сівби і садіння
- •2.1. Основні властивості насіння
- •2.1.1. Технологічні властивості насіння
- •2.1.2. Закономірності руху насіння
- •2.2. Типи робочих органів сівалок
- •2.2.1. Основи розрахунку котушкових висівних апаратів
- •2.2.2. Основи теорії та розрахунку дискових висівних апаратів
- •2.2.3. Основи теорії та розрахунку пневматичних висівних апаратів
- •2.2.4. Основи теорії сошників
- •2.3. Типи робочих органів машин для садіння
- •2.3.1. Основи теорії картоплесадильних машин
- •2.3.2. Основи теорії машин для садіння розсади
- •Основи теорії та розрахунку машин для внесення добрив
- •3.1. Способи внесення добрив, види добрив та їхні технологічні властивості
- •3.2. Типи робочих органів машин для внесення мінеральних добрив
- •3.2.1. Основи теорії дискових дозувальних апаратів
- •3.2.2. Основи теорії відцентрових розсіювальних дисків
- •3.3. Типи робочих органів машин для внесення органічних добрив
- •3.3.1. Вибір і обґрунтування параметрів конвеєрного дозувального апарата
- •3.3.2. Вибір і обґрунтування параметрів розкидального апарата органічних добрив
- •Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин
- •4.1. Основи теорії розпилення рідин і порошків
- •4.1.1. Механічне розпилення рідин
- •4.1.2. Утворення електрично заряджених аерозолів
- •4.1.3. Розпилення порошків
- •4.1.4. Конденсаційне утворення аерозолів
- •4.1.5. Вплив розмірів краплин на ефективність обприскування і обґрунтування оптимальної дисперсності
- •4.2. Технологічний розрахунок робочих органів обприскувачів
- •4.2.1. Розрахунок параметрів баків і мішалок
- •4.2.2. Розрахунок параметрів насосів
- •4.2.3. Розрахунок параметрів розпилювальних пристроїв
- •4.3. Технологічний розрахунок робочих органів протруювачів
- •4.4. Технологічний розрахунок робочих органів обпилювачів
- •5.1. Подільники і стеблепідіймачі
- •5.1.1. Основи теорії, призначення, типи і застосування подільників
- •5.1.2. Основи теорії, призначення, типи і застосування стеблепідіймачів та гичкопідіймачів
- •5.2. Мотовила
- •5.2.1. Призначення, типи і застосування мотовил
- •5.2.2. Основи теорії та розрахунку мотовил
- •5.3. Різальні апарати
- •5.3.1. Призначення, типи і застосування різальних апаратів
- •5.3.2. Параметри, що впливають на різальну здатність ножа
- •5.3.4. Ротаційні різальні апарати з вертикальною віссю обертання. Типи. Основи теорії та розрахунку
- •5.3.6. Ротаційні різальні апарати з горизонтальною віссю обертання. Основи теорії та розрахунку
- •5.4. Вальцьові апарати
- •5.4.1. Типи і призначення вальцьових апаратів
- •5.4.2. Основи теорії та розрахунку вальцьових апаратів
- •5.5. Подрібнювальні апарати
- •5.5.1. Призначення, типи і застосування подрібнювальних апаратів
- •5.5.2. Основи теорії та розрахунку подрібнювачів кормозбиральних комбайнів
- •5.6. Транспортувальні пристрої жаток
- •5.6.1. Призначення, типи і застосування транспортувальних пристроїв жаток
- •5.6.2. Основи теорії та розрахунку транспортувальних пристроїв жаток
- •5.7. Обчісувальні пристрої
- •5.7.1. Призначення, типи і застосування обчісувальних пристроїв
- •5.7.2. Основи теорії та розрахунку обчісувальних пристроїв
- •5.8. Підбирачі
- •5.8.1. Призначення, типи і застосування підбирачів
- •5.8.2. Основи теорії та розрахунку підбирачів
- •Основи теорії та розрахунку робочих органів молотарок зернозбиральних комбайнів
- •6.1. Молотильно-сепарувальні пристрої
- •6.2. Соломовідокремлювачі
- •6.2.1. Призначення і типи соломовідокремлювачів
- •6.2.2. Основи теорії та розрахунку соломовідокремлювачів
- •6.3. Очисники зерна
- •6.3.1. Призначення, типи, параметри і режим роботи очисників зерна
- •6.4. Домолочувальні пристрої
- •6.4.1. Призначення, типи, параметри і режим роботи домолочувальних пристроїв
- •6.5. Бункери для зерна
- •6.5.1. Елементи конструкції і параметри бункерів для зерна
- •6.5.2. Тривалість заповнення і розвантаження бункера
- •6.6. Продуктивність і пропускна здатність комбайна
- •Основи теорії та розрахунку робочих органів для згрібання і пресування сіна
- •7.1. Типи робочих органів і процес згрібання сіна
- •7.2. Обґрунтування параметрів і режимів роботи поперечних граблів
- •7.4.1. Типи робочих органів пресів
- •7.4.2. Обґрунтування параметрів пресувальної камери
- •Основи теорії робочих процесів машин для збирання кукурудзи на зерно
- •8.2. Основні робочі органи кукурудзозбиральних машин
- •8.4. Пропускна здатність і швидкість обертання відокремлювальних вальців
- •8.5.1. Вибір розмірів і частоти обертання очисних вальців
- •Основи теорії та розрахунку машин для післязбиральної обробки зерна
- •9.1. Принципи очищення і сортування зерна
- •9.2. Способи очищення і сортування зерна
- •9.3. Фізико-механічні властивості зернових сумішей
- •9.3.1. Геометричні розміри насіння
- •9.3.2. Аеродинамічні властивості зернових сумішей
- •9.3.3. Інші властивості зернових сумішей
- •9.4. Робота плоских решіт
- •9.4.1. Умови переміщення матеріалу на решеті, що коливається
- •9.4.2. Умови проходження зерна крізь отвори решета
- •9.4.3. Повнота розділення зерна і режим роботи решіт
- •9.4.4. Кінематичний режим роботи решіт
- •9.4.5. Навантаження на решета та їх продуктивність
- •9.5. Робота циліндричного трієра
- •9.5.1. Теоретичні основи роботи трієра
- •9.5.2. Випадання зерна з комірки трієра і установлення приймального лотока
- •9.5.3. Режим роботи циліндричного трієра
- •9.5.4. Продуктивність трієра
- •9.6. Фрикційне очищення
- •9.7. Повітряні системи
- •9.7.1. Робочий процес у вертикальному каналі з нагнітанням повітря
- •9.7.2. Робочий процес похилого повітряного потоку
- •9.8. Теорія та розрахунок вентиляторів
- •9.8.1. Типи вентиляторів
- •9.8.2. Основне рівняння вентилятора
- •9.8.3. Вибір вентилятора
- •9.9. Основи теорії сушіння зерна
- •9.9.1. Властивості зерна як об’єкта сушіння
- •9.9.2. Загальна схема процесу сушіння
- •9.9.3. Режим роботи і продуктивність сушарок
- •Основи теорії та розрахунку бурякозбиральних машин
- •10.2. Основи розрахунку параметрів апаратів для зрізування гички та очищення головок коренеплодів
- •10.2.1. Апарати для зрізування гички
- •10.2.2. Очисники головок коренеплодів цукрових буряків на корені
- •10.3. Типи та основні параметри викопувальних робочих органів
- •10.3.1. Лемішні викопувальні робочі органи
- •10.3.2. Дискові викопувальні робочі органи
- •10.3.3. Роторні викопувальні робочі органи
- •10.4. Вибір, обґрунтування і розрахунок основних параметрів очищувальних робочих органів
- •Основи теорії та розрахунку машин для збирання картоплі
- •11.1. Машини і способи збирання картоплі
- •11.3. Типи та основні параметри підкопувальних робочих органів
- •11.4. Вибір та обґрунтування основних параметрів пруткового елеватора і грохота
- •11.5. Типи сортувальних робочих органів
- •11.6. Визначення основних параметрів сортувальної роликової поверхні
- •Основи теорії та розрахунку машин для збирання льону
- •12.1. Характеристика льону як об’єкта збирання
- •12.2. Машини і способи збирання льону
- •12.3.1. Типи бральних апаратів
- •12.3.2. Основи теорії бральних апаратів
- •12.4. Льонозбиральні комбайни
- •12.4.1. Типи і робочий процес льонозбиральних комбайнів
- •12.4.2. Вибір та обґрунтування основних параметрів обчісувальних апаратів
- •Список використаної літератури
Розділ 2
Розділ 2
ОСНОВИ ТЕОРІЇ ТА РОЗРАХУНКУ МАШИН ДЛЯ СІВБИ І САДІННЯ
2.1. Основні властивості насіння
2.1.1. Технологічні властивості насіння
Під технологічними властивостями насіння розуміють лише ті його властивості, які істотно впливають на характер і закономірнос- ті процесу висіву (садіння). Такими властивостями є форма, розмі- ри, щільність і маса, фрикційні властивості, здатність насіння чи- нити опір деяким видам деформацій тощо.
Форма насіння може бути еліпсо-, куле-, сочевице-, бобово- або пірамідоподібною.
Розміри насіння характеризуються довжиною l, шириною b і то- вщиною δ. Довжина насіння зернових культур змінюється від 4,0 (яра пшениця) до 18,6 мм (овес), просапних культур — від 1,8 до 13,5 мм; ширина — від 1,4 до 4,0 мм; товщина — від 1,0 до 4,5 мм; ширина насіння просапних культур — від 1,5 до 11,5 мм; товщи- на — від 1,5 до 8,0 мм.
Форма і розміри насіння впливають на процес висипання насін- ня із отвору бункера. Від них залежить вибір типу висівного апара- та і параметрів комірок висівних дисків сівалок точного висіву.
Щільність насіння ρ визначається відношенням маси до його об’єму. Щільність насіння основних польових культур становить від 1,0 (овес) до 1,4 т/м3 (горох). На її значення впливають вологість, вміст повітря в ендоспермі й хімічний склад насіння. Чим більша щільність насіння, тим вища їх польова схожість.
Абсолютна маса насіння — це маса 1000 насінин у грамах, що відповідає середній масі однієї насінини в міліграмах. У зернових культур вона становить 20…42 г; у кукурудзи — 150…300; гороху — 100…200; проса — 7…9 і у гречки — 15…25 г. Цим терміном корис- туються тоді, коли потрібно детальніше охарактеризувати якість насіння (наприклад, у насінництві).
Об’ємна маса насіння визначається їх абсолютною масою Ga і коефіцієнтом заповнення об’єму kщ (щільність пакування), що є від-
ношенням фактичної маси одиниці об’єму зерна (1 л насіння в гра- мах) до теоретичної маси того самого об’єму Gт. Об’ємна маса насін-
124
Основи теорії та розрахунку машин для сівби і садіння
ня основних зернових культур змінюється від 400…565 (овес) до 750…880 г/л (озима пшениця); кукурудзи — 700…865 г/л.
Значення коефіцієнта щільності заповнення насіння змінюється в широких межах. Для насіння основних зернових колосових куль- тур kщ = 0,58…0,65. Масу 1000 насінин і абсолютну масу слід врахо-
вувати при розрахунку норми висіву насіння і перерахунку із зада- ної норми, що визначена в кількості зерна на 1 га, на норму, що ви- ражається в кілограмах на гектар (кг/га).
Міцність насіння визначають, ураховуючи навантаження, що призводить до травмування насіння і зниження їх сходів та вро- жайності. Для насіння бавовнику та сої міцність становить 49…52 Н, кукурудзи — 49…59 Н і т.д. Її слід ураховувати при визначенні оп- тимальних параметрів робочих органів і режимів їх роботи.
Пружність насіння характеризується коефіцієнтом відновлен- ня при ударі, тобто відношенням нормальних складових швидко- стей насіння відповідно до і після удару по поверхні. Коефіцієнт пружності змінюється в широких межах (наприклад, для гороху —
0,30…0,42).
Співударяння в робочих органах спостерігається при виконанні різних процесів: у зернових сівалках — під час руху насіння по на- сіннєпроводам і потраплянні на дно борозенки, в просапних — під час роботи від’єднувачів та виштовхувачів, у процесі гніздоутворення.
Фрикційні властивості. Основний вид тертя насіння — тертя ковзання. Як правило, тертя насіння має невелике значення й істо- тно не впливає на закономірність руху насіння.
Для насіння пшениці, ячменю і кукурудзи динамічний коефі- цієнт зовнішнього тертя fд становить 0,3…0,5. Зі статичним коефі-
цієнтом fст він співвідноситься так:
fд = (0,6…0,7) fст.
Коефіцієнт внутрішнього тертя насіння основних зернових культур f ′ = 0,44…0,57.
Кут природного укосу насіння залежить від його вологості. У разі збільшення вологості пшениці від 11 до 15 % кут природного укосу збільшується від 34 до 37°. Критична вологість зерна становить
14…15 %.
2.1.2. Закономірності руху насіння
Висипання насіння з отворів бункерів та місткостей сівалок ха- рактеризується закономірністю руху сипких тіл. За даними профе- сора О.М. Семенова, насіння висипається з отворів за п’ять етапів. Спочатку висипаються нижні шари насіння, внаслідок чого рівень
125
Розділ 2
усієї маси насіння рівномірно знижується. При цьому насіння по- вертається боковою віссю за напрямком руху, а напрямок висипан- ня поширюється від отвору до верхнього рівня насіння. Витрати на- сіння на першому етапі визначають за законом витікання рідини із отвору:
Q1 = µS 2gh, |
(2.1) |
де Q1 — витрати насіння, см3/с; µ — коефіцієнт опору; S — площа отвору, см2; g — прискорення вільного падіння, м/с2; h — висота
стовпа насіння, см.
Коли рівень насіння в місткості досягає певної висоти h1 над
отвором, із якого висипається насіння, створюється динамічне роз- вантажувальне склепіння, що має форму параболоїда. Перший етап висипання переходить у другий, під час якого насіння падає з пев- ної висоти, яку визначають за виразом
h |
= rз |
, |
(2.2) |
1 |
f ′ |
|
|
де h1 — висота склепіння, см; rз — зведений радіус отвору, см, що
дорівнює подвійному гідравлічному радіусу; f ′ — коефіцієнт внут-
рішнього тертя.
Витрати на другому етапі, см3/с:
Q |
|
=1,47λλ |
S |
r |
|
0,5 |
, |
(2.3) |
|
II |
|
з |
|
||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
f |
′ |
|
|
де λ, λ1 — коефіцієнти витрат, що залежать від питомої маси і щіль-
ності укладання, розмірів насіння і радіуса вихідного отвору.
За даними О.М. Семенова, для пшениці λ = 1, а λ1 = 0,68…0,93.
Тільки-но процес висипання поширюється до верхнього рівня, створюється воронка — починається третій етап.
Насіння, що знаходиться поза межами центрального стовпа, сті- кає у воронку під кутом природного укосу, таким чином забезпечу- ється поповнення потоку насіння. Відмінність у швидкостях руху центрального потоку і стічних бокових шарів призводить до певного заглиблення воронки, а також до збільшення її діаметра через за- валювання бокових шарів зерна на межі з центральним стовпом. Витрати на третьому етапі, см3/с:
QIII = (1,47kплSrз0,25 ) f ′0,5. |
(2.4) |
Коли верхній рівень насіння, що постійно знижується, досягає висоти динамічного розвантажувального склепіння, склепіння руй-
126
Основи теорії та розрахунку машин для сівби і садіння
нується і висипання уповільнюється — починається четвертий етап. Витрати на цьому етапі визначають за формулою (2.4). Проте оскіль- ки висота склепіння зменшується і прямує до нуля, витрати в кінці дорівнюватимуть нулю. На п’ятому етапі насіння висипається по похилій площині дна бункера.
Отже, встановлюється певна черговість витікання зерна: спочат- ку витікає насіння центрального стовпа, починаючи з нижнього шару і закінчуючи верхнім, потім насіння бокових шарів, починаю- чи з верхнього і закінчуючи нижнім.
Аналіз виразів (2.1) — (2.3) засвідчує, що витрати зерна не зале- жать від висоти шару насіння в місткостях над отвором. Вони змен- шуються лише тоді, коли зовнішні сили прогинають еластичне роз- вантажувальне склепіння або на дні насіннєвого ящика залишаєть- ся менший шар насіння, ніж висота цього склепіння. В цей період видно, що витрати матеріалу при вільному витіканні залежать пе- реважно від площі перерізу вихідного отвору.
Якщо переріз вихідного отвору зменшується, то витікання насін- ня крізь отвір може зупинитися, хоча діаметр отвору в цей момент ще значно більший від середнього поперечного розміру зерна. За експериментальними даними О.М. Семенова, витікання насіння крізь отвір зупиниться тоді, коли
rкр ≤ 4 ab, |
(2.5) |
де rкр — критичний радіус отвору, мм; |
ab — середній поперечний |
розмір зерна (для пшениці становить 2,2 мм; ячменю — 2,4; кукуру-
дзи — 3,2 мм).
Беручи за основу закономірності вільного витікання сипкого сільськогосподарського матеріалу із місткості, можна обґрунтувати її основні параметри.
Ширину днища bдн визначають за формулою |
|
bдн = d0 + 2b1 , |
(2.6) |
де d0 — оптимальний діаметр вихідного отвору; b1 = 20…40 мм —
припуск на кожну зі сторін отвору.
Передні та задні стінки місткості встановлюють під кутом до ос- нови, що дорівнює подвоєному куту тертя висівного матеріалу по фарбованій металевій поверхні.
Довжину місткості lм обчислюють за виразом
lм = b(Z +1), |
(2.7) |
де b — ширина міжрядь; Z — кількість сошників.
Площу поперечного перерізу місткості визначають за формулою
127