Основи теорії та розрахунку машин для внесення добрив
Відповідність дози внесення добрив заданій нормі їх розподілу на одиницю площі досягають за умови
µSρ 2gP = B v Q . |
(3.37) |
γ |
р м зад |
|
Для виконання цієї умови потрібно, щоб подача добрив насосом перевищувала максимальні витрати, зумовлені величинами Вр, vм і
Qзад. Отже,
qн > qmax.
Відповідність дози внесення добрив заданій нормі досягають від- криванням перепускного клапана.
Потужність, яка потрібна для приведення насоса в дію,
Nн = |
Pqн |
, |
(3.38) |
|
|||
|
η |
|
|
де P — тиск, що створюється |
насосом; qн — |
подача насоса; |
|
η = 0,6…0,8 — ККД насоса. |
|
|
|
3.3.Типи робочих органів машин для внесення органічних добрив
Машини для внесення твердих органічних добрив поділяють на кузовні розкидачі та розкидачі із куп. Найпоширенішими є кузовні розкидачі, які складаються з двох основних робочих органів: ланцю- гово-планчатого конвеєра-дозатора та двох шнеково-лопаткових ба- рабанів.
3.3.1.Вибір і обґрунтування параметрів конвеєрного дозувального апарата
Секундна подача добрив ланцюгово-планчатим конвеєром зале- жить від його швидкості, конструктивної ширини, товщини шару добрив (висоти кузова) та щільності добрив (рис. 3.4):
q = ρuкBкH, |
(3.39) |
де q — секундна подача добрив; ρ — щільність добрив; ик — швид- кість конвеєра; Вк — конструктивна ширина конвеєра; H — висота
шару добрив у кузові.
З іншого боку, при заданих значеннях дози внесення, швидкості руху машини і ширини захвату секундна подача добрив
165
Розділ 3
Рис. 3.4. Схема робочого проце- су гноєрозкидача:
1, 2 — нижній і верхній барабани;
3 — конвеєр; 4 — кузов
qз = QBpvм, |
(3.40) |
де Q — доза внесення добрив; Вр —
робоча ширина захвату машини; vм — швидкість руху машини.
Оскільки значення конструктив- ної ширини конвеєра Вк, товщини
шару добрив Н та робочої ширини захвату машини Вр сталі, то щоб
установити розкидач на задану дозу внесення добрив Q за певного зна- чення щільності добрив ρ, потрібно змінити швидкість конвеєра ик або
швидкість машини vм. При техніч- ному налагодженні
q = qз, |
(3.41) |
тому прирівнявши праві частини формул (3.39) і (3.40) і розв’язавши вираз відносно швидкості конвеєра ик, знайдемо
u = |
QBpvм |
. |
(3.42) |
|
|||
к |
qBкH |
|
|
|
|
||
Із виразу (3.42) видно, що при зміні значення щільності добрив ρ налагодження машини має бути змінене варіацією швидкості кон- веєра ик.
3.3.2.Вибір і обґрунтування параметрів розкидального апарата органічних добрив
Для розкидання органічних добрив використовують роторні при- строї з горизонтальною віссю обертання. Робочий процес таких при- строїв складається з двох фаз: відносного переміщення часточок доб- рив по лопаті ротора (барабана, бітера) і вільного польоту часточки добрив під дією отриманої нею кінетичної енергії та сили ваги.
П е р ш а ф а з а починається з моменту виходу лопаті із маси добрив при повертанні її на кут γ0 (рис. 3.5) і характеризується ру-
хом часточок у вертикальній площині вздовж лопаті. При цьому на частину добрив масою m діють такі сили:
y сила ваги
G = mg; |
(3.43) |
166
Основи теорії та розрахунку машин для внесення добрив
Рис. 3.5. Схема для розрахунку процесу розкидання органічних добрив ро- торним апаратом з горизонтальною віссю обертання:
а — діючі сили; б — схеми руху
y відцентрована сила інерції
Fвц = mω2r;
y коріолісова сила
Fк = 2mωr&.i ;
.
Fтр = f(mg cosωt + 2mωr&i ).
(3.44)
(3.45)
(3.46)
|
Умова |
руху часточки добрив по лопаті в першому |
квадраті |
||
|
при γ ≤ |
π |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
.& |
|
|
|
|
|
2 |
(3.47) |
|
|
|
|
mω ri −mg sin γ ≥ Fтр = f(mg cosωt + 2mωvr ). |
||
Із рівняння (3.47) можна визначити відносну швидкість часточки
вздовж лопаті:
= . vr r&i
та її кінцеве значення при ri = r.
Дальність розкидання добрив залежить від абсолютної швидко- сті часточок цих добрив у момент сходження з лопаті. Абсолютна швидкість va складається з геометричної суми переносної (коло-
167
Розділ 3
(колової) ve і відносної vr швидкостей — уздовж лопаті
|
|
|
ve = ωr; |
|
|
(3.48) |
|
|
|
va = ωr +vr . |
|
||
|
|
|
|
|
||
У сучасних |
машинах для |
внесення |
органічних |
добрив |
||
vr ≈ 4,0…4,2 |
м/с; |
ve ≈ 12,0…12,5 |
м/с; va = |
12,8…13,2 |
м/с. Кут |
|
|
|
≈ 16…19°. |
|
|
|
|
ψ ≈ arctg vvr |
|
|
|
|||
|
e |
|
|
|
|
|
Отже, відносна швидкість vr значно менша, ніж колова ve й істот- но не впливає на швидкість va, тому для спрощення розрахунків можна вважати
va ≈ ve.
Для того щоб часточки органічних добрив летіли якомога далі, вони мають сходити з лопаті у першому квадраті (див. рис. 3.5) за умови
γ0 + ωt < 90°, |
(3.49) |
що залежить від товщини шару добрив, тобто чим він більший, тим більший кут γ0 , при якому добрива починають злітати з лопаті. У
машинах для внесення органічних добрив γ ≈ 30°. Оскільки часточ- ки добрив мають різне розміщення по довжині лопаті, вони сходи- тимуть з неї в процесі повороту на кут
θ = ωt. |
(3.50) |
Цьому куту відповідає дуга А1А2. У конструкціях |
машин |
Q = 30…35°. |
|
Д р у г а ф а з а є рухом тіла, кинутого зі швидкістю |
|
va ≈ ve = ωr, |
(3.51) |
під кутом β до горизонту |
|
β = 90° − γ0 − ωt. |
(3.52) |
Рівняння руху часточок добрив без урахування опору повітря в параметричній формі з початком координат у точці А2 мають такий
вигляд:
x = v t cosβ; |
y = v tsinβ − gt2 . |
(3.53) |
|
a |
a |
2 |
|
|
|
|
|
168
Основи теорії та розрахунку машин для внесення добрив
Початок координат розміщений на висоті Н над поверхнею поля, тому в момент падіння часточки добрив на поверхню поля її коор- динати
y = −H.
Унаслідок цього час польоту tп визначають із умови |
|
|||||
|
−H = v t |
sinβ − gt2 |
, |
|
(3.54) |
|
|
a п |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
звідки |
|
|
|
|
|
|
|
v sinβ + |
v2 sin2 |
β + 2gH |
|
|
|
t = |
a |
a |
|
|
. |
(3.55) |
|
|
|
|
|||
п |
g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оскільки час польоту часточки добрива не може бути від’ємним, то у виразі (3.55) прийнято лише перше значення кореня зі знаком «плюс». Підставивши значення часу польоту часточки добрив tп із
виразу (3.55) у перше параметричне рівняння (3.53), визначають дальність польоту часточки добрив
|
v2 sin2β |
|
v cosβ |
v2 sin2 |
β + 2gH |
|
|
|||
x = |
a |
+ |
|
a |
|
a |
|
. |
(3.56) |
|
|
|
|
|
g |
|
|||||
|
2g |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Точніший результат отримаємо, якщо візьмемо |
|
|
||||||||
|
|
v |
a = |
ve + |
vr , |
|
|
(3.57) |
||
а кут нахилу вектора швидкості va до горизонту в момент зльоту з лопаті становить β+ψ.
Оскільки в розкидному барабані з горизонтальною віссю обертання робочі поверхні лопатей чи пасів розміщуються під кутом α до осі обер- тання барабана (кута падіння гвин- тової лінії), то виникає бокова скла- дова швидкості (рис. 3.6):
vб = va cosαsin α.
Завдяки цьому ширина смуги розкидання добрив перевищує конс- труктивну ширину захвату машини (Вр > Вк). Щоб підвищити продуктив-
ність машини, намагаються збіль-
Рис. 3.6. Схема розміщення ро- бочих елементів розкидних ба- рабанів і складові початкові швидкості польоту часточок добрив
169
Розділ 3
шити робочу ширину захвату машини Вр. Максимальне значення Вр відповідає vб = max, чого досягають при α = 45°.
Ширина розкидання органічних добрив залежить від дальності польоту l часточок добрив
Bp = 2l + Bк, |
(3.58) |
де |
|
l = vбtп. |
(3.59) |
У машинах для внесення органічних добрив при H = 1,6…0,7 м — tп = 0,16…0,17 с; l = 1,6…0,7 м; Вр = 5,0…6,2 м. Отже, Вр майже
втричі більша, ніж Вк.
Гноєрозкидачі працюють надійно (без забивання) за умови, що продуктивність розсіювального пристрою перевищує секундну про-
дуктивність конвеєра (qр ≥ qк ):
zbhπdбnб ≥ HBкuк, |
(3.60) |
де z — кількість розкидних лопатей; b — ширина смуги гною, яку захоплює лопать (при шнековій стрічці zb ≈ Bк ); h — висота захва-
ту маси гною (висота лопаті, стрічки тощо); dб — діаметр барабана; пб — частота обертання барабана; H — товщина шару добрив у причепі; ик — швидкість конвеєра.
Оскільки продуктивність розкидного пристрою залежить від час- тоти обертання барабана, то надійна робота барабана забезпечуєть- ся за умови
n ≥ |
HBкuк |
. |
(3.61) |
|
|||
б |
zbhπd |
|
|
|
б |
|
|
170