FEASIBILITY OF THE GRANULAR FERTILIZER DISTRIBUTOR'S BLADE FORM


Cite item

Abstract

Using fertilizers, in line with other agrotechnical activities, is one of the most important means for increasing soil fertility, as well as agricultural products performance. Domestic and foreign experience shows us that yield capacity can grow almost 1.5-fold due to fertilizers. Nowadays the surface type of using hard organic and mineral fertilizers by means of body spreaders is considered to be one of the simplest technically and most effective ways. Being the object of the research, the experimental mineral and organo-mineral granular fertilizers spreader is a van-type lowboy, equipped with a belt conveyor and a vertical rotor with a horizontal axis of rotation. In addition to load bearing characteristics, rotational movement of the operative parts in the casing of the rotary drum provides for air drag, which influences the trajectory of fertilizers flight. Pattern of fertilizer distribution, flight distance of fertilizer particles and horsepower input of the gear system depend on the design features of the operative parts of the pneumatic-mechanical rotor. The objective of the research is to define travel speed of fertilizer particles along vanes in case of constant fertilizer input with air drag in versions with radial position of vanes, bent backwards and forwards to some angle. The main research techniques are a graphical and analytical method and analysis of the component force which operates on the blade's surface. As for the drum with a diameter of 920 mm, at rotation frequency of 850 min-1, the best performance was shown by the through blade. They may reduce the friction force of the casing of rotor. Besides, they can concentrate fertilizers in the center of a blade, and achieve qualitative work of the fertilizer spreader, is ascertaining.

Full Text

Введение Наиболее простым в техническом исполнении и эффективным способом внесения органических и минеральных удобрений является поверхностный, с применением кузовных разбрасывателей [1-3]. Повышение равномерности распределения удобрений решается созданием и проверкой рабочих органов с различными конструктивно-режимными параметрами. Во многих странах мира, в том числе и в России, используют разбрасыватели гранулированных удобрений с рабочими органами в виде дисков, расположенных на вертикальной оси вращения. Однако у таких рабочих органов есть существенный недостаток: при увеличении количества подаваемых удобрений, часть материала не успевает достигнуть поверхности лопаток и сходит прямо с диска, не разогнавшись до необходимой скорости. Для устранения этой проблемы рекомендуется использование роторных рабочих органов на горизонтальной оси вращения. Основным показателем, определяющим качество внесения удобрений данным видом рабочих органов, помимо равномерности распределения частиц по полю, является дальность их вылета. a = 2j R2 a2f2 Цель исследования Цель данной работы состоит в обосновании формы выгрузных лопаток пневмомеханического роторного рабочего органа расположенного на горизонтальной оси вращения, оказывающих влияние на дальность и равномерность распределения удобрений по поверхности поля. Материалы и методы исследования Основным показателем, определяющим дальность вылета удобрений, являются конструктивные особенности рабочего органа [4]. При рассмотрении физики процесса выброса удобрений [5, 6] выяснилось, что на удобрения, при высыпании с ленточного транспортера на лопатки вращающегося ротора, действует сила тяжести mg, сила инерции ma и сила трения Fj> груза о стенки кожуха. Тогда вертикальная составляющая суммарной силы действия груза на поверхность лопатки YJP = mg + ma + . (1) Исходя из условия a = S2 / R и используя уравнение (1), определим ускорение груза в зависимости от угла поворота лопатки [ a = &'(ф)] в диапазоне начала и конца выгрузки: Вертикальная составляющая силы , где Р' - угол естественного откоса груза в двидействуя на порцию груза лопатки, вызывает жении. боковое давление: Заменив составляющие выражения (2) их Рб =(mg + ma) ctgP', (2) значениями, получим: (Ra2 + g) (cosxp- sinф) + gf (cosф + sinф) Величина боковой силы (горизонтальная составляющая У~Р) будет также зависеть от объема груза на лопатке и ее формы, При этом, распределение бокового давления для плоской лопатки примет вид, представленный на рисунке 1. По расчетным значениям Рб для каждого слоя строим эпюры этих сил, действующих в боковом направлении в точках соприкосновения со стенками барабана. Из рисунка 1 видно, что Рб растет с увеличением порции груза на лопатке. Следует отметить, что на частицы груза, находящиеся у стенок кожуха, действует сила трения: ^тр = f Pб, где f - коэффициент трения удобрения о стенку кожуха. B H Высота порции удобрения: (3) где B - ширина лопатки; Р - угол естественного откоса удобрений в покое. m где m - масса груза; у - плотность груза; B и L -соответственно ширина и длина лопатки; Р' - угол естественного откоса удобрений в движении. у B Lcosft В результате вертикальная составляющая суммарной силы действия удобрения на поверхность лопатки примет вид: ZP = 2mg + m-j= (Rco2 + g ) (cosp- smcp) + gf (cosp + smcp) -^R2 ю2 f2 + R2 ю2 (cosp + smcp) + gR (cosp + smcp) + gRf (sinp - coscp) Уменьшить действие боковой силы можно путем уменьшения значения Н. Для этого целесообразно использовать лопатки ротора с бортами (рис. 2, а) или желобообразными (рис. 2, б). Предлагаемые конструкции лопаток снижают силу трения удобрений о стенки кожуха, затраты мощности на привод рабочих органов и позволяют корректировать дальность выброса удобрений. Создаваемый вращающимися лопатками воздушный напор также снижает действие боковой силы. Величина воздушного напора определяется экспериментальным путем по соответствующей методике. Результаты исследования и их обсуждение Для подтверждения данной теории проводили экспериментальную проверку рабочего органа. Во время полевых экспериментов c учетом физико-механических свойств гранулированных удобрений исследовалось влияние основных конструктивных параметров роторного рабочего органа на длину полосы рассева и равномерность распределения удобрений. Для этого были разработаны и экспериментально проверены три варианта лопаток рабочего органа: плоские, с бортами и желобообразные (рис. 3). Разбрасыватель, загруженный гранулированными органо-минеральными удобрениями, агрегатировали с трактором МТЗ-82 (рис. 4). Исследования траектории полета удобрений и равномерности их распределения позволили подтвердить наиболее приемлемую форму лопаток для достижения максимальной дальности вылета частиц удобрения. Установлено, что желобобразная форма лопаток, в сравнении с остальными, позволяет концентрировать массу удобрений в центре лопатки, образуя более плотный поток. Дальность вылета при работе желобообразных ло- паток, в сравнении с остальными, была максимальной и составила 18 м (рис. 5). Исследованиями также установлено, что желобообразная форма лопаток позволяет добиться максимальной скорости вылета частиц удобрения и обеспечивает минимальный процент дробления. Однако высота пиковых точек вертикального веера доходит до 3,5 м и приводит к недопустимому по агротребованиям значению коэффициента вариации - 14,2 %. Данный недостаток устраняли с помощью разработанной конструкции дефлектора, корректирующего поток удобрений, что позволило добиться допустимого по агротребованиям значения коэффициента вариации - 9,86 % (рис. 6). Выводы Желобообразная форма лопаток рабочего органа в сравнении с плоской и с бортами позволяет уменьшить силу трения удобрений о стенки кожуха до 50 %. Конструктивные особенности желобоо-бразных лопаток позволяют концентрировать удобрения в центре лопатки, создавая более плотный поток при выбросе, что тем самым повышает дальность их вылета до 18 м и равномерность распределения до 9,86 %. 10 РАССТОЯНИЕ. М Рис. 6. Характер распределения удобрений по поверхности поля при использовании лопаток различной формы
×

About the authors

A. A Shwartz

Kursk State Agricultural Academy named after I.I. Ivanov

Email: kurskgsha@gmail.com
DSc in Agriculture

B. P Besedin

Kursk State Agricultural Academy named after I.I. Ivanov

Email: kurskgsha@gmail.com

References

  1. Репетов А.Н., Лепшеев О.М. Машины для внесения минеральных удобрений // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1997. № 8. С. 10-11.
  2. Краснощеков Н.В., Липкович Э.И. Концепция разработки системы машинных технологий в растениеводстве // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2008. № 6. С. 3-4.
  3. Шмонин В.А., Голиков А.И., Кузькина Т.И. Повышение эффективности использования машин для внесения минеральных удобрений и мелиорантов // ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш. 1991. 34 c.
  4. Шварц А.А., Беседин Б.П., Колесников Е.Ю. Обоснование конструктивно-режимных параметров рабочего органа низкорамного разбрасывателя удобрений // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2015. № 3. С. 203-207.
  5. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1970. 720 с.
  6. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 1986. 416 с.

Copyright (c) 2017 Shwartz A.A., Besedin B.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies