авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Обоснование параметров и режимов работы дискового скарификатора для предпосевной обработки семян многолетних бобовых трав

-- [ Страница 2 ] --

Таким образом, проведённые расчёты дают возможность определить место положения семени на диске и его скорость движения в данном месте.

III. Движение семени в приемном бункере скарификатора.

Движение семени в приёмном бункере (приемной камере) определяется кинетической энергией, накопленной семенем на вращающемся диске, и потенциальной энергией, определяемой высотой приёмного бункера скарификатора. При этом семя скатывается по стенкам бункера, происходит гашение скорости и далее оно движется, испытывая сопротивление воздушной среды и действия силы тяжести или вдоль стенок бункера в общем потоке семян. Поверхность бункера, по которой движется семя (масса семени ), задается уравнением: где функцию можно задать исходя из параметров конуса.

Движение семени представлено на рисунке 4, где показаны параметры конуса: радиус верхнего круга бункера – R3; радиус нижнего круга бункера – R5; высота бункера – L1; угол наклона образующей - . При этом . В этом случае . То есть, исходя из формулы окружности , получим уравнение поверхности , где - текущие координаты точек поверхности в трёхмерном пространстве.

  Параметры конуса-102

Рисунок 4 – Параметры конуса приемного бункера

Далее рассмотрим распределение сил, влияющих на движение семени в приёмном бункере скарификатора (рисунок 5).

  Схема распределения сил,-103

Рисунок 5 – Схема распределения сил, влияющих на движение семени

в приёмном бункере скарификатора

Представим семя, массой m, которое находится на внутренней стенке приемной камеры. На него действуют силы:

  1. центробежная - ;
  2. тяжести – m·g.

Разлагая эти силы на их составляющие, получаем, что вдоль стенки приемной камеры вверх действует касательная сила Fц = , вдоль стенки приемной камеры вниз – касательная сила Fт = m·g. По нормали к поверхности приемной камеры действует сила . Эта суммарная сила, отклоненная на угол внешнего трения , дает силу трения:

= tg·() (32)

Направление силы совпадает с направлением вектора центробежной силы и противоположно направлению вектора силы тяжести m·g.

В системе диск - приёмный бункер возможно три случая движения семени:

1. Fц + Fтр = Fт - силы уравновешены и семя будет находиться в состоянии движения по окружности под действием центробежной силы, угасающей под воздействием силы трения, то есть если Fц 0, то Fц = Fц - k · Fтр.



2. Fц + Fтр > Fт - превышение силы трения и центробежной силы над силой тяжести приводит к движению семян вдоль стенки приемного бункера вверх.

3. Fц + Fтр < Fт - превышение силы тяжести над суммарным значением центробежной силы и силы трения приведет к движению семени вниз.

Таким образом, движение семени вниз по стенке приемной камеры возможно, если:

v или , (33)

где - наружный угол наклона стенки приемной камеры;

- угол внешнего трения;

r - радиус приемной камеры.

Рассмотренные связи и зависимости движения семян позволяют определить оптимальную конструкцию приёмной камеры и представить общую схему движения потока семян в рабочей камере скарификатора.

По представленной схеме составлена программа Visual Basic 6.0. для ЭВМ. С помощью этой программы, проведены расчеты по определению рациональных параметров скарификатора.

На рисунках 6 (а,б,в) представлены поверхности отклика, характеризующие зависимость качества обработки семян от конструктивных параметров скарификатора.

Рисунок 6 (а,б,в) - Поверхность отклика, определяющая качество скарификации семян в зависимости от частоты вращения диска и коэффициента эффективности поверхности диска , при фиксированных значениях величины зазора между дисками h2, удаленности падения семян от центра диска скарификатора U = 120 мм, нагрузки на диск скарификатора Q = 63 кг/ч.

Пик поверхности отклика на диаграмме указывает области, которым соответствуют значения рациональных параметров и позволяет сделать вывод, что рациональные характеристики качества скарификации семян обеспечивает конструкция скарификатора с параметрами: нагрузка экспериментального скарификатора - Qэ = 63 – 90 кг/ч; радиус вращающегося диска принимаем равным R2 = 180 - 220 мм; радиус семяпровода r1 = 25 мм; радиус основания конуса R1 = 90 – 120 мм; высота конуса h = 90 мм; частота вращения диска от 400 об/мин до 1600 об/мин; коэффициент эффективности поверхности верхней части вращающегося диска будем характеризовать параметром , который является показателем зернистости рабочей поверхности (0,2 0,9); высота щели (зазор) между неподвижным диском (крышкой) и вращающимся диском принимаем равным h2 = 4 мм – 7 мм. Проведенные теоретические исследования по определению рациональных параметров элементов скарификатора позволили разработать математический аппарат для их оптимизации. На основе проведенных теоретических исследований было разработано устройство для скарификации семян многолетних бобовых трав, на которое Российское агентство по патентам и товарным знакам выдало патент № 57549 от 13.06.2006 г.

В третьей главе представлена программа и методика экспериментальных исследований, которая включает определение конструктивных параметров скарификатора; изучение процесса скарификации семян многолетних бобовых трав при обработке экспериментальным скарификатором и серийным дисковым тёрочным аппаратом, а так же изучение посевных качеств семян; проведение сравнительных лабораторных и хозяйственных испытаний. Для изучения технологического процесса предпосевной обработки семян использовали опытный образец дискового скарификатора семян (рисунок 7).

 Экспериментальный-120

Рисунок 7 - Экспериментальный дисковый скарификатор

Дана характеристика приборного обеспечения экспериментальных исследований, условий проведения опытов и замера исследуемых параметров. Лабораторные исследования проводились по стандартным методикам.

Обработку экспериментальных данных проводили в программе «Statistika». Оценку значимости коэффициентов регрессии определяли с помощью t – критерия Стьюдента, проверку воспроизводимости модели проводили с помощью критерия Кохрена, а для проверки адекватности использовали F – критерий Фишера.

В четвертой главе приведены результаты экспериментов, выполненных в соответствии с описанными в третьей главе методиками.

По результатам отсеивающего эксперимента выявлены факторы, влияющие на качество скарификации: частота вращения диска , коэффициент эффективности поверхности , величина зазора (щели) между дисками h2, удалённость падения семян от центра диска U, нагрузка на диск скарификатора Q.

В результате применения классического многофакторного эксперимента была выделена область варьирования пяти факторов: частота вращения диска = 800 – 1200 об/мин, зазор между дисками h2 = 5,5 – 6,5 мм и коэффициент эффективности подстилающей поверхности = 0,2 – 0,8, удаленность падения семян от центра диска U = 90 – 120 мм, нагрузка на диск скарификатора Q = 60 – 80 кг/ч, которая является основой для последующего проведения планируемого многофакторного эксперимента.

После реализации плана эксперимента и обработки данных получено уравнение регрессии:

К = 0,94346 - 0,00324·x1 – 0,00348·x2 + 0,4148·x3 + 0,00400·x4 +

+ 0,00588·x5 – 0,00144·x12 – 0,00224·x1·x2 + 0,00276·x1·x3 –

- 0,00037·x1·x4 – 0,00099·x1·x5 – 0,00562·x22 + 0,00151·x2·x3 – (34)

- 0,00162·x2·x4 + 0,00151·x2·x5 – 0,03696·x32 – 0,00287·x3·x4 –

- 0,00599·x3·x5 – 0,00353·x42 – 0,00287·x4·x5 – 0,01189·x52,

где К – качество скарификации семян; (U) – удалённость падения семян от центра диска; (h2) - зазор между дисками, мм; x3 () – частота вращения диска, об/мин; (Q) нагрузка на диск скарификатора, кг/ч; x5 () – коэффициент эффективности подстилающей поверхности

Проверка гипотезы об адекватности математической модели (34) проводилась по критерию Фишера. По результатам проверки на 5% уровне модель признана адекватной.

Fтабл = 2,29 > Fрасч = 2,05

По табличным данным построены поверхности отклика и установлены зависимости качества скарификации от настроечных параметров скарификатора.

Поверхности отклика приведены на рисунках 8 (а,б,в).

При решении математической модели определены рациональные параметры, обеспечивающие качественную скарификацию семян: частота вращения диска = 800 – 1000 об/мин, коэффициент эффективности подстилающей поверхности = 0,4 – 0,6, величина зазора (щели) h2 = 5,5 – 6,5 мм, удаленность падения семян от центра диска U = 90 – 120 мм, нагрузка на диск скарификатора Q = 60 – 80 кг/ч в результате теоретических и экспериментальных исследований получены зависимости параметров, характеризующие работу скарификатора.

а) h2 = 5,5 мм, К = 89 % б) h2= 6 мм, К = 95 %

 а,б,в) - Поверхность-126

Рисунок 8 (а,б,в) - Поверхность отклика К=F(), U = 120 м м, Q = 63 кг/ч

 редставлены зависимости К = f-127

На рисунке 9 представлены зависимости К = f (), при = 0,5; U = 120 мм; Q = 63 кг/ч; h2 = 6 мм (К – качество обработки семян, %; – частота вращения диска, об/мин).

Рисунок 9 - Теоретические и экспериментальные зависимости качества

скарификации семян.

Как видно из графиков, теоретические и экспериментальные кривые подчиняются одной закономерности, однако имеются незначительные расхождения в абсолютных значениях. Расхождения между теоретическими и экспериментальными зависимостями объясняются следующими причинами: в теории частота вращения принята постоянной, на практике же частота вращения зависит от множества факторов, поэтому может меняться. На качество скарификации семян также влияет величина зазора между дисками, которая в теории оставалась постоянной, на практике из-за неоднородности размеров семян происходит их наслаивание, что приводит к неравномерной обработке.

В пятой главе «Экономическая эффективность и результаты внедрения» проведена экономическая оценка внедрения результатов исследования в производство. Внедрение в производство скарификатора семян экономически обосновано, т.к. по расчётам можно получить годовой экономический эффект в сумме 64449 рублей. Срок окупаемости капитальных вложений составляет 0,5 месяца.

Общие выводы

1. Получены дифференциальные уравнения движения семян многолетних бобовых трав по рабочим элементам дискового скарификатора и установлены закономерности взаимодействия семян с его рабочими элементами, определяющие условия протекания процесса скарификации.

2. Выявлены и научно обоснованы параметры дискового скарификатора: диаметр нижнего диска d = 400 мм, нагрузка Q = 60 – 80 кг/ч, удалённость падения семян от центра U = 90 – 120 мм, частота вращения диска = 800 – 1200 об/мин, величина зазора между дисками h2 = 5,5 – 6,5 мм, коэффициент эффективности подстилающей поверхности = 0,4 – 0,6.

3. В ходе хозяйственной проверки работы экспериментального скарификатора по оценке качества обработки установлено: коэффициент вариации не превышает 9 %, травмированных семян при оборотах диска в диапазоне 800 - 1200 об/мин менее 0,1 %, всхожесть на 12% выше в сравнении с базовым вариантом.





4. Использование экспериментального скарификатора семян позволяет качественно скарифицировать до 95% семян, против 80% при обработке на тёрочных аппаратах, при этом соблюдаются агротехнические требования, предъявляемые к скарификаторам семян. Годовой экономический эффект при обработке семян предложенным дисковым скарификатором составляет – 64449 рублей.

5. Результаты проведённых исследований в диссертационной работе могут быть использованы научно-исследовательскими и конструкторскими учреждениями при разработке новых машин для скарификации семян многолетних бобовых трав.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях из перечня рецензируемых журналов

рекомендованных ВАК

  1. Шевченко А.П. Лучше скарификация семян – выше урожай/ А.П. Шевченко, А.В. Вербовский.// Сельский механизатор. – Москва, 2008. – С. 32-33

Публикации в описаниях на изобретения, сборниках научных трудов,

информационных листках

1. Шевченко А.П. Агротехническое обоснование устройства для скарификации семян многолетних бобовых трав/ А.П. Шевченко, А.В. Вербовский.// Совершенствование технологий, машин и оборудования в АПК. – Омск, 2006. – С. 279 -282.

  1. Патент на полезную модель 57549 РФ, МПК А01С 1/00. Скарификатор / А.П. Шевченко, А.В. Вербовский (РФ). - №2006120951; Заявлено 13.06.2006.; Опубл. 27.10.2006.// Бюл. № 30.
  2. Вербовский А.В. Повышение эффективности предпосевной обработки семян многолетних бобовых трав/ А.В. Вербовский //Сборник научных трудов аспирантов, соискателей и молодых учёных. – Тара, 2007. – с.31-33.
  3. Вербовский А.В. Экспериментальные исследования процесса скарификации семян многолетних бобовых трав/ А.В Вербовский // Достижения науки агропромышленному комплексу Омской области: Материалы 4-ой научно-практической конференции, посвященной 90-летию Омского государственного аграрного университета: Сборник научных статей. – Тара, 2008. – С.63-68.
  4. Вербовский А.В. Теоретические исследования скарификации семян многолетних бобовых трав/ А.В. Вербовский, Муравьёв А.В.// «Реализация Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия: инновации, проблемы, перспективы: Материалы международного научно-технического форума. – Омск 2009. С.53 -56.

_________________________________________________________________

Подписано в печать 05.11.09. Формат 60х84 1/16

Бумага газетная. Гарнитура Таймс. Печать на ризографе.

Объем 1 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ 457.

Отпечатано в редакционно-полиграфическом отделе ТФ ОмГАУ,

646530, г. Тара, ул. Тюменская 18, тел. 8-381 -71-2-02-40.



Pages:     | 1 ||
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.