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 || 3 |

Обоснование параметров и режимов работы мульчирователя лесной комбинированной сеялки

-- [ Страница 2 ] --

В при расчете используются следующие параметры: [м] - внутренний радиус катка с почвозацепами; [м] - внешний радиус катка без учета почвозацепов; [м] - радиус звездочки дозатора; - передаточное число редуктора от дозатора к рыхлителю; [м/с] - скорость движения трактора; [м] - радиус оси рыхлителя; [м] - максимальный радиус ребра рыхлителя; Rkmin, Rkmax [м] - минимальный и максимальный радиусы бункера; H [м] - высота шнековой линии рыхлителя; [град.] - угол наклона ребер рыхлителя; [Пас = Нс/м2] - коэффициент структурной “вязкости” рабочей смеси.

Кинематическая схема мульчирователя, со ступенчатым рыхлителем, представлена на рисунке 2.

1 прикатывающий каток с почвозацепами; 2 дозатор; 3 рыхлитель в бункере

Рисунок 2. Кинематическая схема механизма рыхлителя со ступенчатой формой лопастей

1 бункер; 2 ось рыхлителя; 3 выступ на лопасти рыхлителя

Рисунок 3. Исследование движения рабочей смеси в зазоре между подвижной поверхностью рыхлителя и неподвижной внутренней поверхностью бункера

Зазор между внутренней поверхностью бункера со средним радиусом и рыхлителем можно разбить на две зоны, ограниченные соответственно углами и (рисунок 3). Для каждой из этих зон имеет место свой характер движения рабочей смеси. Таких участков на каждой лопасти 2m, где m – число пар выступов на лопасти. Очевидно, что справедливо соотношение:

. (5)

Инерционные силы при движении (рисунок 3) рабочей смеси на участках зазора близких к выступу, оказывают влияние на перепад давления между зоной А до выступа и зоной В после него. На участках зазора, не относящихся к области близкой к выступу, движение смеси можно считать безинерционным. Это означает, что влияние сил инерции характеризуется скачкообразным перепадом давления в непосредственной близости к выступу, как это показано на рисунке 3.

Равенство расходов Q в зоне А и в зоне В, дает два уравнения:

, , (6)

где: Q – секундный расход рабочей смеси; V - скорость подвижной границы зазора; - коэффициент структурной “вязкости” рабочей смеси; - величины зазоров в зонах А и В; - давление в зонах А и В.

Полный момент сопротивления вращению ступенчатого рыхлителя:

, (7)

где: - нормальная составляющая момента сил сопротивления, обусловленная наличием выступов ступенчатой формы на рыхлителе [н*М]; - касательная составляющая момента сил сопротивления, обусловленная “вязкими” силами трения [н*М]; m - число пар выступов на лопасти рыхлителя; - число секций с выступами.

,

,

, , , .

Математическая модель действует при следующих ограничениях:

; ; .

В при расчете используются следующие параметры: [м] - внутренний радиус катка с почвозацепами; [м] - внешний радиус катка без учета почвозацепов; [м] - радиус звездочки дозатора; - передаточное число редуктора от дозатора к рыхлителю; [м/с] - скорость движения трактора; [м] - радиус оси рыхлителя; [м] - радиус ребра рыхлителя; [м] - минимальный и максимальный радиусы бункера; H1 [м] - высота оребренного выступами ступенчатого рыхлителя; [м] - толщина выступа ребра рыхлителя; [град] - угловой размер выступа; m - число пар выступов на лопасти рыхлителя; - число секций с выступами. [Пас = Нс/м2] - коэффициент структурной “вязкости” мульчи.

При изучении сопротивления дозатора было установлено, что оно существенно (более чем в 25 раз) меньше сопротивления рыхлителей и поэтому им можно пренебречь.

Для анализа момента сопротивления прикатывающего катка с почвозацепами (каток является ведомым) при его работе рассмотрим отдельно такой каток с почвозацепами, совершающий качение по почве (рисунок 4). Суммарный момент сопротивления почвы при качении прикатывающего катка с почвозацепами складывается из момента сопротивления почвы, приходящегося на цилиндрическую поверхность МсЦ и на почвозацепы МсГ:

. (8)

1 цилиндрическая поверхность катка; 2 почвозацепы

Рисунок 4. Прикатывающий каток мульчирователя

с почвозацепами

Математическая модель момента сопротивления почвы при качении прикатывающего катка мульчирователя с почвозацепами:

,

, ,

, , ,

, ,

Математическая модель работает при следующих ограничениях:

; .

Исходные данные для расчета момента сопротивления почвы при качении прикатывающего катка мульчирователя с почвозацепами: [м] - внешний радиус катка без учета почвозацепов; - величина продавленности почвы под действием веса мульчирователя [м]; - высота почвозацепа [м]; - ширина почвозацепа [м]; - длина контакта почвозацепа с почвой [м]; - ширина цилиндрической поверхности прикатывающего катка мульчирователя [м]; - вес мульчирователя, оказывающий давление на прикатывающий каток с почвозацепами [Н]; N - число почвозацепов.

Построенные математические модели (4), (7), (8) позволяют решать разнообразные задачи по расчету или выбору характеристик и параметров рассматриваемого мульчирователя с целью обеспечения его эффективного функционирования. Для реализации построенных соотношений математической модели и автоматизированного решения задач, разработан и адаптирован к вычислительной среде персональных компьютеров программный комплекс “MULCH”. При проведении компьютерных экспериментов были получены следующие результаты (рисунок 5, 6)

 Зависимость момента-88

Рисунок 5. Зависимость момента сопротивления почвы от глубины продавленности

Рисунок 6. Моменты сопротивления рыхлителей в зависимости

от скорости движения агрегата

В результате проведения теоретических исследований установлено, что:

- рациональной формой бункера для мульчи является щелевая труба с вертикальными боковыми стенками и передней и задней стенками, расположенными в соответствии с углом естественного откоса мульчирующего материала (450).

- эксплуатационный вес мульчирователя, приходящийся на прикатывающий каток составляет G=1000 Н; радиус прикатывающего катка R2=0,15 м; варьирование передаточного числа редуктора от дозатора к рыхлителю возможно в пределах k=0,92…3,0; допустимо применение звездочек для привода дозатора радиусами R4 от 0,03 до 0,12 м; диапазон допустимых скоростей поступательного движения агрегата V0 при использовании шнекового рыхлителя составляет 1,0…1,3 м/с, ступенчатого рыхлителя – 1,0…1,1 м/с.

- момент сопротивления дозатора мульчи существенно (более чем в 25 раз) меньше моментов сопротивления ступенчатого или шнекового рыхлителей.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» представлены программа и задачи экспериментальных исследований, а также методики их проведения.

Основной задачей экспериментальных исследований являлось изучение факторов, оказывающих влияние на процесс подачи мульчирующего материала на поверхность посевной ленты и его (материала) равномерное распределение по поверхности посевов.

Решение поставленной задачи достигалось путем изучения конструктивных и кинематических параметров, влияющих на подачу мульчи из бункера к дозатору и на посевную ленту, и равномерность распределения мульчи. Экспериментальные исследования базировались на методиках Л.В. Гячева, Б.А. Доспехова, С.В. Полетаева и др.

В вопросах компьютерного моделирования и проведения экспериментов использовали методики М.Р. Ефимовой и др. авторов. Обработка первичных данных лабораторных и полевых исследований осуществлялась на ПК с использованием программ Statistica 5.5, MS Excel 2003.

Полевые опыты проводились на базе питомника филиала ОГУ «Саратоврегионлес» Тургеневский межрайонный лесхоз.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» при проведении лабораторных исследований установлено, что средний коэффициент вариации для опилок березы составляет 27,72%, дуба – 34,01, сосны – 45,71, т.е. фракционный состав имеет сильную изменчивость. Однако такое значение изменчивости определяется фракциями, удельный вес которых достаточно мал. В результате определения коэффициентов динамического и статического трения опилок по различным рабочим поверхностям установили, что оптимальный угол наклона передней и задней стенок бункера составляет 450, материал изготовления – листовая оцинкованная сталь.

При проведении лабораторных исследований установлено, что для достижения оптимального результата необходима установка дозатора на минимальной высоте над мульчируемой поверхностью (0,1 м) и использование опилок дуба черешчатого при их влажности 70%. Также можно отметить, что на равномерность распределения слоя мульчи оказывает влияние фракционный состав опилок.

В качестве объекта исследований при проведении полевых опытов использовали: посевы, произведенные сеялкой СЛУ-5-20 с последующим мульчированием МСН-0,75 (участок 0); посевы, произведенные сеялкой СКП-5/10 поверхностным строчным способом с использованием базового мульчирователя (участок 1); посевы, произведенные сеялкой СКП-5/10 поверхностным строчным способом с использованием исследуемого мульчирователя (участок 2); посевы, произведенные сеялкой СКП-5/10 поверхностным разбросным способом с использованием исследуемого мульчирователя (участок 3); посевы, произведенные сеялкой СКП-5/10 поверхностным разбросным способом с использованием базового мульчирователя (участок 4).

Как показали результаты полевых исследований в среднем на 21-й день (рисунок 7) сохранность слоя мульчи после мульчирования МСН-0,75 была на 68%, а базовой конструкцией мульчирователя лесной комбинированной сеялки на 47% меньше, по сравнению с экспериментальным устройством.

Согласно наблюдениям за сроком появления, дружностью и динамикой количества всходов (рисунок 8) можно также сделать выводы о большей эффективности применения экспериментального мульчирователя лесной комбинированной сеялки в сравнении с базовыми устройствами (более раннее (на 2 – 5 дней) и дружное появление всходов и незначительный отпад на начальных этапах роста и развития). Средние показатели выхода стандартного посадочного материала за 2-х летний период (посев 2005 и 2006 гг.), при использовании экспериментального мульчирователя, превысили производственные на 40,5%.

 Средние значения сохранности-90

Рисунок 7. Средние значения сохранности слоя мульчи

в течении периода появления всходов и начального их роста

по вариантам закладки опытов в 2005-2007 гг.

 Средние значения количества-91

Рисунок 8. Средние значения количества всходов по вариантам закладки опытов в 2005-2006 гг.

В ходе сравнения средних показателей высоты надземной части, диаметра корневой шейки и длины корней по t-критерию, статистически доказано, что при мульчировании с применением экспериментального мульчирователя лесной комбинированной сеялки (варианты 2, 3) показатели выше по сравнению с базовыми (вариант 0) на 29–45%, с применением базового мульчирователя сеялки (варианты 1, 4) на 17,9-26,1%.

В пятой главе «Экономическая эффективность применения мульчирователя лесной комбинированной сеялки при выращивании сеянцев сосны обыкновенной» представлены расчеты которые свидетельствуют о высокой экономической эффективности рекомендуемых мероприятий (годовой экономический эффект от применения мульчирователя составил 17465 рублей, срок окупаемости – 2,6 года).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Наибольшее распространение в лесном хозяйстве получили однооперационные сетчатые мульчирователи барабанного типа. Разработан новый мульчирователь лесной комбинированной сеялки совмещающей операции посева и мульчирования.

2. При проведении теоретических исследований был применен новый подход к расчету моментов сопротивления мульчи, которая рассматривалась как вязкоупругая среда с учетом коэффициента структурной «вязкости». Построенные математические модели и разработанный на их основе программный комплекс «MULCH», позволяют проводить и визуализировать расчет параметров и режимов работы исследуемого мульчирователя.

3. Результаты проведения компьютерных экспериментов показали, что рациональными являются: эксплуатационный вес мульчирователя, приходящийся на прикатывающий каток составляет G=1000 Н; радиус прикатывающего катка R2=0,15 м; варьирование передаточного числа редуктора от дозатора к рыхлителю возможно в пределах k=0,92…3,0; допустимо применение звездочек для привода дозатора радиусами R4 от 0,03 до 0,12 м; диапазон допустимых скоростей поступательного движения агрегата V0 при использовании шнекового рыхлителя составляет 1,0…1,3 м/с, ступенчатого рыхлителя – 1,0…1,1 м/с. Момент сопротивления дозатора мульчи существенно (более чем в 25 раз) меньше моментов сопротивления ступенчатого или шнекового рыхлителей. Момент сопротивления перекатыванию прикатывающего катка с почвозацепами с установленными рациональными параметрами составляет 198,85 Н*м.

4. Разработана новая конструкция мульчирователя лесной комбинированной сеялки, обеспечивающая дозированную подачу мульчи и равномерное ее распределение на поверхности посевных лент. В ходе проведения лабораторных исследований установлено: рациональным материалом изготовления бункера является оцинкованная листовая сталь; наклонные стенки бункера должны устанавливаться под углом 450; наиболее эффективная работа мульчирователя достигается при использовании шнекового рыхлителя, высота установки дозатора над поверхностью посевной ленты 0,1 м.

При этом наилучшие показатели достигаются при использовании субстрата с максимальным количеством мелких фракций (опилки дуба черешчатого) и влажностью 70%.

6. Результаты полевых исследований показали, что мульчирователь с указанными выше параметрами работоспособен. Использование его обеспечивает равномерную заделку семян слоем мульчи заданной толщины. Выход стандартного посадочного материала в сравнении с производственными посевами на 40,5% выше.

7. Годовой экономический эффект от применения мульчирователя составил 17465 рублей на 1 га площади посевного отделения лесного питомника в ценах 2007 года. Указанный эффект достигается засчет того, что благодаря высокой сохранности слоя мульчи исключается необходимость повторного мульчирования, а также в связи с более быстрым смыканием посевов снижается (на 1) количество ручных уходов.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Цыплаков В.В. Новая конструкция комбинированной лесной сеялки с одновременным мульчированием [Текст] / В.В. Цыплаков, И.П. Старостин, В.А. Карпенко // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова., вып. 1. – Саратов, 2005. – С. 32-33. (авторский вклад – 1 стр.).

2. Цыплаков В.В. Теоретическое обоснование рабочего органа для создания почвенных валов вдоль посевных лент [Текст] / В.В. Цыплаков, И.П. Старостин, В.А. Карпенко // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова., вып. 3. – Саратов, 2005. – С. 46-48. (авторский вклад – 1,5 стр.).

3. Цыплаков В.В. Обоснование параметров и режимов работы винтового рыхлителя для мульчирователя лесной комбинированной сеялки [Текст] / В.В. Цыплаков, В.А. Карпенко // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова., вып. 4. – Саратов, 2007. – С. 57-60. (авторский вклад – 2 стр.).

Статьи и материалы конференций

4. Карпенко В.А. Мульчирование посевов в лесных питомниках – необходимая эколого-технологическая операция [Текст] // Музей-заповедник: Экология и культура: Материалы второй научно-практической конференции. ст. Вешенская, 2006. – С. 363-366.

5. Карпенко В.А. Новая конструкция мульчирователя комбинированной лесной сеялки для питомников [Текст] // Системные исследования природно-техногенных комплексов Нижнего Поволжья: Сборник научных работ. Вып. 2. Саратов, 2007. - С. 58 – 60.

5. Цыплаков В.В. Средства механизации и способы мульчирования посевов в лесном питомнике [Текст] / В.В. Цыплаков, В.А. Карпенко // Эколого-технологические аспекты лесного хозяйства в степи и лесостепи: Материалы I Международной научно-практической конференции. Саратов, 2007. – С. 98 – 102. (авторский вклад – 3 стр.).



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 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.