Исследование дисковых рабочих органов для внесения минеральных удобрений разбрасывателя РДУ-1,5. Исследование влияния диаметра разбрасывающих лопастей, частоты вращения, количества крыльчаток, угла поворота на равномерность распределения удобрений.
Аннотация к работе
На дисках имеется ряд отверстий для крепления двух лопастей (крыльчаток), настраиваемых на разный угол и диаметр схода с них частиц удобрений [3, 4, 5]. При частоте вращения ВОМ, равной 540 мин-1, частота вращения дисков составляет 980 мин-1, так как за 10 оборотов диска приводной вал проворачивается на 5,5 оборота. На расстояниях по 48 мм относительно условно проведенной вертикальной оси и по 60 мм относительно горизонтальной оси расположены отверстия диаметром по 10,5 мм, в которые вставляются оси 1 крыльчаток 2 (рис. Крыльчатки выполнены телескопическими, и максимальная длина их в положении А равна L=230 мм, а минимальная в положении Е равна 157 мм. В положении 6 рабочая полка левой (по чертежу) крыльчатки совпадает с осью o10,5 и будет находиться ниже оси диска на расстоянии 13 мм (рис.В расчетах принято Z = 1, что будет справедливо для рассева удобрений на расстоянии больше 11,4 м, полученном расчетами по уравнению 4.
Введение
Для внесения твердых минеральных удобрений имеется большое разнообразие машин и их рабочих органов. Одной из таких машин является дисковый разбрасыватель РДУ-1,5, выпускаемый Полоцким заводом «Проммашремонт» [1].
Этот разбрасыватель двухдисковый, вместимость бункеров 1,5 т, рабочая скорость 8-12 км/ч, ширина захвата 10-28 м, доза внесения удобрений 50-500 кг/га, масса машины 465 кг, высота над полем 50-56 см. На дисках имеется ряд отверстий для крепления двух лопастей (крыльчаток), настраиваемых на разный угол и диаметр схода с них частиц удобрений [3, 4, 5].
Основная часть
При частоте вращения ВОМ, равной 540 мин-1, частота вращения дисков составляет 980 мин-1, так как за 10 оборотов диска приводной вал проворачивается на 5,5 оборота. Это вполне согласуется с данными фирм, выпускающих двухдисковые разбрасыватели минеральных удобрений типа Rauch Alpha 1142 или Rauch MDS. Ширина захвата у первой машины 12-28 м, у второй - 12-18 м. Масса первой машины - 400 кг, второй - 230 кг.
Для дальнейших исследований был снят один из дисков разбрасывателя РДУ-1,5 и произведены его измерения. Диаметр диска по наружным кромкам составил 435 мм (рис. 1). На расстояниях по 48 мм относительно условно проведенной вертикальной оси и по 60 мм относительно горизонтальной оси расположены отверстия диаметром по 10,5 мм, в которые вставляются оси 1 крыльчаток 2 (рис. 2).
Рис. 1 Схема центробежного диска РДУ-1,5
Диск выполнен коническим с углом наклона, равным
Крыльчатки выполнены телескопическими, и максимальная длина их в положении А равна L=230 мм, а минимальная в положении Е равна 157 мм. Соответственно в положении D - 168 мм, С - 187 мм, В - 210 мм. Это касается малых крыльчаток.
Рис. 2 Общий вид размещения крыльчатки 2 на диске 3 в положении А при длине L=230 мм от оси 1; 4 - гайка крепления диска
Диск 3 крепится к ступице редуктора с помощью гайки 4. На диске (рис. 1) по радиусу 122 мм расположены отверстия 1-6 диаметром по 7 мм для установки крыльчаток под углом 30° - положение 6, или 0° - положение 1, шаг установки 6° (табл.).
Таблица
Регулировочные данные диска РДУ-1,5 с малыми крыльчатками
Смещение крыльчатки Длина крыльчатки индекс на диске угол установки крыльчатки, град. индекс крыльчатки длина L, мм
6 0 А 230
5 6 В 210
4 12 С 187
3 18 Д 168
2 24 Е 157
1 30
В положении 6 рабочая полка левой (по чертежу) крыльчатки совпадает с осью o10,5 и будет находиться ниже оси диска на расстоянии 13 мм (рис. 3), а расстояние от оси диска до оси крыльчатки составит 75 мм. Тогда минимальный диаметр рассева удобрений в положении крыльчатки Е6 составит 2(75 157) = 464 мм, а максимальный в положении А6 составит 2 (75 230) = 610 мм. Сдвиг 13 мм в этом случае можно не учитывать.
Рис. 3 Схема размещения крыльчатки, рабочая кромка О1Р в положении 6 (ноль отметка)
Тогда окружная скорость, вычисленная по формуле
(1) где n - частота вращения, n = 980 мин-1; d - диаметр рассева, м, для первого случая составит а для второго
Так как ось поворота крыльчатки смещена относительно оси диска, то при ее повороте вверх (по чертежу, рис. 3) диаметр d рассева будет уменьшаться (рис. 4).
Рис. 4 К определению диаметра d рассева удобрений крыльчаткой
По теореме косинусов имеем
(2)
Угол ? = 10°.
При максимальном развороте крыльчатки ? = 30°, тогда ? = 140°.
Для длины крыльчатки О1Р = О1Р1 = 157 мм в положении Е1 получим
Так как расстояние
Диаметр рассева d (рис. 4) равен 2ОР1 и будет примерно 442 мм, что на 22 мм меньше, чем при нулевом положении крыльчатки.
Для длины крыльчатки RK=230 мм положение А1 соответственно получим ОР1 = 292,4 и d = 585.
Для первого случая окружная скорость крыльчатки равна а для второго
В табл. 2 приведены сравнительные данные по сделанным расчетам для окружной скорости крыльчаток.
Таблица 2
Сравнительные данные окружной скорости крыльчаток, м/с
Установка крыльчатки ?=0 ?=30° ?, м/с ?, % длина минимальна 23,8 22,7 1,1 4,62 длина максимальна 31,1 30,0 1,1 3,54
Из сопоставления данных табл. 2 видно, что при развороте крыльчаток на угол ?=30° их окружная скорость снижается на 3,54 и 4,62% соответственно для максимальной и минимальной их телескопически регулируемой длины [3, 4].
Правильность произведенных расчетов по радиусу схода частиц удобрений проверена путем копирования диска РДУ-1,5 на лист бумаги и соответствующих графических построений.
Тяжелая частица, брошенная под углом ? к горизонту в пустоте, движется по параболе, уравнение которой
(3) где х и у - текущие координаты, причем х - направлена горизонтально в сторону вылета частицы, у направлена вертикально вверх; V0 - начальная скорость частиц, м/с; ? - угол наклона V0 к горизонту [7].
Рис. 5 К определению дальности полета частиц удобрений
Кроме V0 и ?, дальность полета частиц l зависит от высоты диска над полем H. При H=0,5 м уравнение 3 примет вид или (4)
При минимальной скорости схода частиц V0 = 22,7 м/с (табл. 2) по уравнению 4 имеем
Решая это квадратное уравнение, получим
Значит Принимаем только положительное значение корней уравнения.
При V0=31,1 м/с соответственно получим (по равенству 4)
Тогда т. е.
Следовательно, малые крыльчатки при их полном раздвижении и «нулевом» положении на диске РДУ-1,5 могут бросать частицы гранулированных удобрений на расстояние до 18,5 м, а при их минимальной длине и отклонении назад по ходу вращения диска на 30° расстояние рассева уменьшается до 11,4 м [7, 8, 9].
Заводом-изготовителем рекомендуется на разбрасывающем диске устанавливать одну короткую и одну длинную крыльчатки в зависимости от требуемой ширины захвата машины и свойств удобрений. Нами обобщены табличные данные заводской инструкции и сделана наглядная схема установки малых крыльчаток РДУ-1,5, представленная на рис. 6.
Насколько указанные регулировки соответствуют действительности - это вопрос дискуссионный и требует широкой производственной проверки, так как, судя по чертежу, разница в положениях крыльчаток Е 4, Е 5 или D 5 весьма несущественна.
Рис. 6 Схема установки малых крыльчаток на разбрасывающем диске РДУ-1,5
Частота вращения разбрасывающего диска и количество крыльчаток на нем определяют интервал пульсирования, то есть ширину полоски поля по направлению движения машины, которая засевается удобрениями, сходящими с одной крыльчатки [2, с. 396], и которая может быть определена по формуле
(5) где в - интервал пульсации, см; VM - скорость агрегата, м/с; n - частота вращения диска, мин-1; Z - количество крыльчаток на диске.
При VM =12 км/ч=3,33 м/с, n=980 мин-1, Z=1 получим в=20,4 см, что приводит к снижению качества внесения удобрений по направлению движения машины.
Вывод
На разбрасывающем диске разбрасывателя РДУ-1,5 устанавливается две лопатки, одна из которых длиннее второй. В расчетах принято Z = 1, что будет справедливо для рассева удобрений на расстоянии больше 11,4 м, полученном расчетами по уравнению 4.
Увеличив количество лопаток на диске до четырех, интервал пульсации будет равен 5 см [2, с. 396].
Это приведет к повышению качества внесения удобрений центробежными дисками.
В этой связи начатые нами исследования разбрасывателя РДУ-1,5 носят предварительный характер и требуют продолжения.
Список литературы
1. Разбрасыватель удобрений дисковый РДУ-1,5: руководство по эксплуатации / ОАО Полоцкий завод «Проммашремонт». Полоцк, 2007. 23 с.
2. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин / под ред. М.И. Клецкова. М.: Машиностроение, 1967. Т. 2. 830 с.
3. Андреев, А.С. Интенсивная технология возделывания зерновых колосовых культур: рекомендации / А.С. Андреев [и др.], под ред. А.М. Старовойтова. Минск: Ураджай, 1986.
4. Турбин, В.Г. Сельскохозяйственные машины. Теория и технологический расчет / В.Г. Турбин [и др.]. Л.: Машиностроение, 1967.
5. Якубаускас, В.Н. Технологические основы механизированного внесения удобрения / В.Н. Якубаускас. М.: Колос, 1973.
6. Воронов, Ю.И. Сельскохозяйственные машины / Ю.И. Воронов [и др.]. М.: Высшая школа, 1978.
7. Комаристов, В.Е.Сельскохозяйственные машины / В.Е. Комаристов, Н.Ф. Дунай. М.: Колос, 1984.
8. Кленин, Н.Н. Сельскохозяйственные машины / Н.Н. Кленин [и др.]. М.: Колос, 1970.
9. Рабочий орган для рассева гранулированных минеральных удобрений: пат. SU 1440395 А1 от 30.11.88. / С.Н. Ладутько, П.Н. Таталев, Н.Н. Коршак. заявл. 4154208/30-15 от 28.11.86 / Бюл. №44.