кандидат технических наук, доцент, кафедра мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А.И. Лещанкина, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва», г. Саранск
Жалнин Николай Александрович
аспирант, кафедра мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А.И. Лещанкина, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва», г. Саранск
Овчинникова Алёна Владимировна
магистрант, кафедра мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин имени профессора А.И. Лещанкина, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва», г. Саранск
В настоящее время для поверхностного внесения удобрений, как в Европе, так и в России используют разбрасыватели различной конструкции и компоновки. Дозирующими устройствами в них, как правило, являются центробежные рабочие органы с вертикальной осью вращения. Обзор и анализ их работы показывает, что они не в полной мере удовлетворяют агротехническим требованиям, а именно, распределяют удобрения по поверхности почвы со значительными отклонениями от допустимой неравномерности [1, 2, 3].
Поэтому разработка устройства центробежного действия, повышающего равномерность распределения минеральных удобрений по поверхности поля является актуальной задачей. Её решение основано на разности скоростей гранул удобрений в момент схода их с рабочего органа. Величина скорости влияет на дальность разлёта частиц (ширину захвата) и зависит от конструктивных и кинематических параметров устройства. Исходя из вышеизложенного, на кафедре мобильных энергетических средств и сельскохозяйственных машин Мордовского госуниверситета разработан центробежный рабочий орган [4], в любой точке которого сход гранул минеральных удобрений происходит с разной скоростью (рис. 1).
1 – коническая часть; 2 – диск; 3 – рабочая поверхность; 4 – лопасти
Рис. 1. Рабочий орган для разбрасывания минеральных удобрений
Рабочий орган для разбрасывания минеральных удобрений состоит из конической части 1, выполненной в виде вогнутой поверхности, диска 2, рабочая поверхность которого имеет сферическую форму 3 и разбрасывающих лопастей 4, которые имеют различную длину. Динамическая балансировка экспериментального устройства обеспечивается тем, что имеющие схожую длину лопасти, размещены друг напротив друга относительно оси вращения рабочего органа.
Рабочий процесс экспериментального устройства для разбрасывания минеральных удобрений протекает следующим образом. Гранулы минеральных удобрений самотеком поступают на коническую часть 1 рабочего органа, далее распределяются равномерным слоем и продолжают направленное движение по конической части. Окружная скорость рабочей поверхности по направлению к основанию возрастает, следовательно, возрастает и скорость вылета частиц с разных её точек. Оставшаяся масса минеральных удобрений, благодаря вогнутой поверхности конической части, непрерывным потоком поступает на сферический диск 2 и лопастями 4 направляется на поверхность почвы. С лопастей различной длины гранулы минеральных удобрений сходят на разной высоте и под разными углами к горизонту и соответственно с различными по величине скоростями. Разность скоростей обеспечивает более равномерное распределение минеральных удобрений, а увеличение угла наклона к горизонту приводит к повышению ширины разброса.
Скорость гранул минеральных удобрений в момент схода с центробежного рабочего органа зависит от его конструктивных и кинематических параметров [5]
где
ω – угловая скорость рабочего органа, рад/с;
R – радиус рабочего органа, м.
Величина скорости влияет на дальность полёта гранул минеральных удобрений, которая в свою очередь, определяет рабочую ширину внесения. С увеличение скорости, дальность полёта возрастает.
Так как на скорость схода гранул с рабочего органа, влияет множество факторов, то в общем виде имеем [5]
где
φ – угол трения удобрений по элементам рабочего органа;
m – масса гранул, кг;
a – параметр, определяющий место подачи удобрений на рабочий орган.
Применительно к нашему случаю выражение (2), примет следующий вид
где
α – угол наклона к горизонтальной плоскости, град.
Действие сил тяжести не зависит от скорости полёта гранул минеральных удобрений. Поэтому понижение гранул во время полета под линией выброса также будет совершаться по закону свободного падения тел, выпущенных под углом к горизонтальной плоскости (рис. 2).
Рис. 2. К выводу уравнения траектории движения, гранул минеральных удобрений
Сход гранул с экспериментального рабочего органа происходит под некоторым углом выброса с начальной скоростью (рис. 2). Сойдя с рабочего органа, гранулы опишут какую-то траекторию и упадут в точке D. Уравнение, описывающее траекторию движения гранул минеральных удобрений от точки схода с рабочего органа до поверхности поля, примет вид
Графическое решение выражения (4) приведено на рисунке 3.
Рис. 3. Траектория движения минеральных удобрений в зависимости от длины лопасти
Из рисунка 3 следует, что с изменением длины лопастей, при одинаковой угловой скорости, дальность полёта гранул минеральных удобрений разнообразна. Поэтому можем предположить, что равномерность внесения туков по ширине разброса повысится.
Список использованных источников
- Овчинникова А. В., Ломакина К. В., Седашкин А. Н. Анализ использования минеральных удобрений и средств механизации для их внесения // Энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии и системы : межвуз. сб. науч. трудов. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2016. С. 322–324.
- Седашкин А. Н., Даськин И. Н., Костригин А. А. Неравномерность внесения удобрений при координатной системе земледелия // Тракторы и сельхозмашины. 2013. № 10. С. 39–40.
- Овчинников В. А., Овчинникова А. В. Рабочий орган для внесения минеральных удобрений // Тракторы и сельхозмашины. 2018. № 2. С. 13–16.
- Рабочий орган для разбрасывания минеральных удобрений : пат. 186301 Российская Федерация, МПК А001С 15/00 / В. А. Овчинников, Н. А. Жалнин, А. В. Овчинникова; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарева». № 2018136612; заявл. 17.10.2018; опубл. 15.01.2019.
- Овчинников В. А., Овчинников Д. А., Драняев С. Б. Рабочий орган для разбрасывания минеральных удобрений // Повышение эффективности функционирования механических и энергетических систем : материалы Всерос. науч.-техн. конф. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2009. С. 301–303.
Ovchinnikov Vladimir
PhD in Technical science, associate Professor, prof. A. I. Leshchankin department of mobile power tools and agricultural machines, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk
Zhalnin Nikolay
postgraduate, prof. A. I. Leshchankin department of mobile power tools and agricultural machines, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk
Ovchinnikova Alena
undergraduate, prof. A. I. Leshchankin department of mobile power tools and agricultural machines, National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk
DEVICE FOR UNIFORMITY INCREASING OF MINERAL FERTILIZERS APPLICATION
The uniform distribution of fertilizers on the soil surface is an important factor in yields increasing. The article considers the design of the device that allows you to successfully solve this problem.
Keywords: mineral fertilizers, fertilizer application uniformity, soil, agricultural machinery, construction.
© АНО СНОЛД «Партнёр», 2020
© Овчинников В. А., 2020
© Жалнин Н. А., 2020
© Овчинникова А. В., 2020