Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи научного исследования 7
1.1. Агротехнические требования к качеству измельчения и распределения по полю соломы, используемой на удобрение 7
1.2. Обзор конструкций измельчающих аппаратов силосоуборочных комбайнов и разбрасывателей соломы из валков 11
1.3. Обзор конструкций разбрасывающих аппаратов технических средств для внесения минеральных удобрений 26
1.4. Обзор способов и устройств для разбрасывания измельченной соломы 32
1.5. Краткий обзор научных работ по исследуемой проблеме 36
1.6. Цель и задачи научного исследования 40
2. Математические модели процессов механического взаимодействия материала и рабочих органов в техническом средстве для подбора, измельчения и разбрасывания соломы из валков с одновременным внесением минеральных удобрений 42
2.1. Результаты исследования процесса транспортирования соломы в питающем устройстве технического средства 42
2.2. Движение частицы по поверхности дискового центробежного аппарата 48
2.3. Полет частицы после схода с лопатки диска разбрасывающего устройства технического средства в воздушном потоке 54
2.4. Техническое средство для подбора, измельчения и разбрасывания соломы из валков с одновременным внесением минеральных удобрений 58
3. Программа и методика экспериментальных исследований 61
3.1. Программа экспериментальных исследований 61
3.2. Контрольно-измерительные приборы, устройства и материалы для исследования процесса 61
3.3. Методика проведения эксперимента 62
3.3.1. Определение пропускной способности технического средства для подбора, измельчения и разбрасывания соломы из валков 62
3.3.2. Методика определения влажности исходного материала 63
3.3.3. Определение гранулометрического состава и средневзвешенной длины частиц соломы
3.3.4. Методика определения энергетических показателей 65
3.3.5. Определение неравномерности разброса измельченной соломы и удобрений 68
3.3.6. Методика проведения многофакторного эксперимента по оптимизации параметров и режима работы технического средства 70
4. Результаты экспериментальных исследований 73
4.1. Результаты сравнительного анализа гранулометрического состава измельченной соломы, полученной при обработке различными измельчающими аппаратами 73
4.1.1. Исследования распределения размеров и однородности частиц измельченной соломы после приставки ПУН-5А к зерноуборочному комбайну СК-5 "Нива" 74
4.1.2. Исследования распределения размеров и однородности частиц измельченной соломы после прицепного кормоуборочного комбайна КПИ-2,4 76
4.1.3. Исследования распределения размеров и однородности частиц измельченной соломы после экспериментального образца технического средства для подбора и измельчения соломы 80
4.2. Результаты экспериментальных исследований технического средства для подбора, измельчения и разбрасывания соломы из валков с одновременным внесением минеральных удобрений 82
4.2.1. Исследования распределения по поверхности поля измельченной соломы методом однофакторных экспериментов 83
4.2.2. Исследование распределения по поверхности поля измельченной соломы методом активно-пассивного эксперимента 87
4.2.3. Исследования распределения по поверхности поля минеральных удобрений методом многофакторного эксперимента 92
4.2.4. Оптимизация конструктивных параметров рабочих органов машины и режимов ее работы 94
4.3. Результаты производственных испытаний технического средства для подбора, измельчения и разбрасывания соломы из валков с одновременным внесением минеральных удобрений 100
5. Расчет энергетической эффективности 102
Заключение и общие выводы 105
Литература 106
Приложения 122
- Обзор конструкций измельчающих аппаратов силосоуборочных комбайнов и разбрасывателей соломы из валков
- Движение частицы по поверхности дискового центробежного аппарата
- Определение неравномерности разброса измельченной соломы и удобрений
- Исследования распределения размеров и однородности частиц измельченной соломы после прицепного кормоуборочного комбайна КПИ-2,4
Введение к работе
Один из источников сохранения плодородия почвы, пополнения ее органическим веществом — пожнивно-корневые остатки сельскохозяйственных культур. Однако их количество в почве после уборки или сжигания соломы невелико и не может полностью возместить потери гумуса.
На дерново-подзолистых почвах ежегодные потери гумуса составляют 0,5...0,7 т/га под зерновыми культурами и до 1,5...2 т/га в чистом паре [54, 88]. Для обеспечения бездефицитного баланса гумуса необходимо ежегодно вносить 10... 15 т/га пашни навоза. Одним из источников органического вещества является солома зерновых культур, не используемая на хозяйственные нужды [74, 126, 151].
При использовании соломы для заделки в почву важное значение имеет технология уборки незерновой части урожая, приготовления соломы и смешивания ее с почвой. Это вызвано тем, что распад растительных остатков соломы в разных горизонтах пахотного слоя неодинаков. В верхнем, хорошо аэрируемом слое почвы органические соединения быстро минерализируются. Глубокая заделка соломы вызывает неблагоприятный эффект, так как при разложении ее в нижних слоях пахотного горизонта образуются токсические вещества, отрицательно влияющие на корневую систему растений.
Немаловажную роль в недостаточном использовании соломы в качестве органического удобрения до настоящего времени играло и то, что минеральные удобрения поставлялись в полном объеме. Технология уборки незерновой части урожая предусматривала в основном сбор соломы и половы и вывоз их с полей. С увеличением стоимости горюче-смазочных материалов, транспортных затрат, ухудшением минеральной обеспеченности хозяйств и т.д. наиболее простым способом уборки соломы становится ее сжигание.
Многие хозяйства, стремясь обеспечить конкурентоспособность производимой продукции, переходят на дешевые и эффективные источники улучшения почвенного плодородия, повышения урожайности сельскохозяйственных культур (заделка сидератов, внесение торфа, заделка соломы и т.д.).
При этом технология уборки и технические средства для ее выполнения должны отличаться высокой эффективностью и экономичностью. Этим требованиям отвечает технология, включающая в себя измельчение и разбрасывание соломы и удобрения по поверхности поля и последующую их заделку в почву.
Опыты по применению соломы на удобрение проводились лабораторией агрохимии НИИСХ Северо-Востока на опытном поле [88].
Солому озимой ржи из расчета 4 т/га измельчали КИР-1,5 и вносили в чистом пару за 1,5...2 месяца до посева ржи с одновременным внесением азотных удобрений из расчета 10 кг действующего вещества на 1 т соломы с последующей заделкой в почву дисковой бороной БДТ-3,6. Минеральные удобрения в дозах Р9о К90, N6o Р90 К90, N120 Р90 К9о вносили в предпосевную культивацию по фону чистого пара, удобренного соломой, и в чистом пару. Озимую рожь, и в последующем, ячмень возделывали по общепринятой технологии для Кировской области.
В первый год действия при внесении соломы на удобрение отмечалась некоторая тенденция к снижению урожая озимой ржи по сравнению с чистым паром. При внесении соломы в чистом пару на участках без азотных удобрений урожай был ниже на 1,9 ц/га, а при внесении 60 кг/га действующего вещества азотных удобрений снижение урожая не происходило.
Таким образом, основным способом уборки соломы зерновых культур в Кировской области следует считать ее измельчение и последующую заделку в почву с обязательным внесением азотных удобрений.
Поэтому основной целью настоящей работы является совершенствование рабочих органов и оптимизация параметров технического средства для подбора, измельчения и разбрасывания соломы из валков с одновременным внесением минеральных удобрений и их равномерного распределения по полю.
Исследования являются составной частью плана научно-исследовательской работы лаборатории механизации Марийского НИИСХ и плана работы научно-технического Совета МСХиП Республики Марий Эл.
На защиту выносятся следующие основные положения:
теоретические предпосылки движения частиц соломы и удобрения по поверхности дискового центробежного аппарата;
конструктивно-технологическая схема технического средства для подбора, измельчения и разбрасывания соломы из валков с одновременным внесением минеральных удобрений и их равномерного распределения по полю;
математические модели рабочего процесса и оптимальные значения конструктивно-технологических параметров технического средства;
результаты производственных испытаний технического средства и его энергетическая эффективность.
По материалам исследований опубликовано 7 научных работ, в том числе патент на изобретение РФ № 2239980.
Основные положения диссертационной работы доложены на научно-технических конференциях Марийского НИИСХ (2002...2004 гг), Марийского государственного университета (2003.. .2004 гг).
Работа изложена на 148 страницах включает 54 рисунка, 12 таблиц и 9 приложений.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору П. А. Савиных, академику Россельхозака-демии В.А. Сысуеву, доктору технических наук А.В. Алешкину, кандидату технических наук Н.Н. Смирнову, инженеру Н.Н. Соболевой за помощь и поддержку в процессе выполнения работы.
Обзор конструкций измельчающих аппаратов силосоуборочных комбайнов и разбрасывателей соломы из валков
По химическому составу солома зерновых культур характеризуется довольно высоким содержанием безазотистых веществ (целлюлоза, гемицеллюло-за, лигнин) и низким - азота и минеральных элементов. Она поставляет микрофлоре почвы легкодоступный источник углерода. Целлюлозоразлагающие микроорганизмы испытывают сравнительно высокую потребность в азоте. В связи с небольшим количеством его в соломе, микроорганизмы потребляют минеральный азот из почвы, то есть идет процесс иммобилизации азота. Если его в почве ограниченное количество, то тормозятся процессы разложения соломы, отношение С : N должно быть (20...30) : 1 [3, 74, 149, 158].
Более узкое соотношение этих элементов приводит к минерализации азотистых соединений, а более широкое увеличивает процессы иммобилизации азота. Поэтому эффективность удобрения возрастает при дополнительном внесении азота. Необходимая доза минерального азота 5... 15 кг на 1 т соломы [74, 102, 158, 167].
Согласно требованиям к измельчителям-разбрасывателям соломы, измельченных частиц фракцией 100 мм должно быть не менее 70 %. Коэффициент вариации равномерности разбрасывания измельченной соломы по ширине захвата жатки не должен превышать +25 %. Установлено также, что эффективность разложения соломы при заделке в почву обеспечивается при длине резки не более 50 мм. Однако, учеными доказано, что главную роль в гумификации соломы играет не длина резки, а степень расщепления ее стеблей вдоль волокон. При этом длина резки может быть существенно увеличена до 150 мм, что позволяет упростить режущую часть измельчителя, снизить их массу и как следствие энергоемкость [12, 66].
Основные агротехнические требования к внесению соломы в качестве удобрения: - солому на удобрение следует вносить, в первую очередь, на полях с бедными почвами; - на полях, удаленных от животноводческих ферм на расстоянии свыше 5 км, а также при недостатке в хозяйстве навоза; - солому можно вносить под все сельскохозяйственные культуры: кормовые, пропашные, зерновые и зернобобовые; - равномерность распределения измельченной соломы (длина резки 5... 10 см) должна составлять не менее 75 %; - измельченная солома может оставаться в поле в течение одной - двух недель после уборочных работ, выполняя роль мульчи, предохраняющей почву от иссушения; - после разбрасывания соломы необходимо внести азотные удобрения в дозе 10..Л2 кг д.в. на 1 т соломы, затем не позднее, чем через два дня поле должно быть обработано. После заделки соломы посев сельскохозяйственных культур необходимо производить не раньше, чем через 6...8 месяцев. При этом уже в первый год культурные растения могут использовать до 15...25 % азота, 20...30 % фосфора и 25...40 % калия. Это связано с тем, что разложение соломы в почве происходит медленно и зависит от качества ее заделки и погодных условий. Установлено, что за 2,5...4 месяца разлагается до 46 % соломы, за год-полтора - до 80 %, остальная часть позднее [58]. Использование соломы на удобрение имеет большую экологическую значимость: - утилизируется огромная масса органического вещества, которая минерализуется в почве, элементы его полностью поглощаются почвенным комплексом без выделения в воздушную среду; - солома без остатка повторно включается в круговорот минерального и органического питания растений для формирования новой биомассы растений и выращивания нового урожая; - солома, разлагаясь в почве в течение длительного времени, не загрязняет ее высокими концентрациями нитратного азота, органическим фосфором и калием; - установившийся баланс поступления в почву и расход питания растений из соломы исключают вымывание подвижных элементов и вынос их почвенным стоком в водоемы; - равномерно разбросанная по полю солома в жаркое летнее время защищает почву от пересыхания, выветривания, уплотнения и потерь гумуса; - внесение соломы в почву способствует развитию почвенной фауны, что выражается в развитии почвенных бактерий, дождевых червей и других организмов, способствующих улучшению агрохимических и физических свойств почвы; - с ликвидацией скирд соломы ухудшаются условия размножения мышевидных грызунов, накопления семян сорной растительности, а также патогенной микрофлоры зерновых культур [123]. В настоящее время солому зачастую сжигают как в скирдах, так и в валках. При этом наносится катастрофический вред почве и ее обитателям. При сжигании 1 т/га соломы на второй день после уборки теряется 12...12,5 % гумуса и 6,1 % воды от исходного уровня. При сжигании через 14 дней, когда солома, стерня и поверхность почвы подсыхают, потери гумуса возрастают до 30,6%, а воды до 21,6%. При этом ухудшаются водно-физические свойства почвы, уменьшается ее биологическая активность, то есть увеличивается глы-бистость, а водопрочность их уменьшается с 58,5 % до 49,4 % [58, 123].
Солома сгорает на одном квадратном метре за 30...40 с, при этом температура на поверхности достигает 360С, а на глубине 15 см - около 50С. Выгорание гумуса отмечено в слое почвы 0.. .5 см, а потери воды в слое 0... 10 см [123].
Особое значение при ресурсосберегающих технологиях приобретает использование соломы на удобрение в севооборотах с минимальными обработками. Систематическое применение соломы в сочетании с оставленными в верхнем слое пожнивными остатками выступает на фоне минимальной обработки почвы не только как средство питания растений, но и в качестве эффективного способа наращивания почвенного плодородия [172].
В опытах Западно-Казахстанского аграрного университета длительное применение соломы в качестве органического удобрения в зернопаровых севооборотах короткой ротации на фоне минимальной обработки способствовало стабилизации содержания гумуса, обеспечило полное воспроизводство почвенного плодородия. На почвах тяжелого механического состава мелкая заделка соломы при минимальных обработках создает благоприятные условия для активной деятельности микрофлоры без накопления токсичных веществ.
Особенно эффективно использование соломы на удобрение в сочетании с сидератами - увеличивается содержание гумуса и подвижных веществ, повышается биологическая активность почвы, улучшаются ее водно-физические свойства.
В опытах Марийского НИИСХ измельченная солома ячменя при дополнительном внесении минеральных удобрений в дозе N10P90K90 позволила получить урожай зерна озимой ржи до 38 ц/га в условиях крайне засушливого 1988 г. [172].
Агрономическая эффективность применения соломы на удобрение доказана многочисленными опытами и практикой. При использовании незерновой части урожая колосовых культур на удобрение сокращается число проходов агрегатов по полю, уменьшается уплотнение почвы, затраты труда сокращаются в 4,7...6,3 раза, затраты денежных средств на 1,7...1,9 раза [123].
Движение частицы по поверхности дискового центробежного аппарата
Анализируя работы многих исследователей С.В.Мельников [96], пришел к выводу, что для определенных материалов имеется разрушающая скорость, соответствующая оптимальному кинетическому режиму. Им отмечается, что увеличение скорости молотков сопровождается ростом как положительных (увеличение производительности и эффективности удара), так и отрицательных явлений, дает классификацию факторов, влияющих на процесс измельчения кормов в молотковых дробилках (технологические, динамические и конструктивные). СВ. Мельников и Ф.С. Кирпичников [97] отмечают, что повышать окружную скорость молотков нужно не за счет повышения частоты вращения, а за счет увеличения диаметра ротора по концам молотков.
Проведенные в НИИ сельскохозяйственной техники Прага - Ржин [67] исследования рабочего процесса передвижного соломоизмельчителя показали, что при постоянной частоте вращения 40 с"1 в диапазоне производительности 3,6...10,8 т/ч средняя потребляемая мощность линейно возрастала от 19 до 35 кВт, а удельный расход энергии падал с 5,2 до 3, 24 кВт-ч/т.
И.И.Ревенко [128] изучал влияние скорости молотков на эффективность работы измельчителей. Он считает, что оптимальная скорость молотков должна находиться в пределах минимальной пропускной способности дробилки.
Значения рабочих скоростей молотков, соответствующие минимальному расходу энергии на измельчение сено-соломистого материала, установлены по результатам экспериментальных исследований, которые составляют 40...90 м/с [49, 71]. Данные исследования проводились на сухих листостебельных материалах, которые ведут себя как хрупкие тела, разрушающиеся без значительных деформаций, поэтому область их применения ограничена.
Анализируя рабочий процесс молотковой дробилки при измельчении стебельной массы [49, 50, 104, 105, 163, 174], ряд ученых считают, что наиболее существенным фактором, влияющим на эффективность работы машины, является влажность измельчаемой растительной массы. Поэтому значительная часть работ посвящена изучению отдельных сторон процесса измельчения грубых кормов повышенной влажности Т.Абилжанов [2] В.Р.Алешкин [8, 9], В.А.Сысуев [160, 161, 163], П.А.Савиных [137, 138], В.В.Михайлова [104] и др.
Т.Абилжанов [1] объясняет факт, при котором с увеличением влажности материала средневзвешенная длина частиц уменьшается и резко возрастает энергоемкость процесса измельчения тем, что с повышением влажности рост разрушающей силы снижается, поскольку уменьшается модуль упругости стеблей. С повышением влажности материала увеличивается его плотность. Т.Абилжанов [1] показывает, что при увеличении влажности ячменной соломы с 7 до 29,6 % энергоемкость процесса измельчения возрастает в 3,5 раза.
Изучая рабочий процесс работы измельчителя на измельчении переувлажненного материала, Э.Т.Моркус [102] предлагает, во избежании забивания рабочих органов, увеличить частоту вращения молоткового ротора.
Учитывая, что влажность исходного материала в реальных условиях изменяется с течением времени и относится к категории случайных процессов, учеными В.Г. Мохнаткиным и В.А. Сысуевым [160] сделан вывод, что наиболее приспособленными измельчителями для измельчения переувлажненных кормов повышенной влажности являются измельчители открытого типа.
В.А.Сысуев [160] установил, что повышение относительной влажности материала с 14 до 40 % способствует снижению энергозатрат в 3,5 раза и уменьшению потребляемой мощности в 4 раза. Процесс измельчения соломы исследовался на двухроторном бункерном измельчителе, работающем по открытому типу. В работах [1, 3, 9, 73, 80, 81, 86, 102] большое внимание уделено в конструкции измельчающего молоткового аппарата, в частности: количеству молотков на оси подвеса, числу осей подвеса, форме молотка и расстоянию между ними и корпусом дробильной камеры, декой, решетом, наличию контрмолотков.
По мнению Т.Абилжанова, С.В.Мельникова [1, 95] толщина молотков является одной из важных размерных характеристик. Для качественного измельчения соломистых материалов она должна составлять 6.. .8 мм и выше.
В работах [1, 7, 9,95, 105,127, 133] ученые считают, что эффективность процесса измельчения и качество работы измельчителя зависит от формы молотка. Лучшие показатели для измельчения сухой листо-стебельной массы обеспечивают молотки в виде дисковой фрезы [41, 93, 171, 174, 182]. В.И. Сыроватка [120] считает лучшими молотки прямоугольной формы с закрученными концами, имеющими небольшие зубцы. М.А. Макаров [87] предлагает использовать молотки со ступенчатыми концами. Исследованиями [1] доказано, что по энергоемкости процесса измельчения наиболее эффективны зубчатые молотки.
В.Г. Мохнаткин [9, 86] предлагает для снижения энергоемкости процесса измельчения использовать молоток со смещенной осью подвеса.
И.И. Ревенко [129, 146] наиболее эффективными считает тонкие молотки, но они недостаточно долговечны. [81, 84] доказали, что с уменьшением шага молотков энергоемкость уменьшается, хотя по количеству и способу их расстановки на роторе единого мнения нет.
Существенное влияние на эффективность рабочего процесса измельчения оказывает способ подачи материала к молотковому ротору [7, 11, 14, 86, 106, 133, 155], который подразделяется на осевой, радиальный и промежуточный (в угловом направлении). Исследования, проведенные [86, 106], в большей степени посвящены изучению рабочего процесса измельчения с радиальной подачей. Результаты производственных испытаний показали, что с радиальной подачей материала к ротору, характерным является повышенная неравномерность загрузки рабочих органов и выдачи измельченного материала [62, 65, 90, 116]. Для стабилизации машин рекомендуют устанавливать дополнительные устройства, что усложняет конструкцию. По данным исследований [24, 91, 117] осевая подача материала к рабочим органам измельчителя позволяет не только снизить удельные энергозатраты на измельчение в 1,5...2 раза, но и упрощает регулирование загрузки измельчителя и, как следствие, обеспечивает повышение равномерности его рабочего процесса.
Определение неравномерности разброса измельченной соломы и удобрений
Двумерные сечения поверхности отклика (рис.4.16, а) характеризуют критерии оптимизации от угла установки разбрасывающих дисков и угла установки отражателя при фиксированной влажности х3=0. Необходимая ширина разброса Z i=6,5 м достигается при угле установки разбрасывающих дисков а=33...39 и угле установки отражателя Р= 43...45, при этом коэффициент вариации составляет Vi=30%.
Анализ наложения двумерных сечений (рис.4.16, б) показал, что ширина разброса 6=6,5 м достигается при 3= 45...50, при этом влажность материала в интервале от 40...50% существенного влияния на критерии оптимизации не оказывает. Однако, на коэффициент вариации равномерности распределения измельченных частиц влажность оказывает существенное влияние с увеличением влажности от 40 до 50% коэффициент вариации возрастает с 15 до 45%.
Двумерные сечения (рис.4.16, в) показывают, что при угле установки отражателя Р=45 необходимая ширина разброса достигается при угле установки разбрасывающих дисков а=30...35, однако при увеличении влажности коэффициент вариации увеличивается с 15 до 50%.
Так при угле установки отражателя Р () на нижнем уровне и увеличении угла установки разбрасывающих дисков а (х\) улучшается равномерность распределения измельченной соломы. При установке фактора jct на нижнем уровне и увеличении фактора хг равномерность распределения также улучшается, но значительно быстрее. Наилучшее распределение по ширине достигается установками факторов х\ на угол 27...33 и хп на угол 48...54. Дальнейшее их увеличение или уменьшение вызывает ухудшение равномерности распределения измельченной соломы. С увеличением влажности W (х3) равномерность распределения ухудшается. Изменение влажности соломы с 40,3% (х3 = - 1) до 49,7% (JC3 = +1) при фиксированных значениях факторов х\ (а = 30) и хг (Р = 48) сопровождается ухудшением равномерности ее распределения по ширине разброса, оцениваемой коэффициентом v вариации с 15 до 45% и выше. Таким образом, анализ двумерных сечений позволил определить оптимальные углы установки центробежных дисков и отражателя, соответствующие наилучшей равномерности распределения измельченного материала и требуемой ширины разброса. Коэффициент вариации разброса v=30...35% по ширине Ь\ = 6,5 м наблюдается при установке факторов х\ = 0,2 (а = 33) и х2 — 0,2 (Р=48) при влажности W соломы 42,0%. Для оценки качественных показателей работы дискового распределяющего устройства были проведены его исследования при разбрасывании по поверхности поля твердых минеральных удобрений (аммиачная селитра) по методике, представленной в разделах 3.3.5 и 3.3.6. В качестве активных факторов, как и при разбрасывании измельченной соломы выбраны: угол а установки разбрасывающих дисков (х\) и угол (3 установки отражателя (х2). В качестве критериев оптимизации выбраны: ширина Ъ2 разброса удобрений (уз) и коэффициент v2 вариации по ширине их разброса (у ). Был реализован полнофакторный эксперимент 2-го порядка, матрица плана, уровни варьирования факторов и результаты приведены в таблице 4.6. После реализации плана в трехкратной повторности и обработки результатов эксперимента получены математические модели рабочего процесса: уъ = 10,62 + 0,73Л:, + 0,35л:2 + 0,35л:,2 + 0,br,jc2; (4.3) у4 = 49,02 +15,85л:, - 4,99л:,2 + 9,66х2 + 5,04 ,л:2 . (4.4) Анализ математической модели (4.3) показывает, что наибольшее влияние на ширину разброса удобрения Ъ2 оказывает угол установки разбрасывающих дисков а, его увеличение приводит к увеличению ширины разброса. На коэффициент вариации по ширине разброса (4.4) удобрения \2 также наибольшее влияние оказывает угол установки разбрасывающих дисков, его увеличение повышает коэффициент вариации, который характеризует неравномерность распределения удобрения по поверхности поля. Анализ наложения двумерных сечений (рис.4.17) показывает, что ширина разброса удобрения менее 10 м достигается при угле установки разбрасывающих дисков а=15 и угле установки отражателя [3=30...40.
Таким образам, наилучшая равномерность распределения удобрений по ширине разброса наблюдается при угле а установки разбрасывающих дисков на нижнем уровне (х\ = -1) и угле установки р отражателя в пределах 2= -0,2(42)...0,6(54). При данных углах установки разбрасывающих дисков и отражателя ширина Ь2 разброса удобрений достигает 10.. .10,5 м.
Для обоснования рациональных конструктивно-режимных параметров мобильного экспериментального технического средства для подбора, измельчения и разбрасывания соломы из валков с одновременным внесением минеральных удобрений был спланирован и реализован полный многофакторный активно-пассивный эксперимент второго порядка. На основании результатов исследований, представленных в разделах 4.2.1...4.2.3, были выбраны основные уровни и интервалы варьирования факторов.
Исследования распределения по поверхности поля измельченной соломы и удобрений показывают, что при одинаковых параметрах рабочих органов машины и режимов ее работы, ширина их разброса различная. Относительные
На ширину разброса удобрения (4.7) наибольшее влияние оказывает угол установки разбрасывающих дисков, причем ширина разброса 12 м достигается при а=35. На коэффициент вариации по ширине разброса удобрения (4.8) значительное влияние оказывает влажность соломы, которая служит тормозящим фактором при распределении удобрения, с ее увеличением равномерность распределения удобрений улучшается.
Анализ двумерных сечений (рис.4.18, а) показывает, что наилучшие показатели по исследуемым критериям оптимизации достигаются при угле установки разбрасывающих дисков х=25...35, угле установки отражателя р=48...54. При этих параметрах коэффициент вариации составляет 25...25%.
На рисунке 4.18, б представлено двумерное сечение в координатах угла установки отражателя Р и влажности соломы для оценки их влияния на критерии оптимизации. Ширина разброса 6,5...7,0 м достигается при [3=40...44 вне зависимости от влажности измельчаемого материала.
Двумерное сечение (рис.4.18, в) показывает, что необходимая ширина разброса достигается при угле установки разбрасывающих дисков а=25.. .30, причем с увеличением влажности соломы до 50% ширина разброса достигает 7,1 м.
Исследования распределения размеров и однородности частиц измельченной соломы после прицепного кормоуборочного комбайна КПИ-2,4
Для оценки качественных показателей работы дискового распределяющего устройства были проведены его исследования при разбрасывании по поверхности поля твердых минеральных удобрений (аммиачная селитра) по методике, представленной в разделах 3.3.5 и 3.3.6.
В качестве активных факторов, как и при разбрасывании измельченной соломы выбраны: угол а установки разбрасывающих дисков (х\) и угол (3 установки отражателя (х2). В качестве критериев оптимизации выбраны: ширина Ъ2 разброса удобрений (уз) и коэффициент v2 вариации по ширине их разброса (у ). Был реализован полнофакторный эксперимент 2-го порядка, матрица плана, уровни варьирования факторов и результаты приведены в таблице 4.6. После реализации плана в трехкратной повторности и обработки результатов эксперимента получены математические модели рабочего процесса: Анализ математической модели (4.3) показывает, что наибольшее влияние на ширину разброса удобрения Ъ2 оказывает угол установки разбрасывающих дисков а, его увеличение приводит к увеличению ширины разброса. На коэффициент вариации по ширине разброса (4.4) удобрения также наибольшее влияние оказывает угол установки разбрасывающих дисков, его увеличение повышает коэффициент вариации, который характеризует неравномерность распределения удобрения по поверхности поля. Анализ наложения двумерных сечений (рис.4.17) показывает, что ширина разброса удобрения менее 10 м достигается при угле установки разбрасывающих дисков а=15 и угле установки отражателя [3=30...40. Таким образам, наилучшая равномерность распределения удобрений по ширине разброса наблюдается при угле а установки разбрасывающих дисков на нижнем уровне (х\ = -1) и угле установки р отражателя в пределах 2= -0,2(42)...0,6(54). При данных углах установки разбрасывающих дисков и отражателя ширина Ь2 разброса удобрений достигает 10.. .10,5 м.Оптимизация конструктивных параметров рабочих органов машины и режимов ее работы
Для обоснования рациональных конструктивно-режимных параметров мобильного экспериментального технического средства для подбора, измельчения и разбрасывания соломы из валков с одновременным внесением минеральных удобрений был спланирован и реализован полный многофакторный активно-пассивный эксперимент второго порядка. На основании результатов исследований, представленных в разделах 4.2.1...4.2.3, были выбраны основные уровни и интервалы варьирования факторов.
Исследования распределения по поверхности поля измельченной соломы и удобрений показывают, что при одинаковых параметрах рабочих органов машины и режимов ее работы, ширина их разброса различная. Относительные На ширину разброса удобрения (4.7) наибольшее влияние оказывает угол установки разбрасывающих дисков, причем ширина разброса 12 м достигается при а=35. На коэффициент вариации по ширине разброса удобрения (4.8) значительное влияние оказывает влажность соломы, которая служит тормозящим фактором при распределении удобрения, с ее увеличением равномерность распределения удобрений улучшается.
Анализ двумерных сечений (рис.4.18, а) показывает, что наилучшие показатели по исследуемым критериям оптимизации достигаются при угле установки разбрасывающих дисков х=25...35, угле установки отражателя р=48...54. При этих параметрах коэффициент вариации составляет 25...25%.
На рисунке 4.18, б представлено двумерное сечение в координатах угла установки отражателя Р и влажности соломы для оценки их влияния на критерии оптимизации. Ширина разброса 6,5...7,0 м достигается при [3=40...44 вне зависимости от влажности измельчаемого материала.
Двумерное сечение (рис.4.18, в) показывает, что необходимая ширина разброса достигается при угле установки разбрасывающих дисков а=25.. .30, причем с увеличением влажности соломы до 50% ширина разброса достигает 7,1 м.
Анализ двумерных сечений (рис.4.18, г, д, е), характеризующих ширину разброса удобрения и коэффициент вариации по ширине разброса, показывает, что ширина разброса 7,5...8,0 м достигается при угле установки разбрасывающих дисков а=30...40, угле установки отражателя Р=40...50, при этом коэффициент вариации варьирует в интервале 25...30. Влажность соломы выступает как тормозящий фактор разброса удобрения с ее уменьшением ширина разброса снижается.
Таким образом, проведенный анализ двумерных сечений позволил определить, что оптимальная ширина разброса соломы 6,5...7,0 м, удобрения 7,5...8,0 м при коэффициентах вариации соответственно 25...28% и 25...30% достигается при угле установки разбрасывающих дисков а=35 и угле установки отражателя р=50.
