Параметры процесса выгрузки туковых смесей из бункеров сельскохозяйственных машин в условиях их фрикционной сегрегации и сводообразования

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур напрямую зависит от обеспечения почв питательными элементами. В связи с тем, что большинство сельскохозяйственных культур требуют одновременного внесения двух и более питательных элементов, то применение смесей минеральных удобрений является актуальным.

Исследованиями [31,129] установлено, что при использовании смесей удобрений наблюдается их расслоение на всех этапах технологического процесса, в том числе и в бункерах машин для внесения удобрений. Последние, как правило, являются одним из основных рабочих органов[40,98]. Они обладают рядом положительных свойств:

— просты по конструкции;

— надежны в эксплуатации;

— могут сочетаться с любыми механизмами непрерывного и периодического действия [20,52].

Однако, бункеры имеют и серьезные недостатки, приводящие к резкому ухудшению их работы. Одним из таких недостатков является выдача неоднородной по составу компонентов смеси, в частности, смеси минеральных удобрений, что, например, при работе туковысевающих аппаратов отрицательно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур [8,11,39,73,123]. Обусловлено это возникающим в бункерах явлением расслоения (сегрегации) смеси на компоненты в процессе ее движения в полости бункера.

Поэтому изучение явления расслоения смесей в бункерах с целью его предотвращения есть важнейшая задача, с одной стороны — качественное приготовление туковых смесей, а с другой — получение высоких и надежных урожаев сельскохозяйственных культур.

Одной из причин некачественной выдачи смеси бункерами сельскохозяйственных машин является то, что при их приготовлении не учитывается особенность движения компонентов смеси, то есть, не учитывается возможность их сегрегации (расслоения). До настоящего времени этот вопрос изучен недостаточно. Отсутствует четкое представление о закономерностях расслоения смесей, истекающих из бункеров сельскохозяйственных машин. Объясняется это тем, что в большинстве работ [14,35], посвященных изучению движения сыпучих тел в бункерах, рассматривается, как правило, однородный сыпучий материал, а не их смеси.

В связи с изложенным, изучение движения туковых смесей в бункерах сельскохозяйственных машин и установок является актуальным, как с теоретической, так и с практической точек зрения.

Актуальность постановки и решения этой задачи еще более очевидна в настоящее время, когда наметилась тенденция в создании высокопроизводительной сельскохозяйственной техники, включающей сложные бункерные устройства, оборудованные автоматическими и автоматизированными системами управления и регулирования. Кроме того, решение этой задачи ускорит внедрение в производство технологии и технических средств для координатного дифференцированного внесения минеральных удобрений.

Цель исследования — определение основных закономерностей движения компонентов минеральных удобрений в полостях бункеров сельскохозяйственных машин и разработка технических средств для снижения их расслоения.

Объект исследования — процесс движения туковых смесей в полостях бункеров сельскохозяйственных машин.

Предмет исследования — установление взаимосвязей между факторами, влияющими на процесс движения туковых смесей в бункерах сельскохозяйственных машин.

Методы исследования включали аналитическое описание движения частиц компонентов смеси сыпучих тел в полостях бункеров с использованием основных положений теоретической механики, механики сыпучих тел, физики, методов математической статистики, планирования экспериментов, покадровой съемки, стандартных и вновь разработанных методик.

Научная новизна работы состоит в определении аналитических зависимостей, позволяющих описать влияние фрикционных свойств компонентов туковой смеси на ее расслоение, выбрать коэффициент расслоения туковой смеси и определить зоны в бункере наибольшей интенсивности ее расслоения при истечении из бункера.

Практическая значимость работы состоит в разработке технического средства для снижения расслоения туковой смеси при ее истечении из бункера.

На защиту выносятся следующие научные положения:

— обоснование механической модели гранулированной туковой смеси и ее основных допущений;

— аналитические зависимости, описывающие влияние фрикционных свойств компонентов на движение гранулированных туковых смесей при их истечении из бункеров;

— критерий оценки степени сегрегации гранулированных туковых смесей;

— техническое средство, снижающее сегрегацию смесей гранулированных минеральных удобрений и обоснование его параметров;

— методика инженерного расчета технического средства для снижения расслоения гранулированных туковых смесей при их движении в бункере.

Диссертационная работа выполнена в Ростовском институте повышения квалификации кадров в АПК в соответствии с планом НИР института.

1.4. Выводы по главе и задачи исследований.

Анализ работ [9, 10, 14, 20, 23, 34, 35, 37, 53, 75, 99, 100, 103, 129 и др.] показал, что расслоение гранулированных смесей при их истечении из бункерных устройств исследовано недостаточно. Многие авторы лишь косвенно касаются этого вопроса, глубоко не рассматривая его. Поэтому, этот вопрос требует дальнейшего тщательного и внимательного изучения.

Обзор литературных источников и патентов на изобретения позволяет принять гипотезу о том, что интенсивность расслоения смесей минеральных удобрений, истекающих из бункеров, может быть снижена путем использования устройств, параметры и режимы работы которых соответствуют физико-механическим свойствам смесей, находящихся в бункерах.

В связи с этим, в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:

1. Обосновать механическую модель гранулированной туковой смеси, раскрывающей физическую сущность ее сегрегации, а также учитывающую сводоразрушающий характер ее истечения из выпускных отверстий бункеров сельскохозяйственных машин для внесения минеральных удобрений.

2. Разработать теоретические предпосылки процесса выгрузки гранулированных туковых смесей из бункеров сельскохозяйственных машин для внесения минеральных удобрений в условиях их сегрегации и динамического сводообразования.

3. Разработать методику инженерного расчета технических средств, снижающих влияние явлений сегрегации и сводообразования компонентов туковой смеси в процессе ее выгрузки из бункеров сельскохозяйственных машин для внесения минеральных удобрений.

При решении этих задач использовалась следующая схема последовательности исследований (рис. 1.9).

ТЕМА.

Параметры процесса вьп туковых смесей из бункер машин в условиях их фр сводообр грузки гранулированных ов сельскохозяйственных икционной сегрегации и азования.

Анализ состояния вопроса.