Влияние формы зоны подачи на равномерность распределения смеси минеральных удобрений центробежным дисковым аппаратом

Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от равномерности распределения минеральных удобрений и их смесей. Равномерность внесения минеральных удобрений и их смесей зависит от физикомеханических свойств каждого компонента и всей смеси в целом [7]. Выбор соответствующего места подачи на центробежный рабочий орган позволяет снизить чувствительность центробежных разбрасывающих аппаратов к изменению фрикционных свойств удобрений и их смесей [5, 6].

Задачей настоящей статьи является исследование влияния формы зоны подачи на рабочем органе центробежного дискового аппарата на равномерность распределения минеральных удобрений.

На основании литературных источников, теоретических исследований и данных предварительных опытов установлено, что на распределение компонентов по поверхности поля оказывают влияние положение и величина угла сектора рассева, скорость метания и угол наклона вектора скорости к горизонту, сила и направление ветра, рельеф местности и ряд других факторов.

Устойчивость положения сектора рассева и его величина зависят от организации места подачи, конструктивных и кинематических параметров рабочего органа.

Теоретические исследования [4] и литературные источники [1, 2, 3, 5] показывают, что на закономерность распределения компонентов и смеси оказывает влияние форма зоны подачи.

Форма зоны подачи смеси определяет величину е 0 смещения центров О 1 и О 2 подачи компонентов от центра О зоны подачи смеси. Так, после подачи компонентов через воронку прямоугольного поперечного сечения или туконаправитель в виде лотка, зона подачи имеет вид прямоугольника (рис. 1 б).

Тогда смещение подачи каждого компонента относительно центра О будет е 0 =0,5 ⋅ ℓ з , где ℓ з – длина зоны подачи компонента.

После подачи через воронку круглого поперечного сечения зона подачи имеет вид круглой формы (рис. 1 а). В этом случае смещение каждого компонента относительно центра О е 0 = 0,4 ⋅ ℓ з , где r з =ℓ з – радиус зоны подачи компонента.

Рис. 1. Схема зоны подачи:

а – от воронки круглого сечения; б – от лоткового туконаправителя; r з – радиус зоны подачи смеси; l з – длина зоны подачи компонента

То есть подача компонентов смеси в круглую зону обеспечивает более близкое их расположение друг к другу, чем подача компонентов в прямоугольную зону.

Так как анализ литературных источников показал, что качественное распределение двух видов минеральных удобрений без их предварительного смешивания серийный центробежно-дисковый аппарат не обеспечивает [2, 3, 4], то в экспериментальных исследованиях по влиянию формы зоны подачи на распределение смеси удобрений и её компонентов была рассмотрена работа распределительного центробежного рабочего органа. Он представляет собой два концентрично установленных и противоположно вращающихся диска с лопатками [2, 3].

Рассмотрим распределение двух видов минеральных удобрений после подачи их на лопатки внутреннего диска рабочего органа распределительного типа с помощью лоткового туконаправителя, который обеспечивает получение прямоугольной формы зоны подачи (рис. 1 б), и через ту-конаправитель в виде воронки круглого сечения, который обеспечивает получение круглой формы зоны подачи (рис. 1 а). Оба устройства с помощью перегородок обеспечивают раздельную подачу двух компонентов смеси и тем самым делят зону подачи на две части, в одну из которых подаётся один, условно первый по ходу вращения внутреннего диска компонент, а в другую – второй компонент.

Результат распределения смеси в секторе метания после подачи по лотковому туконаправителю на центробежный рабочий орган нитроаммофоса (первого компонента смеси по ходу вращения внутреннего диска) и двойного суперфосфата (второго компонента смеси по ходу вращения внутреннего диска) показан на рисунке 2.

Анализ распределения этой смеси и её компонентов в секторе метания по кривым плотности распределения позволяет сделать вывод, что компоненты смеси распределяются по улавливателям со сдвигом секторов метания друг относительно друга. Причём так, что в начале сектора метания смеси преобладают частицы двойного суперфосфата (кривая 3) т.е. компонента, подаваемого вторым по ходу вращения внутреннего диска, а в конце сектора метания – частицы нитроаммофоса (кривая 2) т.е. компонента смеси, подаваемого первым.

Рис. 2. Распределение смеси двойного суперфосфата и нитроаммофоса с лоткового туконаправителя:

1 – кривая распределения смеси; 2 – кривая распределения нитроаммофоса; 3 – кривая распределения двойного суперфосфата

При этом значение среднего угла улавливателя для смеси составило 9,36, для двойного суперфосфата – 8,21 (кривая 3), а для нитроаммофоса – 11,14 (кривая 2).

Вследствие этого соотношение с = q-q ₂ компонентов в смеси в секторе метания изменяется от 0,013 до 3,531.

Смещение секторов рассева компонентов составило АХ _у=2,93 ул. то есть 0,767 рад. При таком распределении компонентов в секторе метания обеспечить качественное распределение смеси по поверхности поля весьма сложно [1].

После смены положения компонентов смеси в прямоугольной зоне на рабочем органе распределение этой смеси при подаче её с лоткового туконаправителя на рабочий орган приводит к тому, что и положение секторов метания компонентов меняется на противоположное. При этом нитроаммофос подается во вторую часть прямоугольной зоны по ходу вращения внутреннего диска, а двойной суперфосфата – в первую часть этой зоны по ходу вращения внутреннего диска.

После такого распределения в начале сектора метания смеси преобладают ча- стицы нитроаммофоса (средний улавливатель 8,33 сектора рассева), а в конце – частицы двойного суперфосфата, (средний улавливатель 10,85 сектора рассева). Смещение секторов метания составило АХу=2,52 ул. или 0,659 рад, то есть величина смещения секторов рассева примерно одинакова (рис. 2).

Соотношение компонентов смеси в секторе метания при этом изменяется от c = — =5,192 до c = q ¹ =0,114. Требуемая q ₂                   q ₂

равномерность распределения смеси и её компонентов также не обеспечивается.

Следовательно, изменение положения зон подачи компонентов на противоположное приводит к такому же противоположному изменению положения их секторов рассева без улучшения равномерности распределения. Отсюда следует, что применение лоткового туконаправителя не позволяет качественно распределять смесь минеральных удобрений и её компоненты в секторе метания рабочего органа распределительного типа без предварительного приготовления этой смеси.

Рассмотрим подачу смеси на лопатки внутреннего диска через воронку, разделён- ную перегородкой на две части. Каждый из видов удобрений подавали из соответствующего отсека, воронки, обеспечивающей круглую зону подачи на центробежном диске рабочего органа.

Так как компоненты смеси отличаются друг от друга фрикционными, грану- лометрическими и другими характеристиками, то изменение зон их подачи будет характеризовать чувствительность рабочего органа к изменению физико-механических характеристик удобрений.

На рисунке 3 показано распределение смеси (кривая 1), состоящей из нитроаммофоса (кривая 2) и двойного суперфосфата (кривая 3). Из этого рисунка вид- двойного суперфосфата составил 9,33 ул., смещение секторов метания компонентов смеси составило Δλу=0,24 ул. или 0,062 рад.

Близкие значения смещения Δλу секторов метания получены и при изменении удобрений в отсеках воронки и соответ- ственно в секциях зоны подачи смеси. Смещение секторов метания для этого положения удобрений составило Δλу=0,072 рад. При этом содержание компонентов в секциях улавливателя близко к исходному содержанию их в смеси. Коэффициент вариации составил 8%.

Величины секторов метания для смеси и каждого из компонентов имеют близ- но, что величина секторов рассева компо- кие значения. Так, для нитроаммофоса нентов смеси и их положение примерно среднее квадратичное отклонение углов совпадают. Средний улавливатель сектора метания составило σα=0,501 рад, а для рассева нитроаммофоса составил 9,57 ул., двойного суперфосфата σα=0,520 рад.

а средний улавливатель сектора рассева

1   2   3 -I 5 б 7   8 9 10 11 12 13 14 15 16 17№ улавливателя

Рис. 3. Распределение двойного суперфосфата и нитроаммофоса при подаче через воронку:

• 1    – кривая распределения смеси; 2 – кривая распределения нитроаммофоса; 3 – кривая распределения двойного суперфосфата

Выводы и предложения. Исходя из анализа полученных результатов, следует, что круглая зона подачи обеспечивает более близкое расположение компонентов смеси на центробежном диске и тем самым позволяет обеспечить более качественное распределение смеси без её предварительного приготовления центробежным дисковым аппаратом, в отличие от прямоуголь- ной зоны подачи от лоткового туконапра-вителя. Кроме того, для туконаправителя в виде воронки круглого сечения поворот круглой зоны подачи на центробежном диске относительно центра О (рис. 1) для регулировки качества распределения можно осуществлять поворотом нижней части перегородки.