Воронеж, Воронежская область, Россия
Россия
Воронеж, Воронежская область, Россия
В работе представлен обзор исследований рабочих процессов шнековых рабочих органов технологических машин. Показано, что в настоящее времени не полностью решен такой вопрос в теории по шнековым рабочим органам, как число витков шнека необходимо, какое положение спирали шнека должно быть по отношению к центру и т.п., решение этих вопросов может обеспечить повышенную производительность. В современных условиях, вызванных глобальными климатическими изменениями в мире, выросли требования к условиям охраны лесных зон, что делает необходимым увеличение средств для борьбы с огнем в лесах и увеличение сырьевой и финансовой базы специализированных служб по охране леса, что обусловлено постоянным поиском новых и усовершенствование старых методов устранения лесных пожаров. Наибольшей эффективностью обладают специальные грунтометательные машины, однако они не имеют рабочего оборудования для сталкивания в стороны горючих материалов в виде напочвенного покрова, валежника, порубочных остатков. Для этих целей на наш взгляд наиболее подходят шнековые рабочие органы, установленные перед роторами-метателями. Моделирование рабочего процесса шнековых рабочих органов создано на основе методе динамики частиц. В процессе моделирования лесная подстилка исполнена в виде множества (порядка 5000) шаровидных элементов в диаметре, которые взаимодействуют между собой и с рабочими поверхностями шнековых рабочих органов. Рабочие поверхности шнекового барабана представлены из боковой поверхности цилиндра, моделируемой как отдельная геометрическая фигура, и 200 треугольников, образующих винтообразную поверхность. Установлено, что оптимальная глубина нарезки 8-10 см, при которой шнек практически полностью очищает рабочую полосу от напочвенного слоя, но в то же время не слишком сильно заглублен, чтобы вызвать большие потери мощности. Выявленные основные параметры шнековых рабочих органов будут использованы при создании эффективной лесопожарной грунтометательной машины.
напочвенный покров, шнеки, лесной пожар, грунтометательная машина, рабочий процесс
ВВЕДЕНИЕ
Одна из наиболее актуальных проблем лесного хозяйства - проблема борьбы с лесными пожарами, которая в настоящее время вышла за рамки лесной отрасли и стала важной частью охраны природы и окружающей среды, социально-государственной задачей в обеспечении безопасности населенных пунктов и жизни человека. Самыми эффективными для профилактики и ликвидации низовых лесных пожаров являются грунтометательные машины, но у них отсутствует оборудование для удаления напочвенного покрова и горючих материалов из потока грунта, подаваемого роторами-метателями в зону огня. На наш взгляд, для этих целей подходят шнековые рабочие органы, которые широко применяются на различных технологических машинах для перемещения пластичных, сыпучих и пылевидных материалов. Однако они имеют серьезные недостатки - низкая производительность и высокая энергоемкость, вследствие чего, почвогрунт прилипает на шнек и не имеет осевого перемещения, кроме этого, замечен повышенный износ винта, также возросли потери на перегрузки. Все это объясняется тем, что уровень теории по шнековым рабочим органам отстает от практических испытаний. Поэтому работа направлена на повышение эффективности применения шнековых рабочих органов на лесопожарных грунтометательных машинах и является актуальной.
Цель исследования. Выявление основных параметров шнековых рабочих органов лесопожарных грунтометательных машин за счет анализа исследований рабочих процессов шнековых рабочих органов технологических машин в смежных областях науки.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Теоретическим и экспериментальным исследованиям шнековых рабочих органов технологических машин посвящены работы ряда отечественных и зарубежных ученых.
В работе Погорова Т.А. [1] рассмотрен рабочий процесс шнекового режущего аппарата мелиоративной косилки с горизонтальной осью вращения для осуществления бесподпорного среза и измельчения стеблей растений. При анализе технологического процесса работы шнекового аппарата определена закономерность изменения рабочей высоты ножа при обращении шнека (рис. 1).
1. Погоров, T.A. Оптимизация высоты ножей шнекового режущего аппарата мелиоративной косилки / T.A. Погоров // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2012. - № 4(08). - С. 161-171. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/archive?n=131&id=145.
2. Закиров, М.Ф. Исследование влияния шага шнека на мощность привода питателя малогабаритного шнекороторного снегоочистителя / М.Ф. Закиров // Интеллектуальные системы в производстве. - 2015. - № 2 (26). - С. 56-57.
3. Липин, А.А. Статистический прочностной расчет системы «шнек - грунт» / А.А. Липин, А.Д. Стрижак // Наука сегодня: глобальные вызовы и механизмы развития: материалы Междунар. науч.-практ. конф. В 2 ч. - Вологда, 2017. - Ч. 1. - С. 17-19.
4. Китов, А.Г. Математическая модель шнекового рыхлителя для разработки донных отложений / А.Г. Китов, И.А. Cогин, В.А. Шапкин // Вестник Мининского университета. - 2013. - № 1 (1). - С. 20.
5. Bartenev, I.M. Research and development of the method of soil formation and delivery in the form of a concentrated flow to the edge of moving ground forest fire / I.M. Bartenev, P.I. Popikov, S.V. Malyukov // IOP Conference Series: Earth and Environmental. - 2019. - no. 226 (1). - 012052. - DOI:https://doi.org/10.1088/1755-1315/226/1/012052
6. Попиков, П. И. Влияние режимов работы лесопожарной грунтометательной машины с гидроприводом на показатели эффективности / П. И. Попиков, В. П. Попиков, А. В. Шаров, А. Ф. Петков, А. К. Поздняков // Лесотехнический журнал. - Воронеж, 2020. - № 1 (37). - С. 209-217.
