РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО

***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (28), 2012
Н И Ж Н Е В О ЛЖ С КОГ О А Г Р ОУ Н И В Е РС И Т ЕТ С КОГ О КО МП Л Е КС А
АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 635.65:631.3
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТРЕНИЯ
А.Н. Цепляев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Я.С. Лазаренко, аспирант
Волгоградский государственный аграрный университет
Процесс высева проросших семян овощных культур (огурца, кабачка) затруднен тем,
что семена характеризуются низкой плотностью, достаточно большой площадью контакта с
рабочими органами, а также имеют различную шероховатость поверхности. Поэтому при
конструировании высевающих аппаратов для посева таких семян необходимо учитывать
коэффициент трения по различным конструкторским материалам. Такой анализ и представлен
в статье.
Ключевые слова: семена, коэффициент трения, резина, фторопласт,
высевающий аппарат, семенной ящик, рабочие органы.
В процессе работы высевающего аппарата для посева проращенных
легковесных семян овощных культур возникает трение семян о стенки семенного
ящика, рабочие и вспомогательные органы и различные другие поверхности. При
этом имеет место трение покоя семени о внутреннюю поверхность ложечки при
транспортировке к высевному окну и семян о стенки семенного ящика.
При работе высевающего аппарата [5] проросшие семена будут
взаимодействовать с поверхностью рабочих органов. От характера данного
взаимодействия будет зависеть качество протекающего процесса технологии высева
семян. Поэтому нам необходимо знать коэффициенты трения покоя и движения
проросших семян по материалу рабочих органов, чтобы вычислить силу трения от их
взаимодействия [3].
Коэффициенты трения на наклонной плоскости определяются из выражения:
Сила трения может быть определена по формуле:
В этом случае вычисляется нормальное давление как составляющая веса
образца [2]:
Показатели трения (табл. 1, 2) получены на приборе академика В.А.
Желиговского (трение движение) (рис. 2) и на наклонной плоскости (трение покоя)
(рис. 1). При проведении опытов для определения коэффициентов покоя
фрикционную поверхность погружали в сосуд с водой, а для определения
коэффициента трения движения поверхность смачивалась.
1
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (28), 2012
Н И Ж Н Е В О ЛЖ С КОГ О А Г Р ОУ Н И В Е РС И Т ЕТ С КОГ О КО МП Л Е КС А
Рисунок 1 – Прибор для определения
коэффициента трения покоя
Рисунок 2 – Прибор академика
В.А. Желиговского для определения
коэффициента трения движения
Таблица 1 – Значения коэффициентов трения покоя
проросших семян овощных культур
Культура (сорт)
овощных культур
Огурец «Степной»
Огурец «Феникс»
Кабачок
«Грибовский»
Огурец «Степной»
Огурец «Феникс»
Кабачок
«Грибовский»
Огурец «Степной»
Огурец «Феникс»
Кабачок
«Грибовский»
Огурец «Степной»
Огурец «Феникс»
Кабачок
«Грибовский»
Значения коэффициентов трения покоя
с
Материал фрикционной поверхности –
фторопласт
0,31
0,32
0,31
0,32
0,32
0,42
0,40
0,40
0,42
0,45
0,32
0,42
0,42
0,45
0,44
Материал фрикционной поверхности – резина
0,55
0,55
0,58
0,59
0,58
0,62
0,67
0,65
0,67
0,67
0,57
0,66
0,61
0,45
0,42
0,60
0,60
Материал фрикционной поверхности – сталь
0,45
0,42
0,45
0,45
0,42
0,45
0,46
0,45
0,47
0,45
0,44
0,46
0,62
0,61
0,60
0,45
0,65
0,63
Материал фрикционной поверхности – ПВХ
0,29
0,29
0,27
0,28
0,29
0,40
0,39
0,39
0,38
0,39
0,28
0,39
0,41
0,62
0,65
0,60
0,42
0,42
0,62
0,40
0,41
с
0,01
0,41
Таким образом, условия опыта были максимально приближены к
технологическому процессу высева проросших семян овощных культур, находящихся
в воде.
2
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (28), 2012
Н И Ж Н Е В О ЛЖ С КОГ О А Г Р ОУ Н И В Е РС И Т ЕТ С КОГ О КО МП Л Е КС А
Материалами фрикционной поверхности, по которым определялись
коэффициенты трения покоя, были: сталь, резина, ПВХ (поливинилхлорид) и
фторопласт (материалы, применяемые в конструкции высевающего аппарата) [4].
Для определения коэффициентов трения покоя семян использовался прибор,
состоящий из неподвижной горизонтальной и подвижной наклонной плит. В качестве
испытуемого материала использовались семена овощных культур – огурца сортов
«Степной», «Феникс» и кабачка сорта «Грибовский». Для получения более точных
результатов коэффициента трения семена наклеивались на специальную чугунную
пластину.
Из анализа представленного материала следует, что наибольший
коэффициент трения приходится на материал «резина», а наименьший – на ПВХ. При
этом из испытуемых семян наименьшие значения коэффициента трения по рабочей
поверхности ПВХ имеют семена огурца. При выборе материала деталей высевающего
аппарата это обстоятельство должно учитываться.
Для определения коэффициентов трения движения семян также по трем
видам материалов: сталь, резина и фторопласт – использовался прибор академика
В.А. Желиговского.
Опыт повторяли в пятикратной повторности для каждого вида материала.
Затем по формулам рассчитывали коэффициенты трения скольжения покоя и
движения.
При обработке экспериментальных данных и оценке результатов опытов
применялись методы математической статистики и определялись основные
статистические показатели: с, с [1].
Средняя арифметическая рассчитывалась:
с
=
⋯ =
∑
,
(5)
где n – количество опытов.
Среднее квадратическое отклонение определялось по формуле:
с
=
∑
(
с) .
(6)
Таблица 2 – Значения коэффициентов трения движения
проросших семян овощных культур
Культура (сорт)
овощных культур
Огурец «Степной»
Огурец «Феникс»
Кабачок
«Грибовский»
Огурец «Степной»
Огурец «Феникс»
Кабачок
«Грибовский»
Значения коэффициентов трения движения
Материал
фрикционной
фторопласт
0,15
0,16
0,15
0,21
0,20
0,20
0,20
0,23
0,21
поверхности
с
–
0,16
0,21
0,16
0,20
0,16
0,20
±0,01
±0,01
0,22
0,23
0,22
±0,01
0,32
0,44
±0,02
±0,01
0,42
±0,01
Материал фрикционной поверхности – резина
0,31
0,31
0,32
0,35
0,32
0,44
0,45
0,46
0,43
0,43
0,42
0,41
0,43
0,42
0,41
Материал фрикционной поверхности – сталь
3
с
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 4 (28), 2012
Н И Ж Н Е В О ЛЖ С КОГ О А Г Р ОУ Н И В Е РС И Т ЕТ С КОГ О КО МП Л Е КС А
Огурец «Степной»
Огурец «Феникс»
Кабачок
«Грибовский»
Огурец «Степной»
Огурец «Феникс»
Кабачок
«Грибовский»
0,23
0,21
0,23
0,21
0,20
0,22
0,21
0,20
0,22
0,21
0,22
0,21
±0,01
±0,01
0,45
0,47
0,47
0,45
0,46
0,46
±0,01
Материал фрикционной поверхности – ПВХ
0,13
0,12
0,12
0,13
0,14
0,19
0,20
0,17
0,19
0,19
0,13
0,18
±0,01
±0,01
0,21
0,20
±0,01
0,20
0,21
0,20
0,20
Как видно из таблиц 1 и 2, наименьшие значения коэффициентов трения покоя
и движения проросших семян овощных культур, были зафиксированы по поверхности
из ПВХ и фторопласта. Таким образом, можно сделать вывод, что семена лучше будут
скользить по материалу рабочих органов высевающего аппарата, выполненных из
ПВХ и фторопласта. Средние коэффициенты трения покоя и движения по
поверхности из ПВХ для семян огурцов сорта «Степной» составили 0,28 и 0,13
соответственно, семян огурцов сорта «Феникс» - 0,39 и 0,18 и для семян кабачка сорта
«Грибовский» - 0,41 и 0,20; по поверхности из фторопласта для семян огурцов сорта
«Степной» 0,32 и 0,16, семян огурцов сорта «Феникс» - 0,42 и 0,20 и для семян
кабачка сорта «Грибовский» - 0,44 и 0,22.
Среднеквадратическое отклонение результатов опытов не превышает
допустимых значений и находится в пределах ±0,01…±0,02.
Библиографический список
1.
Бродский, А.Д. Краткий справочник по математической обработке результатов
измерений. [Текст] / А.Д. Бродский, В.С. Канн. – М.: Стандартиздат, 1976. – 167 с.
2.
Веденяпин, Г.В. Общая методика экспериментального исследования и
обработки опытных данных [Текст] / Г.В. Веденяпин. – М.: Колос, 1973. – 196 с.
3.
Методика изучения физико-механических свойств сельскохозяйственных
растений [Текст]. – М.: ВИСХОМ, 1970. – 277 с.
4.
Физико-механические свойства сельскохозяйственных растений [Текст] /
М.Ф. Бурмистрова, Т. К. Комолькова, Н.В. Клемм и др. – М.: Государственное издательство
сельскохозяйственной литературы, 1956. – С. 22-23.
5.
Цепляев, А.Н. Высевающий аппарат для посева бахчевых культур проросшими
семенами [Текст] / А.Н. Цепляев, А.В. Харлашин // Вестник АПК Волгоградской области. –
2010. – №4. – С. 22-24.
E-mail: mshaprov@bk.ru
4