Теоретическое обоснование высот рифлей, диаметров и угловой скорости вращения обмолачивающих барабанов с эластичной рифленой поверхностью

При работе льноподборщика-молотилки с двухбарабанным обмолачивающим устройством с эластичной рифленой поверхностью значительное влияние на качественные показатели оказывают параметры рабочих органов. Значимыми параметрами обмолачивающих барабанов являются высоты рифлей, диаметры и угловая скорость вращения барабанов.

Основная часть

На эффективность обмолота лент льна двухбарабанным обмолачивающим устройством с эластичной рифленой поверхностью [1, 2, 3, 4, 5] большое влияние оказывают геометрические параметры барабанов, а также интенсивность воздействия рифлей на ленту льна (рис. 1).

Рис. 1. Схема изгибающего воздействия рифлей на стебли льна.

Для обеспечения свободного движения барабанов должны соблюдаться следующие условия:

(1).

где Dм — диаметр барабанов по малым рифлям, м; Dб — диаметр барабанов по средним рифлям, м; Dс — диаметр барабанов по большим рифлям, м; Bо — межосевое расстояние между барабанами, м.

В противном случае будет меняться зазор между рифлями (при 0,5 (Dм + Dб)? Dc) или исключается возможность установить барабаны (при 0,5 (Dм + Dб) > Bо или Dc > Bо).

Пусть большой рифли верхнего барабана располагается напротив малого рифли нижнего барабана (рис. 1), а лента льна со стороны комлевой части зажата в зажимном транспортере. Если кромка рифли воздействует на ленту льна с силой F, тогда сила трения Fтр рифлей по стеблям льна будет равна.

(2).

где ц — угол трения рифлей о стебли льна, град.

Составляющую F1 от силы F, направленную вдоль стеблей льна и в противоположном направлении к силе Fтр, можно записать, как.

(3).

В случае, если Fтр будет больше или равна силе F1, стебли льна не будут скользить по кромке рифли и произойдет их разрыв. Условие работы обмолачивающего устройства без обрыва стеблей льна имеет вид:

F1 > Fтр; (4).

(5).

или после преобразований получим.

. (6).

Из треугольника О2CG можно записать.

. (7).

Подставив значение из зависимости (7) в неравенство (6) и выразив относительно Dс, получим.

. (8).

Из рис. 1, обозначив стрелу сегмента IG через h, геометрически выражаем диаметры барабанов по малым и большим рифлям через диаметр барабанов по средним следующим образом:

Dб = Dc + 2bи + 2h; (9).

Dм = Dc — 2bи — 2h. (10).

Решением простых геометрических фигур находим величину h:

(11).

Подставив величину h из выражения (11) в зависимости (9) и (10), после преобразования получим:

(12).

(13).

По полученным формулам (12) и (13) проведены расчеты, в результате которых получены графики (рис. 2).

а) б).

• а) зависимость диаметра барабанов по малым рифлям;
• б) зависимость диаметра барабанов по большим рифлям.

Высота малых рифлей hм должна быть достаточной для того, чтобы коробочка свободно помещалась в пазу между соседними рифлями (рис. 3), т. е. hм > 10 мм. Ширина паза между рифлями bп должна быть больше семенной коробочки льна, чтобы не происходило ее застревание. Из этих соображений, с учетом максимального диаметра коробочки dк = 10 мм [7] и необходимого минимального зазора, принимаем bп? 12 мм. Так как количество пазов равно общему количеству рифлей, то диаметр барабанов по основаниям рифлей Dо (рис. 1) равен:

(14).

где — ширина рифлей по сечению, перпендикулярному оси барабана, мм;- ширина паза между рифлями по сечению, перпендикулярному оси барабана, мм; zо — общее количество рифлей на барабане.

Рис. 3. Схема к расчету высот рифлей.

Величины ширин рифлей и паза между ними по сечению, перпендикулярному оси барабана, определим по зависимостям:

(15).

(16).

При ширине паза bп = 14 мм, ширине рифли bp = 11 мм, угле наклона рифлей на барабане иб = 450 и общем количестве рифлей zо = 24 получаем Do? 268 мм.

Высоту средних и больших рифлей определим из зависимостей (12) и (13), с учетом того, что Dм = Dо + 2hм:

(17).

(18).

По полученным формулам (14), (17) и (18) можно определить диаметр барабанов по основаниям рифлей и высоты средних и больших рифлей.

Встряхивание ленты льна происходит при схождении малых рифлей одного барабана с большими рифлями другого. Время между встряхиваниями определим по формуле:

(19).

где щ — угловая скорость вращения барабанов, с-1.

Из условия нетравмирования семян.

(20).

где vб — скорости удара рифли по ленте, м/с; vкр — критическая скорость удара, при которой начинается разрушение семян (для различных сельскохозяйственных культур находится в пределах 17…28 м/с [6, 7]).

Наибольшую скорость удара по ленте льна имеют большие рифли.

(21).

тогда.

(22).

Графически зависимость (22) имеет вид (рис. 4).

Рис. 4. Зависимость угловой скорости вращения барабанов

от скорости удара больших рифлей и диаметра барабанов по ним.

Анализируя графическую зависимость (рис. 4) с учетом условия нетравмирования семян (20), можно сделать вывод, что при скорости удара больших рифлей менее 17 м/с угловая скорость вращения барабанов, в зависимости от диаметра барабанов по большим рифлям, должна быть менее 85−170 с-1.

Заключение

• 1. В результате наших исследований получены зависимости, по которым можно определить рациональные диаметры барабанов по основаниям рифлей и высоты средних и больших рифлей.
• 2. Установлено, что угловую скорость вращения барабанов, в зависимости от диаметра обмолачивающих барабанов по большим рифлям, наиболее рационально задавать не более 85−170 с-1.

• 1. Очесывающий аппарат подборщика-очесывателя лент льна: пат. № 877 А 01 D 45/06 № 20 020 239 / В. Р. Петровец, Н. В. Чайчиц, Г. А. Райлян; заявл. 15.08.02; опубл. 30.06.03.
• 2. Петровец, В. Р. Выбор рабочего органа для обмолота коробочек льна / В. Р. Петровец, Н. В. Чайчиц, Г. А. Райлян // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2004. № 2.
• 3. Петровец, В. Р. Воздействие обмолачивающих барабанов на стебель льна / В. Р. Петровец, Н. В. Чайчиц, Г. А. Райлян // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2004. № 5.
• 4. Петровец, В. Р. Обоснование выбора обмолачивающего аппарата льноподборщика-молотилки / В. Р. Петровец, Н. В. Чайчиц, Г. А. Райлян // Вестник БГСХА. 2004. № 3. С. 87−89.
• 5. Русанов, А. И. Зависимость работы молотильно-сепарирующего устройства от диаметра барабана и длины подбарабанья / А. И. Русанов // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1971. № 8. С. 16−18.
• 6. Пугачев, А. Н. Влияние повышения производительности молотильного аппарата на механические повреждения зерна пшеницы и ржи / А. Н. Пугачев // Челябин. ин-т механизации и электрификации сел. хоз-ва. 1973. Вып. 62. С. 19−24.
• 7. Хайлис, Г. А. Механика растительных материалов / Г. А. Хайлис. Киев: УААН, 1994. 332 с.