3 Определение пропускной способности соломотряса и очистки

Назначение соломотряса –– выделить зерно, которое и поступает вместе с соломой и половой на соломоотделитель. В комбайнах с классической схемой молотильно-сепарирующего устройства наиболее распространены клавишные соломотрясы. Они подбрасывают, вспушивают и растаскивают ворох, а также транспортируют солому к соломонабивателю или измельчителю. Клавишные соломотрясы бывают с четырьмя или пятью клавишами. Корпус клавиши шарнирно соединен с двумя коленчатыми валами одинакового радиуса колен (r_c). Валы и клавиши образуют четырехзвенный параллелограммный механизм. Каждая точка клавиши совершает плоскопараллельное движение по окружности радиуса r_c. Колена валов двух соседних клавиш смещены на некоторый угол, который зависит от их количества.

Выделение зерна из вороха происходит за счет просеивания зерна через пространственную решетку соломы и жалюзийные решетки клавиши и характеризуется коэффициентом сепарации  (отношением количества зерна просеянного на определенном участке соломотряса к количеству поступившего на этот участок зерна). Коэффициент  для данных условий величина постоянная и в основном зависит от толщины слоя соломы перемещаемого по соломотрясу, которая в свою очередь зависит от подачи соломы, размеров соломотряса и средней скорости перемещения соломы по клавишам.

Режим работы соломотряса принято оценивать показателем кинематического режима

.

От показателя k зависит амплитуда встряхивания и скорость движения вороха V_ср вдоль клавиши. С повышением скорости уменьшается толщина слоя соломы и сокращается время пребывания ее на соломотрясе. При уменьшении толщины слоя соломы сепарация увеличивается.

Для определения фактической загрузки молотильного аппарата в зависимости от параметров соломотряса при допустимом коэффициенте потерь необходимо выполнить следующие расчеты и графические действия.

1. Определем кинематический режим работы соломотряса и угол отрыва соломы от клавиши:

• кинематический режим

;

• угловая частота вращения коленчатого вала саломотряса

,

где n_c - частота вращения коленчатого вала соломотряса,

(приложение таблица П1);

;

рад/с;

• фаза отрыва (подбрасывания)соломы

где  - угол наклона клавиши к горизонту, град (приложение таблица

П1);

С - коэффициент, учитывающий запаздывание подбрасывания соломы.

Коэффициент С зависит от величины k и определяется зависимостью

С = 0,5(1 + k)=0,5(1+2,6268)=1,8134;

• угол поворота коленчатого вала, при котором происходит отрыв соломы от клавиши

2. Рассчитаем траекторию полета соломы после отрыва от клавиши в координатах XOY с началом координат в точке отрыва, для чего:

• определим время одного поворота коленчатого вала соломотряса:

• выбираем промежуток времени t, через который будем рассчитывать

координаты x и y так, чтобы получилось 9 точек t = 0,034с;

• рассчитываем промежуточные координаты траектории полета соломы. Учитывая, что после отрыва от клавиши, солома совершает свободный полет, координаты траектории определяют по уравнениям:

,

Расчеты представим в табличной форме (таблица 1).

Таблица 1

Параметры траектории движения частицы соломы по соломотрясу

Время Параметры	t1=0,03	t2=0,06	t3= 0,09	t4=0,12	t5=0,15	t6=0,18	t7=0,21	t8=0,24
 rc ( sin to)ti	0,0249	0,0499	0,0749	0,0999	0,1249	0,1499	0,1749	0,2216
(g ti 2 / 2)sin 	0,0001	0,0042	0,0096	0,0170	0,0266	0,0384	0,0523	0,068
хi	0,0247	0,0457	0,0653	0,0829	0,0983	0,1115	0,1219	0,1533
 rc (cos tо)	0,0276	0,0553	0,083	0,1107	0,1384	0,1661	0,1938	0,2216
(gti 2 / 2) cos	0,0042	0,0171	0,0385	0,0685	0,107	0,1542	0,2098	0,2741
уi	0,0234	0,0382	0,0445	0,0422	0,0314	0,0119	-0,016	-0,0525
 =  t	36o	71o	107o	142o	178o	214o	249o	285o

3. Строим траекторию полета соломы по полученным значениям x и y, положения клавиши при повороте на угол  и средней скорости перемещения соломы (формат А3 графической части курсового проекта).

Для определения перемещения соломы по соломотрясу производим построения:

• вычерчиваем окружность радиусом r_с колена вала соломотряса;

• под углом  (угол наклона клавиши к горизонту) проводим прямую проходящую через точку О оси колена (положение клавиши в начальный момент);

• от этой прямой отлаживаем угол ωt_o отрыва соломы от клавиши и отмечаем точку А;

• путь, пройденный частицей соломы за один оборот вала, определится путем построения траектории полета частицы соломы, для чего;

–– начало координат располагаем в точке А (ось X направляем параллельно положению клавиши, а ось Y перпендикулярно к ней);

–– по полученным значениям х_i и y_i построить траекторию движения соломы.

4. Определим точку встречи частицы соломы с клавишей, учитывая следующее. Клавиша совершает плоско-параллельное движение, а ось колена вала – круговое и будет занимать положения 1', 2', 3', и т.д.

Когда ординаты одноименных точек, в которых находится солома и клавиша, совпадут, произойдет встреча соломы с клавишей. Если же они не совпадают, то момент встречи можно определить путем интерполяции.

Для этого необходимо соединить прямыми точки 8 и 8, 9 и 9 и через точку пересечения этих прямых провести линию, параллельную поверхности клавиши (под углом =14° к горизонту).

Расстояние между точками a и b будет представлять путь S перемеще-

ния соломы за одно подбрасывание.

5. Средняя скорость соломы за одно подбрасывание

;

6. С учетом длины соломотряса определим значение коэффициента сепарации , при котором произойдет полное выделение оставшегося в соломе зерна:

,

где L_с –– длина соломотряса, см; L_с=430 см (приложение таблица П1);

ε –– коэффициент сепарации зерна декой молотильного аппарата;

p_с–– допустимые потери за соломотрясом (не более 0,5%).

Коэффициент сепарации зерна декой ε находится в пределах для комбайна КЗC-12 –– 0,93.

7. Определим максимально допустимую толщину слоя соломы [h_с], при которой обеспечивается сепарация зерна соломотрясом при допустимых потерях:

где hoc –– номинальная толщина слоя соломы, при которой определяется

значениие _o ,м (h_ос = 0,2 м);

 –– коэффициент сепарации зерна соломотрясом; для данного типа комбайна;

_o –– номинальное значение коэффициента сепарации, _o=0,018cм при толщине слоя соломы h_ос;

m –– показатель степени (m = 0,8...1.2).

Большие значения m относятся к легким условиям. При уменьшении содержания зерна δ в соломе и увеличении влажности w показатель должен быть уменьшен, и наоборот. Примем m=1.

8. Определим пропускную способность соломотряса по грубому вороху [q_гв]_max при максимально допустимой толщине слоя соломы:

где B_с –– общая ширина соломотряса, м; В_с=1,480м (приложение

таблицаП1);

 –– объемная масса соломы, выбирается в зависимости от влажности и вида культуры ( = 10...20 кг/м³), примем .

9. Вычислим пропускную способность комбайна по соломотрясу [q_ма]_фс (максимально допустимую подачу хлебной массы в молотилку по технологическим возможностям соломотряса):

.

Сравниваем значения фактической пропускной способности комбайна по молотильному аппарату [q_ма]_ф и по соломотрясу [q_ма]_фс , принимаем для дальнейших расчетов меньшее из полученных значений.

Так как [q_ма]_фс > [q_ма]_ф принимаем для расчетов [q_ма]_ф = 8,951кг/с.

Вывод: Максимальная фактическая пропускная способность комбайна будет ограничиваться пропускной способностью молотильного аппарата [q_ма]_ф, которая составляет [q_ма]_ф = 8,951кг/с.

Для определения фактической пропускной способности комбайна по технологическим возможностям очистки при допустимом коэффициенте потерь выполним следующие расчеты.

1. Определим допустимую максимальную загрузку очистки по мелкому вороху [q_мв]_max = q_оч , обеспечивающую процесс выделения зерна с учетом агротехнических требований:

где Fр – площадь сепарирующей поверхности решет очистки, м²; Fр=5 м²

(приложение таблица П1);

q_оч – допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности решета,

кг/с· м² (q_оч = 1,5…2,5 кг/с· м², меньшие значения относят к уборке

хлебов высокой влажности, большие – низкой влажности).

Принимаем q_оч = 2,5 кг/с· м².

2. Определим допустимую пропускную способность комбайна по очистке (максимально допустимую подачу хлебной массы в молотилку [q]_{ма фоч} с учетом пропускной способности очистки):

где k₀ – коэффициент, характерезующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности (при влажности w = 18% k₀ =1, выше w=18% - k₀ = 0,8…0,9). Принимаем k₀ = 0,9%.

3. Сравниваем фактическую пропускную способность комбайна по молотильному аппарату [q_ма]_ф , соломотрясу [q_мв]_фс и очистке [q_мв]_фоч и выбираем из них наименьшее значение ([q_ф]_min =8,951 кг/с), по которому определяем рабочую скорость машины:

,

где Qз –– урожайность зерна, ц/га; Q=59ц/га, (из задания);

B –– ширина захвата жатки, м; м (приложение таблица П1).

Ширина захвата жатки выбирается исходя из комплектации комбайна жатками, обеспечивая максимальную производительность с учетом допустимой агротехническими требованиями скорости движения комбайна

(Vм доп =0,8…2,2 м/с).

4. Производительность за 1 час основного времени смены:

.