книги из ГПНТБ / Липкович, Э. И. Процессы обмолота и сепарации в молотильных аппаратах зерноуборочных комбайнов (пособие для конструкторов зерноуборочных машин)

Ь |= Р д |Р '

SK)

< V H (w ,)i-i2] (234) i=l

(При выводе уравнений предполагается, что геометрия от­ дельного слоя пространственной соломистой решетки остается неизменной, а меняется только число слоев).

141

где Tri — время движения потока вороха во втором подбарабанье.

7. Сепарирующее действие второго аппарата:

zn(t) = [Y i(Ti)+a(w i)e - P<WI >Tl ] (1—сще-Рп‘іі Ц

in Mi j.

(239)

8 . Общее сепарирующее действие z(t) двухбарабанного мо­ лотильного устройства:

Конструкция основных уравнений процессов обмолота и сепарации для двухбарабанного молотильного устройства оказывается значительно сложнее, чем для однобарабанного, ввиду учета распределения функции между двумя барабана­ ми. Общее сепарирующее действие двухбарабанного устрой­ ства определяется параметрами технологического режима обоих аппаратов.

Из структуры приведенных уравнений нетрудно видеть, что аналитические операции по оптимизации окружной скоро­ сти первого барабана крайне трудоемки и громоздки. Более того, в результате анализа были получены трансцендентные уравнения, которые решались на ЭЦВМ. Общий ход решения задачи показан в работах [32, 33, 34]. На рис. 35 приведены графики изменения показателей двухбарабанного молотиль­ ного устройства в зависимости от окружной скорости первого барабана, полученные на основе анализа приведенных урав­ нений. Из графиков видно, что с увеличением скорости пер­ вого барабана от 5 до 30 м/сек обмолачивающее действие его нарастает от 15 до «100% (кривая 1)\ одновременно обмолачивающее действие второго барабана убывает от 85% до 0 ввиду убывания предмета обмолота (кривая 2). В об­ щем аналогично ведет себя и сепарирующее действие (кри­ вые 3 и 4 соответственно) с той лишь разницей, что при

142

Особый интерес представляет изменение повреждения зерна (под повреждениями будем понимать сумму дробления и микроповреждения зерна). Кривые 6 \\ 7 показывают изме­ нение количества поврежденных зерен на первом и втором барабанах в зависимости от окружной скорости первого бара­ бана. Поведение этих кривых такое же, как и кривых сепа­ рирующего действия. Общее повреждение зерна (кривая 8) оказывается наименьшим при скорости первого барабана 18—22 м/сек, что соответствует режиму наименьшего повреж­ дения зерна. Но при этой скорости и сепарирующее действие двухбарабанного молотильного устройства минимальное. Иными словами, режим наибольшего сепарирующего дейст­ вия по скорости первого барабана смещен вправо относи­ тельно режима минимального повреждения зерна. Чтобы со­ хранить основное достоинство двухбарабанного молотильного устройства— давать пониженное повреждение зерна, — необ­

ходимо изыскивать способы повышения сепарирующего дей­ ствия первой части устройства — до второго барабана. Одним из путей решения этой задачи явилось создание промежуточ­ ной зоны сепарации с помощью промежуточного битера и

143

установленной под ним решетки (например, в комбайне

СКД-5).

Снижение повреждения зерна в двухбарабапном моло­ тильном устройстве при повышенном скоростном режиме пер­ вого барабана может быть достигнуто реализацией идеи о сохранении распределения зерен в нижней части потока во­ роха при переходе его на второй барабан.

Элементы экспериментального исследования двухбарабанных молотильных устройств

Приведенные здесь элементы экспериментальных исследо­ ваний подтверждают существование двух характерных режи­ мов процесса двухфазного обмолота, рациональность схемы двухбарабанного устройства с реализацией идеи о сохране­ нии распределения зерен в нижней части потока при пере­ ходе его на второй барабан, а также некоторые положения собственно теории процессов обмолота и сепарации.

Исследования выполнены в лабораторных условиях на специально разработанной установке, которая позволила сравнить агротехнические показатели трех основных схем двухбарабанных молотильных устройств: серийного аппарата комбайна СКД-5 с перекидным промежуточным битером (би­ тером верхнего действия) типа СКПР- 6 и схемы, разработан­ ной во ВНИПТПМЭСХ [35] (рис. 36). При этом все схемы двухбарабанных устройств по необходимости оснащались сов­ мещенными аппаратами.

Агротехнические показатели режимов наименьшего повре­ ждения зерна и наибольшей сепарации. На рис. 37 представ­ лены графики изменения сепарирующего действия двухбара­ банного молотильного устройства и общего дробления зерна в зависимости от скорости первого барабана. С ростом окруж­ ной скорости первого барабана от 14 до 21 м/сек сепарирую­ щее действие двухбарабанного молотильного устройства типа. СКД-5 (рис. 37а, кривая 2) убывает до определенного мини­ мума и вновь нарастает при дальнейшем увеличении скорости. Аналогичным образом ведет себя и величина дробления зерна (рис. 376, кривая 1). Такие же закономерности изменения се­ парации и дробления зерна в зависимости от окружной скоро­ сти первого барабана установлены и при исследовании аппа­ ратов остальных двух схем.

Во всех трех случаях абсциссы минимума сепарации и ми­ нимума дробления зерна совпадают. Это значит, что зерно с

144

г

наименьшим дроблением можно получить только лишь при наименьшем сепарирующем действии. С другой стороны, при режиме наиболее высокого сепарирующего действия обнару­ живается и довольно значительное дробление зерна. Этим, в частности, объясняется появление в литературе материалов,

И6

которые свидетельствуют о повышенном дроблении зерна в двухбарабанном комбайне СКД-5 при развиваемой им высо­ кой пропускной способности. Следовательно, реализовать одновременно оба преимущества двухбарабанкого молотиль­ ного устройства — повышенное сепарирующее действие и по­ ниженное повреждение зерна — в существующей схеме нс представляется возможным. Здесь требуется изыскать спосо­ бы сдвигания минимума сепарации влево, либо резкого уменьшения повреждения зерна.

Одним из способов переноса минимума сепарации являет­ ся применение принципа совмещения в двухбарабапном мо­ лотильном устройстве. Опыты показали, что при первом сов­ мещенном аппарате абсцисса минимума сепарации,соответ­

2) практически сохранила свое значение ( 2 1 м/сек)] при этом величина общего дробления понизилась в 2 раза. Таким образом, если при скорости первого барабана в 2 0 — 2 2 м/сек сепарирующее действие двухбарабанкого устройства типа СКД-5 составляло 92% (минимум), то с установкой первого совмещенного аппарата при этой же скорости сепарирующее действие достигло 93—94,5%, пли содержание зерна в посту­ пающем па соломотряс ворохе снизилось на 13—30%.

Перераспределение зерна в потоке вороха в зоне перехода во второе подбарабанье. Воздействие центробежного поля на поток вороха при перебрасывании его промежуточным бите­ ром верхнего действия способствует перераспределению зерна из ближайших к битеру слоев потока во внешние, перемеща­ ющиеся по кожуху. Отрицательные последствия этого явле­ ния, и не только для случая перекидного битера, уже рас­ сматривались. С целью экспериментального исследования перераспределения зерна перекидным битером глухой кожух в зоне последнего был заменен прутковой решеткой, на кото­ рой закреплялись специальные поперечные козырьки, способ­ ствующие сбору выделяющегося зерна. Если в действитель­ ности перераспределение зерна по толщине потока вороха существенно, то установленная вместо сплошного кожуха прутковая решетка должна выделять зерно й заметном коли­ честве.

Опыты проводились в сравнении с основной конструкцией молотильного устройства (со сплошным кожухом), в кото­ ром, как известно, битер верхнего действия выделяет некото­ рую часть зерна в нижней зоне. На рис. 37г приведены пока­

Н 7

затели молотильного устройства с решетчатым кожухом наД перекидным битером. Исследования показали, что последний выделяет через решетку до 5% общего количества зерна (кривая 3); это позволяет снизить количество зерна в посту­ пающем на соломотряс ворохе на 25—30%. Таким образом, количество зерна, отсепарнрованиого через внешнюю сторону потока вороха, оказывается соизмеримым с сепарирующим действием промежуточного битера в серийном аппарате СКД-5, особенно при высоких подачах. Опыты, следовательно, подтвердили обоснованность предложения о перераспределе­ нии зерна в потоке вороха при разработке принципа совме­ щения.

Основные агротехнические показатели двухбарабанного молотильного устройства рациональной схемы. Схема двух­ барабанного молотильного устройства с барабанами, уста­ новленными непосредственно один за другим, и декой, имею­

н в совмещенном однобарабанном молотильном аппарате, не происходит перераспределение зерен по толщине потока во­ роха в зоне перехода его из первого во второе подбарабанье. Тангенциальная подача вороха во второе подбарабанье из­ бавляет свободные зерна, движущиеся в потоке, от жесткого встречного удара бичами второго барабана. В рассматривае­ мом устройстве зерна, попадая во второй аппарат, вступают в контакт скорее с декой, чем с барабаном, и их «склон­ ность» к выделению оказывается большей, чем к поврежде­ нию от ударов барабана.

В двухбарабанном устройстве с перекидным битером, где также осуществляется тангенциальная подача вороха во вто­ рое подбарабанье, взаимодействие свободных зерен с рабо­ чими органами второго аппарата несколько иное. Ввиду пе-. рераспределения и перехода на обращенную к барабану сторону потока зерна с большей вероятностью вступают в контакт с молотильным барабаном и подвергаются вследст­ вие этого травмированию. Однако смягчающим фактором здесь выступает небольшая величина относительной скорости потока вороха вследствие ускоряющего действия перекидно­ го битера.

При поступлении вороха во второй аппарат по направле­ нию, близкому к радиальному, как в схеме СКД-5, поток встречает жесткий удар бичей, и зерна дробятся в большом

1-18

количестве. Свидетель­ ством этому служат графически представ­ ленные закономерности сепарации дробленого зерна по длине подбарабанья (рис. 38а, б). Серийное двухбарабан­ ное молотильное уст­ ройство в зоне перво­ го подбарабаиья выде­ ляет небольшое коли­ чество дробленого зер­ на. Но в зоне второго аппарата выделение дробленого зерна рез­ ко возрастает, особен­ но при скорости перво­ го барабана в 2 2 м/сек. У двухбарабанного устройства с прямоли­ нейным участком деки сепарация дробленого зерна вторым аппара­ том даже несколько снижается по сравне­ нию с первым, и лишь при окружной скорости первого барабана в

28 м/сек. оно сохраня­ ется на уровне первого аппарата (рис. 386).

Отсюда и пониженная величина общего дробления зерна (см. рис. 37в). Это обстоя­ тельство дает возможность значительно увеличить окружную скорость первого барабана, не опасаясь повышения дробле­ ния зерна.

Опыты показали, что промежуточный прямолинейный уча­ сток деки оказывает значительное влияние на величину об­ щей сепарации зерна (рис. 38в)- Так, при увеличении ско­ рости первого барабана от 16 до 30 м/сек выделение зерна промежуточной зоной в виде прямолинейного участка меняет-

149

Ся от 2 1 до 15% (кривая 2) общего количества зерна. Сепа­ рация же промежуточной зоны с битером в устройстве типа СКД-5 при увеличении окружной скорости первого барабана от 17 до 25 м/сек убывает с 11 до 9% (кривая 1). Скорост­ ная киносъемка зоны подбарабанья с прямолинейным участ­ ком деки показала, что ворох находится там в разреженном (вспушенном) состоянии, движение его довольно устойчиво, забрасывания на первый барабан не наблюдается. Совмест­ ное действие обоих факторов — разреженность потока и со­ средоточения зерен главным образом в его нижних слоях •— способствует повышенному выделению зерна прямолинейным участком без применения специальных побудителей.

Г Л А В А X

ОСНОВЫ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СОВМ ЕЩ ЕННОГО М ОЛОТИЛЬНОГО АППАРАТА

Механико-технологические представления о процессах об­ молота и сепарации в молотильном устройстве и разработан­ ные на их основе аналитические конструкции позволяют соз­ дать методику расчета молотильного аппарата.

Методика расчета строится следующим образом. По за­ данным физмко-механнческн-м свойствам растительной массы, а также ширине молотилки и конструктивным параметрам элементов молотильного устройства определяется предельная пропускная способность молотильного аппарата. Для получен­ ного значения подачи вычисляются параметры движения во­ роха в подбарабанье: нормальная сила сжатия, скорость пото­ ка, толщина. Далее строится функция обмолота растительной массы в .молотильном подбарабанье.

Выбрав тип соломосепаратора (в нашем случае клавиш­

щую величину сепарирующего действия молотильного уст­ ройства.

По выведенным уравнениям сепарации (на основе вероят­ ностной стационарной модели) вычисляем длину молотиль­ ной и сепарирующей дек и диаметр барабана.

Установив кинематический режим молотильного бараба­ на, рассчитываем, наконец, его приведенный момент инерции.

Ниже приводится порядок расчета совмещенного моло­ тильного аппарата с необходимыми для вычислений анали­ тическими зависимостями, а также пример расчета.

150