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

и даже остановку его между двумя соседними воздействиями бичей, вычисляли значение Шр:

j — число бичей барабана; Ьо — рабочая ширина бича; D — диаметр барабана.

При скорости \го, соответствующей порогу чувствительно­ сти (пренебрегая энергией на ускорение ротора ввиду незна­ чительности ее величины), справедливо следующее равенство:

или на основе уравнений (6) и (7) с учетом зависимости (8):

10

Рис. 3. Осциллограмма параметров движения пороха в подбарабанье: 1— 8 — нормальные усилия сжатия; 9— И — скорость вороха.

С целью количественной оценки порционного прерывисто­ го характера движения потока вороха в подбарабанье были проведены специальные исследования при различной степени

неравномерности подачи и различном моменте инерции ба­ рабана. Путем численной обработки осциллограмм усилий сжатия на входе и выходе подбарабанья (в трех точках по ширине деки) как реализации случайных функций строились графики спектральных плотностей (рпс. 4).

Из графика спектральной плотности усилий сжатия па

V= 18—20 1/сек. Для функции нормальных усилий сжатия на выходе подбарабанья максимум низкочастотных колебаний сохраняет свою абсциссу, а высокочастотные колебания име­ ют несколько больший интервал абсцисс (14—20 1/сек) вслед­ ствие большей выравненное™ процесса. Из этих результатов следует, что в процессе движения потока в подбарабанье обнаруживается двойная порцмонность. Первая соответствует характеристике самой подачи (это полностью подтвердил спектральный анализ различных задаваемых в опытах функ­ ций подачи). Вторая обусловливается внутренним свойством молотильного аппарата, выражающимся в разрывании потока на порции, примерно, соответствующие длине стеблей, эта порцмонность порождает высокочастотные колебания.

12

Характер вторичной порционности обнаруживается при со­ поставлении частоты высокочастотных колебаний с величиной скорости подачи и способом укладки массы на загрузочный транспортер.

Таким образом, в определенные временные интервалы про­ текания процесса в подбарабанье возникают зоны, свобод­ ные от хлебной массы; тогда, естественно, и не фиксируются нормальные усилия сжатия.

Порционный характер движения потока вороха наклады­ вает особый отпечаток на весь процесс в подбарабанье, и при объяснении ряда явлений в работе молотильного устройства без учета этого влияния не обойтись.

Изменение усилия сжатия потока по углу обхвата. При продвижении порции вороха к выходу подбарабанья нормаль­ ные усилия сжатия в общем нарастают (рис. 5). Из графиков видно, что интенсивность нарастания усилий от входа к вы­ ходу подбарабанья различна. Нарастание идет лишь во вто­ рой половине подбарабанья, в то время как в первой полови-

13

не усилия остаются практически постоянными, либо обнару­ живают тенденцию к некоторому падению. В общем же уси­ лие сжатия увеличивается от входа к выходу в 2—2,5 раза при зазорах на входе 16 мм, на выходе 4 мм. В подбарабанье происходит заметное растаскивание соломистого потока, ко­ торое, однако, не столь велико, чтобы обеспечить постоянную степень сжатия вороха и тем самым сохранить постоянным нормальное усилие сжатия на всем угле обхвата.

Рис. 6. Изменение степени <т

сжатия и толщины Д потока

вороха по углу обхвата деки.

На рис. 6 показаны графики изменения степени сжатия потока и его толщины в свободном состоянии (здесь функция изменения зазора от угла обхвата принимается линейной). Из графиков видно, что наиболее активно барабан осуществ­ ляет растаскивающее действие в первой половине подбарабанья, ввиду чего нормальные усилия в этой зоне остаются постоянными, а при повышенных скоростях подачи даже не­ сколько убывают. Во второй части подбарабанья, когда уже оформлены благоприятные для дальнейшего передвижения параметры порции, интенсивность растаскивания снижается, быстро нарастают нормальные усилия сжатия.

14

Опыты показали, что с увеличением подачи нормальные усилия сжатия нарастали во всех трех зонах, при этом нара­ стание происходило по слабо выпуклым кривым.

При изменении подачи от 3 до 7 кгісек нормальные уси­ лия сжатия увеличились более чем в два раза. Ввиду нели­ нейности связи степени сжатия с напряжением сжатия вели­ чина степени сжатия как на входе, так и в других зонах подбарабанья нарастает непропорционально величине подачи. Отсюда следует, что с ростом подачи увеличивается растас­ кивающее действие барабана. Механизм взаимодействия пор­ ций растительной массы с молотильным барабаном обнару­ живает обратную связь: чем толще поток, поступающий в подбарабанье, тем больше нормальная сила сжатия и тем, следовательно, интенсивнее растаскивающее действие бараба­ на, что, в свою очередь, приводит к уменьшению толщины потока в подбарабанье, в значительной мере сглаживает эф­ фект повышенной толщины.

Изменение усилий сжатия в зависимости от скорости ба­ рабана. С ростом окружной скорости барабана от 18 до 30 м/сек нормальные усилия сжатия убывают на входе, вы­ ходе и в середине подбарабанья. Характер изменений мало отличается от линейного, во всяком случае, в диапазоне рас­ смотренных скоростей. При этом усилия сжатия убывают быстрее, чем нарастает окружная скорость барабана.

Причиной уменьшения сил сжатия, а следовательно, и толщины потока является повышающаяся с ростом скорости растаскивающая активность барабана.

Изменение скорости вороха по углу обхвата. Скорость по­ тока вороха (рис. 8) нарастает от входа к выходу в 2—3 раза. В зоне входа скорость массы оказывается несколько выше

1.5

нием нормальных усилий сжатия за счет уменьшения толщи­ ны потока (при сохранении величины подачи). В общем же величина скорости вороха на выходе подбарабаиья при ско­ рости подачи 3 м/сек (скорость наклонного транспортера комбайна) составила, в условиях опыта с учетом погрешно­ сти ротора, 8—9 м/сек (при рабочих для комбайна подачах). При больших скоростях подачи ее величина возрастает до 10—11 м/сек.

Изменение скорости потока вороха в зависимости от по­ дачи. С увеличением подачи скорость вороха нарастает во всех зонах подбарабаиья. Однако на выходе скорость растет медленнее, чем на входе и в середине подбарабаиья. Иными словами, процесс движения вороха на выходе подбарабаиья оказывается менее чувствительным к изменению толщины потока, чем в первой половине подбарабаиья.

Указанное явление можно объяснить, учитывая растаски­ вающее действие барабана. Как уже отмечалось, с повыше"- нием подачи (с ростом толщины потока) растаскивание ста­ новится более интенсивным. Поэтому в большей степени вы­ равнивается поток к выходу подбарабаиья. Отсюда и менее заметная реакция скорости выхода на повышение подачи.

Изменение скорости потока в подбарабанье в зависимости от окружной скорости барабана. Повышение окружной ско­ рости барабана ведет к заметному увеличению скорости по­ тока вороха в подбарабанье во всех зонах последнего (рис. 9). При увеличении окружной скорости барабана от 18 до^ЗЦ. м/сек скорость вороха увеличилась в 1,7—2 раза во

t* ■

16 >*■*

всех точках замера. При ѵ^/сек этом нарастание скорости носило линейный характер.

Полученные при экспери­ ментальном исследовании ре­ зультаты позволяют сделать следующие выводы:

1. Движение вороха в подбарабанье молотильного ус­ тройства носит порционный, прерывный характер.

2. Нормальные усилия сжатия растительной массы в подбарабаиье меняются по

углу обхвата. При этом в первой (считая от входа) половине подбарабанья они либо медленно нарастают, либо остаются практически постоянными. Во второй части подбарабанья усилия сжатия резко нарастают независимо от вариантов первоначального изменения. Нормальные усилия сжатия на­ растают и с ростом подачи. При этом растет интенсивность растаскивания потока. Для короткостебельной растительной массы усилия сжатия меньше, чем для массы с большей дли­ ной стеблей.

3. Нормальные усилия сжатия завіісят от окружной ско­ рости барабана: чем больше окружная скорость, тем ниже усилия сжатия во всех точках замеров.

4.Применение экспериментально установленных величин сил сжатия в сочетании с разработанным М. А. Пустыгиным законом сжатия стеблей позволяет вычислить значение коэф­ фициента растаскивания растительной массы в подбарабаиье.

5.Скорость вороха нарастает от входа к выходу подбара­ банья. На входе ее величина несколько превосходит величину скорости подачи, а на выходе она составляет примерно одну треть окружной скорости барабана (при рабочих для ком­ байна подачах).

6.Скорость вороха нарастает при увеличении подачи во всех зонах замеров. Повышение окружной скорости барабана приводит к линейному возрастанию скорости вороха.

Гос. пубі-

н - . у ч н о - ' і С Х Ь . . « у « » »

ШгЗлпотенс.

с.ѵшг.мпя:-:Р _

5

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ВОРОХА В ПОДБАРАБАНЬЕ

Силы, действующие на поток вороха

Порция растительной массы перемещается в подбарабаиье под воздействием бичей при противодействии сопротивления деки. Обе силы, активная и сопротивления, формируются нормальным усилием сжатия порции между бичами и план­ кой деки. В основу вычисления нормальной силы сжатия положен упоминавшийся уже ранее закон сжатия стеблей.

Как было установлено при экспериментальном исследова­ нии, поток растительной массы в подбарабаиье подвергается растаскиванию. Определенный растаскивающий эффект при­ сущ и приемному битеру. Тогда изменение фактической сте­ пени сжатия в подбарабаиье может быть представлено сле­ дующей зависимостью:

Если функцию изменения зазора в подбарабаиье считать линейной (геометрический анализ подтверждает это), то мож­ но записать:

8(?) = 5 ,-

по углу обхвата линейной функцией, с учетом выражения (13), получаем:

д(1+кф)

а ( с р ) :

T|1U Y (6I— 0j— — <р) ( 1 4 )

18

Нормальное усилие сжатия «Т» па основе закона сжатия стеблей и с учетом формулы (14) выразится уравнением:

-8« г,1ит(0[ <Р)

Теперь можно вычислить силы, приложенные к порции и касательные к ее траектории. Сила трения (зацепления) меж­ ду барабаном и порцией

Строго говоря, указанные коэффициенты не остаются по­ стоянными при продвижении порции от входа к выходу подбарабанья. С увеличением степени сжатия они нарастают, и разность между ними увеличивается.

Скорость входа

Растительная масса поступает в подбарабаиье посредст­ вом ударов бичей, перебрасывающих ее порции через вход­ ную планку деки. Ударные импульсы сообщают порциям ско­ рость дополнительно к той, которую последние уже имели.

Применим к порции m' теорему о количестве движения:

19