книги из ГПНТБ / Диденко Н.Ф. Машины для уборки овощей

эмпирическим путем для каждого транспортируемого материа­

В работах, посвященных транспортированию сельскохозяйст­ венных продуктов, наиболее полные исследования проведены применительно к грохотам зерноуборочных машин. Согласно данным этих исследований среднюю скорость транспортирова­ ния материала рекомендуется определять графическим путем или по разности пути частиц вверх и вниз по решету за полный период колебаний.

Анализ выполненных работ показывает, что на скорость транспортирования материала оказывает влияние множество факторов, однако основными являются свойства этого мате­ риала.

Для выявления наиболее целесообразных режимов работы колеблющегося лемеха и грохота овощеуборочных машин рас­ смотрим процесс перемещения почвы по наклонной поверхности лемеха.

Частицы почвы находятся на поверхности лемеха под действи­ ем следующих сил: веса G = mg, инерции от возвратно-посту­ пательного движения / = mj; нормального давления N\ трения F = fN и реакции Р недеформированной почвы впереди лемеха.

При этом силой инерции, возникающей в результате движения лемеха по дуге вокруг точек подвеса, пренебрегаем, так как при­ няли ранее допущение о том, что движение лемеха происходит по прямолинейной траектории.

В процессе подкапывания слоя почвы реакция Р способству­ ет продвижению пласта вверх по лемеху. Однако уборка ряда овощных культур (репчатого лука, редиса, чеснока и др.) сопря­ жена с подкапыванием тонкого слоя почвы или подбором луко­

порциональна поперечному сечению срезаемого слоя почвы. Корнеплоды и комки почвы, расположенные на поверхности поля

(в валке), представляют собой изолированные части. В связи с этим перемещение частиц по лемеху будем рассматривать без учета силы Р.

Для выяснения процесса перемещения частиц почвы по по­ верхности лемеха, совершающего прямолинейные колебания под

углом (а + ß) < а + ~ , рассмотрим изменение сил, действую­

щих на частицу. В период времени, соответствующий повороту кривошипа из точки 1 в точку 3, сила инерции возрастает до максимального значения / тах (рис. 97). При этом нормальное давление и сила трения будут минимальными Nmln = mg cos а —

— /max sin ß и Fmin = fNmin, a сдвигающее частицу усилие — максимальное и направлено вверх Rc — /max cos ß — /Wmin.

Рис. 97. Схема сил, действующих на час­ тицу почвы, находя­ щуюся на поверхно­ сти колеблющегося

лемеха

При повороте кривошипа из точки 3 в точку 5 сила инерции направлена вниз. При этом нормальное давление и сила трения будут максимальными jVmax = mg cos а + / тах sin ß и Fmax = = fNшах, э сдвигающее усилие — минимальное и направлено ВНИЗ Rc = /тах COS ß — fNmax.

Таким образом, возникающая при колебании лемеха сила инерции в большей степени способствует продвижению находя­ щейся на нем почвы вверх, чем вниз. Этим объясняется возмож­ ность транспортирования почвы колеблющимся лемехом вверх.

Уравнения относительного движения частицы в системе коор­ динат, связанной с плоскостью лемеха, имеют вид

тх = тх{— mg sin а + F;

ту — тух—mg cos а + N.

Вычислив проекции силы инерции —тхь —ту\ в относитель­ ном движении с помощью уравнений (68), запишем уравнения (69) так:

тх = —mg sin а + ты2А cos иt cos ß + F; ту = —mg cos а + mat2A cos at sin ß -(- A7.

Если время одного периода колебаний лемеха равно време­ ни полета частицы, то р — 1 и тогда

Очевидно, если задаться условием, что время полета части­ цы равно времени двух оборотов кривошипа, то при р = 2 по­ лучим

(<оМ)2яг6,36 g cos а sin ß

Аналогично находим для случая, когда время полета равно времени трех оборотов, т. е. р = 3,

Полученные формулы дают возможность приближенно рас­ считать и выбрать необходимые пределы изменения параметров и режимов работы лемеха при экспериментальном исследовании.

Частоту вращения кривошипа, необходимую для подбрасы­ вания, можно рассчитать по формуле, полученной из уравнения (76)

анализ которого позволяет установить, что с увеличением амп­ литуды А от 5 до 20 мм резко снижается необходимая для обе­ спечения режимов с подбрасыванием частота вращения п экс­ центрикового вала. Повышение амплитуды в интервале 20— 40 мм сказывается в меньшей степени, а дальнейшее повыше­ ние практически не сказывается, поскольку кривые асимптоти­ чески приближаются к оси абсцисс. В связи с этим выбор амп­ литуды колебаний меньше 10 мм и больше 30 мм нецелесообра­ зен. При таких значениях амплитуды и угле ß = 15° для обеспечения начала подбрасывания требуется (при А = 30 мм) свыше 350 об/мин, а для обеспечения второго критического ре­ жима около 900 об/мин. Исходя из этих соображений, диапазон изменений частоты вращения эксцентрикового вала следует вы­ бирать в пределах 350—900 об/мин.

Существенное влияние на скорость транспортирования ока­ зывает характер движения частиц почвы, который обусловли­

где ѵ0 — начальная скорость частицы в момент отрыва ее от по­ верхности лемеха.

При одинаковой начальной скорости ѵ0 можно получить се­ мейство траекторий, удовлетворяющих уравнению (79), в кото­ ром будет меняться угол направления колебаний. Следователь­ но, угол (а + ß) определяет характер перемещения частиц по лемеху.

Координаты точки встречи частицы с колеблющейся поверх­ ностью можно записать в виде

x = lccos а и у = Ісsin а.

Подставив значения х и у в уравнение траектории, получим

Последнее уравнение запишем в таком виде:

Решим уравнение относительно угла ß, преобразовав числи­ тель второго множителя правой части,

2cos(a + ß)sin ß = sin(2ß + а) — sin а,

Пользуясь уравнением огибающей параболы, определим ко-

Рис. 100. Траектория движения части почвы при раз­ личных направлениях колебания лемеха

Границей области OAN\A\ является окружность радиусом vJ2g.

Используя уравнение (70) полета частицы, найдем для этой области угол ß0, отвечающий дальности полета /с для горизон­ тально установленного лемеха, т. е. при а = 0.

ѵі sin (а + ß)

*л = ------------------.

е

В то же время хА = ОА, а из уравнения огибающей парабо­ лы при X = 0 ОА = v20 /2g, тогда после подстановки в последнее

уравнение значения хА, получим sin2(a+ ß) =-^-или 2(а + ß) =

=30°. Но а = 0, поэтому ß0 = 15°.

Влюбую точку окружности АAu кроме точки А, подброшен­ ная частица может попасть двояко: по настильной или навесной

траектории. Поэтому в приведенном примере одной и той же дальности полета частицы /с соответствуют два значения угла ß.

Область ANBAiNi характеризуется тем, что здесь любая кри­ вая соотношения (80) имеет только одно значение скачка /с = = ON1, для которого угол наклона лемеха предельный апр. Подставив в уравнение огибающей параболы координаты точки:

(ÙA на скорость перемещения почвы пт по лемеху. При этом вы­ явлены две основные закономерности.

Во-первых, для одного и того же значения скорости колеба­ ний соА более высокие скорости перемещения почвы наблюдают­ ся при меньших амплитудах (табл. 17).

Во-вторых, возрастание скорости транспортирования проис­ ходит только до определенного значения соЛ. Дальнейшее повы­ шение скорости колебаний приводит к снижению скорости ѵт, а

Исследования показывают, что скорость транспортирования суглинистых и глинистых почв при влажности 16,2% с увеличе­ нием амплитуды возрастает по параболической кривой (рис. 101). Наиболее интенсивное возрастание скорости наблю­ дается при больших значениях амплитуды и меньших частотах. Так, повышение скорости при амплитуде 15 мм и увеличении частоты вращения с 390 до 490 об/мин составляет 0,15 м/с, в интервале частоты вращения 490—590 об/мин — 0,11 м/с, а в интервале 590—680 об/мин ■— 0,082 м/с.

На скорость транспортирования почвы оказывают влияние углы а и iß. С увеличением угла наклона лемеха а скорость пе­ ремещения почвы снижается главным образом из-за скатывания частиц верхнего слоя пласта. Предельными значениями угла на­ клона лемеха при подкапывании суглинистых и глинистых почв можно считать а = 38 -ь-430 для срезаемого слоя почвы толщи­ ной 18—20 см и а = 29 -г- 36° для слоя 8—10 см. При этих значе­ ниях угла а транспортирование почвы практически прекра­ щается.