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

оптимальной для каждого значения угла а окружной скорости возрастает с увеличением угла резания. Поскольку повышение окружной скорости невыгодно также с энергетической и эксплуа­ тационной точек зрения (увеличиваются затраты мощности и из­ нос дисков), представленные графики показывают, что для дис­ ковых копачей значения угла резания а > 45 ч- 50° нецелесооб­

лесообразны.

В полевых условиях были проведены также опыты по опреде­ лению деформации почвы при работе копачей, спаренные диски которых (левый и правый) имели различные окружные скорости.

На рис. 119 показан характер изменения количества почвен­ ных комков размером более 25 мм с 1 м длины ряда и налипшей на корнеплоды земли в зависимости от отношения окружных скоростей спаренных дисков.

Результаты исследований показывают, что с увеличением от­ ношения окружных скоростей дисков качество очистки корней моркови от налипшей земли повышается. При этом повышается также интенсивность крошения почвенных комков, но в меньшей степени, чем качество очистки от налипшей земли. Количество потерь и повреждений корнеплодов в интервале изменения от­ ношений окружных скоростей дисков 1,0 ^ О01/002 ^ 3,0 практи­ чески не изменяется.

Кинематическими параметрами определяется потребляемая копачами мощность, как суммарная, так и в еще большей степени ее составляющие: тяговая и затрачиваемая на привод дисков во вращение (табл. 18).

Исследования проводились на среднем суглинке влажностью w = 15,8%, твердостью Н = 6,35 кгс/см2 при глубине хода дис-

лых (глинистых) почвах повышенной влажности, где повышен­ ные затраты мощности компенсируются более высоким качест­ вом очистки корнеплодов от налипшей земли.

Сравнительная оценка дисковых копачей с другими выкапы­ вающими рабочими органами показывает, что они забирают наименьшее количество почвы. Испытания проводились на гли­ нистой почве влажностью 18,6—20,1%- В одинаковых условиях определяли качественные показатели различных выкапывающих рабочих органов (табл. 19):

1)рабочий орган машины КБШ-1 для уборки моркови (см. рис. 108, г) ;

2)комбинированный рабочий орган, состоящий из узкого лемеха и пальчатых дисков с углами атаки и развала соответст­ венно 2у = 21°, 2ß = 12° и расстоянием между дисками в зоне максимального схождения cmln = 70 мм;

3)лемешковые копачи свеклоуборочного комбайна СКН-2А;

4)дисковые копачи пальчатые и с гладким лезвием. Наименьшие повреждения и потери корнеплодов получены

при работе копачей машины КБШ-1 (потерь нет, повреждения 0,37%), но этот рабочий орган забирает максимальное количе­ ство почвы 49,4 кг с 1 м длины ряда.

Отсутствовали потери и при работе комбинированного рабо­ чего органа, но другие показатели у него неудовлетворительные.

Пальчатые диски и диски с лезвием забирают примерно оди­ наковое количество почвы, но повреждения и потери корнепло­ дов при работе дисков с лезвием значительно меньше. Объяс­ няется это тем, что диски с лезвием обеспечивают более равно­ мерное распределение давлений на корнеплод и захватывают без повреждений даже корнеплоды, несколько смещенные от оси ряда.

Копачи комбайна СКН-2А не обеспечивают удовлетворитель­ ного выкапывания корней моркови. Особенно высок у них про­ цент поврежденных корнеплодов из-за значительной сдвигающей силы.

Сдвигающая сила, действующая па корнеплоды при работе колеблющихся лемешковых копачей, невелика, поэтому невелики у них и повреждения корней моркови, но почву они забирают в значительно большем количестве, чем дисковые. Сравнитель­ ные испытания дисковых и колеблющихся лемешковых копачей показали, что при работе на почвах с оптимальной и повышен­ ной влажностью дисковые копачи забирают примерно в 3 раза меньше почвы, чем колеблющиеся лемешковые, а на сухих твер­ дых почвах даже в 6 раз. Объясняется это тем, что при работе на сухих твердых почвах лемешковые копачи выворачивают почвенные глыбы не только из рядов, но и из междурядий. Дис­ ки же вырезают узкую ленту ряда, и количество забираемой ими почвы с уменьшением ее влажности не увеличивается. Данное преимущество делает дисковые копачи особенно перспективным рабочим органом для выкапывания корней моркови в зоне недо­ статочного увлажнения.

СЕПАРИРУЮЩИЕ РАБОЧИЕ ОРГАНЫ

В машинах для уборки картофеля, корнеплодов и лука сепа­ рация материала осуществляется на рабочих органах, разделя­ ющих компоненты по геометрическим размерам или по физиче­ ским свойствам. Наибольшее распространение получили рабочие органы первой группы: прутковые транспортеры, качающиеся и гирационные грохоты с плоскими решетами, пайлеры, барабан­ ные грохоты. Эти рабочие органы (кроме пайлеров и барабанных грохотов, которые практически не применяются в овощеубороч­ ных машинах) обеспечивают обработку материала при подаче 80—150 кг/с, имеют высокую эффективность сепарации (50— 90%) и мало повреждают корнеплоды, не более 3%.

Прутковые транспортеры

Прутковый транспортер представляет собой сепаратор, в ко­ тором с постоянным шагом параллельно друг другу располага­ ются прутки, соединенные гибкими элементами. Простота кон­ струкции и возможность работы при наклоне полотна до 30° выдвинули его в число наиболее распространенных сепарирую­ щих рабочих органов. Существенным недостатком прутковых транспортеров является их низкая надежность, обусловленная быстрым износом трущихся деталей соединительных элементов.

По конструкции элементов соединения полотна транспортеров делят на четыре типа: крючковые, втулочно-роликовые, втулоч­ ные и ременные.

Крючковые полотна образуются путем соединения прутков друг с другом при помощи концевых крючков. Эти полотна при изнашивании крючков полностью выходят из строя и подлежат замене. В зависимости от обрабатываемой почвы они изнаши­

Основные результаты выполненных Г. Д. Петровым работ ис­ пользованы при анализе работы прутковых транспортеров ово­ щеуборочных машин.

Процесс работы пруткового транспортера заключается в том, что при транспортировании срезанного лемехом пласта вверх мелкие частицы почвы просеиваются через зазоры между прут­ ками полотна. Для более эффективного выделения таких частиц из слоя транспортируемой почвы рабочая ветвь полотна колеб­

от размеров звездочек.

Эллиптический встряхиватель, находясь в постоянном зацеп­ лении с полотном, двигающимся с линейной скоростью ит, имеет переменный радиус и вращается поэтому с переменной угловой

Полотно транспортера представляет собой линию, касатель­ ную к эллипсу в точке А. Уравнение этой линии имеет вид

^ JL + IE ± = 1 а2 b2

Уравнение любой прямой, проходящей через точку А, в дан­ ном случае и полотна транспортера, будет

!/— t/A + ctgq>(x — xA) = 0.

Решив совместно эти уравнения, после преобразований полу­ чаем

го встряхивателя.

Для определения нормальной составляющей скорости и уско­ рения полотна транспортера найдем производные dh по времени, используя уравнения (102) и (103).

Подбрасывание частиц почвы, находящихся на полотне транс­ портера и имеющих скорость ит, возможно при условии, если их ускорение будет больше ускорения свободного падения g. Мак­

симальное ускорение частица будет иметь при ср =-^-, ПРИ этом

его абсолютная величина согласно уравнению (105) будет

Условие динамического равновесия в момент отрыва частицы от поверхности полотна запишем в виде

2 1— к2

отсюда минимальная скорость полотна транспортера, при кото­ рой обеспечивается подбрасывание частиц,

Максимальное значение вертикальной составляющей скоро­ сти полотна определим из уравнения (105), приравняв вторую производную пути по времени нулю. Этой скорости соответству­ ет угол поворота эллиптического встряхивателя ф Шах-

sin Фшах = k V-1+k2■

Анализ последней формулы показывает, что максимальное значение нормальной составляющей скорости находится в пря­ мой зависимости от скорости полотна и является функцией параметра k. Таким образом, экстремальные значения скорости подбрасывания не зависят от абсолютных размеров эллиптичес­ кого встряхивателя, а зависят лишь от соотношения полуосей

в пределах 0,6—0,7 [20].

Встряхивающие звездочки находятся в постоянном зацепле­ нии с полотном транспортера и поэтому частота встряхиваний находится в прямой зависимости от скорости полотна и числа кулачков звездочки и определяется по формуле

Для эллиптической встряхивающей звездочки частота коле­

Анализ процесса работы пруткового транспортера с принуди­ тельным колебанием полотна встряхивателем ударного действия (рис. 122) показывает, что условие подбрасывания частиц почвы выполняется при ускорении полотна транспортера

Размах колебаний, определяемый углом поворота двуплечего рычага, невелик, поэтому можно считать, что cose ~ 1, тогда

ИМ = - ^ , sin ййКуд

CD

где /Суд = -------- параметр, характеризующий кинематику удар-

вс

ного встряхивателя.

Частоту вращения вала эксцентриков, обеспечивающую под­ брасывание материала на полотне, можно определить из соот­ ношения

A sin (at

Наиболее целесообразным режимом работы встряхивателя считается такой, при котором время полета частицы равно вре­ мени полуоборота эксцентрикового вала, т. е. t — л/со, а даль­ ность полета частицы равна длине L двуплечего рычага встря­ хивателя. При соблюдении этих условий подброшенная первым встряхивателем частица упадет на полотно в зоне второго встря­ хивателя в момент подъема полотна вверх.

Исходя из этих условий, нормальная составляющая скорости полотна ѵи, обеспечивающая время полета частицы, равное вре­ мени одного колебания полотна, определяется следующим соот­ ношением [20]:

Для определения скорости полотна транспортера можно поль­ зоваться приближенной формулой

2ѵн

Эффективность рабочего процесса пруткового транспортера, как и всякого сепарирующего рабочего органа, определяется его

.сепарирующей способностью. Прежде всего необходимо знать влияние скорости полотна транспортера на этот показатель. По данным исследований, коэффициент сепарации с увеличением •скорости полотна ѵтвозрастает до некоторого максимального значения, а затем начинает уменьшаться (рис. 123, а). Наиболее целесообразными являются скорости полотна в диапазоне 2,2—

.2,8 м/с. Транспортеры с независимым двухроликовым встряхи­ вателем имеют более высокую сепарирующую способность, чем транспортеры с эллиптическим встряхивателем. Разница в сепа­ рирующей способности наиболее ощутима при переработке почв повышенной влажности (рис. 123, б). При оптимальной влажно­ сти почвы (15—23%) эта разница незначительная, 3—5%.

Удельная сепарация почвы с возрастанием скорости полотна от уменьшается у транспортеров с независимым встряхивателем и практически остается неизменной у транспортеров с эллипти­ ческим встряхивателем (рис. 124).

Влажность почвы оказывает решающее влияние на ее сепа­ рацию. С повышением влажности полнота сепарации почвы при оптимальной скорости полотна транспортера уменьшается более

1 .

2» N

Рис. 123. Влияние линейной скорости полотна (а) и влажности почвы (б) на сепарирующую способность пруткового транспортера:

/ — независимый роликовый встряхиватель полотна; 2— эллиптический встряхиватель

нота сепарации почв оптимальной влажности уменьшается, а почв 'Повышенной влажности практи­ чески остается без изменений.

По данным экспериментального изучения процесса сепарации почвы прутковыми транспортерами с независимым принудитель­ ным встряхиванием полотна, изменение амплитуды колебаний в режимах с подбрасыванием хотя практически и не влияет на полноту сепарации почвы, тем не менее наиболее высокая полно­ та сепарации получена при радиусе кривошипа г = 35 -н 45 мм [20]. С увеличением подачи почвы на полотно транспортера пол­ нота сепарации уменьшается, однако это уменьшение незначи­ тельное (рис. 125).