- •1.0. Обоснование основных параметров и анализ технологических свойств лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга
- •1.1. Способы образования лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга
- •1.3. Обоснование параметров направляющей кривой
- •1.4. Углы γ образующих со стенкой борозды и законы их изменения
- •2. Рабочее сопротивление плугов и определение числовых характеристик тягового сопротивления рабочих органов почвообрабатывающих машин
- •2.1. Сила тяги плуга
- •2.2. Определение коэффициентов формулы в.П. Горячкина на основе опытных данных
- •3. Обеспечение устойчивости хода навесного плуга по глубине и ширине захвата
- •3.1. Силы, действующие на плуг
- •3.2. Равновесие навесного плуга в вертикально-продольной плоскости
- •Основные показатели плугов с изменяемой шириной захвата
- •3.3. Уравновешивание плуга в горизонтальной плоскости
- •4. Основные технологические показатели работы почвенной фрезы
- •4.1. Уравнение движения ножа фрезы
- •4.2. Скорость резания и абсолютная скорость движения рабочего органа
- •4.3. Гребнистость дна борозды
- •4.4. Длина пути резания
- •4.5. Угол установки рабочего агрегата
- •4.6. Мощность, необходимая для работы фрезы
- •5. Изучение свойств зубового поля бороны
- •5.1. Назначение и основные типы борон
- •5.2. Агротехнические требования к размещению зубьев бороны
- •5.3. Обоснование формы зубового поля бороны
- •5.4. Обоснование основных параметров зубового поля бороны
- •5.5. Основные выводы
- •5.6. Компьютерная программа анализа зубового поля бороны
- •5.7. Контрольный пример работы по программе «Борона (Borona)»
- •Контрольные вопросы
- •6. Обоснование основных параметров дисковых рабочих органов почвообрабатывающих машин
- •6.1. Классификация и характеристика основных типов дисковых орудий
- •6.2. Обоснование параметров сферических дисков
- •6.3. Расстановка дисков в батарее
- •6.4. Тяговое сопротивление дисковых рабочих органов
- •6.5. Условия равновесия дисковых машин
- •6.6. Возможности компьютерной программы «Диски» при анализе работы сферических дисков
- •7. Обоснование основных параметров рабочих органов культиваторов
- •7.1. Обоснование формы лапы культиватора
- •7.2. Размещение лап на раме культиватора
- •8. Технологический процесс, осуществляемый центробежными дисковыми рабочими органами машин для внесения удобрений
- •8.1. Уравнение движения удобрений по лопасти диска
- •8.2. Определение дальности полета удобрений, рассеваемых центробежным диском
- •9. Технологический процесс, осуществляемый зерновой сеялкой
- •9.1. Истечение семян через отверстия питающих емкостей
- •9.2. Определение рабочего объема катушки, обеспечивающего заданную норму высева семян
- •9.3. Вынос семян катушечным высевающим аппаратом
- •9.4. Процессы бороздообразования и заделки семян в почву сошником
- •9.5. Устойчивость сошника
- •9.6. Динамическая модель сошника
- •9.7. Характеристика функций внешних возмущений, действующих на механическую систему в условиях нормального функционирования
- •9.8. Возможности компьютерной программы "Сеялка, (Sejlka)" при анализе работы посевных машин
- •1. Определение характеристик технологического процесса работы мотовила уборочных машин
- •1.2. Кинематика мотовила
- •1.3. Условие входа планки в хлебную массу и обоснование параметров мотовила
- •1.4. Совместная работа мотовила с режущим аппаратом
- •Определение величины пучка стеблей, захватываемых планкой
- •2. Анализ технологического процесса кошения растений
- •2.1. Обоснование скорости ножа при резании растений
- •2.2. Механизмы привода режущих аппаратов и их характеристика
- •2.2.1. Кривошипно-шатунный механизм
- •2.3. Диаграмма движения сегмента
- •2.4. Обоснование формы сегментов режущих аппаратов с возвратно-поступательным движением ножа
- •2.5. Анализ работы аппаратов для бесподпорного среза растений
- •2.6. Расчет мощности, необходимой для привода режущего аппарата
- •Литература
- •3. Анализ технологического процесса обмолота зерна
- •3.1. Физико-механические свойства колосовых культур
- •Пропускная способность молотильного аппарата
- •3.2. Динамическое уравнение барабана и его анализ
- •3.3. Скорость хлебной массы в подбарабанье
- •3.3. Модель процессов обмолота и сепарации зерна через решетку подбарабанья
- •4. Анализ технологического процесса выделения зерна на соломотрясе
- •4.1. Основные типы соломотрясов
- •4.2. Кинематические характеристики клавишного соломотряса
- •4.3. Основные уравнения соломотряса
- •4.3.1. Первое основное уравнение соломотряса
- •4.3.2. Второе основное уравнение соломотряса
- •4.4. Обоснование кинематического режима соломотряса
- •4.5. Уравнение сепарации зерна и определение потерь урожая при использовании соломотряса
- •Пример обоснования основных размеров соломотряса, для комбайна с пропускной способностью 5 кг/с.
- •5. Анализ технологических показателей и обоснование режимов работы грохота уборочных машин
- •5.1. Взаимодействие плоского решета с обрабатываемой средой при просеивании компонентов смеси
- •5.2. Уравнение движения рабочей поверхности грохота
- •5.3. Дифференциальные уравнения относительного перемещения вороха по поверхности решета
- •5.3.1. Дифференциальное уравнение относительного перемещения вороха для правого интервала
- •5.3.2. Дифференциальное уравнение относительного перемещения вороха для левого интервала
- •5.4. Анализ дифференциальных уравнений относительного перемещения материала по грохоту
- •5.4.1. Условия сдвигов вверх по решету
- •5.4.2. Условия сдвигов вниз по решету
- •5.4.3. Условия отрыва вороха от решета
- •5.5. Скорость относительного перемещения материала по поверхности грохота
- •5.6. Толщина слоя вороха на решете грохота
- •Литература
- •6. Вентиляторы, их теория и расчет
- •Влияние формы лопастей вентилятора на основные показатели его работы
- •Основные соотношения вентиляторов
- •Механическое подобие вентиляторов
- •Характеристики вентиляторов
- •Универсальные характеристики
- •Пример расчета основных параметров вентилятора методом подобия
- •7. Анализ технологического процесса сушки сельскохозяйственных материалов
- •7.1. Характеристика свежеубранного зерна
- •7.2. Зерно как объект сушки
- •7.2.1. Влажность зерна и формы связи влаги с семенами
- •7.2.2. Теплофизические свойства семян и зерновой массы
- •7.3. Основные свойства воздуха как агента сушки
- •7.3.1. Влажность воздуха
- •7.3.2. Теплофизические характеристики влажного воздуха (теплоносителя)
- •7.4. Взаимодействие воздуха и высушиваемого материала
- •7.4.1. Статика процесса сушки
- •7.4.2. Кинетика процесса сушки
- •7.4.3. Динамика процесса сушки
- •7.5. Определение основных технологических показателей процесса сушки
- •Литература
- •8. Составление схемы очистки семян сельскохозяйственных культур
- •8.1. Требования, предъявляемые к семенному и продовольственному зерну
- •8.2. Основные принципы и приемы очистки и сортирования зерна
- •8.3. Закономерности изменения физико-механических свойств семян
- •8.4. Составление схемы очистки семян
- •8.5. Определение вероятностных характеристик очистки семян
- •9. Анализ технологических свойств цилиндрического триера
- •9.1. Форма ячеек триера
- •9.2. Движение зерна внутри ячеистого цилиндра
- •9.2.1. Определение границ зоны выпадения семян из ячеек
- •9.2.2. Движение частиц после отрыва от ячеистой поверхности
- •9.2.3. Зависимость формы траекторий от показателя кинематического режима работы триера
- •9.3. Обоснование основных размеров триера
- •Пример обоснования размеров цилиндрического триера
4.4. Обоснование кинематического режима соломотряса
Основные уравнения соломотряса (5, 17), определяющие фазу отрыва t1 и соударения t3, могут быть использованы для выбора такого значения показателя кинематического режима k, при котором процесс выделения зерна из соломы будет эффективным. Правда, по вопросу выбора критерия эффективности режима работы соломотряса существуют различные мнения. Ряд авторов считает, что для более интенсивного выделения зерна необходимо наносить по слою хлебной массы сильные встречные удары поверхностью клавиши [1, 2]. Другие основное внимание обращают на необходимость создания вспушенного слоя грубого вороха, с тем чтобы зерно легче могло пройти через пространственную решетку, образованную отдельными соломинами. Результаты скоростной киносъемки процесса сепарации зерна показали, что наибольшее количество зерна выделяется через поверхность клавиши в момент начала удара соломы о клавишу, а это может подтвердить как первое, так и второе мнение.
Таким образом, можно согласиться с тем, что для осуществлении технологического процесса соломотряс должен наносить по соломе встречные удары и создавать вспушенный слой, повышающий вероятность выделения зерна. Встречные удары соломы и поверхность четырехклавишного соломотряса возможны лишь тогда, когда клавиши двигаются вверх, что имеет место, если фазa соударения окажется в пределах от t3=l,5; до 2 + t1.
Для того чтобы определить показатели кинематического режима, при котором фаза соударения окажется в названных пределах, необходимо во второе уравнение соломотряса (17) подставить желательное значение фазы соударения, а фазу t1 представить в функции от показателя кинематического режима k и угла наклона соломотряса по первому основному уравнению (5).
Например, пусть фаза соударения будет равна
t3 = 1,5.
Если подставить это значение в уравнение (17)
,
то
Учитывая, что по уравнению (5)
.
Можно взять sin t от левой и правой частей полученного равенства:
.
Если известен sin t1, то нетрудно найти значение cos t1, а затем и ctg t1:
,
.
После подстановки значения ctg t1 в уравнение можно получить
(22)
Для горизонтального соломотряса это уравнение несколько упростится:
. (23)
Корнем этого уравнения является значение k = 1,7.
Необходимо заметить, что при фазе соударения t3 = 1,5 величина вертикальной составляющей скорости соломотряса равна нулю, а следовательно, удары окажутся слабыми. Чтобы к моменту соударения скорость Vx увеличилась, необходимо фазу соударения иметь в пределах t3 = 2 (когда Vx максимально) или во всяком случае вблизи от 2, например, 2 - t1 или 2 +t1.
Если t3 = 2 - t1, то, подставляя это значение в уравнение, (17), можно получить:
.
Продолжая преобразования, аналогичные предыдущему случаю, можно найти
. (23)
Для горизонтального соломотряса это составит:
. (24)
Подстановкой нетрудно убедиться, что корнем этого уравнения является k = 2,57.
Если t3 = 2 (когда вертикальная скорость клавиши наибольшая), то
;
.
Учитывая значения sin t1 и ctg t1, можно получить:
(25)
Для горизонтального соломотряса уравнение (25) приобретает вид
. (26)
Корнем этого уравнения является k = 2,97. И наконец, предельное высокое значение t3 = 2 + t1. При такой фазе соударения солома практически непрерывно находится во взвешенном состоянии, так как отрывается от клавиши в фазе t1, а падает при t3 = 2 + t1, но эта фаза будет соответствовать t1 следующего оборота вала кривошипа, значит, солома опять оторвется от соломотряса в тот же момент времени:
t3 = 2 + t1.
Повторяя предшествующие преобразования, можно получить:
,
.
После сокращения на 2 левой и правой частей получится
;
или
,
тогда
. (27)
Для горизонтального соломотряса k = 3,3. (28)
Таким образом, для горизонтального четырехклавишного соломотряса возможные значения к находятся в пределах
1,7 < k < 3,3.
Для наклонного четырехклавишного соломотряса возможные значения изменяются согласно уравнениям (21), (23) и (27).
Если углу придавать различные значения и вычислять k по этим уравнениям, то можно получить области возможных режимов наклонного соломотряса (рис. 6).
|
Рис. 6. Области возможных значений режимов наклонного четырехклавишного соломотряса |
Изменение угла наклона ограниченно, так как при чрезмерном наклоне клавиш соломотряс может оказаться неработоспособным.
В момент времени t1 солома и клавиши обладают одинаковой линейной скоростью, направленной под углом к горизонту, причем этот угол (рис. 5) определяется величиной
= /2‑ (t1 - ). (29)
После отрыва от соломотряса солома ведет себя как тело, брошенное под углом к горизонту. Если угол окажется равным /2, то солома будет падать на то же место, с которого она была подброшена, т. е. перестанет перемещаться по клавишам, что приведет к забиванию соломотряса. Из уравнения (29) следует, что
= /2 при * = t1,
где * ‑ предельно возможное значение угла наклона соломотряса.
Поскольку по первому основному уравнению (5)
,
то
или
tg * = 1/k.
Таким образом, чем больше величина показателя кинематического режима, тем меньшее значение угла наклона соломотряса допустимо. Например, при k = 1,7 работоспособность нарушается, если * = arc tg 1/1,7 = 30,46°; а при k = 3,3*= = 16,86°.
На рис. 6 предельный угол ограничивает области возможных режимов по линии a b.
Характерные частные случаи и области типичных режимов пятиклавишных соломотрясов могут быть определены аналогичным образом. Но поскольку солома, подброшенная одной группой клавиш, у этого соломотряса падает на другую группу, то для того, чтобы получить встречные удары, необходимо иметь t3 в пределах от до 1,5.
Экспериментальное исследование движения соломы по клавишам с использованием скоростной киносъемки показало, что у четырехклавишного соломотряса действительные траектории частиц значительно отличаются от построенных по приведенным уравнениям [8]. Реальная дальность полета частиц, а следовательно, и средняя скорость перемещения соломы по клавишам выше расчетной в 5...10 раз в зависимости от условий опыта. Отличаются от расчетных значений и величины фаз отрыва и соударения. Так, при r = 0,05 м, n =195 мин-1 угол отрыва должен составлять 27°, а в действительности нижняя часть слоя соломы отрывалась при t1 = 80°. При n = 215 мин-1 эти фазы получились соответственно равными 22° и 70°. Естественно, что малые значения угла отрыва приведут к высоким и коротким траекториям, а при больших углах t1 солома падает вдоль соломотряса, что приводит к образованию пологих и длинных траекторий. Существует несколько предложений, направленных на уточнение теории движения вороха по соломотрясу
Для уточнения теории движения соломы стали учитывать реальное время соударения слоя вороха с клавишей соломотряса. Дело в том, что при подбрасывании слой соломы сильно вспушивается. Когда нижние слои при движении вниз уже коснутся клавиш и будут двигаться с ними кверху, верхние частицы могут еще продолжать движение вниз. И пока их движение вниз не закончится, солома не может оторваться от поверхности, даже если угол поворота коленчатого вала и превысил расчетное значение фазы t1.
На рис. 7 изображены в виде синусоиды график изменения положения клавиши во времени и парабола ‑ траектория движения соломы.
|
Рис. 7. Взаимодействие соломы и клавиш с учетом реальной продолжительности времени соударения |
Если солома начнет падать на поверхность клавиши в точке а3, а продолжительность соударения , то последующий отрыв частиц от соломы будет происходить не в расчетной точке 1 (рис. 8), а в 1, положение которой определится углом фазы t1.
Для определения уточненных значений фаз отрыва t1 и со ударения t3 используется тот же прием, с помощью которого эти фазы рассчитаны ранее.
|
Рис. 8. Схема перемещения соломы за один оборот коленчатого вала с учетом продолжительности времени удара |