3. Молотильный аппарат

Молотильные устройства вымолачивают зерно из колоса и ча­стично выделяют его из обмолоченного вороха.

Рис. 9. Схемы барабанно-дековых молотильных устройств:

а - штифтового; б – бильного; 1 - барабан; 2 - дека; 3 - штифт деки; 4 - штифт барабана; 5 - бич; 6 – попе-речная планка.

Расчет молотильного устройства производится в 2-х вариантах (определяется преподавателем): бильного и штифтового.

Требуется определить:

Основные параметры молотильного устройства:

а) длину и диаметр барабана;

б) число штифтов на штифтовом и число бил на бильном барабанах;

в) произвести размещение штифтов на штифтовом барабане;

г) мощность на привод барабана;

д) критическую угловую скорость барабана;

е) момент инерции барабана.

Исходные данные определяются по табл.6.

Вычертить:

1. Эскиз барабана (для бильного).

2. Схему размещения штифтов на барабане (для штифтового).

3. Схему размещения штифтов на подбарабанье (для штифтового).

4. Графические зависимости прихода и расхода ускорения на барабане.

Таблица 6. Исходные данные по молотильному аппарату

Параметры	Вариант (предпоследняя цифра шифра)
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Угловое ускорение e, с-2	12,0	12,5	13,0	13,5	14,0	14,5	15,0	15,5	16,0	17,5
Отношение веса соломы к весу зерна 1	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,35	1,45	1,55	1,65
Окружная скорость барабана Vб , м/с	28,0	28,5	29,0	29,5	30,0	30,5	31,0	31,5	32,0	30,0
Время между ударами Δt, 10-3 с	7,5	7,13	6,75	6,38	6,0	5,63	5,25	4,88	4,5	6,0
Коэффициент перетирания, f	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8
Расстояние между следами штифтов а, мм	28	29	30	31	32	28	29	30	31	32
Вес одного штифта q1, H	3,0
Высота штифта h, мм	65	66	67	68	69	70	69	68	67	66
Допустимая нагрузка на 1 штифт q, кг/с	0,02	0,021	0,022	0,023	0,024	0,025	0,02	0,021	0,022	0,023

Порядок расчета бильного поперечно-поточного молотильного аппарата

3.1. Определяется подача хлебной массы

Q = 0,01BV(U+ Q_c₂), кг/с.

где Q_c – урожайность соломы, Q_c = U₁;

₂ = 0,8–0,9 – коэффициент учитывающий полноту сбора соломы с поля.

Максимальная подача хлебной массы, вызванная неравномерностью поступления в барабан в реальных условиях на поле

Q₁ = 1,33Q, кг/с.

3.2. Определяются размеры барабана

- длина барабана:

, м

где q_o = 0,3 – 0,5 кг/(см) – допустимая удельная подача, отнесенная к 1 метру длины бича бильного барабана, при отношении соломы к зерну _1о = 3; М – число бичей (выбирается четное значение из ряда 6, 8, 10).

- диаметр барабана:

, м

где V_б – окружная скорость бичей барабана; Δt с – промежуток времени между ударами двух смежных бичей. Диаметр расчётного барабана должен входить в диапазон серийных барабанов 0,45–0,65 м.

3.3. Кинематические параметры:

- число оборотов барабана:

n = 60V_б /D, мин^–1.

- угловая скорость барабана:

 = 2V_б /D, с^–1.

- мощность, затрачиваемая на холостой ход барабана:

N_x = A + B₁³ , Вт

где А – коэффициент потерь на трение в подшипниках; В₁ – коэффициент потерь на преодоление сопротивления воздуха. Для экспериментального барабана бильного типа представлены следующие значения: А = 0,3–0,4 нм, В_о = (0,8–0,9)10^–3 нмс²;

Коэффициент В₁ для расчитываемого барабана:

где D_о – диаметр экспериментального барабана, D_о = 0,55 м; L_o – длина экспериментального барабана, L_o = 0,874 м.

3.4. Силовые характеристики

Мощность расходуемая на процесс обмолота:

где f – коэффициент перетирания.

Общая мощность требуемая для работы молотильного аппарата

N = N_x + N_o , кВт

Необходимый крутящий момент на валу барабана:

М_к = N/, Нм.

Приведённый момент инерции барабана и связанных с ним вращающихся масс

где [] – допустимое угловое ускорение барабана, [] =15–19 с^–1.

Момент инерции барабана:

I_б = (0,5-0,7)I_пр, кгм².

3.5. Масса барабана:

где D_о1 = (0,90–0,94)D, м.

3.6. Затраты мощности на единицу переработанной массы:

З = N/Q₁, нм/кг.

3.7. Параметры для построения графических зависимостей

Приход ускорения на барабан от двигателя:

_п = d/dt = N_o / (I_пр), с^-2.

где  - угловая скорость,выбираются текущие значения от 20-150 с^-1.

Расход ускорения барабана на переработку хлебной массы:

Критическая угловая скорость, при которой приход и расход углового ускорения равны:

Допускаемая угловая скорость, при которой выполняются агротребования на качественный обмолот определяется:

где [V] = 25 м/с – допускаемая скорость для зерновых2.

Величины угловых ускорений при различных значениях частоты вращения барабана заносятся в таблицу 7, а графические зависимости_п и _р от выполняются согласно рис. 10.

Таблица 7. Значения угловых ускорений при частоте вращения 

N, п/п	, с-1	п, с-2	р, с-2
1	20
2	25
…	…
27	150

Рис.10. График прихода и расхода ускорения на барабане.

Рис. 11. Бильный барабан (разрез).

Порядок расчета штифтового молотильного аппарата

Рис.12. Штифтовый барабан (разрез):

1, 3 – торцевые диски; 2 – штифты; 4 – вал; 5 – обойма; 6 – секция.

3.1.1. Определяется подача хлебной массы

Q = 0,01BV(U+ Q_c₂), кг/с.

где Q_c – урожайность соломы, Q_c = U₁; ₂ = 0,8–0,9 – коэффициент учитывающий полноту сбора соломы с поля.

Максимальная подача хлебной массы, вызванная неравномерностью поступления в барабан в реальных условиях на поле

Q₁ = 1,33Q, кг/с.

3.2.1. Определяются размеры барабана

Длина барабана

, м

где S – зазор между барабаном и декой,S = 0,004 м;  - коэффициент неравномерности заполнения зазора S хлебной массой, j = 1,4;  - объёмный вес хлебной массы, g = 40 кг/м³;

Число Z штифтов Z = Q₁ / q.

Число К штифтов, идущих по 1 следу (число заходов винтовой линии)

Справка: К = 2...5; Z должно быть кратным К; при корректировке К изменять его нужно в сторону увеличения.

Уточняется длина барабана

, мм (м).

Длина планки барабана

L_п=L + 2l,

где l – расстояние от торца до крайнего отверстия под штифт, l = 18-22 мм.

Выбирается число планок барабана: М (четное значение из ряда 6, 8, 10, 12).

Определяется диаметр барабана по концам штифтов (рис.11).

Для определения диаметра барабана задаются минимальным расстоянием t₁ по дуге между двумя соседними планками: t₁ = (100 ... 120), мм

Диаметр барабана по концам штифтов:

, мм (м)

Справка: у большинства комбайнов Д = (590...750), мм.

3.3.1. Определяются кинематические параметры:

- число оборотов барабана:

n = 60V_б /D, мин^–1.

- угловая скорость барабана:

 = 2V_б /D, с^–1.

- мощность, затрачиваемая на холостой ход барабана:

N_x = A + B₁³ , Вт

где А – коэффициент потерь на трение в подшипниках; В₁ – коэффициент потерь на

Рис.12. Развертка:

а -4-заход­ного штифтового барабана с 12-тью планками; б – 4-рядного подбарабанья.

преодоление сопротивления воздуха. Для штифтового барабана представлены следующие значения: А = 2,6 Нм, В₁ = L 0,7310^–3 Нмс², где L в м.

3.4.1 – 3.7.1: Силовые характеристики, масса барабана, затраты мощности на единицу переработанной массы, параметры для построения графических зависимостей выполняются аналогично пунктам 3.4 – 3.7.

3.8. Размещение штифтов на планках барабана

Способ размещения штиф­тов на барабане заключается в использовании многозаходной винтовой линии. Зная число планок M, их шаг t₁ , диаметр по основанию штифтовd = Мt₁/, расстояние между следами а и число заходов К, строится развертка барабана(рис.12а). Для этого проводят М + 1 параллельных горизонтальных линий на расстоянииt₁ одна от другой. Отложив на линии 11_ошаг винтовой линии, равныйt₁ = Ma, вычерчивают ее развертку. Затем парал­лельно ей на расстоянииb = Ma / К одну от другой проводят наклонные линии, представляющие собой развертки других вин­товых линий. Точки пересечения наклонных и горизонтальных линий определяют месторасположение штифтов барабана.

Число следов, изображенных на схеме пунктирными линиями, составляет

С =L/а + 1.

По одному следу за каждый оборот барабана проходит столько штифтов, сколько за­ходов имеет винтовая линия. С ростом числа заходов вин­товой линии увеличивается чис­ло штифтов на барабане и воз­растает его производительность.

Число планок обязательно должно быть кратным числу заходов винтовой линии, чтобы развертка барабана делилась на целое число частей и по каждому следу проходило одина­ковое число штифтов. Это способствует более равномерной обработке материала при обмолоте.

В зубовых молотильных аппаратах штифты на подбарабанье устанавливают в 4...6 рядов. В рядах расстояние между штифтами равно удвоенному расстоянию между следами штифтов барабана (а_д= 2а), а в первом ряду с целью облегчения вхождения обмолачиваемой массы в промежуток между бараба­ном и подбарабаньем принимают а_д1 = 4а. Штифты размещают в шахматном порядке, добиваясь такого положения, чтобы штиф­ты одного ряда находились в одних междуследьях барабана, а второго - в смежных. Расстояние между рядами штифтов на деке определяется углом охвата подбарабанья, а также зависит от диаметра барабана и числа планок с укрепленными на них штиф­тами. Длина подбарабанья составляет

Д = (D + 2)/360^о,

где  - угол охвата подбарабанья,  = 85-100^о;  - радиальный зазор между штифтом барабана и планкой подбарабанья,  = 10-20 мм.