3 Расчёт основных параметров молотильного аппарата

Определение основных параметров молотильного аппарата осуществляется при заданной скорости движения комбайна, урожайности зерна и соломы, массы барабана.

= 1,3 м/с =4,7 км/ч; длинна молотильного барабана – 1,484 м

= 45 ц/га; диаметр молотильного барабана – 0,8 м

= 59,5 ц/га; частота вращения барабана – 800 об/мин

= 500 кг.

Подводимая к барабану мощность N расходуется на преодоление вредных сопротивлений N₁ и на обмолот N₂, т. е.

(5.1)

Мощность хол остого хода необходима на преодоление трения в опорах и сопротивление воздуха. В соответствии с этим - сумма двух слагаемых, из которых первое прямо пропорционально линейной скорости бичей барабана u_б, а второе представлено в виде кубической зависимости от скорости u_б, т. е.

, (5.2)

где a_x u_б – расход мощности на преодаление трения в подшипниках;

b_x u_б³ – расход мощности на преодаление сопротивления воздуха вращению барабана;

а_х и b_х - коэффициенты пропорциональности, характеризующие трение и вентиляторное действие барабана;

u_б – скорость барабана, м/с.

По данным Н.И.Кленина : a_x = 0,85…0,9 Н/с на каждые 100 кг массы барабана ;

b_x = 0,055…0,09 Н^.с²/м²;

при n = 800 об/мин,

, (5.3)

Процесс обмолота включает нанесение ударов бичами по хлебной массе и протягивание её через зазор между барабаном и подбарабаньем.

Окружное усилие:

= , Н (5.4)

где - сила удара, Н

- усилие на протаскивание массы через молотильный зазор, Н

По теории удара импульс силы равен изменению количества движеня массы, т.е.:

или (5.5)

где – подача массы в молотильный аппарат, кг/с

– скорость массы после удара, м/с

- скорость подачи массы в молотильный аппарат, м/с

Подача хлебной массы в молотильный аппарат определяется по выражению:

(5.6)

где В – ширина захвата машины, м; В = 6 м

- скорость движения машины, км/ч; = 4,7 км/ч

и - урожайность зерна и соломы, ц/га; = 45 ц/га; = 59,5 ц/га

ε = 0,85 – коэффициент, учитывающий количество соломы, оставшейся в виде стерни.

Скорость меньше окружной скорости барабана и - коэффициент зависящий от подачи, длинны и влажности стеблей, направление подачи и конструкции аппарата. Экспериментально установлено, что - коэффициент, учитывающий характер изменения скорости массы за время протягивания её через молотильный зазор. При известных и м/с коэффициент

, (5.7)

где - скорость подачи растительной массы, м/с;

м/с;

Подставив значение в выражение (5.5) получим:

Усилие на протягивание хлебной массы через молотильный зазор пропорционально окружному усилию где f – коэффициент перетирания, учитывающий все сопротивления при протаскивании хлебной массы (трение массы об элементы молотильного аппарата, разрушение связи зерна с колосом, изгиб, сплющивание, излом соломы с надрывом и без него и т. д.)

Мощность потребная на обмолот хлебной массы :

(5.8)

где – коэффициенты характеризующие конструктивные параметры молотильных устройств.

При неравномерной подаче хлебной массы в молотильный аппарат потребная на обмолот мощность N₂, будет изменяться в зна­чительных пределах. При прекращении подачи вся эта мощность будет расходоваться на увеличение энергии барабана и на преодоле­ние возрастающих вредных сопротивлений по выражению (5.1).

При обмолоте:

(5.9)

где I – момент инерции барабана, кг/м²

(5.10)

w – угловая скорость барабана,

- угловое ускорение барабана,

Из этого выражения

Находим угловую скорость барабана:

Определяем угловое ускорение барабана:

Приход ускорения представляет собой гиперболическую зави­симость (рис.12). Он обратно пропорционален моменту инерции и угловой скорости барабана. Для того, чтобы накапливать и отдавать ускорение для поддержания необходимой частоты вращения, нужно иметь необходимый момент инерции I:

Из формулы (5.8) I = 33,8 кг·м².

Если подать хлебную массу в молотильный аппарат, то N₂ будет расходоваться на обмолот и будет иметь равенство:

Из этого выражения расход ускорения на обмолот находится в прямолинейной зависимости от угловой скорости (рисунок 12), т.е. прямо

пропорционален угловой скорости и обратно пропорционален моменту инерции барабана:

В точке А пересечения гиперболы и прямой приход ускорения равен расходу, а абсцисса её соответствует критическому значению угловой скорости вращения барабана. На практике подача хлеб­ной массы в молотильный аппарат изменяется в пределах от 0,67 до 1,33т. В целях работоспособности барабана рабочая угловая ско­рость должна быть меньше и соответствовать точке В пересе­чения гиперболы и прямой, рассчитанной при максимуме подачи -1,33т, возникшей за счёт её неравномерности.

На основании обзора технических данных комбайна ACROS - 530 принимаем

Длина барабана определяется, из условия допустимой подачи хлебной массы на 1 м длинны бил:

(5.11)

где - допустимая подача на 1 м длины бил, кг/с·м

М – число бил барабана, М = 10.

Диаметр барабана определяется по зависимости:

(5.12)

где U – окружная скорость барабана, м/с; U = 33,44 м/с

= 0,0075 – время между ударами соседних бил, с.

Полученное значение соответствует нашему проекту молотильного аппарата к комбайну ACROS 530.

Как уже было сказано выше для обмолота зернобобовых и других культур комбайны оборудованы вариаторами, позволяющи­ми уменьшить окружные скорости барабанов.

Зная диаметр барабана, определим частоту его вращения при обмолоте пшеницы:

(5.13)

,об/мин

1

А

В 2

А

w

Рисунок 12 – График прихода (кривая 1) и расхода (прямая 2) ускорение барабана.