4 Расчет основных параметров клавишного соломотряса

Соломотряс предназначен для выделения из соломы мелкого вороха (зерна, половы), направления его на очистку и удаления соломы из молотилки. В существующих комбайнах получил распространение двухвальный соломотряс. Все точки клавиши совершают движение по окружности, за счёт этого они подбрасывают, вспушивают и растаскивают ворох. Двухвальные клавишные соломотрясы бывают четырёх и пяти клавишные, в зависимости от ширины молотилки. Рассмотрим расчёт двухвального пятиклавишного соломотряса комбайна «Дон - 1500Б», «Acros-530-540».

Сущность рабочего процесса соломотряса состоит в том, что все точки клавиши периодически подбрасывают ворох, при падении солома вслушивается и зерна проходят сквозь её слой, представляющий пространственную решетку, а затем сквозь отверстия клавиши. Живое сечение решетки клавиши у современных комбайнов велико и всё зерно, поступившее на неё, просеивается. Прохождение зерна через слой соломы значительно труднее и требует определённого количества встряхиваний.

Качественные показатели работы соломотряса определяются его кинематическими параметрами.

Кинематику клавиши характеризует кинематическим режимом К.

где r - радиус кривошипа, м;

ω - угловая скорость кривошипа, ^с-1. (n=199 об/мин)

r=0,08 м; ω=20,82 рад/с; g=9,81 м/с²;

От показателя К зависит амплитуда встряхивания и скорость движения

вороха вдоль клавиши.

Ширину соломотряса выбираем в соответствии с длиной и типом молотильного аппарата. В комбайнах с бильным барабаном ширина соломотряса В=1,1∙L₆, а с зубовым B=(1,4...1,6)∙L₆, где L₆ - длина барабана, м.

У комбайна «Acros 530» L₆=l,484 м.

При работе соломотряса солома движется вместе с клавишей до точки А, где отрывается и летит со скоростью ω_r под углом β к горизонту до внешней точки 2 (в точке 2 V_y = 0). Затем солома падает вниз и встречается с клавишей в точке 6.

Фаза отрыва определяется по выражению:

где α - угол наклона соломотряса к горизонту;

с - коэффициент, учитывающий запаздывание подбрасывания вороха;

при К=2,66 из графика определим с=1,8; а=10°

Фаза встречи находится в функциональной зависимости от фазы отрыва:

После подбрасывания солома будет совершать свободный полёт:

Задаваясь значениями t с интервалом 0,03... 0,04 с рассчитаем х и у, расчёты сведём в таблицу 2.

1)при t=0,03 c

2)при t=0,06 c

3)при t=0,09 c

4)при t=0,12 c

5)при t=0,15 c

6)при t=0,18 c

Начальные условия полёта:

V_x0=ω∙r∙sinωt₀ =20,84∙0,06∙sin0,729=0,833 м/с

V_y0=ω∙r∙cosωt₀ =20,84∙0,06∙cos0,729=0,933 м/с

Определив фазу отрыва ωt₀, находят фазу встречи (ωt₆) методом последовательных приближений. С увеличением показателя кинематического режима К фаза отрыва ωt₀ уменьшается, фаза встречи ωt₆ увеличивается и характер встряхивания соломы изменяется, что сказывается на эффективности работы соломотряса.

Встреча частицы с клавишей произойдёт только тогда, когда одноимённые точки траектории и окружности будут находиться на одной ординате. Из предполагаемой точки встречи провести линию, параллельную оси ОХ. Если вторая одноимённая точка отклонена от этой линии, то момент встречи можно уточнить путём интерполяции. Расстояние S между одноимёнными точками (на рисунке 8 точки 3' и 3) представляет дальность перемещения соломы за одно подбрасывание.

Таблица 2 – расчет основных параметров соломотряса

Расчетные уравнения	t1=0,03 c	t2=0,06 c	t3=0,09 c	t4=0,12 c	t5=0,15 c	t6=0,18 c
	0,025	0,049	0,074	0,066	0,124	0,149
	0,0007	0,003	0,0006	0,012	0,018	0,027
x	0,0243	0,0462	0,068	0,087	0,106	0,122
	0,027	0,055	0,083	0,111	0,183	0,166
	0,004	0,017	0,033	0,069	0,108	0,155
y	0,023	0,038	0,044	0,042	0,02	-0,011
φ=ω∙t	0,62 рад 36,4°	1,25 рад 73,5°	1,87 рад 110°	2,5 рад 147°	3,12 рад 183,5°	3,75 рад 220°

Дальность полёта соломы за время одного оборота вала будет равна горизонтальной составляющей V_x, умноженной на время полёта t₆ – t₀.

S_x = r∙sin (ωt₀ - α) ∙ (ωt₆ - ωt₀);

S_x = 0,06-sin (0,729 - 0,175) ∙( 5 - 0,729)=0,042 м.

Средняя скорость движения соломы вдоль соломотряса равна пути S_x1, делённому на время Т = 2π / ω, т.е.

где

Высота подъёма Δу₂ соломы после отрыва определяется по известной начальной скорости свободного полета;

Время подъёма соломы от точки О (А) до точки 2:

Высота падения от точки 2 до точки 6 встречи соломы с клавишей:

Рисунок 8 – Схема рабочего процесса соломотряса

Горизонтальная проекция Δx₆ смещения точки встречи 6 от точки отрыва А в момент встречи:

Вертикальная проекция Δy₆ смещения точки встречи от точки отрыва:

Толщину Н слоя вороха, находящегося на соломотрясе, при равномерной подаче и одинаковой средней скорости его движения вдоль клавиш находят по зависимости:

где m=9,2 кг/с - подача хлебной массы в молотильный аппарат;

β=0,38 - относительное содержание зерна в хлебной массе, поступающей в молотильный аппарат;

γ_с=25 кг/м³ - объёмная масса соломы, находящаяся на соломотрясе, в состояние вспушенности;

V_cp=0,247 м/с - средняя скорость движения соломы по соломотрясу;

В=1,6324 м - ширина соломотряса;

Экспериментально установленною, что при толщине слоя Н_о для просеивания зерна сквозь солому требуется v₀ встряхиваний. При другой толщине Н_о слоя соломы потребуется другое число D встряхиваний, равное:

где Н_о=0,15 м:

При частоте вращения коленчатого вала n (об/мин) время на υ встряхивание соломы будет равно 60∙υ/n^´

Умножив это время на среднюю скорость движения соломы, получаем длину соломотряса:

Число встряхиваний n^´ у соломотрясов с расположением шеек через угол 72° равно частоте вращения n коленчатого вала, так как каждая клавиша подбрасывает ту часть соломы, которая на ней расположена.

V_cp=0,427 м/с;

n'=199 об/мин;

υ = 77 раза

В связи с конструкторскими соображениями L принято равным 4,1 м.