Лекція 11 Розрахунок молотильних пристроїв

1. Основне рівняння роботи молотильного апарата

За В.П. Горячкіним енергія, яка надається молотильному барабану (рис11.1) затрачається на подолання опорів двох категорій:

• опір у підшипниках і передатніх механізмах та опір повітря;

• опір пов’язаний з процесом обмолоту, у результаті якого змінюється фізичний стан оброблюваного матеріалу.

Рис. 11.1. Бильний молотильний апарат

Тому потужність, що затрачається на привід барабана становить

,

де - потужність, що затрачається на переборення опорів першої категорії;

- потужність, що затрачається на переборення опорів другої категорії.

,

де - коефіцієнт, що являє питомий момент сили тертя, який припадає на кілограм маси барабана ( для штифтового і для бильного);

- маса барабана, кг;

- коефіцієнт, що залежить від щільності повітря, форми і розмірів обертових частин барабана ( для штифтового барабана і для бильного);

- довжина барабана, м;

- кутова швидкість обертання барабана, с^-1.

,

де - повне колове зусилля на бичах чи штифтах, Н;

- колова швидкість точок бича, м/с.

Повне колове зусилля на бичах чи штифтах становить

,

де - сила удару, Н;

- зусилля на переборення опору протягуванню маси крізь робочу щілину між барабаном та декою, Н.

За рівномірної подачі, маса, захоплена за час одного удару одним билом, становить

,

де - час удару, с;

- пропускна здатність апарату, кг/с.

Імпульс сили при ударі становить

.

Оскільки , то

.

Згідно теорії В.П. Горячкіна

,

де - коефіцієнт перетирання , що залежить від конструктивних особливостей барабана та підбарабання, фізико-механічних властивостей хлібної маси ( - для бильних барабанів і - для штифтових)

Тому

,

або

.

Підставляючи отримане значення в (11.3) отримаємо

.

У момент холостого ходу барабана, тобто коли немає подачі хлібної маси, різниця затрачається на зростання кутової швидкості барабана. Також можна записати

,

де - прискорення, надається барабану, с^-2;

- момент інерції барабана, кг·м².

Оскільки складає 5% від , то

.

Отримане рівняння, яке пов’язує між собою характеристики двигуна комбайна , барабану та хлібної маси , має назву основного рівняння молотильного барабану.

2. Аналіз основного рівняння молотильного барабана

Аналізуючи основне рівняння молотильного барабану можна встановити залежності режимів його роботи, продуктивності та затрат енергії.

Без хлібної маси барабан набуватиме наступного прискорення

.

При завантаженні барабана значення прискорення визначатиметься залежністю

.

Рис. 11.1. Зміна прискорення барабана від його кутової швидкості : 1 – „надходження” при-скорення; 2 – „витрата” прискорення

Графічні залежності зміни прискорення барабана від його кутової швидкості побудовані за формулами (11.13) та (11.14) наведені на рис. 11.2. Точка перетину а гіперболи 1 побудованої за формулою (11.13), та прямої 2, побудованої за формулою (11.14) визначає величину критичної кутової швидкості за якої двигун даної потужності працює із повним завантаженням. Тому потужність двигуна повинна бути такою, щоб , де - робоча кутова швидкість барабана.

Прирівнявши вирази (11.13) та (11.14) отримаємо

,

звідки

.

Для сучасних молотильних барабанів з метою усунення впливу нерівномірності надходження хлібної маси приймають наступне співвідношення між потужністю та моментом інерції

.

Затрати потужності на одиницю перероблюваної маси становить

,

звідки видно, що найменша затрат енергії на обмолот буде при малих частотах обертання і діаметрі барабана. Діаметри барабанів у сучасних комбайнах коливаються в межах D=450...700 мм. Зернозбиральні машини розроблені «Ростовсільмашем» обладнані молотарками з діаметром барабана 800 мм.

Такі ж висновки можна зробити із виразу для визанчеyня кількості обробленого матеріалу, що припадає на одиницю потужності

.