CC BY
30
МЕХАНИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
УДК 635.65:631.3
ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РОТОРНО-ВИНТОВОГО МОЛОТИЛЬНОГО АППАРАТА
над другом цилиндрические
F1
F2
Ю.А. Дугин
ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
Рассмотрен процесс захвата бобов вальцовым аппаратом во время обмолота зернобобовых культур, определены основные технические параметры для оптимальной работы данного устройства.
В процессе исследования было установлено, что самым благоприятным видом обмолота биологически ценного зерна является обмолот под воздействием деформации сжатия и сдвига. Такому виду обмолота отвечает вальцовый молотильный аппарат, рабочие органы которого представляют собой попарно расположенные друг обрезиненные вальцы.
Рассмотрим процесс захвата боба вальцовым молотильным аппаратом. Для высококачественного захвата необходимо условие, при котором отсутствует выталкивание боба из зазора обмолачивающей пары. Определим это условие (рис. 1).
Предельный угол у - зазора обмолачивающей пары, при котором не происходит выталкивание боба, называется углом защемления.
Обозначим: cpi и ф2 - углы трения, Ni и N2 - нормальные реакции на боб со стороны обмолачивающих вальцов. Силы трения, возникающие между бобом и обмолачивающими вальцами, будут равны:
Fi = Nitgcpi и F2 = N2tg(p2. (1)
Приняв направление оси ОХ прямоугольной системы координат в точке контакта боба и обмолачивающих вальцов и ОУ, запишем условие равновесия боба:
^Х = Nisiny - F2 - Ficosy = 0;
£У = N2 - Fisiny - Nicosy = 0. (2)
Чтобы не было выталкивания боба, необходимо соблюдать условие:
F2 > Nisiny - Ficosy, (3)
или
N2tgcp2 > Nisiny - Nitgcpicosy. (4)
Из уравнения 2 следует:
N2 = Nicosy + Fisiny = Nicosy + Nitgcpisiny, (5)
или
N2 = Nacosy + tgcpisiny). (6)
Подставив полученное выражение для N2 в неравенство (4), получим:
cosy tgcp2 + siny tgcpi tgcp2 > siny - tgcpicosy. (7)
Рис. 1. Схема к определению угла захвата бобов
После преобразования находим, что:
187 ^(ф1 + ф2). (8)
Отсюда 7 = ф! + ф2.
Следовательно, условие защемления бобов в обмолачивающей паре вальцов будет иметь вид:
7 = а! + а2 < ф! + ф2. (9)
Рассмотрим длину пути межвальцовой рабочей зоны, в которой
происходит воздействие рабочих органов на обмолачиваемую массу (рис. 2). Обозначим угол (угол захвата) между линией центров и радиусом,
проведенным через точку контакта обмолачиваемой массы с поверхностью
вальцов в месте поступления в рабочую зону, через (3, а в месте выхода из вальцов - через (Зь диаметр вальцов - Бв, мм; расстояние между вальцами (рабочий зазор) - Ь. мм и размер обмолачиваемой массы - Н, мм.
Из прямоугольного треугольника АОС
cos (3 = —; ОС = °в +k ; ОА = °в +Н ОА 2 2
D„ +h
о ОС 9 D„+h
cos В =---- =----^^------------. (10)
ОА DB +Н DB+H 2
Также можно определить значение cos аь Длина пути сжатия при угле захвата (3 теоретически больше, чем при (3i, но так как разница между размерами обмолачиваемой массы до входа в межвальцовую рабочую зону и после незначительна, то в практических расчетах ею можно пренебречь.
Длина пути сжатия Ьсж обмолачиваемой массы в рабочей межвальцовой зоне определится из уравнения (11):
о D„ + h
р = arc cos —£---,
DB+H
откуда Ьсж = 2 arc cos DB+h (11)
360 DB+H
Также весьма важным является определение величины опережения быстрого вальца как одного из факторов, влияющих на эффективность процесса обмолота зернобобовых культур на обрезиненных вальцах, вращающихся навстречу друг другу.
Так как вальцы вращаются с различной окружной скоростью, то быстровращающийся валец опережает медленновращающийся на рабочем участке Ьсж на определенную величину. Определим величину опережения, которую назовем длиной сдвига - Ьсд (рис. 3).
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА
Рис. 3 Схема к определению длины сдвига
Обозначим окружную скорость быстровращающегося вальца через Юб, медленновращающегося - сом; определим отношение окружных скоростей вальцов:
При установившемся равномерном движении за определенный промежуток времени быстровращающийся валец проходит путь от момента захвата обмолачиваемой массы в точке Е до момента выхода из рабочей зоны в точке (), равный Ьсж. На этом же участке медленновращающийся валец проходит за тот же промежуток времени путь, равный Е^. Из рисунка видно, что быстровращающийся опережает медленновращающийся валец на длину дуги или Ьсд.
Тогда Ьсд определится из равенства
На основании указанного можно сделать следующие выводы: длина пути сжатия Ьсж в межвальцовой рабочей зоне зависит только от геометрических параметров, то есть от диаметра вальцов Бв, толщины обмолачиваемой массы Н, межвальцового зазора Ь: длина пути сдвига Ьсд зависит как от геометрических параметров Ьсж, так и кинематических Юб и сом, и их отношения К.
(12)
ИЛИ
4^6 ~<0
соб
(13)
