Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Графоаналитический анализ работы очесывающего устройства с битером-отражателем

Поиск

При переходе от однобарабанной конструкции очесывающего устройства к двухбарабанной с битером-отражателем следует отметить, что параметры битера-отражателя несомненно зависят от геометрии стеблестоя растений зерновых культур. Геометрические размеры как очесывающего барабана, так и битера-отражателя должны обеспечить нормальную, качественную работу устройства при высоком и низком стеблестое, полеглом и пониклом состоянии растений. Основными характеристиками геометрии стеблестоя являются максимальная (lmax) и минимальная (lmin) высота растений и зона расположения соцветий (Н) (рис. 2.8). Геометрические параметры растений и стеблестоя в целом являются случайно варьирующими величинами. Высота растений на одном и том же поле колеблется в широком диапазоне. Как показывают результаты измерений при изучении физико-механических свойств зерновых культур, зона расположения соцветий растений колеблется в пределах от 0,2 до 0,3 м. Принимая во внимание геометрию стеблестоя, а именно расположение соцветий, проведем графоаналитический анализ работы очесывающего устройства с битером-отражателем. Для этого представим очесывающее устройство в виде схемы (рис. 2.8) с указанием геометрических параметров и с соблюдением масштаба

Рис. 2.8. Схема очесывающего устройства: 1 – очесывающий барабан; 2 – битер-отражатель; 3 – кожух очесывающего барабана; 4 – кожух битера-отражателя; 5 – верхний кожух; 6 – сборник очесанного вороха.

Рассмотрим в начале необходимые условия для качественного очеса короткостебельных растений. При исследовании взаимодействия рабочих органов очесывающего барабана и битера-отражателя с растениями принимаем следующие допущения:

1 Продукты обмолота приобретают скорость равную окружной скорости очесывающих гребенок.

2 Ось битера-отражателя О 2 перемещается относительно оси очесывающего барабана О 1 по траектории окружности радиуса О 1 О 2.

3 Угол начала очесывания соцветий, при котором продукты обмолота будут направлены на активную зону битера-отражателя, принимаем равным π/4.

При этих допущениях самое высокое положение (обеспечивающее оптимальные условия очеса высокостебельных растений) битер-отражатель будет занимать, когда траектория очесанного зерна будет направлена по нормали к поверхности битера-отражателя в точку В. Если траектория зерна будет достигать поверхности битера-отражателя выше точки В (т.е. нормали АВ к поверхности окружности О 2 r 2), то угол падения зерна к поверхности битера-отражателя будет острым и зерно отразится от него вверх и будет направлено в сборник. При достижении зерна поверхности битера-отражателя ниже точки В оно будет отражаться вниз на поверхность поля и создавать потери зерна осыпью. При движении зерна по нормали к поверхности (т.е. по касательной АВ) оно должно по законам механики отразиться по этой же нормали, но т.к. поверхность битера-отражателя вместе с закрепленными на ее поверхности рабочими органами вращается по часовой стрелке, то зерно в этом случае за счет мгновенных сил трения и действия рабочих органов будет направлено также вверх. Из этих рассуждений следует, что максимально верхнее положение битера-отражателя относительно оси очесывающего барабана О 1, обеспечивающее полноту сбора зерна с низкорослых растений, будет при расположении его центра О 2 на линии касательной АВ. Данное положение битера-отражателя определим углом (угол наклона к горизонту линии соединяющей центры О 1 и О 2). Из определим угол :

,

где – радиус очесывающего барабана по концам гребенок:

O 1 O 2 – расстояние между центрами очесывающего барабана и битера-отражателя:

;

b – расстояние между битером-отражателем и очесывающим барабаном;

r 2 – радиус битера-отражателя по концам гребенок.

Таким образом, можно записать

;

отсюда следует

. (2.6)

Зная угол , определим угол

.

Подставив данное уравнение в выражение (2.6), получим

. (2.7)

Для очесывающего устройства при равных радиусах r 1 и r 2 угол – угол наклона к горизонту касательной к поверхности барабанов будет равен , потому как касательная к поверхностям барабанов будет параллельна линии соединяющей их центры О 1 О 2.

Следующий этап расчета геометрических параметров – определение расстояния b между очесывающим барабаном и битером-отражателем. Для этого рассмотрим влияние кожуха битера-отражателя на технологический процесс работы, который будет зависеть от положения конечной точки С кожуха битера-отражателя. Как показали предыдущие исследования [34, 125], часть очесанного зерна попадает между битером-отражателем и его кожухом и выбрасывается по касательной к поверхности кожуха на очесывающий барабан.

Положение т. С будет определяться траекторией зерна после очеса соцветий очесывающим барабаном. Из предыдущих рассуждений направление полета зерна после очеса должно быть не ниже т. В. Соответственно положение т. С не выше т. В. В таком случае зерно, попавшее между битером-отражателем и его кожухом, будет направлено (рис. 2.9) по касательной к битеру-отражателю в т. В на поверхность очесывающего барабана (точку В в этом случае принимаем за крайнее верхнее положение т. С).

Представим возможные положения центра О 2 битера-отражателя относительно очесывающего барабана, его центра О 1, и влияние изменения расстояния b на процесс взаимодействия работы очесывающего барабана и битера-отражателя. Определяющим параметром при этом будет взаимное расположение т. В и т. В 1 (рис. 2.9), точки пересечения касательной АВ и горизонтали проходящей через ось О 1 очесывающего барабана.

Рис. 2.9. Схема для определения взаимного расположения битера-отражателя и очесывающего барабана.

В случае расположения т. В выше точки В 1 зерно по касательной B'V' беспрепятственно попадет в сборник зерна, но при этом появляется возможность повышения потерь зерна за счет увеличения зазора между барабанами. При расположении т. В в точке В' зерно по касательной BV также будет направлено в сборник зерна и очесывающий барабан будет содействовать транспортировке зерна. Если т. В находится ниже точки В 1, очесывающий барабан становится препятствием на пути движения зерна по касательной B"V" от битера-отражателя, что также может вызвать увеличение потерь.

Таким образом, оптимальным положением битера-отражателя по отношению к очесывающему барабану будем считать положение, при котором т. В совпадает с т. В 1. Данное утверждение очевидно будет справедливым и при уменьшении радиуса (r 2) битера-отражателя.

Для определения расстояния (b) между барабанами воспользуемся рисунком 2.10.

Рис. 2.10. Схема для определения расстояния между битером-отражателем и очесывающим барабаном.

Согласно принятых ранее допущений (АВ – касательная к поверхности очесывающего барабана, угол ) равнобедренный и прямоугольный, т.е. . Таким образом, из определим:

. (2.8)

Определив расстояние b согласно выражения (2.8), скорректируем выражения (2.6, 2.7) для определения углов и :

, (2.9)

. (2.10)

Полученные выражения (2.8-2.10) для определения соответственно b, справедливы для очесывающего устройства, в котором r 1 и r 2 имеют различные значения.

Определим угол при различных радиусах r 1 и r 2 (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Схема для определения угла .

Проведя ряд дополнительных построений r 1 а (а – касательная к очесывающему барабану и битеру-отражателю), , , , , , .

Таким образом, имеем , , отсюда .

Из

,

откуда

. (2.11)

Подставив в уравнение выражения (2.10, 2.11), имеем

. (2.12)

Полученное выражение (2.12) для определения справедливо и для условия .

Значение угла , определенное из выражения (2.12) будет максимальным, т.к. при его увеличении путем поднятия оси битера-отражателя нарушаются, как было отмечено ранее, нормальные условия работы очесывающего устройства.

После определения оптимальных условий очеса короткостебельных растений (угла наклона общей касательной к горизонту; угла наклона прямой, соединяющей центры барабанов к горизонту; расстояние b между барабанами), рассмотрим необходимые условия для качественного очеса длинностебельных растений с учетом принятых допущений и полученных результатов исследований по очесу короткостебельных растений. Исходя из задач исследований, изучим влияние величины радиуса битера-отражателя и его кожуха на поступления высокорослых растений в зону очеса; взаимодействие пассивной зоны битера-отражателя (зоны трения соцветия о его кожух) и растений; изменение длины дуги активной зоны битера-отражателя при отражении очесанного вороха в сборник устройства. При прохождении растения под битером-отражателем (рис. 2.12) стебель изгибается и растение не выпрямившись, т.е. находясь под воздействием битера-отражателя, может попасть под действие очесывающего барабана. В этом случае стебель интенсивно прочесывается и в результате механического взаимодействия гребенок очесывающего барабана и стеблей растений происходит вымолот зерна из соцветий еще не попавших в зону очеса и обрыв верхней части растений с соцветиями, что приводит к дополнительным потерям свободным зерном и оборванными колосьями на поверхность поля.

Для проведения исследований по влиянию радиуса битера-отражателя и его расположения по высоте на оптимальные условия поступления длинностебельных растений в зону очеса, было проведено механическое моделирование движения растения в зону очеса относительно поверхности битера-отражателя при изменении его диаметра, угла наклона и величины погружения рабочих органов гребенки в стеблестое. Для этого была использована лабораторная установка очесывающего устройства (см. рис. 3.2). Диаметр битера-отражателя принимался равным 700, 450, 380, 310 мм. Угол наклона изменялся от 5 о до 25 о с интервалом 5о. Погружение рабочих органов в стеблестой Н изменялось от 350 до 550 мм с интервалом 50 мм. Высота растения риса принималась равной 0,8 м, как среднее значение по замерам стеблестоя.

Рис. 2.12. Характерные зоны битера-отражателя.

Исследование проводилось в следующей последовательности. Растение риса своим основанием закреплялось зажимами в кассете. Устанавливались заданные параметры диаметра битера-отражателя, угла его наклона и величина погружения рабочих органов. Затем по ровной горизонтальной поверхности вручную перемещали кассету с закрепленным растением и наблюдали скольжение метелки по кожуху битера-отражателя до поступления ее в зону очеса. При этом за оптимальные условия поступления метелки в зону очеса принималось положение растения, когда метелка попадает в зону очеса раньше, чем изогнутый стебель коснется рабочих органов очесывающего барабана (изображено пунктиром) (рис. 2.12).

В результате проведенных исследований установлено, что изменение диаметра битера-отражателя и угла наклона на условия поступления высокорослых растений в зону очеса не влияют, а наибольшее влияние оказывает величина погружения рабочих органов в стеблестой. Чем больше величина погружения, тем большая вероятность перебивания стеблей растений рабочими органами очесывающего барабана прежде, чем их соцветия поступят в зону очеса. На основании исследований нормальные условия поступления высокорослых растений в зону очеса будут иметь место при величине погружения рабочих органов в стеблестой равной 350-450мм.

Как было установлено выше, диаметр битера-отражателя не влияет на поступление соцветий растений в зону очеса, но величина поверхности битера-отражателя в большой степени влияет на механическое воздействие на соцветие за счет трения при его скольжении по кожуху битера и особенно на отражение очесанного вороха в заданном направлении. При этом, если в первом случае неподвижный пассивный кожух битера-отражателя вызывает негативное явление – вымолачивает слабо связанные зерна и увеличивает тем самым потери зерна осыпью, то во втором – активная, вращающаяся поверхность битера-отражателя выполняет положительные функции: направляет очесанный ворох в сборник зерна.

Для того, чтобы определить оптимальную поверхность битера-отражателя проанализируем зависимость его активной и пассивной зон от изменения диаметра. Изменение размеров характерных зон определяли для битеров-отражателей с радиусами от 0,05 м до 0,5 м с интервалом варьирования 0,05 м.

На рис. 2.12 показаны изменения пассивной зоны битера-отра­жа­теля ВКі от диаметра при постоянно заданной величине погружения рабочих органов в стеблестое 0,4 м. Откуда следует, что чем больше диаметр битера-отражателя, тем больший путь проходит соцветие по его пассивной зоне ВКi и растения, прежде чем попасть в зону очеса, в большей степени изгибаются и деформируются, а зерна из соцветий за счет сил трения вымолачиваются и осыпаются. С уменьшением диаметра битера-отражателя число растений, попадающих беспрепятственно в зону очеса увеличивается, а негативное влияние кожуха битера на соцветия снижается. Длина дуги ВКі пассивной зоны в зависимости от радиуса битера-отражателя изменяется по линейной закономерности (рис. 2.13, кривая 1) (табл. 2.1).

Основная функция битера-отражателя – это отражение очесанного вороха в заданном направлении и зависит она в основном от величины активной зоны. Изменения активной зоны ВNi битера-отражателя от диаметра показаны на рисунках 2.12 и 2.13, кривая 2, из которых следует, что с уменьшением радиуса длина дуги ВNi уменьшается, но закономерность изменения не линейная, как пассивной зоны, а квадратическая парабола.

Рис. 2.13. График зависимости радиуса битера-отражателя и его активной и пассивной зон: 1 – кривая зависимости от пассивной зоны;
2 – кривая зависимости от активной зоны.

Из графиков (рис. 2.13) следует, что с изменением радиуса битера-отражателя от 0,5 до 0,25 м длина дуги активной зоны Lакт изменилась на 0,1 м, а длина дуги пассивной зоны Lпас на 0,4 м, т.е. уменьшилась в четыре раза по сравнению с активной зоной. Дальнейшее уменьшение радиуса битера-отражателя от 0,25 до 0,05 м также ведет к изменению разницы длин дуг пассивной и активной зон, но с меньшей интенсивностью.

Для обоснования выбора оптимального соотношения пассивной и активной зон и соответствующего радиуса битера-отражателя проанализируем график (рис. 2.14) изменения отношения Lпас / Lакт от радиуса битера-отража­теля, который описывается нелинейной зависимостью имею­щей экстремальное значение.

Таблица 2.1

Изменение параметров битера-отражателя при уменьшении его радиуса

r 2 rакт, м rпас, м Lакт Lпас Lпас/Lакт
  0,50 0,55 45о 99о 0,392 0,950 2,42
  0,45 0,50 48о 99о 0,377 0,864 2,29
  0,40 0,45 50о 100о 0,349 0,785 2,25
  0,35 0,40 53о 101о 0,324 0,705 2,16
  0,30 0,35 57о 102о 0,298 0,623 2,09
  0,25 0,30 62о 103о 0,270 0,539 2,00
  0,20 0,25 67о 105о 0,234 0,458 1,96
  0,15 0,20 72о 110о 0,188 0,380 2,02
  0,10 0,15 77о 115о 0,134 0,301 2,25
  0,05 0,10 81о 124о 0,071 0,222 3,13

 

Рис. 2.14. График зависимости отношения пассивной и активной зон от радиуса битера-отражателя.

Данное отношение рассмотрим при максимальном зазоре между битером-отражателем и его кожухом, равным 0,05 м. К полученной зависимости подобрано эмпирическое уравнение

,

где у – отношение пассивной части кожуха к активной зоне битера-отража­теля, Lпас / Lакт;

– радиус битера-отражателя r, м.

Исследование функции на экстремум на промежутке значений радиуса битера-отражателя от 0,1 м до 0,5 м с интервалом 0,05 м позволило установить оптимальное значение радиуса битера-отражателя r = 0,19 м.

Определим положение характерных концевых точек кожуха битера-отражателя C, D и соответствующих им углов (рис. 2.8, 2.15).

Рис. 2.15. Схема для определения положения характерных точек.

Данную задачу раньше решали экспериментальным путем [34, 125] который требует больших затрат труда. Изучив особенности двухбарабанного очесывающего устройства и его технологический процесс с помощью графоаналитического анализа, были определены характерные точки кожуха битера-отражателя.

Положение т. D (рис. 2.15) должно обеспечивать минимальное попадание продуктов обмолота при очесе в зазор между битером-отражателем и его кожухом. Определение положения т. D проведем с учетом внутреннего диаметра битера-отражателя. При очесе растений продукты обмолота не всегда могут попасть под воздействие гребенок битера-отражателя в активной его зоне. Рассмотрим один из этих крайних случаев, когда зерно после очеса будет направлено по касательной АК к битеру-отражателю. При этом зерно должно попасть в верхний кожух очесывающего устройства, минуя зазор между битером-отражателем и его кожухом, и отразившись от верхнего кожуха направится в сборник очесанного вороха. Таким образом, оптимальным положением т. D. и соответствующего значения угла будем считать точку пересечения касательной АК с окружностью, описывающей кожух битера-отражателя. В процессе работы битера-отражателя часть очесанного зернового вороха все-таки может попасть в зону между битером-отражателем и его кожухом за счет воздушного потока. В этом случае ворох будет двигаться от т. D к т. С, которая является точкой схода зерна с внутренней поверхности кожуха. Положение т. С должно обеспечить направление движения вороха после схода по нормали к очесывающему барабану СО 1. Если траектория движения вороха после схода с кожуха будет направлена ниже нормали СО 1 в зону очеса (в зону т. А) возможно его отражение на поверхность поля, что вызовет нежелательные потери зерна. Из анализа движения вороха по направлению выше нормали СО 1 следует, что положение т. С может приближаться к т. В или совпадать с ней. Для рассматривающего процесса это вполне объяснимо и способствует транспортировке очесанного вороха в сборник.

При высокорослом и равномерном стеблестое это положительно сказывается на работе очесывающего устройства, но при уборке полеглых и неравномерных хлебов кожух становится преградой на пути вороха, очесанного гребенками барабана ниже т. А. В результате проведенных исследований положение т. С для работы на полеглом стеблестое определяется точкой касания, касательной к кожуху битера-отражателя проходящей через центр О 1 очесывающего барабана при этом угол – min. Для прямостоящего стеблестоя с равномерной зоной расположения соцветий т. С переместиться в т. В при этом угол – max. Таким образом, положение т. С зависит от состояния стеблестоя растений.

Положение т. С определяется величиной угла , который находится из треугольников О 1 О 2 С и О 1 О 2 А

, (2.13)

где r 4 – радиус кожуха битера-отражателя.

Положение т. D определяется величиной угла , который находится из треугольников 2 K и АО 2 К

, (2.14)

где l – длина зуба очесывающей гребенки.

Исследованиями процесса очеса низкорослых и высокорослых растений, очесывающего устройства с битером-отражателем установлены:

1. Углы, характеризующие расположение битера-отражателя (при различных его радиусах).

2. Расстояние между битером-отражателем и очесывающим барабаном

3. Угол наклона общей касательной очесывающего барабана и битера-отражателя к горизонту.

4. Положение характерных точек кожуха битера-отражателя и соответствующих им углов.

5. Оптимальный радиус битера-отражателя r = 0,19 м.

В процессе работы очёсывающего устройства с битером-отражателем при уборке полёглых хлебов, часть не очесанных соцветий попадает на гребёнки битера-отражателя. Для того чтобы качественно очесать поступившие растения параметры гребёнок битера-отражателя должны соответствовать параметрам гребёнок очёсывающего барабана. Поэтому такие параметры как количество рядов гребёнок битера-отражателя, длина очёсывающего пальца его форма и угол наклона определятся согласно существующей теории определения параметров гребёнок очёсывающего барабана [125], приведенной в разделе (2.1).



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 281; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.226.187.224 (0.011 с.)