Пропускная способность соломотряса

И ОЧИСТКИ

Соломотряс предназначен для выделения зерна из поступающего на его грубого вороха, а система очистки – из мелкого вороха.

В комбайнах с классической схемой молотильно-сепарирующего устройства наиболее распространены клавишные соломотрясы. Они подбрасывают, вспушивают и растаскивают ворох, а также транспортируют солому к соломонабивателю или измельчителю.

Клавишные соломотрясы имеют четыре или пять клавиш. Корпус клавиши шарнирно соединен с двумя коленчатыми валами одинакового радиуса колен r _c. Валы и клавиши образуют четырехзвенный параллелограмный механизм. Каждая точка клавиши совершает плоскопараллельное движение по окружности радиуса r _c.

Система очистки зерноуборочного комбайна состоит из колеблющихся решет, расположенных на двух уровнях, и вентилятора, создающего воздушный поток для отделения мелких примесей от зерна.

Режим работы соломотряса оценивается показателем k кинематического режима.От этого показателя зависит дальность S транспортирования и скорость V _ср перемещения вороха вдоль клавиши. С повышением скорости толщина [ h_с ]слоя соломы и время пребывания ее на соломотрясе уменьшаются. При уменьшении толщины слоя соломы на соломотрясе сепарация повышается.

Работа соломотряса и системы очистки определяется следующими параметрами:

Q _з –урожайность зерна, ц/га;

β – коэффициент соломистости хлебной массы;

n _с – частота вращения коленчатого вала соломотряса, мин ^-1;

r _с – радиус коленчатого вала соломотряса, м;

m – показатель степени;

L _с* – длина соломотряса, м;

В _с* – общая ширина соломотряса, м;

F_р * – площадь сепарирующей поверхности решет очистки, м²;

B * – ширина захвата жатки, м;

a – угол наклона клавиши к горизонту, град;

q _оч – допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности решета, кг/с×м²;

p _с – допустимые потери за соломотрясом;

g – объемная масса соломы, кг/м³;

m_o – номинальное значение коэффициента сепарации, равное 1,8 м ^–1 при толщине слоя соломы h _ос;

k _о– коэффициент, характеризующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности;

* – значения отмеченные звездочкой выбираются из технической характеристик зерноуборочных комбайнов (приложение Б).

Для определения фактической загрузки молотильного аппарата в зависимости от параметров соломотряса при допустимом коэффициенте потерь необходимо определить следующее.

4.1 У гловую частоту вращения ω коленчатого вала соломотряса

ω = (π n _c) / 30, с ^-1, (4.1)

ω = (3,14∙199) / 30 = 20,8 с ^-1

где n _с – частота вращения коленчатого вала соломотряса, мин ^-1.

4.2 Кинематический k режим работы соломотряса

 

k = (ω ² r _c) / g, (4.2)

k = (20,8 ² ∙0,057)/9,81 = 2,5

где r _с – радиус коленчатого вала соломотряса, м.

4.3 Коэффициент C, учитывающий запаздывание подбрасывания соломы,

C = 0,5 (1 + k). (4.3)

C = 0,5 (1 + 2,5) = 1,75

4.4 Угол отрыва (подбрасывания) соломы от клавиши

ω t ₀ = arcsin[(C cos α) / k], (4.4)

ω t ₀ = arcsin[(1,75 ∙ cos 11) / 2,5] = 48,4

где a – угол наклона клавиши к горизонту, град.

4.5 Траекторию полета соломы после отрыва от клавиши в координатах xAy c началом координат в точке А (рисунок 4.1):

− время одного поворота коленчатого вала соломотряса

t = 2π / ω, с; (4.5)

t = 2∙3,14 / 20,8 = 0,3 с

− выбрать промежуток времени ∆ t для расчета координат x и y траектории полета соломы над клавишей соломотряса (принимают ∆t = 0,03…0,05 с);

− рассчитать промежуточные координаты траектории полета соломы

 

x _i = ω r _c (sinω t ₀) t _i – (g t _i ²sinα) / 2;

y _i = ω r _c (cosω t ₀) t _i – (g t _i ²cosα) / 2.(4.6)

 

Расчеты представить в табличной форме (таблица 4.1).

 

Таблица 4.1 – Параметры траектории движения соломы по соломотрясу

Параметры	t 1= D t	t 2 = 2D t	t 3 = 3D t	t 4= 4D t	t 5 = 5D t	t6 = 6D t	t 7 = 7D t
сек
0,04	0,08	0,12	0,16	0,2	0,24	0,28
ω r c (sin ω t 0) ti	0,03	0,07	0,1	0,13	0,16	0,2	0,23
(g ti ^2/ 2) / sin α	0,0013	0,0053	0,012	0,021	0,033	0,048	0,065
xi	0,0287	0,0647	0,088	0,109	0,127	0,152	0,165
ω rc (cos ω t 0) ti	0,034	0,069	0,1	0,14	0,17	0,21	0,24
(g ti ^2/ 2) /cos α	0,0056	0,023	0,051	0,09	0,14	0,20	0,28
yi	0,0284	0,046	0,049	0,05	0,04	0,01	-0,04
φ i = ω ti	0,83	1,66	2,5	3,33	4,16	4,99	5,82
×57,3	47,5°	95,1°	143,2°	190,8°	238,4°	285,9°	333,5°

 

4.6 Траекторию перемещения соломы по координатам x и у и положение клавиши при повороте на угол j _i.

Для определения перемещения соломы по соломотрясу:

− вычертить окружность радиусом r _с колена вала соломотряса;

− через ось 0 вращения коленчатого вала под углом a (угол наклона клавиши к горизонту) провести ось 0 x ₁ и от нее отложить угол ω t ₀ отрыва соломы от клавиши и отметить точку А;

− начало координат расположить в точке А (ось x направить параллельно положению клавиши, а ось y – перпендикулярно к ней);

− отложить от 0 А углы φ₁, φ₂, φ₃ и т.д. в соответствии с результатами расчетов (таблица 4.1) и обозначить точки 1', 2', 3' и т.д.;

− по координатам х _i и y _i построить траекторию перемещения частицы соломы.

 

 

Рисунок 4.1 – Схема к определению перемещения соломы по соломотрясу

Клавиша совершает плоскопараллельное движение, а колено вала – круговое и последовательно будет занимать положения 1', 2', 3' и т.д. В эти моменты времени солома, находясь в полете, будет находиться соответственно в точках 1, 2, 3 и т.д.

Для определения положения клавиши в момент падения соломы на клавишу необходимо провести интерполяцию. С этой целью (рисунок 4.1) необходимо провести линии через точки 4; 4¢ и 5; 5¢ до их пересечения и через эту точку провести линию, параллельную клавише (под углом a к горизонту).

Расстояние между точками a и b есть перемещение соломы за одно подбрасывание.

Средняя скорость соломы за одно подбрасывание

V_ср = (S n _с ) / 60, м/с. (4.7)

V_ср = (0,182 · 199) / 60 = 0,604 м/с

4.7 значение коэффициента m сепарации, при котором произойдет полное выделение оставшегося в соломе зерна,

 

μ = (1 / L _c) ln[10²(1 – ε) / p _c], (4.8)

μ = (1 / 4,1) ln[10²(1 – 0,94) / 0,5] = 0,6

где L _с – длина соломотряса (см. техническую характеристику), м;

ε – коэффициент сепарации зерна декой молотильного аппарата;

p _с – допустимые потери за соломотрясом (не более 0,5 %).

Коэффициент сепарации зерна декой ε обычно находится в пределах: для комбайнов «ДОН», КЗС-7 – 0,85…0,95, «ЛИДА-1300» – 0,88…0,95.

4.8 Максимально допустимую толщину [ h_с ]слоя соломы, при которой обеспечивается сепарация зерна соломотрясом при допустимых потерях,

 

[ h _c] = h_oc√μ₀ / μ, м, (4.9)

[ h _c] = 0,2√1,8 / 0,6 = 0,346м

где h _ос – номинальная толщина слоя соломы, при которой определяется значение m₀ , м(h _ос = 0,2 м);

m_o – номинальное значение коэффициента сепарации, равное 1,8 м^-1 при толщине слоя соломы h _ос;

m – показатель степени (m = 0,8…1,2).

Большие значения m относятся к легким условиям. При увеличении коэффициента β соломистости и абсолютной w влажности показатель должен быть уменьшен, и наоборот.

4.9 Пропускная способность соломотряса и очистки:

− пропускная способность [ q _гв]_max соломотряса по грубому вороху при максимально допустимой толщине слоя соломы

[ q _гв]_max = B _c V _ср γ [ h _c], кг/с, (4.10)

[ q _гв]_max = 1,484·0,604·12·[0,346] = 3,7 кг/с

где В _с – общая ширина соломотряса, м;

g – объемная масса соломы, кг/м³ (g = 10…20 кг/м³ в зависимости от влажности и вида убираемой культуры);

− пропускная способность [ q _c]_ф комбайна по соломотрясу (максимально допустимая подача хлебной массы в молотилку по технологическим возможностям соломотряса)

 

[ q _c]_ф = [ q _гв]_max / β = { B _c V _ср γ [ h _c]} / β, кг/с; (4.11)

[ q _c]_ф = 3,7 / 0,7 = 5,28 кг/с

− допустимая максимальная загрузка [ q _мв]_max очистки по мелкому вороху, обеспечивающая процесс выделения зерна с учетом агротехнических требований

[ q _мв]_max = q _оч F _р, кг/с, (4.12)

[ q _мв]_max = 2·3,91 = 7,82 кг/с

где F _р – площадь сепарирующей поверхности решет очистки, м²;

q _оч – допускаемая нагрузка на 1 м² сепарирующей поверхности решета, кг/с×м² (q _оч = 1,5…2,5 кг/с×м², меньшие значения относятся к уборке хлебов высокой влажности, большие – низкой влажности);

− допустимая пропускная [ q _оч]_ф способность комбайна по очистке грубого и мелкого вороха (максимально допустимая подача хлебной массы в молотилку с учетом пропускной способности очистки)

 

[ q _oч]_ф = {[ q _мв]_max – [ q _гв]_max (1 – ε k ₀)} / [(1 – β k ₀) ε], кг/с, (4.13)

[ q _oч]_ф = {[ 7,82 ] – [ 3,7 ] (1 – 0,94·1)} / [(1 – 0,7·1) 0,94] = 26,9 кг/с

где k _о– коэффициент, характеризующий работу молотильного устройства и соломотряса в зависимости от влажности (при влажности w = 14% k _о=1, выше w = 15% k _о = 0,8…0,9);

− сравнить фактическую пропускную способность комбайна по молотильному аппарату [ q _ма]_ф, соломотрясу [ q _с]_ф и очистке [ q _оч]_ф и выбрать из них меньшее значение, приняв как [ q ]_{ф min};

− по выбранной фактической минимальной пропускной способности комбайна определить рабочую скорость машины с учетом предварительно выбранной ширины B захвата жатки

 

V _м = {[ q ]_{ф min} (1 – β)} / (0,01 В Q _з), м/с, (4.14)

V _м = {[6,8] (1 – 0,7)} / (0,01·7·30) = 0,97 м/с

где Q _з –урожайность зерна, ц/га;

B – ширина захвата жатки, м.

Ширина захвата жатки выбирается исходя из комплектации комбайна жатками, обеспечивая максимальную производительность с учетом допустимой агротехническими требованиями скорости движения комбайна (V _{м доп} = 0,8…2,2 м/с).

4.10 Производительность комбайна за 1 час рабочего времени

 

W ₀ = 0,36 B V _м, га/ч. (4.15)

W ₀ = 0,36·7·0,97 = 2,44 га/ч