Розрахунок параметрів молотильного апарата

2.3 Розрахунок параметрів молотильного апарата

Оптимальна колова швидкість бича молотильних апаратів Vб встановлена внаслідок експериментальних досліджень, тривалою практикою, і залежить від сорту, вологості та інших властивостей культури, що обмолочується, і повинна знаходитися в наступних межах: при обмолоті зернових 32-34 м/с; при обмолоті кукурудзи 14-16 м/с; при обмолоті бобів, гороху, сої, соняшника 14,5 м/с; при обмолоті конюшини, люцерни, рапсу 28-30 м/с. Виходячи з цих даних встановлюється швидкість била Vб=32 м/с.

Довжину барабана Lб визначають за допустимою питомою подачею на одиницю довжини била:

Lб=__q0___ (17)

q0'·n1

де q0 – пропускна здатність молотильного апарату, кг/с;

q0' – допустима питома подача на одиницю довжини била, кг/(с·м), q0'=0,50 кг/(с·м);

n1 – число бил, n1=12.

Lб= 11,5 =11,5 ≈ 2м

0,5·12 6

Діаметр бильного барабана D визначають за формулою:

D= Vб·Δtср· n1 (18)

Π

Де Δtср – проміжок часу між ударами по хлібній масі двох сусідніх бичів, Δtср = 0,005 с.

D= 32·0,005·12 = 0,61 м

3,14

Діаметри барабанів у сучасних комбайнах коливаються в межах D=450...700 мм. Зернозбиральні машини розроблені “Ростовсільмашем” обладнані молотарками з діаметром барабана 800мм.

Частота обертання nб барабана визначається за формулою:

nб =60· Vб (19)

π·D

nб = 60·32_ = 1002,4≈1000

3,14·0,61

Потужність, потрібна для роботи молотильного пристрою, затрачається на обмолот хлібної маси і на подолання шкідливих опорів

N=N1+N2 (20)

Де N1 – потужність, що затрачається на переборення шкідливих опорів (опір у підшипниках та передавальних механізмах, опір повітря), кВт;

N2 – потужність, що затрачається на обмолот, кВт.

N=N1+N2 = 1,46·10^-3+29,4 = 29,4 кВт

Середню потужність, що витрачається на обмолот, N2 визначається за формулою В.П. Горячкіна

N2 = q0· Vб² (21)

1000(1-f)

де f – коефіцієнт перетирання, характеризується опором деки; f= 0,6 при обмолоті сухої маси зернових культур.

N2 = 11,5 · 32² = 11776 = 29,4 кВт

1000(1-0,6) 400

Середню потужність, необхідну для подолання шкідливих опорів N1 визначають за формулою:

N1= А´· ωб + В´· ωб³ (22)

1000

де А´ і В´ - коефіцієнти, значення яких отримують експериментально: А´ приймають 0,004 Н·м, а В´ приймають 0,91·10^-6 Н·м·с²;

ωб – кутова швидкість обертання барабана, с^-1.

ωб = π· nб (23)

30

ωб = 3,14·1000 = 3140 = 104,67

30 30

N1= 0,004·104,67+0,91·10^-6·104,67³ =1,46·10^-3 кВт

1000

Для нормальної роботи молотильного апарату необхідно дотримуватись середньої лінійної швидкості робочих органів, оскільки збільшення швидкості приводить до збільшення подрібнення зерна, а зменшення впливає на недомолот. Встановлено, що зміна середньої лінійної швидкості барабана в межах ±7 % не викликає помітного збільшення подрібнення або недомолоту.

Подолання опорів, що раптово виникли при обертанні барабана, відбувається за рахунок енергії, накопиченої в ньому. Для цього момент інерції барабана повинен мати певну величину.

Момент інерції барабана J визначається за формулою В.П.Горячкіна:

J=1000·N2 (24)

ωб·d ωб

dt

де d ωб/dt – можливе кутове прискорення барабана, с^-2.

d ωб/dt=12 с^-2.

J=1000·N2 = 1000·29,4 = 23,4 кг·м²

ωб·d ωб 104,67·12

dt

Кут охоплення барабана декою у сучасних зернозбиральних комбайнах встановлюється у межах 101...142º. При цьому чим більша довжина деки (чим більший кут охоплення) тим нижчий недомолот колосків та посилюється сепарація зерна, але у той же час збільшується його подрібнення. Подовження деки також досягається за рахунок збільшення діаметра барабана при збереженні оптимального кута охоплення. Кут охоплення приймаємо 130º.

2.4 Встановлення параметрів сепаратора грубого вороху

Соломотряс слід проектувати клавішний двохвальний. Ширина соломотряса Bс дорівнює довжині барабана: Bс = Lб.

У сучасних зернозбиральних комбайнів число клавіш при Bс<1200 мм дорівнює чотирьом, при 1200<Bс≤1500 мм клавіш може бути чотири чи п’ять, коли ж Bс≥1500 мм то число клавіш як правило рівне шести. Із цих роздумів встановлюється число клавіш. Ширину однієї клавіші приймають у межах 200...300 мм.

200:6=33,333

Радіус кривошипа вала r , рекомендується брати 50 мм, в цьому випадку частота обертання nс може бути в діапазоні 195...215 об/хв.

Висота шару соломи Нс на соломотряс визначається за формулою:

Нс= q0·β (25)

Bс·Vср.с·ρ

 

Де Vср.с – середня швидкість руху шару вороху по соломотрясу, для сучасних комбайнів Vср.с = 0,3...0,4 м/с, приймаємо Vср.с=0,3 м/с.

ρ – щільність шару соломи, що знаходиться на соломотрясі (у завданні ρ=20 кг/м³).

За розрахованим значенням Нс , визначають розташування даху молотарки.

Для визначення довжини соломотряса необхідно спочатку визначити коефіцієнт сепарації μс. Експериментальними дослідженнями доведено, що коефіцієнт сепарації μс в залежності від товщини шару у межах, що мають практичне значення для роботи соломотрясів, змінюється за законом рівносторонньої гіперболи, в зв’язку з чим у першому наближенні можна записати :

μ = Нс (26)

μс Н

де μ – коефіцієнт сепарації для відомої товщини шару Н соломи, см^-1.

Значення коефіцієнта сепарації μ для двохвального клавішного соломотряса при висоті шару соломи Н=200мм, складає μ=0,018см^-1Т Тоді значення коефіцієнта μс для проектованого соломотряса становитиме:

μс = 0,018·200 = 3,6 см^-1 (27)

Нс Нс

μс = 3,6 = 0,006 см^-1

580

Якщо вважати, що просіювання зерна, віднесене до одиниці довжини соломотряса, за один оберт кривошипа, однакове за всією його довжиною, то за кожне підкидання буде просіюватися однакова кількість зерна у відсотках від наявного у соломі на початку даної ділянки.

За такої умови, рівняння просіювання зерна на соломотрясі запишеться у такому вигляді

y=а·е^-μсх (28)

де y –кількість зерна на розглядуваній ділянці соломотряса,кг/с;

а – подача зерна на соломотряс, кг/с;

х – довжина шляху, що проходить ворох по соломотрясу, см;

е – основа натурального логарифма.

Теоретичну довжину соломотряса Lm (рис.6), за яку приймають віддаль по горизонталі від центру вала барабана до кінця соломотряса, можна визначити із загального рівняння просіювання, замінивши в ньому координату x теоретичною довжиною соломотрясу і задавшись кількістю зерна в соломі на кінці соломотрясу yс:

yс =а·е^-μсLm (29)

 

Рис.7. Схема соломотряса

Якщо допустити, що разом з соломою із соломотрясу може сходити 0,25 % зерна, то yс =0,0025·а. А розв’язавши рівняння просіювання, отримаємо вираз для розрахунку теоретичної довжини соломотрясу:

Lm =6/ μс (30)

Lm =6/ 0,006=1000 см=10 м

Довжина соломотрясу Lс (рис.6) при куті його нахилу αс на віддалі від центра барабана до початку клавіш L1 визначається за формулою:

Lс = Lm- L1 (31)

Cosαс

де αс – рекомендовано в межах 5...10º. Врахування віддалі L1 пояснюється тим, що сепарація розпочинається у молотильному апараті. Для молотильних апаратів з решітчастою декою залежно від діаметра барабана дана віддаль становить L1 = 600...900 мм. Приймаємо L1 = 900 мм.

Lс = Lm- L1 = 10-0,9 = 9,1 = 9,3 м

сosαс 0,98 0,98