IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Процесс обмола в молотильных аппаратах ударно-вибрационного воздействия происходит за счет взаимодействия ребер рабочих вальцов с хлебной массой. При этом взаимодействии ребра вальцов сжимают обмолачиваемую хлебную массу, проскальзывая по ней, очесывают и, ударяя, заставляют ей вибрировать. Эти факторы в комплексе способствуют выделению зерна из метелки. Для вынесения роли каждого фактора в общем процессе обмолота хлебной массы необходимо знать число взаимодействий каждого фактора с единицей обмолачиваемой массы. Но поскольку отмеченные факторы обмолота взаимосвязаны, то для оценки качества процесса обмолота выберем один параметр, с помощью которого можно учесть влияние на обмолот всех факторов. За такой параметр можно принять число ударов ребер вальцов о хлебную массу за время ее нахождения в молотильном аппарате.

Зная число ударов, приходящихся на единицу соломистой массы, подсчитаем и энергетический баланс молотильного аппарата, складывающийся из энергий, обусловленных влиянием отдельных факторов процесса обмолота.

Число ударов ребер вальцов дифференциального молотильного аппарата зависит от конструктивных параметров: числа вальцов на барабане, числа вальцов на подбарабанье, числа граней вальцов, и технологических режимов его работы: угловой скорости вальцов, скорости подачи обмолачиваемой массы.

В общем случае взаимосвязь этих параметров можно выразить математически:

Где         

• число ударов ребер вальцов по обмолачиваемому материалу, длина которого равна рабочей дуге подбарабанья;
• комплекс конструктивных и кинематических параметров молотильного аппарата
• скорость подачи хлебной массы.

Для заданных параметров молотильного аппарата , поэтому равенство (1) представляет семейство гипербол (рис. 1).

Так как конструктивные и кинематические параметры молотильного устройства обусловлены физико-механическими свойствами обмолачиваемой культуры, то они могут изменяться, в широких пределах. Чтобы найти оптимальное сочетание конструктивных и кинематических параметров проектируемого молотильного аппарата, необходимо изучить физико-механические свойства обмолачиваемой культуры и с учетом их определить возможные границы изменения этих параметров.

Скорость подачи хлебной массы в молотильный аппарат изменяется обычно от 1 м/с до 5 м/с. Зная оптимальную скорость подачи и интервал изменения конструктивных и кинематических параметров молотильного аппарата для обмолота данной  культуры, можно разбить этот интервал на несколько частей и построить соответствующие каждому значению подинтервала гиперболу.

По значению скорости подачи обмолачиваемой культуры и необходимого числа ударов, обеспечивающего допустимые качественные показатели обмолота, определяем по графику соответствующее сочетание конструктивных и кинематических  параметров проектируемого аппарата, который может служить объектом экспериментальных исследований. Подобная методика проектирования молотильных аппаратов позволяет исключить необходимость изготовления большого числа экспериментальных образцов для проведения дорогостоящих экспериментальных образцов.

Для нашего случая, значения искомых параметров, соответствующие средним значениям скорости подачи массы и числа ударов вальцов молотильного аппарата, расположены между 3 и 5 гиперболами.

Из множества режимов, задаваемых дифференциальному молотильному аппарату, только в одном случае число ударов вальцов барабана и подбарабанья на единицу длины хлебной массы равны между собой, то есть, когда барабан вращается так, что за время перехода вальца барабана от одного вальца подбарабанья к следующему вальцы барабана и подбарабанья поворачиваются на один и тот же угол и углы расстановки вальцов барабана и подбарабанья равны между собой. В этом случае расчет прост и мы ограничиваемся определением числа ударов вальцов подбарабанья и умножаем на два. Во всех остальных случаях числа ударов вальцов барабана и подбарабанья на единицу длинны хлебной массы не равны между собой. Поэтому определяем число ударов барабана и подбарабанья отдельно.

Число ударов всех вальцов подбарабанья за время  Т будет равно:

Где       

• скорость подачи обмолачиваемой массы;
• расстояние от оси барабана до наиболее удаленного ребра вальца барабана;
• угол расстановки вальцов подбарабанья;
• число граней вальца;
• число вальцов подбарабанья;
• угловая скорость вальца.

Число ударов вальцов в зоне

Число ударов за время движения хлебной массы в зоне отмолота

Учитывая, что время заполнения хлебной массой молотильного аппарата равно времени ее выхода, найдем число ударов вальцов барабана за время движения массы в зоне обмолота:

Суммарное число ударов вальцов барабана и подбарабанья:

Все конструктивные параметры  которые расположены в числителе, являются величинами постоянными для данного молотильного аппарата. Параметры кинематического режима работы молотильного аппарата  изменяются в небольших диапозонах, так как при конкретных конструктивных размерах они зависят от физико-механических свойств обмолачиваемой культуры, поэтому числитель практически остается величиной постоянной.

Выводы:

1. Полученная зависимость (6) позволяет найти число ударов ребер вальцов молотильного аппарата дифференциального типа об обмолачиваемую массу в зависимости от кинематического режима работы молотильного аппарата и его конструктивных параметров .
2. Равенство может быть использовано при проектировании молотильных аппаратов ударно-вибрационного воздействия для обмолота различных культур.
3. Используя физико-механические свойства обмолачиваемой культуры, можно подобрать по формуле (6) конструктивные параметры позволяющие создать при определенном кинематическом режиме работы молотильного аппарата заданную необходимую интенсивность воздействия вальцов для ее обмолота.
4. Экспериментальный молотильный аппарат с девятью трехгранными вальцами на барабане и шестью в подбарабанье при =188,4 рад/с, =31,5 рад/с и скорости подачи 1,5 м/с совершает около 300 ударов по хлебной массе, заполняющей зону отмолота.

Код для цитирования: Скопировать