51

Для равномерного размещения удобрений по поверхности поля необходимо создание равномерного потока удобрений, поступающих к разбрасывающему рабочему органу и дальнейшее выравнивание дальности полета частиц.

Рассмотрим процесс полета частиц на примере движения материальной точки, считая, что начало полета (бросок) совпадает с моментом совмещения конца крыльчатки с краем тарелки (рисунок 1.17). Для определения дальности полета частиц выберем прямоугольную систему координат с началом в точке бросания, а ось OY направим вертикально вверх.

α0

Рисунок 1.17 Расчетная схема полета частиц

В этой системе координат закон движения частицы описывается системой уравнений

где g – ускорение свободного падения.

Уравнение траектории точки получим, исключив из этих уравнений вре-

мя.

54

ду элементами барабана и подбарабанья (зубьями или планками-бичами). Образующаяся при этом измельченная масса называется ворохом, из которого аппарат частично выделяет свободное зерно. Качество работы молотильных устройств оценивают коэффициентами: недомолота δ, дробления η, сепарации ξ, и засоренности ϕ зерна, поступающего на последующие рабочие органы. Эти коэффициенты представляют собой массовую долю зерна соответственно: не вымолоченного из колосьев, дробленного в общей массе зерна, выделенного из обмолоченного вороха в пределах деки, и примесей (для ϕ) в бункере. Недомолот и дробление рассматриваются обычно как потери зерна.

Качественные показатели работы молотильного аппарата зависят от его эксплуатационных и конструктивных параметров, от способа, величины и скорости подачи растительной массы к молотильному устройству, а также от ее состояния (влажности, соломистости). При подаче стеблей комлевой частью вперед коэффициенты недомолота δ и дробления η значительно увеличиваются, а коэффициент сепарации ξ уменьшается. Увеличение скорости подачи приводит к увеличению коэффициента недомолота δ, а коэффициент дробления η практически не изменяется от скорости подачи. С увеличением частоты вращения барабана n коэффициент недомолота δ уменьшается, а коэффициенты дробления η и сепарации ξ увеличиваются. Из конструктивных параметров молотильных устройств, влияющих на качество обмолота, основными являются: диаметр барабана и длина дуги деки. При удлинении деки за счет увеличения угла обхвата коэффициент недомолота δ уменьшается, а коэффициенты η

иξ увеличиваются. С повышением влажности и соломистости ухудшаются все показатели обмолота.

Оценка качественных (и количественных) показателей всех машин, разделяющих материал (уборочных, сортировальных) выполняется по единой методике. Все показатели, включая производительность (пропускную способность) машины и фактический состав исходной смеси, определяются только по результатам анализа всех выходов. Иными словами, учитывается только тот материал, который в действительности прошел через рабочие органы машины,

ине учитываются случайные потери за счет возможных утечек через неплотности соединений. Материал, полученный из каждого i-го выхода, анализируется по составу компонентов. Затем определяют суммарную массу всех вы-

ходов G = ΣGi , массу свободного g = Σgi , недомолоченного Н = ΣНi и дробле-

ного Д = Σ Дi зерна.

Коэффициенты недомолота и дробления находят по отношениям

Молотильные устройства должны обеспечивать максимально возможную пропускную способность G/t (t – время наблюдений в секундах) при условии,

55

что потери не превысят допустимых значений δ = 0,5 % и η =2 % - для продовольственного зерна и η =1 % - для семян, что достигается соответствующими регулировками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В данной работе выполняется экспериментальный анализ процесса об-

молота с определением вышеназванных показателей, характеризующих производительность и качество работы молотильных устройств. Работа выполняется на универсальной сноповой молотилке МСУ - 1, имеющей сменные деки и регулируемую частоту вращения барабана. Продукты обмолота выводятся со стрясной доски (i=l), из швырялки (i=2) и вентилятора (i=3).

ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИБОРЫ, ИНСТРУМЕНТЫ 1) Молотилка МСУ -1 (рисунок 1.18) состоит из каркаса 1 сварной кон-

Рисунок 1.18 Молотилка сноповая универсальная МСУ-1 (обозначения в тексте)

струкции, элементы которой образуют воздушный канал для отсоса мелких примесей. Для подачи снопов в молотилку на крышке 4 выполнен лоток 20 и окно, закрытое шторками. Под лотком по всей длине имеется второе окно, закрытое сеткой, через которое отсасывается пыль из зоны подачи снопов.

На одной оси с барабаном 2 установлена швырялка 5 с циклоном, служащая для выброса соломы из молотильной камеры. Барабан и швырялка имеют раздельный привод. С противоположной лотку 20 стороны сзади молотилки расположен вентилятор 6, служащий для выделения легких примесей из зернового вороха. Подлежащая обмолоту масса - небольшой снопик культуры с лотка 20 через окно подачи в крышке молотилки 4 поступает в молотильный аппарат, где она захватывается билами (или штифтами) барабана 2 и протаскивается

56

по подбарабанью. Молотилка имеет 3 сменных подбарабанья с различным живым сечением, которое зависит от расстояния между прутками f = 5, 12 или 22 мм. Масса при помощи направляющих прутков, закрепленных на крышке 4 молотилки, перемещается в осевом направлении в швырялку 5. При этом происходит вымолот семян и частичное разрушение стеблей. Зерно и мелкие примеси, просыпаясь через деку, поступают на питатель 7, который тонким слоем подает их в воздушный канал. Чистое зерно поступает на стрясную доску 8.

Привод рабочих органов молотилки осуществляется при помощи карданного вала 11 от электродвигателя 17 или от ВОМ трактора. Контрприводы 12 и 13 служат для передачи мощности на рабочие органы молотилки и обеспечивают вращение барабана с частотой n = 390,630 или 860 об/мин. Помимо основных рабочих органов молотилка оборудована домкратом-подставкой 10, двумя пневматическими колесами 14, управляемым колесом 15, пультом управления 16, стяжками 18 и воронкой 19.

2)Тахометр часовой ТЧ 10-р, весы ВЛК-500, набор слесарных инструментов (гаечные ключи, отвертка, плоскогубцы, линейки, щупы), бумажные кульки (20…30 шт), кюветки (10... 15 шт), разборные доски и шпатели.

3)Снопы различных зерновых культур.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1.Проверить исправность молотилки (возможности смены дек, измере-

ния частоты вращения барабана и т.п.) и ознакомиться с приемами безопасной работы на ней. Подготовить для исследования 18 снопиков обмолачиваемой культуры (двойной запас), приблизительно выровненных по размеру и весу.

Таблица 1.15 Журнал наблюдений и расчетов

57

2.Опыты по обмолоту выполняются тремя звеньями группы (подгруппы) студентов, каждая из которых работает с одной из дек (f ) на всех трех режимах ( n ), т.е. всего проводится 9 опытов. При необходимости опыты повторяют несколько раз. Все результаты заносятся в сводную таблицу 1.17.

3.При обмолоте следует соблюдать следующие рекомендации:

-подводить подготовленные снопики по питающему лотку к молотильному барабану равномерно;

-проследить, чтобы процесс обмолота с каждым снопиком был полностью завершен, затем выключить установку и дождаться пока остановятся вращающиеся детали.

4.Собрать на каждом режиме опытов и из всех трех выходов продукты обмолота каждого снопика отдельно и взвесить материал каждого из трех выходов. Проанализировать массовый состав (в граммах) выходов, выделив из собранных фракций недомолоченное и дробленое зерно по отдельности.

Определить общий вес всего снопика G = ΣGi и суммарные значения g, H и Д.

5.Найти показатели качества δ и η, построить совмещенные графики их зависимостей от оборотов n для каждого значения живого сечения f.

6.Вычислив суммы по столбцам Gi и G, построить круговую диаграмму усредненного распределения общей обмолачиваемой массы (в процентах) по выходам молотильного устройства.

7.Проанализировать результаты и сделать выводы о характере работы молотилки в изученных условиях.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1)Какие эксплуатационные и конструктивные факторы влияют на качество обмолота?

2)Какими показателями оценивается качество обмолота, от чего и как оно зависят?

3)Чем различаются физические процессы обмолота бильным и штифтовым барабанами?

1.6 ОЦЕНКА СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕМЯН

ЦЕЛЬ РАБОТЫ В настоящей работе проводится исследование изменчивости важнейших

физико-механических свойств семян с целью ознакомления с аппаратурой и методикой, применяемой при анализе состава и возможностей разделения зерновых смесей.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ При очистке и сортировании зерна осуществляется разделение исходной

зерновой смеси на фракции, различающиеся по своим физико-механическим

58

свойствам. Средства разделения выбираются в зависимости от различия этих (неразрушающих) свойств у отдельных составляющих (компонент) смеси. Основные физико-механические свойства, используемые для разделения смесей: размеры семян, форма и характер их поверхности, удельная масса, цвет, парусные, электростатистические, электромагнитные свойства и др..

Количественные значения перечисленных свойств не остаются постоянными даже для семян одного сорта, а меняются в определенных пределах вследствие естественных причин. Характер их изменчивости может быть установлен только экспериментальным путем. В ходе экспериментов оценивается закон распределения вероятностей свойств и его статистические характеристики.

Очень часто изменчивость физико-механических свойств X близка к нормальному (Гауссовскому) закону с плотностью f(X) и функцией распределения вероятностей F(X)

где М и S – среднее значение и среднеквадратическое отклонение или их экспериментальные оценки.

Выбор схем разделения (очистки или сортирования) зерновых смесей производится в процессе анализа совокупности кривых распределения каждого из показателей, начиная с тех, разделение по которым возможно с большей производительностью и точностью (полнотой). Обычно применяется следующий порядок. Отделение летучих (соломистых) примесей производится воздушным потоком; разделение зерна по толщине - на решетах с продолговатыми отверстиями; по ширине - круглыми отверстиями; по длине - ячейками триерного цилиндра; по удельному весу и т.д. Последовательный анализ совокупности кривых по каждому из возможных признаков разделения позволяет выбрать калибрующее значение элементарного сепаратора (скорость воздуха, размер отверстия или ячейки и т.п.).

Построение вариационных кривых распределения (рисунок. 1.19) физикомеханических свойств семян и их засорителей при известных характеристиках М и S производится расчетным путем с использованием таблиц нормального распределения. Эти таблицы составлены для нормированной переменной

zi = Xi S− M , которая для нормального закона меняется в пределах zi = 0...3,

т.к. практически все значения признака (с точностью до долей процента) находятся в пределах М ±3S.

Обработку данных очень удобно производить в среде MathCAD. Предварительное определение значений М и S выполняется в процессе

исследования достаточно большого количества зерен (N = 500…1000 шт.). Ис-

59

следование может быть осуществлено путем непосредственного промера каждого зерна в отдельности или, что более рационально, на специальных установках - классификаторах.

В первом случае наблюдения носят массовый характер, во втором - явля-

Рисунок 1.19 Гистограмма экспериментальных данных и кривая плотности нормального распределения

ются результатом порционного взвешивания.

В обоих случаях их группируют по классам с некоторым интервалом так, чтобы в один класс попали все результаты со значением между границами

ai и aj=ai+ , при этом значения, равные правой (верхней) границе, относят к данному классу. Далее подсчитывают количество результатов nk , попавших в каждый класс или их частость (вероятность) pk=(nk / Σnk). Считая, что все результаты, попавшие в данный k-ый класс, имеют одинаковые значения, равные

средней величине этого класса ak = ai +2 a j , определяют математическое ожидание, как средневзвешенную величину

тогда оценка среднеквадратического отклонения

Классификаторы выполняются в виде набора элементарных сепараторов, разделяющих выбранную навеску зерна на ряд фракций (классов) по одному из исследуемых признаков.

Для оценки изменчивости толщины и ширины зерен используются ре-

60

шетные классификаторы. Зерно последовательно пропускается через систему решет, размеры отверстий у которых уменьшаются по ходу зерна. На каждом решете остаются зерна с размерами, меньшими размера отверстий предыдущего решета Xi-1, но большими чем у последующего Xi, т.е. размеры отверстий решет являются естественными границами классов.

Исследование изменчивости длины зерен осуществляется аналогично с помощью набора сменных триерных цилиндров. Сначала цилиндром с малыми ячейками из навески извлекаются самые короткие зерна. Затем из оставшейся части - цилиндром с большими ячейками - более длинные зерна и т.д., пока не останутся зерна, длиннее диаметра самых крупных ячеек.

Аэродинамические свойства семян исследуют в вертикальном (восходящем) воздушном потоке с регулируемой скоростью воздуха. При этом семена разделяются по "парусности", т.е. по способности увлекаться воздушным потоком. Из исходной навески зерна последовательно, путем ступенчатого увеличения скорости воздуха, выносятся (извлекаются) сначала более летучие фракции, а затем из оставшегося количества все более и более "тяжелые".

После пропуска навески через все ступени классификатора она разделяется на порции - классы, по массе которых строится ступенчатый полигон или ломаная гистограмма и вычисляются необходимые характеристики.

Оценки изменчивости физико-механических свойств семян, полученные с помощью классификаторов, следует рассматривать как приближенные. Графические отображения их результатов могут существенно отличаться по виду от нормальных из-за неравномерных границ между размерами средств разделения. Считают, что все зерна, попавшие в один класс с границами от Xi-1 до Xi, имеют одинаковое значение исследуемого показателя, равное среднему значению данного класса Xiср (i = 1,2.,3...). Определив вес gi зерен, попавших в данный класс можно найти его частоту P(g)i, а, разделив на ширину класса, т.е., отнести частоту к среднему значению, найдем экспериментальную плотность распределения fЭ(X)

По значениям, найденным для каждого класса, и строят полигон, гистограмму или вариационную кривую данного признака (рисунок 1.18).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В работе производится разделение навески семян нескольких культур по

толщине или ширине, по длине и парусным свойствам на всех трех классификаторах с последующим построением и анализом вариационных кривых для выявления возможности и способа разделения смеси изученных культур. Работа выполняется тремя звеньями, каждое звено работает с одной из культур и не менее, чем на двух классификаторах.