5 Расчет основных параметров очистки зерноуборочного комбайна

Расчет основных параметров очистки зерноуборочного комбайна (грохота, решетного стана, вентилятора) проводят с учетом следующих параметров: угла α=8° наклона решета к горизонту, угла ε направленности колебаний, коэффициента трения f=tgφ (φ=25°) вороха о поверхность решета, радиуса кривошипа r=0,09м и его частоты вращения n=258 об/мин.

Подача вороха на очистку определяется по секундной подаче хлебной массы в молотилку и относительному содержанию зерна в хлебной массе β= 0,38 и в ворохе =0,9 поступающем на грохот

кг/с

Площадь решета определяется по допустимой удельной нагрузке

,

где =(1,5…2,5)кг/с∙м² - допустимая удельная нагрузка

м²

Принимаем F=2,178 м² - как данные комбайна «Дон-1500»

Длина решета: ,

где В_р – ширина решета, равная ширине соломотряса В_р=1,6324 м.

Механизм привода грохота (рисунок 9) – многозвенный, у него решето АВ является звеном параллелограмма АВСД, а подвески ВС перпендикулярны к линии колебания х-х и наклонены к вертикали на угол ε=50°. Угол наклона решета α=8° выбираем меньше угла трения зерна φ=18…30° о сталь.

При большей длине подвесок, шатуна и малом радиусе кривошипа решета АВ совершает гармонические колебания, движение любой точки его определяется выражением:

,м

м/с

м/с²

а – движение частицы вниз по решету;

б – движение частицы вверх по решету.

Рисунок 9–Схема механизма привода решета и сил, действующих на частицу.

Скорость V_x и ускорение i_x грохота преобразим графически (рисунок 9), для чего выберем масштаб времени λ_t , ускорения λ_i и скорости λ_v

n=258 об/мин = 4,3 с^-1

ω=2π∙n=2∙3,14∙4,3=27 рад/с

Наибольшее значение скорости грохота ωr и ускорения ω²r выразим отрезками b м и c м, получим масштабы скорости λ_v и ускорения λ_i

В пределах времени от π/2ω до 3π/2ω ускорение грохота имеет знак минус, а в пределах времени от 3π/2ω до 5π/2ω – знак плюс.

На частицу массой m действует ее вес G=mg, сила инерции P=m∙ω∙r∙cosωt, реакция N и сила трения F (см. рисунок 9). Движение частицы по плоскости АВ будет вниз, если:

P₁ + G₁ > F

Отсюда сила движущая частицу

m_jH = P₁ + G₁ – F, H

где P₁ = m∙ω²∙r∙cosωt∙cos(ε+α), H

G₁ = m∙g∙sinα , H

F = N∙tgφ , H

N = m∙g∙cosα±m∙ω∙r∙cosωt∙sin(ε+α), H

Подставив значение составляющих P₁, G₁, F сил и проведя соответствующее преобразование получим уравнение относительного ускорения в левых интервалах:

где

в правых интервалах движение частицы будет вверх, если:

P₁ > G₁ + F

Отсюда сила движущая частицу

m_jH = P₁ – G₁ - F

Подставив значение P₁, G₁, и F проводя соответствующее преобразование, относительное ускорение в правых интервалах

где

На графике (см. рисунок 10) относительные ускорения представляем разностью ординат ускорения грохота и прямых f₁ f₁ и f₂ f₂ проведенных параллельно оси времени на расстояниях

• для левых интервалов

q=

• для правых интервалов

Прямы f₁f₁; f₂f₂ расположены ниже и выше косинусоиды и пересекают ее:

q˂w²r p˂w²r

3,45˂27²∙0,09=65,6 44,1˂65,6

Вывод: относительное ускорение в левых и правых интервалах не равно нулю при любых узлах поворота кривошипа. Прямые ( ) и ( ) расположены не выше и не ниже косинусоиды и пересекают ее.

Определяем К₁ – граничное значение показателя кинематического режима, при котором исключается движение материала вверх по решету.

Рисунок 10 – График относительных ускорений и скоростей зерна, движущегося по поверхности решета

К₂ – граничное значение показателя кинематического режима, при котором исключается движение материала вниз по решету.

К – показатель кинематического режима решета (по которому определяется характер движения материала по его поверхности).

Условие: К>К₁>К₂

6,6>3,5>0,3

Вывод: имеются сдвиги материала вверх и вниз, но вниз больше чем вверх. Материал отрывается от поверхности решета при N=0.

Определяем граничное значение показателя кинематического режима, при котором исключается отрыв:

Относительное движение материала вниз начнется в момент времени t_вн=Θ₁/ω (абсцисса точки 1 пересечения прямой f₂f₂ косинусоидой), когда относительное ускорение равно нулю.

Определяем угол поворота кривошипа, соответствующий этому моменту времени:

t_вн= (t_вн определяется после построения рисунка 10 и замеров с него всех интересующих данных).

Относительное движение материала вверх начнется в момент

Ψ₀=51,75° (замерено по чертежу рисунок )

Ψ₀=51,75=> 0,903 раз

Определяем угол поворота кривошипа когда

Если отсчет времени проводить от момента

и то

Определяем углы наклона прямой при движении материала вниз tgγ и tgβ

Абсцисс точки 2 пересечение прямой с синусоидой определит момент конца движения вниз, а точка 4 => вверх. Где Θ₂ и Θ, ψ₂ определяем после построения рисунка.

Θ₂=297°=>5,184рад ψ₂=458°=>7,994рад

В зависимости от показателей К, К₁ и К₂ могут быть разные случаи.

Рассмотрим случай, когда до начала сдвига вниз и вверх материал находится в относительном покое, т.е. движется вместе с решетом.

Θ₂ ˂ψ₁ и ψ₂˂2π+Θ₁

Θ₂=297°˂ψ₁=308°, Θ₁=99° и ψ₂=458°˂2π+Θ₁=459° (все углы замерены по рисунку 6).

Максимальная относительная скорость вниз будет в момент времени

(4.19),а вверх в момент времени (4.20)

Определяем численное значение скорости V_{max ВН} путем умножения ординаты ab на масштаб λv и на σ при движении вниз, а при движении вверх – умножением ординаты cd на λv и на δ:

V_{max ВН}= ab∙ λv∙σ

V_{max ВВ}= cd ∙ λv∙δ

где ab=0,017м; cd=0,008м;

σ=0,92; δ=0,13

Графически площадки F₁ и F₂ в принятом масштабе определяют величину сдвигов вниз и вверх за полный период колебаний

F₁=0,00098м²; F₂=0,0007м²

Находим среднюю относительную скорость движения материала по поверхности решета:

где η=0,4…0,7 – коэффициент, учитывающий внутреннее трение вороха:

В случае когда в первом периоде и относительное движение материала вверх будет запаздыванием и начнется в точке 2 без относительного покоя. Во втором периоде относительное движение вниз начнется в точке с запаздыванием в момент ψ₂/ω. В ряде последующих периодов моменты начала и конца движения вниз и вверх окажутся смещёнными один относительно другого на величину, большую или меньшую периода Т=2π/ω. Однако такое непериодическое движение переходит в устойчивое, строго периодическое с предельными значениями времени.