Параметры пассивного встряхивателя (вибратора) решета конвейерной очистки зерноуборочного комбайна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет

Параметры пассивного встряхивателя (вибратора) решета конвейерной очистки зерноуборочного комбайна

Бекаров А.Д., Озрокова Т.Г.

Аннотация

В работе приведены аналитические выражения, позволяющие определить некоторые параметры пассивного встряхивателя (вибратора) решета конвейерной очистки (количество необходимых роликов, частота и амплитуда колебаний (вибраций), необходимых при технологическом расчете этого рабочего органа.

Ключевые слова: КОМБАЙН, ОЧИСТКА, КОНВЕЙЕР, КОЛЕБАНИЕ, АМПЛИТУДА, ЧАСТОТА

Основная часть

Ветро-решетные очистки с жалюзийными решетами, широко используемые поныне в отечественном и мировом комбайностроении, исчерпали, как это признают многие специалисты [1], возможности дальнейшего увеличения их производительности. Однако рост урожайности зерновых культур и сокращение численности работающих в сельскохозяйственном производстве требуют создания более производительных комбайнов. Наиболее проблемным рабочим органом, ограничивающим увеличение производительности вновь создаваемых зерноуборочных комбайнов, на протяжении нескольких последних десятилетий остается именно очистка - сепаратор зернового вороха. Работа по изысканию эффективного рабочего органа для обработки зернового вороха в комбайне привела к созданию конвейерной очистки, наиболее перспективного, на наш взгляд, рабочего органа, способного решить проблему комбайнового сепаратора зернового вороха.

Как показали испытания зерноуборочного комбайна, оснащенного таким рабочим органом, конвейерная очистка позволяет на порядок сократить потери зерна по сравнению с ветро-решетной очисткой, в несколько раз превосходит последнюю по производительности, хотя и несколько уступает ей по содержанию примесей в бункерном ворохе. Последний недостаток может быть устранен путем совершенствования различных параметров конструкции и режимов работы конвейерной очистки, в частности, ее кинематического режима.

Для активации процесса сепарации сыпучих материалов в технике используются различные методы, в частности, воздействие на сепарируемый материал различных колебаний, вибраций, воздушного потока. Однако воздействие колебаний, особенно, когда речь идет о достаточно массивных конструкциях решетных станов, приводит к возникновению автоколебаний остова машины (в нашем случае - комбайна) и к нарушению кинематического режима других органов машины (впрочем, негативные последствия таких колебаний этим не ограничиваются).

Поэтому полагаем, что эффект активации сепарации может быть достигнут путем создания малоамплитудных местных колебаний (вибраций) отдельных участков конвейерного решета, не оказывающих сколь либо существенного влияния на остов комбайна и не влияющих на кинематику других рабочих органов машины.

Конвейерное решето представляет собой два замкнутых контура специальной транспортной цепи (в частности, цепи марки ТПР-III - 19,05 - 2500 - 5 - 1 по ГОСТ 4267-56), к лапкам которой винтами крепятся отдельные решетчатые секции, в собранном виде образующие сплошное решетчатое полотно конвейера. Верхняя часть такого полотна и является сепарирующей. Если под верхней ветвью каждого из двух контуров цепи установить пассивные ролики, то при работе очистки ролики движущейся несущей цепи решета будут наскакивать на пассивные ролики, что приведет к малоамплитудному колебанию (вибрации) каждого конкретного участка решета. Один из возможных вариантов реального конструктивного решения для создания таких вибраций представлен на рис. 1.

Два таких уголка с приваренными к ним с определенным шагом осями 3, на которые насажены и имеют возможность свободно вращаться специальные ролики 2 (желательно бочкообразной формы), крепятся под верхними ветвями каждого из двух контуров транспортерной цепи к боковым панелям молотилки комбайна.

Рис. 1 Встряхиватель (вибратор) пассивный 1 - уголок; 2 - ролик; 3 - ось; 4 - шайба; 5 - шплинт

Валиев Х.Х. [2], исследовавший стационарный ворохоочиститель с решетом аналогичной конструкции, предложил выражение для определения амплитуды местных колебаний (вибраций) решета:

где: и - радиусы роликов, соответственно, вибратора и цепи решета, м;

- приведенный радиус движения ролика цепи решета при встрече с роликом вибратора, определяемый по выражению:

Более удобный для расчетов вид формула (1) приобретает при преобразовании с учетом выражения (2):

что применительно к конвейерной очистке при = (см. рис. 2) дает:

Выражения (1)…(3) могут быть использованы для определения амплитуды колебаний решета только в том случае, когда цепь решета натянута туго, а ролик цепи решета просто перекатывается по последнему (без удара), что возможно только при весьма малых скоростях решета.

Однако для нормальной работы цепной передачи, как известно, необходимо, чтобы натяжение цепи было несколько ослабленным, пусть при этом образуется некоторое провисание цепи (см. рис. 2б и 3). Допустимая величина такого провисания зависит от ряда факторов (расстояние между осями ведущей и ведомой звездочек; скорость, на которую рассчитана передача; шаг цепи и т.д.). Поэтому при движении конвейерного решета с некоторой реально возможной по условиям работы скоростью , при встрече роликов цепи и вибратора между ними происходит удар и возникает, как известно, ударный импульс . Величина и направление этого импульса известны для конвейерной очистки [3].

и

,

где: - масса участка решета, кг;

- шаг цепи решета, м;

- линейная скорость конвейерного решета, м/с;

- углы, град. (см. рис. 2а).

Рис. 2 Схема к определению амплитуды колебаний (вибраций) конвейерного решета: 1 - ведомая звездочка; 2 - несущая цепь конвейерного решета; 3 - ролики вибратора; 4 - ведущая звездочка; 5 - скатная доска

конвейерный решето встряхиватель очистка

Величина импульса силы зависит, как видно из приведенного выражения, главным образом, от скорости решета , следовательно, она влияет и на величину амплитуды колебания решета.

В случае, когда под сепарирующей ветвью решета установлено n_р роликов, работающих не одновременно, значение амплитуды колебаний, с учетом провисания цепи, может быть описано выражением:

где ,

( - длина дуги провисания, м;

- длина хорды, соединяющей концы этой дуги, м).

Выражение (4) справедливо при двух условиях:

1) ,

где - максимальная высота траектории, описываемой частицей вороха при полете;

2)

где - тангенциальная составляющая ударного импульса силы S, м;

- масса участка решета, который должен натянуться под воздействием ударного импульса, реализуя провисание ???(на реальной очистке этот участок равен 1/3 длины решета), кг;

- сила трения в подшипниках оси ведомых звездочек, Н;

- сила инерции движущегося решета, Н.

Таким образом:

Если условие (5) выполняется, но не выполняется условие (6), то имеет место случай, когда

При этом величину амплитуды колебания решета можно представить в виде:

Условие (8) возможно при малых скоростях решета или, когда цепь натянута очень слабо. Отрыва вороха от поверхности решета в этом случае не произойдет, так как частицы вороха в этом месте будут перемещаться по той же траектории, по которой движется этот участок решета.

Если же вибратор имеет n_p роликов, работающих одновременно, а это возможно при условии:

где и , соответственно, - шаг цепи решета и шаг роликов вибратора, м;

- любое целое число;

то амплитуда колебаний конвейерного решета может быть определена по выражению:

Выражение (11) справедливо при двух условиях:

Таким образом, по выражению (9) можно определить максимально возможную амплитуду колебания решета при (или неодновременной работе роликов вибратора), а по выражению (11) - при одновременно работающих роликов вибратора.

Скорость конвейерного решета, при которой частицы вороха отрываются от поверхности решета при соударении роликов решета и вибратора, определяется из условия (5):

Подставив вместо его значение, ранее определенное в [3], получим:

Отсюда можно записать

Из (15) можно заключить, что при одновременной работе роликов вибратора происходит отрыв вороха от решета при меньших его скоростях , чем требуется для этого в случае неодновременной работы этих же роликов.

Длину дуги провисания можно определить с достаточной степенью точности (в данном случае погрешность менее 0,02%) по известной формуле Гюйгенса (см. рис. 3):

Рис. 3 Схема к определению дуги провисания цепи конвейерного решета по формуле Гюйгенса

Тогда разность между длиной дуги провисания и длиной ее хорды L₁ будет:

Но = AB, следовательно:

1.33(2AC - AB).

Частота колебаний решета может быть определена по выражению, приводимому в работе Валиева Х.Х. [2], которое можно представить в виде:

Однако это выражение справедливо для случая, когда вибратор решета имеет только один ролик. При их числе суммарное число колебаний (вибраций) по всей длине сепарирующей поверхности решета равно:

Но работа конвейерной очистки с отрывом вороха от решета возможна при максимальной скорости , определяемой по выражению (15). При этой скорости минимально возможная частота колебаний определяется с учетом (20) по выражению:

Если известна (или задана) минимальная потребная для нормальной работы очистки частота колебаний, то минимальное потребное число роликов вибратора для ее обеспечения может быть определено из (21) по выражению:

Список использованных источников

1. Серый Г.Ф., Косилов И.И., Ярмашев Ю.Н., Русанов А.И. Зерноуборочные комбайны. М.: Агропромиздат. 1986. 248 с.

2. Валиев Х.Х. Технологический процесс, основные параметры и режимы работы высокопроизводительного конвейерно-роторного рабочего органа для предварительной очистки зернового вороха / Автореф. дисс. канд. техн. наук. Л. Пушкин. 1982. 18 с.

3. Бекаров А.Д. Взаимодействие ролика конвейерного решета очистки зерноуборочного комбайна с роликом вибратора / Тезисы докладов юбилейной научно-производственной конференции. Владикавказ. 1993. С. 46-47.

Размещено на Allbest.ru