Анализ процесса очеса стеблей барабаном с поступательно-круговым движением гребней Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

— максимальная сила, воздействующая на ленту льна при расстиле, направленная перпендикулярно к траектории движения (определяется из формулы (12) или графиков на рис. 4); Ь — длина транспортирующего ремня; 5 — длинна поворотного участка рас-стилочного стола, которая находится как 5 = Л.а тах,

Отсюда Р '

N >

РЯ,а

(14)

где а

угол поворота ленты.

Таким образом, мы проанализировали процесс перемещения стеблей новым расстилочным устройством и вывели формулу (14) для расчета необходимого числа пальцев, устанавливаемых на боковой кромке ремня.

Литература

1. Черников В.Г. Машины для уборки льна (конструкция, теория и расчет). — М.: ИНФРА-М, 1999. — 210 с.

2. Патент 2221361 РФ. Устройство для перемещения ленты растений // Смирнов Н.А., Зинцов А.Н., Соколов В.Н. Опубл. 27.08.2003, Бюл. № 24.

3. Ковалев М.М., Козлов В.П. Плющильные аппараты льноуборочных машин (конструкция, теория и расчет): Монография. — Тверское областное книжно-журнальное издательство, 2002. — 208 с.

4. Беркович И.И., Крюков М.В., Родионов Л.В., Морозова Ю.И. Контактирование и трение стеблей льна в льноуборочных машинах/ Механика и физика фрикционного контакта: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 10/Под ред. Н.Б. Демкина. Тверь: ТГТУ, 2003. 104 с.

5. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. Книга I. М.: Машиностроение, 1978. - 400 с.

6. Ростовцев Р.А. Расчет коэффициентов трения при взаимодействии стеблей льна-долгунца с различными материалами // Механика и физика фрикционного контакта и граничных слоев: Меж-вуз. сб. науч. тр./ Под ред. Н.Б. Демкина. Тверь: ТГТУ, 2004. — С. 35 — 40.

АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ОЧЕСА СТЕБЛЕЙ БАРАБАНОМ С ПОСТУПАТЕЛЬНО-КРУГОВЫМ ДВИЖЕНИЕМ ГРЕБНЕЙ

М. М. КОВАЛЁВ, кандидат технических наук ______

А. В. ГАЛКИН, инженер ---------

ВНИПТИМЛ ~

В машинах для комбайновой и раздельной уборки льна-долгунца применяются однобарабанные очесывающие аппараты с поступательно-круговым движением гребней [1]. При снабжении последних лопастями барабаны могут выполнять и функции транспортирования льновороха. Поэтому такие аппараты получили название очесывающе-транспортирующих [2]. Их исследованиям посвящены многие работы [1...6]. Однако ряд вопросов остается невыясненным. Например, не достаточно полно проведен анализ процесса очеса семенных коробочек со стеблей. Более глубокое его изучение позволит усовершенствовать конструкцию и существенно улучшить эксплуатационно-технологические показатели очесывающего барабана.

Зубья гребней барабана совершают поступательнокруговое движение. Скорость УА точки А зуба в его положении А А (рис. 1, а) равна по величине сог^ где со — угловая скорость барабана; гб — его радиус. Она направлена перпендикулярно радиусу О^ в сторону вращения барабана. Составляющие УА - скорость очеса, направленная по стеблям У0, и скорость пронизывания стеблей, направленная вдоль линии зуба У1Г Угол между УА и Уп равен а0— у. Из треугольника, образованного векторами скоростей УА и Уи и пунктирной линией, соединяющей их вершины равной вектору К0можно определить значения Уд и У/г В этом треугольнике угол между указанной пунктирной линией и вектором скорости УА равен 90°- ад, а угол между этой линией и вектором скорости Уи будет 90°+у.

Применив теорему синусов, получим [5]:

Рис. 1. Схемы к исследованию процесса очеса стеблей однобарабанным очесывающе-транспортирующим аппаратом с поступательно круговым движением гребней: а — вид сбоку; б — вид сверху. /— гребень; 2—диски барабана; 3,4—лопасти; 5 — поддон камеры очеса; 6 — зажимной транспортер

Ур _ Уа Уп

уш(«г0 - у) 5-г'п(90° + у) 90° -огД

откуда

У0=Щ

v„ = Щ,

sin(a0 - у)

»

cosy

cosan

(1)

cosy

(2)

Через некоторое время / зуб, перемещаясь, займет новое положение В’В. При этом его время точки переместятся по дуге длиною АВ, соответствующей центральному углу wt. Конец В зуба будет двигаться со скоростью У^ отклоненной от вертикали на угол а0+ cot. Стакойжеско-росгью будет перемещаться и точка B”(VB,= Vg).

Проделав для скорости Ув„ те же действия, что и ранее в отношении УА найдем, что угол между пунктирной линией и вектором Уп в этом случае равен 90°+ у, а угол между упомянутым пунктиром и вектором „будет 90°-а0-ах, угол между векторами Ув„и Уп равен а0+ cot-y Из теоремы синусов следует [4]:

V» V».. V,,

sin(a0 + cot-y) sin(90° + у) sin(90” -а0 - cot)

откуда

... sin{a0-y + cot)

V,-

cos у

(3)

cos(an + cot) V„ = щ —^---------------L

cosy

(4)

0 <t<

CO

1, б) проведены векторы Уа и добавлены векторы (- Ут). Результирующие этих скоростей — полные скорости очеса Уор учитывающие перемещение стеблей зажимным транспортером. В направлении вектора Уот происходит отклонение стеблей при очесе и транспортировании.

я'п2(аг0 - у+ со г)

К

+ V" =

- + VT2.

(6)

ОТ У’ 0 1 ГТ — л Гб-~ 2

У cos у

Время t в формулах (4) и (6) зависит от пути s перемещения зуба относительно стеблей при очесе. Он начинается в точке А (рис. 1, а) и направлен по прямой АВ”К2С”Е. Элемент этого пути ds равен У^1, где dt— бесконечно малый прирост времени. При / = 0, s = 0. При t = t,s = s. Тогда, интегрируя равенство 5 = y„dt, где ^определяется по (3), имеем [4]: sin(a0 -y+cot)

■ = \щ-

cosy

-dt,

или

s - -

cosy Из (7) находим

[cos{aa -у)-со.ч{а„ -у+ cut)}, (7)

со

arccos

/ \ s cos у

cos(a0-y)---------

“«о + УГ-

(8)

Выражения (3) и (4) справедливы для угла ал в пределах от нуля до АО,Е, где Е - положение конца зуба Е’Ев конце зоны очеса АВ”СЕ. Если верхушечная часть стеблей не доходит до точки Е, это необходимо учитывать при использовании формул (3) и (4). Угол АО^ равен к — а0 Тогда время /, в течение которого уравнения (3) и (4) справедливы, наблюдается в интервале .-2а. (5)

Подставляя значение t по (8) в (4) и (6) получим зависимости скоростей Уп и Уот от пути s\

Из (4) следует, что при а0+ М >п/2, сох(а0 + оЛ) будет иметь знак «минус». Поэтому и скорость Уп будет со знаком «минус», а ее вектор направлен вверх. С такой скоростью зуб выходит из слоя стеблей. Для этого интервала она обозначена У^ (рис. 1, а), и показана в положении зуба С’С, в котором скорость точки С равна Ус Такая же скорость будет и у точки С”. Составляющие Ус„—скорость очеса У№ и скорость выхода зуба из слоя стеблей, определяемая по (4) и имеющая знак «минус» УВых.

Таким образом, используя уравнение (4) для случая, когда имеет место неравенство (5), определяем скорость пронизывания Уп слоя стеблей, а при к-2aJ2a)<t<^к-2aJ(i>, находим скорость выхода УВых зубьев из ленты стеблей.

Скорость Уд—скорость движения зуба относительно стеблей только в плоскости вращения точек зуба. Вместе с тем он движется еще и относительно зажимного транспортера, перемещающего стебли в направлении скорости Ут движения его рабочих ветвей. Поэтому полная скорость очеса Уог равна геометрической сумме скоростей Уд и (- Уг). Знак «минус» означает, что плоскость, в которой движутся точки зубьев, перемещается относительно поступающей в направлении скорости Ут стеблей, как бы в обратную сторону.

Для горизонтальных проекций яив”точекЛи В”{рис.

Рис.2. Зависимости скорости пронизывания Ул слоя стеблей (а) и скорости очеса уот стеблей (б) от пути переме-щениязубьевпригя=0,3м;ай=20°; Ут= 1,54м/с. I -со=15 с‘1; 2 -со =25 с'1; 3 -со=35с'.

------- 7=0;-------у=Ю,—--------- у=20

т.

Vц = ——cos\ у + arccos cosy

/ \ s cos у

cos(a0-y)---------

(9)

Гг. co-

cos' у

sirt <arccos

со.

s{a0-y)-

scosy

> + Vf. (10)

Путь э может изменяться в интервале от 0 до 2гб соэа^ (соответственно точки А и Е на рис. 1, а).

По полученным зависимостям (9) и (10) мы провели расчеты для определения изменения скоростей Удг и Уп в зависимости от пути л при очесе стеблей (рис. 2).

Из рис. 2 следует, что наибольшие значения Уот имеют место в середине зоны очеса АЕ, в то же вре-

мя скорость пронизывания Уп зубьями стеблей здесь незначительна. Наибольшие величины этого показателя зафиксированы в ее начале и конце.

Таким образом, при работе очесывающего барабана с поступательно-круговым движением гребней его зубья воздействуют на слой вдоль стеблей со скоростью очеса Уд и вдоль своих линий со скоростью пронизывания Ун- Их величины рассчитываются по формулам (3) и (4). Эти уравнения справедливы для периода времени и который находится в интервале, определяемом неравенством (5). Путь перемещения 5 зуба относительно слоя стеблей при очесе высчисляется по формуле (7), а полная скорость очеса Уотстеблей по зависимости (10).

Литература

1. Шлыков М.И. Льноуборочный комбайн. — М.: Машгиз, 1949. — 300 с.

2. Гурвич Л. Ю. Исследование и обоснование основных параметров очесывающе-транспортирующего устройства льноуборочного комбайна. Дис.... канд. техн. наук. М.:1967. - 198с.

3. Хайлис Г.А., Ковалёв М.М. Анализ конструкций очесывающего и вязального аппаратовльнокомбайна//Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 1992. №5. С. 17-19.

4. Хайлис Г.А., Талах Л.О. Аналіз впливу зубів обчісувального барабана льнокомбайна на стебла//3б. Статей/Наукові нотатки (серия технічна). - Луцьк: ЛІ І, 1993. С. 26-31. - 164 с.

5. Ковалёв М.М. Аппарат с поступательно-круговым движением гребней: анализ процесса очеса стеблей// Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 1994. №1. С. 25-27.

6. Хайлис Г.А., Ковалёв М.М. Очесывающий барабан льнокомбайна: расчет расхода энергии на привод// Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 1999. №1. С. 22-24.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРИ ОБОРАЧИВАНИИ ЛЕНТЫ НЕОЧЕСАННОГО ЛЬНА

В. И. ДМИТРИЕВ, инженер ВНИПТИМЛ

Изучению подбирающе-оборачивающих устройств, основной рабочий орган которых — транспортер с перекрестным ремнем, посвящены многие исследования. Однако большая часть из них выполнена для процесса приготовления льнотресты после комбайновой уборки, где технологические операции проводятся с очесанными стеблями. Вместе с тем в последние годы все большее применение находит технология раздельной уборки. Поэтому необходимы исследования в условиях работы с неочесанным льном.

Оборачиватель(рис.1) содержит ведущий шкив 7, подборщик 2, барабан которого служит одновременно ведомым шкивом, и ремень 3.

При движении машины вдоль лент льна со скоростью V пальцы подбирающего барабана поднимают неочесанные стебли 4, а перекрёстный ремень, с помощью направляющих подпружиненных прутков транспортирует их и поворачивает на 180°, после чего лента спускается на землю.

Одна из задач повышения эффективности работы подбирающе-оборачивающих устройств — уменьшение энергозатрат на выполнение технологического процесса. Для ее решения необходимо исследовать силы сопротивления, действующие на рабочие органы и ленту льна при оборачивании.

Сила Р3, необходимая для преодоления сопротивлений при повороте (закручивании) очесанных растений [ 1 ] была установлена ранее. При этом в расчетах момент сопротивления повороту ленты принимался прямо пропорциональным длине участка стебля от центра тяжести до вершины.

В отличие от очесанных стеблей, центр тяжести которых расположен на расстоянии 1/3 длины от комлевой части [2], у неочесанных он находится посредине. Это и определяет работу подбирающе-обо-рачивающего аппарата.

Рис. 1. Схемаподборщика-оборачивателя. 1 -ведущийшкив; подборщик; 3 — перекрестный ремень; 4 —стебли льна