Обоснование геометрических параметров битеров транспортера-классировщика шерсти Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

для уборки лука методом теребления Уті(? ), Ут2<? ), Утз(? ), Утз({ ) = / {{ ), ), ^ )};

(Л (,) (,) г \(8)

^ >• ^ >• ^ > = / к« ), )}

для второй фазы двухфазной уборки

Ув1(? Ь Ув2(? ), Ув3(? ) = / {і(0, *в2(0}

- (,) (,) (,) / \^2«ЬЇт4(і)1 (9)

, ^), у‘2<' >, ^ > = /1 ^), ^ )}■

Анализ динамической модели лукоуборочной машины позволяет прогнозировать статистические характеристики выходных параметров в случае известных характеристик входных воздействий и ее передаточной функции. А для идентификации системы (определение динамических свойств уборочной машины по реальным входным и выходным переменным [7]) необходимо провести дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования процессов, протекающих при работе агрегата в реальных условиях и установить вероятностно-статистические связи этих процессов (математические ожидания, дисперсии, корреляционные функции

и др.). Установленные динамические свойства лукоуборочной машины определяют возможность их постоянного совершенствования.

Список литературы

1. Моисеева, Н.К. Выбор технических решений при создании новых изделий / Н.К. Моисеева. — М.: Машиностроение, 1980. — 180 с.

2. Моисеева, Н.К. Функционально стоимостный анализ в машиностроении / Н.К. Моисеева. — М.: Машиностроение, 1987. — 316 с.

3. Аниськин, Ю.П. Новая техника: повышение эффективности создания и освоения / Ю.П. Аниськин, Н.К. Моисеева, А.В. Проскуряков. — М.: Машиностроение, 1984. — 192 с.

4. Диденко, Н.Ф. Машины для уборки овощей /

Н.Ф. Диденко, В.А. Хвостов, В.П. Медведев. — М.: Машиностроение, 1984. — 320 с.

5. Лурье, А.Б. Статистическая динамика сельскохозяйственных агрегатов / А.Б. Лурье. — Л.: Колос, 1970. — 376 с.

6. Лурье, А.Б. Статистические оценки показателей работы зерноуборочного комбайна / А.Б. Лурье, Ю.А. Вантюков // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. — 1970. — № 6. — С. 53-56.

7. Гельфандбейн, Я.А. Методы кибернетической диагностики динамических систем / Я.А. Гельфандбейн. — Рига: Зинатне, 1967. — 460 с.

УДК 677.057.612.2: 636.3

С.Ю. Зудин, канд. экон. наук Д.С. Лебедев, канд. техн. наук Ю.А. Мирзоянц, доктор техн. наук В.Е. Фириченков, канд. техн. наук

Костромская государственная сельскохозяйственная академия

ОБОСНОВАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БИТЕРОВ ТРАНСПОРТЕРА-КЛАССИРОВЩИКА ШЕРСТИ

Шерсть, полученная в результате стрижки овец, имеет значительное содержание растительных и минеральных (пыль, песок, опилок и т. д.) примесей, которые необходимо удалить как можно раньше, что является обязательным условием получения высококачественного сырья для текстильной промышленности. С этой целью предлагается применение на стригальном пункте транспортера-клас-сировщика шерсти для очистки руна от пыли и легко отделимого засорения, что в настоящее время выполняется вручную. Несущим элементом предлагаемого авторами транспортера является сетка-рабица (полотно), а под ней расположено несколько рабочих органов в виде встряхивающих битеров.

Одним из наиболее важных этапов разработки является выбор оптимальных параметров битеров, оказывающих воздействие на сеточное полотно.

Характер встряхивания полотна определяется размерами и формой битеров, имеющих разнообразную форму, чаще применяют двухрожковую, трехрожковую и эллиптическую. Битера первого и второго типа по характеру воздействия можно отнести к ударным, у них нормальные составляющие скорости и ускорения полотна резко увеличиваются. Более плавно колеблет полотно битер эллиптической формы, поэтому встряхивающие битера этого типа нашли широкое применение в сепарирующих машинах.

Элементы теории работы элеваторов с эллиптическими битерами были разработаны Н.В. Фир-совым, Н.М. Летошневым, А.А. Сорокиным и др.

Для обоснования геометрических параметров битера нами были приняты следующие виды битеров: эллиптической формы со смещенным центром,

43

Рис. 1. Сравнительная характеристика битеров:

1 — эллипс с осью в центре; 2 — эллипс со смещенным центром; 3 — битер с углом 120° между ударяющими частями

эллиптической формой с осью в центре и с углом в 120° между ударяющими частями (рис. 1). Применение битера эллиптической формы со смещенным центром с точки зрения эксплуатационного режима не выгодно, так как количество воздействий будет в два раза меньше, чем у битера эллиптической формы с осью в центре и будет наибольшая нагрузка на ударную часть в момент удара. Для достижения равного воздействия данный битер необходимо вращать с частотой в два раза большей. На рис. 1 показано, что битер с углом в 120° между ударяющими частями создает наибольшее количество воздействий, но амплитуда воздействия сравнительно меньше, чем у эллиптического битера с осью в центре.

Схема транспортера-классировщика шерсти с эллиптическими битерами показана на рис. 2. Подобное устройство применяется для очистки картофеля от земли, но в отличие от него в предлагаемом транспортере скорость движения ленты Ол и угловая скорость вращения битеров ю не связаны друг с другом.

Анализ влияния этих двух параметров на качество очистки позволяет сделать выводы:

1. Увеличение Ол приводит к уменьшению времени нахождения шерсти в зоне очистки и к уменьшению числа воздействий на шерсть со стороны битеров. Очевидно, что это приведет к ухудшению качества очистки.

2. Увеличение ю при неизменной Ол приводит к интенсификации воздействий на шерсть со стороны рабочих органов и к улучшению качества очист-

1

2

3

4

1

L

І

В

Рис. 2. Схема транспортера-классировщика шерсти:

1 — привод; 2 — транспортирующий орган (сетка-рабица); 3 — эллиптической битер;

4 — натяжной барабан

ки. Следует отметить, что при достаточно большой величине ю возможен отрыв пучков шерсти от поверхности транспортирующего органа.

Данное исследование направлено на выбор таких значений параметров ю и Ол, при которых будет достигаться достаточная степень очистки руна.

Рассмотрим движение участка АВ полотна транспортера (рис. 3) на этапе от момента, когда битер 2 перестает взаимодействовать с полотном до момента, когда он вновь вступает во взаимодействие с ним. Задачу следует решать, предполагая, что на этом интервале времени участок полотна АВ сохраняет прямолинейную форму. В этом случае для описания движения участка АВ достаточно описать движение точки А, так как она будет двигаться поступательно.

Уравнение эллипса 1 (рис. 4) в системе OXY имеет вид

2 2

^ + b- = 1 (!)

a b

где a и b — длина полуосей эллипса.

В полярной системе координат:

х = р cos ф, y = р sin ф. (2)

Уравнение (1) с учетом (2) принимает вид

р2 cos2 ф + р2 sin2 ф

= 1.

(3)

Рис. 3. Схема взаимодействия битеров с сеткой

Отсюда

Р =

ab

Л

a2 sin2 ф + b2 cos2 ф

(4)

Тогда уравнение эллипса, повернутого на угол ф / ab

Р =

a2 sin2 ф + b2 cos2 ф

(5)

где ф' = ф + ф/.

Рассмотрим произвольную точку М с координатами ф и p¡, тогда

ab sin ф

Ум = pMsin ф =

a2 sin2 ф' + b2 cos2 ф'

(6)

Для определения движения участка АВ по вертикали находят уа = шах(у;).

Необходимое условие экстремума функции (6) имеем вид

*Ум

—м = 0 или йф

ab cos фА - ab sin ф

(a2 - b2)sin ф' cos ф' А

А2

здесь обозначено А = ^ a2 sin2 ф' + b2 cos2 ф'. Умножив (7) на А3, имеем

ab cos ф(а2 sin2 ф' + b2 cos2 ф') -- ab sin ф(а2 - b2)sin ф' cos ф' = 0.

= 0, (7)

(8)

Сократив на ab и сгруппировав члены, получим: a2 sin ф'(cos фsin ф' - sin фcos ф') +

+ b2cos ф'(cos ф cos ф' + sin ф sin ф') = 0. Отсюда имеем

(9)

a2 sin ф' sin(ф' - ф) + b2cos ф' cos(ф' - ф) = 0.

Учитывая, что ф' — ф = ф/, получим a2sin^/ + ф^т ф/ + b2cos(ф / + ф)cos ф/ = 0 или

1Б(ф / + ф) = —2---------.

a2tg ф/

П

Из рис. 4 видно, что при 0 < ф/ < —, тогда

(10)

(11)

(12)

ф + ф / = п + arctg

tg ф/

(13)

Окончательно находим угол, определяющий положение точки А:

ф = П ■

arctg

b2

tg ф/

ф/

(14)

Подставив (14) в (6) и учитывая, что ф/ = ю? и 8т(л — а) = 8та, получим закон движения точки А:

(15)

Данный закон описывает движение точки А от момента ?/, при котором начинается подъем участка АВ до момента, когда ф/ = п/2, то есть

на интервале времени — < ? < —.

4ю 2ю

Затем на интервале времени — < ? < —^ про-

2ю 4ю

исходит опускание участка АВ по симметричному, относительно вертикальной линии, закону.

Графически закон движения на участке АВ представлен на рис. 5.

Продифференцировав дважды уравнение (15), можно получить зависимость вертикальной составляющей скорости и ускорения точки А. Поскольку в результате дифференцирования формулы (15) получаются громоздкие выражения, то дифференцирование проводилось численным методом по формулам:

^АУ = 7д1+1,- 7а; I = 0, ... N — 1;

At

^AYi+1 - ^ AYi_. i = 1 N — 1-

At

At =

4rnN’

Yao = — I.

4ю

Расчеты проводились при значениях параметров: ю! = 10 с-1; а = 0,13 м; Ь = 0,04 м; Ь = 0,02 м; Ь = 0,06 м.

С учетом горизонтальной составляющей линейной скорости шерсти, которая равна скорости движения полотна транспортера, получаем траекторию полета пучка шерсти.

Законы изменения исследуемых величин представлены на рис. 6.

4л

2л

4л

Рис. 5. Закон движения участка АВ по вертикали в зависимости от угла поворота битера

“AYi =

2

2

a

a

Перемещение вдоль оси у

а = 0,13, b = 0,06, м = 10 'а = 0,13, b = 0,04, м = 10 а = 0,13, b = 0,02, м = 10

5, м

¿У У ч /" Л

60

100 140

Угол поворота

180

220

5, м 0,12

0,11

0,10

0,09

0,08

0,07

Траектория полета пучка шерсти

а = 0,13, b = 0,02, м = 10

/а = 0,13, b = 0,02, м = 10

'а = 0,13, b = 0,02, м = 10

/ ^ N V 7/ / s \

\ \

/ ( \

\

\

0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Время, с

Рис. 6. Графики для выбора геометрических параметров битера

Анализ графиков позволяет сделать следующие выводы:

1. Направление движения участка АВ в момен-

( п пп Л

ты времени I-----1---, п = 0,1,... меняется на про-

1,4ю 2ю )

тивоположное.

2. В эти моменты времени возникают наибольшие ускорения. При сделанных допущениях эти ускорения равны те. Силы инерции, действующие на точки полотна и шерсть, достигают максимальных значений и именно в эти моменты будет происходить отделение примесей от шерсти.

3. Увеличение отношения а/Ь приводит к увеличению амплитуды колебаний полотна. Кроме того увеличивается и значение величины изменения вертикальной составляющей скорости точки А:

АФ = Ф(? + А?) - Ф(? - А?),

где I — момент времени, при котором точка А находится в низшем положении. Это приведет к улучшению очистки.

4. При движении полотна вверх ускорения отрицательны. При выбранных значениях параметров эти ускорения по модулю превышают ускорение свободного падения, а это значит, что шерсть, лежащая на полотне, будет отрываться от его поверхности, совершать свободное падение, а при последующем контакте с полотном дополнительно очищаться от механических примесей.

5. Вышеприведенные теоретические зависимости были положены в основу разработки транспортера-классировщика шерсти, являющегося базовым элементом автономного мобильного гидрофицированного стригального пункта АМГСП-4...12/200-КГСХА.

Список литературы

1. Завалишин, Ф.С. Методы исследования по механизации сельскохозяйственного производства / Ф.С. Завалишин, М.Г. Мацнев. — М.: Колос, 1982. — 232с.

2. Технология и технические средства машинной стрижки овец: монография / Ю.А. Мирзоянц [и др.]. — Кострома: Изд-во КГСХА, 2010. — 238 с.

УДК 631.3-597.3

Е.Н. Христофоров, доктор техн. наук Н.Е. Сакович, канд. техн. наук В.В. Никулин

Брянская государственная сельскохозяйственная академия

ПОВЫШЕНИЕ ТОРМОЗНЫХ КАЧЕСТВ ТРАНСПОРТНОЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Для увеличения объема перевозок, расши- эффективности перевозки сельскохозяйственных

рения номенклатуры перевозимых грузов требу- грузов является применение автопоездов боль-

ется увеличение производительности транспорт- шой грузоподъемности машин, в том числе мно-

ных средств. Существенным резервом повышения гозвенных.

46 --------------------- Вестник ФГОУ ВПО МГАУ № 2'2011 ----------------------------------