CC BY
59
4. Водяник И.И. Оптимальный режим работы трактора // Техника в сельском хозяйстве. - 1991. - № 2. -С. 47-48.
5. Ульянов Н.А. Основы теории и расчета колесного движителя землеройных машин: автореф. дис. ... д-ра техн. наук. - М., 1963.
6. Цвик БД, Бахтеев Р.Х., Степанов В.Е. Исследование линейной модели взаимодействия пневмоколеса с деформируемой опорной поверхностью // Научно-технический бюллетень. - 1981. - № 48. - С. 12-17.
УДК 631.3 М.М. Константинов, И.Н. Глушков,
Б.Н. Нуралин, С.С. Пашинин
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТЕРА ПОРЦИОННОЙ ЖАТКИ
В статье дан анализ существующих валковых жаток, рассмотрены перспективы их совершенствования. Приведены теоретические исследования режима работы сплошного ленточного транспортера валковой жатки и представлены оптимальные условия работы транспортера. Проверены теоретические предпосылки по повышению производительности работы ленточного транспортера валковой порционной жатки.
Ключевые слова: валковая порционная жатка, мотовило, режущий аппарат, ленточный транспортер, угол наклона транспортера, ширина валка.
M.M. Konstantinov, I.N. Glushkov, B.N. Nuralin, S.S. Pashinin
SUBSTANTIATION OF THE BATCH WINDROWER CONVEYOR PARAMETERS
The existing windrower analysis is given, the prospects of their perfection are considered in the article. Theoretical research of the windrower continuous belt conveyor operating mode and the conveyor optimum operating conditions are given. Theoretical preconditions on operating productivity increase of the batch windrower belt conveyor are tested.
Key words: batch windrower, reel, cutting machine, belt conveyor, conveyor angle of tip, windrow width.
Введение. Одним из резервов повышения сборов зерна является уменьшение потерь урожая в период уборки. В условиях Южного Урала основная часть потерь приходится на операции скашивания зерновых и подбора валков, причем, из-за неправильного выбора технологии работ величина потерь может составить 5-20 %. Одной из причин повышенных потерь при уборке является несоответствие типоразмеров применяемых жатвенных машин зональным особенностям [1].
В качестве решения ряда проблем, связанных с уборкой зерновых на Южном Урале, является использование валковых порционных жаток [2].
Анализ существующих конструкций жаток, функционально пригодных для формирования порционного валка [2, 3], позволил наметить пути совершенствования режимов работы, а также реализовать его в разработанной конструкции самоходной порционной жатки СПЖ-8.
Объекты и методы исследований. Данная машина выполнена в навесном варианте как более маневренная и производительная в сравнении с прицепным вариантом.
Самоходная порционная жатка состоит из мобильного средства 1, навесного устройства 2, платформы жатки 3, режущего аппарата 4, мотовила 5, транспортера 6, ленточного делителя 7, башмаков 8 (рис. 1).
3 - рама-платформа; 4 - режущий аппарат; 5 - мотовило; 6 - транспортер; 7 - ленточные делители;
8 - башмаки
Основными узлами жатки (рис. 2) являются мотовило 1, расположенный под ним режущий аппарат
2, установленные за ним устройства 3 для отвода хлебной массы от колес мобильного средства, сплошной транспортер 4, содержащий барабаны 5 и ленту 6, в конце которого расположена заслонка 7 со щетками 8, соединенная с механизмом подъема 9, механизмы привода, гидравлическая система привода рабочих органов. Причем привод устройства для отвода хлебной массы от колес мобильного средства и сплошного транспортера является общим.
Рис. 2. Порционная жатка: 1 - мотовило; 2 - режущий аппарат; 3 - устройства для отвода хлебной массы от колес; 4 - сплошной транспортер; 5 - барабан; 6 - лента; 7 - заслонка; 8 - щетки;
9 - механизм подъема
Мотовило предназначено для разделения и подъема стеблей убираемой культуры перед срезом, подвода к режущему аппарату, а затем подачи хлебной массы на транспортер. Частота вращения мотовила
изменяется бесступенчато за счет изменения величины потока жидкости регулятором потока с электроуправлением. Привод мотовила осуществляется гидромотором с помощью цепной передачи.
Режущий аппарат предназначен для скашивания хлебной массы. Привод его осуществляется с помощью гидромотора через редуктор.
Устройства для отвода масс предназначены для смещения скошенной массы в стороны, обеспечивая проход для ходовых колес мобильного средства. Устанавливаются устройства между секциями транспортера параллельно режущему аппарату непосредственно за ним. Привод устройства для отвода масс осуществляется гидромотором от гидропривода мобильного средства.
Транспортер (рис. 3) порционной жатки предназначен для накопления скошенной массы и выгрузки ее в нужный момент. Он состоит из ленты, ведущего 1 и ведомого 2 валов, транспортера 3, механизма натяжения 4. Ведущие валы соединены между собой карданами 5. Привод ведущих валов транспортера осуществляется гидромотором 6 с помощью цепной передачи 7. Линейная скорость транспортера изменяется бес-ступенчато за счет изменения величины потока жидкости регулятором потока с электроуправлением.
Шнековые делители предназначены для смещения скошенной массы в стороны, обеспечивая проход для ходовых колес энергосредства. Устанавливаются шнековые делители между секциями транспортера, параллельно режущему аппарату непосредственно за ним. Привод шнековых делителей осуществляется гидромотором от гидровывода энергосредства.
Устройство работает следующим образом. Процесс формирования хлебного валка предлагаемой жаткой складывается из предварительного накопления хлебной массы на ленте сплошного транспортера в виде порции и последующей разгрузки ее на стерню в порционный валок. Хлебная масса непосредственно после скашивания режущим аппаратом укладывается мотовилом на устройства для отвода хлебной массы от колес мобильного средства и на переднюю часть сплошного транспортера.
Устройства для отвода хлебной массы от колес мобильного средства непрерывно сдвигают хлебную массу на слой хлебной массы, находящейся на сплошном транспортере. По мере накопления хлебной массы на ленте сплошного транспортера стебли отводятся от режущего аппарата к заслонке, предотвращающей выдувание хлебной массы, и расположенным на ней щеткам, препятствующим сходу хлебной массы и предотвращающим выделение зерна на ленте сплошного транспортера. Происходит накапливание хлебной массы на ленте сплошного транспортера. В момент окончания накопления хлебной массы и достижения полосы формирования валка механизм подъема поднимает заслонку со щетками, включая повышенную скорость движения ленты. Благодаря поднятию заслонки и повышению скорости ленты сплошного транспортера, порция укладывается на стерню, при этом вновь сгружаемые порции пристыковываются к порциям предыдущего прохода.
Рис. 3. Схема транспортера порционной жатки: 1 - ведущий вал; 2 - ведомый вал; 3 - транспортер;
4 - механизм натяжения транспортера; 5 - карданный вал; 6 - гидромотор; 7 - цепная передача
После разгрузки порции хлебной массы в валок механизм подъема опускает заслонку со щетками, выключая пониженную скорость ленты. Начинается процесс накопления новой порции.
Создание порционной жатки позволяет повысить производительность машин на уборке зерновых культур, уменьшить расход топлива, снизить площадь уплотнения почвы ходовой системой машин, сократить парк
машин и соответственно затраты на их применение, хранение и эксплуатацию. В этой связи работа по разработке порционной жатки актуальна и имеет важное народно-хозяйственное и практическое значение.
Цель исследований. Обоснование параметров и режимов работы порционной жатки и, в частности, основного рабочего органа - ленточного транспортера
Результаты исследований и их обсуждение. Срезанные стебли, поступающие на ленточный транспортер, не могут мгновенно приобрести его скорость из-за проскальзывания. Они приводятся в движение силой трения F (Н), возникающей между полотном транспортера и стеблями, и наибольшим ускорением a (м/с2), которое полотно может им сообщить [4].
Так как
F = fmg = mk, (1)
для горизонтального расположения ленты
k = fg, (2)
а для полотна, наклоненного под углом Р к горизонту,
k = g(f cos p- sin p), (3)
где f - коэффициент трения [5].
Время t (с), в течение которого транспортируемый материал приобретает скорость &т (м/с) полотна, с учетом предыдущего выражения будет равно
Зт
g(f cosp - sin p) ()
Расстояние l (м), которое пройдет рабочая ветвь транспортера за это время, составит
1-^2 5
g if cos p - sin p) ()
Чтобы транспортируемый материал мог приобрести скорость полотна, необходимо обеспечить следующее соотношение между длиной рабочей ветви транспортера lp и величиной l:
lP < l. (6)
Попадающие на транспортер жатки стебли ввиду скольжения и взаимного перемещения имеют раз-
личные скорости на всей ширине транспортера. Стебли, попавшие раньше на полотно транспортера, имеют большую скорость, чем позже поступившие.
Угол наклона полотна транспортера (рис. 4) определяется из условия обеспечения равномерной подачи хлебной массы. Для этого необходимо условие
F = G sin Р + P, (7)
где
G = mg ; P = ma ; F = mg cos fitgp . (8)
a
Откуда tgp > tgp +---------------------------------------------- . (9)
g cosp
Следовательно, угол наклона транспортера не должен превышать угла трения между массой и полотном [6].
Ошибка! Объект не может быть создан из кодов полей редактирования.
Рис. 4. К определению угла наклона транспортера
Загрузка транспортера зависит от ширины захвата В (м) и скорости движения (м/с) жатки, а также урожайности Q (ц/га) массы. В единицу времени на него поступает (кг/с) массы стеблей [6]:
д П = о,о\в$мд.
(10)
Толщина слоя стеблей И (м) по ходу движения рабочей ветви транспортера возрастает, достигая максимума у выбросного окна (рис. 5).
Рис. 5. Схема схода стеблей с транспортера в момент выгрузки
Учитывая это, а также длину стеблей /с (м), скорость Щ транспортера, определим количество дс (кг/с) массы стеблей, сбрасываемых в единицу времени в выбросное окно:
дс Рс/СИЩТ ,
где рс - плотность слоя стеблей, кг/м3.
Условием непрерывности и равномерности сбрасывания стеблей считается равенство [5]:
дп = дс .
Исходя из этого, находим толщину И слоя стеблей перед сходом их с транспортера:
(11)
И =
твщд_<н
Рс /Щт Е0’
(12)
(13)
где #во - высота выбросного окна. Также должно выполнятся условие
Ь ^ Ьподб I
(14)
т.е. ширина формируемого валка не должна превышать ширину подборщика комбайна Ьподб.
От скорости транспортера в значительной степени зависит толщина к слоя, а вместе с ней и качество укладки стеблей на транспортере и форма валка хлебной массы.
Рассмотрим процесс схода стеблей с ленточного транспортера. В точке А на стебли действуют сила тяжести О (Н) и центробежная сила Рц . Отрыв стеблей от полотна будет происходить при условии
После отрыва стебли, касающиеся транспортера в точке А, будут перемещаться по траектории А А, а верхние стебли - по траектории С0С. Так как высота падения стеблей небольшая, то сопротивление воздуха и взаимодействие стеблей можно не учитывать, поэтому указанные траектории будут представлять собой параболы. В начальный момент свободного движения стебли в точках А и С0 имеют скорости [6]
Запишем уравнения перемещения стеблей в плоскости ХОУ, перпендикулярной направлению движения жатки:
Учитывая, что ГА() = Н и Гс = Н + к , и решая приведенные уравнения, находим значение
Следовательно, ширина валка зависит от скорости транспортера, высоты к слоя стеблей на
нем и расстояния Н между нижней линией валка и рабочей ветвью полотна и ограничивается шириной подборщика Ьподб.
Рц = то2г > mg = О или о1 г > g,
(15)
откуда
(16)
г
3А =ог = 3Т и Зс = (От + к).
(17)
ХА = #А*А и Уа
1
(18)
ХС = и УС
>
(19)
Ширина валка:
Ьв = Ха1 - Ьподб .
(20)
Следует учитывать также влияние скорости передвижения жатки на ширину валка, так как фактически стебли будут перемещаться в пространстве при свободном полете за счет совокупного воздействия скоростей и (рис. 6) [2, 4, 7].
Ьв, м 3
2.5 2
1.5 1
0,5 0
1
Рис. 6. Изменение расчетной ширины валка в зависимости от скорости движения жатки $м
при постоянной скорости транспортера
Заключение. Исходя из вышеизложенного, необходимо чтобы скорость движения полотен транспортеров порционной жатки в режиме выгрузки равнялась скорости движения мобильного средства. Экспериментальные исследования порционной жатки показали, что для формирования валков, удовлетворяющих агротребованиям, скорость транспортера должна быть 2,5—3,0 м/с. Установлена ширина валка, которую должна формировать порционная жатка.
Литература
1. Дзюбло А.Ф. Совершенствование технологии раздельной уборки // Сельское хоз-во Северного Кавказа. - 2000. - № 6. - С. 30-32.
2. Константинов М.М. Проблемы совершенствования уборочных процессов в условиях Южного Урала // Техника в сельском хозяйстве. - 2000. - № 4. - С. 35-36.
3. Смагин Н.К., Боровинских Н.П. Жесткость широкополосных валков. Повышение производительности и качества работы зерноуборочных и зерноочистительных машин. - Челябинск, 1989. - С. 15-23.
4. Кузьмин А.В. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин. - М.: Гостехиздат, 1983. - С. 56-57.
5. Дьячков В.К. Машины непрерывного транспорта. - М.: Машгиз, 1961. - С. 128-130.
6. Мещеряков В.А., Недовесов В.И. Исследование скоростных жатвенных машин // Сб. работ по механизации и электрификации с.-х. производства / ВНИИМЭСХ. - Ростов-на/Д., 1967. - Вып. 10. - С. 143-153.
7. Смагин Н.К., Боровинских Н.П. Жесткость широкополосных валков. Повышение производительности и качества работы зерноуборочных и зерноочистительных машин. - Челябинск, 1989. - С. 15-23.
