CC BY
31
Рисунок. Зависимости чистоты теребления ат (1), потерь семян вс (2), растянутости ленты ся (3) и повреждений стеблей dc, влияющих на выход длинного волокна (4) от угла поворота Ь теребильного аппарата при работе агрегата в фазе ранней желтой спелости льна на прямостоящем (а) и полёглом (б) стеблестое.
имодействия---------0,204. Влияние на потери семян вс
соответственно равно 0,333; 0,328 и 0,101, на растянутость ленты ся — 0,273; 0,333 и 0,034, на повреждения стеблей dx, влияющих на выход длинного волокна — 0,275; 0,333 и 0,107. При обработке экспери-
Jlumepamypa.
1. Быков Н.Н. Расчет транспортных средств для перевозки продукции от уборочных агрегатов//Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1981. -№ 1. - С. 33-35.
2. Писарчик А.В. Исследование и обоснование параметров льнотеребильного аппарата. Дис.... канд. техн. наук. — Мн., 1969. - 190 с.
3. Хайлис ГА. Теория и расчет льноуборочных машин: Тр./Великолукский с. -х. институт. — Елгава. - 1973. - Вып. XXVI. - 333 с.
4. Кондрашук П.К., Хайлис ГА., Морозов Ю.Г. Повреждения стеблей льна в теребильных аппаратах//Лен и конопля. — 1962. —№7,— С. 29-33.
5. СТО АИСТ8.9-2004. Стандарт организации. Испытания сельскохозяйственной техники. Машины для уборки льна. Методы оценки функциональное показателей. — 46 с.
6. Кулаичев А.П. Методы и средства анализа данных в среде Windows. STADIA. Изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: Информатика и компьютеры, 1999. — 344 с.
ментальных данных были получены адекватные регрессионные модели (в виде парабол второго порядка) чистоты теребления ат, потерь семян вс, растянутости ленты с и повреждений стеблей (1с в зависимости от угла поворота уЗ теребильного аппарата.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАТРАТ МОЩНОСТИ НА ОБОРАЧИВАНИЕ ЛЕНТЫ НЕОЧЕСАННОГО ЛЬНА
Р.А. РОСТОВЦЕВ, кандидат технических наук
В.И. ДМИТРИЕВ, инженер
ВНИПТИМЛ
В связи с тем, что в последние годы все большее применение находит технология раздельной уборки льна-долгунца возникла необходимость проведения исследований подбирающе-оборачивающих устройств при работе с неочесанными лентами.
Одна из важных задач повышения их эффективности — уменьшение энергозатрат на выполнение технологического процесса, для оценки которых используется показатель мощности. Его величина определяется по формуле
Н = РУ[р (1)
где Р — сила необходимая для преодоления сопротивлений при перемещении ремня и стеблей; Уп— скорость перемещения.
Если принять, что стебли льна не скользят по ремню, а лента не растягивается при перемещении, то Ул можно принять, равной скорости ремня Уг Силу Р, согласно [ 1], можно определить из выражения Р = Р6+РП + Р+РТ + Р+РК, (2)
где Рб, Рд, Рз, Рг Ри и Рк — силы, необходимые соответственно для привода в движение подбирающего барабана, для подъема стеблей до точки А (рис. 1), для преодоления сопротивлений при повороте стеблей, для транспортирования стеблей и преодоления их трения о прижимные прутки, для преодоления сопротивления вследствие жесткости ремня и его изгиба в зоне подбирающего барабана и для преодоления сопротивления вследствие закручивания ветвей ремня.
Силы Рб, Рп, Ри и Р можно определить по формулам [1]:
Р6 = М/(Яб + 0,5<5Л
где М6 — крутящий момент барабан, — радиус барабана, д — толщина ремня;
Рис. 1. Схема работы подборщика-оборачивателя. 1 — ведущий шкив; 2 — подборщик; 3 — перекрестный ремень; 4 -стебли льна.
Рп=т1ту1)/Ур,
где В — ширина захвата теребильного аппарата, которым были получены ленты льна; g — ускорение свободного падения, /г — высота точки А над землей, /в — густота стеблестоя (число стеблей на 1 м2 поля до теребления), тс — масса одного стебля;
Р =к 5„,
К ж 0’
где кж — коэффициент, учитывающий жесткость ремня, равный 0,01...0,02 [2], ^ — сила натяжения ведомой ветви ремня.
где кз — коэффициент сопротивления при закручивании ремня; <р — угол закручивания ремня.
Сила Р была ранее определена [3], как
Р=М-<р,
где М — сопротивление воздуха, величина которого зависит от того все стебли ленты преодолевают его или стебли только одного ряда [3].
Силу необходимую для транспортирования стеблей и преодоления их трения о прижимные прутки определим, воспользовавшись формулой, отражающей зависимость удельного сопротивления стеблей сжатию от их плотности [4]:
Р> = Р„[ехр[а (1 -Я0/Я )]-1] (3)
*
где рег и аг — константы, характеризующие свойства стеблей и их начальное состояние (для сухих стеблей льна рк = 0,012 кН/м, аг = 8,4...8,7; для свежевы-теребленных—/>вг = 0,015 кН/м, аг = 7,3...7,8);Яи2о — коэффициенты заполнения сечения соответственно в сжатом и свободном состоянии, которые равны Я =
=гЧ2 Щ — *)] ИК = (п(1с 0/(411Х Гда1 - ширина камеры сжатия; (1с — средний диаметр стеблей; г'ж—число стеблей в камере; Ь0 — первоначальная длина камеры сжатия; 5 — ход поршня на участке /.
Стебельная масса перемещается в ручье под действием удельных сил трения г и реакции со стороны пальцев рз (рис. 2).
Для надежного удержания ленты растений над ремнем транспортера устанавливают прижимные прутки. Они могут быть подпружиненными, то есть происходит постоянное поджатие стеблей к транспортеру, или жесткозакрепленными, когда расстояние й от ремня до транспортера строго фиксировано. В последнем случае процесс может протекать в двух вариантах в зависимости от толщины ленты льна. Первый она мала и стебли перемещаются, не контактируя с прижимными прутками, или в случае, когда транспортер расположен над ними, скользят по пруткам, прижимаясь силой собственной тяжести. Во втором варианте толщина ленты равна или больше расстояния между прутками и транспортером. Здесь поджатие стеблей, помимо силы тяжести, осуществляется еще и за счет действия сил сопротивления стеблей сжатию, которые вызывают реакцию рд. Для нас интерес представляет второй вариант,
так как в этом случае действуют наибольшие силы сопротивления стеблей перемещению.
При перемещении стеблей транспортером они взаимодействуют с одной стороны с прижимными прутками, с другой — с ремнем и закрепленными на нем зубьями. Возникающее вследствие этого внутри слоя напряжение вызывает реакции со стороны прутков и ремня с зубьями, а также силы трения.
Спроецируем все силы, действующие на стебли, на направление их транспортирования. При этом силами тяжести стеблей и реакцией с обратной стороны пальца пренебрегаем, так как они малы, по сравнению с силами трения т п, возникающими вследствие направленного движения стеблей (рис. 2). По условию равновесия получим:
тт(Х - 0,5пЫ/Ьтр) - 2гЬ + (и 13 к3 Ь/Ьт)сЩа + + и^Х/Хмр = °, (4)
где тт, тп и тз — интенсивные силы трения соответственно между стеблями льна и транспортером, между стеблями льна и двумя прижимными прутками, между стеблями льна и зубьями; п — число зубьев; Ъ — ширина основания зуба; —
высота зуба; а — угол наклона образующей зуба к основанию; 1тр — длина транспортера.
Примем что давление равномерно распределено по всей длине контакта, тогда силы трения будут равны хт = црр9, хп =цпрдит} = /.(,/)„ а уравнение (4) примет вид
ИрРд(1- - 0,5пЫ/Ьщ) - 2д„/)/ +(пц,р^//Ьтр)с!^ + + пР3Ь31/1тГ О, (5)
где ц3 — коэффициент трения стеблей льна с зубьями.
Если зубья выполнены на боковой кромке ремня, то стебли контактируют со всей его плоскостью и уравнение (5) приобретает вид
РдЬ - 2цп рд1 + (пи, р3к^/Ьт)с^а + пр3 к} I/
/Кг 0. ' (6)
В уравнениях (5) и (6) первое, третье и четвертое слагаемые характеризуют усилие, которое необходимо приложить к ремню для преодоления сил трения стеблей с прутками и перемещения ленты растений. Кроме того, необходимо учесть, что ремень с обратной стороны также контактирует с двумя прутками. Будем считать, что у ремня более высокий модуль упругости, чем у стеблей льна, и он практически не деформируется под воздействием стебельной массы, тогда удельное давление ремня на прутки можно считать равным рд. В противном случае для его определения необходимо принимать во внимание деформацию ремня. Таким образом, с учетом (3) суммарная сила необходимая для перемещения стеблей будет равна:
РТ= 2ЬРМ*п +^)[ехр[а(1 - (4/г/0)/(тп/с2))] -- П,
где//лр — коэффициент трения ремня с направляющими прутками.
А сила Р с учетом (2):
Р = М/(Кб + 0,56) + №Ы т V)/У + М • <р + + 2Х/>>п + ^)[ехрК(1 - (4к/0)/(л&))} - 1] + + Б0(,кж + к<р). (7)
Определим как зависит мощность от силы начального натяжения ремня Б/г
Из теории ременной передачи известно соотношение [5]
+ ^ = 2^ (8) где 5, - сила натяжения ведущей ветви ремня. С другой стороны
Ъ-З^Р- (9)
Решая совместно уравнения (7), (8) и (9) можно найти зависимость силы Р от начального натяжения ремня, после чего, согласно фор-
борщика-оборачивателя в зависимости от силы предварительного натяжения ремня при разном числе стеблей на погонном метре ленты льна.
муле (1), умножив полученное выражение на скорость ремня V, определить зависимость мощности от силы начального натяжения ремня 5^. С помощью выведенной после всех проделанных действий формулы мы рассчитали мощность и построили графики (рис. 3) ее зависимости от предварительного натяжения ремня при следующих свойствах стеблей льна и параметрах подборщика-оборачивателя: кж= 0,01, к = 0,01, У= 2 м/с, <р = ж, М. = 0,01 Н-м, Я,— 0*2 м, В = 1,52 м, /г = 1 м, тс = 1,5-Ю3 м, К = 1,5 м, д = 0,01 м, Ь — 1,2 м, /ап = 0,6, цп = 1,0, Л = 0,025 м, Хо = 0,2, с! = 2,0-10 3 м, 7 =1 м, 1к =0,3 м, к = 0,01 Н/с-м2, к' = 0,02 Н/с-м2.
Полученные результаты показывают, что с увеличением силы предварительного натяжения ремня растет потребная мощность, но наибольшее влияние на ее величину оказывает число стеблей на 1 погонном метре ленты. В этом случае растет толщина ленты, а значит и давление на прижимные прутки. Одновременно увеличиваются силы трения стеблей о прутки, которые оказывают сопротивление при перемещении ленты. Регулировать давление стеблей на прижимные прутки, а значит, контролировать энергозатраты можно, изменяя расстояние между ремнем и прутками. Минимальное давление, создаваемое прутками, должно обеспечивать такие силы трения, которые бы могли удерживать стебли льна на заданной траектории в момент их оборачивания.
Литература.
1. Горбовий А.Ю. Дослідження технологічного процесу і обгрунтування параметрів пристроів для перевертання стебел льону: Автореф. Дис.... канд. техн. наук. — Луцьк, 1997. — 19с.
2. Хайлис Г.А. Элементы теории и расчет льноуборочных машин. — М: Машгиз, 1963. — 149с.: ил.
3. В. И. Дмитриев. Определение силы сопротивления при оборачивании ленты неочесанного льна. //Достижения науки и техники АПК. — 2006. №4. С. 27-29
4. Ковалев Н.Г., Хайлис Г.А., Ковалев М.М. Сельскохозяйственные материалы (виды, состав, свойства). Учебное пособие. — М.: ИК «Родник», журнал «Аграрная наука», 1998,- 208 с.
5. Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей вузов / М.Н. Иванов, В А. Финогенов— 7-е изд., перераб. и доп. — М.:Высш. шк., 2002. — 408 с.: ил.
