CC BY
5УДК 631.10
Бекаров А. Д. Bekarov A. D.
ПАРАМЕТРЫ ПОЛЕТА ЧАСТИЦ ВОРОХА, ОБРАБАТЫВАЕМОГО НА КОНВЕЙЕРНОМ РЕШЕТЕ, С УЧАСТИЕМ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА
PARAMETERS OF FLYING PARTICLES OF THE VOROCHA, PROCESSED ON A CONVEYOR SOLUTION, WITH PARTICIPATION OF AIR FLOW
В статье аналитическим методом определены параметры, характеризующие полёт частицы вороха от момента её отрыва от поверхности конвейерного решета до падения на него для случая, когда в процессе сепарации зернового вороха, кроме конвейерного решета, участвует также воздушный поток, создаваемый вентилятором. Причем, эти параметры определены как для случая горизонтального расположения конвейерного решета в комбайне, так и для его наклонного расположения в этой машине.
Установлено, что средняя скорость полёта частицы вороха всегда меньше линейной скорости решётчатого полотна конвейерного решета.
В статье отмечается, что аналитические выражения, определяющие параметры полёта частицы вороха, для случая работы конвейерного решета с участием вентилятора, справедливы прежде всего для зерна и других примесей вороха, имеющих малую парусность. На частицы вороха, имеющих малую массу и большую парусность (полова, сухие частицы сорняков), влияние воздушного потока вентилятора более значительное и выведенным аналитическим выражениям параметры их полёта не подчиняются, и зависят, главным образом, от коэффициента парусности каждой такой частицы.
Ключевые слова: зерновой ворох, комбайн, очистка, сепарация, зерно, примеси, параметр, высота, траектория, скорость, вектор, конвейерное решето.
In the article, the analytical parameters determine the parameters characterizing the flight of the heap particle from the moment of its detachment from the surface of the conveyor sieve to its fall for the case when the air flow created by the fan also participates in the process of separation of the grain heap apart from the conveyor sieve. And these parameters are defined both for the case of a horizontal arrangement of the conveyor sieve in the combine, andfor its oblique location in this machine.
It is established that the average speed of flight of a heap particle is always less than the linear velocity of the lattice web of the conveyor sieve.
The article notes that analytical expressions determining the flight parameters of a heap particle, for the case of a conveyor sieve with the participation of a fan, are valid first of all for grain and other heap mixes having a small sail. The parameters of the heap having a small mass and large sail (the weed, dry weed particles), the effect of the fan air flow is more significant, and the parameters of their flight are not subject to analytic expressions and depend mainly on the sail factor of each such particle.
Key words: grain heap, combine, cleaning, separation, grain, impurities, parameter, height, trajectory, speed, vector, conveyor sieve.
Бекаров Аламахад Дошаевич -
кандидат технических наук, доцент кафедры механизации сельского хозяйства, ФГБОУ ВО Кабардино-Балкарский ГАУ, г. Нальчик Тел.: 8 928 690 14 89
Bekarov Alamakhad Doshaevich -
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Department of Agricultural Mechanization, FSBEI HE Kabardino-Balkarian SAU, Nalchik
Tel.: 8 928 690 14 89
Траектория полета частицы вороха, подброшенной конвейерным решетом, криволинейна и скорость этой частицы в разных точках этой траектории различна как по величине, так и по направлению.
Определим среднюю скорость полета частицы вороха. Эта скорость может быть определена отношением дальности полета частицы ко времени этого полета, т. е.
^тсс:
к =
(1)
С учётом значений хтах и определенных в предыдущей статье [1], имеем:
V. -
лп а
!
) — У0соз(7
Подставив вместо У0 её значение, также определённое в [1], имеем:
= Упсоб<ст^ зт2 а + к2соБ2а,
или
Уч = Упсозо^1 -0,69 соя2 а
(2)
Как видно из (2), средняя скорость полёта частицы, подброшенной конвейерным решетом, зависит от скорости этого решета, а также от диаметров роликов несущей цепи решета и вибратора.
При приемлемых (с точки зрения работоспособности системы «конвейерное решето-вибратор») значениях углов о и а сомножитель, входящий в выражение (2), меньше 1, т. е.
саяоу! - 0.69соя2а < 1
Поэтому средняя скорость полёта частицы вороха всегда меньше линейной скорости конвейерного решета. Так, например, для случая, когда диаметр ролика вибратора D=20 мм, угол наклона решета к горизонту у=120, углы а=59009' и о=59001' скорость Уч(ср), как видно из рисунка 1, более чем в 2 раза меньше скорости решета Vл.
Скорость полёта частиц вороха может быть изменена при участии воздушного потока в работе конвейерной очистки. Пусть частица вороха подброшена конвейерным решетом, расположенным в комбайне под углом у к горизонту, в точке О (см. рис. 2).
Разместим в этой точке начало координатных осей. Решето сообщило частице ско-
рость У0, величина и направление которой определены в [1]. На рассматриваемую частицу в данном случае действует также воздушный поток, имеющий скорость и и направление, определяемее углом & между вектором этой скорости и горизонтальной осью х координат.
Рисунок 1 - Средняя теоретическая скорость Уч(ср) полёта частицы, подброшенной конвейерным решетом в зависимости от его линейной скорости (Ул)
Рисунок 2 - Схема к характеристике траектории частицы вороха, подброшенной конвейерным решетом и испытывающей воздействие воздушного потока
Результирующая скорость частицы Ук с учётом воздействия воздушного потока равна:
(3)
Vя2 = V2 + и2 - 2Уоисояа
Угол ю устанавливается из выражения (см. рис. 2)
С учётом (4) выражение (3) принимает вид
г 2 VnUcos[n-{<i-e)] = г , и2 ■ -- - - — ( ^
п = п +- "
V^ + U-+ 2V„Ucos(a- 0)
Учитывая, что
Vq = + к2 cos2 а,
выражение (5) может быть представлено в
виде:
VR = Jy?(sin2a 4- k2cos2a) + U2 + 2VsUcos(a - 6^V?(sin2a + k
2 cos2 a,
(6)
В рассматриваемом случае движется частица вороха, подброшенная под углом к горизонту при воздействии на неё воздушного потока. Уравнение траектории её движения может быть представлено:
где: /1 - угол между векторами скоростей воздушного потока и результирующей УК.
Угол /] может быть определён с использованием известного соотношения для косоугольных треугольников
у = xtgfc + в) -
qx
[гvScosHfi+ti]'
(7)
sinf± —
V0sin(ji>
v„
С учётом (4) и (6) имеем:
Максимальные величины дальности и высоты полёта частицы вороха при участии в процессе сепарации воздушного потока могут быть определены по следующим выражениям:
при горизонтальном в комбайне расположении конвейерного решета:
= [V$sin2 (Д + e)]q
-1.
(8)
(9) (10)
при наклонном (под углом у к горизонту) расположении конвейерного решета в комбайне:
[V2cos(_f + 0} sill (f± + 0 - у)] ■ (_q ■ cosy')
(11)
У*™ = lV£c°s(.f + e)tgYsin (Д + 0 - y)] ■ (2qcosr) 1
Таким образом, параметры полёта частиц вороха, сепарируемого на конвейерной очистке зерноуборочного комбайна, могут быть рассчитаны при технологическом расчёте этого рабочего органа по аналитическим выражениям, представленным, как в этой статье, так и в предыдущей [1].
Однако, следует заметить, что параметры дальности полёта, его высоты, определённые по выражениям, представленным в данной статье, справедливы преимущественно для частиц зерновой фракции обрабатываемого вороха. Частицы половы, имеющие значительно больший коэффициент парусности чем частицы зерновой фракции, при работе
(12)
конвейерной очистки с вентилятором могут иметь и высоту и дальность полёта, значительно превышающие эти параметры для частиц зерновой фракции вороха. Этим, собственно, и мотивируется, как известно, использование воздушного потока как в очистках зерноуборочных комбайнов, так и в стационарных машинах для очистки и сортировки зерна.
Выводы. 1. Выявлены аналитические выражения, позволяющие определить основные параметры полёта частицы вороха, подброшенной на конвейерном решете в случае воздействия на нее воздушного потока.
2. Установлено, что упомянутые параметры (их величины) зависят помимо прочего также от угла воздействия воздушного потока на частицу, от того, каков угол между вектором скорости частицы, полученной от воздействия на неё вибратора, и вектором скорости воздушного потока. Чем меньше этот угол, тем результирующий вектор будет больше.
3. Материалы статьи могут быть использованы (в исследовательской работе и при технологическом расчёте рабочего органа конвейерного типа для очистки зернового вороха в комбайне) научно-исследовательскими и проектными учреждениями.
Литература
1. Бекаров А.Д. Параметры движения частиц зернового вороха, подброшенных конвейерным решетом комбайнового ворохо-очистителя // Известия Кабардино-Балкарского ГАУ. 2018. №1. С. 21-25.
КеГегепсе8
1. Бвкагву А.Э. Parametry dvizheniya chas-tits zernovogo vorokha, podbroshennykh ^п-vejernym reshetom kombajnovogo vorokho-ochistitelya // Izvestiya Kabardino-Balkarskogo GAU. 2018. №1. S. 21-25.
