Приводная цепь для сельскохозяйственных машин Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 631.171

ПРИВОДНАЯ ЦЕПЬ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН

© 2007 г. А.А. Серёгин, Е.В. Усова

Анализ работы сельскохозяйственных передач со втулочно-роликовыми цепями указывает на ряд негативных аспектов применения этой конструкции в сельскохозяйственных машинах и орудиях. Основные проблемы использования этой конструкции, применительно к сельскохозяйственным машинам, заключаются в следующем:

1. Невозможность применения надёжной долговременной смазки передачи.

2. Неравномерный износ отдельных звеньев цепи в процессе работы.

3. Некорректное решение по конструкции натяжных устройств для холостой цепи, повсеместно приводящее к возникновению в передаче значительных дополнительных нагрузок.

4. Низкий уровень точности изготовления звёздочек в части их радиального биения.

5. Отсутствие возможности в выборе грузоподъёмности цепи в пределах одного и того же шага.

6. Несоответствие экологическим требованиям в части загрязнения среды при рекомендуемой смазке передачи поливом смазочным материалом.

По совокупности этих и других причин цепные передачи всё более и более вытесняются ремёнными передачами, хотя последние по многим основным параметрам, в конкретных случаях, существенно хуже, чем цепные.

Поэтому сейчас и в будущем цепные передачи будут занимать определённую нишу. По данным конструкторского бюро завода «Краснодарсельмаш», вту-лочно-роликовые цепи применяются более чем в 240 наименований сельскохозяйственных машин и оборудования. В связи с этим совершенствование их конструкции является актуальной задачей.

Упомянутые выше недостатки, присущие сельскохозяйственным цепным передачам, во многом находят своё положительное решение в выполненных нами разработках. Ниже приводится описание новой

конструкции цепи, которая может применяться в машинах и механизмах сельскохозяйственного назначения в зависимости от их назначения и особенностей эксплуатации.

Цепь состоит из трёх типоразмеров деталей: цилиндрического валика, пластинчатых или специального профиля, внутренних звеньев и пластинчатых наружных звеньев. Отметим, что в конструкции новой цепи отсутствуют малонадёжные и сложно изготавливаемые втулки и ролики, что значительно упрощает и удешевляет производство и повышает надёжность в эксплуатации.

Общий, принципиальный вид конструкции цепи показан на рис. 1.

1

п п

LI U

Рис. 1

Как видно из рисунка, форма внутренних звеньев такова, что внутри пластинчатого набора или монолитного профиля образуется полость, которая при изготовлении цепи или перед эксплуатацией заполняется смазочным материалом.

С целью расширения возможностей для выбора цепи той или иной грузоподъёмности для конкретной передачи и условий её работы предлагается изготавливать несколько серий цепей одного и того же шага. Нами же для цепей шага 19,05 мм, в качестве примера, предлагается четыре серии,

Основные технические характеристики этих типоразмеров приведены в табл. 1.

Таблица 1

Основные сравнительные характеристики серийной и опытных цепей разных серий шага 19,05 мм

Серия Валики, мм Пластины, мм Объём смазки, см3 / пог. м Грузоподъёмность, кН Масса

Диаметр, мм Габарит по ширине

max % к сер. кг / пог. м % к сер.

Толщина Количество

Особо лёгкая 9,53 22 3,0 4 8,6 2,0 57 1,5 79

Лёгкая 9,53 27 3,0 5 13,0 3,0 85 1,8 97

Средняя 9,53 30 3,0 6 17,3 4,0 113 2,1 110

Тяжёлая Стандарт 19,05 мм 9,53 5,94 33 33 3,0 2,5 7 4 21,6 0 5,0 3,5 142 100 2,4 1,9 126 100

Из таблицы видно, что все опытные серии выполняются из трёх одинаковых деталей при разной длине валиков и количестве внутренних звеньев. Сортамент материала тоже одинаков. Это сводит к минимуму производственные издержки при изготовлении, тем более что в конструкциях отсутствуют такие сложные детали стандартных цепей как втулки и ролики.

Кроме того, видно, что цепь средней серии при меньшей ширине и лишь на 10 % большей массе (имеются возможности к уменьшению) имеет на 13 % большую грузоподъёмность, чем серийный аналог. При одинаковой же ширине и всего лишь на 26 % большем весе, что при доработке может быть существенно снижено, цепь тяжёлой серии имеет большую грузоподъёмность на 42 % чем серийный аналог. И это притом, что все серии имеют значительный запас смазочного материала, а, следовательно, возможность работать длительное время с гарантированной смазкой, чего не имеется у стандартных аналогов.

Можно определить и более тяжёлые серии цепи того же с высокой степенью унификации деталей, но по грузоподъёмности превышающей таковую у стандартной цепи с шагом 25,4 мм.

Подобные проработки можно выполнить и для серий цепи с шагом 25,4 мм, которые неизбежно приведут к отказу от применения в сельском хозяйстве цепи шага 38,1 мм, если не окажутся существенными другие мотивы кроме грузоподъёмности, например, в размещении на цепи некоторых рабочих органов типа скребков транспортёров и т. п.

Основным параметром цепи является её грузоподъёмность как характеристика, обеспечивающая долговечность. Одним из геометрических элементов, определяющих грузоподъёмность шарниров цепи, является проекция опорной поверхности шарнира, в которой определённое значение имеет диаметр валика. Это следует из общепринятого выражения:

Fш = dl[q],

где d - диаметр валика; l - длина шарнира; И - предельно допустимое давление в шарнире.

Однако для новой цепи диаметр валика и ширина полукольца пластины вокруг него для заданного шага цепи имеют жёсткую зависимость. Используя обозначения схемы на рис. 2, эту зависимость можно представить в следующем виде:

d = / - 2к - 5.

Зазор 5 между соседними наружными пластинами должен быть минимальным, порядка 1,0...1,5 мм, чтобы обеспечивалась максимально возможная величина к.

Для внутренних звеньев новой цепи разных серий величина к может назначаться существенно меньшей, в зависимости от величины нагрузки и числа пластин,

образующих внутреннее звено. Однако при этом должно учитываться уменьшение этой величины вследствие износа внутренних поверхностей при эксплуатации. В любом случае при найденном диаметре валика, который в пределе может в два раза превышать диаметр аналога, величина принятой ширины полукольца звеньев должна по условиям прочности удовлетворять выражению

Р = 0,74т(Ь - d)[п]S,

где Ь - ширина пластины в районе шарнира, мм; S -толщина пластины, мм; т - число пластин, образующих внутреннее звено; [а] = 665.735 Н/мм2 - допускаемое напряжение на растяжение материала пластины.

f

Рис. 2

Выступающие концы валиков, обеспечивающие зацепление со звёздочкой не подлежат расклёпыванию, как это имеет место у стандартных втулочно-роликовых цепей. Так как наружные звенья входят во внутреннее, свободное пространство звёздочек, сдвигание их во вне не имеет места, и они достаточно надёжно удерживаются за счёт натяга.

Проведёнными экспериментальными исследованиями макетов новой цепи шага 19,05 мм в течение 382 часов было установлено вполне удовлетворительное обеспечение шарниров смазкой. При этом после разборки цепи имело место наличие в полостях примерно половины первоначально заложенного смазочного материала. Это позволило сделать вывод, что запаса смазочного материала достаточно для работы ещё в течение примерно 600 часов.

Учитывая, что сезоны эксплуатации машин в сельском хозяйстве не превышают указанного срока, можно утверждать, что найдено вполне удовлетворительное решение проблемы смазки открытых цепных передач сельскохозяйственных машин.

Конструкция официально признана изобретением.

Выводы

1. Предложена принципиально новая конструкция приводной пластинчатой цепи сельскохозяйственного назначения, позволяющая обеспечивать надёжной смазкой в безуходном режиме в течение сезона полевых работ.

2. Конструкция новой цепи позволяет выполнять из одинаковых деталей несколько серий цепи одного и того же шага, но с разной грузоподъёмностью.

3. В новой конструкции имеется возможность существенно увеличивать диаметр валиков, что повышает грузоподъёмность шарниров в сравнении со втулочно-роликовой цепью того же шага.

Литература

1. Воробьёв Н.В. Цепные передачи. - М.: Машиностроение,

1968. - 251 с.

2. Ивашков И.И. Пластинчатые цепи. Конструирование и расчёт. - М.: (ВНИИПТМАШ), Машгиз, 1960. - 264 с.

Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия, г. Зерноград 17 октября 2006 г.

УДК 631.365.32:519.711.3

ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ АКТИВНОГО ВЕНТИЛИРОВАНИЯ ПРИ РЕГУЛИРОВАНИИ ПОДАЧИ ВЕНТИЛЯТОРА

© 2007 г. А.Н. Васильев

Активное вентилирование менее энергоемкий процесс, чем сушка зерна в зерносушилках. Для увеличения производительности установок может увеличиваться подача вентилятора. Это может производиться избирательно, в зависимости от параметров атмосферного воздуха и зернового слоя [1]. В этом случае возможно значительное увеличение энергии потребляемой вентилятором. Поэтому необходимо рассчитывать и производительность вентилятора и время его работы с данной производительностью, что бы обеспечить наименьшие энергозатраты на сушку.

Общее энергопотребление 2Эна активное вентилирование складывается из энергии потребляемой вентилятором Эв и энергии потребляемой калорифером Эк:

^ 1,10>р

X Э=Эв+Эк=: *

-тв+qс by в(т вых i вх/ ;

3600-100п

где Q - производительность вентилятора, м3/ч; Р -напор вентилятора (сопротивление зернового слоя), Па; п - КПД вентилятора, от. ед.; тв - время работы вентилятора (время вентилирования зерна), ч; СВ -удельная теплоемкость воздуха, Вт-ч/кг-°С; уВ - плотность (удельный вес) атмосферного воздуха, кг/м3; Твых - температура воздуха на выходе калорифера, °С; Твх = Татм - температура воздуха на входе в калорифер (атмосферного воздуха), °С; тк - время работы калорифера, ч.

Сопротивление зернового слоя (при постоянной скорости воздуха по толщине слоя) определяется из выражения

Рзс = (av + bv ) l,

(1)

где V - скорость воздуха, проходящего через зерновой слой, м/с; а, Ь - опытные коэффициенты, зависящие от культуры, влажности и плотности. Среднелогариф-мическое значение скорости (м/с) найдем как [2]

V -V

V — вх вых

СР " V ln- вх

Vв

При использовании в качестве критерия оптимальности величины энергозатрат необходимо обеспечить сохранность зерна, т.е. высушить его в сроки, обеспечивающие сохранение его качеств. В таком случае необходимо иметь выражение, позволяющее рассчитать время сушки зернового слоя в бункере при заданных параметрах агента сушки: Твх, Рвх, ¥вх; исходных данных зернового слоя Ж0, 00.

Для описания процесса тепло-влагообмена В.И. Анискиным [2] использовано критериальное уравнение, разработанное с использованием методов теории подобия [3]:

Н 0 = | (К 0, а в ,Яе, |),

где Н0 - критерий гомохронности (критерий Фурье), характеризует масштабное преобразование времени; К0 - критерий Коссовича, выражает специфическую форму критерия фазового превращения и характеризует соотношение между теплом, затраченным на испарение влаги, и теплом, затраченным на нагревание зерна; см - критерий Гухмана, характеризующий потенциальные возможности воздуха как сушильного агента; Яе - критерий Рейнольдса, характеризующий гидродинамический режим движения сушильного агента в зерновом слое.

С использованием результатов экспериментов получено [2] критериальное уравнение для расчета длительности сушки зерна в толстом слое до конечной влажности Жк = 14 %, при постоянной скорости воздуха УСр:

Н°

50,0-10-5 K°°>95 О9 Re°'31( ^