CC BY
39
УДК 631.358.001:633.521 Д.Г. Фадеев, аспирант
Государственное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации льноводства»
теоретический анализ отгиба стеблей зубьями очесывающего барабана в льноуборочной машине
В ГНУ ВНИПТИМЛ разработана льноуборочная машина, в которой для повышения качества работы и снижения энергозатрат предусмотрен последовательный очес семенных коробочек со стеблей [1]. Схема очесывающего аппарата машины показана на рисунке. На ней изображен трехгребневой очесывающий барабан с зажимным транспортером, расположенным под углом в к оси барабана с тем, чтобы обеспечить последовательный очес стеблей. Гребни (далее зубья) А1В1, А2В2 и А3В3 движутся при вращении барабана так, что зубья остаются параллельными себе, т. е. зубья совершают поступательное круговое движение. Начала А1, А2 и А3 зубьев движутся по окружности с центром О1, а концы В1, В2 и В3 зубьев — по окружности с центром О2. Зубья вертикальны и поочередно пронизывают ленту стеблей, отрывая от нее семенные коробочки. При этом лента стеблей под действием движущихся зубьев изгибается на угол у в плоскости, перпендикулярной
а)
б)
!!! Схема трехгребневого очесывающего аппарата с расположенным под углом р зажимным транспортером:
а — вид сбоку; б — вид сверху: 1 — зажимной транспортер; 2 — стебель льна; 3 — очесывающий барабан; в — составляющие скорости $т
оси барабана и очесываемая часть ленты оказывается на уровне Р2Р1РА2. Очес стеблей зубьями начинается в точке Р. Кроме изгиба на угол у стебли изгибаются в плоскости нахождения очесываемой части стеблей. Для рассмотрения этого явления примем следующие допущения:
а) стебли, пронизываемые зубьями, вследствие своей упругости не прогибаются вниз, а, оставаясь между зубьями, прижимаются к верхним частям гребней;
б) при очесе стебля зубом остальные стебли не мешают захваченному зубом стеблю двигаться вслед за ним;
в) при изгибе стебля сохраняется прямолинейность обоих его частей.
Для анализа данного явления применим к аппарату метод обращения и сообщим всей системе (аппарату) движение с линейной скоростью $т ремней зажимного транспортера, но направленной в противоположную сторону, т. е. со скоростью -$т. Итак, получим $т — скорость ремней и одновременно скорость ленты стеблей относительно оси барабана (или рамы аппарата). При сообщении системе скорости -$т ветви ремней зажимного транспортера остановятся вместе со стеблями (их скорость $т — $т равна нулю), а зубья будут перемещаться в плоскости их движения и одновременно относительно остановившихся стеблей со скоростью -$т.
Выберем систему координат xd1y с началом в точке ^ в левом конце зажатой части й1^1^0 любого стебля 2. Ось х направим влево по стеблю, а ось у — перпендикулярно стеблю в сторону, откуда поступают стебли. Считаем, что стебли в камере очеса не мешают левой части стебля к^^0 следовать за зубьями, которые ее прочесывают. Рассмотрим движение той точки зуба, которая своим движением с угловой ю и линейной — $т скоростями влияет на часть стебля. Сам этот зуб на горизонтальной проекции (вид сверху) находится левее части Н^1 стебля. При этом левая часть ^1^0с0 изгибается в ту сторону, куда ее ведет рассматриваемый зуб. Считаем, что эта левая часть прямолинейна. Соприкасание зуба со стеблем произойдет на горизонтальной проекции в точке ¿а, являющейся горизонтальной проекцией точки Р зуба. Так как в точке Р находится конец зуба, начало которого обозначено Л[ (вид сбоку), то точку Р можно обозначить еще B1 .
Расстояние между точками d0 и d1 (вид сверху), представляющем собой ширину пространства, где зубья на стебли не действуют, называют «мертвой» зоной. На вертикальной проекции (вид сбоку) для данного стебля расстояние а равно расстоянию D1D. Радиус 02D отклонен от горизонтальной оси, параллельной линии D1DA2 стебля, на угол о0, причем sinо0 = (r -13) / r (здесь r — радиус барабана; l3 — длина зуба). Из точек D (вид сбоку) и d0 (вид сверху) начинается очес стебля, причем на горизонтальной проекции очес начинается по всей линии d'0d0d"0, соответствующей положению точки D на вертикальной проекции (вид сбоку). Через промежуток времени t в результате поворота барабана на угол о = rat конец зуба перейдет из положения D в положение С, а очесанная часть стебля окажется равной DC1 (здесь С1 — точка пересечения линии DA2 стебля с линией зуба при условии, что его конец находится в точке С). Проекция точки С на горизонтальную плоскость будет с0; благодаря этому абсцисса x точки зуба, воздействующей на стебель D2D1DC1A2, будет равна d1d0 + d0c0, ордината у — пути его движения по линии, перпендикулярной оси х, начиная от точки d0. Эта ордината зависит не только от времени t, но и от направления скорости $т.
На виде в рисунка увеличенно изображен вектор скорости -$т с которой зуб, очесывающий стебель, движется относительно него в плоскости xd1y после применения метода обращения (это помимо движения зуба относительно стеблей в плоскости, перпендикулярной плоскости xd1y). Разложим скорость -$т на составляющие -$т1 вдоль оси y и -$т2 вдоль оси x (точнее противоположно оси x).
Из векторного построения имеем
-ft т1 = -ft т cos в; -ft т 2 = -ft т sin р.
(1)
Умножая скорость -$т2 на время г, получим путь -$т ^з1пР, на который зуб вместе со стеблем й1^2^1^0с0 или Р2Р1РС1А2 отходит от оси у вправо. Ввиду этого абсцисса х точки зуба, воздействующей на стебель Р2Р1РС1А2, будет меньше суммы + d0с0 на $тйтр. Таким образом,
х = d1d0 + d0с0 -&т^э1пр. (2)
Далее, умножая скорость -$т1 на время г, получим путь -Зтг^Р, на который точка с0 зуба вместе с точкой с0 стебля к^^^0с0 отходит от оси х вверх, ввиду чего ордината этой точки зуба вместе с соприкасающейся точкой с0 стебля
(3)
Наибольшая ширина «мертвой» зоны будет в момент ввода стеблей в камеру очеса — это расстояние d0dJ . Точке d1 (вид б) соответствует точка Р{
(вид а) зажимного транспортера. В зоне ввода стебель зажимается на участке D'1D!1 , которому на горизонтальной проекции (вид б) соответствует расстояние d¡ <¿2 . Стебель при дальнейшем движении ремней перемещается влево (на горизонтальной проекции) вместе с движущимися ремнями. На схеме показан ряд положений таких стеблей.
Расстояние d1d0 = а зависит от ширины aj «мертвой» зоны в момент ввода стеблей в камеру очеса (расстояние d'd ), ширины а2 «мертвой» зоны в момент выхода стеблей из камеры очеса (расстояние ¿'¿1'), длины барабана L и места расположения стебля в транспортере после прохождения им пути по линии ¿1 d1d'[. Если этот путь обозначить буквой 5, то 5 = $т£ Из схемы на рисунке имеем
а = a1 - 5sinP, где sinР = (а1 - a2)/(L/cosр) .
Тогда
или
a = a - 5
a1 a2 о
--------- cos р,
L
a = a -
Ü1 a'2 ftTt cos p.
(4)
Для определения расстояния d0c0 составим суммы проекций сторон многоугольника СО2ОС1 на линию DA2 и линию, перпендикулярную ей. Тогда
r cos o0 = DCX + r cos(o0 + o); r sin o0 = r sin(o0 + o) - C]C.
Решением этих уравнений находим расстояние DCj = d0c0, и глубину С С погружения зубьев в ленту стеблей:
d0c0 = DC1 = r [coso0 - cos (o0 + o); C1C = r [sin(0 + o) - sino0 ].
(5)
Из уравнений (2), (3) с учетом выражений (4) и (5) получим
a, - a2
x = a, - -
L
ft Tt cos p +
+ r [coso0 - cos (o0 + o) - ftтt sinp; y = ft т t cos p.
(6)
Применительно к осям координат на виде б рисунка и с учетом первой формулы систему (6) х = d1d0сх, так как согласно равенству (2) х < d1d0 + + d0с0. По уравнению (3) и второй формуле системы (6) значение у зависит от $т, ї и в и на графике выражается отрезком, перпендикулярным оси х.
Примем у = d1dу. Проведя из точки сх штриховую линию параллельно оси у, а из точки dу штриховую линию параллельно оси х, получим в пересечении точку dи. Соединяя точки d1 и dи, получим линию изогнутой части d1dи стебля.
Обозначим угол отклонения изогнутой части d1dи стебля от его положения до очеса через 0. Тогда
$ т ї008в
(7)
а1 - 0 02 $тї 008 в +
+Г [оОБО0 - 008 (о0 + о) — $тїБІПв
Равенство (7) справедливо при значениях угла о в пределах от 0 до угла Р020, когда заканчивается очес стебля. Угол Р020 = 180о - 2о0. Время г,
в течение которого справедливо равенство (7), находится в интервале
п 2о п
0
ю
(8)
Как видно из равенства (7), угол 0 зависит от $т, ю, г, в, а1, а2, Ь, г и о0. При проектировании очесывающего аппарата льноуборочной машины во избежании повреждений стеблей при очесе необходимо обеспечить как можно меньшее значение угла 0.
Список литературы
Заявка 2006132823 РФ МПК А 01 Б45/06(2006.01). Льноуборочная машина [Текст] / М.М. Ковалев, В.П. Козлов, Р.А. Ростовцев, В.В. Кудрявцев, Д.Г. Фадеев, М.М. Русакова (КБ), Г.А. Хайлис (БД); заявитель ГНУ ВНИПТИМЛ Рос-сельхозакадемии; — № 2006132823/12; Заявл. 14.09.2006.
УДК 631.363
А.К. Курманов, канд. техн. наук
Костанайский инженерно-экономический университет им. М. Дулатова
моделирование технических звеньев системы корм — контактная поверхность винтовой транспортирующей и прессующей машины
Экспериментальным исследованиям подвергали корм в твердом и твердообразном состоянии с целью идентификации процессов винтовых прессующих машин. В зоне упругих деформаций исследовали коэффициент трения соломы по стали на установке для определения триботехнических параметров растительного материала [1]. Исследование свойств твердообразных материалов обосновано необходимостью определения сдвиговых характеристик и получения реологических показателей кормов.
Коэффициент трения исследовали на экспериментальной установке состоящей из основания 1 (рис. 1), электродвигателя 2, ступенчатых шкивов 3 и барабана 4.
Барабан не имеет привода.
Стакан соломодержателя 7 заполняли соломой через окно 11, для чего его наклоняли, сдвинув втулку по оси вверх. Зазор между кромкой стакана и стенкой барабана 4 не превышал 0,5 мм. Его
регулировали вращением стакана на оси. При увеличении зазора возможно выпадение частиц соломы из стакана. Винтами 8 создавали определенное давление на стенку барабана.
Рис. 1. Схема установки для определения коэффициента трения:
1 — оснвоание; 2 — электродвигатель; 3 — ступенчатые шкивы;
4 — барабан; 5 — вал; 6 — поводок; 7 — соломодержатель; 8 — винт;
9 — днище стакана соломодержателя; 10 — стопорная вилка; 11 — окно; 12 — тензозвено; 13 — усилитель «Топаз 3-01»; 14 — осцилограф Н-105
