книги из ГПНТБ / Липкович, Э. И. Процессы обмолота и сепарации в молотильных аппаратах зерноуборочных комбайнов (пособие для конструкторов зерноуборочных машин)
.pdfэ . и . л и п к о в и ч
ПРОЦЕССЫ
ОБмолота и сЕпарации Нб молотильных аппаратах
ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ КОМБЭЙНОВ
в с е р о с с и й с к и й о р д е н а т р у д о в о г о к р а с н о г о з н а м е н и
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ МЕХАНИЗАЦИИ II ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА (ВНИПТММЭСХ)
ПРОЦЕССЫ ОБМОЛОТА И СЕПАРАЦИИ В МОЛОТИЛЬНЫХ АППАРАТАХ ЗЕРНОУБОРОЧНЫХ
К О М Б А Й Н О В
(пособие для конструкторов зерноуборочных машин)
Зерноград
1973
л*
В настоящем пособии рассматриваются технологические процессы обработки хлебной массы в молотильных аппаратах зерноуборочных ком байнов, обмолот и сепарация соломистого вороха, а также элементы ди намики барабана.
На основании проведенного анализа, обширных лабораторных и по левых исследовании установлены рациональные принципы построения кон структивно-технологической схемы молотильного аппарата, описан совме щенный аппарат с чередованием процессов обмолота и сепарации и бара баном диаметром 0,8 м, позволяющий довести пропускную способность комбайна с шириной молотилки 1,2 м до 6,0— 6,5 кг!сек. Приведена мето дика расчета совмещенного молотильного аппарата.
Пособие разработал старший научный сотрудник ВНИПТИМЭСХ кан дидат технических наук Э. И. Липкович.
Ответственный редактор — канд. техн. наук В. А. Богомягких.
Рецензенты — кандидаты технических наук В. А. Черноволов, А. С. Бе-
зин.
4 i
В В Е Д Е Н И Е
Интенсификация сельскохозяйственного производства на основе химизации и комплексной механизации привела к пов семестному увеличению урожайности зерновых культур. На
пример, |
на Кубани нередки |
урожаи |
озимой -пшеницы в |
50 ц/га, |
риса — в 60—70 ц/га. |
Доказана |
возможность полу |
чения урожаев пшеницы и риса в 90 и 100 ц/га. Порожденный высокими темпами развития сельскохозяй
ственной науки и техники прогресс в производстве зерна за кономерно предполагает быстрое развитие механизации его уборки, а ускоренный рост промышленности и демографиче ские сдвиги настоятельно требуют значительного повышения производительности труда в сельскохозяйственном производ стве.
Сменная выработка зернового комбайна на высокоурожай ных полях в 4—5 га, а на обмолоте риса в условиях высокой влажности в 1,5—2 га, не может считаться удовлетворитель ной. Уже сегодня следует иметь зерновые комбайны произво дительностью в 1,5—2 раза выше, а к 1980 году производи тельность труда иа уборочных работах возрастет в еще боль шей степени.
Имеется немало организационно-технологических причин пониженной производительности комбайнов на уборке. Сель скохозяйственная наука в содружестве с работниками произ водства стремится их преодолеть. Однако существуют труд ности, обусловленные конструкцией самого комбайна. Одной из основных выступает недостаточная пропускная способность молотилки.
Научно-исследовательские учреждения и конструкторские бюро прилагают значительные усилия по совершенствованию конструктивно-технологической схемы комбайна. Уже нахо дится в производстве двухбарабаиный комбайн' СКД-5, мо дернизирована основная машина СК-4, начато производство нового массового комбайна СК-5 «Нива», а также производ ство двухбарабаниого комбайна СКПР-6 «Колос» увеличен-
3
нон размерности. К концу девятой пятилетки наше сельское хозяйство будет располагать значительным парком комбай нов «Нива» пропускной способностью до 5 кг/сек.
Следует отметить, что за последние пятнадцать лет уро жайность хлебов в основных зериопронзводящих районах страны увеличилась почти в 2 раза. Пропускная же способ ность комбайна за этот период возросла всего лишь на 20—25% (по сравнению с комбайном РСМ-8), что крайне недостаточно. Объясняется это, главным образом, слабой разработанностью теории отдельных рабочих процессов ц тео рии комбайна в целом, а также в известной степени общей теории комбайновой уборки.
В нашей стране и за рубежом ведутся обширные иссле дования технологических процессов зерноуборочного комбай на, отдельных его рабочих органов и, в частности, молотиль ного аппарата. Определяющий вклад в развитие теории рабо чих процессов комбайна и, прежде-всего, теории молотильных устройств внесли академики В. П. Горячкин, И. Ф. Василен ко и В. А. Желпговский, чл.-корр. ВАСХНИЛ Г. И. Назаров, профессора М. А. Пустыгип, 1\. Г. Колганов, В. Г. Антипин, Б. И. Турбин, А. Н. Гудков, В. В. Деревенко, доктора техни ческих наук С. А. Алферов, Н. Т. Гармаш, а также руково димые ими коллективы. Обстоятельные работы по изучению молотилок и комбайнов выполняются в Великобритании, Бельгии, ФРГ, Чехословакии, США.
Однако за двадцать пять лет, прошедшие после выхода классической работы проф. М. А. Пустыгииа под названием «Теория и технологический расчет молотильных устройств», не появилось ни одного обобщающего исследования по этой проблеме. Между тем выполнение большого количества част ных исследований, колоссальный объем экспериментального материала, а также необходимость дальнейшего совершенст вования зерноуборочных комбайнов выдвигают задачу сле дующего этапа в анализе технологического процесса рабочих органов.
Внастоящей работе изложены разработанные во
ВНИПТИМЭСХ механико-технологические основы процесса в молотильном аппарате зерноуборочного комбайна, которые включают исследования движения растительной массы в подбарабаиье, процессов ее обмолота и сепарации соломистого вороха, элементы динамики барабана, оптимизации некоторых параметров молотильного устройства, общие закономерности технологического процесса в двухбарабанном молотильном
4
устройстве. На основе выполненного анализа разработаны рациональные принципы построения конструктивно-техноло гической схемы молотильного аппарата, создан совме щенный аппарат с чередованием процессов обмолота и сепа рации и барабаном диаметром 0,8 м, позволивший поднять пропускную способность зерноуборочного комбайна на 35—50% на уборке колосовых и риса. В пособии приводятся результаты лабораторных и полевых исследований комбай нов с новыми молотильными аппаратами.
Описанный материал опирается на экспериментально-ана литические исследования зерноуборочных комбайнов, нако пленные к настоящему времени в земледельческой механике.
Г Л А В А I ■
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ВОРОХА В ПОДБАРАБАНЬЕ
Молотильный барабан, захватывая порции растительной массы, производит обмолот и сепарацию соломистого вороха с одновременным перемещением порций в подбарабанье. За кономерности этого перемещения определяют параметры про цессов обмолота и сепарации. Поэтому изучение технологи ческого процесса обработки растительной массы в молотиль ном устройстве целесообразно начать с исследования движе ния вороха в подбарабанье.
Особенности методики исследования движения вороха в подбарабанье
Разработанная во ВНИПТИМЭСХ методика исследования процесса движения потока вороха в подбарабанье [25, 26] предусматривала замеры нормальных усилий сжатия в раз личных точках как по углу обхвата деки, так и по ее ширине.
Нормальные усилия сжатия замерялись с помощью при бора (рис. Іа), состоящего из приемника усилий и закреп ленного на его корпусе тензозвена. Прибор устанавливался между планками деки таким образом, чтобы ползун 1 мог воспринимать нормальное усилие сжатия и передавать его тензозвену 2. В корпус 4 ползун вмонтирован на восьми ша риках 3, по четыре с каждой стороны. Для того, чтобы не заполнять всю канавку шариками, между ними установлен
/І—j |
Л. л |
Рис. 1. Приборы для замеров нормальных усилии сжатия (а) и скорости потока пороха п подбарабаиье (б).
6
Рис. 2. Дека с приборами для замеров параметров движения вороха: Д п і— |
ДпЮ — приборы для замеров нор |
мальных усилий сжатия потока; Д с і— ДсЗ — приборы для замеров скорости |
потока. |
7
штифт §." Сверху И снизу корпус закрыі' іфыілками 6. Для того, чтобы пыль при обмолоте не набивалась в пазы, корпус имел сверху фетровое уплотнение. Тензозвено 2 представля ло собой балочку равного сопротивления с тензодатчиками 3.
Измерение скорости вороха в подбарабанье производилось с помощью зубчатых роторов, смонтированных на деке' Зуб чатый ротор (рис. 16) был выполнен в виде полого цилиндра с припаянными в шахматном порядке секциями зубьев. Зубья отогнуты назад против движения на 15°. Диаметр ротора по вершинам зубьев равен 100 мм. На свободном конце вала ро тора закреплена лепестковая деталь, которая в сочетании со стерженьковым магнитом и намотанной на нем многовптковой катушкой составляла магнитно-индуктивный датчик. При вращении ротора лепестки проходили над магнитом, напря женность магнитного поля менялась, и в витках катушки индуктировался ток, который подавался на регистрирующий прибор. По числу импульсов в единицу времени вычислялась скорость ротора. В зонах размещения роторов удалялись две соседние планки деки. Зубья проходили в просветах между прутками. На рис. 2 показана дека со смонтированными па ней приборами. Приборы для замеров нормальных усилий сжатия были установлены в пяти точках деки по углу обхва та, в том числе на входе и выходе, по ширине деки, разделяя ее на три части. Ползун приемника усилий сжатия выступал над соседними планками деки па 0,5—1,0 мм для того, чтобы не искажать зазор между приемной гранью ползуна и бичом
барабана при деформации тензобалочкн и соответствующем опускании ползуна.
Толщина потока вороха вычислялась на основе закона сжатия стеблей, установленного М. А. Пустыгпным:
|
Т=АЫе с (1— с") , |
(1) |
|
гДе |
Т — нормальная сила |
сжатия, приложенная |
к пол |
|
зуну; |
|
|
|
b — ширина рабочей |
грани ползуна; |
|
|
1— длина рабочей грани ползуна; |
|
|
А, с постоянные для данной культуры коэффициен |
|||
|
ты. |
|
|
При |
размерах рабочей грани ползуна 40X8 мм из (1) |
||
имеем: |
|
|
|
8
3 — |
С |
( 2) |
|
с—ln Т |
|||
|
|
||
|
3,2А |
|
|
Толщина Д потока в месте замера |
составит |
||
|
A = G 6, |
(3) |
|
где б — зазор в'подбарабанье в месте замера. |
|||
Рассмотрим теперь регистрацию скорости вороха в под барабанье с помощью зубчатых роторов.
Во избежание искажающего влияния воздушного потока на роторы зубья последних располагались непосредственно в рабочем зазоре. В этом случае окружная скорость ротора не могла оказаться больше скорости потока ввиду постоян ного зацепления с ним. Окружная скорость ѵр ротора опре делялась выражением
|
|
|
2nRpk |
(м/сек) , |
(4) |
|
где |
7. |
|
на осциллограмме за |
время t; |
||
|
— число пик lOÖÖzT |
|
|
|
||
|
к — число лепестков |
в |
роторе; |
|
||
|
Rp — радиус |
ротора. |
|
|
|
|
При |
Rp = 50 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
лк . . |
(5) |
||
|
|
|
ѵр= - —т |
(м/сек). |
||
|
|
|
1 |
|
|
|
Вращение ротора |
происходит под воздействием движущей |
|||||
uzt |
|
|
||||
ся соломы, часть кинетической энергии которой расходуется на преодоление вредных сопротивлений и разгон ротора. Сле довательно, должна существовать минимальная скорость по тока (порог чувствительности), которая будет предельной для регистрации ротором.
Вредными сопротивлениями для вращающегося ротора являлись трение в подшипниках и сопротивление воздуха. •Однако ротор вращался в турбулентном воздушном потоке, который, судя по результатам гидродинамического моделиро вания молотильного аппарата [10], должен был даже не сколько способствовать движению ротора, поэтому сопротив ление воздуха не учитывалось. Работа L вредных сопротив лений, отнесенная к одной секунде, вычислялась по зависи мости
9