Повышение эффективности уборки льна-долгунца путем разработки технологических процессов и технических средств для их осуществления (25.01.2010)

Автор: Ростовцев Роман Анатольевич

Из выражения (23) получены значения угла (щ наклона расстилочного щита в зависимости от перемещения х и угла (тщ трения стеблей о поверхность щита, при котором происходит расстил стеблей без ухудшения качества ленты льна (рис.15).

Из рис. 15 следует, что с увеличением скорости vм машины и перемещения х угол (щ наклона щита к горизонту также необходимо увеличивать, так как при большей скорости vм машины скорость vлр ленты льна с целью сохранения ее целостности должна тоже возрастать. Отсюда видно, что при расстиле стеблей под действием собственного веса и сил инерции качество выполнения технологического процесса зависит от многих параметров и не является стабильным, поэтому наиболее целесообразно применять расстилочные устройства с принудительным расстилом ленты растений.

В продольно-поперечных льноуборочных машинах (типа комбайна ЛК-4А) с устройством для принудительного расстила лент льна (рис. 2) стебли перемещаются боковой кромкой ремня, оснащенной пальцами, с поворотом на 90(. При перемещении ленты льна на стебли действуют силы трения, препятствующие движению и центробежные силы инерции, стремящиеся сместить ленту льна с заданной траектории при повороте. Для осуществления перемещения ленты льна по заданной траектории к ней со стороны пальцев должны быть приложены силы

где рлр и р(лр - силы, действующие в направлении и перпендикулярно движению ленты льна; (щр - угол разворота ленты льна на расстилочном щите; (щх и (щy - углы наклона расстилочного щита к горизонту в направлении и перпендикулярно движению машины; rлр - радиус кривизны поворотного участка ручья расстилочного транспортера.

перемещении по расстилочному щиту. Из графиков на рисунке 16 видно, что при небольших коэффициентах fтщ трения (0,3 и 0,6) не требуется усилия рлр для перемещения ленты льна, так как она движется по расстилочному щиту под действием собственного веса (отрицательные значения рлр). Однако, при этом возможно смещение ленты льна относительно заданной траектории, о чем говорят возрастающие силы р(лр. С возрастанием коэффициента fтщ трения (0,9) на начальном этапе требуется приложение усилия рлр для перемещения ленты льна (положительные значения рлр). Такая ситуация возможна при расстиле влажных стеблей льна. Отсюда можно сделать вывод о том, что для стабильной работы устройства необходима установка пальцев на боковой поверхности ремня транспортера. Причем, пальцы должны работать как в продольном, так и в поперечном направлениях. Это возможно при их проникновении в ленту льна, так как только это обеспечит надежное удержание и транспортирование стеблей.

Чтобы избежать смещения ленты льна под действием центробежных сил инерции число пальцев на ремне расстилочного транспортера должно удовлетворять неравенству:

где рпл - реакция, действующая на ленту льна со стороны одного пальца.

При подачи ленты льна в расстилочное устройство для проникновения пальцев в слой стеблей их вершина должна располагаться навстречу движению ленты. В дальнейшем за счет криволинейной формы пальцев и поворота ремня производится захват стеблей. Для надежного удержания ленты льна необходимо, чтобы пальцы пронизывали ее насквозь и при входе в слой стебли оказывались под кривой, по которой изогнут палец (рис. 17).

Это осуществимо, когда палец находится к плоскости ремня под углом

где (т - угол подачи ленты льна в расстилочное устройство по отношению к горизонту; l0 -расстояние от места подачи ленты льна до расстилочного устройства по горизонтали; vт 0 - первоначальная скорость подачи ленты льна; у1 - координата первоначальной точки контакта стеблей с вершиной пальца, которая определяется по формуле:

где h0 - расстояние от места подачи ленты льна до расстилочного устройства по вертикали.

Максимальная высота hпб пальца над боковой поверхностью ремня, приближенно равная радиусу rпр окружности пальца, и высота hпв расположения вершины пальца над плоскостью ремня должны быть больше или равны толщине Нл ленты льна:

, (28)

где lп - длина пальца, выступающая над плоскостью ремня.

В местах сопряжения прямолинейных участков движения ленты льна с криволинейным, которые имеют место при входе ленты в расстилочное устройство и выходе из него, из-за резкого изменения радиуса кривизны центробежная сила инерции терпит разрыв непрерывности, вследствие чего ее значение мгновенно меняется от нуля до величины не равной нулю. Это может вызвать смещение ленты льна с заданной траектории. Чтобы избежать данных негативных явлений ручей расстилочного транспортера должен быть выполнен в виде кривой, радиус кривизны которой сначала постепенно убывает от бесконечного значения до какой-то величины, а затем снова постепенно прибывает до бесконечного значения. В соответствии с этим центробежная сила будет сначала постепенно увеличиваться, а затем постепенно уменьшаться.

В качестве такой кривой можно, например, воспользоваться отрезками ВF и FD кубической параболы, сопряженными в точке F и имеющими в ней общие касательную и радиус rcf кривизны (рис. 18):

где kкп - угловой коэффициент кубической параболы, определяемый из выражения:

где abd – расстояние по осям между точками B и D входа и выхода ленты льна из расстилочного устройства.

Координаты точки F сопряжения находят как:

кривизны в точке F сопряжения определяется из формулы:

, (32)

а координаты точки С центра кривизны равны:

. (33)

В шестом разделе «Теоретическое обоснование центробежного дебалансного выравнивателя стеблей льна-долгунца в ленте» рассмотрен вопрос устойчивости стеблей при выравнивании, исследован процесс работы выравнивающего устройства, обоснованы его параметры и режимы работы, разработан алгоритм их расчета.

Амплитуду колебаний подбивающей планки выравнивателя можно найти из решения дифференциального уравнения вынужденных колебаний центра инерции системы:

где mдв - общая масса дебалансов центробежного вибровозбудителя; rдв - эксцентриситет расположения массы дебалансов; сжс - жесткость упругих связей; kсв - внутреннее сопротивление; ( - угловая скорость дебалансов; t - время; mув - общая масса колеблющихся частей устройства для выравнивания стеблей в ленте с учетом массы выравниваемых стеблей.

зависимость коэффициента динамичности (д от отношений (/рув и 2nув/pув, где рув - постоянная, зависящая от свойств системы; nув - коэффициент, характеризующий вязкость системы.

Как видно, при ( = рув имеет место резонанс, а при ( (( рув амплитуда стремится к значению (р2ув, где ( = mдвrдв/ mув. Поэтому для зарезонансной настройки вполне допустимо амплитуду колебаний выравнивателя принимать равной (.

Так как центробежное дебалансное устройство для выранивания стеблей в ленте отличается высокой частотой колебаний с небольшой амплитудой, то для достижения необходимого перемещения стеблей в ленте подбивающая планка должна быть установлена под углом (пл к направлению ее движения. Угол (пл определяется в зависимости от растянутости (рл ленты льна:

, (35)

где lг – горстевая длина стеблей; Lпл - длина подбивающей планки.

При перемещении ленты льна подбивающая планка воздействует на комлевую часть стеблей, вследствие чего происходит их выравнивание. По мере выравнивания и продвижения ленты льна над планкой все большее количество стеблей вступает с ней в контакт. Предположим, что этот процесс можно описать функцией:

где ic - число стеблей, вступивших во взаимодействие с подбивающей планкой; sc - перемещение стеблей льна над планкой.

Проинтегрировав данную функцию по sc получим общее число icп стеблей взаимодействующих с планкой в каждый момент времени. Умножив icп на усилие Fтр (силу трения) осевого перемещения стебля в ленте льна и скорость vпл подбивающей планки, получим мощность Nвс, затрачиваемую на выравнивание:

где L(пл - проекция длины подбивающей планки на направление движения ленты льна, равная Lплcos(пл.

Для снижения нагрузки на направляющие устройства для выравнивания стеблей в ленте необходимо, чтобы подбивающая планка крепилась к вибровозбудителю в месте расположения ее центра тяжести. При этом необходимо учитывать усилие, оказываемое на планку со стороны стебельной массы. Так как по длине Lпл планки с ней взаимодействует неодинаковое количество стеблей, то ее центр тяжести не будет располагаться посередине. С учетом этого, построен график выбора расстояния l(пл до точки крепления подбивающей планки к вибровозбудителю (рис. 20).

Чтобы выровнять стебли льна в ленте, подбивающая планка, расположенная под углом (пл к направлению движения ленты, должна переместить стебли на расстояние Lплsin(пл. Для этого в идеальном случае необходимо, чтобы подбивающая планка воздействовала на стебель nпл раз с амплитудой (. Однако, в реальности число nпл воздействий должно быть большим, так как при ударе подбивающей планки по стеблю происходит его упругая деформация с последующей релаксацией. С учетом этого явления, частота ( колебаний подбивающей планки рассчитывается по формуле:

, (37)

где E - модуль деформации стебля; Fc - площадь поперечного сечения стебля; vлв - скорость ленты льна; lc - длина стеблей.

Для осуществления процесса выравнивания стеблей льна в ленте сила воздействия подбивающей планки на стебельную массу должна быть больше или равна силе, которая необходима для перемещения icп стеблей в ленте. Это выполнимо при соблюдении условия:


загрузка...