Расчёт основных параметров молотильного аппарата
Определение основных параметров молотильного аппарата осуществляется при заданной скорости движения комбайна, урожайности зерна и соломы, массы барабана.
= 5,4 км/ч; длинна молотильного барабана – 1,5 м
= 55 ц/га; диаметр молотильного барабана – 0,75 м
= 59,6 ц/га; частота вращения барабана – 905 об/мин
= 480 кг.
Подводимая к барабану мощность N расходуется на преодоление вредных сопротивлений N1 и на обмолот N2, т. е.
(5.1)
Мощность холостого хода необходима на преодоление трения в опорах и сопротивление воздуха. В соответствии с этим
- сумма двух слагаемых, из которых первое прямо пропорционально линейной скорости бичей барабана uб, а второе представлено в виде кубической зависимости от скорости uб, т. е.
, (5.2)
где ах и bх - коэффициенты пропорциональности, характеризующие трение и вентиляторное действие барабана.
Коэффициент ах представляет собой силу трения в опорах барабана,
приведенную к бичам (штифтам) Для штифтового барабана ах = 5...5,5Н и для
бильного ах = 0,85...0,90Н на каждые 100 кг массы барабана (ротора). Разница в значениях коэффициента ах для бильного и штифтового барабанов объясняется тем, что к трению в опорах штифтового барабана прибавляется трение боковых граней и планок о воздух, сопротивление которого практически не изменяется от скорости.
Коэффициент bх равный 0,055. ..0,090Н-с2/м2, определяет сопротивление воздуха, зависящее от формы вращающихся частей барабана, их размеров,
свойств и плотности воздуха.
При n = 905 об/мин,
, (5.3)
Процесс обмолота включает нанесение ударов бичами по хлебной массе и протягивание её через зазор между барабаном и подбарабаньем.
Окружное усилие:
=
, Н (5.4)
где - сила удара, Н
- усилие на протаскивание массы через молотильный зазор, Н
По теории удара импульс силы равен изменению количества движеня массы, т.е.:
или
(5.5)
где – подача массы в молотильный аппарат, кг/с
– скорость массы после удара, м/с
- скорость подачи массы в молотильный аппарат, м/с
Подача хлебной массы в молотильный аппарат определяется по выражению:
(5.6)
где В – ширина захвата машины, м; В = 7,4 м
- скорость движения машины, км/ч;
= 5,4 км/ч
и
- урожайность зерна и соломы, ц/га;
= 55 ц/га;
= 59,6 ц/га
= 0,85 – коэффициент, учитывающий количество соломы, оставшейся в виде стерни.
Скорость меньше окружной скорости
барабана и
- коэффициент зависящий от подачи, длинны и влажности стеблей, направление подачи и конструкции аппарата. Экспериментально установлено, что
- коэффициент, учитывающий характер изменения скорости массы за время протягивания её через молотильный зазор. При известных
и
м/с коэффициент
, (5.6)
где - скорость подачи растительной массы, м/с;
м/с;
Подставив значение в выражение (5.5) получим:
Усилие на протягивание хлебной массы через молотильный зазор пропорционально окружному усилию где f – коэффициент перетирания, учитывающий все сопротивления при протаскивании хлебной массы (трение массы об элементы молотильного аппарата, разрушение связи зерна с колосом, изгиб, сплющивание, излом соломы с надрывом и без него и т. д.)
Мощность потребная на обмолот хлебной массы :
(5.7)
где – коэффициенты характеризующие конструктивные параметры молотильных устройств.
При неравномерной подаче хлебной массы в молотильный аппарат потребная на обмолот мощность N2, будет изменяться в значительных пределах. При прекращении подачи вся эта мощность будет расходоваться на увеличение энергии барабана и на преодоление возрастающих вредных сопротивлений по выражению (5.1).
При холостом ходе барабана:
(5.8)
где I – момент инерции барабана, кг/м²
(5.9)
w – угловая скорость барабана,
- угловое ускорение барабана,
Из этого выражения
Находим угловую скорость барабана:
Определяем угловое ускорение барабана:
Приход ускорения представляет собой гиперболическую зависимость (рис.12). Он обратно пропорционален моменту инерции и угловой скорости барабана. Для того, чтобы накапливать и отдавать ускорение для поддержания необходимой частоты вращения, нужно иметь необходимый момент инерции I:
Из формулы (5.8) I = 33,8 кг·м².
Если подать хлебную массу в молотильный аппарат, то N2 будет расходоваться на обмолот и будет иметь равенство:
Из этого выражения расход ускорения на обмолот находится в прямолинейной зависимости от угловой скорости (рисунок 12), т.е. прямо
пропорционален угловой скорости и обратно пропорционален моменту инерции барабана:
В точке А пересечения гиперболы и прямой приход ускорения равен расходу, а абсцисса её соответствует критическому значению угловой скорости вращения барабана. На практике подача хлебной массы в молотильный аппарат изменяется в пределах от 0,67 до 1,33т. В целях работоспособности барабана рабочая угловая скорость
должна быть меньше
и соответствовать точке В пересечения гиперболы и прямой, рассчитанной при максимуме подачи -1,33т, возникшей за счёт её неравномерности.
На основании обзора технических данных комбайна ACROS - 530 принимаем
Длина барабана определяется, из условия допустимой подачи хлебной массы на 1 м длинны бил:
(5.10)
где - допустимая подача на 1 м длины бил, кг/с·м
М – число бил барабана, М = 10.
Диаметр барабана определяется по зависимости:
(5.11)
где U – окружная скорость барабана, м/с; U = 32,2 м/с
= 0,0075 – время между ударами соседних бил, с.
Полученное значение соответствует нашему проекту молотильного
аппарата к комбайну ACROS 530.
Как уже было сказано выше для обмолота зернобобовых и других культур комбайны оборудованы вариаторами, позволяющими уменьшить окружные скорости барабанов.
Зная диаметр барабана, определим частоту его вращения при обмолоте пшеницы:
(5.12)
,об/мин
![]() |
2
В А
![]() |
w
Рисунок 12 – График прихода (кривая 1) и расхода (прямая 2) ускорение барабана.