Анализ взаимодействия зуба ворошилки с лентой льна

Наглядность величины показателя полезности потока и простота его определения позволяет использовать предлагаемый подход в научных исследованиях, в учебном процессе аграрного вуза, при проведении энергоэкоаудита в культивационных сооружениях, в производственном процессе светокультуры.

Литература

1. Ракутько С.А. Система контроля параметров источников света для облучения растений // Актуальные проблемы электронного приборостроения материалы IX Международной конференции (АПЭП-2008). - Саратов: СГТУ, 2008. - С. 327-330.

2. Ракутько С.А., Ракутько Е.Н. Оценка энергоэффективности источников оптического излучения с позиций прикладной теории энергосбережения // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета.-2015.-№39.-С. 359-367.

3. Mortensen, L.M. and E. Stromme. Effects of light quality on some greenhouse crops. Scientia Hort. 1987, 33:27-36.

4. Гегель. Энциклопедия философских наук. - М., 1974.

5. Протасова Н.Н. Светокультура как способ выявления потенциальной продуктивности растений // Физиология растений. -1987. - Т. 34. - Вып.4.

6. Сарычев Г.С. Продуктивность ценозов огурцов и томатов в функции спектральных характеристик ОСУ // Светотехника. -2001. -№2. -С.27-29.

7. Ракутько С.А., Маркова А.Е., Мишанов А.П. Сравнительная эффективность применения светодиодных и газоразрядных источников потока оптического излучения для досвечивания рассады томата и огурца // Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики: Сб.тр. X межд. науч.-техн. конф. 13-14.12.2012. - Саранск: СВМО, 2012. - С.135-139.

УДК 633.521:631.3

Доктор техн. наук МА. НОВИКОВ

АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗУБА ВОРОШИЛКИ С ЛЕНТОЙ ЛЬНА

Ворошилка, лента льна, зубья, стебли льна, показатель кинематического режима

Ворошение лент льна - одна из необходимых операций в технологии уборки льна-долгунца. Зубья ворошилки, воздействуя на стебли льна, отрывают их от земли (вычёсывают из травы) и вспушивают ленту, в результате создаются благоприятные условия для вылежки тресты, ускоряется сушка стеблей льна перед их подбором и улучшаются условия работы пресс-подборщиков. В настоящее время ворошилки лент льна получили широкое распространение, так как обладают ещё и высокой производительностью, проводя ворошение стеблей льна одновременно в трёх лентах.

Основной недостаток ворошилок - это повреждения стеблей льна зубьями, влияющие на выход длинного волокна. В первых разработанных моделях ворошилок повреждения стеблей льна составляли более 2% [1]. Большинство повреждений стеблей льна возникает в первоначальный момент взаимодействия зубьев со стеблями при входе в ленту льна.

Рассмотрим движение отдельного зуба ворошилки (рис. 1). Зуб совершает сложное движение, вращаясь вокруг центра О с угловой скоростью а и одновременно перемещается вместе с машиной со скоростью ип. В первоначальный момент зуб своей тыльной стороной ложится на поверхность ленты льна. От формы зуба, а именно от угла а отклонения зуба от

радиального положения зависит характер взаимодействия зуба с лентой льна; а угол между радиус-вектором, проведённым через конец зуба и касательной, проведенной через эту точку. Для того чтобы не было давления на стебли со стороны зуба (отсутствовала реакция ленты на задней грани зуба) в течение времени входа зуба в ленту, необходимо, чтобы угол а был не больше угла е, то есть касательная, проведённая к концу зуба, совпадала с поверхностью ленты или между ними имелся некоторый положительный угол.

Рис. 1. К определению угла а отклонения зуба от радиального положения

Из треугольника ОВС определяем угол е:

. ОС

е — ягсбШ-

ОВ .

Так как ОВ=Я, где Я - радиус-вектор, а ОС=Я-И, где И - высота ленты льна, имеем:

е-arcs.n0- *) К .

Условием отсутствия давления тыльной стороны зуба на стебли льна является:

•а.

а < arcsln

К ,

что подтверждено авторским свидетельством [2].

При 11=0,3Зм и 11=0,03м, ^ 65°.

2у = 2 —

Расположение зубьев на диске определяется углом п ,

где п - число зубьев на диске. Из рис. 1 видим, что

к

2щ - arccos(1 - —) Тогда число зубьев на диске будет равно:

2ж

п -

arccos

Для указанных выше значений число зубьев на диске не должно превышать 14 шт. Определим зависимости угла наклона траектории и скорости входа зуба в ленту льна

от показателя кинематического режима, а также установим связь между углом входа, высотой ленты и конструктивными и кинематическими параметрами рабочего органа.

Для исключения смятия стеблей необходимо добиться правильного сочетания формы зуба и формы траектории движения рабочего органа, которая определяется

соотношением окружной скорости — зуба и поступательной скорости —п машины, А = ——

—п

показатель кинематического режима [6,7].

С целью обеспечения технологического процесса ворошения стеблей льна в ленте траектория движения зуба должна иметь форму укороченной циклоиды при А<1 [3,7].

Рассмотрим в начале движения зуба ОА, выполненного в виде прямолинейного стержня (рис. 2). За начало отсчета угла поворота зуба примем горизонтальную ось ОХ, проходящую через ось вращения О. При повороте зуба на угол ф конец его находится в точке

А. Угол у, образованный векторами поступательной —п и абсолютной —а скоростей, есть угол наклона траектории к горизонтали в данной точке, где абсолютная скорость

Рис. 2. Схема движения прямолинейного зуба по укороченной циклоиде Из рис. 2 видно, что

Следовательно

у = arctg

Acos^

1 -A sin ф

Выражение (3) позволяет определить угол наклона траектории в точке, заданной углом ф поворота рабочего органа.

Подставив значение угла у из выражения (3) в уравнение (2), имеем: „Л Acosrn . , Acosrn чп

°а = c0s" arctg --Г"-+ sin(arctg --—--ф)]

A 1 -Asinф 1 -Asinф

В зависимости от микро - и макрорельефа поля ворошение лент льна выполняется при скорости машины Оп =2,2—3,3м/с.

Рассмотрим закон изменения абсолютной скорости зуба при Оп =3,0м/с (рис. 3).

го ^0,3

{0

0 3 0 6 0 } V 1 го 1 50 Г

Рис. 3. Зависимость абсолютной скорости ^а зуба от угла ф при ип =3,0м/с

Из представленного рисунка следует, что при угле поворота зуба 45°<ф<135°, т. е. когда зуб входит в ленту льна, подгребает стебли и отрывает их от земли, абсолютная скорость тем меньше, чем больше значение показателя кинетического режима X. При ф=90°

абсолютная скорость ^а зуба равна разности поступательной Оп и линейной из скоростей и

направлена в сторону движения машины.

Особенностью кинематики ворошилки является то, что с изменением траектории

О А

движения рабочих органов в ленте льна изменяется и угол в, образованный прямой 1 1 и

А

касательной к траектории п-п в точке 1 (рис. 2). Так как положение касательной к траектории определяется углом у, то

Р = (~У

При повороте зуба на угол ф = 0-90°, соответствующий периоду входа его в ленту льна, угол в тем меньше, чем больше значение X. При у>ф угол в принимает отрицательные значения, и зуб тыльной частью сминает стебли льна. Чтобы исключить это явление, необходимо выполнить условие ф > у.

Так как зуб ОА выполнен криволинейным и отклонён от радиального положения на угол а (рис. 4), то для исключения давления на стебли льна тыльной стороной зуба, в течение всего времени входа зуба в ленту, необходимо, чтобы:

(р>у + а

т. е. зуб должен находиться не ниже траектории своего движения.

Рис. 4. Схема движения криволинейного зуба, отклоненного от радиального положения

на угол а

Угол поворота зуба при входе его в ленту льна определяется высотой ленты h и радиус-вектором R (рис. 4):

ф = arcsin

Решая неравенство (4) относительно угла а, определяем наибольший угол отклонения зуба от радиального положения:

^ Я cos arcsin(1 - h) а < arcsin(1--) - arctg - R

R 1 -Я

v R

h

где _ - относительная высота ленты. К

Используя номограмму для определения угла а, представленную на рис. 5, можно по известным параметрам: высоте ленты к, радиусе R и показателе кинематического режима X определить угол а.

И

Так, при И = 0 1, (Ь=0,033м и Я=0,33м) и Х=0,5, а=43°. Я '

Рис. 5. Номограмма определения угла отклонения зуба а от радиального положения

Однако, учитывая технологические свойства стеблей льна: упругость, прочность, сопротивление изгибу [4], можно принять, что угол ф поворота зуба может быть и меньше

суммы углов у+а, но эта разность не должна превышать угол трения ((ртр) между стеблями и зубом ворошилки, то есть:

7 + а~(~(тр

где угол (тр трения определён исследованиями [4,5], коэффициент / динамического трения для свежеубранных стеблей льна составляет 0,35-0,96;

для сухих стеблей льна 0,20-0,38. Так как (ртр = arctg/, то угол отклонения зуба от радиального положения определяется по формуле:

=а + (тр

где а - угол, определённый по номограмме (рис. 5).

При оптимальном значении показателя кинематического режима работы ворошилки Х=0,8-0,9, учитывая значение угла а, определённого по формуле (1), при влажности стеблей на ворошении, которая составляет 30-50% [6], угол отклонения зуба от радиального положения СХз= 45-58°.

Экспериментальными исследованиями [3] подтверждено, что при увеличении угла С3 >60° повреждения стеблей, влияющие на выход длинного волокна, резко увеличиваются.

Л и т е р а т у р а

1. Протокол 09-54-86 государственных приёмочных испытаний ворошилки лент льна ВЛН-2. — Калининская МИС, 1986. - 87 с.

2. А.С. 1591855 СССР, МКИ5 АО 1Д45/06. Ворошилка лент льна / В. М. Луценко, Н. Н. Семёнов, С. Б. Павлов -№4611101; заявл. 24.10.1988; опубл. 15.05.1990.

3. Павлов С.Б. Обоснование технологического процесса и параметров рабочих органов для ворошения лент льна: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Рязань, 1993. -20 с.

4. Ковалёв М. М. Сельскохозяйственные материалы (виды, свойства, состав). — М.: Аграрная наука; 1998.-208 с

5. Ковалёв М. М. Плющильные аппараты льноуборочных машин (конструкция, теория и расчёт): Монография. — Тверь: Тверское областное книжно-журнальное издательство, 2002. —208 с.

6. Клёнин Н.И., Киселев С.Н., Левшин А.Г. Сельскохозяйственные машины — М.: КолосС , 2008.-816 с.

7. Новиков М.А., Смелик В.А., Теплинский И.З., и другие. Сельскохозяйственные машины. Технологические расчеты в примерах и задачах: Учеб. пособие / Под.ред. М.А. Новикова. — СПб.: Проспект Науки, 2011.-207 с.

УДК 631.53.02 Канд. техн. наук Е.И. КУБЕЕВ

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА ДРАЖИРОВАНИЯ

Cтатистический анализ, физико-механические свойства компонентов драже, нормированная и взаимная корреляционная функции

Статистический анализ процесса дражирования позволяет определить как реальные условия работы дражиратора, так и технологические, энергетические и другие показатели работы с получением статистических характеристик процесса (математических ожиданий, дисперсии, законов распределений, корреляционных функций и спектральных плотностей) [1].

Рассмотрим статистические характеристики физико-механических свойств компонентов драже и основных операций при дражировании семян.

Поскольку на характер движения семян во вращающемся барабане в процессе дражирования влияют физико-механические свойства компонентов драже, нами были проведены исследования их свойств.