Теоретическое обоснование параметров продольных колебаний активного подбарабанья зерноуборочного комбайна

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2008. Вып. 80.

УДК 631.354.2

М.И. ЛИПОВСКИИ, д-р техн. наук

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ активного подбарабанья ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА

Дано описание конструкции активного подбарабанья, адаптивного к конструкции комбайнов классической схемы. Спрогнозированы рациональные кинематические параметры продольных колебаний подбарабанья.

Общей чертой известных конструкций активного подбарабанья [1, 2] является направленность колебаний перпендикулярно оси молотильного барабана. Не решены вопросы виброизоляции колеблющегося подбарабанья от корпуса молотилки. Вместе с тем нетрудно усмотреть, что необходимость виброизоляции и размещения достаточно громоздкого вибропривода (с двух сторон молотилки) требует радикального изменения подвески подбарабанья и механизма регулировки молотильных зазоров. Столь существенное усложнение конструкции -серьезное препятствие на пути внедрения активного подбарабанья в конструкцию современных комбайнов классической схемы. Поэтому актуальна задача разработки активного подбарабанья, адаптивного к конструкции современных комбайнов.

Приступая к решению указанной задачи, исходили из того, что вибрационное воздействие подбарабанья на обмолачиваемую культуру является вспомогательным элементом технологического процесса обмолота и перспектива его внедрения связана с возможностью применения на комбайне без изменения или с незначительными изменениями конструкции комбайна, в частности, механизма подвески и регулировки зазоров. Поэтому разработанное активное подбарабанье [3] выполнено в виде единого блока, монтируемого на комбайн так же, как и серийное подбарабанье.

Достигнуто это благодаря тому, что используются колебания, направленные вдоль оси барабана, а вибрационная система выполнена так, что возмущающая сила является внутренней и не передается на корпус молотилки. Реакции виброизолирующих элементов на опор-

27

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

ную конструкцию, будучи равными и противоположно направленными, взаимно уравновешиваются.

Молотильное устройство (рис. 1) содержит молотильный барабан 1, механизм подвески 2 и подбарабанье 3, выполненное из двух перекрывающих друг друга по длине молотильного барабана секций 4 и 5, установленных на общих для обеих секций осях 6 механизма подвески 2 с помощью разъемных корпусов 7 и помещенных в них резиновых втулок 8. Разъемные корпуса 7 стянуты болтами. Для предотвращения продольного смещения вдоль осей 6 втулки 8 установлены между буртиками осей 6, закрепленных во втулках 9 механизма подвески 2 с помощью резьбовых хвостовиков 10. Вибропривод подбара-банья 3 выполнен в виде гидравлического вибратора 11, корпус которого закреплен на секции 4, а его шток 14 связан с другой секцией 5. Боковины 12 и 13 секций 4 и 5 изолированы от корпуса молотилки амортизирующими прокладками из резины. Масло для привода гидравлического вибратора 11 подается от гидронасоса (на чертеже не показан) с помощью рукавов через дроссель, который служит для регулирования частоты колебаний гидравлического вибратора 11 путем изменения расхода масла.

Устройство работает следующим образом.

При включении подачи масла к гидравлическому вибратору 11 его корпус и шток 14 вместе со связанными с ними секциями 4 и 5 начинают совершать синхронные противоположно направленные колебания вдоль оси вращения молотильного барабана 1, при этом упругие втулки 8 испытывают деформацию сдвига, передавая осям 6 механизма подвески 2 противоположно направленные усилия, которые взаимно уравновешиваются, обеспечивая, таким образом, изоляцию вибрирующего подбарабанья от корпуса молотильного устройства.

При колебаниях подбарабанья молотильного устройства улучшается сепарация через него зерна, что обусловливает технологическую эффективность активного подбарабанья. Вероятность попадания тела в отверстие сепарирующей поверхности тем выше, чем больше относительный путь, пройденный телом за время его пребывания на поверхности [4]. Поэтому более рациональным следует считать выбор такого кинематического режима колебаний поверхности, при котором обеспечивается движение тела по ней без остановок.

28

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2008. Вып. 80.

Рис. 1. Схема МСУ с активным двухсекционным подбарабань-ем, совершающим продольные колебания

В рассматриваемом случае колебаний подбарабанья вдоль оси молотильного барабана эффективность их связана с перемещением зерна в направлении колебаний, т. к. относительное перемещение его в направлении движения обмолачиваемого продукта не изменится. Зерно будет колебаться в обе стороны от некоторого среднего положения. С учетом этого используем результаты, полученные Г.Д. Терсковым [4] при анализе движения тела на горизонтальной плоскости при ее продольных колебаниях.

При гармонических колебаниях плоскости по закону

х = гк cosra^ ,

где юк - круговая частота колебаний; гк - амплитуда колебаний, м; t - время, установившееся движение без остановок будет иметь место, если

29

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

1Гъ > gf

1 +

п

4

где / - коэффициент трения скольжения; g - ускорение свободного падения, м/с2.

При / = 0,4 (для зерна) рассматриваемый характер движения будет обеспечиваться при

со2кГк > 7,3 м/с2.

Очевидно, что искомый уровень ускорения плоскости можно получить при различных сочетаниях значений юк и гк. При выборе их учтем требование технологической эффективности. Технологическую эффективность увяжем с условием перемещения зерновки, попавшей на продольный пруток подбарабанья, за пределы прутка в наиболее неблагоприятном случае, когда ось ее поперечного сечения совпадает с осью прутка (рис. 2). Необходимое смещение rw, равная амплитуде относительных колебаний зерновок, определяется из соотношения

Xw=dJ2+dJ2,

где dH - диаметр прутка подбарабанья, мм; d:j - параметр поперечного сечения зерновок (толщины и ширины), мм.

Рис. 2. Схема к расчету кинематического режима работы активного подбарабанья:

1 - продольный пруток, 2 - зерновка

30

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов.

ГНУ СЗНИИМЭСХРоссельхозакадемии. 2008. Вып. 80.

В подбарабаньях современных комбайнов обычно применяются прутки диаметром 4-5 мм. Средние значения параметров поперечного сечения зерновок лежат в пределах 2,2-3,5 мм. С учетом этого значения необходимого смещения зерновок составляют: при dH = 4 мм; rw = 3,10-3,75 мм;

при dH = 5 мм; rw = 3,60-4,25 мм.

Параметры колебаний подбарабанья, обеспечивающие полученные значения смещения зерновок, определим с помощью выражения для амплитуды колебаний тела относительно плоскости, совершающей продольные колебания:

1 -

ngf

V 2а>1 Г у

2

r = r

w к

Амплитуда колебаний плоскости должна превосходить амплитуду относительных колебаний тела: Гк > rw.

Определим значения круговой частоты колебаний юк, при которых обеспечивается минимальная разница в значениях гк > rw, в частности гк = 1,05 rw .

Решая уравнение (5) относительно юк и подставляя в него принятое выше значение / = 0,4, значение гк , получаем:

шк=4.382 Ц.

Подставляя в (6) значения rw, определим диапазоны круговых частот колебаний, обеспечивающих необходимые относительные колебания, и соответствующие значения частот v, исчисленные из соотношения v = :

2ж

при dn = 4 мм: юк = 71,9-78,3 с-1; v = 11,43-12,45 с-1;

при dn = 5 мм: юк = 67,5-73,1 с-1; v = 10,72-11,63 с-1.

Соответствующие значения амплитуд колебания подбарабанья составляют: 3,25-3,95 мм и 3,80-4,45 мм.

Проведенный теоретический анализ позволяет прогнозировать эффективность активного подбарабанья при колебаниях его с амплитудой гк = 3,0-4,5 мм и частотой v = 11-13 с-1.

31

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Доронин Е.Ф. Исследование молотильного устройства с колеблющимся подбарабаньем /Е.Ф. Доронин: Автореф. дисс... канд. техн. наук. - М., 1972. - 20 с.

2. Коробицын В.М. Исследование работы двухбарабанного молотильно-сепарирующего устройства с вибрационными подбарабань-ями в условиях повышенного увлажнения /В.М. Коробицын: Автореф. дисс... канд. техн. наук. - Л.- Пушкин, 1979. - 22 с.

3. А.с. № 1061747, МКИ А 01 F 12/18. Молотильное устройство /Липовский М.И., Задворкин С.А., Гаврилов В.П., Машанов В.И., Арбузов П.М. № 3413273/30-15, заявл. 26.03.1982, опубл. 23.12.1983. Бюлл. № 47.

4. Терсков Г.Д. Движение тела по наклонной плоскости с продольными колебаниями. Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин. Т. 3. - М.-Л.: Сельхозгиз, 1936. - С. 490-521.

Получено 03.03.2008.

УДК 631.354.2

А. И. СУХОПАРОВ, канд. техн. наук

УМЕНЬШЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО СЖАТИЯ СТЕБЛЕЙ В МОЛОТИЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ЗЕРНОУБОРОЧНОГО КОМБАЙНА

Рассмотрено снижение величины относительного сжатия обмолачиваемой культуры в молотильном пространстве зерноуборочного комбайна при замене на молотильном барабане рифленых бичей бичами с трапециевидным зубовым профилем на уборке как сухих зерновых культур, так и культур повышенной влажности.

Относительное сжатие (степень сжатия) обмолачиваемой культуры при работе рифленого бича в молотильном аппарате определяется соотношением [1]:

32