ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 173
Скачиваний: 2
Из графика можно определить пределы частот, достаточных для получения критических углов отклонения корнеплодов, соответ ствующих излому ботвы.
Подставив в выражение £)л = |
ф т а х ^ с |
вместо ф т а х К р и Т И - |
|
В |
|||
|
и среднее значение /,-, |
||
ческое значение угла излома ботвы физл |
|||
а также задавшись амплитудой В, получим коэффициент дина мичности Д л. Отложив его значение на оси ординат и проведя горизонталь до пересечения с амплитудной кривой, на оси абсцисс получим интервал отношений /гл/со, достаточных для излома ботвы. Зная частоту собственных колебаний корнеплода
|
|
|
|
|
Ал, по этому отношению нахо |
||||||||
|
|
|
|
|
дим |
интервал |
|
необходимых |
|||||
|
|
|
|
|
частот |
вынужденных |
колеба |
||||||
|
|
|
|
|
ний. |
основании |
эксперимен |
||||||
|
|
|
|
|
На |
||||||||
|
|
|
|
|
тальных |
данных |
для |
моркови |
|||||
|
|
|
|
|
сорта |
Нантская |
принимаем |
||||||
|
|
|
|
|
следующие |
значения |
парамет |
||||||
|
|
|
|
|
ров: |
физл = |
22° |
(0,384 |
рад); |
||||
|
|
|
|
|
к я = 87,5 |
1/с. |
Тогда |
при |
В = |
||||
|
|
|
|
|
= 10 мм и /с = |
35 мм получа- |
|||||||
|
|
|
|
|
п |
|
0,384-35 |
, |
0 _ |
чему |
|||
0 |
0,5 |
1.0 |
1,5 |
кл/и |
ем и л — |
— —---- |
= 1,35, |
||||||
на графике |
соответствуют два |
||||||||||||
Рис. |
74. Амплитудная |
кривая |
линей |
||||||||||
значения |
отношения |
кл/ы = |
|||||||||||
|
ных колебаний корнеплодов |
= 0,5 и 1,3. |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Следовательно, при ампли |
||||||||
туде В = 10 мм частоту можно устанавливать в пределах |
со = |
||||||||||||
= 67 ч- 175 1/с. Произведя аналогичные расчеты при В = 20 мм, можем убедиться, что при этой амплитуде возможность выбора частот вибратора расширяется. Обрыв ботвы должен наступить
при со 7== 55 1/с; верхний предел частот отсутствует. |
поверхностью |
|||||
При зазоре |
между головкой корнеплода и |
|||||
выравнивания |
10— 15 мм упругая характеристика |
системы бот |
||||
ва — корнеплод нелинейная |
и выражается уравнением |
|||||
|
|
М _ |
С]ф] + С2(ф2—-фі) + Сз(ф — ф2), |
|
||
где С\\ Сг |
и С3 — жесткость |
ботвы на |
различных участках |
|||
Такой |
|
деформации. |
силы сопротивления |
|||
характер |
изменения момента |
|||||
ботвы изгибу объясняется следующим. Между стеблями пучка ботвы имеются зазоры и в начальный период отклонения корнеплода от вертикали до угла фі = 9° (0,157 рад) стебли сближаются, при этом на их изгиб затрачивается небольшое уси лие (Сі ~ 0).
После соприкосновения |
стеблей |
между ними возникает |
сила трения, и деформация |
изгиба |
сопровождается резким |
ПО |
|
|
изменением жесткости пучка до С2 = 6 кгс-см/рад. Такое значе ние жесткости остается постоянным в интервале изменения угла
от фі == 9° (0,157 рад) до ф2 = |
33,5° |
(0,58 рад). |
|
|
|
||
При дальнейшем изгибе корнеплод касается головкой ниж |
|||||||
ней кромки зажима и жесткость |
снова |
изменяется |
до |
С3 = |
|||
= 35,5 кгс • см/рад, |
оставаясь |
постоянной |
до |
момента |
излома |
||
ботвы. |
упругой |
характеристике |
уравнение |
(23) в |
|||
При нелинейной |
|||||||
точном виде не решается. Приближенное |
решение его |
дает |
|||||
следующий результат: |
|
|
|
|
|
|
|
где А = фтах — наибольший угол отклонения корнеплода;
k3 — частота собственных колебаний корнеплода на третьем участке упругой характеристики.
Р = — • С2
Графически уравнение (26) представлено на рис. 75. Эти кривые отличаются от амплитудной кривой линейных колебаний, но для них также характерен резонанс при со/&3 = 1,0.
По амплитудным кривым нелинейных колебаний можно так
же найти необходимые частоты |
вибратора, определив коэффи |
||
циент динамичности D' = АДр2. |
ф2 = 33,5° |
получаем |
D' = 1,52. |
При А = физл = 50,5° и |
|||
Отложив на оси ординат значение 1,52 |
и проведя |
горизонталь |
|
до кривой, соответствующей определенному значению амплиту
ды заданных |
колебаний, |
получаем на |
оси абсцисс |
значение |
|
ш/&з, откуда определяем частоту ю. |
ß |
|
|||
Если В = |
10 мм, ф2 = |
0,58 рад и /с = |
= 0,49, |
||
35 мм, то ---- |
|||||
|
|
|
<р2Іс |
||
чему на графике наиболее близко соответствует кривая 2. Про
ведя горизонталь от D' = |
1,52 до пересечения |
с кривой 2 полу |
|||
чаем два |
значения отношения частот: <о'/&з = 0,5 и <ù"jk3 = 0,72. |
||||
Для |
моркови сорта |
Нантская |
среднее |
значение |
k3 = |
= 107,5 |
1/с, тогда со' = 53,8 и ю" = 77,4 1/с. Значит, для |
корней |
|||
моркови, свисающих на ботве длиной |
10—15 мм, зона |
частот |
|||
обрыва ботвы находится в пределах 54—77 1/с. |
|
|
|||
Аналогично можно установить, что при В = 20 мм необхо димая частота колебаний вибратора находится в пределах со = 43 105 1/с. Чем длиннее ботва, на которой свисает кор неплод, тем при меньшей частоте колебаний вибратора насту пает резонанс, следовательно, увеличение частоты вибратора должно приводить к уменьшению средней длины черешков ботвы, оставшихся на корнеплодах после ее обрыва.
Рис. 75. Амплитудные кривые нелинейных колебаний корнеплода:
I — при В ^ 4 С —0,25; 2 — при |
Bj4>4C —0,5; 3 — при |
B /V 2lc = 0,75, и 4 — при |
В j<ç2lc= 1,0 |
При амплитуде В = 10 мм для обрыва ботвы с черешками длиной до 10 мм требуется цц > 77 1/с; длиной до 20 мм (в со ответствии с ГОСТом 1721—67) требуется а>2 > 54 1/с. Соответ ственно при В = 20 мм требуется соі > 55 1/с и сог > 43 1/с.
Экспериментальные исследования, проведенные на стенде, состоящем из вибрационного зажимного устройства и вариатора скоростей, подтверждают теоретические предпосылки о возмож ности последовательного выделения из общего потока с помо щью вибрации корнеплодов, подтянутых к поверхности вырав нивания, и позволяют уточнить кинематические параметры вибратора.
Средние значения частот колебаний, обеспечивающих излом ботвы, находятся в пределах ю = 40 -h 45 1/с при амплитуде В = 15 -f- 20 мм. Время на отделение ботвы составляет 0,2—0,5 с.
По данным В. И. Федорова, зависимость полноты отделения W в % ботвы моркови от амплитуды и частоты колебаний виб ратора (рис. 76) может быть выражена эмпирической фор мулой
W |
(27) |
а + ЬВ ’
где а и b — коэффициенты, |
зависящие от физико-механиче |
|||||||||||||
|
|
ских |
свойств моркови |
и параметров |
вибратора. |
|||||||||
Для моркови сорта Нант |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ская: |
при O = |
30 |
1/с |
а = |
|
|
|
|
|
|
|
|||
= 0,23; b = 0,0083; |
при |
со = |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
= 50 1/с а = 0,07; b = 0,007; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
при со = 70 1/с |
а = |
0,0216; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
b = 0,009. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как видно из графика, с |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
увеличением аплитуды и ча |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
стоты |
колебаний вибратора |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
полнота |
отделения |
ботвы |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
повышается и при В = 20 = |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
24 мм с частотой колеба |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ний |
со = |
50 |
70 |
1/с |
при |
|
|
|
|
|
|
|
||
ближается к 100%. |
изложен |
Рис. 76. Зависимость полноты отделе |
||||||||||||
На |
основании |
ния ботвы моркови от амплитуды и |
||||||||||||
ных результатов изготовлен |
частоты |
колебаний |
вибратора: |
|||||||||||
1 — при 0) |
■= |
ЗО'/с; |
2 — |
при (0 |
= 50'/с; |
|||||||||
аппарат, совмещающий опе |
|
3 |
— |
при |
0) = |
7070 |
|
|||||||
рации |
выравнивания |
корне |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
плодов и прореживания |
по |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
тока путем отделения ботвы |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
подтянутых |
корнеплодов. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Аппарат |
состоит |
из |
двух |
|
|
|
|
|
|
|
||||
планок, |
установленных |
с |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
зазором для прохода ботвы. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Передние концы планок за |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
креплены |
шарнирно, |
|
зад |
Рис. 77. |
Влияние |
амплитуды |
колебаний |
|||||||
ние — соединены с эксцен |
||||||||||||||
триками. При вращении экс |
планок выравнивающего аппарата на ка |
|||||||||||||
центриков планки приводят |
|
чество отделения ботвы: |
||||||||||||
/ — корнеплоды с оставшейся ботвой длиной |
||||||||||||||
ся в колебательное |
движе |
0—10 мм; 2 — корнеплоды с оставшейся ботвой |
||||||||||||
ние. Частота колебаний |
ви |
|
|
длиной |
0—30 |
мм |
|
|||||||
братора равна |
50 |
1/с |
|
при |
|
|
|
|
|
|
|
|||
амплитуде концов планок 0; 5; 15 и 25 мм. В задней части ап |
||||||||||||||
парата установлен пассивный |
нож. Нож в сочетании с колеба |
тельным движением планок |
обрезает ботву тех корнеплодов, |
у которых она не отрывается в результате вибрации. |
|
Аппарат был смонтирован |
на полевой установке теребиль |
ного типа; эксперименты проводились на однострочных посевах моркови Нантская при скорости движения установки 3,5 км/ч.
Результаты исследований, графически представленные на рис. 77, показывают, что при увеличении амплитуды в пределах 0—25 мм количество корнеплодов с длиной черешков до 1 см возрастает с 45 до 80% и с длиной черешков 0—3 см — с 55 до 95%.
3 Зак. 807
РАБОЧИЕ ОРГАНЫ МАШИН ПОДКАПЫВАЮЩЕГО ТИПА ДЛЯ УБОРКИ КОРНЕПЛОДОВ И ЛУКА
БОТВОУДАЛЯЮЩИЕ РАБОЧИЕ ОРГАНЫ
Роторные ботворезы
Б отву можно удалять различными способами: механическим (обрыв, срезание, сбивание и т. д.), химическим и др.
Наиболее распространенным способом удаления ботвы является срезание, при этом в качестве режущего аппарата применяются преимущественно роторные ботворезы. Они просты по устройству, надежны в работе и, в отличие от аппаратов но силочного типа, могут быть установлены на сколько угодно малую высоту среза, вплоть до того, что могут обрезать ботву корнеплодов, головки которых расположены ниже уровня почвы.
По принципиальной схеме роторные рабочие органы можно разделить на три типа:
1)с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной на правлению движения машины (барабанные);
2)с горизонтальной осью вращения, параллельной направ лению движения машины;
3)с вертикальной или близкой к вертикальной осью враще ния (дисковые).
К первому типу относятся роторные барабаны для сплошно го среза, как правило, широкозахватные, применяющиеся в
силосоуборочных и |
ботвоуборочных машинах. Эти барабаны |
в последние годы |
получили широкое распространение из-за |
простоты конструкции, высокой надежности и универсальности.
Вращаясь с большой частотой, они могут |
совмещать операции |
|
резания и транспортирования срезанного материала. |
трубчатый |
|
Роторный барабан обычно представляет собой |
||
вал с приваренными ушками, к которым |
шарнирно |
с помощью |
пальцев или цепных звеньев прикреплены |
ножи (бичи). Ушки |
|
располагаются по окружности вала через 90 или 120°, т. е. ротор имеет четыре или три ряда ножей. Вдоль образующей ротора
114
ножи обычно размещаются в шахматном порядке таким обра
зом, чтобы ножи каждого последующего ряда |
находились |
в зазорах между ножами предыдущего. |
от поломок |
Шарнирное крепление ножей предохраняет их |
при встрече с камнями и другими препятствиями. В радиальное положение ножи устанавливаются под действием центробежной силы, возникающей при вращении ротора. Из-за высокой часто
ты вращения ротора центробежные силы Еин, |
действующие на |
ножи, достигают значительной величины. |
|
Fm = m<ù2r, |
(28) |
где т — масса ножа в кгс-с2/м; со — угловая скорость ротора в 1/с;
г — расстояние от оси ротора до центра тяжести ножа в м. Принимая т = 0,174 кгс-с2/м; со = 157 1/с и г = 0,2 м, полу чаем Еин = 860 кгс. Таково примерное значение центробежной силы, действующей на каждый из 28 ножей косилки КИР-1,5Б. При размещении ножей в четыре ряда, смещенных относи тельно друг друга по окружности на 90° (по семь ножей в ряду), на каждый из рядов действует центробежная сила около 6 тс. Если результирующие центробежных сил, действующих на каж дый ряд, пересекаются в одной точке, то ротор является уравновешенным. Если не пересекаются, то их действие сводится к действию результирующей пары сил, вызывающей повышен
ные нагрузки на опоры ротора и вибрацию машины.
Для устранения вибрации ротор необходимо динамически отбалансировать. Сущность данной операции заключается в размещении на роторе (в плоскости действия результирующей пары сил) дополнительных масс, создающих при вращении момент центробежных сил, равный по значению и противопо ложный по направлению моменту результирующей пары сил. Операция эта очень трудоемка и не всегда приводит к благо приятному результату. В полевых условиях масса ножей может изменяться в зависимости от износа или количества налипшей на них почвы, а поскольку масса дополнительных грузов остает ся постоянной, то может появиться необходимость в новой балансировке ротора.
Более простым и надежным способом уравновешивания рото ра является рациональное размещение на нем ножей. Чтобы ротор был уравновешен, необходимо обеспечить следующие условия: результирующие центробежных сил ножей, располо женных на диаметрально противоположных сторонах ротора, должны быть равны по значению, противоположны по направле нию и проходить через общую точку. Конструктивно указанные условия могут быть выполнены следующим образом:
1. Количество ножей в рядах, расположенных на противо положных сторонах окружности вала ротора (а при нечетном числе рядов — во всех рядах), должно быть одинаковым.