Файл: Липкович, Э. И. Процессы обмолота и сепарации в молотильных аппаратах зерноуборочных комбайнов (пособие для конструкторов зерноуборочных машин).pdf

вой схемой вследствие дополнительного выделения зерна про­ межуточным битером. Это приводит к снижению содержания зерна в потоке вороха, поступающего на второй ротор, и следовательно, меньшее количество зерна травмируется жест­ ким встречным ударом.

Второй и четвертый способы выполняют передачу потока вороха с первого ротора на второй по касательной, тангенци­ ально. Это в значительной мере уменьшает повреждение зер­ на от встречного удара, который здесь практически отсутст­ вует (если пренебречь эффектом некоторого расширения ле­ тящего потока). Однако в обеих схемах происходит полное оборачивание потока: слои, содержащие наибольшее количе­ ство зерен, во втором подбарабапье удаляются от деки и ока­ зываются обращенными к барабану. В четвертой схеме это осуществляется непосредственным образом при переходе иа второй ротор. Во второй схеме роль перераспределителя вы­ полняет перекидной битер путем создания значительного цен­ тробежного поля, которое переводит зерна на внешнюю сто­ рону траектории. Следовательно, теперь для сепарации зер­ нам необходимо переместиться в ближайшие к деке слои, на­ чиная свой путь заново. Это снижает вероятность выделения, и общий сепарирующий эффект второго ротора используется не полностью.

Проведенный анализ подводит к мысли о том, что для успешного протекания сепарации зерен после первого ротора желательно осуществление процесса при сохранении благо­ приятных условий, сложившихся на выходе первого подбарабанья. Наиболее простым и очевидным в этом случае было бы увеличение угла обхвата деки молотильного аппарата. Однако этому сопутствуют довольно серьезные недостатки: повышенная энергоемкость молотильного аппарата, сильное перебивание соломы с последующей перегрузкой очистки ком­ байна и ухудшением работы соломотряса, существенное по­ вреждение зерна, возрастание вероятности заматывания. Эф­ фект же повышения сепарирующего действия оказывается весьма скромным.

Увеличение угла обхвата молотильной деки даже до 180° (а при этом указанные отрицательные явления будут доволь­ но заметны) уменьшает содержание зерна в поступающем на соломотряс ворохе не более чем на 25—30%. Для объясне­ ния этого обстоятельства напомним, что из анализа уравне­ ния сепарации был получен результат, согласно которому длина сепаратора в меньшей степени влияет на сепарирую-

88

ідее действие рабочего органа, чем условия сепарации. Усло­ вия же сепарации при удлинении деки не претерпевают суще­ ственных изменений: мало меняется напряженность силового поля сепарации, характер взаимодействия вороха с рабочим органом. Из формулы плотности вероятности выделения зерна (нестационарная модель) видно, что с увеличением времени сепарации эта плотность экспоненциально убывает, и эффек­ тивный результат дают лишь начальные стадии процесса. Следовательно, условия протекания процесса за молотиль­ ным подбарабаньем надо изменить: увеличить напряженность центробежного поля, обеспечить повышенную скважность по­ тока вороха путем, например, его прочесывания. Иными сло­ вами, процесс сепарации непосредственно за молотильным

подбарабаньем при полном сохранении структуры потока вороха целесообразно проводить в режиме роторного соломоотделителя. Следует объединить в одном рабочем органе бильный молотильный аппарат и роторный соломоотделитель на базе общего ротора, работающего последовательно. Но прежде чем выполнить такое объединение, необходимо выяс­ нить, окажется ли режим работы молотильного барабана рациональным для выполнения функции чистого роторного соломоотделителя.

Можно предположить существование оптимальной окруж­ ной скорости соломоотделителы-юго барабана, при которой его сепарирующее действие будет наибольшим. Оптимум ско­ рости обусловливается следующим обстоятельством. С ростом скорости увеличивается растаскивающее действие соломо­ отделительного барабана, и толщина потока вороха уменьша­ ется. Это приводит к росту сепарирующего действия аппара­ та. Но одновременно возрастает скорость вороха в подбарабанье соломоотделительного аппарата и, следовательно, убы­ вает время сепарации, что вызывает снижение сепарирующе­ го действия. Результат взаимодействия обоих факторов ока­ жется благоприятным при оптимальной окружной скорости соломоотделителы-юго барабана. Отыщем эту скорость, ис­ пользуя вероятностную стационарную модель. Принимая для

гая, что зерна по толщине потока распределены равномерно, на основании (174) запишем уравнение содержания свобод­ ных зерен в подбарабанье роторного соломоотделителя:

89

рость вороха равна величине Ѵг (скорости на выходе моло­ тильного подбарабанья), а скорость вороха на выходе близка к скорости «С» соломоотделительного барабана. Тогда сред­ нее число слоев потока в подбарабанье соломоотделителя со­ ставит:

Имея в виду, что функция (211) существует только в точ­ ках, соответствующих целочисленным значениям і, верхнее значение которого і= £с само является функцией от скорости

С(см. (212), заменим с некоторым приближением сумму из

(211)интегралом:

90

Проведя соответствующие операции, получаем:

Аг(С+Ѵз)

Исследование уравнения (216) позволило определить об­ ласть существования выражения в квадратных скобках:

Отсюда следует, что оптимальная окружная скорость соломоотделителыюго барабана зависит от скорости вылета соломы из подбарабанья молотильного аппарата (для случая непосредственной передачи вороха на роторный соломоотделитель) или от скорости, развиваемой при взаимодействии с промежуточным битером. Скорость ѵ2 на выходе молотиль­ ного подбарабанья, как было отмечено ранее, зависит от це­ лого ряда факторов и прежде всего — от подачи. Следова­ тельно, для каждой подачи должна существовать, строго говоря, оптимальная скорость соломоотделительного бара­ бана.

Отыщем оптимальную окружную скорость соломоотделптельного барабана при следующих параметрах: секундная подача растительной массы в молотильный аппарат q= 5 кг/сек, степень сжатия на выходе подбарабанья сг2 = 5,

зазор на выходе 6= 4 мм, скорость на выходе молотильного подбарабанья ѵ2= 13,1 м/сек (молотильный аппарат типа СК-4). Подставляя эти значения в неравенства (217), полу­ чаем:

для верхнего предела —

С—13,1 13,1-4-5

>, или С2—21,74С—113,26=0,

0,2(С+13,1) 2-С-З

откуда Св = 25,0 м/сек-,

91

откуда С„= 25,7 м/сек. Тогда 25,0<Соп<25,7.

Оптимальная окружная скорость заключена в весьма уз­ ком интервале. Поэтому для приближенного вычисления' С0п подойдет уравнение

На молотильно-сепарирующем аппарате с роторным соломоотделнтелем конструкции ОКБ по уборочным машинам был экспериментально установлен оптимальный скоростной режим соломоотделительного барабана. Для подачи 5,1 кг/сек при уборке пшеницы Безостая-1 влажностью 10—12% оп­ тимальная окружная скорость соломоотделительного бараба­ на диаметром 0,6 м составила 27—29 м/сек.

Таким образом, оптимальная окружная скорость соломоотделительного барабана оказывается весьма близкой (по крайней мере, в условиях Северо-Кавказской зоны) к рабо­ чей окружной скорости молотильного барабана. Это обстоя­ тельство приводит к выводу, что с технологической точки зре­ ния объединение молотильного аппарата и роторного соломоотделителя в одном рабочем органе на базе общего ротора приемлемо.

Совмещенный молотильный аппарат и результаты его экспериментального исследования

На основе принципа совмещения был разработан совме­ щенный молотильный аппарат, объединяющий в себе функ­ ции билыюго молотильного устройства и роторного соломоотделителя.

Совмещенный молотильный аппарат к комбайну СК-4 (рис. 22) состоит из двух приемных битеров 1, барабана 2, молотильной деки 3, сепарирующей деки 4, отбойной решет­ ки 5 и отбойного битера 6. Постановка двух приемных бите­ ров вызвана изменением траектории массы на входе в подбарабанье вследствие увеличения общего угла обхвата.

92