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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.10.2024

Просмотров: 88

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

dt2 dt

Молотильный барабан, взаимодействующий с присоединя­ ющейся на входе подбарабанья и отбрасываемой на выходе порцией растительной массы, можно рассматривать как еди­ ное вращающееся вокруг неподвижной оси тело переменной массы. В процессе движения в подбарабанье масса порции убывает за счет выделения зернового вороха под деку (убы­ вание массы порции можно определить на основе закономер­ ностей процесса сепарации). Но такое убывание массы не­ значительно влияет на величину скорости вылета, так как последняя определяется прежде всего нормальными усилиями сжатия, мало зависящими от содержания зерна в порции вороха. Еще в меньшей степени это обстоятельство сказыва­ ется на движении барабана. Следовательно, можно полагать, что величины присоединяемой и отбрасываемой масс равны. Тогда динамическое уравнение нашей системы на основе со­ отношения (74) запишется в виде:

 

,du)fi

dJ, .

,

(75)

 

J— = М---- -T(<ü2—cüi),

 

dt

dt

 

 

где

M — момент всех

внешних

сил, приложенных к ба­

 

рабану;

угловая скорость присоединяющей­

 

со 1 — абсолютная

 

ся массы (скорость вороха па входе подбараба­

 

нья);

угловая

скорость

отделяющейся

 

м., — абсолютная

 

массы (скорость вороха па выходе подбараба­

 

нья) .

 

 

 

 

Величина — , с учетом представлений

акад. В; П. Го-

 

dt

 

 

 

рячкнна о коэффициенте перетирания, представляется соот­ ношением:

 

dJ, =

q (t) R2

 

 

dt

g ( l —fnj’

 

где

Г, — коэффициент перетирания.

 

 

Тогда уравнение (75) примет вид:

 

 

J — И= М— qW R2'(CQ2—mi),

(77)

 

dt

g (l-fn )

 

 


или с учетом выражения

(70)

 

J dcuß :М —

R 2 (ffl2 - -<o,)[q+2W„VK(t)]

 

______ к= 1 _______

(78)

dt

g (i-R )

 

В уравнения (77) и (78) входят величина секундной по­ дачи и характер изменения ее во времени, конструктивно­ технологические параметры молотильного аппарата и дина мические параметры двигателя.

Определим величину момента всех внешних сил:

 

 

М = - М с+Мд„хі,

 

(79)

где

Мс — момент вредных сопротивлений;

 

 

Мдв — момент двигателя;

 

 

 

і — передаточное число привода барабана;

 

X КПД привода.

 

 

Как известно,

 

 

 

 

Мс = К і+ К 2о>б-

 

(80)

где К, и Кг постоянные коэффициенты.

 

Тогда

 

 

 

 

 

R2 ((Ü2—со.) [q+2W„VK(t)]

 

dt

■(Кі+ Кгсоб

____________ k=J_______

■МдвІХ- (81)

g'(l—fn)

 

Введя обозначение

 

 

 

 

_

Ш

 

 

 

R2(ffl2-<Bi)[q+2W„VK(t)]

 

 

Мдс= Кі+КгИбН---------------——

-------------’

(82)

 

 

g (l—fn)

 

получаем динамическое уравнение барабана в самом общем виде:

J ^dt = -Мде+Мдвіх-

(83)

Здесь Мдс — момент динамического сопротивления на валу барабана.

43


Изменение момента Мдв определяется регуляторной ха­ рактеристикой двигателя.

В большинстве молотильных устройств привод в действие барабана осуществляется двигателями внутреннего сгорания. Однако в связи с исследованиями некомбайновых поточноиндустриальных способов уборки разрабатываются конструк­ ции высокопроизводительных молотилок с электроприводом, преимущества которого для молотильного барабана были установлены Г. И. Назаровым [40]. Поэтому рассмотрим систему с двумя типами двигателей.

Двигатель внутреннего сгорания. При работе на регуля­ торной ветви характеристики момент двигателя Мдв опреде­ ляется выражением [8 ]:

 

А\;;п

Мер (ОрСр— СОдв

 

 

(84)

 

 

 

Мр(ср

1)

 

 

где

2 +бр

 

 

 

 

 

с р =

2—бр

 

 

 

 

 

 

 

 

Мер — среднее

значение крутящего момента при рас­

 

четной мощности;

 

угловые

скорости

вала

сор и содв — расчетная

и рабочая

 

двигателя

соответственно;

 

 

 

бр — степень неравномерности регулятора.

 

 

Подставляя значение Мдв из

(84)

в уравнение

(78)

с уче-

том зависимости (80)

и имея

 

 

 

V.

 

ѵ.>

в виду, что ш, = — и ш,= —,

получаем:

 

 

 

 

 

 

R

'

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

__

Ш

 

 

 

 

J dwб

R(V2—V,) [q-j- SW„V„(t)]

 

 

 

----------------- ---------------- j + McpB g P= P g iX.

dt

 

 

g ( l — fn)

 

/

Wp(Cp

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

(85)

Динамическое уравнение (85) молотильного барабана ус­ танавливает связь между характеристикой подачи (величиной и изменением ее во времени, физико-механическими свойст­ вами обмолачиваемой культуры), параметрами барабана (моментом инерции, диаметром), технологическим режимом молотильного аппарата и динамическими характеристиками двигателя (скоростью вала, крутящим моментом, параметра­

44


ми регулятора). Уравнение (85) является трансцендентным нелинейным, поэтому его решение и полный анализ могут быть выполнены на ЭЦВМ в численном виде.

С целью проведения качественного анализа динамической системы растительная масса—барабан—двигатель упростим уравнение (85) на основе некоторых допущений. Прежде все­ го положим, что изменение подачи во времени происходит не непрерывно, а скачкообразно на конечную AqKвеличину (как раз такой результат получается при физическом замере весо­ вой характеристики подачи). Тогда уравнение (85) примет вид:

Мс +

R(V2—V)) (q+Ддк)

+ м ер

<В])Ср— дц Г/..

(86)

dt

g ( l - f n )

 

® р ( сР— 1)

В нормальных условиях работы аппарата, как показы­ вает опыт, колебание угловой скорости барабана не превы­ шает 3—4%, а колебание скорости вороха в подбарабанье еще меньше. Поэтому изменением величины ѵ2 в зависимо­ сти от скорости барабана можно пренебречь без существен­ ной ошибки, сохранив, однако, функцию v2 (q). При этих условиях интегрирование уравнения (8 6 ) дает возможность вычислить угловую скорость барабана:

Jt

 

.Jt

=Ü?( 1 —е ’ I

-г шк-і е

(87)

где

 

 

М + R(V2—v') (q+AqK)

MepCpi^

g ( l - f n )

j _ МерІ2Х

Cp 1

Wp(Cp 1)

Как видим, формула (87) для вычисления скоростей ба­ рабана при ступенчатой случайно меняющейся подаче явля­ ется рекуррентной. На скорость и плавность хода барабана влияют величины крутящего момента и мощности двигателя, приведенного момента инерции барабана, а также характери­ стика регулятора.

На рис. 14 представлены графики изменения подачи во времени (кривая 1) и колебаний угловой скорости барабана

45


\ л Г . /г . зг м

при различных динамических параметрах системы (кривые 25). Чем больше момент инерции вращающихся масс, тем спокойнее идет нарастание скорости барабана, тем меньше

его ускорение

(кривые

2 и 4 — 1= 1,09 кгм/сек2; кривые

3 и 5 — 1=0,3

кгм/сек2).

Пониженный крутящий момент у

двигателя приводит к падению скорости барабана и к боль­ шим ее колебаниям (кривые 4 и 5: Мер= 8 кем; кривые 2 и 3: Мер= 16 кгм); в этом случае также заметно стабилизирую­ щее влияние повышенного момента инерции.

Наконец, на колебание угловой скорости барабана, при прочих равных условиях влияет степень неравномерности ре­ гулятора. Из сопоставления графиков 2 и 3 (бр—0,05) и 4 и 5 (бр=0,14) видно, что с увеличением бр резко нарастают ко­

лебания скорости барабана.

Рассмотрим теперь влияние колебаний угловой скорости барабана на величину приведенного момента инерции. Будем исследовать решение динамического уравнения для первого после холостого хода изменения угловой скорости барабана.

46

Из зависимости (87) имеем:

У_б

І = - Л ln

у б

J ~ ,

( 8 8 )

 

или с учетом значения J перед квадратной скобкой

Mepi2'/-

t

U6.

 

ü)p(Cp

ln-----

и й

1)

 

ибо~

(89)

При заданной величине рабочей скорости барабана вычис­ ление его момента инерции может быть выполнено лишь на основе известного значения скорости холостого хода, которое входит не только в уравнение (89) непосредственно, но дает возможность получить параметры J и Щ Величину скорости холостого хода отыщем на основе допустимой амплитуды ко­ лебаний угловой скорости барабана относительно ее средней

рабочей величины, соответствующей подаче q—q. Как уста­ новил С. А. Алферов [2, 3], параметр такого рода может служить одним из критериев качества технологического про­ цесса в молотильном аппарате и в комбайне в целом._

Если барабан получит максимальную нагрузку q= q+3a„ (од— среднеквадратическое отклонение подачи), то измене­ ние его угловой скорости от величины а>бо на основании зави­ симости (87) произойдет по уравнению:

 

_ £

 

_St.}

 

“б, = и)бое

+ —

(l — е

 

 

Ср

\

где

U — длительность обработки порции с постоянной

 

величиной

массы;

 

е — постоянный коэффициент.

Если же подаваемая нагрузка равна математическому ожиданию, т. е. q= q, то для системы постоянной структуры

—etj

,

—stj

шбі= шб0е + —

( l —е

(91)

ср V

 

47