Оптимальные значения линейной скорости конвейерного решета очистки зерноуборочного комбайна

Введение. Конвейерная очистка представляет собой рабочий орган зерноуборочного комбайна, состоящий из подающего транспортера, вентилятора и конвейерного решета со скатной доской. Конвейерное решето - решетчатый транспортер (конвейер), состоящий из отдельных решетчатых секций, каждая из которых крепится к лапкам двух замкнутых контуров специальной транспортерной цепи винтами. Сепарируемый ворох поступает на верхнюю ветвь решетчатого конвейера, где происходит его сепарация, а проходовая фракция вороха поступает на скатную доску, с которой сгребается нижней ветвью конвейерного решета в зерновой шнек комбайна. От линейной скорости конвейерного решета зависит количество (толщина слоя) вороха, обрабатываемого единицей площади сепарирующей поверхности решета.

Цель исследования: обоснование оптимальных значений линейной скорости конвейерной очистки зерноуборочного комбайна для различных условий работы.

Задачи исследования :

• 1.    Обосновать аналитическую зависимость скорости решетчатого полотна конвейерной очистки от подачи зернового вороха на очистку и его плотности.

• 2.    Определить оптимальные значения скорости конвейерного решета для различных условий работы (подача, плотность поступающего вороха) при установке очистки на комбайнах с шириной молотилки 1200 и 1500 мм.

Согласно исследованиям профессора С.А. Алферова и его учеников [1], сепарация мелкого зернового вороха на решете зерноуборочного комбайна может проходить без потерь, если слой такого вороха не будет превышать 3-4 см.

Однако в современных комбайнах при подаче зернового вороха на очистку до 9 кг/с на решете этого рабочего органа может образоваться слой вороха толщиной 20 см и более, что неизбежно приведет к потерям зерна.

Методы и результаты исследования . Толщина слоя вороха на решете кроме величины подачи зависит также от плотности этого вороха (объемной массы), которая может быть определена по известной формуле профессора В.Г. Антипина [2]:

Ув = ЗзПп ( в вПп + (1 — Вв) Y3) _ \ где Y3 и Yn - плотности соответственно зерна и примесей, кг/м3; ав - содержание зерна в ворохе, в долях единиц.

По данным профессора В.Г. Антипина плотность влажной ржи в среднем может быть принята Y 3 = 600 кг/м³, сухого овса - Y 3 = 500 кг/м³, плотность примесей к зерну (половы, сбоины) ориентировочно может быть принята Y n = 75 кг/м³ [2].

Объем вороха, поступающего на очистку, равен

V_B =^о , (1)

Ув где Aq04 - подача вороха, кг/с; yb - его плотность, кг/м3.

Толщина слоя вороха, образующегося при этом на конвейерном решете очистки, зависит от линейной скорости V л этого решета.

Зная ширину решета В р , можно определить его площадь, на которой распределится поступающий ворох:

Fp = Lp • Bp , ⁽²⁾

где L p - длина решета, м.

Длина решета L p (применительно к конвейерному решету) равна пути S , проходимому любой точкой решета за время t , т. е.:

=   = л ⋅  .(3)

Если принять t = 1 c, выражение (3) примет вид

= л.

С учетом выражения (4) формулу (2) можно представить в следующем виде:

= л ⋅    ․

Тогда фактическую толщину слоя вороха на конвейерном решете (без учета уменьшения этой толщины за счет текущей сепарации) можно представить так:

= ^в = ^{Δ оч} ․                  (6)

^ф            ( в л )

Допуская справедливость известного уравнения сепарации вороха на решете, можно записать для конвейерного решета (являющегося тоже решетным сепаратором) [3]

П = З ⋅       ,                  (7)

где П – содержание зерна в полове, сошедшей с решета (потери); α з – содержание зерна в ворохе, поступающем на решето; а x – коэффициент сепарации зерна конвейерным решетом; L – длина решета.

Необходимая длина решета (рабочей ветви конвейерного решета) определяется из выражения (7):

= ^{з    П} ․                      (8)

По М.Н. Летошневу, коэффициент сепарации а x может быть определен из выражения

=    (   )   ,                  (9)

где α 0 – коэффициент выделения зерна при оптимальной (расчетной) толщине слоя вороха в сепараторе; Н ф – фактическая толщина слоя вороха на рабочем органе; m – показатель степени (по опытным данным ВИСХОМ m 0 = 0,8–1,2).

Подставив значение Н ф из (6) в (9), получим

=    (           л Δ о ч ) ․       (10)

Особенностью конструкции конвейерной очистки является возможность оперативного регулирования линейной скорости решета V л с помощью вариатора, установленного в системе привода решета, что дает возможность поддерживать толщину слоя вороха на решете в пределах оптимальных значений (т. е. 3– 4 см) [4]. Тогда будет Н ф = Н 0 .

Следовательно, выражения (9) и (10) примут вид

=   ,                  (11)

так как =1 при _ф =    .

ф

Оптимальная скорость конвейерного решета в зависимости от подачи вороха (.\q₀₄ ) и его плотности (Y b ), м/с

Плотность вороха В , кг / м	Подача вороха Δ оч , к						г/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
120	0,196	0,392	0,587	0,783	0,979	1,175	1,371	1,566	1,762	1,958
	0,153	0,305	0,153	0,611	0,764	0,916	1,069	1,222	1,375	1,527
140	0,168	0,336	0,503	0,671	0,839	1,010	1,175	1,343	1,510	1,678
	0,131	0,262	0,393	0,524	0,655	0,786	0,916	1,047	1,178	1,309
160	0,147	0,294	0,441	0,587	0,734	0,881	1,028	1,175	1,322	1,469
	0,115	0,229	0,344	0,458	0,573	0,687	0,802	0,916	1,031	1,146
180	0,131	0,261	0,392	0,522	0,653	0,783	0,914	1,044	1,175	1,305
	0,102	0,204	0,305	0,407	0,509	0,611	0,713	0,815	0,916	1,018
200	0,117	0,235	0,352	0,470	0,587	0,702	0,822	0,940	1,057	1,175
	0,092	0,183	0,275	0,367	0,458	0,550	0,641	0,733	0,825	0,916

Окончание табл.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
220	0,107	0,214	0,320	0,427	0,534	0,641	0,748	0,854	0,967	1,068
	0,083	0,167	0,250	0,333	0,417	0,500	0,583	0,666	0,750	0,833
240	0,098	0,196	0,294	0,392	0,490	0,587	0,685	0,783	0,881	0,979
	0,760	0,153	0,229	0,305	0,381	0,458	0,535	0,611	0,687	0,764
260	0,090	0,181	0,271	0,361	0,452	0,542	0,633	0,723	0,813	0,904
	0,071	0,141	0,211	0,282	0,352	0,423	0,493	0,564	0,634	0,705
280	0,084	0,168	0,252	0,336	0,420	0,503	0,587	0,671	0,755	0,839
	0,065	0,131	0,196	0,262	0,327	0,393	0,458	0,524	0,589	0,655

Примечание: в числителе – для комбайнов с шириной молотилки В м =1200 мм; в знаменателе – для комбайнов с В м =1500 мм.

Линейная скорость V л конвейерного решета, которая обеспечивает оптимальную толщину слоя вороха на нем (т. е. создает оптимальные условия сепарации вороха), и сама является оптимальной.

Выражение (10) придет к виду (11) в том случае, если та часть выражения (10), которая стоит в скобках, будет равна 1, т. е.

НоВрУв^л Δ q_{о ч} ¹=1,          (12)

откуда имеем

pr       Δqоч л=(H0BvYb)․

Имея ввиду, что для комбайна с шириной молотилки 1200 мм ширина конвейерного решета может быть выполнена конструктивно равной В р = 1,064 м, а Н 0 = 3–4 см, выражение (13) можно упростить:

I л ^{= Δq}- ■ ^л    0,037y в

․

Для комбайна с шириной молотилки 1500 мм ширина конвейерного решета может быть Вр=1,364 м. Аналогично выражению (14) имеем л= Δqоч ․ (15) л ,048yв

Как видно из выражений (13)–(15), значение оптимальной линейной скорости конвейерного решета зависит от величины подачи зернового вороха на очистку и плотности этого вороха, которая, в свою очередь, зависит от его засоренности (содержания в нем примесей), а также ряда других факторов.

По выражениям (14) и (15) рассчитали значения оптимальной линейной скорости для комбайнов с шириной молотилки 1200 и 1500 мм для различных подач ∆q оч и различных плотностей поступающего на очистку вороха – γ в (см. табл.), а также представили эти данные в виде графиков (см. рис. 1, 2).

Рис. 1. Потребная скорость конвейерного решета в зависимости от подачи вороха (∆q оч ) и его плотности (γ в ) для комбайна с шириной молотилки 1200 мм

Рис. 2. Потребная скорость конвейерного решета в зависимости от подачи вороха (∆q оч ) и его плотности (γ в ) для комбайна с шириной молотилки 1500 мм

Выводы

• 1.    Получено аналитическое выражение, позволяющее определить оптимальные значения скорости конвейерного решета очистки зерноуборочного комбайна от подачи и плотности зернового вороха.

• 2.    Обоснованы значения оптимальной скорости конвейерного решета при изменении подачи вороха на очистку (от 1 до 10 кг/с) с разной плотностью (от 1200 до 280 кг/м³) для комбайнов с шириной молотилки 1200 и 1500 мм.