4.3. Розрахунок технологічних параметрів двохвального клавішного соломотряса.

Основні відомості.

Соломотряси призначені для виділення зерна з поступаючого на них вороху і виведення соломи з машини. Двохвальні клавішні соломотряси порівняно з соломотрясами інших типів вельми ефективні в роботі і прості по устрою. Це послужило основою для застосування їх в сучасних комбайнах і молотарках. По характеру протікання технологічного процесу клавішні соломотряси розділяють на групи:

1) одновальні тихохідні;

2) двохвальні швидкохідні.

У одновальних соломотрясів клавіші розділені на дві групи, які зміщені в руху на фазу 180°. У п’ятиклавішних - перша, третя і п’ята клавіші відносяться до однієї групи, друга і четверта клавіші - до другої групи. Кожна група клавішею струшує весь шар вороху, що знаходиться на соломотрясі.

У швидкохідних соломотрясах коліна валів зміщені одне відносно іншого на 90° або на 120°, тому характер руху клавішею такий, що кожна з них впливає, головним чином, на ворох, розташований на суміжній клавіші.

Враховуючи ці особливості впливу соломотрясів на ворох, вважають, що одновальний соломотряс потрібно поєднувати з бильним барабаном, який менше подрібнює солому, ніж зубовий, і використовувати їх в машинах обробки довгосоломистих хлібів в стаціонарних умовах.

Швидкохідні двохвальні соломотряси можна поєднувати із зубовими і бильними барабанами, використовуючи їх в машинах, що збирають в основному короткостеблові культури з сухою і ламкою соломою, обладнаними бильними барабанами.

При збиранні сухих хлібів, навіть у разі використання бильного барабана, подрібнення соломи виходить значним і ворох на соломотрясі не утворює зв'язного шару, що дозволяє використати одновальний соломотряс.

Основними технологічними параметрами соломотряса є кінематичний режим і геометричні розміри.

4.3.1. Ширина соломотряса в комбайнах і молотарках з бильним молотильним апаратом повинна бути рівна довжині барабана або на 10% більше, тобто

Bс = (1,0...1,1)Lб;				(4.3.1)
де	Bс	–	ширина соломотряса, м;
	Lб	–	довжина барабана, м.

У комбайнах і молотарках із зубовим молотильним апаратом ширина соломотряса значно перевищує довжину барабана і визначається по формулі:

Bс.з.= (1,4...1,6)Lб.

(4.3.2)

4.3.2. Висота клавіш повинна бути такою, щоб між ними забезпечувалося перекриття h (рис. 4), необхідне для запобігання розсипання соломи між боковинами клавіш, що може привести до їх заклинення і визначається із залежності:

h = 2 r + h ,				(4.3.3)
де	h	–	висота клавіші, мм;
	r	–	радіус коліна вала соломотряса, рівний 50 мм;
	h	–	перекриття клавіш, рівне 20...30 мм.

Рис. 4. - Відносне розташування клавіш соломотряса

4.3.3. Ширина клавіші визначається із залежності:

B0 =,				(4.3.4)
де	B0	–	ширина клавіші, мм;
	Bс	–	ширина соломотряса, мм;
	δ	–	зазор між клавішами, необхідний для просіювання зерна, рівний 5...8 мм;
	Z	–	кількість клавіш, шт.

4.3.4. Об'єм соломи, що надходить на соломотряс в секунду, визначається по формулі:

W =,				(4.3.5)
де	W	–	об'єм соломи, м^3 /с;
	q	–	подача хлібної маси в молотарку, кг/с;
	β	–	вміст зерна в хлібній масі;
	ρ	–	щільність соломи на соломотрясі, яка рівна 15...20 кг/м^3.

4.3.5. Висота шару соломи на соломотрясі.

Якщо припустити, що солома переміщається по соломотрясу з постійною швидкістю V_c, то об'єм соломи W, з урахуванням ширини соломотряса можна виразити так:

W = Bс  H  Vс

(4.3.6)

Тоді висота шару соломи на соломотрясі визначиться по формулі:

H =,				(4.3.7)
де	H	–	висота шару соломи на соломотрясі, м;
	Vcр	–	середня швидкість руху соломи по соломотрясу, м/с.

4.3.6. Частота обертання колінчастого вала соломотряса.

При роботі соломотрясів, внаслідок кругових рухів клавіш, солома переміщається до виходу з відривом від поверхні клавіш або без відриву. Характер переміщення соломи залежить від показника кінематичного режиму соломотряса.

Кінематичним режимом називається відношення доцентрового прискорення до прискорення сили ваги, тобто

K =				(4.3.8)
де	ω^2r	–	доцентрове прискорення клавіш, м/с^2;
	g	–	прискорення вільного падіння, м/с^2;
	ω	–	кутова швидкість колінчастого вала соломотряса, рад/с.

У одновальних соломотрясів показник кінематичного режиму K = 1,25...1,5, у двохвальних – K = 2,2...2,5. (Прийняти по завданню).

Якщо виразити кутову швидкість ω колінчастого вала через частоту обертання n і підставити її значення в формулу (4.3.8) кінематичного режиму, то отримаємо формулу для визначення частоти обертання колінчастого вала соломотряса:

n =,				(4.3.9)
де	n	–	частота обертання колінчастого вала соломотряса, хв-^1.

4.3.7. Коефіцієнт сепарації.

Виділення зерна з шару соломи, товщиною Н здійснюється в такій послідовності: спочатку зерно пронизує просторову решітку, утворену соломою, і досягає поверхні клавіш, потім зерно просівається крізь отвори в їх поверхні.

Якщо імовірність просіювання зерна через солому за одне струшування визначимо через Р, а імовірність просіювання зерна через отвори клавіші через λ, то імовірність просіювання зерна на одиниці довжини соломотряса, тобто коефіцієнт сепарації, буде дорівнювати:

 =				(4.3.10)
де	Vc	–	середня швидкість переміщення соломи, м/с;
	t	–	проміжок часу між струшуваннями соломи клавішами, с.

Коефіцієнт сепарації μ залежить від товщини шару соломи на соломотрясі.

Експериментами встановлено, що при товщині шару соломи Н₀ = 0,2 м коефіцієнт сепарації

0 = 1,8 м^-1.

(4.3.11)

У залежності від товщини шару соломи коефіцієнт сепарації змінюється згідно із законом рівносторонньої гіперболи:

				(4.3.12)
де	μ	–	коефіцієнт сепарації при розрахунковій товщині шару Н.

Тоді:

(4.3.13)

4.3.8. Довжина соломотряса повинна бути такою, щоб під час обробки вороху з соломи було виділене все зерно і принаймні втрати зерна з соломою не перевищували б допустимих значень Р₀ = (0,25...1,0)% від загальної подачі зерна на соломотряс.

Довжина соломотряса, що забезпечує втрати не вище допустимих, знайдеться з емпіричного рівняння:

L = ,				(4.3.14)
де	L	–	довжина соломотряса, м;
	ε	–	кількість зерна, яка виділена з вороху підбарабанням молотильного апарату, в процентах від того, що поступає в молотарку.

Для бильних молотильних апаратів приймається ε = 70...75%.

4.3.9. Кут відриву соломи від клавіші.

Кут повороту коліна колінчастого вала, при якому під дією доцентрового прискорення солома відривається від клавіші, називається кутом відриву соломи і визначається по рівнянню:

 t1 = arcsin				(4.3.15)
де	 t1	–	кут відриву соломи від клавіші, град;
	α	–	кут нахилу соломотряса до горизонту, град.

Після відриву від клавіші солома продовжує політ по параболічній кривій як вільно кинуте тіло.

4.3.10. Висота підкидання шару соломи над клавішею визначається по формулі:

X2 = 0,5Krcos^2 ( t1 -),				(4.3.16)
де	X2	–	висота підкидання соломи над клавішею, м.

4.3.11. Висота надклавішного простору, тобто відстань від поверхні клавіш до даху молотарки, з урахуванням різної розпушеності шару на соломотрясі, визначається по формулі:

l = (1,2...1,5)(H+X2 ),				(4.3.17)
де	l	–	висота надклавішного простору, м.