2.3. Теоретичні передумови до розрахунку терткових пристроїв

Для спрощення розглянемо роботу домолочуємого пристрою, радіусом r, що обертається з деякою постійною кутовою швидкістю  і масою, що рівномірно завантажується m' (кг/с).

домолочуємого пристрою, витрачається на подолання опору двох основних категорій: опору тертя в підшипниках і передавальних

механізмах, а також опору повітря; опору, цілком зв'язаного з процесом обмолоту, у результаті якого змінюються стани оброблюваного матеріалу.

Потужність N, затрачувана на обертання барабана, складається з двох складових

N=N₁+N₂, (2.1)

де N₁ – потужність, затрачувана на першу категорію опорів; N₂ – потужність, затрачувана на другу категорію опорів.

Величина N₁ містить у собі потужності, затрачувані на подолання тертя (приймається пропорційної швидкості обертання) і подолання опору повітря (приймається пропорційної кутової швидкості барабана в третьому ступені):

N₁=A+B³, (2.2)

де А – коефіцієнт, що представляє собою момент сил тертя (за даними М.А. Пустигіна, на кожні 100 кг маси барабана А його приймають рівним 0,2 Н м для бильного); У – коефіцієнт пропорційності, що залежить від щільності повітря, форми і розмірів обертових частин барабана і маючий розмірність осьового моменту маси. (Для кожного метра довжини стандартних барабанів У можна приймати рівним 9,7*10^-4 Н м с²).

Для визначення N₂ варто враховувати, що дії барабана на бобову масу супроводжуються ударами і протяганням її в робочій щілині. Удари по бобовій масі випливає через короткі проміжки часу (0,0045…0,0075с).

Повне колове зусилля Р на бичах барабана складається із сили Р₁ на удар і сили Р₂ на подолання опору протягання маси через робочу щілину, що супроводжується перетиранням стебел:

Р=Р₁+Р₂. (2.3)

Скориставшись законом об зміни кількості руху (імпульсу), визначимо силу і момент удару.

Позначимо час удару через t. Тоді при рівномірній подачі захоплена маса за час одного удару одним билом буде дорівнює

m=м't. (2.4)

Тому що сіно має слабку пружність, воно після удару здобуває швидкість  захоплюваного її била, що представляє собою колову швидкість барабана r.

Отже, кількість руху, що здобуває сіно масою m, буде дорівнює m. По збільшенню кількості руху визначається значення імпульсу сили з рівності

P₁t=m(-₀). (2.5)

Тому що ₀=0, сили удару

_(2.6)

Момент сили удару

_(2.7)

По теорії В.П. Гарячкина, сила Р₂ пропорційна повному коловому зусмллю Р,тобто:

(2.8)

де f – коефіцієнт пропорційності, що враховує всі опори при протяганні бобової маси і названий коефіцієнтом перетирання.

Коефіцієнт перетирання залежить від конструктивних особливостей барабана і підбарабанья, фізико-механічних властивостей продукту, що обмолочується, і подачі.

Його приймають рівним 0,6...0,75

З урахуванням значень Р₁ і Р₂ залежності буде мати вид

_(2.9)

Помноживши обидві частини цієї рівності на , одержимо вираз для потужності N₂, необхідний для здійснення технологічного процесу обмолоту:

_(2.10)

Процес роботи домолочуючого пристрою, характеризується трьома елементами: працездатністю двигуна як джерела енергії, працездатністю барабана й опорами оброблюваного матеріалу.

Механічна енергія, передана двигунам барабана, поглинається прискоренням рухам останнього, котре, у свою чергу поглинається опорами бобової маси, у зв'язку з чим при рівномірної подачі і сталим режимом замість можливого прискореного руху барабана відбувається його рівномірний рух.

Якщо потужність, що витрачається, дорівнює повної потужності N двигуна то в період неодруженого ходу, тобто коли немає подачі бобової маси, різниця N-N₁ піде на підвищені кутовий швидкості барабана:

(2.11)

Для більш точного розрахунку замість J варто брати приведений момент інерції J_пр барабана і зв'язаних з ним обертових мас.

Основне рівняння домолочуючого пристрою, що зв'язує між собою характеристики двигуна N, барабана J і бобової маси m, можна записати з обліком, що N₁ складає приблизно 5% від N.

Приймаючи до уваги

_(2.12)