Основи теорії та розрахунку косарок, косарок-плющилок …

5.6. Транспортувальні пристрої жаток

5.6.1.Призначення, типи і застосування транспортувальних пристроїв жаток

Транспортувальні пристрої жаток призначені для транспорту- вання рослинної маси від одного робочого органа до другого. При цьому структура маси, що транспортується, може змінюватись.

Увалкових жатках для скошування хлібів застосовують стрічкові конвеєри (полотенно-планчасті або пасово-планчасті), у жатках зер- нозбиральних комбайнів — конвеєри із прогумованої стрічки з ме- талевими планками.

Ужатках кормозбиральних комбайнів для скошування високо- стеблових культур і похилих камерах жатних частин зернозбираль- них комбайнів застосовують ланцюгово-планчасті конвеєри.

Ужатках кормозбиральних комбайнів для скошування трав та жатках зернозбиральних комбайнів застосовують також шнеки (гвинтові конвеєри), які звужують потік стебел, тобто змінюють структуру маси, що транспортується.

Для жатних частин зернозбиральних комбайнів характерним є те, що зрізана хлібна маса транспортується шнеком до його середи- ни, а далі пальцьовим механізмом передається до пальцьового ме- ханізму бітера проставки. Цей механізм спрямовує її до ланцюгово- планчастого конвеєра, а звідти — в молотильний зазор молотарки.

Удеяких конструкціях комбайнів хлібна маса ланцюгово- планчастим (плаваючим) конвеєром спрямовується до приймально- го бітера, а потім — у молотильний зазор. Приймальний бітер змен- шує затягування маси планками конвеєра на його неробочу гілку. У комбайнах застосовують переважно чотирилопатеві бітери, лопаті яких установлені під кутом 23…25° до його радіуса. Лінійна швид- кість лопатей 6…8 м/с.

5.6.2.Основи теорії та розрахунку транспортувальних пристроїв жаток

Параметри конвеєрів валкових жаток. Конвеєри валкових жаток формують одинарні або спарені валки при роздільному спо- собі збирання зернових культур (рис. 5.44).

За роздільного способу збирання зернових культур висоту зрізу встановлюють 15…20 см (при довжині стебел lст = 70…100 см та їх

кількості 300…500 шт. на 1 м2 площі) та 20…25 см (при lст > 100 та

їх кількості понад 500 шт.).

Ширина валка не повинна перевищувати 1,7 м (при використан- ні підбирачів шириною захвату B = 2,1 м) і 2,4 м (при B = 3,4 м). Ма- са 1 м довжини валка (лінійна щільність) має бути такою, щоб

255

Розділ 5

Рис. 5.44. Схеми формування одинарних і спарених валків жатками:

а — постійно-потоковою; б — зустрічно-потоковою; в, г — змінно-потоковою

молотарка комбайна оптимально завантажувалася за швидкості руху vм = 1,3…1,5 м/с.

Зрізані стебла, що потрапили на конвеєр, не можуть миттєво на- бути його швидкості через проковзування. Вони приводяться в рух завдяки силі тертя F, що виникає між стеблами і полотном конвеє- ра, та найбільшим прискоренням j, яке може надати полотно стеб- лу.

Прискорення. Оскільки F = fmg, де f — коефіцієнт тертя, m —

маса стебла, g — прискорення вільного падіння, то для горизонта- льного переміщення стрічки конвеєра прискорення дорівнюватиме

Рис. 5.45. До визначення кута нахилу стрічки конвеєра до горизонту

j= fg,

адля стрічки, нахиленої під кутом β до горизонту (рис. 5.45),

j = g(f cosβ − sinβ).

Час t, протягом якого матеріал, що транспортується, набуде швидкості vк,

з урахуванням попередньої залежнос- ті становитиме

256

Основи теорії та розрахунку косарок, косарок-плющилок …

	vк
t =		.
	g(f cosβ − sinβ)

Шлях, який пройде робоча гілка конвеєра за цей час:

v2

l = к . (5.108) 2g(f cosβ −sinβ)

Залежність (5.108), тобто довжина шляху, на якому відбувається розгін хлібної маси від початкової v0 її

швидкості до швидко- сті vк конвеєра, виве-

дено з таких мірку- вань.

Запишемо дифе- ренціальне рівняння руху матеріальної точ- ки в прямокутній сис- темі координат хОу

(рис. 5.46):

Рис. 5.46. Схема сил, що діють на хлібну масу в момент її подавання на конвеєр

mj = m dv = −mg sinβ + F,			(5.109)
	dt
де N — нормальна	реакція; v — швидкість точки;		F = fN;
N = mgcosβ.
Елементарний відрізок шляху dx = vdt, звідкиdt = dx		. Підставив-
	v
ши значення dt у рівняння (5.109), отримаємо
mvdv = (–mgsinβ + fmgcosβ)dx.
Зінтегрувавши рівняння
vк	l
∫ vdv = g(f cosβ − sinβ)∫dx,
v0	0
отримаємо
v2	−v2		(5.110)
к	0 = g(f cosβ −sinβ)l.
	2

257

Розділ 5

Для випадку, коли v0 = 0, рівняння (5.110) матиме вигляд

v2

l = к , 2g(f cosβ −sinβ)

тобто як і рівняння (5.108).

Для валкових жаток v0 = 0; β = 0, тому

	v2
l =	к	.	(5.111)
	2gf

Для того щоб матеріал, що транспортується, зміг набути швид- кості vк полотна конвеєра, потрібно його робочу гілку lp брати біль-

шою від l, тобто

lp > l.

(5.112)

Кут нахилу стрічки конвеєра (див. рис. 5.45) визначають із умови забезпечення рівномірної подачі хлібної маси, тобто

F ≥ Gsinβ + Pj,

де G = mg; Pj = mj; F = fN; f = tgϕ; N = mgcosβ; ϕ — кут тертя.

	Звідси
	tg ϕ ≥ tg β +	j	.	(5.113)
		g cosβ

Отже, кут нахилу стрічки конвеєра до горизонту не повинен пе- ревищувати кут тертя між хлібною масою (матеріалу) і полотном.

Швидкість конвеєра vк із умови безперервного процесу визнача- ють за залежністю

q0 = q1 ,	(5.114)
де q0 — подача маси за одиницю часу на конвеєр; q1	— кількість
маси за одиницю часу, що сходить із конвеєра;
q0 = QBvм,	(5.115)
де Q — врожайність хлібної маси; B — ширина захвату жатки;
vм — швидкість машини;
q1 = Lhvкρ,	(5.116)

де L — довжина зрізаних стебел; h — товщина шару стебел при

258

Основи теорії та розрахунку косарок, косарок-плющилок …

виході до викидного вікна жатки (рис. 5.47); ρ — щільність шару стебел.

Прирівнявши залежності (5.115) і (5.116), отримаємо

v =	QBvм	.	(5.117)
к	Lhρ

Швидкість руху полотен конвеєрів жаток становить 1,5…2,5 м/с,

а h = 10…30 см.

Умова відривання стебло- вої маси від полотна конвеє-

ра. У точці A (рис. 5.47) на стеб- ла діють сили ваги G і відцент-

рова		Pj.		Оскільки	G = mg,
P	=	mv2	,	де r — радіус ролика,
		к
j		r	Pj ≥ G стебла		відрива-
то	при

ються від полотна і здійснюють вільне падіння, тобто коли

vк ≥

Рис. 5.47. До визначення швидкості конвеєра з умови відривання маси від полотна

gr. (5.118)

Ширина валка. Після відривання стеблової маси від точки A полотна конвеєра (рис. 5.48) вона рухатиметься по траєкторії AA1 , а

Рис. 5.48. До визначення ширини валка

польоту стебел у проекції на вісь х;

верхній шар — по траєк- торії CC1. Висота па-

діння стебел незначна, тому опором повітря і взаємодією стебел мож- на знехтувати. У цьому разі траєкторії мати- муть вигляд параболи.

У системі координат хОу ширина валка b дорівнюватиме

b = xC − xA , (5.119)

де xC і xA — дальність

xC = vCtC; xA = vAtA,

де vC і vA — швидкості вільного руху стебел у точках A і C у почат-

259

Розділ 5

ковий момент; tC і tA — час польоту стебел; vC = ω(h + r); vA = ωr; tC = 2gyC ; tA = 2ygA ,

де ω — кутова швидкість ролика конвеєра; r товщина шару стебел на полотні конвеєра;

точок A і C у напрямку осі у;

y = H + h; y		= H;		qt2
	A		y = C ;
C			C	2

— радіус ролика; h — yC і yA — координати

qt2

yA = 2A ,

де H — відстань від нижньої площини валка до верхньої гілки по- лотна конвеєра.

Ураховуючи наведені вище залежності, отримаємо

xC
		= ω(h + r) 2(H + h)/ g;		(5.120)
x		= ωr 2H / g.
	A

Підставивши значення xC і xA із залежності (5.120) у залеж-

ність (5.119), остаточно отримаємо залежність для визначення ши- рини валка b.

Отже, ширина валка залежить від швидкості конвеєра, висоти шару стебел на ньому, висоти розміщення верхньої гілки полотна b конвеєра відносно нижньої площини валка.

Як правило, ширина валка має становити 1,7…2,4 м. У конструк- ціях жаток для звуження валків передбачено обмеження польоту стебел боковими щитками.

Параметри транспортувальних пристроїв жатних частин комбайнів. Жатні частини зернозбиральних комбайнів мають шнекову або конвеєрну жатку (рис. 5.49) для суцільного зрізування рослин та похилу камеру з плаваючим конвеєром. Вони призначені для збирання зернових колосових, зернобобових і круп’яних куль- тур.

Жатні частини кукурудзозбиральних комбайнів та приставки до зернозбиральних комбайнів для збирання кукурудзи, соняшнику, рицини тощо мають рядкові жатки (рис. 5.49, в). Вони зрізують рос- лини в межах рядка і формують із них потоки кількома руслами. Маса рядкових жаток більша, ніж жаток для суцільного зрізування. Рядкові жатки потребують значних витрат енергії, робочий процес їх менш надійний. Такі жатки ефективні для збирання специфіч- них культур.

260

Основи теорії та розрахунку косарок, косарок-плющилок …

Рис. 5.49. Схеми шнекової (а) і конвеєрної (б) жаток для суцільного зрізу- вання та русла (в) рядкової жатки для зрізування рослин у межах рядка:

1 — різальний апарат; 2 і 12 — подільники; 3 — шнек; 4 — пальцьовий механізм; 5 — приймальний бітер; 6, 7, 8, 10 і 11 — відповідно плаваючий, боковий, централь- ний і стрічковий конвеєри; 9 — ніж; 13 — палець конвеєра; І і ІІ — праве і ліве навивання спіралей шнека

Жатні частини комбайнів обладнують стрічковими полотенно- планчастими або пасово-планчастими (як і валкові жатки), плаваю- чими ланцюгово-планчастими (робоча гілка нижня) і ланцюгово- пальчастими (рядкові жатки) конвеєрами. Для формування потоку стебел жатні частини оснащують пальцьовими механізмами на шнеках і бітерах проставок та шнеками з лівим і правим навиван- ням спіралей для звуження потоку.

Шнекові жатки мають колову швидкість кінця пальця бітера проставки у 1,1 – 1,2 раза більшу, ніж швидкість кінця пальця шне- ка. Швидкість ланцюга плаваючого конвеєра становить 2,5…3,5 м/с, що на 25…40 % більше від швидкості пальця шнека, а швидкість кінця лопаті приймального бітера — 6…8 м/с (установлений у при- ймальній камері молотарки).

Частота обертання шнека. За умови, що коефіцієнт ψ запов- нення робочого простору шнека хлібною масою дорівнює одиниці, шнек може перемістити за одиницю часу об’єм V, м3/с, матеріалу

V =	π(d2	− d2 )	nt,	(5.121)
	1	2
		4

261

Розділ 5

де d1 — діаметр шнека на кінцевих точках спіралей, м; d2 — діа-

метр шнека по корпусу, м; n — частота обертання шнека, c–1; t — крок спіралі, м (рис. 5.50).

Рис. 5.50. Схема шнека з пальцьовим механізмом:

1 — корпус; 2 — спіральна стрічка; 3 — колінчаста вісь; 4 — палець

Кількість матеріалу за одиницю часу q1 , кг/с, яку може переміс- тити шнек, тобто пропускна здатність

d1 = Vρ,

(5.122)

де ρ — щільність хлібної маси (матеріалу), кг/м3.

Подачу хлібної маси q0 , кг/с, до жатки визначають за залежніс-

тю (5.115).

Із умови безперервного процесу q1 = q0 , враховуючи залежності

(5.121) і (5.122), отримаємо

n =	4QBvм		.	(5.123)
	π(d2	− d2 )t
	1	2
Для шнеків жаток зернозбиральних комбайнів d1				= 460…610 мм;

d2 = 300…400 мм; t = 500…670 мм; ρ = 15…25 кг/м3; n = 2,5…3,2 с–1,

ψ = 0,3; лінійна швидкість спіралей — 4,8…6,8 м/с; осьова швид- кість — 1,1…1,8 м/с, а потужність для приводу 5 кВт (комбайн КЗС-9-1).

Взаємне розміщення шнека та інших робочих органів жат-

ної частини комбайна. Пропускна здатність шнека залежить та- кож від захоплювальної і транспортувальної здатностей його паль- цьового механізму. Захоплення хлібної маси пальцями і подача її до пальців бітера проставки чи планок плаваючого конвеєра визнача- ється положенням траєкторій a, b, c і d (рис. 5.51) робочих органів

жатної частини.

Як видно з рис. 5.51, між траєкторіями кінцевих точок робочих органів створюються «мертві» зони m1 і m2 , в яких накопичується

хлібна маса. У результаті цього порушується рівномірність подачі маси у молотарку, що призводить до втрат зерна.

262