Основи теорії та розрахунку косарок, косарок-плющилок …

5.8. Підбирачі

5.8.1. Призначення, типи і застосування підбирачів

Підбирачі призначені для підбирання валків рослинної маси при збиранні кормових і зернових культур та льону. Їх поділяють на ба- рабанні з пружинними пальцями, барабанні з жорсткими пальцями, що ховаються, полотенно-пальцьові та ланцюгово-пальцьові.

Барабанний підбирач з пружинними пальцями (рис. 5.54,

а) застосовують переважно при підбиранні трав і зернових культур. При підбиранні щільного валка зернових культур такий підбирач працює незадовільно: пальці надмірно відхиляються, ударна дія на масу збільшується (можливий вимолот зерна). Під час роботи підби- рача в зоні підбирання ролики кривошипів перекочуються по колу abb, а в зоні передачі маси на транспортувальний пристрій — по напрямній доріжці bda спеціального профілю.

Барабанний підбирач з жорсткими пальцями, що хова-

ються (рис. 5.54, б), добре працює при підбиранні валків, у яких сте- бла переплутані. Його застосовують переважно для підбирання тре- сти льону, а механізм — у шнеках жаток і бітерах проставок. Під час роботи такого підбирача його барабан 9 вічками 8 веде за собою пальці 7. Оскільки втулки пальців обертаються на колінчастій осі 6, геометрична вісь якої зміщена відносно осі барабана, пальці плавно виходять із барабана і ховаються в ньому, описуючи траєкторію.

Полотенно-пальцьовий підбирач (рис. 5.54, в) застосовують при підбиранні валків зернових культур, особливо легкообмолочу- вальних — бобових, круп’яних, насінників трав тощо, адже полотно уловлює зерна, що осипались.

Ланцюгово-пальцьовий підбирач (рис. 5.54, г) найчастіше за-

стосовують при підбиранні трав із пресуванням, копнуванням і по- дрібненням. Вони більш стійко виконують технологічний процес порівняно з полотенно-пальцьовими. Пальці такого підбирача шар- нірно з’єднані з ланцюгом і мають кривошипи з роликами, які пе- реміщуються по напрямній доріжці спеціального профілю.

5.8.2. Основи теорії та розрахунку підбирачів

Підбирач з пружинними пальцями. Траєкторія абсолют-

ного руху кінцевої точки пальця. Рівняння руху кінцевої точ-

ки А пальця (рис. 5.55, а) в системі координат хОу аналогічні рів-

нянням (5.69) і (5.70), тобто

xA = r sinωt + vмt; yA = r cosωt,

(5.129)

де r — відстань від центра барабана О до кінця пальця; ωt — кут повороту барабана; vм — швидкість машини; t — час, за який бара-

бан повернеться на кут ωt.

267

Розділ 5

Рис. 5.54. Схеми підбирачів:

а — барабанного з пружинними пальцями; б — барабанного з жорсткими пальця- ми, що ховаються; в — полотенно-пальцьового; г — ланцюгово-пальцьового; 1 — бігова доріжка; 2 — ролик кривошипа; 3 — палець; 4 — граблина; 5 — центральний вал; 6 — колінчаста вісь; 7 — палець; 8 — вічко; 9 — барабан; 10 — палець; 11 — конвеєр; 12 — ланцюг; 13 — ролик; 14 — палець; 15 — напрямна доріжка

268

Основи теорії та розрахунку косарок, косарок-плющилок …

Рис. 5.55. Схема переміщення (а) і траєкторія пружинного пальця підбирача (б):

1 і 2 — пальці; І, ІІ і ІІІ — траєкторії

Залежності (5.129) є рівняннями циклоїди, траєкторія якої має вигляд І, ІІ і ІІІ.

Кінематичний режим роботи. Нехай траєкторії І, ІІ і ІІІ

перетинаються в точках e і f (рис. 5.55, б).

Підбирання валка без втрат відбувається за умови
h + hy ≤ H,	(5.130)

де h — відстань по вертикалі від нижньої точки d циклоїди до то- чок e і f перетинання суміжних циклоїд; hy — мінімальна від-

стань між поверхнею поля і циклоїдою; H — відстань від поверхні поля до нижнього рівня валка.

Умова (5.130) виконується при співвідношенні параметрів і ре- жиму роботи підбирача і визначається з таких міркувань.

Координата хА кінця пальця 1, що переміщується по циклоїді І,

дорівнює
xA = rsinϕ + vмt1,	(5.131)

де ϕ — кут повороту барабана.

У точку f доходить кінець пальця 2, що розміщується на суміж- ному валу, який рухається по траєкторії ІІ. Для пальця 2 координа-

та
xA = vмt2 – rsinϕ,	(5.132)
де t2 — час повороту барабана на кут β між граблинами.

269

Розділ 5

Оскільки 2ϕ = ωt1; β = ωt2,	то	із залежностей		(5.131) і (5.132)
знайдемо		β − 2ϕ
ωr	=		.	(5.133)
v
		2sin ϕ
м

Із рис. 5.55 видно, що r −h = rcosϕ. Визначивши звідси sin ϕ і ϕ, позначивши 2π/β = z (де z — кількість граблин з пальцями), ωr/vм = λ

та використавши залежності (5.130) і (5.133), отримаємо залежність для визначення кінематичного режиму роботи λ підбирача

π		α′,	(5.134)
λ ≥	−arcsin α′
z

де α′ =	2	(H − hy )	−	(H − h y )2	.
				r2
		r

Аналіз залежності (5.134) показує, що для зменшення висоти h

гребеня потрібно збільшувати показник λ кінематичного режиму роботи. Проте збільшення λ призводить до розриву валка і підви- щення сили удару пальців по масі. За незначних λ валок скупчуєть- ся перед барабаном підбирача, що небажано. Щоб валок не розри- вався і не скупчувався, горизонтальна складова абсолютної швидко- сті середини пальця (точка с, рис. 5.55, а) у верхньому його поло- женні (cosωt = –1) має дорівнювати нулю. Здиференціювавши пер- ше рівняння залежностей (5.129), отримаємо

dxc = ωr cosωt +v

= 0.

(5.135)

dt

c

м

Тоді при cosωt = –1 отримаємо rс = vм/ω. Із рис. 5.55 видно, що

r =

l2

+ r2

−lr

cos γ;

r =

l2 + r2

− 2lr cos γ.

c

4

0

0

0

0

Замінивши r у співвідношенні λ = ωr/vм, дістанемо

λ =

2 +

ω2

.

(5.136)

v2

2

− r2

l

м

0

2

Умови (5.134) і (5.136) виконуються при 1,5

≤ λ ≤ 2,5. Якщо маса

1 м довжини валка менша ніж 3 кг і хлібна маса занадто суха (воло- гість 12 %), то краще брати менші значення λ. Зі збільшенням швидкості машини (vм > 5 км/год) значення λ зменшують.

270

Основи теорії та розрахунку косарок, косарок-плющилок …

Частота обертання граблин барабана підбирача. Обмо-

лот колосків при підбиранні і можливі при цьому втрати зерна ви- значаються зусиллям ударного імпульсу, з яким пальці діють на валок. Зусилля залежить від швидкості удару.

Із залежностей (5.129) і (5.133) маємо залежність для визначення абсолютної швидкості ua удару кінцями пальців по масі

u	= v 1 + 2λcosϕ + λ2 .	(5.137)
a	м

Найбільше значення швидкості ua буде при cosϕ = 1. Тоді

ua = vм(1 + λ).

(5.138)

Абсолютна швидкість ua не має бути більшою від допустимої швидкості uд удару по масі, тобто ua ≤ uд. Звідси

λ ≤ uд/(vм – 1).

(5.139)

Оскільки λ = u/vм, u = 2πnr, то частота обертання пальців

n ≤ (uд – vм)/(2πr).

(5.140)

Крок підбирача. Довжина валка, що підбирається одним рядом пальців барабана, визначається кроком Sz (за аналогією з мотови-

лом)

Sz = 2πr/λz,

(5.141)

де z — кількість граблин барабана.

Подача і частота обертання центрального вала підби-

рача. Подача — це крок Sz або шлях, який проходить машина за

час входу в стерню або виходу із неї пальців двох суміжних граблин, тобто Sz = vмt1.

Якщо підбирач має одну граблину, то t1 є часом одного оберту вала барабана: t1 = 60 / n, де n — частота обертання вала барабана, об/хв. Якщо підбирач має z граблин, то t1 = 60vм/nz, тоді подача, м,

Sz = 60vм/nz,

(5.142)

де vм — швидкість машини, м/с; n — частота обертання, об/хв:

n = 60vм/Szz.

(5.143)

Експериментальні дослідження показують, що для барабанних підбирачів із пружинними пальцями для підбирання валків зерно-

вих культур Sz ≤ 280 мм; n = 72…90 об/хв; z = 4; λ = 1,5…2,5.

271

Розділ 5

Барабанний підбирач з жорсткими пальцями, що хова-

ються. Функціональна залежність між кутом повороту α барабана і кутом повороту ϕ пальця. Барабанний підбирач з жорсткими пальцями, що ховаються (див. рис. 5.54, б), можна пода- ти у вигляді кінематичної схеми (рис. 5.56).

Умови роботоздатності такого механізму: OC > OO1; O1B > OC.

Тоді у відносному русі точка С описує траєкторію (коло) радіусом r, а точка B — радіусом R.

Із рис. 5.56 видно, що
AC = rsinα; AC = AO1 tgϕ.	(5.144)

Оскільки AO1 = AO + e, а AO = rcosα, то AC = (rcosα + e)tgϕ. То-

ді із рівнянь (5.144) матимемо rsinα = (rcosα + e)tgϕ. Позначивши er = k, отримаємо

	ϕ = arctg	sin α	.	(5.145)
		cos α + k

Кутова швидкість пальця.

Диференціал функції dϕ рівняння (5.145) дорівнює добутку похідної функції ϕ′ за аргументом α на дифе- ренціал аргументу dα, тобто

dϕ = ϕ′(α)dα.

(5.146)

Поділивши ліву і праву частини

рівняння

(5.146)

на

dt,

тобто

dϕ

′

dα

Рис. 5. 56. Кінематична схема

dt

= ϕ(α)

dt

, взявши

похідну ϕ′(α)

та беручи до уваги, що

dϕ

=ω3 — ку-

підбирача з жорсткими пальця-

ми, що ховаються:

dt

1 — барабан; 2 — вічко; 3 — палець;

това швидкість пальця, а

dα

= ω1 —

4 — колінчаста вісь

dt

кутова швидкість барабана, ма-

тимемо залежність для визначення

кутової швидкості пальця підбирача

ω

= ω

1 + kcos α

.

(5.147)

+ 2kcos α + k2

3

1 1

Лінійна швидкість

кінцевої

точки

пальця

дорівнюватиме

uB = ω3R.

272

Рис. 5.57. Графіки залежності лі- нійної швидкості кінцевої точки пальця від кута повороту барабана при R = 0,3 м; ω1 = 209 с–1:

a — k = e/r = 0,05/0,25 = 0,2 м; б — k = e/r = 0,05/0,125 = 0,4 м

Основи теорії та розрахунку косарок, косарок-плющилок …

Як показують розрахунки, для такого механізму характерним є те, що кутова ω3 і лінійна uB швидкості пальця — величини змінні

(рис. 5.57). Крім того, ці параметри можна змінити, не змінюючи кутової швидкості ω1 веденої ланки (барабана), а змінивши лише

співвідношення ексцентриситету e і радіуса r барабана, тобто e / r = k (див. графіки а і б на

рис. 5.57).

Таку закономірність викорис- товують не тільки в підбирачах, пальцьових механізмах шнеків і бітерів, а й у ротаційних різаль- них апаратах з вертикальною віссю обертання роторів косарок. Це пов’язано з тим, що в таких апаратах мають бути значні лі- нійні швидкості тільки в зоні різання, а в зоні холостого ходу ножі не повинні стикатися зі зрі- заною масою.

У підбирачах e = (0,45...0,55)r.

Менші значення відповідають підбирачам для трав, більші — для льону. Кінематичний режим роботи підбирача для трав

λ = 1,2...2,0.

Методика визначення λ аналогічна барабанному підбирачу з пружинними пальцями.

Полотенно-пальцьовий підбирач має закономірності робочо-

го процесу аналогічні стрічковим конвеєрам, установленим до горизонту під певним кутом.

Щодо кінематичного режиму λ роботи, то його визначають за фор- мулою

λ = lz /Sz,

(5.148)

де lz = 230…270 — відстань між поперечними рядами пальців, що встановлені на полотні, мм; Sz ≤ 200 мм — крок підбирача, якому відповідає λ = 1,0…1,1.

273