Основи теорії та розрахунку робочих органів молотарок …

6.2. Соломовідокремлювачі

6.2.1. Призначення і типи соломовідокремлювачів

Соломовідокремлювачі від грубого вороху відокремлюють зерно, полову, збоїни і спрямовують їх на очисник, а солому — в пристрій комбайна для збирання незернової частини врожаю (НЗВ).

За принципом дії соломовідокремлювача на грубий ворох їх по- діляють на соломотряси і роторні соломовідокремлювачі.

Соломотряси бувають клавішні (рис. 6.11, а), платформенні та конвеєрні (рис. 6.11, б).

Рис. 6.11. Схеми соломотрясів:

а — клавішного двовального; б — конвеєрного; 1 — гребінка; 2 — граблина; 3 — решітчаста поверхня; 4 — корпус клавіші; 5 — конвеєр вороху; 6 і 7 — бітери; 8 — секційний фартух; 9 — пікери; 10 і 13 — короткий і довгий конвеєри;

11 — двопрутковий бітер; 12 — відбійний бітер; 14 — вентилятор

Клавішні соломотряси підкидають, розпушують і розтягують грубий ворох. Вони бувають з трьома, чотирма, п’ятьма і шістьма клавішами. Корпус кожної клавіші шарнірно з’єднано з двома колі- нчастими валами однакового радіуса r (див. рис. 6.11, а) колін. Ко- ліна AB і CD паралельні, а відстані AD = ВС, тобто вали і клавіша

утворюють чотириланковий паралелограмний механізм ABCD. У такому механізмі клавіша здійснює плоскопаралельний рух, і кож- на її точка переміщується по колу радіусом r. Коліна валів двох су- міжних клавіш зміщені одне відносно одного на певний кут.

289

Розділ 6

Клавішні соломотряси добре сепарують грубий ворох колосових культур з безостим колосом під час роботи на рівному рельєфі. На остистих культурах отвори клавіш забиваються, що призводить до втрат зерна, які, крім того, збільшуються, якщо комбайн працює на схилах. Якісні показники роботи таких соломотрясів знижуються при подачах хлібної маси понад 4,5 кг/с на 1 м ширини молотарки.

Клавішний соломотряс відомий з 1831 р. У колишньому СРСР його було вперше застосовано на першому самохідному комбайні С-4 у 1947 р.

Платформенні соломотряси працюють за таким самим принципом, що й клавішні. Основна їх відмінність полягає у тому, що кілька клавіш об’єднано в одну платформу із зворотно- поступальним рухом. Нині в молотарках зернозбиральних комбай- нів його не застосовують.

Конвеєрні соломотряси розчісують, розтягують і розпушують грубий ворох. З 1929 р. його застосовували в причіпних комбайнах «Комунар» та С-1, а в 1947 – 1957 рр. — на причіпних комбайнах С-6.

Порівняно з клавішними соломотрясами вони складніші за будо- вою, енергоємні й інтенсивно перебивають солому, внаслідок чого решета очисника перевантажується, особливо на сухому хлібостої.

Роторні соломовідокремлювачі за механіко-технологічними властивостями сепарації поділяють на дві групи: роздільно- агрегатні та моноблокові.

Роздільно-агрегатні соломовідокремлювачі створюють, як правило, на основі класичної схеми молотарки, в якій замість кла- вішного соломотряса встановлено ротори двох типів. Перший із них — з поперечно-потоковими п’ятьма або вісьмома роторами (рис. 6.12, а) або з одним ротором (рис. 6.12, б), а другий — з аксіально- потоковим одним або двома роторами.

Моноблокові соломовідокремлювачі розміщено в одному аг-

регаті з молотильним апаратом. Вони мають спільний ротор і ко- жух, у якому солома відокремлюється від дрібного вороху частиною одного ротора або двох з аксіальною (див. рис. 6.3, а, б) або танген- ціальною (див. рис. 6.3, в) подачею.

Роторні соломовідокремлювачі працюють за принципом розчісу- вання, удару і розтягування грубого вороху.

Роздільно-агрегатні соломовідокремлювачі з поперечно-

потоковими роторами (див. рис. 6.12, а) порівняно із соломотря- сами краще працюють на схилах та при збиранні довгостеблових хлібів підвищеної вологості. Однак при сухому хлібостої через інтен- сивне перебивання соломи очисник перевантажується, а при зби- ранні зволожених і забур’янених хлібів отвори решітчастих повер- хонь, які встановлені під роторами, часто забиваються, що зумовлює збільшення втрат зерна.

290

Основи теорії та розрахунку робочих органів молотарок …

Рис. 6.12. Схеми роздільно-агрегатних поперечно-потокових роторних соломовідокремлювачів:

а — восьмироторний; б — однороторний; 1 — конвеєр похилої камери; 2 і 4 — моло- тильні барабани; 3 — ротор соломовідокремлювача; 5 — проміжний бітер; 6 — ро- торний сепаратор; 7 — ротор соломовідокремлювача

Роздільно-агрегатні і моноблокові аксіально-роторні та поперечно-потоково-роторні соломовідокремлювачі інтенсив-

но відокремлюють зерно як під час роботи на горизонтальних діля- нках, так і на схилах. Такі пристрої компактні, нечутливі до нерів- номірності подачі хлібної маси в молотарку. Проте вони енергоємні і значно перебивають солому, якщо її вологість низька, або утворю- ють джгути, якщо хліба зволожені.

6.2.2. Основи теорії та розрахунку соломовідокремлювачів

Кінематичний режим роботи клавішного соломотряса. Під

кінематичним режимом роботи K розуміють відношення відцен-

трового прискорення ω2r точок клавіш до прискорення вільного падіння g, тобто

K =	ω2r	,	(6.12)
	g

291

Рис. 6.13. Сили, що діють на часточку вороху на клавіші соломотряса

Розділ 6

де ω — кутова швидкість колінчастого вала клавіш; r — радіус коліна.

Цей показник залежить також від кута α нахилу клавіші до горизонту, кута повороту коліна ϕ = ωt та коефіцієнта f тертя грубого

вороху по клавіші. Функці- ональну залежність між цими параметрами можна визначити за силовою схе- мою, наведеною на рис. 6.13.

Маємо елемент клавіші, нахиленої до горизонту під кутом α, який приводиться в коливальний рух криво- шипом (колінчастим валом) радіусом r у момент його

повороту на кут ϕ = ωt. На часточку, що розміщується на гребені в точці А, діють сили ваги mg часточки і відцентрова сила mω2r. Розкладемо силу mg на дві складові mgcosα і mgsinα відповідно до

напрямків осей у і х. В результаті наявності останніх виникнуть нормальна реакція N і сила тертя F. Спроектувавши всі сили на осі х і у, отримаємо рівняння рівноваги часточки

	2
∑x = N −mg sin α −mω r cosϕ = 0;
∑ y = F −mg cosα + mω2rsin ϕ = 0.
Із рівнянь (6.13) матимемо
N = mg sin α + mω2r cosϕ;
F = mg cosα −mω2rsin ϕ.
Оскільки F = fN, то
F = mg cosα −mω2rsin ϕ = f(mg sin α −mω2r cosϕ).
Після перетворень отримаємо
K = ω2r =	f sin α − cosα	.
	−(sin ϕ + f cosϕ)
g

(6.13)

(6.14)

292

Основи теорії та розрахунку робочих органів молотарок …

	Залежність			(6.14)
	розкриває геометричний
	зміст показника кінема-
	тичного режиму.
	Експериментальні
	дослідження			свідчать,
	що при		K >	2,3 (рис.
	6.14)	втрати		зерна	за
	соломотрясом			збільшу-
	ються. Як видно з рис.
	6.14, для клавішних со-
	ломотрясів оптимальне					Рис. 6.14. Зміна втрат зерна за клавішним
	значення		K	= 2,2.	За
						соломотрясом залежно від показника кіне-
	такого		кінематичного			матичного режиму роботи
	режиму швидкість воро-
	ху на	соломотрясі			ив =

= 0,35…0,40 м/с. Зі збільшенням швидкості ив зменшується товщина

шару вороху, але зменшується час знаходження його на соломотря- сі. У разі зменшення товщини шару сепарація збільшується. Вна- слідок тривалішої обробки вороху на соломотрясі сепарація також підвищується.

Під час роботи комбайна слід дотримуватись оптимального кіне- матичного режиму роботи соломотряса, тобто, завантажуючи моло- тарку, не перевантажувати дизель і не занижувати його швидкіс- ний режим.

Довжина клавіші соломотряса. Під час руху клавіші в на-

прямку осі х (див. рис. 6.13) часточка вороху, впираючись у стінку сходинки, рухається разом з нею у тому самому напрямку. За певно- го кута повороту коліна часточка відривається від стінки зі швидкі- стю ωr під кутом β і підкидається вгору. Під час вільного польоту часточка опускається на клавішу на відстані S

S = ωrcosβt,

де t — час польоту часточки.

Вважатимемо, що час польоту дорівнює часу одного оберту колі- на, тобто ϕ = ωt = 2π, звідки t = 2π/ω.

Оскільки β = 90° – ϕ, а cos(90° – ϕ) = sinϕ, матимемо
S = ωr sin ϕ	2π	.	(6.15)
	ω

Значення sinϕ можна визначити з таких міркувань. У момент,

коли	часточка відривається	від	сходинки, нормальна реакція
N = 0,	а отже, і сила тертя	F = 0.	Тоді з другого рівняння (6.13)

293

Розділ 6

отримаємо mg cosα = mω2rsin ϕ, звідки

	sin ϕ =	g cosα		= cosα.		(6.16)
		ω2r
					K
	Тоді, враховуючи залежності (6.15) і (6.16), дістанемо
	S = 2πr		cosα		.	(6.17)
			K

Експериментальні дослідження свідчать, що для повного відо- кремлення зерна із грубого вороху таких відстаней S на довжині клавіші має бути z = 30…50. Тоді довжина Lк клавіші соломотряса

Lк = Szψ,

(6.18)

де ψ = 0,7 — коефіцієнт, який ураховує ступінь стисливості купок вороху, що накладаються одна на одну внаслідок суміжних кидків.

Комбайн СК-5М «Нива» має довжину клавіші Lк = 3620 мм, «Дон-1500» — Lк = 4100, КЗС-9-1 «Славутич» — Lк = 4350, «Лан» — Lк = 4100, Е-516 — Lк = 4860 мм.

У результаті експериментальних досліджень установлено, що зі збільшенням довжини клавіш втрати зерна за соломотрясом змен- шуються, але при Lк ≥ 4500 мм

зменшення втрат незначне (рис. 6.15). Ось чому комбайни з пода- чею хлібної маси q = 8…10 кг/с

мають Lк = 4000…4400 мм.

	Ширина соломотряса. Во-
	на зумовлюється переважно дов-
	жиною барабана. В існуючих
	конструкціях комбайнів ширина
	соломотряса	Bc = 850…1680 мм,
Рис. 6.15. Зміна втрат зерна за соломо-	причому при	q = 5…10 кг/с Bc =
трясом залежно від довжини клавіші	= 200…1680 мм. Так,		комбайн
	СК-5М має Bc = 1200		мм, «Дон-

1500» — Bc = 1500, «Лан» — Bc = 1580 мм.

Щодо кількості клавіш, то їх може бути 3, 4, 5 і 6. Так, у комбайні «Лан» клавіш 6, а у СК-5М — 4.

Товщина h шару вороху на соломотрясі. Об’єм вороху, що безперервно знаходиться на соломотрясі під час його роботи, зале-

жить від його геометричних параметрів, тобто
V = LкBch.	(6.19)

294

Основи теорії та розрахунку робочих органів молотарок …

Об’єм вороху, що надходить на соломотряс за одиницю часу,

V ′ = 0,75γ q ,

де q — подача хлібної маси до молотарки; γ — об’ємна вага вороху.

Час t перебування вороху на соломотрясі можна визначити із залежності

Lк = vcpt,

тобто

t = Lк/vcp,

де vcp = 0,35…0,45 — середня швидкість руху вороху по соломотрясу,

м/с.

Тоді об’єм V вороху, що безперервно знаходиться на соломотрясі, можна подати так:

′	0,75q Lк		.
V = V t =	γ
		v
		cp

Прирівнявши залежності (6.19) і (6.20)

LкBch = 0,75q Lк ,

γ vcp

остаточно отримаємо

h = 0,75q .

γBcvcp

(6.20)

(6.21)

Кінематичний режим роботи аксіально-роторного соло-

мовідокремлювача зумовлюється кутовою швидкістю ротора і ко- жуха та їхніми діаметрами. Зі збільшенням кутової швидкості рото- ра збільшуються інерційні сили і сили ударного імпульсу, які діють на ворох. Це призводить до підвищення сепарації зерна із вороху, проте зростає навантаження на очисник через надмірне подрібнен- ня соломи.

Рекомендовані показники K кінематичного режиму для аксіа- льно-роторних соломовідокремлювачів такі: пшениця і жито —

270…350; овес — 240…310; кукурудза — 38…60; рис — 200…270;

круп’яні культури — 87…110.

Більші значення K вибирають при збиранні вологих важкооб- молочуваних сортів культур, менші — легкообмолочуваних.

295