Розділ 11

tg ε =		ωr sin ωt sin(α + β)
			.
	v	+ ωr sin ωt cos(α + β)
	м

	Ураховуючи, що кут ε матиме максимальне значення при ωt = 2π,
	умову зменшення тягового опору подамо у вигляді
	εmax = arctg	ωr sin(α + β)		≤ α.	(11.23)
		vм + ωr cos(α +	β)

Отже, тяговий опір активного лемеша залежить від параметрів коливань, кута його нахилу до горизонту та швидкості машини.

11.4.Вибір та обґрунтування основних параметрів пруткового елеватора і грохота

Після підкопувальних лемешів підрізана скиба ґрунту потрапляє на сепарувальні робочі органи, які поділяють на два типи: пруткові елеватори і грохоти. Крім сепарації, вони виконують функцію транспортування вороху до інших робочих органів. Завдяки просто- ті конструкції та можливості здійснювати піднімання скиби під значним кутом широко застосовують пруткові елеватори.

Зі збільшенням кута нахилу полотна елеватора до горизонту процес сепарації поліпшується. Проте максимальний кут нахилу першого після підкопувальних робочих органів полотна не повинен перевищувати кут тертя ґрунту по сталі. Більшість машин має кут нахилу 20…22°. Кут нахилу полотна наступних каскадів не повинен перевищувати кут тертя бульб по сталі, тому коливається у межах

10…15°.

Щоб запобігти згуджуванню ґрунту, швидкість елеватора має бу- ти більшою за швидкість машини. Умова відсутності нагромаджен- ня ґрунту:

	v	≥	vм	,	(11.24)
			cos α
	e

де ve — швидкість елеватора; α — кут нахилу його полотна.

Процес переходу підрізаного ґрунту з лемеша на елеватор супро- воджується ударом, що спричинює кришення скиби.

Збільшення швидкості елеватора сприяє ще більшому розпу- шенню ґрунту та зменшенню товщини його шару, що поліпшує се- парацію вороху.

Однак при значній швидкості пруткового елеватора ґрунт повні- стю просіятися не встигає. Тому в більшості бульбозбиральних ма- шин швидкість елеватора перевищує швидкість самої машини в

1,3 – 1,6 раза і становить 1,5…2,5 м/с.

434

Основи теорії та розрахунку машин для збирання картоплі

Інтенсивність просію- вання та розпушування грудок збільшується при струшуванні робочого полот- на пруткового елеватора. Для струшування встанов- люють еліптичні зірочки або коливні ролики, які під- тримують прутки елеватора.

Розглянемо процес стру- шування еліптичними зіроч-

ками (рис. 11.5).

Найдоцільнішим вважа- ють відношення максима-

Рис. 11.5. Схема дії еліптичного струшувача

льного радіуса зірочки до мінімального r =1,25. r1

Оскільки радіус зірочки змінний, то при її обертанні прутки еле- ватора періодично піднімаються і опускаються, переміщуючи ворох у нормальному напрямку до полотна. При цьому маса матеріалу відривається від полотна за умови

І ≥ G cos α,	(11.25)
де І — сила інерції; G — сила тяжіння.
Або
mj ≥ mg cos α,	(11.26)

де j — прискорення, яке отримує ворох.

У момент струшування полотно елеватора рухається по колу, яке описує велика вісь еліпса. Максимальне прискорення відповідатиме

положенню еліпса при куті ϕ = 2π:

jmax = ω2r,

де ω — кутова швидкість обертання зірочки; r — радіус великої осі еліпса; ϕ — кут повороту зірочки.

Тоді умова відриву вороху від полотна набере вигляду

ω2r ≥ g cos α,
звідки
ω ≥	g cos α	.	(11.27)
	r

435

Рис. 11.6. Схема дії важільно-роликового струшувача

Розділ 11

Отже, відрив маси ма- теріалу від полотна еле- ватора залежить від зна- чення кута нахилу робо- чої стрічки та радіуса струшувача. При радіусі струшувача r = 65 мм (КТН) та куті нахилу по- лотна α = 22° шар ґрунту може струшуватися лише при кутовій швидкості обертання зірочки понад

11,8 рад/с.

У деяких випадках за- стосовують спеціальний важільно-роликовий стру- шувальний механізм (рис. 11.6). Його перевага поля-

гає у тому, що інтенсивність струшування можна регулювати.

При ударі ролика по прутках елеватора знизу матеріал притис- кується до полотна. Підкидання вороху відбудеться після того, як полотно підніметься у верхнє положення і уповільнить рух. Умова відриву аналогічна попередньому випадку (див. (11.25)).

Сила інерції при цьому становить

I = mω2r sin ωll2 cos ε,	(11.28)
1

де ω — кутова швидкість кривошипа; r — радіус кривошипа; l1, l2 — плечі важелів; ε — кут повороту важеля струшувача.

Позначивши відношення l1 =λ, після підстановок можна записа- l2

ти:

	ω2r ≥		λg cos α
				.
			cos εsin ωt
	звідки
	ω ≥		λg cos α		.	(11.29)
		r cosεsin ωt

Оскільки кут ε досить малий (ε < 10°), то беруть cos ε ≈ 1.

436

Основи теорії та розрахунку машин для збирання картоплі

З іншого боку, при ωt=2π матимемо sin ωt = 1. Отже, мінімальна

кутова швидкість обертання кривошипа, при якій матеріал струшу- ється, має вигляд

ω	=	λg cos α.	(11.30)
min		r

Якщо частота обертання вала кривошипа не регулюється, то ви- никає зворотна задача визначення мінімального радіуса кривошипа:

r = λg cos α.

(11.31)

min ω2

Отже, відрив вороху від полотна елеватора залежить від кута на- хилу робочої стрічки до горизонту та параметрів кривошипа.

Довжина робочої стрічки полотна визначає ступінь сепарації. Найпоширенішою є довжина 1,5…1,7 м. З її збільшенням відсоток сепарації зростає незначно, причому вірогідність травмування бульб збільшується.

У багатьох випадках довжина робочої стрічки полотна l визнача- ється потрібною висотою піднімання матеріалу Н:

l = sinHα.

Ширину полотна визначають конструктивно відповідно до ши- рини лемешів. Для однорядних машин вона становить 530…575 мм, для дворядних — 1000…1200 мм.

Крок прутків полотна елеватора вибирають за умови, що просві- ти між прутками будуть меншими за діаметр бульб:

t – d ≤ dб,

(11.32)

де t — крок прутків; d = 10…11 — діаметр прутків, мм; dб — діаметр

бульб.

Ураховуючи мінімальні розміри бульб, доцільно застосовувати пруткові конвеєри, що мають крок 36,0…41,3 мм. При цьому живий переріз робочої поверхні полотна η становить близько 75 %:

	η=	F0	100,	(11.33)
		F

де F0 — площа просвітів; F — загальна площа полотна.

Іншим сепарувальним робочим органом є грохот — коливне ре- шето, на якому ворох приводиться у відносний рух. Дрібні фракції

437

Рис. 11.7. Схема робочого процесу грохота

Розділ 11

просіюються крізь отвори, а крупні йдуть сходом з верх- ньої частини регістра. Одно- часно із сепарацією матеріал рухається вгору. Грохоти кар- топлезбиральних машин працюють за такою самою схемою, як і коливні лемеші

(рис. 11.7).

Основними параметрами, що визначають роботу грохо- та, є кут нахилу решета α, кут

коливань β, радіус r і кутова швидкість кривошипа ω.

Для інтенсифікації процесу сепарації матеріал має рухатися з відривом часточок від поверхні грохота. Якщо тривалість вільного польоту часточок t буде більшою від тривалості одного коливання грохота Т, то виникнуть холості коливання, що небажано.

Отже, має дотримуватись умова

Т ≥ t.

(11.34)

Період одного коливання грохота можна визначити за виразом

T =	2π	.	(11.35)
	ω

Рух часточки після відривання від решета визначається рівнян- ням параболи

x = v0t cosβ;
		2		(11.36)
y = v t sinβ − gt
			,
0	2

де v0 — початкова швидкість польоту часточки.

Рівняння поверхні решета в площині траєкторії часточки у мо- мент відриву має вигляд

y = x tg α.

Підставивши у цей вираз значення х і у, після перетворень ви- значимо тривалість вільного польоту часточки:

t =	2v0 sin(β−α)	.	(11.37)
	g cos α

Швидкість часточки в момент відриву від поверхні грохота з пев- ними допусками дорівнює швидкості грохота:

438

Основи теорії та розрахунку машин для збирання картоплі

v0 = ωr sin ωt,

(11.38)

де ωt — кут, що визначає положення кривошипа в момент відриву часточки від грохота.

Умову відриву матеріалу від коливної поверхні, що визначена раніше (див. (11.14)), можна подати у вигляді

	ω2r	≥	cos α	.	(11.39)
	g		sinβcos ωt

Ураховуючи, що відрив відбувається в момент, коли вал криво- шипа повертається на кут ωt, матимемо

cos ωt = g cos α . ω2r sinβ

Тоді вираз для швидкості v0 набере вигляду

		1−cos2		g cos α	2	(11.40)
	v = ωr		ωt = ωr 1−		.
				2
	0
				ω r sinβ

Підставивши значення швидкості відриву у рівняння (11.37), отримаємо вираз для визначення тривалості вільного польоту час- точки:

	t = 2ωr sin(β − α)		g cos α	2
		1 −		.
			2
	g cos α
			ω r sinβ

Тоді умова (11.34) набере вигляду

	2π ≥ 2ωr sin(β − α)			g cosα	2
			1 −		.
				2
	ω	g cos α
				ω r sinβ

Після перетворень отримаємо

ω2r	≤	3,3cos α .	(11.41)
g		sin(β − α)

Згідно з залежністю (11.41) між основними параметрами грохота вільний політ часточки відбувається в межах одного коливання ре- шета. При вибраних значеннях кута нахилу грохота α і кута коли-

вань β можна визначити показник кінематичного режиму k = ωg2r , що задовольнить умову (11.34).

439