Основи теорії та розрахунку машин для збирання льону

Розділ 12

ОСНОВИ ТЕОРІЇ ТА РОЗРАХУНКУ МАШИН ДЛЯ ЗБИРАННЯ ЛЬОНУ

12.1. Характеристика льону як об’єкта збирання

Льон-довгунець — технічна культура, яку вирощують на волок- но. Рослина проходить чотири фази спілості: зелену, ранню жовту, жовту і повну. Визначають фазу за станом стебел, коробочок і на- сіння. Збирають льон переважно у фазі ранньої жовтої спілості, ко- ли поле має зеленувато-жовтий фон, домінуючий колір мають 65…75 % коробочок і на 2/3 стебла опало листя. При цьому отриму- ють найбільше високоякісного волокна. Рослини льону-довгунцю мають висоту 50…100 см, причому третина — 65…85 см. Діаметр стебла залежить від довжини і в середньому дорівнює 1…2 мм. Кількість стебел на 1 м2 поля становить у середньому 1000 – 2000, кількість коробочок на стеблі залежить від довжини і сорту і дорів- нює 1 – 6. Маса стебел становить 80 % від маси снопа. Зусилля ви- смикування стебла з ґрунту середньої щільності дорівнює 4…8 Н, а зусилля розриву стебла — 40…50 Н, причому найвищий опір стебла чинять за вологості 60…70 %. Граничний кут згинання, при якому стебло ламається, дорівнює 40…58°. Вимоги до якості роботи льоно- збиральних машин регламентуються ГОСТ 6224–69. Чистота бран- ня при прямому стеблостої має бути не менше ніж 99 % (95 % — при нахилі стебел на кут 70° до поверхні ґрунту). Розтягнутість стрічки і снопа не повинна перевищувати 1,3 % і не в’язь снопів не більше ніж 3 %; відхід стебел у плутанину до 3 %; діаметр снопів не більш як 18 см.

12.2. Машини і способи збирання льону

Для різних природно-екологічних зон застосовують три способи збирання льону: сноповий, роздільний і комбайновий. Сноповий спосіб є традиційним. Льон вибирають у фазі ранньої жовтої спілос- ті, стебла розстилають у стрічку для пров’ялювання, потім їх вручну в’яжуть у снопи, снопи ставлять у бабки для просушування. Просу- шений льон обмолочують, а льоносолому знову розстилають тонким

443

Розділ 12

шаром для вилежування і отримання трести. Тресту на льонищі піднімають, в’яжуть у снопи і відправляють на льонозавод або скла- дають у господарстві під навіси. Насіння після обмолоту досушують, очищають на очисних машинах і засипають на зберігання. За цього способу начіпною льонобралкою ТЛН-1,5А поле розбивають на за- гінки. Потім у загінці льон вибирають причіпною льонобралкою ЛТ-4 із розстиланням стрічкою, а за наявності в’язального апарата ЛТВ-4 — із в’язанням у снопи. Тресту піднімають підбирачем ПТН-1. Насіння очищають насіннєочисними машинами СОМ-300 і СМП-0,5. Снопова технологія потребує великих одночасних витрат ручної праці — до 210 люд.-год на 1 га, або 70 % усіх витрат.

Збираючи льон роздільним способом, льонобралка розстилає ви- брані стебла тонкою стрічкою на льонищі. Після просушування упродовж 6 – 7 днів стебла підбирають, обмолочують, солому зв’язують у снопи і відправляють на льонозавод або знову розсти- лають на льонищі для отримання трести. Лляний ворох затарюють у мішки і перевозять на тік, досушують на сушарках або активним вентилюванням з підігрітим повітрям і остаточно переробляють за допомогою молотарки-віялки МВ-2,5А. Інші машини застосовують такі самі, що й за снопового способу.

Найпрогресивнішим є комбайновий спосіб збирання, який дає змогу зібрати врожай у кращі агротерміни, не допустити втрат і зменшити витрати праці в 2,0 – 2,5 раза. За цього способу льон ви- бирають, одночасно обчісують головки з насінням, а льоносолому розстилають у стрічку на вилежування для отримання трести або в’яжуть у снопи для здачі на льонозавод. Льоноворох доставляють на пункт сушіння, де його обмолочують, насіння в головках вису- шують на сушарці, потім переробляють на ворохомолотарці МВ-2,5А. Для цього способу передбачено такий комплекс машин: льонозбиральні комбайни ЛК-4Т (із розстельним столом) і ЛКВ-4Т (із в’язальним апаратом), сушарка льоновороху СКМ-1, комплект обладнання механізованого пункту для сушіння й перероблення льоновороху КСПЛ-0,9, молотарка МВ-2,5А, підбирач трести ПТН-1 і обертач стрічок льону ОСН-1.

Льонобральні машини і комбайни випускають у двох виконан- нях: із в’язальним апаратом та із розстельним столом. Для всіх ма- шин установлено єдиний робочий захват — 1,25 м, ширина секції брального апарата — 38 см, швидкість бральних пасів — 2,5…3,5 м/с, швидкість руху 6…12 км/год, висота брання — 15…40 см.

444

Основи теорії та розрахунку машин для збирання льону

12.3.Бральні апарати льонобралок

ільонозбиральних комбайнів

12.3.1. Типи бральних апаратів

Бральні апарати захоплюють рослини льону з певної ширини оброблюваного поля. Кожен апарат затискує спрямовані до нього стебла і, переміщуючи їх угору, висмикує рослини з ґрунту. На льо- нобралках і льонокомбайнах застосовують бральні апарати двох ти- пів: стрічково-роликовий і стрічково-дисковий.

Стрічково-роли-
ковий			апарат
(рис. 12.1, а) має два
гумових			безконеч-
них паси 1, спряжені
гілки	яких ролика-
ми 2 взаємно прити-
скаються		і	рухають-
ся вгору,		утворюючи
в зоні брання криво-
лінійний			струмок.
Бральний			апарат
розміщений під ку-
том до поверхні ґру-
нту. Швидкість пасів
у 2 – 3 рази більша				Рис. 12.1. Типи льонобральних апаратів:
від	поступальної			а — стрічково-роликовий; б — стрічково-дисковий;
швидкості			машини,	1 — бральні паси; 2 — притискні ролики; 3 — ведучі
тому	паси		висмику-	шківи; 4 — ведений шків; 5 — обгумовані диски

ють затиснені стебла із ґрунту.

Стрічково-дисковий апарат (рис. 12.1, б) має гумовий браль-

ний пас 1, він охоплює шків 3, ролики 2 і обгумовані диски 5. Зати- снені між диском і пасом стебла льону під час пересування машини висмикуються із ґрунту.

12.3.2. Основи теорії бральних апаратів

Робочий процес брального апарата охоплює такі операції: пода- вання стебел у зону захоплення; захоплення стебел пасами; брання рослин і транспортування їх.

Подавання стебел. Паси машини здійснюють складний рух: переносний поступальний разом із машиною vм і відносний оберта-

льний разом із шківами vп. Нехай стебло, подане подільником, над- ходить на поверхню паса в точку А, звідки зміщується в точку С, де

445

Розділ 12

	воно буде затиснене пасами
	(рис. 12.2). Зону дії пасів
	позначено літерою b, а її
	межі — літерами А і В. Під
	час руху машини	стебло
	стикається з пасом і внаслі-
	док пружності притискуєть-
	ся до нього. Воно може ков-
	зати по пасу і відхилятися,
	що небажано. Щоб уникнути
	ковзання, треба задовольни-
	ти умову
Рис. 12.2. Схема подавання стебел	ε ≤ ϕ,	(12.1)
льонобральним апаратом	де ε — кут між нормаллю N

до паса і напрямком абсо- лютної швидкості vабс у точці А; ϕ — кут тертя стебла об пас.

Якщо положення стебла у точці А визначити через кут α, то згід- но з рис. 12.2 матимемо:

ε = β – α,

де β — кут, на який відхиляється напрямок абсолютної швидкості vабс від напрямку руху машини vм.

Тепер залежність (12.1) матиме вигляд

β – α ≤ ϕ,

звідки

β ≤ α + ϕ , або tg β ≤ tg (α +ϕ).

Розпишемо тангенс суми двох кутів, ураховуючи, що коефіцієнт тертя f = tg ϕ:

tg β ≤	tg α + f	.	(12.2)
	1 − f tg α

Розглянемо трикутники ADF і EDF. Маємо залежності: EF = vп — як протилежні сторони ромба; DFЕ = α, тому FD = EF cos α = vп cos α;

AD = AE − ED , але AE = vм, ED = vп sin α, тому AD = vм – vп sin α.

Після перетворення отримаємо

	FD			vп cos α		(12.3)
tg β =	AD	=			.
			v	−v sin α
			м	п

446

Основи теорії та розрахунку машин для збирання льону

Візьмемо

vп/vм = λ,

де λ — показник кінематичного режиму.

Підставимо його значення у формулу (12.3), виконаємо перетво- рення і дістанемо

	tg β =			λcos α	.	(12.4)
		1		− λsin α

Прирівнявши значення двох виразів для tg β і розв’язавши нері- вність відносно λ, матимемо

λ ≤ f cos α + sin α.

(12.5)

Якщо f = сonst і λ = сonst, то подача без ковзання залежить від значення кута α. Збільшуючи його, можна збільшувати λ. Кут α встановлюють боковими прутками подільників. При сталому зна- ченні λ вхід стебел у русло без ковзання відбуватиметься за більших значень α.

Брання центральних стебел. Центральне стебло розміщується в площині брального струмка. Нехай точка захоплення стебла А лежить на висоті h від поверхні

ґрунту (рис. 12.3).

Процес брання відбувається під час переміщення точки А при пере- носному русі зі швидкістю руху ма- шини vм і при відносному русі зі

швидкістю руху паса vп. Швидкість vа абсолютного руху точки А скла- дається зі швидкостей vм і vа. Якщо

на початку брання стебло було вер- тикальним, то кінець процесу на-

стане у точці C1 ,	коли корінь за-
вдовжки lк разом	із стеблом буде	Рис. 12.3. Схема брання
повністю висмикнутий із ґрунту і
стебло нахилиться.	Визначимо аб-	центральних стебел

солютну швидкість брання vа з трикутника АВС за теоремою коси- нусів:

va = vм +vп − 2vмvп cos α.

(12.6)

Абсолютна швидкість брання залежить від кута нахилу α браль- ного апарата. Напрямок швидкості брання vа визначається кутом ε

447

Розділ 12

з трикутника АВС за теоремою синусів:

	va	=	vп	=	vп	.
	sin α		sin(180° − ε)		sin ε

Звідси

sin ε = vvп sin α.	(12.7)
a

Визначимо довжину бральної ділянки паса Sп з трикутника

AB1D:

AD/AB1 = sin α; AB1 = Sп = AD/sin α,

але АD = ОD – h. Нехтуючи поздовжнім відхиленням стебла, визна- чимо ОD з трикутника OC1D:

OD = OC1 sin ε = (h + lк )sin ε.

Тепер AD = (h + lк)sin ε – h.

Тоді

		Sп =				(h + lк )sin ε − h			.	(12.8)
							sin α
Визначимо також шлях Sм, який пройде машина за час брання.
Із трикутника АВ1С1 за теоремою синусів
	В1С1			=			AB1			.
	sin(ε − α)					sin{180° −[α + (ε − α)]}
Звідси							Sп sin(ε − α)
		S		м	=			.		(12.9)
							sin ε

Із виразів (12.8) і (12.9) видно, що зі збільшенням кута α довжина ділянки брання Sп зменшується. Зменшується також шлях Sм. Тому

кут нахилу бральних апаратів значний і може регулюватися в ме- жах 45…70°. В існуючих машинах довжина брального струмка бі- льша, ніж максимальне розрахункове значення Sп і варіюється в

межах 22…40 см.

Брання зміщених стебел стрічково-дисковим бральним апаратом. Повне видалення стебла із ґрунту відбувається за умови

Тз > Тб,

(12.10)

де Тз — тривалість защемлення; Тб — тривалість брання.

448

Основи теорії та розрахунку машин для збирання льону

Виходячи з рис. 12.4, мати- мемо

Тз = γr/u,

(12.11)

де γ — кут обхвату шківа па- сом, рад; r — радіус брального шківа, м; u — колова швид- кість шківа, м/с.

Час висмикування стебла із ґрунту (брання)

Тб = Sм/vм. (12.12)

Рис. 12.4. Схема брання зміщених сте- бел стрічково-дисковим

бральним апаратом

Підставивши значення (12.11) і (12.12) у вираз (12.10) і беручи до уваги, що λ = и/vм, отримаємо

λ = γr/Sм.

(12.13)

Шлях Sм беруть для крайніх лівих стебел (по ходу машини),

оскільки шлях їх найдовший, бо подільник відхиляє їх вправо, і в процесі брання вони зміщуються вліво. Незначним поздовжнім відхиленням нехтують. Ураховуючи поперечне відхилення стебел, а також припускаючи, що зміщення початкової точки струмка від- носно середини відстані між сусідніми бральними шківами дорів- нює приблизно радіусу натискного ролика, визначимо шлях ма- шини Sм:

Sм = ( h2 +b2 + lк )2 − h2 −(b − d)2 ,

де h — висота брання; b — ширина брального струмка; lк — довжи-

на кореня; d — діаметр натискного ролика.

Підставивши одержане значення у вираз (12.13), матимемо

λ =	γr	− h2 −(b − d)2 .	(12.14)
	( h2 +b2 + lк )2

Беручи до уваги сталі значення вхідних величин, дійдемо виснов- ку, що брання зміщених стебел забезпечують регулюванням висоти h і швидкістю машини vм.

449