Технические науки/2. Механика

К. т. н. Вахнина Г.Н.

Воронежская государственная лесотехническая академия, Россия

К РАСЧЕТУ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КОРПУСА КОНУСНОГО КЛАССИФИКАТОРА ДЛЯ ЛЕСНЫХ СЕМЯН

(с нижним положением горизонтального элемента каркаса)

В продолжение исследований кинематики нового устройства для комплексной предпосевной обработки лесных семян [1, 3] рассмотрим положение корпуса с решетами конусного классификатора [5] от исходного состояния до крайнего отклонения влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении (рисунок 1) [2, 4].

Введем следующие обозначения по рисунку 1:

l_слн – длина соударения корпуса с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении при отклонении влево, мм; α_лн – угол отклонения корпуса влево при соударении с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, рад; β_лн – угол отклонения решет влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, рад; s_1лн – положение крайней левой точки нижнего решета при отклонении влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка понижения, мм; s_2лн – положение крайней левой точки среднего меньшего решета при отклонении влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка понижения, мм; s_3лн – положение крайней левой точки среднего большего решета при отклонении влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка понижения, мм; s_4лн – положение крайней левой точки верхнего решета при отклонении влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка понижения, мм; φ_лл – левый угол между поверхностью корпуса и основанием каркаса при отклонении влево, рад; φ_пл – правый угол между поверхностью корпуса и основанием каркаса при отклонении влево, рад;

Рисунок 1 – Положение корпуса классификатора при отклонении влево с нижним положением горизонтального элемента

h_1лн – положение крайней правой точки нижнего решета при отклонении влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка повышения, мм; h_2лн – положение крайней правой точки среднего меньшего решета при отклонении влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка повышения, мм; h_3лн – положение крайней правой точки среднего большего решета при отклонении влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка повышения, мм; h_4лн – положение крайней правой точки верхнего решета при отклонении влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка повышения, мм; АА₃ – перемещение крайней левой точки верхнего решета при отклонении влево, мм; ВВ₃ – перемещение крайней левой точки среднего большего решета при отклонении влево, мм; СС₃ – перемещение крайней левой точки среднего меньшего решета при отклонении влево, мм; DD₃ – перемещение крайней левой точки нижнего решета при отклонении влево, мм.

Длина соударения корпуса с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении при отклонении влево, согласно рисунку 1 определяется:

l_cлн=. (1)

Угол отклонения решет влево с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении равен:

. (2)

Определяем величины перемещений крайних точек решет при нижнем положении горизонтального элемента каркаса (рисунок 1).

Перемещение крайней левой точки верхнего решета АА₃ = а₃, среднего большего решета ВВ₃ = b₃, среднего меньшего решета СС₃ = с₃, нижнего решета DD₃ = d₃ при отклонении влево будет:

; (3) ; (4)

; (5) . (6)

Угол отклонения корпуса влево при соударении с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении будет равен:

. (7)

Исходя из треугольников, представленных на рисунке 2, рассчитаем величины понижений крайних левых точек всех решет и повышений крайних правых точек всех решет.

Понижение крайней левой точки верхнего решета О₆О₇ = о₄, среднего большего решета Р₆Р₇ = p₄, среднего меньшего решета Q₆Q₇ = q₄, нижнего решета T₆T₇ = t₄ при отклонении влево будет:

; (8) ; (9)

; (10) . (11)

Рисунок 2 – Расчетная схема понижений крайних левых точек решет и повышений крайних правых точек с нижним положением горизонтального элемента каркаса

Повышение крайней правой точки верхнего решета о₅, среднего большего решета p₅, среднего меньшего решета q₅, нижнего решета при отклонении влево t₅ при отклонении влево будет:

; (12) ; (13)

; (14) . (15)

С учетом выражений (12-15) и (1) получаем:

; (16)

; (17)

; (18)

. (19)

Учитывая выражения (8-11) и (7), уравнения (3-6) приобретают вид:

; (20)

; (21)

; (22)

. (23)

Рассмотрим положение корпуса с решетами конусного классификатора от исходного состояния до крайнего отклонения вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении (рисунок 3).

Введем следующие обозначения по рисунку 3:

l_спн – длина соударения корпуса с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении при отклонении вправо, мм; α_пн – угол отклонения корпуса вправо при соударении с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, рад; β_пн – угол отклонения решет вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, рад; s_1пвн – положение крайней правой точки нижнего решета при отклонении вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка понижения, мм; s_2пн – положение крайней правой точки среднего меньшего решета при отклонении вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка понижения, мм; s_3пн – положение крайней правой точки среднего большего решета при отклонении вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка понижения, мм; s_4пн – положение крайней правой точки верхнего решета при отклонении вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка понижения, мм; φ_лп – левый угол между поверхностью корпуса и основанием каркаса при отклонении вправо, рад; φ_пп – правый угол между поверхностью корпуса и основанием каркаса при отклонении вправо, рад; h_1пн – положение крайней левой точки нижнего решета при отклонении вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка повышения, мм; h_2пн – положение крайней левой точки среднего меньшего решета при отклонении вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка повышения, мм; h_3пн – положение крайней левой точки среднего большего решета при отклонении вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка повышения, мм; h_4пн – положение крайней левой точки верхнего решета при отклонении вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении, точка повышения, мм;

l_спн

КК₃

Рисунок 3 – Положение корпуса классификатора при отклонении вправо с нижним положением горизонтального элемента

KK₃ – перемещение крайней правой точки верхнего решета при отклонении вправо, мм; LL₃ – перемещение крайней правой точки среднего большего решета при отклонении вправо, мм; MM₃ – перемещение крайней правой точки среднего меньшего решета при отклонении вправо, мм; NN₃ – перемещение крайней правой точки нижнего решета при отклонении вправо, мм.

Длина соударения корпуса с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении при отклонении вправо, согласно рисунку 3 определяется:

l_cпн=. (24)

Угол отклонения решет вправо с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении равен:

. (25)

Определяем величины перемещений крайних точек решет при нижнем положении горизонтального элемента каркаса (рисунок 3).

Перемещение крайней правой точки верхнего решета КК₃ = k₃, среднего большего решета LL₃ = l₃, среднего меньшего решета MM₃ = m₃, нижнего решета NN₃ = n₃ при отклонении вправо будет:

; (26) ; (27)

; (28) . (29)

Угол отклонения корпуса вправо при соударении с горизонтальным элементом каркаса в нижнем положении будет равен:

. (30)

Исходя из треугольников, представленных на рисунке 4, рассчитаем величины понижений крайних правых точек всех решет и повышений крайних левых точек всех решет. Понижение крайних правых точек решет при отклонении корпуса вправо будет равно сумме понижений крайних левых точек и повышений крайних правых точек при отклонении влево.

Понижение крайней правой точки верхнего решета О₁₅О₁₆ = о₁₀, среднего большего решета Р₁₅Р₁₆ = p₁₀, среднего меньшего решета Q₁₅Q₁₆ = q₁₀, нижнего решета T₁₅T₁₆ = t₁₀ при отклонении вправо будет:

; (31) ; (32)

; (33) . (34)

Повышение крайней левой точки верхнего решета при отклонении вправо о₁₁ будет равно понижению крайней правой точки о₁₀. Повышение крайней левой точки среднего большего решета при отклонении вправо p₁₁ будет равно понижению крайней правой точки p₁₀. Повышение крайней левой точки среднего меньшего решета при отклонении вправо q₁₁ будет равно понижению крайней правой точки q₁₀. Повышение крайней левой точки нижнего решета при отклонении вправо t₁₁ будет равно понижению крайней правой точки t₁₀.

Рисунок 4 – Расчетная схема понижений крайних правых точек решет и повышений крайних левых точек с нижним положением горизонтального элемента каркаса

Положения крайних правых точек при отклонении корпуса вправо будут равны разности положений крайних правых точек при отклонении влево с нижним положением горизонтального элемента и величины понижения по формулам (31-34).Положения крайних левых точек при отклонении корпуса вправо будут равны сумме положений крайних левых точек при отклонении влево со средним положением горизонтального элемента и величин повышений по формулам (31-34).

В результате формулы (26-29) с учетом (30) примут вид:

; (35)

; (36)

; (37)

. (38)

Перемещения решет при отклонении рабочего органа, определяемые по формулам (20-23) и (35-38), являются важным параметром, влияющим на траектории обрабатываемых семян. Величины данных перемещений находятся в сложной зависимости от конструктивно-установочных параметров усовершенствованных классификаторов. Возрастание угла наклона корпуса с решетами, находящееся в обратной зависимости от положения горизонтального элемента каркаса, будет способствовать увеличению перемещения решет; увеличение размеров решет приводит к снижению величины их перемещения; возрастание расстояния между решетами также уменьшает величину их перемещения.

Литература:

1. Вахнина, Г. Н. Ресурсосберегающая технология комплексной предпосевной обработки лесных семян / Г. Н. Вахнина // Актуальные проблемы лесного комплекса. Под общей редакцией Е. А. Памфилова. Сборник научных трудов по итогам международной научно-технической конференции. Выпуск 31. – Брянск: БГИТА, 2012. – С. 118-120.

2. Вахнина, Г. Н. К расчету перемещения корпуса конусного классификатора для лесных семян (с верхним положением горизонтального элемента каркаса) / Г. Н. Вахнина // I международная научно-практическая конференция «Технические науки – основа современной инновационной системы», 25 апр. 2012 г. [Текст] : [материалы] : в 2 ч. / Приволжский научно-исследовательский центр. – Йошкар-Ола : Коллоквиум, 2012. – 2 ч. – С. 83-89.

3. Вахнина, Г. Н. Технические средства комплексной предпосевной обработки лесных семян / Г. Н. Вахнина // Актуальные проблемы и перспективы развития лесопромышленного комплекса : материалы международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию кафедры механической технологии древесины ФГБОУ ВПО КГТУ / отв. ред. С. А. Угрюмов, Т. Н. Вахнина, А. А. Титунин. – Кострома : Изд-во КГТУ, 2012. – С. 142-143.

4. Вахнина, Г. Н. К расчету перемещения корпуса конусного классификатора для лесных семян (со средним положением горизонтального элемента каркаса) / Г. Н. Вахнина, Р. Г. Боровиков, И. Н. Журавлев, В. В. Стасюк, П. Н. Щеблыкин // I международная научно-практическая конференция «Технические науки: современные проблемы и перспективы развития», 10 дек. 2012 г. [Текст] : [материалы] : / Приволжский научно-исследовательский центр. – Йошкар-Ола: Коллоквиум, 2013. – С. 196-201.

5. Пат. № 2478446 РФ, МПК В07В 1/46. Конусный классификатор [Текст] / Г. Н. Вахнина, Ф. В. Пошарников, Е. В. Кондрашова, Р. Г. Боровиков ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО ВГЛТА». – № 2011140912/06 ; заявл. 07.10.2011 ; опубл. 10.04.2013, Бюл. № 10. – 3 с.: ил.