Обоснование конструктивных параметров органа вторичной сепарации картофелеуборочных машин

Паршков А.В., аспирант

Рязанская государственная сельскохозяйственная академия

имени профессора П.А. Костычева

С целью повышения эффективности разделения компонентов клубненосного вороха, нами была усовершенствована конструкция органа вторичной сепарации картофелеуборочных машин - сепарирующей горки. От серийного устройство отличается тем, что в верхней части наклонного конвейера горки расположен клубнеотражатель, вращающийся навстречу направлению подачи вороха, с установленными на нем конусообразными выступами [1].

Картофельный ворох конвейером загрузки 6 (рис.1) подается на разделительную горку 1, бесконечная транспортерная лента 2 которого имеет рабочую 3 и обратную ветви 4 с упругими пальцами 5 .

Рис.1. Общий вид рабочего органа выносной сепарации [1].

Благодаря различным свойствам компонентов вороха на поверхности пальчатого полотна горки происходит процесс сепарации. Основная масса клубней скатывается по поверхности полотна горки на выгрузной конвейер 7. Примеси удерживаются пальцами и поднимаются вверх к клубнеотражателю 9, расположенному над головным барабаном 8 пальчатой горки и выполненному в виде установленного на приводном валу отбойного валика 10, снабженного обрезиненными выступами 12. Клубнеотражатель от привода 11 получает вращательное движение навстречу вороху. Перед выбросом примесей непосредственно на поле комки почвы, камни и растительные остатки вступают в контакт с выступами клубнеотражателя. Стебли ботвы и растительные примеси проходят в рабочий зазор между поверхностью горки и клубнеотражателем и выносятся за пределы уборочной машины, а клубни взаимодействуют с выступами клубнеотражателя и скатываются по наклонному полотну горки на конвейер выгрузки.

Обоснование конструктивных параметров разработанного устройства является необходимым, поскольку от их правильного выбора зависит выполнение требований: 1) обеспечение максимальной производительности устройства; 2) предотвращение выпадения клубней вместе с почвой и растительными примесями на поле.

Принимаем следующие допущения: ворох располагается на поверхности горки равномерно и имеет во всех точках поверхности одинаковую толщину; компоненты вороха движутся вместе с рабочей поверхностью горки.

Чтобы предотвратить выпадение клубней на поле и не повышать вес устройства излишним количеством выступов, следует выбрать рациональное расстояние между последними на основании максимально возможного зазора (рис. 2).

Рис.2. Схема к определению количества выступов клубнеотражателя.

Для исключения потерь необходимо чтобы расстояние между наконечниками соседних выступов было меньше минимальных размеров клубней b_min. При расположении выступов вплотную в поперечном сечении валика, угол между выступами будет довольно мал (36 град.), что может привести к быстрому забиванию этого пространства примесями и как следствие к ухудшению процесса сепарации. Для исключения данного явления, принимаем количество выступов в поперечном сечении равное 5 шт. (рис. 2).

Максимально возможное расстояние между основаниями выступов Х вдоль оси клубнеотражателя представим в виде неравенства (рис.2):

, (1)

где b_min - минимальный размер клубня, b_min = 0,0437 м [2]; r_о- радиус основания выступа, r_о =2 r_н .

Тогда выражение для числа выступов на 1 м клубнеотражателя К, с учетом (1), запишется в виде:

, (2)

Для обеспечения максимальной производительности устройства необходимо, чтобы она была больше или равна подаче вороха на поверхность горки [3]:

, (3)

Где W_max – максимальная секундная производительность, кг/с; γ_б+п - объемный вес вороха, проходящего через поперечное сечение устройства, кг/м³; V_{г -} скорость полотна горки, м/с; S_с – площадь проходного сечения устройства, м².

, (4)

где Р_г - расстояние между окончаниями соседних пальцев полотна горки, м; О - расстояние между основаниями соседних пальцев полотна горки, м; N_вп - высота пальца полотна горки, м; B_г - ширина полотна горки, м; S_ег - относительное количество промежутков между пальцами горки, шт/м; S_в – количество зазоров между выступами, шт; h - расстояние между полотном горки и наконечниками выступов отбойного валика, м (рис.3).

Рис. 3. Схема к определению рабочего зазора между клубнеотражателем

и полотном горки.

Максимальная секундная производительность устройства равна [3]:

, (5)

где 0,278 – переводной коэффициент; W_м - производительность машины, W_м = 0,8 га/ч; q_п - подача вороха на поверхность горки, q_п =120 т/га [2,3].

Объемный вес вороха, проходящего через поперечное сечение устройства находится по выражению [3]:

, (6)

где γ_п – объёмный вес почвы, γ_п = 1500 кг/см³; γ_б – объёмный вес растительных остатков, γ_б = 135 кг/см³; 8 и 5 – коэффициенты, устанавливающие количественное соотношение между компонентами в соответствии с их процентным содержанием в ворохе [2,3].

Подставим выражения (4…6) в (3) и выразим h, в результате получим:

, (7)

где – переводной коэффициент, = 0,03475.

Находим минимально допустимую величину рабочего зазора h между полотном горки и клубнеотражателем и максимально возможное расстояние между основаниями выступов Х для картофелеуборочной машины. При следующих значениях: r_н = 0,005 м, = 0,035 м, V_г=1 м/с, B_г=1м, l = 0,1 м, Рг=0,015м, О=0,007м, N_вп=0,04м, S_ег=40, S_в=22 получим: = 0,034 м, общее число выступов на одном метре длины 114 шт., расстояние между полотном горки и клубнеотражателем h примем из условия:

35,7 мм < h < 43,7 мм, (8)

Расстояние между полотном горки и наконечниками выступов отбойного валика принимаем равным 39 мм. При данных значениях конструктивных параметров, с одной стороны, обеспечивается максимальная производительность устройства, а с другой – создается препятствие клубням выпадению в потери вместе с почвой и растительными остатками.

Литература:

1. Решение о выдаче патента на полезную модель по заявке №2006134956/22(038031) «Устройство для отделения корнеклубнеплодов от примесей» / Паршков А.В., Рембалович Г.К., Борычев С.Н. [и др.].

2. Рембалович, Г. К. Повышение эффективности функционирования и надежности сепарирующей горки картофелеуборочных машин / Г. К. Рембалович. Дис… канд. техн. наук. – Саранск, 2005. – 167 с.

3. Замешаев, В. В. Обоснование параметров и разработка органа вторичной сепарации картофелеуборочных машин / В. В. Замешаев. Дис… канд. техн. наук. – Рязань, 2002. – 158 с.