ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УБОРКИ СОЛОМЫ И КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ТРАНСПОРТИРУЕМОГО МАТЕРИАЛА

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ УБОРКИ СОЛОМЫ И КИНЕМАТИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ТРАНСПОРТИРУЕМОГО МАТЕРИАЛА

Проанализированы теоретические и экспериментальные работы в области транспортировки соломистих материалов механическими и пневматическими транспортерами. В области транспортировки материалов воздушным потоком работали ученые: Н.М. Хлобыстов, И.Ф. Пикуза, В.Ф. Малиенко, В.Э. Маге, которые рассматривали взаимодействие частиц с воздухом в закрытых трубопроводах, в трубах зернопульте, но не изучали движение частиц в открытой воздушной среде.

Проанализированы различные способы определения критических скоростей витания соломистых частиц в воздушных вертикальных каналах. В результате анализа выявлено, что при транспортировке воздушным потоком частиц сена с большой концентрацией смеси изучение закономерностей воздействия воздушного потока на волокнистый материал в виде связного пучка различной плотности, массы и объема следует проводить в вертикальных цилиндрических каналах большого диаметра.

Взаимодействие рабочих органов с сено-соломистыми материалами, при взаимодействии механического транспортера с соломистыми материалами большое значение отводится фактору связности соломистого слоя. Условия сокращения связности слоя соломы и удельную силу сцепления частиц соломистом валке установил Э.В. Жалнин. Сопротивление разрыву соломистых частиц длиной 60 мм определил Г.М. Обухан, а Л.А. Доминиексоном найдены сопротивления разрыву слоя стеблей люцерны. Однако исследователи определяли связанность, помещая материал в емкасти объемом 0,003-0,045м³. при больших площадях контакта механического транспортера с соломистым материалом разной длины связность материала следует определять в емкостях с объемам более 1 м³.

На основе анализа технологий и средств скирдования разработана более совершенная технология образования скирды волоков крупных объемов с помощью пневмомеханического скирдообразователя. Основой для обоснования конструктивной схемы скирдообразователя является критерии - объемный коэффициент смачивания.
K_c=,
Где S_cм-площадь смачиваемой поверхности, м²

V_c-объем скирды, м³

Для оценки конструктивной схемы скирдообразователя использованы качественные показатели равномерность распределения соломистой массы по поверхности скирды наличие технологических потерь, загрязнение смолы в скирде, изменение усадки и плотности соломы в скирде, глубина залегания гнили в период хранения.

Количественный показатель – пропускная способность агрегата

q_c= 22-25 кг/с

q_c=BψV_мhρ_cp

где B – ширина захвата машины,

ψ – коэффициент использования ширины захвата,

V_м – рабочая скорость агрегата,

h – высота волока,

ρ_cp – средняя плотность материала в волокне.

В результате испытаний показали возможность образования значительной части скирды за счет применения на сволакивании двухъярусной толкающей волокуши. Полевыми испытаниями установлено, что результаты исследований экспериментального скирдообразователя, согласуются с теоретическими предпосылками и подтверждают, созданный комбинированный рабочий орган в виде цепочно-зубового пневматического транспортеров по качеству укладки соломы на скирду, срокам ее хранения является достаточно совершенным и полностью механизирует процесс скирдования по сравнению со стогометателем СНУ-0,5.

Анализом технологий и машин для уборки соломы установлено, что в большинстве технологий имеется операция скирдования с применением ручного труда за исключением формирования скирды агрегатом УСА-20, имеющим пневмомеханические транспортирующие устройства. Недостаток УСА-20 – низкая мобильность скирдовательного агрегата.

На основе того, что машины пневмомеханическими транспортирующими органами более полного отвечает требованиям равномерной укладки соломы в скирду и условиям открытого хранения материала разработан скирдообразователь, содержащий цепочно-зубовые транспортеры для отрыва материала и выноса его из волока, пневматический транспортер для раскладки массы на скирде.

Взаимодействие транспортирующих рабочих органов с соломистой массой обусловлено:

1. Силой связанности F отрываемого от волока соломистого слоя, определяемой по эмперическому уравнению F=0,0178 ρ² для пшеничной соломы влажностью 13,7%, плотностью 26-44 кг/м³; для росяной соломы влажностью 14,3%, 25-48 кг/м³ по уравнению F=0,287 ρ^1,8 при средней длине соломистых частиц 0,2 м;

2. Силой воздушного потока, определяемой динамическим давлением Р_g, действующим на транспортируемую массу различной концентраций на условных участках разгона длиной L=0,5 – 1,5 м и зависящим от скорости витания соломистых материалов.

Параметры транспортирующих устройств в_ш=130 мм (шаг расстановки зубьев транспортера по ширине машины) и скорость воздушного потока V_в = 26,4 м/с в выходном сечении воздушного канала обусловлены соответственно составом, длиной соломистых материалов и скоростью их витания С=7,8-13м/с. Часовая производительность 22,3 т экспериментального скирдообразователь зависит от объема и качества закладки волоков соломы, формируемых двухъярусной толкающей волокущей, работающей с трактором К-700. Пневмомеханический скирдообразователь при пропускной способности соломистой массы q_с =22-24 кг/с обеспечивает:

- повышение плотности массы в скирде на 22%;

- уменьшение промокаемости скирды на 16 % по сравнению со стогометателем СНУ-0,5.

Технологические потери при работе экспериментальной машины не превышают 2,6 %, загрязненность соломы в скирде составила 2%. Энергетические затраты скирдообразователя, навешенного на комбайн, составляет 22,4 квт при скор/с.

Применение пневмомеханического скирдобразователя полностью исключает ручной труд, за счет транспортировки материала, в связи с этим приводим некоторые параметры питателя и кинематические режимы транспортируемого материала на примере травяной муки. Конструктивные параметры питателя и его кинематические режимы зависят от физико-механических свойств, транспортируемого материала. В соответствии с этим определены численные значения коэффициентов внешнего трения и относительной сцепляемости частиц травяной муки и резки в условиях режимов работы питателей.

Проведенные исследования показали (рисунок 1), что при незначительном увеличении насыпной массы, значительно увеличивается относительная сцепляемость частиц, что способствует организованной подаче материала в прессующий узел.

Зависимость относительной сцепляемости частиц травяной муки (а) и травяной резки (б) от насыпной массы материала.

x=cφ (2)

здесь c= - часть величины шага t винтовой поверхности, приходящаяся на один радиан поворота ее образующей. Уравнения винтовой поверхности с переменным шагом с цилиндрическим основанием:

x=t₀φ(1-φ) (а)

y=rsinφ (б) (3)

z=rcosφ (в)

Выходной виток прессующего шнека с цилиндрическим основанием направляет выходящий из него материал перпендикулярно оси. Расположить выходной конец шнека внутри матрицы невозможно. Поэтому для направления материала внутрь матрицы необходима установка специальных направляющих.

Каноническое уравнение кругового конуса описывается уравнением
+-=0 (4)
Определяется из выражения (4) координату z получим
=+

или (5)

С учетом (5) получим уравнение конического шнека с переменным шагом

y=esinφ (6)

Таким образом, применение конических многозаходных шнеков с переменным шагом позволяет уменьшить длину питателя за счет объемного деформирования материала, причем объем приемной части должен соответствовать объему материала в условиях взвешенного состояния. Если этот объем будет больше, то он будет служить как бы карманом-накопителем, что при дальнейшем продвижении материала по шнеку и подачи его к рабочим органам может привести к их забиванию.